Pique Chuquicamata Subterránea: Récord vertical

Gentileza Consorcio Aveng Mas Errázuriz
Gentileza Consorcio Aveng Mas Errázuriz

El pique comprende 918 metros de profundidad y 11 metros de diámetro, el más extenso de Sudamérica.

El proyecto corresponde al sistema de ventilación principal de la mina Chuquicamata subterránea y es parte del circuito de extracción de aire viciado.

Su construcción mono-frente demanda un riguroso procedimiento dividido en ciclos, que van desde una voladura a la siguiente.

Fabiola García S.
Periodista Construcción Minera

Por primera vez en la historia del país se está ejecutando un hundimiento que, por su longitud, abarcaría tres veces la Gran Torre del Costanera Center. Se trata de un pique de 918 metros de profundidad y once metros de diámetro que sería único en Sudamérica, marcando un récord en la región. La ejecución de este proyecto, que forma parte de las obras de Chuquicamata Subterránea, es responsabilidad del Consorcio Aveng Mas Errázuriz (CAME), que suma la gestión de Mas Errázuriz y la experiencia de la compañía sudafricana Aveng Mining.

Recordando lo que ya hemos presentado en ediciones anteriores de Revista Construcción Minera, a fines de este decenio, Chuquicamata pasará de ser una mina de cielo abierto a una operación subterránea, extendiendo su vida útil por 40 años más. En términos generales, esta etapa contempla 1.021 kilómetros de túneles, piques y chimeneas de ventilación para extraer cerca de 1.760 millones de toneladas de mineral con una ley de 0,71% de cobre, 512 ppm de molibdeno y 496 ppm de arsénico. Mientras que la configuración completa del circuito de extracción principal contiene 2,9 km de piques, 19,7 km de galerías y 3,7 km de chimeneas distribuidos en cuatro niveles.

La fase de construcción está programada para un período de ocho años y considera estas excavaciones como parte de la infraestructura que servirá durante toda la vida de la mina. Entre las que ya se están construyendo, dos túneles de inyección de aire de más de 4 km con alturas de 8 m y ancho de 10,7 m; un túnel de acceso bidireccional de 7,4 km de longitud con una altura de 5,8 m y un ancho de 9,3 m; un túnel de transporte de mineral en correa de 6,2 km de longitud; un barrio industrial con una superficie de 26 hectáreas y 25.000 m2 construidos, entre otros.

Este pique, que al cierre de esta edición llevaba 290 m de avance, forma parte del sistema de ventilación principal de la mina subterránea en el circuito de extracción de aire viciado de las galerías interiores. La superficie se ubica en la cota 2.990 msnm y llegará a los 2.072 msnm en interior mina.

Para el gerente general del Consorcio Aveng Mas Errázuriz y director de Aveng Chile Construcciones –filial de Aveng Mining instalada en Chile–, Errico Vascotto, “este proyecto es emblemático para la compañía, con experiencia internacional en piques de gran diámetro y ejes de niveles profundos de más de 2 kilómetros. Aveng se ha asociado a Mas Errázuriz formando un consorcio para el pique ciego más grande y profundo de Sudamérica”.

Inicio del pique

El proceso de construcción del pique de ventilación del proyecto Mina Chuquicamata Subterránea se inició a fines de 2012 y se lleva a cabo mediante la metodología blind sinking o hundimiento ciego, que  se caracteriza por ser realizada en forma ciega desde superficie, contemplando las siguientes etapas:

-       Construcción del collar, el cual abarca los primeros 42 m de profundidad del pique, en avances parciales de 3 m cada uno, presentando un diámetro final, después de fortificado, de 11 m.

-       Profundización del pique, que considera el tramo comprendido entre los metros 42 (fin del collar – brocal) y 918 de profundidad, todo ello con un diámetro final, después de fortificado, de 11 m.

De acuerdo con Felipe Vela, asistente de gerencia del consorcio Aveng Mas Errázuriz, el pique parte en superficie con un soporte más ancho de concreto para darle un mejor asentamiento a esta estructura que, de alguna manera, “cuelga”. Así, sobre los 11 m de diámetro, hay al inicio del pique 2,5 m adicionales de hormigón en un tramo de 3 m de profundidad. Después hay 1,5 m de hormigón (sobre los 11 m) en 9 m de profundidad. Luego hay 0,9 m de hormigón en otra longitud de 32 m. Y, a continuación, 0,45 m de hormigón hasta el fondo del pique desde el metro 42 hasta el 910.

En los primeros 42 m –en el brocal o collar del pique– se implementó hormigón armado con enfierradura, mientras que desde los 42 a los 910 m se está empleando hormigón con fibra polipropileno. Este último es un H-40 autocompactante que escurre por si solo y no necesita vibración. El hormigón se prepara arriba en una planta, se transporta por una canoa por gravedad y llega abajo a un remezclador (kettle).

Desde Codelco, el ingeniero geomecánico senior del proyecto, Diego Gajardo, explica que entre estas dos etapas se realizó el montaje de toda la infraestructura de superficie requerida para la profundización principal o main sinking. Este procedimiento consistió en el montaje de la plataforma de 5 pisos o stage (que se usa para el hormigonado y la instalación de servicios), la que se introduce al pique, para luego montar la torre central (headgear) y el peinecillo, alcanzando una altura cercana a los 42 m. En la parte superior del peinecillo van las poleas de los cables del huinche de la plataforma, o stagewinder que es el huinche de izaje y sujeción de la plataforma, así como las del cable del huinche principal o kibble winder, que es el con el cual se realiza: la extracción de marina, ingreso y salida del personal, extracción del agua al fondo del pique, ingreso de explosivos y otras actividades propias del ciclo.

Vela comenta que se hizo un yugo especialmente para tomar las piezas con los estrobos y levantar la plataforma de 5 pisos. Este montaje se hizo a las 6 am cuando había poco viento, indica, ya que debían coincidir las dos piezas. En este procedimiento de montaje de 600 t, participaron 40 trabajadores.

Con todo, cuando se pasa del pre hundimiento al hundimiento, se deja de hacer minería. Desde el consorcio explican que se hace minería (excavaciones) hasta los 60 metros, se para para realizar el armado de la estructura afuera, luego se instala dentro del pique y nuevamente se retoma la minería.

Ciclos

Gajardo detalla los procedimientos involucrados en cada ciclo de operación para la profundización del pique:

- Perforación de la frente o fondo del pique con un jumbo de 8 brazos neumático, conocido como jumbo Araña (perfora 3,4 m efectivo).

- Tronadura – “Primado”, carguío de explosivos, conexión de los tiros, tronadura propiamente tal, monitoreo de la calidad del aire y revisión del disparo.

- Ventilación.

- Acuñamiento e instalación de fortificación de construcción en base a pernos swellex (de 2, 3 o 4 m, o pernos lechados de 5 m) y malla.

- Carguío y extracción de marinas. Esto se realiza con un equipo del tipo draga neumática (cactus grab), que cuelga de la plataforma en su piso inferior. Dicha draga carga los capachos (kibble) con marina, alcanzando cerca de 25 toneladas. Estos kibbles ascienden a superficie para su volteo en la torre central. El proceso de extracción de marina es un ciclo continuo de ascenso y descenso de los kibbles, los que alcanzan velocidades cercanas a los 10 metros por segundo, para profundidades por sobre los 400 metros.

- Mapeo y evaluación geotécnica – geomecánica.

- Instalación de fortificación de operación en base a revestimiento de hormigón, la que se realiza en forma desfasada del avance del fondo del pique (se ocupa un equipo electrohidráulico para la fortificación). En general se mantiene una diferencia de 20 a 25 m entre el revestimiento definitivo de hormigón y la frente de avance. El hormigonado se realiza desde la plataforma.

Como moldajes del revestimiento se consideran anillos de un metro de altura, los que se unen y alcanzan los 6 m. La actividad de hormigonado se realiza en forma ascendente, instalando el anillo de moldaje inferior, el que se hormigona primero. Una vez alcanzada su resistencia inicial (cerca de un día), se continúa con el hormigonado del tramo superior en una etapa.

- Instalación de servicios y tuberías (el pique en su perímetro lleva una serie de servicios de agua, aire y concreto). En el consorcio agregan que la plataforma (stage) de 120 t, sube aproximadamente 60 m solamente para hacer el disparo y después vuelve a bajar a una distancia aproximada de 25 m del fondo pique para poder proceder con el hormigonado.

Asimismo, los ciclos han disminuido conforme avanzan las obras. “Empezamos con un ciclo de 120 horas y ahora estamos en un ciclo entre 55 y 60 horas. Hemos logrado dos veces un ciclo de 45 horas”, precisa el ejecutivo principal del consorcio, Errico Vascotto.

Desafíos

Los retos no han sido menores en la implementación de una metodología poco conocida en el país. Si bien existe la minería de pique tradicional y también hundimientos desarrollados en el ámbito civil, se tienen antecedentes de que sus profundidades no van más allá de los 350 metros. Desde Codelco comentan que el principal desafío constructivo es llevar a cabo la implementación de una metodología para la cual no hay experiencia en Chile, tanto como metodología de ejecución en sí, como por la magnitud de la obra.

Para poder enfrentarlo, es que se consideró trabajar con empresas de reconocido prestigio internacional, tanto en la etapa de ingeniería como en la actual fase de ejecución. “Este proceso no ha estado exento de dificultades, que van desde la barrera idiomática hasta las diferentes idiosincrasias y concepción de aspectos de seguridad, lo que ha obligado a llegar a intensivos procesos de aprendizaje, entrenamiento, asimilación de las técnicas y actividades unitarias de esta metodología, así como su adaptación a los estándares de seguridad minera nacional y de Codelco”, grafica Gajardo.

En el consorcio Aveng Mas Errázuriz, Felipe Vela, detalla que los mineros que saben de pique son de una edad avanzada (55 o más) y que gente joven capacitada para este trabajo no hay. Además, los turnos son largos y es un trabajo duro, a diferencia de la minería de túneles normales. Esto ha sido una dificultad para el consorcio que ha tenido que capacitar gente joven para este trabajo. Del mismo modo, encontrar operadores para trabajar con la tecnología de piques mineros representa otra complicación.

El minero de pique también debe cumplir muchas otras funciones, a diferencia del trabajador de la minería de túneles. “En la minería de túneles las perforaciones las hace un equipo, entra el operador con el equipo jumbo, perfora, saca el jumbo y después entra una cuadrilla y carga la frente con explosivos. Aquí la misma persona que perfora saca el jumbo, después tiene que cargar los hoyos y también participa en la etapa de retirar la marina. No es un equipo como en el caso de los túneles, que es automatizado y no hay intervención. Él (operador) tiene que estar acá para desenganchar las cadenas de los baldes, amarrar las cadenas de los baldes. Hay trabajo físico de esfuerzo altísimo. Eso en Chile, con la minería en túneles, ha costado encontrar y capacitar gente”, señala Vela.

Del mismo modo, el 10% de personal calificado sudafricano (de un total cercano a los 210 trabajadores) ha tenido que mantenerse por más tiempo, para poder capacitar a los chilenos en sus funciones. Como el huinchero, por ejemplo, cuya labor es muy específica y su certificación tarda dos años en Sudáfrica, lo que representa otra dificultad. “El certificar ciertas competencias en Chile no ha sido fácil porque en Chile no se tiene conocimiento ni entidades que certifiquen. Hemos encontrado un vacío en la parte técnica operacional para certificar ciertas aptitudes que no hay. No está el organismo que lo valide”, añaden desde el CAME.

Otro de los retos que se debe asumir en la minería de pique es el trabajo en un solo frente (mono-frente). En la minería de túneles si se tiene un problema en el frente uno, se traslada a la gente al frente dos o al tres y se sigue avanzando. En el pique, si se presenta un problema no se puede hacer otra actividad. Además, dice Vela, “exige ser muy metódico y riguroso en el cumplimiento de los tiempos establecidos en cada una de las actividades”. Es decir, cumplir los procedimientos A-B-C-D y luego la misma secuencia sistemáticamente.

Seguridad

El trabajo en el pique ha seguido procedimientos de seguridad minuciosos que han permitido a la fecha no reportar accidentes graves. Diego Gajardo afirma  que “ha sido un trabajo en equipo, de permanente desarrollo, que ha considerado el acompañamiento continuo, de manera de buscar la adaptación y ajuste de la metodología del Shaft Sinking a los estándares de seguridad nacionales y de nuestra empresa (…) Cada actividad, cada operación, considera un procedimiento de trabajo, un instructivo paso a paso, un análisis de riesgo que busca, además de identificar los riesgos, trabajar con estos bajo control”.

Por su parte, la constructora destaca también los resultados obtenidos. “El consorcio Aveng Mas Errázuriz puede estar orgulloso de sus récords en seguridad. Se han registrado actualmente 475 días sin accidentes con tiempo perdido, con un record anterior de 343 días libres de accidentes”, subraya Vascotto. La tecnología introducida en el pique es una metodología establecida, segura y probada, usada en todo el mundo. “Las buenas tasas de excavación se han producido a nivel internacional con esta tecnología y metodología. Si bien, la transición, formación y certificación de los equipos locales han sido lentas como unidad principal para la formación de habilidades especializadas, esto ha mejorado la seguridad”, puntualiza el ejecutivo del consorcio.

Entre las metodologías de seguridad están los huinches que funcionan uno a la vez, con sus respectivos sistemas de comunicación de luces. También las labores arriba o abajo no pueden realizarse simultáneamente, ya que al estar siempre en la vertical la caída de un objeto se convierte en un riesgo.

En esta misma línea, se suman los sistemas de baja automatización para minimizar el peligro de un incendio. Tanto el jumbo perforador como el cactus grab, son equipos neumáticos, manual-dependientes.

Por otra parte, en caso de un corte eléctrico los sistemas de elevación poseen un funcionamiento manual para bajar la carga de las personas al fondo del pique.

Con todo, Gabriel Pérez, perteneciente al área de recursos humanos del consorcio, indica que es muy frecuente escuchar a sus colaboradores decir que están orgullosos de trabajar en un proyecto así porque es el primero y van a adquirir la confianza de poder trabajar en pique, algo que no todos tienen oportunidad de hacer. El récord vertical de Chuquicamata.

FICHA TÉCNICA
Mina Chuquicamata subterránea – Pique de extracción de aire
Ubicación: Chuquicamata, región de Antofagasta
Mandante: Codelco, Vicepresidencia de Proyectos
Constructora: Consorcio Aveng Mas Errázuriz (CAME)
Presupuesto: US$ 70 millones
Años de construcción: diciembre 2012 – diciembre 2016

Etapas del proyecto Chuquicamata subterránea 

Etapa

Fecha de inicio

Fecha de término

Ingeniería conceptual o prefactibilidad III trimestre 2008 II trimestre 2009
Ingeniería básica o factibilidad III trimestre 2009 IV trimestre 2014
Ingeniería de detalle IV trimestre 2014 IV trimestre 2014
Construcción y montaje IV trimestre 2014 IV trimestre 2019

Post Author: Fabiola Garcia Sanders