Il tunnel di Los Bronces

> PROGETTI
Cile
di Mauro Nogarin
Credit foto: Maserrazuriz Cile e SELI
Il tunnel
di Los Bronces
La multinazionale
americana Anglo
American sta
costruendo uno
dei tunnel più
costosi della storia
del Cile. Un’opera
che permetterà
di accedere a una
delle miniere di
rame sotterranee
più grandi del
mondo, situata
sulla cordigliera
delle Ande a 65 km
a est di Santiago,
a 3.500 m
di altitudine
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I
l lavoro di ingegneria civile per la costruzione dell’infrastruttura in oggetto, iniziato nel mese di febbraio di
quest’anno, terminerà verso la metà del 2011.
Come si potrà ben immaginare, uno dei tanti ostacoli che il gruppo di ingegneri ha dovuto affrontare sono state le basse temperature che prevalgono in questo luogo isolato del Sudamerica. La media delle precipitazioni nevose, infatti, raggiunge i 760 cm
durante la stagione invernale da aprile a
settembre, con temperature che oscillano
dai meno 18°C nell’inverno per raggiungere i 19°C dell’estate.
Los Bronces è una miniera di rame e molibdeno a cielo aperto e il minerale estratto viene sgretolato e trasportato attraverso un condotto di 56 km di lunghezza, dal quale vengono estratte le lastre di
rame mediante il processo di lisciviazione. Secondo i dati dell’azienda che gestisce questa miniera, nel 2008 si sono prodotte 235.800 t di rame e 2.600 t di mo-
libdeno, impiegando a turni rotativi circa
1.700 operai.
Le riserve stimate di questo importante materiale – che annualmente è esportato in tutto il mondo – sono di circa
780 milioni di tonnellate, ma per accedere
a questo giacimento era necessario scendere in profondità attraverso la perforazione di un tunnel, da cui estrarre il materiale
e trasportarlo attraverso un chilometrico
nastro trasportatore.
Un altro ostacolo che l’azienda americanocilena ha dovuto affrontare, considerando
l’inizio della crisi del 2008-2009, è stato il
forte aumento dei costi per effettuare tale
scavo, dai 1.000 milioni di dollari preventivati alla fine del 2007 si è giunti ai 2.400 milioni del 2009, vale a dire più del doppio.
Lo stato dell’arte
Attualmente il lavoro di perforazione del
tunnel si trova al 50%. Quest’importante
opera permetterà di aumentare la produzione del 74%, vale a dire 400.000 t di rame
l’anno, contro le 235.000 attuali, e 5.400 t
di molibdeno, materiale impiegato nella
produzione di leghe metalliche ad alta durezza, molto resistenti al calore e alla corrosione e largamente utilizzato nell’industria
aeronautica civile e militare, ma anche in
quella petrolchimica.
A partire dal terzo trimestre del 2011, secondo gli esperti del settore quella di Los
Bronces diventerà la quinta miniera più
importante del mondo. Glenn Tonkin, direttore operativo del complesso minerario
di Los Bronces, ha spiegato che il progetto comprende anche la costruzione della
nuova infrastruttura con l’installazione di
un mulino in corrispondenza del tunnel
di confluenza, in modo tale da trasportare il minerale del frantumatore primario
fino allo stabile mediante un nastro trasportatore che ha una potenza di 1,5 MW.
Ciò permetterà di trasferire il minerale dal
giacimento sotterraneo all’inizio del processo di estrazione del metallo rossastro il
quale, dopo essere stato sgretolato e prelavato, si trasforma in una sorta di polpa per
essere immesso in una piattaforma secondaria di raffinazione situata nella località di
Las Tortolas, dove si trovano delle vasche
di flottazione di polveri emulsionate con
una capacità di 250 m3.
Il progetto contempla principalmente la
costruzione di un tunnel da 4,2 km che
collega il giacimento sotterraneo e il settore della confluenza e che nell’arco di poche settimane sarà concluso, per iniziare
poi la costruzione del nastro trasportatoAssemblaggio della TBM nella caverna centrale
re con una lunghezza di 4,3 km. Il nuovo
frantumatore primario avrà una capacità
di 86.500 t/giorno, per raggiungere la massima potenza di 145.000 t/giorno, quando
l’intera piattaforma entrerà in funzione in
modo definitivo. Si tratta di un frantumatore a cono da 800 HP, un mulino di SAG
da 29.500 HP e due mulini secondari a sfera da 22.000 HP ciascuno. Come seconda
misura di prevenzione, lungo i punti critici
del tunnel sono stati fissati degli archi di
acciaio che a loro volta sostengono una fitta rete metallica ancorata alla parete con
chiodi autotiranti e infine ricoperta da uno
strato di shotcrete.
I tecnici hanno calcolato che la realizzazione
complessiva del progetto minerario di
Los Bronces richiederà la rimozione di circa
10 milioni di metri cubi di vari tipi di roccia, impiegando 140.000 m3 di calcestruzzo,
23.000 t di acciaio e 37.000 t di tubazioni.
Geologia
La geologia del terreno lungo il quale si
perforerà il tunnel di 8,2 km è composto
da vari tipi di roccia tra le quali si possono
menzionare: quarzo-monzonite, andesite,
breccia sedimentaria e porfido.
In base allo studio morfologico del sottosuolo la composizione e la successione della presenza dei materiali rocciosi è
quella espressa nella tabella 1:
Tabella 1
Tipo di roccia
Tratto chilometrico
(m)
Lunghezza
(m)
Quarzo monzonite
0 – 3.150
3.150
Porfido
2.600 – 2.675
75
Andesite
3.150 – 4.450
1.300
Porfido
4.450 – 5.300
850
Breccia tormalinica
5.300 – 6.650
1.350
Breccia comune
6.650 – 6.700
50
Porfido
6.700 – 6.850
150
Breccia comune
6.850 – 6.900
50
Andesite
6.900 – 7.100
200
Breccia tormalinica
7.100 – 7.400
300
Andesite
7.400 – 7.700
300
Porfido
7.700 – 7.750
50
Breccia tormalinica
7.750 – 7.950
200
Porfido
7.950 – 8.125
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> Progetti
Scheda tecnica
DSU TBM
Diametro
della testata
Taglienti
19”
Spinta massima
sulla testa
15.700 kN
Potenza motori
della testata
1.575 kW
Velocità di rotazione
della testa
0-7,4 rpm
Capacità di scavo
Tasso massimo
di penetrazione
TBM in azione
4,5 m
320 t/h
120 mm/min
L’attrezzatura utilizzata
Perforare un tunnel di oltre 8 km nella cordigliera delle Ande tra 3.400 e 4.100 m di
altezza, è indubbiamente una sfida quasi
al limite delle possibilità tecnologiche oggi
disponibili. L’arduo compito di configurare in maniera ottimale la perforatrice TBM
con una testa dal diametro di 4,5 m e un
peso di quasi 1.000 t è toccato all’azienda
italiana SELI di Roma. Dopo aver effettuato
lo studio geologico del terreno e preso in
considerazione le difficili condizioni logistiche, il gruppo di ingegneri ha optato per
l’impiego di un sistema compact TBM Robbins a doppio scudo Modello DSU (Double
Shield Universal) 450.125, con una garanzia di 10.000 ore lavorative.
TBM in azione durante
lo scavo del tunnel
principale
Il sistema di raffreddamento del tunnel
Per far fronte alle alte temperature che si sviluppano all’interno del tunnel, gli ingegneri
hanno dovuto personalizzare un sistema di
ventilazione, considerando che il luogo di perforazione si trova a oltre 3.000 m di altitudine,
dove la densità dell’aria è più bassa e, di conseguenza, c’è meno capacità d’intercambio di
calore. In questo caso sono stati installati una
serie di apparecchi per il raffreddamento del
tunnel in grado di mantenere una temperatura costante a circa 30°C. La portata dell’aria
fredda è di 15 m3/sec e tale flusso passa attraverso un tubo flessibile da 1.500 mm di diametro, che si connette nella parte posteriore
della perforatrice mediante un condotto metallico da 850 mm di sezione.
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TBM pronta per l’uso nei cantieri della SELI
I principali vantaggi dell’impiego di questa macchina sono: riduzione dei tempi e
costi di perforazione; riduzione dei costi di
manutenzione e del personale impiegato;
diminuzione delle problematiche derivate
dal tipo di roccia lungo il tunnel.
Il sistema di back-up prescelto per questa
macchina è di dimensioni ridotte, quando
normalmente varia dai 50 ai 65 m con gli
opcional che possono essere annessi, ma
in questo caso la capacità di trasporto del
materiale residuo rientrava nei limiti prestabiliti. Le principali sezioni che formano questa versione di TBM sono: cabina
di controllo; convoglio per lo smaltimento
del materiale residuo; macchina areazione
connessa alla testa; sistema idraulico; sistema di acqua e aria compressa; pedane di
sicurezza laterali.
Per permettere il posizionamento della
TBM, inoltre, si è reso necessario il lavoro
di perforazione di alcuni tratti di galleria,
attraverso il metodo di perforazione guidata per l’inserimento di cariche esplosi-
Vista esterna dell’accesso nel versante ovest
Tunnel di accesso durante il periodo invernale
ve. Per il tunnel di accesso, infatti, si sono
dovuti perforare 100 m, per la caverna di
assemblaggio 68 m di lunghezza per 20 m
di larghezza e, infine, un tratto di 12 m per
la costruzione del tunnel di lancio. Tutte le
gallerie sono state ulteriormente rinforzate
nella parte superiore e laterale da centine
di metallo galvanizzato e un rivestimento
di calcestruzzo.
sentato nel 2006 e approvato per il
CONAMA, massimo organo competente,
obbligando tuttavia il consiglio di amministrazione dell’impresa Anglo America Cile
a prendere in considerazione tutte le precauzioni tecniche necessarie relativamente
all’impiego di risorse idriche utilizzate per il
processo industriale minerario. La maggior
parte dell’acqua, infatti, viene riciclata dalle vasche di flottazione costruite nella zona
della Tortola, un metodo che consentirà di
risparmiare il 40% di acqua fresca per ogni
tonnellata di rame prodotta.
n
L’impatto ambientale
Lo studio per il rispetto delle leggi dell’ambiente attualmente in vigore è stato pre-
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