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EVALUACIÓN Y VALORIZACIÓN DE LOS FACTORES DE RIESGOS DE LAS UNIDADES MINERAS SUBTERRÁNEAS DEL PERÚ EN LA ESPECIALIDAD DE GEOMEC

Trabajo presentado en el VI Simposio Peruano de Geoingeniería
Por: Randal Villar Vivar, Organismo Supervisor de la Inversión en Energía y Minería (Osinergmin).


Resumen 

En el Perú, las empresas mineras tienen el compromiso de cumplir con las normas legales y técnicas con el fin de evitar eventos que conlleven accidentes mortales y del Organismo Supervisor de la Inversión en Energía y Minería (Osinergmin) de hacerlas cumplir como ente supervisor, para ello resultó importante contar con una metodología que permita realizar las supervisiones basadas en una clasificación o nivel de riesgos, es por ello, que el Osinergmin, supervisa el cumplimiento de las disposiciones legales y técnicas con el objetivo de constatar el debido cumplimiento de las condiciones de seguridad de la infraestructura y las instalaciones de la Gran y Mediana minería en todas sus etapas productivas.

En la presente investigación, se empleará una metodología que permita obtener un ranking de las unidades mineras y, a su vez, clasificarlas en uno de los cinco niveles de riesgo (Muy Alto Riesgo, Alto Riesgo, Medio Riesgo, Bajo Riesgo y Muy Bajo Riesgo), el cual involucra la metodología del AHP de Thomas Saaty L. y la opinión de expertos en forma conjunta con una ratio de consistencia que permita indicarnos que lo evaluado, analizado y empleado sea consistente. 

Asimismo, para el desarrollo de la investigación se emplearon diversos factores de riesgo tantos técnicos y de gestión en forma general que conlleven o eviten accidentes mortales o eventos no deseados y obtener dichos datos de cada unidad minera en diversos factores de riesgo.

Introducción

En los últimos años la minería peruana ha reflejado un avance significativo presentando un futuro prometedor debido al desarrollo de importantes proyectos que solo serán sostenibles si se realizan preservando el cuidado del medio ambiente y cumpliendo con las normas de seguridad y salud en el trabajo.

A pesar de que las empresas mineras tienen el compromiso de cumplir con las normas legales y técnicas con el fin de evitar eventos que conlleven accidentes mortales y, del Osinergmin de hacerlas cumplir como ente supervisor, sigue siendo el desprendimiento de roca, una de las causas principales de los accidentes mortales, ello condice con las estadísticas señaladas en el Compendio Ilustrativo de Accidentes – 2021 (2022), elaborado por la especialidad de geomecánica de la Gerencia de Supervisión Minera del Osinergmin, las cuales muestran que la mayor cantidad de dichos accidentes son causados por desprendimiento de rocas, ello equivale un 23.25% (133 accidentes mortales) de un total de 572 accidentes mortales ocurridos en el periodo 2007 al 2021. En tal sentido, este hecho, constituye el punto de mayor énfasis que debe tomarse en cuenta en el transcurso de la supervisión que realiza el Osinergmin.

Por ello, se analiza y se evalúan los riesgos asocia- dos que ocasionan o pueden causar accidentes mortales los mismos que, a su vez, son registrados con mayor frecuencia en las unidades mineras, siendo primordialmente uno de ellos el desprendimiento de roca.

En este contexto, con el propósito de obtener los factores asociados a dichos riesgos, los mismos han sido divididos en dos tipos: los factores técnicos y de gestión, que son recopilados y analizados de los informes de supervisión, índices y otros elementos que son explicados en la presente tesis, con la finalidad de obtener un nivel de riesgo en cada uno de ellos. Paralelamente, los referidos factores son evaluados y valorizados mediante una metodología, permitiendo obtener un valor numérico que permite jerarquizar a cada uno de ellos.

Esto tiene la finalidad de que cada unidad minera pueda obtener un valor numérico y ser representado en un nivel de riesgo de acuerdo a su valor de riesgo, el mismo que será de utilidad para realizar el orden y frecuencia de las supervisiones a cada una de ellas, dando prioridad y una mayor frecuencia a aquellas unidades mineras con un riesgo alto, y obteniendo una gestión oportuna y con sustento técnico para su fin.

Adicionalmente, para una mejor comprensión, en el presente trabajo se realizó dos ejemplos aplicativos y se presenta el ranking de las unidades mineras fiscalizadas por la especialidad de geomecánica de la Gerencia de Supervisión Minera del Osinergmin.

Generalidades

Situación problemática

En el Perú, con el transcurrir de los años y el avance tecnológico, las unidades mineras subterráneas realizan excavaciones cada vez más profundas provocando posibles estallidos de roca. A su vez, existen problemas de desprendimiento de rocas, subsidencia, voladuras que se vienen reportando a la Gerencia de Supervisión Minera, siendo de gran preocupación llevar el control de la cantidad de supervisiones a realizar por parte de Osinergmin.

Para el caso de las unidades mineras subterráneas del régimen general existen diversos factores geomecánicos como: calidad del macizo rocoso, el método de explotación, la profundidad de explotación, los equipos de desate y sostenimiento, el tipo de voladura, el tipo de relleno y otros, que se encuentran involucrados en estos eventos y son objeto de estudio en la presente investigación.

Hasta el 2017, las supervisiones realizadas por la Gerencia de Supervisión Minera, no se encontraban enfocadas en una evaluación y valorización de riesgos que permitan priorizar las supervisiones a las unidades mineras con mayor riesgo en la especialidad de geomecánica, por lo que solo se tenía un plan de supervisión de manera equitativa. Por ello, se requiere la implementación de una metodología que pueda gestionar y realizar un plan de supervisión de acuerdo al riesgo general de la unidad minera.

Objetivos

Objetivo general

Evaluar, valorizar y jerarquizar los factores de riesgos, y obtener un ranking de las unidades mineras subterránea del Perú, relacionado a la especialidad de geomecánica.

Objetivo especifico

ν Identificar los principales factores de riesgo relacionados a la especialidad de geomecánica.

ν Determinar la herramienta o técnica que permita valorizar y jerarquizar los factores de riesgos relacionados a la especialidad de geomecánica.

ν Obtener un ranking de riesgo de las unidades mineras subterráneas que son supervisadas por Osinergmin.

ν Describir cómo influye la evaluación y valorización de los factores y riesgos relacionados a la especialidad de geomecánica en la gestión de las supervisiones del Osinergmin.

Procedimiento del trabajo

Para el presente trabajo de investigación, el procedimiento empleado consiste en:

ν Identificar y evaluar los riesgos asociados a la especialidad de geomecánica de las unidades mineras subterráneas de la Gran y Mediana minería.

ν Identificar los parámetros que se encuentran asociados a los riesgos de la especialidad de geomecánica.

ν Recopilar datos de los expedientes de supervisión operativa entre 2019 y 2021 en caso de los factores de gestión y del 2021 en los factores técnicos.

ν Contar la participación de los supervisores y especialistas para el análisis del método y su evaluación.

ν Emplear la metodología del proceso analítico jerárquico (AHP) para la jerarquización, ponderación y valorización de los factores de riesgo.

ν Realizar el ranking de riesgos de las unidades mineras analizadas.

Supervisiones en la especialidad de geomecánica

Alcance de las supervisiones mineras en geomecánica

Las supervisiones mineras en geomecánica tienen un alcance general que se emplea para las fiscalizaciones programadas u operativas y un alcance específico para las supervisiones no programadas o especiales.

Alcance en las supervisiones programadas u operativas

Basado en los Términos de Referencia del Proceso de Selección de Empresas Supervisoras para la especialidad de geomecánica, las fiscalizaciones programadas u operativas tienen un alcance en los siguientes temas:

ν Estudios geomecánicos.

ν Sostenimiento.

ν Diseños de perforación.

ν Voladura.

ν Refugios.

ν Procedimientos y estándares.

ν Rellenos interior mina.

ν Otros.

Alcance en las supervisiones programadas u operativas

ν En caso de accidente mortal.

ν En caso de incidentes.

ν En caso de quejas por voladura o medición de vibraciones.

ν Otros.

Matriz de supervisión

La matriz de supervisión es un documento que forma parte del informe de supervisión, este es de vital importancia antes, durante y después de la supervisión, ya que detalla la obligación del titular respecto a la norma (Decreto Supremo Nº 024-2016-EM), ello debido a que antes de la fiscalización, el supervisor se prepara en los puntos que deberá verificar en campo, durante la supervisión es de ayuda de memoria para observar y advertir el cumplimiento de los mismos y después de la supervisión sirve para verificar los documentos, fotografías, pruebas, mediciones, estándares y otros que permitan el sustento de la base legal respecto a la supervisión, dicha matriz en la especialidad de geomecánica es de vital importancia.

Riesgos asociados a la especialidad de geomecánica

En la especialidad de geomecánica es necesario identificar los principales riesgos que ocasionan o podrían ser causas de accidentes mortales como el desprendimiento de rocas, estallidos de roca, subsidencias y otros. Ello con el fin de evitar la ocurrencia de los mismos. Los cuales constituyen las preocupaciones primordiales y se necesitan tener en cuenta para que las operaciones mineras sean seguras.

ν Desprendimiento de rocas.

ν Estallidos de roca.

ν Subsidencia.

ν Soplado de mineral.

ν Derrumbe por tapones de relleno.

ν Voladuras no controladas.

ν Diseños de sostenimiento.

ν Otros.

Metodología para evaluación y valorización de los factores de riesgos

El área de geomecánica de la Gerencia de Supervisión Minera de Osinergmin fiscaliza todo lo relacionado a esa especialidad en el cumplimiento de las disposiciones legales y técnicas para constatar que las condiciones de seguridad de la infraestructura de la Gran y Mediana minería, en todas sus etapas productivas, es óptima.

El presente trabajo divide la metodología en dos partes muy importantes que funcionan de manera independiente hasta cierto punto para luego unirlas y tener el resultado deseado, que serán mencionados en el presente capitulo.

Nivel de riesgo de los factores

La especialidad de geomecánica de la Gerencia de Supervisión Minera, cuenta con los informes de supervisión, los mismos que son presentados luego de cada proceso programado o no programado, en ellos se incluye toda la información de acuerdo a las disposiciones legales y técnicas relacionadas a la especialidad de geomecánica. En tal sentido, se ha visto por conveniente dividir esta información reco pilada y analizada en dos grupos importantes que se mencionaran a continuación.

Factores técnicos

Son aquellas características técnicas de mayor importancia que se encuentran asociados a los riesgos geomecánicos de la unidad minera, siendo estos datos extraídos de las supervisiones en campo y de los informes, para luego ser analizados y procesados. Asimismo, estos factores relacionados a la especialidad de geomecánica son: calidad del macizo rocoso, método de explotación, profundidad de la unidad minera, el tipo de desate de rocas, sostenimiento de roca, relleno, presencia de agua y otros factores que influyan en los riesgos geomecánicos, que serán explicados y son subdivididos a diferentes niveles de riesgo.

Clasificación del macizo rocoso (RMR)

Según (Osinergmin, 2017), en la Guía de criterios geomecánicos para diseño, construcción, supervisión y cierre de labores subterráneas, se indica que los sistemas de clasificación del macizo rocoso tienen un enfoque para estimar las propiedades del mismo. En la actividad minera, el índice GSI y los sistemas RMR y Q, son parámetros de entrada para muchos métodos de diseño y programas de modelamiento numérico. Los sistemas de clasificación geomecánica son un intento de representar con un solo valor las propiedades y características del macizo rocoso.

En el Perú el sistema más usado es la clasificación geomecánica de Bieniawski o llamada clasificación RMR y el índice de resistencia geológica (GSI), ambos tienen la finalidad de calificar de manera cuantitativa las propiedades del macizo rocoso.

Para fines de la presente metodología se utilizará la clasificación geomecánica de Bieniawski (RMR) que fue desarrollada inicialmente en 1973 en Sudáfrica para evaluar la estabilidad y requisitos de soporte de túneles, actualizada en 1979 y 1989, la misma que se encuentra relacionada con el riesgo de desprendimiento de roca.

Métodos de explotación subterránea

El método de explotación subterránea es: “Las zonas mineralizadas (vetas o cuerpos de mineral económico) son angostas y profundas, por lo que según las evaluaciones técnicas y económicas justifica la perforación de túneles y socavones para posibilitar su extracción”. (Estudios Mineros del Perú S.A.C., s.f., p. 47).

Existen diversos y diferentes métodos de explotación subterránea empleados en la producción minera en el Perú y en el mundo, que dependen de las características y factores relacionados a la geometría del yacimiento (forma, potencia, buzamiento, tamaño y regularidad), aspectos geomecánicos y geotécnicos (resistencia, tensión, deformación, profundidad y otros), los aspectos económicos (ley del mineral, valor unitario, productividad y otros) y los aspectos de seguridad (riesgos, impacto ambiental, seguridad minera y otros).

Asimismo, los métodos de explotación subterránea cuentan con diversas variantes que son empleadas en las unidades mineras subterráneas del Perú, por lo que nos enfocaremos en los métodos usuales y los riesgos que conllevan cada uno de ellos para obtener el nivel de riesgo de cada uno enfocados en un punto de vista geomecánico. 

Igualmente, (Del Pino, 2002), en los “Riesgos en la minería subterránea”, hace mención de los riesgos asociados a cada método de explotación subterránea; sin embargo, nos enfocaremos en los riesgos asociados a la especialidad de geomecánica que se encuentran a cargo de la Gerencia de Supervisión Minera del Osinergmin.

Al obtener los riesgos asociados a cada método de explotación y la opinión experta de los especialistas en geomecánica por la trayectoria que tienen respecto a las supervisiones a las unidades mineras se consideró ordenar la información como se observa en la Tabla 2.

Profundidad

La minería tiende cada vez a profundizar debido a la necesidad de seguir explotando, por lo que en la actualidad resulta normal encontrar unidades mineras con operaciones mayores a 1,000 metros de profundidad en el Perú, los mismos que se encuentran asociados a los eventos de estallido de rocas o conocidos como rockburst, es por ello que es de mucha importancia considerar la profundidad como un factor importante de riesgo, a esto se aumenta la presión litostática debido a las profundidad de las excavaciones.

Según (Osinergmin, 2017), en la Guía de criterios geomecánicos las unidades mineras subterráneas del Perú con una profundidad a mayor a 600 metros de profundidad se debe evaluar la posibilidad de riesgos de estallidos de rocas. Asimismo, existen diversos riesgos de acuerdo a las profundidades de las excavaciones que desarrollan las actividades mineras, por lo que se tiene en cuenta lo siguiente:

ν Bajo riesgo de estallido de roca para profundidades menores a 400 metros, debido a los controles tradicionales.

ν Entre los 400 a 700 metros desde la superficie se necesita un método tradicional y dinámico.

ν Mayor a los 700 metros, se necesita un trata- miento del macizo rocoso, por lo que existen riesgos de estallido de roca.

Para obtener los riesgos asociados a la profundidad minera se tomaron en cuenta dichos autores mencionados párrafos anteriores y la opinión de los especialistas en geomecánica respecto a los datos que se obtienen de las supervisiones mineras respecto a su profundidad, por lo que se consideró como en la Tabla 3.

Equipos de perforación y sostenimiento

Durante la etapa de explotación o preparación en la minería subterránea, se requiere de equipos especializados para llevar a cabo cada actividad, en el que se destacan los equipos de perforación y sostenimiento para garantizar la seguridad y el desarrollo de la actividad. Asimismo, dicho factor técnico empleado y considerado en la presente investigación se enfoca en el tipo de equipo que emplea ya sea convencional, mecanizado, autónomo, telemando o mixtos, dicha información se obtiene de los informes de supervisión realizados por la especialidad de geomecánica de la Gerencia de Supervisión Minera de Osinerming.

Desate de rocas

En la minería subterránea es necesario garantizar la seguridad del personal al ingresar, por lo que usualmente después de una voladura, el macizo rocoso es perturbado y existen rocas sueltas que pueden desprenderse, consiste en hacer caer la roca fragmentada, débil o suelta para tener un ambiente seguro de trabajo. El procedimiento consiste en localizar la roca suelta para que los trabajadores provoquen su caída ya sea que se encuentre en el techo o hastiales de una labor.

Asimismo, el artículo 224° literal b) del Reglamento de Seguridad y Salud Ocupacional en Minería aprobado por Decreto Supremo N° 024-2016-EM y su modificatoria hace mención lo siguiente: “Siendo el desprendimiento de rocas la principal causa de accidentes en las minas, se instruirá y obligará a los trabajadores a seguir las siguientes reglas de trabajo al ingresar a las labores.

b) Desatar todas las rocas sueltas o peligrosas antes, durante y después de la perforación. Asimismo, antes y después de la voladura”, por lo que es obligación del titular minero cumplir con dicha norma.

Es así que, los riesgos asociados al factor técnico del empleo de equipos para el desate de rocas en la minería subterránea serán considerados como se muestra en la Tabla 5.

Tipo de voladura

Existen dos tipos de voladura desde el punto de vista de la seguridad del personal, uno es la voladura convencional y la voladura controlada (EXSA, 2020).

Es así que, los riesgos asociados al factor técnico de acuerdo al tipo de voladura empleado en la minería subterránea serán considerados como se muestra en la Tabla 6.

Presencia de agua

En las unidades mineras subterráneas, el agua es de vital importancia debido a que existen yacimientos o cuerpos mineralizados debajo del nivel freático o nivel piezométrico que influyen en dichas unidades mineras y pese al avance e incremento de la seguridad existen aún problemas en el manejo del agua, en consecuencia, existen diversos factores que afectan la estabilidad del macizo rocoso como es la presencia del agua debido a que esta influye de diversas formas en la roca.

Asimismo, es considerada como factor influyente dentro de los sistemas de clasificaciones del macizo rocoso como el caso del RMR y GSI, es por ello que en la presente investigación será incluida según el estado general que es extraído de los estudios hidrogeológicos y mapeos geomecánicos. Es así que, los riesgos asociados al factor técnico respecto a la presencia de agua en la minería subterránea serán considerados como se muestra en la Tabla 7.

Tipo de relleno

El relleno de mina es muy importante (Osinergmin, 2017), dado que tiene como principal función estabilizar los espacios vacíos debido al minado, el uso de diferentes tipos de relleno tiene funciones específicas que se relacionan con el método de explotación, actividades del minado y planeamiento de la mina.

Asimismo, es utilizado para el control de movimientos del macizo rocoso y de los esfuerzos dentro de la mina, prevenir subsidencias al rellenar vacíos y como almacenamiento, es por ello que tiene un rol importante como soporte de bloques de roca de los hastiales, techo, pilares y otros.

Los tipos de rellenos más comunes son el relleno detrítico, hidráulico y en pasta, y existen otros con variaciones en el relleno, cada tipo tiene un riesgo que necesita ser evaluado, es por ello que en el presente de trabajo se evaluará los riesgos que se puedan involucrar según el tipo de relleno. Es así que los riesgos asociados al factor técnico respecto al tipo de relleno empleado en la minería subterránea será considerado como se muestra en la Tabla 8.

Factores de gestión

Son aquellos factores que se encuentran relacionados a la gestión que realiza la especialidad de geomecánica de la Gerencia de Supervisión Minera del Osinergmin en sus trabajos del día a día, que son extraídos de los expedientes de supervisión y de la plataforma del Ministerio de Energía y Minas (Minem), para ser analizadas en gabinete como un precedente o situación de la unidad minera que es manejado de forma interna. Asimismo, estos factores relacionados a la especialidad de geomecánica son:

Número de accidentes mortales

En la presente investigación se considerará la cantidad de accidentes mortales que tuvo cada unidad minera en los tres últimos años con la finalidad de tener en consideración como precedente dichos sucesos, estos se encuentran relacionados a la especiali dad de geomecánica y que como consecuencia se realizó una supervisión no programada por accidente mortal.

Adicionalmente, la Gerencia de Supervisión Minera de Osinergmin viene publicando mediante boletines mensuales, trimestrales y a mayor detalle el Compendio Ilustrativo de Accidentes en el Sector de Mediana Minería y Gran Minería que es publicado de forma anual, la cantidad de accidentes mortales que viene sucediendo y a que especialidad corresponde, es por ello que el nivel de riesgo será considerado según el anexo N° 7 del Reglamento de Seguridad y Salud Ocupacional en Minería aprobado por D.S. N° 024-2016-EM y su modificatoria D.S. N° 023-2017-EM. Es así que, los riesgos asociados al factor de gestión respecto al número de accidentes mortales serán considerados como se indica en la Tabla 9.

Número de hechos verificados

En la presente investigación nos basamos en la cantidad de hechos constados promedio por supervisión, la que se tomó de todos los hechos constatados en los tres últimos años en cada unidad minera y dividido entre la cantidad de supervisiones realizadas en ese tiempo considerando las supervisiones programadas y no programadas. Asimismo, se tiene conocimiento en la especialidad de geomecánica que durante la supervisión se tiene un intervalo entre 0 a 4 hechos verificados por fiscalización, debido a que se tuvo toda la información de las unidades mineras supervisadas se decidió dividir con intervalos y una amplitud constante. Es así que, los riesgos asociados al factor de gestión respecto al número hechos constatados serán considerados como lo muestra la Tabla 10.

Índice de accidentabilidad

Según el Reglamento de Seguridad y Salud Ocupacional en Minería el índice de accidentabilidad es “una medición que combina el índice de frecuencia de lesiones con tiempo perdido (IF) y el índice de severidad de lesiones (IS), como un medio de clasificar a las empresas mineras”, este indicador relaciona al índice de frecuencia y severidad.

Asimismo, nos permite tener una visión externa del titular minero que se encuentra relacionada a la seguridad y se puede evaluar que tanto protege el titular minero a sus trabajadores de los peligros y riesgos que puedan suscitar en cada una de las actividades. 

Del mismo modo, con el fin de manejar los índices de accidentabilidad de los 3 últimos años de las unidades mineras supervisadas por la especialidad de geomecánica del Osinergmin, se decidió dividir con intervalos y una amplitud constante. Es así que, los riesgos asociados al factor de gestión respecto al índice de accidentabilidad serán considerados como se muestra en la Tabla 11.

Evaluación de las unidades mineras

Para realizar este factor de gestión se realizó una encuesta a ocho supervisores de la empresa contratada y dos de Osinergmin de la forma en cómo evaluarían la gestión de seguridad en relación a la especialidad de geomecánica a cada unidad minera supervisada durante el año a elección. En ese sentido, la evaluación se basó en analizar a la unidad minera en uno de los cinco tipos según su gestión y una numeración asignada a cada uno de ellos los cuales fueron: Muy Bueno (1), Bueno (2), Regular (3), Malo (4) y Muy Malo (5).

Es así que, los riesgos asociados al factor de gestión respecto a la evaluación de los supervisores serán considerados como se presenta en la Tabla 12.

Nivel de riesgo de los factores

El proceso de jerarquía analítica o conocido por sus siglas AHP es un procedimiento de toma de decisiones que fue desarrollado inicialmente por Thomas Saaty (Saaty 1977, 1980, 1986), que es popular y ampliamente utilizado dado que su empleo principal es ofrecer soluciones a la toma de decisiones en diversos temas y entornos variados en los que hay que priorizar o elegir una alternativa de acuerdo a una jerarquización en el que es comparado bajo ciertos criterios. 

El AHP toma una decisión de acuerdo a las ponderaciones de las alternativas de acuerdo a sus criterios y subcriterios en una jerarquía estructura. Asimismo, consiste en un proceso de medición, en particular la medición es una escala establecida por Thomas Saaty donde realizar las ponderaciones, donde se evalúa de forma que cada elemento se compara con respecto a cualquier otro elemento en el mismo nivel de la jerarquía. (Bernasconi, Choirat, & Seri, 2010).

En 1960, Thomas Saaty, era un matemático reconocido mundialmente, fue uno de los pioneros de la investigación de las operaciones y autor de los primeros métodos matemáticos de libros de la investigación de operaciones. Años después en los años 80 debido a su gran preocupación desarrolla una técnica simple para ayudar a las personas a tomar decisiones complejas, teniendo como resultado el Análisis de Proceso Jerárquico (AHP), el cual su significado se compone de las tres palabras: analizar, jerarquizar y procesar (Forman & Selly, 2001).

Es decir, el AHP es una herramienta matemática y psicológica para la toma de decisiones en base a la jerarquía o ponderación en cada criterio, la que permite construir una jerarquía con una ponderación específica en cada uno de los criterios y puede ser empleada para diferentes necesidades. Por lo que, en la presente investigación los criterios serán cada uno de los factores desarrollados.

Escala fundamental de Thomas L. Saaty

La escala fundamental de Thomas L. Saaty trabaja por prioridades de desarrollo para alternativas y criterios utilizados para juzgar las alternativas, estableciendo las prioridades de acuerdo a la toma de decisiones y utilizando la escala fundamental para proporcionar el peso, longitud y valor del elemento.

Los 7 pilares fundamentales del AHP

Según (Saaty & Vargas, Models, Methods, Concepts & Applications of the Analytic Hierarchy Process, 2012), el AHP trabaja por prioridades de desarrollo para alternativas y criterios utilizados para juzgarlas, estableciendo las prioridades de acuerdo a la toma de decisiones y utilizando la escala fundamental de Thomas L. Saaty para proporcionar el peso, longitud y valor del elemento. Esta técnica cuenta con siete pilares que son fundamentales:

ν Escala de ratio, proporcionalidad y escala de relación normalizada.

ν Recíprocas comparaciones pareadas.

ν Sensibilidad del vector principal propio.

ν Homogeneidad y agrupamiento.

ν Síntesis que puede extenderse a la dependencia y la retroalimentación.

ν Rango preservación y reversión.

ν Los juicios de grupo.

Axiomas

Según (Saaty, 2008), los axiomas se deben tener como complemento y como una mejor comprensión de la metodología del AHP, los cuales son los siguientes:

ν Axioma reciproco.

ν Axioma de homogeneidad.

ν Axioma de composición jerárquica.

ν Axioma de expectativa.

Escala de comparaciones pareadas

Aplicando la metodología de Thomas L. Saaty, se debe considerar “n” criterios o factores F1, F2,…, Fn, con valor conocido w1, w2,…, wn, respectivamente, y se realiza una matriz para las proporciones por pares cuyas filas dan las proporciones del valor de cada acción con respecto a todas las demás como sigue:

Fw = nw

Según (Saaty, 2008), para recuperar la escala w de la matriz de proporciones F, uno debe resolver el problema del valor propio: Aw = nw o (A - nI) w = 0. Esto se detallará a mayor detalle en la presente investigación aplicando a los factores técnicos y de gestión.

Es así que, a efectos de no generar aspectos tediosos para su aplicación, se explicarán de forma de simplificada las matrices pareadas y como se elabora para la comparación entre los “N” factores, por lo que se debe de trasladar la información a una matriz cuadrada n x n, como se muestra Tabla 14.

Escala de comparaciones pareadas

El vector resultante se emplea para identificar la prioridad o la jerarquía en una serie de criterios o elementos que son empleados para el método, se puede emplear como un ranking numérico donde se indica el orden de preferencia entre ellos.

Se dividirá cada elemento de la matriz cuadrada entre la sumatoria de su columna como se observa en la Tabla 16.

Se realizará el promedio de cada fila de la para obtener el vector resultante (Tabla 17).

El vector resultante en el ejemplo mostrado serían los valores: X1, X2,…, Xn, y su sumatoria deberá ser igual a 1.

Ratio de consistencia (RC)

El análisis de proceso analítico puede ser medido mediante el ratio de consistencia o también llamado índice de consistencia, este valor obtenido sirve para verificar y medir la consistencia del método con el fin de garantizar que los juicios no sean aleatorios ni ilógicos. Es así que dicho ratio de consistencia tiene una fórmula y una tabla que indica lo máximo permitido para que se verifique su consistencia. Sin embargo, existen diversos cálculos en caso dicho ratio no fuera consistente lo cual lo haría más engorroso.

Donde:

RC: Ratio de consistencia

IC: Índice de consistencia

IA: Índice de consistencia aleatoria

Índice de consistencia (IC)

Como se argumenta, que una matriz recíproca positiva (es decir si aij = a, entonces aji = 1/a, tiene homogeneidad (quiere decir i y j son importantes, entonces la diagonal principal es 1) y la matriz no debe tener contradicciones, entonces la matriz A tiene λ max ≥ n, con igualdad si y solo si A es consistente. Como nuestra medida de desviación de A de la consistencia, elegimos el índice de consistencia de la siguiente forma:

Donde:

IC: Índice de consistencia

λ max: Resultado de la multiplicación de la sumatoria de cada columna por el vector resultante. Es decir:

n: número de elementos o factores

Índice de consistencia aleatoria (IA)

Según (Saaty, 2008), para conocer este índice de consistencia se realizó una simulación aleatorio de los 17 valores de juicio para la matriz

{1/9, 1/8,. . ., 1, 2,. . ., 8, 9}. Luego de completar las entradas y el índice de consistencia unas 50,000 veces y tomar el promedio, a esto se llama el índice de consistencia aleatoria.

Aplicación de la metodología en la Gerencia de Supervisión Minera

Se empleará la metodología en los factores técnicos y factores de gestión de forma independiente, para luego obtener la formula general de cada uno.

Aplicación de la metodología para los factores técnicos

En la especialidad de geomecánica se consideraron un total de ocho factores técnicos que serán representa dos por iniciales para una mejor visualización, como se ve a continuación:

ν RMR: Calidad del Macizo Rocoso (RMR).

ν ME: Método de Explotación.

ν H: Profundidad.

ν PS: Perforación y Sostenimiento.

ν DR: Desate de Rocas.

ν V: Voladura.

ν PA: Presencia de Agua.

ν R: Tipo de Relleno.

Luego de realizar todos los procedimientos mencionados, con la finalidad de obtener el vector resultante de cada factor técnico, presentamos la información en la Tabla 21.

Como se observa en la columna del vector resultante, todo el valor nos suma uno (1), eso quiere decir que cada factor representa una ponderación como se visualiza en la columna del vector resultante. Por lo que cada factor representará lo siguiente en valor porcentual:

ν RMR: Calidad del Macizo Rocoso (RMR), re- presenta un 36%.

ν ME: Método de Explotación 18.2%.

ν H: Profundidad 18.2%.

ν PS: Perforación y Sostenimiento 8.4%.

ν DR: Desate de rocas 8.4%.

ν V: Voladura 3.6%.

ν PA: Presencia de Agua 3.6%.

ν R: Tipo de Relleno 3.6%.

Ratio de consistencia (RC) de los factores técnicos

Para calcular el ratio de consistencia de los factores técnicos, debemos de obtener primero el Índice de consistencia y el Índice de consistencia aleatoria y verificar que lo aplicado sea consistente para poder continuar.

a) Cálculo del índice de consistencia (IC)

Para el cálculo del índice de consistencia de los factores técnicos emplearemos la ecuación mostrada, para ello se realizarán los siguientes cálculos.

Primero, reemplazaremos nuestros datos en la ecuación mostrada, y se obtendrá lo siguiente:

Reemplazando nuestros datos, si se sabe que n = 8 (número de factores), se obtiene lo siguiente:

IC: Índice de consistencia.

b) Índice de consistencia aleatoria

Como se tiene conocimiento, para una matriz de ocho elementos (factores técnicos), el valor sería el que se muestra en la Tabla 22.

Como se observa, el Índice de Consistencia Aleatoria (IA) sería igual a 1.4.

c) Cálculo del ratio de consistencia

Ahora se procede a reemplazar los datos, para obtener el valor del ratio de consistencia (ver Tabla 23).

Para que el método sea consistente debe tener menos de un 10% de ratio de consistencia, en nuestro caso se obtuvo que es mucho menor a lo permitido.

RC = 3,23% < 10%

Por lo que nuestra metodología aplicada es consistente.

d) Formula general de los factores técnicos

Al obtener que nuestra metodología es consistente, podemos tener la ecuación general con las ponderaciones del vector resultante, con lo que tendremos una evaluación sobre la base de 100 como si se tratase del 100%.

Donde:

FT: Puntaje de Factores Técnicos.

RMR: Calidad del Macizo Rocoso.

(RMR)

ME: Método de Explotación.

H: Profundidad.

PS: Perforación y Sostenimiento.

DR: Desate de Rocas.

V: Voladura.

PA: Presencia de Agua.

R: Tipo de Relleno.

Aplicación de la metodología para los factores de gestión

En la especialidad de geomecánica se consideraron un total de cuatro factores de gestión que serán representados por iniciales para una mejor visualización, como se ve a continuación:

ν AM: Número de Accidentes Mortales.

ν HC: Número de Hechos Constatados.

ν IAC: Índice de Accidentabilidad.

ν ES: Evaluación de los Supervisores.

Luego de realizar todos los procedimientos mencionados, con la finalidad de obtener el vector resultan- te de cada factor técnico, tenemos la información que se muestra en la Tabla 25.

Como se observa en la columna del vector resultante, todo el valor nos suma uno (1), eso quiere decir que cada factor representa una ponderación como se visualiza en la columna del vector resultante. Por lo que cada uno representará lo siguiente en valor porcentual:

ν AM: Número de Accidentes Mortales 51.9%.

ν HC: Número de Hechos Constatados 20.1%.

ν IAC: Índice de Accidentabilidad 20.1%.

ν ES: Evaluación de los Supervisores 7.9%.

Ratio de consistencia (RC) de los factores de gestión

Para calcular el ratio de consistencia de los factores de gestión, debemos de obtener primero el Índice de consistencia y el Índice de consistencia aleatoria y verificar que lo aplicado sea consistente para poder continuar.

a) Cálculo del índice de consistencia (IC)

Para el cálculo del índice de consistencia de los factores técnicos emplearemos la ecuación mostrada, para ello se realizarán los siguientes cálculos.

Primero, reemplazaremos nuestros datos en la ecuación mostrada, y se obtendrá lo siguiente:

Reemplazando nuestros datos, si se sabe que n = 4 (número de factores), se obtiene lo siguiente:

IC: Índice de consistencia.

b) Índice de consistencia aleatoria

Como se tiene conocimiento, para una matriz de 4 elementos (factores técnicos), el valor sería el que se muestra en la Tabla 26.

Como se observa, el Índice de Consistencia Aleatoria (IA) sería igual a 0.89.

c) Cálculo del ratio de consistencia

Ahora se procede a reemplazar los datos, para obtener el valor del Ratio de consistencia (ver Tabla 27).

Para que el método sea consistente debe tener menos de un 9% de ratio de consistencia, en nuestro caso se obtuvo que es mucho menor a lo permitido.

RC = 2,2 % < 9 %

Por lo que nuestra metodología aplicada es consistente.

d) Formula general de los factores técnicos

Al obtener que nuestra metodología es consistente, podemos tener la ecuación general con las ponderaciones del vector resultante, con lo que tendremos una evaluación en base a100 como si se tratase del 100%.

Donde:

FG: Puntaje de Factores de Gestión.

AM: Número de Accidentes Mortales (3 últimos años).

HC: Número de Hechos Constatados (3 últimos años).

IAC: Índice de Accidentabilidad (3 últimos años).

ES: Evaluación de los Supervisores.

Correlación factor técnico y de gestión

Como se tiene conocimiento, en el subcapítulo anterior se hallaron las fórmulas del factor técnico y factor de gestión, pero al final se desea obtener una formula global para obtener el ranking global de las unidades mineras subterráneas del Perú en la especialidad de geomecánica y que sean supervisadas por la Gerencia de Supervisión Minera de Osinergmin. Es por ello que se debe de relacionar ambos grupos de factores y establecer una ponderación entre ambos, para lo que se estableció lo siguiente:

Donde:

PT: Puntaje Total.

FT: Puntaje de Factores Técnicos.

FG: Puntaje de Factores de Gestión.

α: Relación (porcentual) entre los factores técnicos que son afectados por la gestión de la empresa minera y el total de factores técnicos.

β: 100%-α

Se sabe que de los ocho factores técnicos, cinco pueden ser afectados por la gestión o cambiados por el titular minero como el equipo empleado para el Desate de Rocas (DR), el equipo de Perforación y Sostenimiento (PS), tipo de Relleno (R), Control de la Presencia de Agua (PA) y la Voladura (V), con la finalidad de mejorar la seguridad. Entonces se calcula el valor de “α

Por lo que “β”, será:

Al final la calificación global o puntaje total será de la siguiente forma, al reemplazar en la ecuación:

Asimismo, este puntaje total o global tendrá una clasificación de riesgo de acuerdo al puntaje número obtenido como se observa en la Tabla 28.

Aplicación del estudio en la Gerencia de Supervisión Minera

Con la finalidad de aplicar y calcular el puntaje final de las unidades mineras se tomó aleatoriamente una mina: Cerro Lindo de la Gran Minería, para entender la aplicación del método y como se valoriza numéricamente su riesgo en la especialidad de geomecánica.

Ejemplo aplicativo para la UM Cerro Lindo

Para tener la información respecto a los factores técnicos y de gestión se recopilo la información de los expedientes de supervisión como se describe a continuación:

Factores técnicos

a) Calidad del Macizo Rocoso: el macizo rocoso o calidad del macizo rocoso (RMR), se recopila del informe de supervisión, donde existe un punto donde la unidad minera indica la roca predominante de su operación, como se observa en la Figura 2.

Resultado un RMR de 44.4 promedio que se encuentra en el tipo de roca IIIB.

b) Método de explotación: se recopila de la información general de la unidad minera del expediente de supervisión, como se observa en la Figura 3 el método es Sub Level Stoping.

c) Profundidad: el encampane de la unidad minera supervisada es recopilado del plano de sección longitudinal, como se observa en la Figura 4, donde se aprecia que la profundidad es de 735 metros.

d) Perforación y Sostenimiento: para este punto se verifica en el informe de supervisión que tipo de equipo utiliza la unidad minera para la perforación y el sostenimiento, como se observa en Figuras 5 y 6 emplean equipos de perforación y sostenimiento mecanizados.

e) Desate de Rocas: para este punto se verifica en el informe de supervisión que tipo de equipo utiliza la unidad minera para el desate de rocas, como se observa en Figuras 7 y 8, emplean equipos de desate de rocas mixtos: convencional y mecanizado.

f) Voladura: para este punto se verifica en el informe de supervisión que tipo de voladura utiliza la unidad minera, como se observa en la Figura 9 emplean voladura controlada.

g) Presencia de agua: para este punto se verifica en el documento presentado por la unidad minera Cerro Lindo en su informe geomecánico. Como se observa en la Figura 10, se hace mención que la presencia de agua no tiene influencia significativa y no se advierte presencia del nivel freático.

Asimismo, durante la fiscalización los supervisores realizaron el mapeo geomecánico de una labor representativa, donde se obtuvo como presencia de agua “Seco”, como se aprecia en la Figura 11.

h) Tipo de relleno: para este punto se verifica en el informe de supervisión que tipo de relleno utiliza la unidad minera para rellenar los espacios vacíos, como se observa en la Figura 12 emplea el relleno en pasta.

Luego de tener los factores técnicos se realizará una tabla de resumen para calificar en qué nivel de riesgo se encuentra cada factor técnico identificado de la unidad minera Cerro Lindo y establecer el valor numérico que representa cada nivel de riesgo al que representa.

Luego de obtener dichos valores numéricos se reemplazará los valores en la ecuación, con su respectivo valor.

Teniendo una calificación en los actores técnicos de 48.85.

Factores de gestión

a) Número de accidentes mortales: durante el periodo de 2019 a 2021, la unidad Minera Cerro Lindo no tuvo ningún accidente mortal, es por ello que tiene “0” accidentes mortales.

b) Número de hechos verificados: en el periodo de 2019 a 2021 se realizaron cinco (5) supervisiones programadas con un total de nueve hechos constatados que incumplen el Reglamento de Seguridad y Salud Ocupacional en Minería aprobado por Decreto Supremo N° 024-2016-EM y su modificatoria, siendo como promedio un “1.8” hechos constatados por supervisión.

c) Índice de accidentabilidad: el índice de accidentabilidad es recopilado de la página del Minem, respecto a los reportes Estamin- Seguridad, donde la unidad minera Cerro Lindo tuvo un índice de accidentabilidad en el periodo de 2019 a 2021 de “0.55”.

d) Evaluación de los supervisores: se envió mediante correo electrónico a los responsables de la empresa supervisora para realizar la evaluación de cada una de las unidades mineras fiscalizadas por la especialidad de geomecánica, es preciso mencionar que los supervisores tienen la experiencia con nivel 1 (S1). Asimismo, podían calificar de manera general cómo se observa en la Figura 14, el análisis enviado por la Empresa Supervisora y que la Unidad Minera Cerro Lindo tuvo un promedio de “3.5” que equivale a una conducta “Mala”.

Luego de obtener dichos valores numéricos se reemplazará en la ecuación, con su respectivo valor.

Teniendo una calificación en los factores de gestión de 21.00.

Puntaje Total o Global UM Cerro Lindo

Para obtener el puntaje total o global, reemplazaremos los puntajes obtenidos:

Donde:

PT: Puntaje Total o Global

FT: Puntaje Factor Técnico

FG: Puntaje Factor de Gestión

Se obtuvo un puntaje total de 38.406, con lo que el nivel de riesgo de la unidad minera Cerro Lindo es “Bajo”.

Ranking de riesgos de la especialidad de geomecánica

Plataforma de Gestión de la Información Minera del Osinergmin - PGIM

Desde el 2022, la GSM cuenta con una plataforma que permite ingresar en tiempo real los factores técnicos y de gestión permitiendo una evaluación rápida y efectiva.

El ranking factores técnicos se aprecia en la Figura 15.

El ranking de los factores de gestión se presenta en la Figura 16.

El ranking global de las unidades mineras se muestra en la Figura 17.

Conclusiones

1. La presente investigación es empleada por la Gerencia de Supervisión Minera en sus cinco especialidades, siendo un aporte para la gestión de sus supervisiones.

2. Se empleó el juicio de expertos para clasificar el orden de prioridad de los factores de riesgo y se aplicó como herramienta la metodología del AHP de Thomas L. Saaty obteniendo un sustento matemático para su jerarquización y ponderación.

3. La metodología aplicada tiene una ratio de consistencia por debajo de lo permitido, siendo una jerarquización y ponderación valida y consisten te.

4. Las supervisiones de la GSM basadas en factores de riesgo, nos permiten densificar y jerarquizar los factores de riesgo que podrían ser o fueron causa de accidentes graves y mortales, para gestionarlos en forma preventiva. Asimismo, obtener un método que pueda expresar de manera numérica el riesgo correspondiente de cada unidad minera analizada.

5. La metodología nos permite jerarquizar a las unidades mineras en función al nivel de riesgo, de mayor a menor riesgo en la especialidad de geomecánica.

6. El nivel de riesgo de cada unidad minera obtenido en el ranking global, permite priorizar y aumentar la frecuencia de supervisiones en la especialidad de geomecánica a las unidades mineras con un riesgo alto e incluso realizar supervisiones no programadas.

7. Empleando la metodología y los niveles de riesgos se puede obtener un ranking global, donde se encuentra numéricamente diferenciada cada unidad minera.

8. Se estableció el ranking de riesgos de un total de 48 unidades mineras analizadas de la siguiente forma:

ν Ranking de Factores Técnicos: se tiene seis unidades mineras con un Riesgo Alto, 39 unidades mineras con Riesgo Medio y tres unidades mineras con Riesgo Bajo.

ν Ranking de Factores de Gestión: se tiene nueve unidades mineras con un Riesgo Alto, cuatro unidades mineras con Riesgo Medio, 16 unidades mineras con Riesgo Bajo y 19 unidades mineras con Riesgo Muy Bajo.

ν Ranking General: se tiene cuatro unidades mineras con un Riesgo Alto, 21 unidades mineras con Riesgo Medio y 23 unidades mineras con Riesgo Bajo.

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