Optimización geotécnica de taludes de la fase 3 del tajo Santa Rosa de la mina Volcan, provincia Pasco, Perú

Abstract

La Unidad Minera Cerro de Pasco (UMCP) se encuentra localizada al oeste de la ciudad de Cerro de Pasco, en los distritos Chaupimarca y Yanacancha, provincia Pasco, departamento Pasco, a 175 Km. al noreste de Lima. El yacimiento se encuentra ubicado en las estribaciones occidentales de la Cordillera Central del Perú, con un relieve ondulado suave y a una altura promedio de 4.300 m.s.n.m. El yacimiento, de origen hidrotermal y con mineralización de interés económico en Zn, Pb, Ag y Au, fue explotado desde el año 1902, inicialmente por minería subterránea, para posteriormente pasar a ser explotado simultáneamente mediante minería por tajo abierto desde 1956 a 2010. Actualmente, la explotación del yacimiento se encuentra relegada a un pequeño sector sur del tajo principal (tajo Raúl Rojas), denominado tajo Santa Rosa, donde se explota a pequeña escala minerales oxidados con contenido variable en Ag y Au, y a sectores de stocks de mineral acumulados en la periferia oeste del tajo. El yacimiento contiene reservas minerales remanentes sulfuradas bajo los taludes oeste, noreste y este, y de óxidos en la parte sur y sureste del tajo. Durante el 2022 y 2023 se realiza una campaña de perforaciones geológicas y geotécnicas en el entorno del tajo Raúl Rojas, dada la coyuntura de dar continuidad operacional a la planta de óxidos, se identifica una oportunidad de explotación en el sector sur que incluye al tajo Santa Rosa. El presente estudio tiene por objetivo general optimizar los diseños de taludes de la fase 3 del tajo Santa Rosa, asegurando que el diseño cumpla con el criterio de aceptabilidad de las guías de diseño de taludes en tajo abierto. Con la finalidad de dar continuidad operacional y mantener la alimentación de óxidos a la planta de tratamientos, y determinar las bases geotécnicas que hagan segura y sostenible la operación. Estas bases geotécnicas comprenden los parámetros de diseño y recomendaciones de implementación del diseño. Para ello fue necesario una recopilación, revisión y actualización de la información tanto geológica como geotécnica. La revisión de la nueva información geológica y geotécnica recopiladas a partir de mapeos de taludes expuestos y logueo geotécnicos de los sondajes geológicos y geotécnicos orientados, permitieron realizar una revisión y actualización del modelo estructural, en el cual se identificaron 2 dominios estructurales principales, como también actualizar el modelo geotécnico donde se identifican 9 unidades geotécnicas principales. El tajo Santa Rosa, se encuentran dentro de un macizo rocoso de mala a regular calidad geotécnica, la estabilidad y seguridad de los bancos está gobernada por el comportamiento de las discontinuidades intermedias y menores o joint sets. Para determinar los parámetros de diseño a escala de banco se debe realizar un análisis basado en el tratamiento de sistemas de discontinuidades intermedias y menores. La altura del banco (Hb) generalmente será determinado por parámetros operacionales y para definir el ángulo del banco (β), se realiza un análisis de sensibilidad, para distintos valores de (β), este análisis consiste en determinar la confiabilidad de cada uno, donde la confiabilidad es el producto de la probabilidad que poseen los potenciales mecanismos de fallamiento al aflorar en la pared del banco y comprometer un volumen importante. Además, como criterio de aceptabilidad se ha considerado conservar más de 2/3 de la altura del banco, o que los sistemas de discontinuidades menores afecte menos de 1/3 de la altura del banco. El ancho de berma es determinado por el ajuste de los criterios de Ritchie modificado, Ryan & Pryor y Gibs con escenarios de simulaciones de retención de caída de rocas haciendo uso de los softwares RocFall y Rocslope de Rocscience, las cuales permitieron definir el ancho de berma óptimo requerido para retener un determinado porcentaje de caída de rocas y que cumpla el criterio de aceptabilidad que se toma como guía para este trabajo, considerando la altura del banco y el ángulo cara de banco. De acuerdo a los resultados de este análisis la confiabilidad de los ángulos cara de banco, en general cumplen con los criterios de aceptabilidad adoptados, que corresponden a valores mayores o iguales al 65%, con capacidades de retención por encima del 80%. De acuerdo al análisis de confiabilidad banco berma, se recomienda la implementación de parámetros de diseño optimizado con cara de banco de 75°, altura de banco de 10m y ancho de berma (ancho banco) de 5.5m.

The Cerro de Pasco Mining Unit (UMCP) is located west of the city of Cerro de Pasco, in the Chaupimarca and Yanacancha districts, Pasco province, Pasco department, 175 km northeast of Lima. The deposit is located in the western foothills of the Central Mountain Range of Peru, with a gently undulating relief and an average height of 4,300 meters above sea level. The deposit, of hydrothermal origin and with mineralization of economic interest in Zn, Pb, Ag and Au, was exploited since 1902, initially by underground mining, and later being simultaneously exploited by open pit mining from 1956 to 2010. Currently, exploitation of the deposit is relegated to a small southern sector of the main pit (Raúl Rojas pit), called Santa Rosa pit, where oxidized minerals with variable Ag and Au contents are mined on a small scale, as well as sectors of mineral stocks accumulated on the western periphery of the pit. The deposit contains remnant sulfide mineral reserves under the western, northeast and east slopes, and oxides in the southern and southeast parts of the pit. During 2002 and 2023, a geological and geotechnical drilling campaign is being carried out in the area surrounding the Raúl Rojas pit. Given the need to ensure operational continuity of the oxide plant, an exploitation opportunity is identified in the southern sector that includes the Santa Rosa pit. The general objective of this study is to optimize the slope designs of Phase 3 of the Santa Rosa pit, ensuring that the design meets the acceptability criteria of the open-pit slope design guides. The purpose is to provide operational continuity and maintain the supply of oxides to the treatment plant, and to determine the geotechnical bases that make the operation safe and sustainable. These geotechnical bases include the design parameters and recommendations for the implementation of the design. To do so, it was necessary to collect, review and update both geological and geotechnical information. The review of the new geological and geotechnical information collected from exposed slope mapping and geotechnical logging of oriented geological and geotechnical drilling allowed a review and update of the structural model, in which 2 main structural domains were identified, as well as an update of the geotechnical model where 9 main geotechnical units are identified. The Santa Rosa pit is located within a rock mass of poor to average geotechnical quality. The stability and safety of the benchs is governed by the behavior of intermediate and minor discontinuities or joint sets. To determine the design parameters at the bench scale, an analysis based on the treatment of intermediate and minor discontinuity systems must be performed. The height of the bench (Hb) will generally be determined by operational parameters and to define the angle of the bench (β), a sensitivity analysis is performed for different values of (β). This analysis consists of determining the reliability of each one, where the reliability is the product of the probability that the potential mechanisms of faults when emerging in the wall of the bench and compromise a significant volume. In addition, as an acceptability criterion, it has been considered to preserve more than 2/3 of the height of the bench, or that the minor discontinuity systems affect less than 1/3 of the height of the bench. The berm width is determined by adjusting the modified Ritchie, Ryan & Pryor and Gibs criteria with rockfall retention simulation scenarios using RocFall and Rocslope software from Rocscience, which allowed to define the width required to retain a certain percentage of rock fall is defined and that meets the acceptability criterion that is taken as a guide for this work, considering the height of the bench and the bench face angle. According to the results of this analysis, the reliability of the bench face angles generally meets the criteria, which correspond to values greater than or equal to 65%, with retention capacities above 80%. According to the bench berm reliability analysis, the implementation of optimized design parameters with a bench face of 75°, a bench height of 10 m and a berm width (bench width) of 5.5 m.