Curso:GEOLOGIA APLICADA

Curso: pavimentosPROSPECCIN EVALUACIN Y EXPLOTACIN DE CANTERAS

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PROSPECCION - EVALUACIN Y EXPLOTACION DE CANTERAS.Rocas importantes para la construccin. Propiedades fsicas y qumicasExplotacin de canteras Mtodos de explotacinFuentes de arena y grava. ridos para el hormign (concreto)Materia prima para materiales cementantes, calizas, arcillas, yeso, materia prima para la fabricacin de ladrillo, tejas, etc.Principales yacimientos de materiales de construccin en Cajamarca.

ROCAS PARA LA CONSTRUCCIN

1.- LAS ROCAS

Por constituir un material natural, la roca no precisa para su empleo ms que la extraccin y la transformacin en elementos de forma adecuada. Sin embargo, es necesario que rena una serie de cualidades que garanticen su aptitud para el empleo a que se destine. Estas cualidades dependen de su estructura, densidad, compacidad, porosidad, dureza, composicin, durabilidad, resistencia, a los esfuerzos a que estar sometida, etc.

ROCAS PARA LA CONSTRUCCINDesde la Prehistoria el Hombre a utilizado las rocas en su vida cotidiana, en sus instrumentos de caza o cocina, a travs del tiempo hasta nuestros das ha podido convertir trozos de roca y algunos minerales, en hermosas obras de arte, como son las maravillas del mundo: coliseo romano, pirames o el cristo corcovado. En todas estas mega construcciones se han utilizado los materiales adecuados,la dureza y resistencia de estos, son elementos importantes en la belleza de estas obras.

LOS TIPOS DE ROCAS La palabra roca comprende todos los constituyentes slidos de la corteza terrestre, ya sea compactos como el granito, granulares como la arena, o trreos como las arcillas. Se clasifican en (por su formacin) a. Rocas gneas b. Rocas sedimentarias c. Rocas Metamrficas

Aquellas que han salido a la superficie y se han enfriado lenta o violentamente en ella, a travs de las erupciones volcnicas, entre las principales tenemos: - Andesita, basalto, riolita y la traquita

ROCAS IGNEAS EXTRUSIVAS

ROCAS IGNEAS INTRUSIVA Son aquellas que se enfriaron y se solidificaron a grandes profundidades y presiones, algunas veces afloran en grandes masas debido a movimientos de la corteza terrestre y por los procesos de erosin. Se caracteriza por que su grano es muy pequeo. Entre las principales tenemos: - Granito, sienita, diorita y el gabro

ROCAS IGNEAS FILONEANAS (HIPOABISALES) Son aquellas que ocupan un espacio intermedio entre las extrusivas y las intrusivas, por eso tienen una estructura parcialmente cristalina, estas rocas se presentan en forma de mantos.

Son el resultado de la meteorizacin de las rocas pre existentes. Los restosmeteorizados de la roca son transportados constantemente por la accin de los rios, viento, olas y hielo y luego son depositados en lugares como lagos, valles de ro, mares etc. Las rocas sedimentarias suelen encontrarse en capas o estratos, por su resistencia mecnica las ms empleadas son: - Piedra caliza. - Dolomita.

ROCAS SEDIMENTARIAS

ROCAS METAMORFICAS Las rocas gneas y sedimentarias pueden rehacerse, y convertirse en rocas metamrficas. Hasta las rocas metamrficas pueden sufrir metamorfosis y convertirse en otro tipo de roca metamrfica. FACTORES PRINCIPALES PRESION TEMPERATURA Y FLUIDOS

ROCAS PARA LA CONSTRUCCINMODOS DE USO DE LAS ROCAS EN LA CONSTRUCCIN: * Como elemento resistente. * Como elemento decorativo. * Como materia prima para la fabricacin de otros materiales.

CIMENTACIONUSOS

ROCAS PROPIEDADES

Durabilidad Resistencia al Intemperismo agentes externos Dependiendo del uso y a la exposicinEjemplo piedra caliza no es utilizable cuando se utiliza en elementos que van a ser utilizados en contacto con cidos Dureza Es la resistencia que ofrece un mineral a ser rayado por otro como patrn se emplea la conocida Escala de Mohs

DurezaMineralComentarioComposicin qumica1TalcoSe puede rayar fcilmente con la uaMg3Si4O10(OH)22YesoSe puede rayar con la ua con ms dificultadCaSO42H2O3CalcitaSe puede rayar con una moneda de cobreCaCO34FluoritaSe puede rayar con un cuchilloCaF25ApatitoSe puede rayar difcilmente con un cuchilloCa5(PO4)3(OH-,Cl-,F-)6OrtoclasaSe puede rayar con una lija de aceroKAlSi3O87CuarzoRaya el vidrioSiO28TopacioRaya a todos los anterioresAl2SiO4(OH-,F-)29CorindnZafiro y rabies son formas de corindnAl2O310DiamanteEs el mineral natural ms duroC

ESCALA DE MOHS

Explotacin de canteras

Mtodos de explotacin

Es el conjunto de labores que se llevan a cabo con la finalidad de explotar el material til en la construccin.En este caso hablamos de recuperar las rocas duras para clasificarlas y transformarlas en arena, ripio, agregados F y G., material de base y sub base, etc,

QUE ES UNA CANTERA?

COMO SE EXPLOTA UNA CANTERA?

Aprovechando de la pendiente, el depsito de material ptreo, se divide en capas horizontales, con la finalidad de explotar varias capas (Bancos) simultneamente.

De esta manera, la cantera va adquiriendo la forma escalonada.

FORMA DE EXPLOTACIN de CANTERA ESCALONADA

ELEMENTOS DE UN BANCO

Algunos criterios operativos Altura de banco: Limitada por normativa al alcance del cucharn de la pala, si es arranque directo. Si se utiliza bulldozer para arranque y empuje, no se limita la altura pero s la pendiente mxima de trabajo (25%). Plataformas de trabajo: Deben permitir el movimiento sin riesgo de mquinas y personal. Suficientes para giro de volquetes Bermas: Si la altura del paquete es superior al talud mximo permitido. En operacin su altura ser al menos la de la plataforma de trabajo. En situacin final debe permitir la estabilidad del talud. Normalmente V=1/H=4.. Pistas y rampas: 3 4 veces ms anchas que la anchura del mayor volquete. Pendiente recomendable del 8% El espacio de trabajo o mdulo va evolucionando a medida que avanza la gravera. La restauracin debe ser simultnea con la explotacin.EVALUACIN DE YACIMIENTOS Y RESERVAS

EVALUACIN DE YACIMIENTOS Y RESERVASLa base de cualquier proyecto es la planificacin de las actividades a realizar. As, en Investigacin no metlica para materiales de construccion, se suele subdividir el trabajo en tres etapas claramente diferenciadas, de forma que solamente se aborda la siguiente en caso de que la anterior haya cumplido satisfactoriamente los objetivos previstos. Pueden recibir distintos nombres, en trminos generales se trata de una fase de preexploracin, una de exploracin y otra de evaluacin. Si incluso sta ltima alcanza los resultados previstos se realiza un estudio de viabilidad econmica.

Preexploracin: Tiene por objeto determinar si una zona concreta, normalmente de gran extensin, presenta posibilidades de que exista un tipo determinado de cantera. Esto se establece en funcin de la informacin de que disponemos sobre esa cantera, sobre la geologa de la zona de estudio. Suele ser un trabajo fundamentalmente de gabinete, en el que contaremos con el apoyo de informacin bibliogrfica, mapas, fotos areas, imgenes de satlite, etc., aunque puede incluir alguna salida al campo para reconocer las zonas de mayor inters.EVALUACION DE YACIMIENTOS Y RESERVAS

Exploracin: Una vez superada satisfactoriamente la anterior, las posibilidades de la zona estudiada, se pasa al estudio sobre el terreno. En esta fase aplicaremos las diversas tcnicas disponibles para llevar a cabo de forma lo ms completo posible el trabajo, dentro de las posibilidades presupuestarias del mismo. Su objeto final debe ser corroborar o descartar la hiptesis inicial de existencia de un deposito del tipo prospectado de acuerdo a nuestras necesidades. EVALUACION DE YACIMIENTOS Y RESERVAS

Evaluacin: una vez que hemos detectado una zona de inters y con una reserva favorable, pasamos a llevar a cabo su evaluacin o valoracin econmica. A pesar de lo que pueda parecer, los datos de sta no son an concluyentes, y debe ir seguida, en caso de que la valoracin econmica sea positiva, de un estudio de viabilidad, que contemple todos los factores geolgicos, sociales, ambientales, etc., que pueden permitir (o no) que una explotacin se lleve a cabo.EVALUACIN DE YACIMIENTOS Y RESERVAS

CICLO DE LOS YACIMIENTOS NO METLICOS

La produccin de la minera no metlicaLos productos mineros no metlicos con mayor volumen de produccin (ms de 100 mil toneladas) en el Per son: caliza, hormign, sal comn, arena, arcilla, puzolana y boratos (incluyendo ulexita).

caliza

MTODOS DE EXPLOTACIN GRAVERAS:Arranque directo.

CANTERAS: Arranque con explosivos.

PASOS PREVIOS- IDENTIFICAR POSIBLE ZONA- ESTUDIOS DE VIABILIDAD- OBTENCIN DE LOS PERTINENTES PERMISOS- COMPRA DE TERRENOS

IDENTIFICACIN DE LA ZONA- DOCUMENTACIN SOBRE POSIBLES ZONAS- ESTUDIOS GEOLGICOS- ANTIGUAS LABORES MINERAS- PROXIMIDAD DE OTRAS CANTERAS- ZANJAS Y CALICATAS- SONDEOS CON Y SIN RECUPERACIN DE TESTIGO

ESTUDIOS DE VIABILIDAD- CLCULO DE ESPESORES- DETERMINACIN DE CALIDAD DEL MATERIAL- CLCULO DE RATIOS ESTRIL/MINERAL- PERSPECTIVAS DE VENTAS DE MATERIAL EN LA ZONA

OBTENCIN DE PERMISOS- INVESTIGACIN, EXPLORACIN, EXPLOTACIN- DECLARACIN DE IMPACTO AMBIENTAL- INSTALACIN DE PLANTA INDUSTRIALEtc

COMPRA DE TERRENOSNEGOCIACIONES CON AYUNTAMIENTOS , COMUNIDADES Y PROPIETARIOS

INICIO DE LAS LABORESImportante en todo momento tener claros los lmites de la futura explotacin. MARCAR LMITESCONCESINPROPIEDAD

UBICACIN DE LA PLANTA DE TRATAMIENTOCuidadosa eleccin del emplazamiento

Minimizar el impacto visual ( Buscar las cotas ms bajas del terreno o aprovechar huecos existentes)

Lo mas cerca posible de los frentes de explotacin

Planificacin de accesos, pasos de vehculos y peatones, oficinas y servicios, bscula de ventas, zona de residuos, ---

Zonas de mantenimiento y talleres etc. = NECESIDAD DE MAYORES SUPERFICIES.

METODOS DE EXPLOTACIONDiseo y explotacin de Graveras:Generalidades Las graveras contienen ridos naturales sueltos,generalmente silceos, pero tambin calizos. Las rocas ms frecuentes son: cuarcita, granito, cuarzo y rocas metamrficas, segn las reas de origen.

Los ridos, (tambin llamados agregados), se definen como materiales compuestos de partculas de origen ptreo, duras, de forma y tamao estables.

Entre ellos se encuentran: La arena, grava, arcillas y rocas de todas dimensiones.

Qu son los ridos? O agregados

AgregadosSon fragmentos de roca que pueden ser combinados (o agregados) para obtener una mezcla a utilizarse en la construccin.Generalmente se entiende por "agregado" a la mezcla de arena y piedra de granulometra variable.

La base de la mezcla generalmente descansa sobre el tamao del fragmento: si se requiere un agregado poroso se utilizan fragmentos de tamao similar, si se requiere uno ms compacto se utiliza distintos tamaos para que los fragmentos menores rellenen el espacio dejado por los mayores.

El agregado puede ser mezclado con cemento (concreto ) o bitumen (ASFALTO) o utilizarse suelto como en las presas de tierra.La arena y la grava se extraen de depsitos naturales por medio de fosas o pozos y posteriormente son pasadas por tamices para obtener los tamaos requeridos.Las rocas se extraen de canteras, luego son trituradas y posteriormente tamizadas.Usualmente las fracciones ms finas contienen cantidades inaceptables de arcilla y polvo de roca y debe ser eliminada ( o rechazada)

Agregados

Clasificacin segn tamao. Segn el tamao de las partculas que lo componen, se clasifican de acuerdo al siguiente criterio:

Grava : rido cuyas partculas tienen tamaos comprendidos entre 20 y 40 mm, con las tolerancias dadas en las especificaciones tecnicas

Gravilla : rido cuyas partculas tienen tamaos comprendidos entre 5 y 20 mm, con las tolerancias dadas en las ET.

Arena : rido cuyas partculas tienen tamaos comprendidos entre 0.16 y 5 mm, con las tolerancias dadas en las ET.

Clasificacin segn textura superficial de las partculas.Agregado chancado (rido tratado): Aquel rido proveniente de un proceso industrial. Normalmente chancado o triturado, separado por tamaos y lavado. Sus partculas presentan caras rugosas y de forma irregular, pero cercanas a una forma cbica. Agregado rodado (rido natural): Aquel rido que proviene de ros o emprstitos naturales. Su proceso de produccin contempla bsicamente la separacin por tamaos y el lavado. Sus partculas presentan caras lisas y suaves y son de forma redondeada.

AdecuabilidadUn material puede ser inadecuado para utilizarse como un agregado si la forma de sus fragmentos son hojosos o alargados y por lo tanto son rechazadas las lutitas y los esquistos.

Los depsitos de arena y grava no son adecuados si: contienen arcilla, ya sea rodeando a los fragmentos o como pequeos bolsones, mica, conchas, fragmentos de carbn o turba, en cantidades que afecten su funcin.

AdecuabilidadLas rocas que no proporcionan fragmentos duraderos capaces de retener su masa cuando son expuestos a diferentes condiciones no son una fuente adecuada de agregado. Ej: algunas calizas y areniscas dbiles, rocas arcillosas.

La arena, la grava y la roca que contenga minerales que reaccionan con el cemento son inadecuados como agregados del concreto.

La adecuabililidad de un material para ser usado como agregado se evala segn: GranulometraForma y textura de las partculasGravedad especfica de fragmentos Densidad de la mezcla Exmen petrogrfico microscpico. Los materiales y las rocas que los contengan en cantidades de 0.5 a 1% son indeseables y no pueden ser utilizados sin someterlos a pruebas: -fragmentos orgnicos, evaporitas (yeso, anhidrita, sales) -xidos de hierro hidratados (limonita, goetita, hematita,magnetita)- sulfuros y sulfatos (galena, esfalerita, pirita, calcopirita; yeso, anhidrita)-palo , calcedonia, muchas zeolitas y olivino.

No adecuado para Arenas

LajasPiedras Piedras Piedras Piedras BlandasPorosas Livianas con arcilla adherida

LOS PILARES BSICOS EN PRODUCCINPRODUCCINSEGURIDADCALIDADMEDIO AMBIENTEUno slo de ellos no es vlido, debe buscarse el equilibrio entre los cuatro factores.

USOS Y APLICACIONES DE LAS ROCAS Y MINERALES INDUSTRIALES POR SUBSECTORES ECONMICOS

Rocas Minerales Industriales en el Per

Se estima que la produccin de Rocas Minerales Industriales en el Per, est alrededor de los 45 a 50 millones de toneladas (incluido lo ridos)En el 2009 se export alrededor de 114 millones de dlares, divisas que ingresaron al pas.

PRINCIPALES YACIMIENTOS DE MATERIALES DE CONSTRUCCIN EN CAJAMARCA

Se encuentra a 3250 m.s.n.m., al sur este de la ciudad de Cajamarca en las faldas del cerro Ventanilla cerca del Abra El Gaviln al costado derecho de la carretera Cajamarca - Pasamayo. Tiene una extensin aproximada de 37 hectreas.

IDENTIFICACION GEOLOGICA:La unidad litolgica predominante es casi homognea consiste enuna alternancia de areniscas cuarzos en la parte inferior y cuartillas blancas en bancos gruesos en la parte superior de la roca.CANTERA EL GAVILNCARACTERISTICAS FISICASPROMEDIODureza6.00Densidad aparente (gr/cm3)3.02Densidad real (gr/cm3)3.08Contenido de humedad (%)1.04Compasidad0.98Porosidad (%)2.06Grado de absorcin (%)1.82Capilaridad (gr.min/m2)20.26

PROPIEDADESAGREGADO FINOAGREGADO GRUESOTamao max. (pulg)-1Modulo de finura2.77-Peso especifico de masa (gr/cm3)2.582.51Peso especifico aparente (gr/cm3)2.772.58Absorcin (%)2.611.052Cont. De humedad (%)8.281.86Peso unitario suelto (kg/cm3)1583.311417.20Peso unitario compacto (kg/cm3)1783.991530.44Salinidad1912.10Materiales finos (%)11.101.10Abrasin (%)-66.00

Esta ubicada al sur este, a 5Km de la Ciudad de Cajamarca, al costado de la carretera Cajamarca - Pasamayo. Su altitud es de 2850m.s.n.m.

Las rocas de la cantera El Guitarrero son de grano fino y grueso constituido por gravas, gradillas y arenas en forma angular.CANTERA EL GUITARREROSe encuentra a una altitud de 2800 m.s.n.m.; se encuentra localizada al sur este de la ciudad de Cajamarca a un costado derecho de la carretera Cajamarca - Jess, a 11 Km. de Cajamarca.

En la parte inferior de la cantera encontramos areniscas cuarzos y con la parte superior cuartillas blancas, la roca se encuentra muy fracturada por distrofismo.CANTERA LA COLLPA I y IIEsta al sur este y a 9 Km. de Cajamarca tiene dos zonas ( A y B), su altitud es de 2700 m.s.n.m. y esta situada cerca a la hacienda la Colla.

Las zonas A y B de Agocucho II, constituyen un depsito de material, aluvio coluvial, el cual contiene limos con oxidaciones de fierro

El suelo de la cantera en estudio, no tiene cohesin por eso tiene una estructura granular simple, la cual puede suelta o densa, no presenta estratos definidos.CANTERA AGOCUCHO

PREGUNTASGRACIAS POR SU ATENCION