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INTRODUCCION A LA GEOTECNIA

UTEA – ING. CIVIL

1

PRESENTACION

Tengo el agrado de presentar ante Ud. El trabajo realizado, el cual estoy segura que será un aporte más para nuestra formación profesional. Este trabajo pretende mostrar la importancia del “Canteras para la extracción de agregados en la ciudad del Cusco”, que es importante para las personas que se encuentren cursando estudios; ya sea técnicos, superiores o universitarios, fue elaborado con mucho empeño, doy a conocer a su persona y compañeros con el deseo de colmar sus expectativas, las cuales están referidas al trabajo.

Los autores.

INTRODUCCION A LA GEOTECNIA

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INDICE 1

PRESENTACION ............................................................................................................... 1

2

INTRODUCCION ................................................................................................................ 4

3

OBJETIVOS ........................................................................................................................ 5

4

3.1

OBJETIVO GENERAL ............................................................................................... 5

3.2

OBJETIVO ESPECÍFICO .......................................................................................... 5

MARCO TEORICO ............................................................................................................. 6 4.1

ROCA ........................................................................................................................... 6

4.1.1 4.2

CANTERA .................................................................................................................... 8

4.2.1

PRODUCTOS DE EXPLOTACION DE UNA CANTERA ................................... 10

4.4

AGREGADOS ........................................................................................................... 11

PASOS PREVIOS .................................................................................................... 13

5.1.1

IDENTIFICAR POSIBLE ZONA ..................................................................... 13

5.1.2

ESTUDIOS DE VIABILIDAD ........................................................................... 17

5.1.3

OBTENCION DE LOS PERTINENTES PERMISOS .................................. 18

5.1.4

COMPRA DE TERRENOS ............................................................................. 18

EXPLOTACION DE CANTERAS ................................................................................... 18 6.1

7

TIPOS DE GREGADOS .................................................................................. 11

EXPLORACION DE CANTERAS .................................................................................. 12 5.1

6

CLASIFICACION DE CANTERAS ................................................................... 8

4.3

4.4.1 5

TIPOS DE ROCA................................................................................................ 6

FASES DE LA EXPLOTACION A CIELO ABIERTO .......................................... 21

6.1.1

DESTAPE .......................................................................................................... 21

6.1.2

ARRANQUE ...................................................................................................... 21

6.1.3

TRANSPORTE INTERNO............................................................................... 22

6.1.4

CLASIFICACION .............................................................................................. 22

6.1.5

COMERCIALIZACION ..................................................................................... 22

6.1.6

ALMACENAMIENTO ....................................................................................... 23

6.1.7

ESCOMBRERAS .............................................................................................. 23

CANTERAS EN CUSCO ................................................................................................. 24 7.1

CANTERA DE KUNYAC ......................................................................................... 24

7.1.1 7.2

MINERALES QUE CONFORMAN LOS AGREGADOS DE KUNYAC ................. 25

CANTERA DE HUILQUE ........................................................................................ 25

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7.3

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CANTERA DE ZURITE............................................................................................ 26

7.3.1

MINERALES QUE CONFORMAN LOS AGREGADOS DE ZURITE ................... 27

7.4

CANTERA DE VICHO ............................................................................................. 27

7.5

CANTERA DE PISAC .............................................................................................. 28

7.5.1 7.6 8

MINERALES QUE CONFORMAN LOS AGREGADOS DE PISAC....................... 29

CANTERA DE HUAMBUTIO .................................................................................. 29

CLASIFICACIÓN DE LAS CANTERAS SEGÚN SU PROCEDENCIA GEOLÓGICA 30 8.1

CANTERA DE KUNYAC ......................................................................................... 30

8.2

CANTERA DE HUILQUE ........................................................................................ 31

8.3

CANTERA DE ZURITE............................................................................................ 32

8.4

CANTERA DE VICHO ............................................................................................. 32

8.5

CANTERA DE PISAC .............................................................................................. 33

8.6

CANTERA DE HUAMBUTIO .................................................................................. 34

9

RECOMENDACIONES: .................................................................................................. 35

10

CONCLUSIONES ......................................................................................................... 36

11

BIBLIOGRAFIA ............................................................................................................. 37

12

ANEXOS ........................................................................................................................ 38

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INTRODUCCION

Una cantera es una explotación minera, generalmente a cielo abierto, en la que se obtienen rocas industriales, ornamentales o áridos. Las canteras suelen ser explotaciones de pequeño tamaño, aunque el conjunto de ellas representa, probablemente, el mayor volumen de la minería mundial. Los productos obtenidos en las canteras, a diferencia del resto de las explotaciones mineras, no son sometidos a concentración. Las principales rocas obtenidas en las canteras son: mármoles, granitos, calizas, travertinos y pizarras. Toda cantera tiene una vida útil, y una vez agotada, el abandono de la actividad puede originar problemas de carácter ambiental, principalmente relacionados con la destrucción del paisaje. Para la realización del presente informe se realizaron varios estudios y visitas a las canteras con el objeto de estudio de las propiedades físicas y mecánicas la cual se hizo este análisis y visita al lugar denominado (CANTERA DE HUAMBUTTIO, PISAC, CALCA), la cual estuvo en explotación y luego se dejó en abandonado. Para el estudio realizado por nuestro grupo se contó con alguna información brindada por los pobladores de dicho lugar, fundamentalmente de carácter informativo referido a los propietarios de dicha cantera. Prácticamente no existe información técnica de dicha cantera. Esto provoca, que en nuestro informe no se pueda profundizar en lo concerniente al proceso técnico que nos sirva de referencia para iniciar el

trabajo de DESCRIPCION DE LAS

CANTERAS. En el informe que se presenta se hace un análisis de los diferentes aspectos contemplados en la actividad de estas canteras y se dan medidas y recomendaciones técnicas de las propiedades físicas y mecánicas tendentes a mejorar las condiciones en ellas existentes y el uso de estos materiales para la construcción de las diferentes obras.

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3

OBJETIVOS

3.1

OBJETIVO GENERAL Conocer los tipos de roca provenientes de las canteras determinando su origen desde el punto de vista de la geotecnia.

3.2

OBJETIVO ESPECÍFICO  Describir la localización de canteras en la Ciudad del Cusco.  Describir las rocas para la producción en la Ciudad del Cusco.

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MARCO TEORICO

La extracción de materiales rocosos para la construcción es importante en cualquier lugar del mundo, ya que de esta actividad depende el buen desarrollo de las obras de infraestructura que impulsan el crecimiento de un país.

4.1 ROCA Los geólogos consideran que una roca está constituida por uno o más minerales que se encuentran unidos entre sí. En general, las rocas están compuestas por varios tipos de minerales aunque también hay rocas que se componen de sólo un

tipo

de

mineral.

Las rocas presentes en la corteza terrestre se distinguen entre sí por su origen. Las hay ígneas, metamórficas y sedimentarias. Se denominan rocas ígneas a las rocas formadas por el enfriamiento y la solidificación del magma, que es una mezcla de roca fundida y gases que se encuentra a alta temperatura en el interior de la Tierra. Las rocas metamórficas pueden formarse a partir de la transformación

de

rocas

sedimentarias

o

de

rocas

ígneas.

El metamorfismo es el proceso de transformación de la mineralogía y la estructura de las rocas preexistentes por acción del calor y/o la presión. También una roca metamórfica puede formarse a partir de otra roca metamórfica. Por último, las rocas sedimentarias se componen de materiales formados por la destrucción de rocas preexistentes y luego acumulados como sedimentos (no consolidados) por la acción de los agentes de transporte como el agua, el viento y los glaciares. Cuando estos materiales son enterrados profundamente se consolidan y forman rocas sedimentarias.

4.1.1 TIPOS DE ROCA 4.1.1.1 ROCAS SEDIMENTARIAS Rocas originadas por el transporte y deposición de materiales como consecuencia de la acción del viento, el agua, el hielo o depósitos químicamente a partir de un fluido acuoso. Rocas sedimentarias detríticas: Son las formadas a partir de la sedimentación

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de fragmentos de otras rocas después de una fase de transporte.  Gravas  Las areniscas  Limo  arcilla Rocas sedimentarias no detríticas: Son formadas por compuestos químicos o por sustancias de origen orgánico.  Toba calcárea  La dolomías  Evaporitas  Los carbones y petróleo

4.1.1.2 ROCAS ÍGNEAS Son rocas generadas por el enfriamiento de una masa liquida de composición silicatada que proceden del interior de la tierra. Rocas plutónicas o intrusivas: Se originan bajo la superficie terrestre (no salen del volcán), se quedan en la superficie terrestre, su enfriamiento es muy lento y los cristales y minerales son grandes.  El gabro  El granito Rocas volcánicas o extrusivas: se originan cuando las magmas salen al exterior de la superficie de la tierra, su enfriamiento es muy rápido y cristales pequeños.  Basalto  La riolita  La piedra pómez o pumita  El vidrio volcánico

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4.1.1.3 ROCAS METAMÓRFICAS Se generan a partir de las rocas preexistentes (rocas ígneas y sedimentarias), Como consecuencia de sufrir un aumento importante de temperatura y de presión por procesos geológicos.  Pizarras  Los esquistos  El gneis  El mármol  La cuarcita

4.2

CANTERA

Se define como el lugar geográfico de donde se extraen o explotan agregados pétreos para la industria de la construcción o para toda obra civil, utilizando diferentes procesos de extracción dependiendo del tipo y origen de los materiales, donde se puede presentar desde extracción con dragas en lechos de ríos hasta utilizar explosivos en laderas de montañas y cámaras de explotación. Previamente a su explotación hay que realizar sondeos, pozos, análisis para cerciorarse de las propiedades y disposiciones de los yacimientos y bancos para su mejor extracción. Toda cantera tiene una vida útil, y una vez agotada, el abandono de la actividad suele originar serios problemas de carácter ambiental principalmente con la destrucción del paisaje.

4.2.1 CLASIFICACION DE CANTERAS 4.2.1.1 CANTERAS A CIELO ABIERTO Método más usado en nuestro tiempos, comienza con la limpieza de la zona donde se realizarán los trabajos es decir se eliminaran materias que son istintas al material a extraer de la cantera.

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4.2.1.2 CANTERAS SUBTERRANEAS El sistema de explotación que se llevó a cabo en la cantera fue el método de sostenimiento natural con el uso de enormes pilares desbastados como sostén del elemento horizontal y la explotación en caja de las fossae o galerías de la cantera, para evitar derrumbes. A estas canteras subterráneas se les conoce como del tipo fossae: explotaciones en galerías con grandes salas para un mayor beneficio de la masa rocosa. La recolección de datos y su adecuado estudio determinarán los parámetros requeridos para definir los métodos de explotación; estos conceptos deben incluir, entre otros:

 Clasificación del suelo, roca o macizo rocoso.  Selección de la forma de la excavación (herradura, circular).  Análisis de estabilidad.  Selección de sistemas de sostenimiento.  Predicción del comportamiento del agua subterránea.  Requerimientos de recubrimientos.  Localización y configuración de portales.  Localización y adaptación del terreno para una planta de procesamiento interna.

 Definición y selección de equipos.

4.2.1.3 CANTERAS ALUVIALES Las de formación de aluvión, llamadas también canteras fluviales, en las cuales los ríos como agentes naturales de erosión, transportan durante grandes recorridos las rocas aprovechando su energía cinética para depositarlas en zonas de menor potencialidad formando grandes depósitos de estos materiales entre los cuales se encuentran desde cantos rodados y gravas hasta arena, limos y arcillas; la dinámica propia de las corrientes de agua permite que aparentemente estas canteras tengan ciclos de autoabastecimiento, lo cual implica una explotación económica, pero de gran afectación a los cuerpos de agua y a su dinámica natural. Dentro del entorno ambiental una cantera de aluvión tiene mayor aceptación en terrazas alejadas del área de influencia del cauce que directamente sobre

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él. En las canteras de río, los materiales granulares que se encuentran son muy competentes en obras civiles, debido a que el continuo paso y transporte del agua desgasta los materiales quedando al final aquellos que tiene mayor dureza y además con características geométricas típicas como sus aristas redondeadas. Estos materiales son extraídos con palas mecánicas y cargadores de las riberas y cauces de los ríos.

4.2.1.4 CANTERAS DE ROCA Otro tipo de canteras son las denominadas de roca, más conocidas como canteras de peña, las cuales tienen su origen en la formación geológica de una zona determinada, donde pueden ser sedimentarias, ígneas o metamórficas; estas canteras por su condición estática, no presentan esa característica de autoabastecimiento lo cual las hace fuentes limitadas de materiales. Las canteras de peña, están ubicadas en formaciones rocosas, montañas, con materiales de menor dureza, generalmente, que los materiales de ríos debido a que no sufren ningún proceso de clasificación; estas canteras se explotan haciendo cortes o excavaciones en los depósitos.

4.3

PRODUCTOS DE EXPLOTACION DE UNA CANTERA

4.3.1.1 Arena Es el agregado más utilizado en la construcción; sus usos más frecuentes son para morteros de cemento, pañetes, concretos simples y armados, bases de pisos, llenante en la construcción de vías y preparación de asfaltos; se clasifican en tres tipos:  Arenas naturales: son las extraídas de depósitos geológicos naturales.  Arenas de dragado: son las que se extraen de ríos, lagos o mares.  Arenas de trituración: son las resultantes del proceso de trituración de los agregados gruesos.

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4.3.1.2 Ecebo Es una mezcla de material areno arcilloso que se utiliza tal y como sale de la explotación, es una tierra de buena calidad (no contiene materia orgánica) para ser utilizada en la construcción, se usa para afinado de pisos, para bases y sub-bases de vías, en relleno y mejoramiento de terrenos para construcción; este material se obtiene especialmente de las explotaciones de peña.

4.3.1.3 Rajón Es un material asimilable a un triturado ordinario, conformado por cáscaras o costras desprendidas de las piedras durante el proceso de elaboración de las mismas con formas y tamaños irregulares; es en realidad el producto del labrado de la piedra, se usa de forma similar a un triturado y sirve también como cuña para mampostería.

4.3.1.4 Piedras de enchape Son rocas ornamentales, existen tres tipos, chapa, laja y esterilla.

4.4 AGREGADOS Los agregados son

materiales

granulares

solidos

que

se

emplean

contantemente dentro de la costruccion. Su nombre de agregados nace porque se agregan al cemneto y al agua para formar morteros y concretos. Asimismo Son empleadas en las bases de carreteras

y la fabricacion de productos

artificiales resistentes cuando se mezclan con materiales aglomerantes de activacionhidraulica o con ligantes asfalticos.

4.4.1 TIPOS DE GREGADOS 4.4.1.1 Agregados naturales Son aquellos que se utilizan, únicamente, después de una modificación en su tamaño para adaptarlos a las exigencias de la construcción.

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4.4.1.2 Agregados por trituración Son aquellos que se obtienen de la trituración de diferentes rocas de cantera o de las granulometrías de rechazo de los agregados naturales.

4.4.1.3 Agregados artificiales Son sub productos de proceso industriales que permiten obtener escorias o materiales procedentes de demoliciones pero que son utilizados y reciclables. En obra lo recomiendan reciclar el cascajo o materiales de demolición en los vaciados de cimientos, calzadura, sub zapatas y falsos pisos. 4.4.1.4 Hormigón Será un material procedente del rio, cantera o cerro, compuesto de agregados finos, gruesos y de partículas duras. Su granulometría debe estar comprendida por el producto filtrado por la malla N° 100, como mínimo y la de 2 como máximo.

4.4.1.5 Agregado fino Se llama así a la arena gruesa que presenta granos duros, fuertes, resistentes y lustrosos. Además el agregado fino necesita estar limpio, silicoso, lavado y libre de cantidades perjudiciales de polvo, terrones y material orgánico.

4.4.1.6 Agregado grueso Se llaman agregados gruesos ala piedra chancada que debe provenir de la piedra o grava ya se rota o chancada. La piedra que es de grano duro y compacto, debe de estar limpio de polvo, barro u otra sustancia de carácter deletéreo.

5

EXPLORACION DE CANTERAS

La exploración de canteras estará orientada a ubicar la calidad, distancias y volumen de los tipos de materiales necesarios como: suelos impermeables, suelos poco permeables para zonas de recarga, arenas para filtros, suelos granulares para transiciones y enrocamiento para protección. El consultor deberá ubicar y definir las canteras más convenientes por cada tipo de material.

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Se ejecutarán calicatas en las canteras por cada tipo de material, como de material impermeable y calicatas de comprobación de las canteras existentes. Además se ejecutará trincheras o calicatas en las canteras de piedra para examinar su calidad y tomar muestras para ensayos.

5.1

PASOS PREVIOS

5.1.1 IDENTIFICAR POSIBLE ZONA  Documentación sobre posibles zonas.  Estudios geológicos.  Antiguas labores mineras.  Proximidad de otras canteras.  Zanjas y calicatas.  Sondeos con y sin recuperación de testigo. En resumen consiste en la identificación de las posibles canteras a utilizarse para la producción de agregados; una vez identificadas las canteras se procede a realizar las exploraciones hasta una profundidad de 3.00 m describiendo el material encontrado en cada una de ellas, las cuales se muestran en los registros de perforación. Las muestras se deben de obtener como lo dicen las normas de la NTP y ASTM, y de igual manera realizar las pruebas requeridas. Se tiene los siguientes datos:

NORMA TÉCNICA PERUANA 2001 NTP 400.010: AGREGADOS. Extracción y preparación de las muestras.

5.1.1.1 OBJETIVO La presente Norma Técnica Peruana establece los procedimientos del muestreo del agregado grueso, fino y global, para los propósitos siguientes:  Investigación preliminar de la fuente potencial de abastecimiento  Control en la fuente de abastecimiento.

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 Control de las operaciones en el sitio de su utilización.  Aceptación o rechazo de los materiales

5.1.1.2 REFERENCIA NORMATIVAS Las siguientes normas contienen disposiciones que al ser citadas en este texto constituyen requisitos de esta Norma Técnica Peruana. Las ediciones indicadas estaban en vigencia en el momento de esta publicación. Como toda norma está sujeta a revisión, se recomienda a aquellos que realicen acuerdos en base a ellas, que analicen la conveniencia de usar las ediciones recientes de las normas citadas seguidamente. El Organismo Peruano de Normalización posee la información de las Normas Técnicas Peruanas en vigencia en todo momento.  NORMAS TÉCNICAS PERUANAS  NTP 339.047:1979 HORMIGÓN (CONCRETO). Definiciones y terminología relativas al hormigón  NTP 400.011:1976 AGREGADOS. Definiciones y clasificación de agregados para uso en morteros y concretos  NTP 400.037:2000 AGREGADOS. Requisitos  NORMAS TÉCNICAS DE ASOCIACIÓN  ASTM C 702:1998 Standard Practices for Reducing Field Samples of Aggregates to Testing Size.  ASTM D 2234:1999 Standard Practice for Test Method for Collection of a Gross Sample of Coal.  ASTM D-3665:1999 Standard Practice for Random Sampling of Construction Materials.  ASTM E 105-58:1996 Standard Practice for Probability Sampling of Materials.  ASTM E 122:1999 Standard Practice for Choice of Sample Size to Estimate the Average Quality of a Lot of Process.

 ASTM E 141-91:1997 Standard Practice for Acceptance of Evidence

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Based on the Results of Probability Sampling.

5.1.1.3 MUESTRAS CONFIABLES Generalidades: De preferencia, las muestras para los ensayos de calidad deberán ser obtenidas de productos acabados. La muestra de productos acabados para ser ensayada por pérdida al desgaste de abrasión no estará sujeta a chancado posterior o reducido manualmente, a menos que la medida del producto acabado sea tal que requiera reducción posterior para los propósitos del ensayo. Inspección: El material será inspeccionado para determinar variaciones perceptibles. El vendedor proveerá el equipo conveniente y necesario para la inspección y el muestreo.

5.1.1.4 PROCEDIMIENTO Muestreo de carreteras (bases y sub-bases): Seleccionar las muestras al azar, tal como se indica en la práctica normalizada ASTM D 3665. Obtener por lo menos tres incrementos iguales, seleccionados al azar de la unidad que está siendo muestreada y combinarlos para formar una muestra de campo, con una masa igual o mayor que la mínima recomendada en el apartado 4.4.2. Tomar todos los incrementos de la profundidad total del vagón, teniendo cuidado de excluir el material subyacente, marcar claramente las áreas específicas de las que se tomó las muestras: un separador metálico para delimitar el área podrá asegurar incrementos de masa iguales. Número y masa de las muestras de campo: El número de las muestras de campo (obtenidas por uno de los métodos descritos en el apartado requeridas depende del estado y variación de la propiedad a medirse. Designar cada unidad de la que se obtuvo la muestra de campo, previa al muestreo. El número de muestras de la producción deberá ser suficiente como para otorgar la confianza deseada en los resultados de los ensayos. Para agregado procesado, el tamaño máximo nominal es la menor malla donde se produce el primer retenido. Para agregado global (por ejemplo base o subbase) la masa mínima requerida será las muestras. Las masas de las muestras de campo citadas son tentativas. Las masas deberán ser previstas para el tipo

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y cantidad de ensayos a los cuales el material va a estar la mínima del agregado grueso más 10 kg. Sujeto y obtener material suficiente para ejecutar los mismos. La norma de aceptación y ensayos de control están cubiertas por las NTPs, donde se especifica la porción de la muestra de campo requerida para cada ensayo. En general, las cantidades indicadas en la Tabla 1 proveerán material adecuado para análisis granulométrico y ensayos de calidad rutinarios. Se extraerán porciones de muestra en el campo de acuerdo con el método de ensayo normalizado que se presenta en ASTM C 702 o por otros métodos de ensayo que sean aplicables.

5.1.1.5 ENVIO DE MUESTRAS Transportar los agregados en bolsas u otros contenedores construidos como para prevenir pérdidas o contaminación de alguna parte de la muestra; o daños al contenido por el manipuleo durante el transporte. La identificación individual de los contenedores de embarque para muestras de agregado estará anexa o incluida tanto en el reporte de campo, en el parte de laboratorio y en el reporte de ensayo. De ellas se extraen muestras representativas para realizar los ensayos respectivos verificando su calidad. Con las muestras obtenidas de las perforaciones, se le realizaron los siguientes ensayos de laboratorio:  Análisis Granulométrico por tamizado.  Contenido de Humedad  Límite Líquido y Límite Plástico.  Equivalente de Arena  Partículas chatas y alargadas.  Caras fracturadas.  Durabilidad con Sulfato de Sodio.  Ensayo Riedel Weber.  Adherencia del Agregado Grueso.  Sales solubles.  Abrasión.  Proctor.

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 C.B.R.

Los resultados de los ensayos efectuados tuvieron un carácter de verificación, debido a que estas canteras han sido utilizadas anteriormente para la producción de agregados para mezcla asfáltica, base granular, tratamiento superficial, relleno y concreto de cemento Portland; obteniéndose buenos resultados durante la ejecución de la obra.

5.1.2 ESTUDIOS DE VIABILIDAD  Cálculo de espesores.  Determinación de calidad del material.  Cálculo de ratios estéril/mineral.  Perspectivas de ventas de material en la zona. Se realiza un levantamiento topográfico para determinar su área de explotación y calcular su volumen explotable, se ubicó las distancias de los accesos desde la carretera hacia el centro de gravedad de ellas. Para el cálculo de los volúmenes de explotación de las canteras se realiza un levantamiento topográfico con secciones cada 10 m, en base a las exploraciones realizadas en toda el área disponible. Se adjunta el cálculo de la potencia de las canteras levantadas, el cual sería el volumen bruto a explotarse. A Un ejemplo de dar los resultados de la calicata es así: CANTERA SAN ANTONIO  Ubicación: Km. 1140+000 lado izquierdo, acceso a Km.  Potencia: 84,074.60 m3  Rendimiento: Chancado 75% (según los registros de perforación)  Utilización: Para mezcla asfáltica, base granular y concreto de cemento portland, tratamiento superficial, sello asfáltico y relleno.

 Tipo de Material: Material granular, con bolonería, canto rodado, grava

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y arena limosa. 5.1.3 OBTENCION DE LOS PERTINENTES PERMISOS  Investigación, exploración y explotación.  Declaración de impacto ambiental.  Instalación de planta industrial.

5.1.4 COMPRA DE TERRENOS  Negociaciones con ayuntamientos y propietarios.

6

EXPLOTACION DE CANTERAS

Dentro de las actividades propias de la extracción de materia prima de una cantera, hay que considerar que esta se realiza por medio de métodos mecánicos, con la ayuda de cierto tipo de maquinaria diseñada para este fin. Actualmente se cuenta con una diversidad de equipo de última tecnología, encargado de realizar este tipo de labores, de las cuales describiremos a continuación y brevemente algunas funciones de las mismas:  EXCAVADORA Se cuenta con excavadoras de 20 - 22 toneladas con capacidades de cucharon de 1 mt3. Esta es una de las maquinas más versátiles que hay en el mercado, ya que con la misma podemos realizar diversas actividades, como ser: Carga de material, Arranque de material en banco y la utilización en un aspecto más especializado que es en el acople de un martillo hidráulico para quebrar piedras de gran tamaño. Es una máquina de alta eficiencia, la cual tiene como objetivo primordial el cargar material suelto de la cantera o del centro de acopio a cada uno de los vehículos destinados para trasladar este material.  CARGADORA SOBRE RUEDAS Su objetivo es muy parecido al de la excavadora, solo que esta se encuentra enmarcada a realizar labores de carga de material a los

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vehículos y alimentación de tolvas. En algunas oportunidades y según sea el tipo de actividad a desempeñar esta es utilizada para colocar en un patio de acopio las piedras sobre tamaño que resultan de las voladuras primarias realizadas en la cantera. Las capacidades del cucharon de esta cargadora es de 1.8 - 1.9 mt3.  TRACTOR SOBRE ORUGAS Esta máquina se puede considerar como la herramienta principal de la operación de una cantera, ya que es la maquina encargada de arrancar por medio de un desgarrador todo el material de la cantera, que luego con la ayuda de las otras máquinas mencionadas anteriormente, será cargado y trasladado a los centros. Luego de desgarrado el material se procede a acumularlo en un punto específico de la cantera con el fin de apilarlo y compactarlo de manera que no se humedezca cuando caen lluvias en la zona. Dependiendo del Plan de Explotación que se esté desarrollando, esta máquina va definiendo los frentes de trabajo, con el objetivo de dejar taludes estables y sin ningún riesgo de derrumbe.

 MARTILLO HIDRAULICO Esta es una herramienta que se puede acoplar a una cargadora o en su defecto a una excavadora, la cual se utiliza primordialmente para quebrar piedras cuyas dimensiones no son las adecuadas para ser alimentadas a una trituradora. Con este martillo y mediante una serie de golpes transmitidos a través de una punta se logra quebrar la piedra y reducirla al tamaño que se desea o solicita.  TRAILETAS Son las unidades encargadas de trasladar el material suelto de la cantera a los centros de acopio de los diferentes clientes, cuyas capacidades están dentro de los rangos de 18 - 22 mt3, con pesos que oscilan y dependiendo de la densidad del material entre las 14 - 30 toneladas. Estas unidades cuentan con pailas de grandes dimensiones las cuales son accionadas por medio de una bomba hidráulica, que acciona un pistón de levante, que

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ayuda a descargar el material donde nuestro cliente lo especifique. Se tiene el cuidado que la zona en la cual se descargara deberá de estar firme y nivelado, evitando con esto volcaduras del vehículo.  PERFORADORA NEUMATICA (DRIL) Se utiliza exclusivamente en la perforación de agujeros en un área destinada a ser volada con la ayuda de explosivos. La ubicación de estos agujeros sigue el patrón estipulado por el diseño de la voladura, lo cual determina también la profundidad a la cual deben llegar los mismos. Este tipo de máquinas pueden perforar diámetros de 2 1/2" hasta las 5", los cuales después de realizados son cargados con explosivos, que por medio de un iniciador de alta potencia son activados, generando energías que dan como resultado que el material se pulverice.  CAMION MIELERO Esta es la unidad es la encargada de realizar todos los abastecimientos de combustible y lubricantes que necesitan las máquinas para su correcto funcionamiento. Periódicamente y como parte de sus actividades está el brindar mantenimientos preventivos a cada uno de los equipos.  PLANTAS MOVILES DE TRITURACION Plantas Móviles de Trituración ofrece las nuevas oportunidades de negocio para los contratistas, los operadores de cantera, el reciclado y la minería etc. Se ofrece un perfecto plan de proyecto sin contaminar el medio ambiente con alta eficiencia y bajo costo.  CAMIONES DUMPER Se denomina Camión Dúmper al vehículo autopropulsado sobre grandes ruedas, con caja abierta y muy resistente. Se utiliza para transporte de grandes volúmenes de acarreo de tierra o roca. A diferencia del Camión Volquete, el bastidor, motor y caja de carga se diseñan conjuntamente y forman una unidad completa e indivisible. Transporta en torno a 180 Tm. Supera importantes pendientes y la carga se realiza por medios externos.

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6.1

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FASES DE LA EXPLOTACION A CIELO ABIERTO

6.1.1 DESTAPE Es la actividad que permite retirar todo el material de sobrecarga y dejar el material útil listo para que sea arrancado por cualquiera de los medios, sea por perforación o voladura (Rocas duras), o mediante retroexcavadora, buldócer con ripper (Rocas suaves). Esta operación da la oportunidad de conservar el suelo fértil y las especies nativas, semillas, estacas, etc., para reforestar y para la recuperación del espacio explotado. Es importante por lo tanto mantener un vivero o un jardín ecológico donde se almacenen todas las especies típicas del lugar para su posterior reforestación. El destape se efectuará excavando trincheras de acceso (caminos en la cantera). Los parámetros básicos de una trinchera son:  Largo  Anchura de fondo  Pendiente  Ángulo de talud,  Equipo de excavación Y depende del objeto para el que se construya la trinchera (Diseño de una trinchera)  Trinchera: Es una labor minera abierta, que tiene una sección trapezoidal y gran longitud.  Trinchera Principal: Es la labor inclinada que sirve para el destape del campo de la cantera y que permita la vinculación de la superficie con los bancos de trabajo.  Trinchera de Corte: Es la labor horizontal que se emplea para la creación del frente de trabajo en el banco.

6.1.2 ARRANQUE Consiste en caso de rocas duras, proceder a la perforación de Bancos descendentes con la ayuda de máquinas de perforación y proceder a la voladura con el uso de explosivos.  Perforación

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 Malla de disparo  Voladura  Quebrado Como efecto de la voladura, se obtiene material fragmentado en pedazos que se los puede cargar y transportar en volquetes hasta la fase de trituración. En el caso de rocas suaves, el arranque se realiza de manera directa, para lo cual se utiliza excavadores que disgregan la roca para que luego sea cargado hasta los volquetes.

6.1.3 TRANSPORTE INTERNO El material heterogéneo dispuesto en la plataforma de trabajo, con la ayuda de la retro cargadora, es alimentado a los camiones, los cuales llevan hasta la zaranda, que se encuentra ubicada fuera o dentro del área de la concesión, para su respectiva clasificación.  Formas de transporte: formas de transportación automotriz (240 tn), formas de

transportación

locomotora,

formas

de

transportación

cintas

transportadoras, formas transportadoras cables aéreos.

6.1.4 CLASIFICACION El material que ha sido quebrado mediante voladura puede ser alimentado a una trituradora de mandíbulas o cónica, desde donde se obtendrán los diferentes productos, como ripio, arena, chispa, etc., para la comercialización. El material suave obtenido de laboreo mediante excavadora es llevado hasta zarandas estacionarias en las cuales se obtienen los diferentes productos como: arena, ripio, base, sub base, piedra bola y del material grueso no condicionado se obtienen los molones los cuales serán comercializados.

6.1.5 COMERCIALIZACION Los diferentes tipos de productos que se han preparado en la cantera son comercializados en función de las necesidades del consumidor, para lo cual empresas que no tienen relación con los titulares mineros se encargan de comercializar.

Ocasionalmente

los

titulares

disponen

de

volquetes

y

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comercializan directamente.

6.1.6 ALMACENAMIENTO El material que no ha sido comercializado, es almacenado en lugares fuera del área de procesamiento de la roca para su posterior comercialización y se los conoce como stocks.

6.1.7 ESCOMBRERAS Lugar en el cual se deposita de manera temporal o definitiva el suelo de cobertura o se deposita el material que no ha sido considerado útil o comercializable, según el caso. Los pilares básicos en producción de una explotación:  Producción  Seguridad  Calidad  Medio ambiente Uno sólo de ellos no es válido, debe buscarse el equilibrio entre los cuatro factores.

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CANTERAS EN CUSCO

7.1 CANTERA DE KUNYAC Esta Cantera se ubica aproximadamente a unos 69 km. de la ciudad del Cusco

De esta cantera se extrae material de origen Sedimentario, el cual se forma a partir de los restos de materiales de rocas formadas anteriormente sobre la superficie de la tierra, pasando por alteraciones y erosiones de las rocas por efecto de los cambios climáticos tales como la irradiación solar, los hielos y las lluvias, este agregado presenta grava y arena. La grava esencialmente está compuesta por cantos rodados de cuarzo, areniscas cuarzosas, riolitas, y caliza, los que se catalogan como buenos materiales de construcción que pueden ser empleados en concreto. Las arenas existentes se encuentran limpias o tienen muy poca cantidad de limos, arcillas, se observa la presencia de cuarzos, presenta un color muy variado. Según estudios anteriores mostramos el siguiente cuadro del análisis químico de la cantera en el cual se observa que la suma final no llega al 100% debido a la disolución de la muestra por ataque del reactivo a la muestra analizada.

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7.1.1 MINERALES QUE CONFORMAN LOS AGREGADOS DE KUNYAC

De esta manera se observa que este Agregado presenta buenas características para la elaboración de un buen concreto.

7.2 CANTERA DE HUILQUE Esta Cantera se encuentra ubicada aproximadamente a 49 km. de la Ciudad del Cusco.

De esta cantera se extrae material de origen ígneo, básicamente está formado de roca granítica por las siguientes características: se puede observar a simple 25

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vista su conformación cristalina, no existe ninguna ordenación en su estructura, los minerales aparecen mezclados entre sí, es muy compacta, presenta un color gris verdoso.

7.3 CANTERA DE ZURITE Esta Cantera se encuentra ubicada aproximadamente a 36.4 km. de la Ciudad del Cusco.

De esta cantera se extrae material de origen ígneo, básicamente está formado de roca granítica del cual se puede observar las siguientes características: su conformación es cristalina, los minerales aparecen mezclados entre sí, es muy compacta, presenta un color gris claro. Según estudios anteriores mostramos el siguiente cuadro del análisis químico de la cantera en el cual se observa que la suma final no llega al 100% debido a la disolución de la muestra por ataque del reactivo a la muestra analizada.

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7.3.1 MINERALES QUE CONFORMAN LOS AGREGADOS DE ZURITE

7.4 CANTERA DE VICHO Esta Cantera se encuentra ubicada aproximadamente a 36.4 km. de la Ciudad del Cusco, en la Provincia de Calca, distrito de San salvador.

Esta cantera pertenece al grupo Copacabana el cual está compuesto principalmente por calizas y lutitas marinas. Las calizas son de grano fino, eolíticas o nodulosas, de color gris blanquecino a negro.

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7.5 CANTERA DE PISAC Esta cantera se ubica aproximadamente a 32 km. de la ciudad del Cusco.

De esta cantera se extrae material de origen Sedimentario. Las arenas existentes se encuentran con mucha cantidad de limos, arcillas y otros elementos nocivos para el concreto. Se pueden observar que su superficie es lisa, no existe ninguna ordenación, los minerales aparecen mezclados entre sí, en la arena no se observa la presencia de cuarzos y presenta un color pardo. Según estudios anteriores mostramos el siguiente cuadro del análisis químico de la cantera en el cual se observa que la suma final no llega al 100% debido a la disolución de la muestra por ataque del reactivo a la muestra analizada.

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7.5.1 MINERALES QUE CONFORMAN LOS AGREGADOS DE PISAC

7.6 CANTERA DE HUAMBUTIO Esta Cantera se encuentra ubicada aproximadamente a 35 km. de la ciudad del Cusco, Provincia de Quispicanchi.

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De esta cantera pertenece al grupo Mitu, está compuesto en su mayor parte por areniscas rojas con algo de presencia de limonitas, pizarras, etc. Luego de la observación de los mapas geológicos del cusco podemos distinguir que las canteras se encuentran dentro de la siguiente geología regional:

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CLASIFICACIÓN DE LAS CANTERAS SEGÚN SU PROCEDENCIA GEOLÓGICA

En Geología, la mezcla de minerales formados de un modo natural se llama roca. En la construcción se habla de piedras naturales, o simplemente piedras. El origen de los agregados es una característica muy importante que debe ser tomada en cuenta por el ingeniero para lograr un comportamiento adecuado del concreto, la clasificación de las rocas se puede realizar desde varios puntos de vista, a continuación realizaremos la siguiente clasificación:

8.1 CANTERA DE KUNYAC Según la carta geológica esta cantera está ubicada en las coordenadas UTM 8499470 N y 760752 E, siendo esta perteneciente a la edad cuaternaria en formaciones y eventos geo-históricos aluviales de origen sedimentario. DEPÓSITOS RECIENTES Los depósitos recientes son de cuatro tipos:  Depósitos aluviales  Depósitos eluviales  Depósitos glaciares y fluvio-glaciares  Productos del volcanismo reciente DEPÓSITOS ALUVIALES Tienen buenas exposiciones a lo largo de los grandes ríos: Apurímac, Chumbao, Pachachaca, etc. Consisten de conos aluviales y terrazas. A lo largo del río Apurímac se puede ver buenos ejemplos de conos aluviales originados por riachuelos que desembocan en ambas orillas del mencionado río. También, asociadas a estos conos aluviales, frecuentemente se encuentran depósitos de terrazas. Los aluviones están compuestos por guijarros más o menos redondeados según la distancia del transporte. Los cantos están envueltos en una matriz de arena y limo. El tamaño de los elementos varía según

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los lugares. Los conos pueden presentar cantos de gran tamaño llegando hasta dos metros de diámetro (cono aluvial en la desembocadura de la Quebrada Alluninca en el río Matara, hoja de Abancay). Sin embargo, alejándose del cono se ve la variación de los guijarros hacia un tamaño mucho más pequeño y se aprecia a la vez una mejor clasificación.

8.2 CANTERA DE HUILQUE Según la carta geológica esta cantera está ubicada en las coordenadas UTM 8511946 N y 785206 E, siendo esta perteneciente a las edades Cenozoica y Mesozoica (roca Intrusiva) FORMACION ANTA: Denominación dada por Carlotto (en preparación) para describir los afloramientos conglomerádicos de la región de Anta-Limatambo que infrayacen al “Grupo Tacaza” (Marocco, 1978). Aflora ampliamente en el borde norte de la Meseta de Chinchaypujio, entre Anta y Limatambo y se prolonga más al sur, en los cuadrángulos de Cotabambas y Cusco. Esta unidad sobreyace en discordancia, indistintamente sobre el Grupo Yuncaypata, las formaciones Quilque y Chilca, el Grupo San Jerónimo o sobre intrusivos del Batolito Andahuaylas - Yauri. Esta formación está compuesta por conglomerados con clastos esencialmente volcánicos, intercalados con areniscas feldespáticas, limolitas rojas y además algunos niveles de brechas y aglomerados volcánicos. Está dividida en 4 secuencias. La primera secuencia (170 m) es decreciente y está compuesta por conglomerados de conos aluviales con clastos de volcánicos, que llegan a los 40 cm. La Segunda secuencia (400 m) es grano decreciente y está compuesta de conglomerados en la base de secuencias menores, que gradan a areniscas feldespáticas; se trata de depósitos fluviales. La tercera secuencia (500 m) y la cuarta secuencia (250 m) son también decrecientes y muy parecidas a la segunda secuencia. La particularidad de estas tres últimas secuencias, es que globalmente se hacen crecientes hacia el techo. Internamente se han encontrado discontinuidades y discordancias, que son interpretados como efectos tectónicos sin sedimentarios. El espesor total de la unidad es mayor a 1,300 metros.

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8.3 CANTERA DE ZURITE Según la carta geológica esta cantera está ubicada en las coordenadas UTM 8511784 N y 796312 E, siendo esta perteneciente a las edades Cenozoica y Mesozoica (roca Intrusiva) FORMACION ANTA: Denominación dada por Carlotto (en preparación) para describir los afloramientos conglomerádicos de la región de Anta-Limatambo que infrayacen al “Grupo Tacaza”. Aflora ampliamente en el borde norte de la Meseta de Chinchaypujio, entre Anta y Limatambo y se prolonga más al sur, en los cuadrángulos de Cotabambas y Cusco. Esta unidad sobreyace en discordancia, indistintamente sobre el Grupo Yuncaypata, las formaciones Quilque y Chilca, el Grupo San Jerónimo o sobre intrusivos del Batolito Andahuaylas - Yauri. Esta formación está compuesta por conglomerados con clastos esencialmente volcánicos, intercalados con areniscas feldespáticas, limolitas rojas y además algunos niveles de brechas y aglomerados volcánicos. Está dividida en 4 secuencias. La primera secuencia (170 m) es decreciente y está compuesta por conglomerados de conos aluviales con clastos de volcánicos, que llegan a los 40 cm. La Segunda secuencia (400 m) es grano decreciente y está compuesta de conglomerados en la base de secuencias menores, que gradan a areniscas feldespáticas; se trata de depósitos fluviales. La tercera secuencia (500 m) y la cuarta secuencia (250 m) son también decrecientes y muy parecidas a la segunda secuencia. La particularidad de estas tres últimas secuencias, es que globalmente se hacen crecientes hacia el techo. Internamente se han encontrado discontinuidades y discordancias, que son interpretados como efectos tectónicos sin sedimentarios. El espesor total de la unidad es mayor a 1,300 metros.

8.4 CANTERA DE VICHO Según la carta geológica esta cantera está ubicada en las coordenadas UTM 8505944 N y 199560 E, siendo esta perteneciente al Paleozoico – Grupo Copacabana. GRUPO COPACABANA: El grupo está compuesto principalmente por calizas y lutitas marinas. Las calizas son de grano fino, eolíticas o nodulosas, de color gris blanquecino a negro. Estas rocas se caracterizan por presentar fósiles silicificados de fusulinas, braquiópodos, corales, etc. Las lutitas son negras, conteniendo restos de plantas. Sin embargo, hacia el techo, se puede presentar intercalaciones de lutitas rojas, areniscas blancas y capas de calizas. 32

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En el anticlinal de Vilcanota se le estima un espesor que varía entre 300 a más de 700 metros y en la zona de escamas solo alcanza unos 100 m. Las calizas se han depositado en una plataforma interna de rampa carbonatada, afectada por las transgresiones y regresiones durante el Pérmico inferior En cambio, los depósitos detríticos parecen corresponder a medios litorales y lagoons. El grupo Copacabana en nuestra regional aflora en las partes bajas de la carretera Cusco – Pisac, en la totalidad de San Salvador, en donde se midieron unos 600 m de Calizas Fosilíferas, con areniscas en su parte inferior.

8.5 CANTERA DE PISAC Según la carta geológica esta cantera está ubicada en las coordenadas UTM 8510545 N y 194216 E, siendo esta perteneciente a la edad cuaternaria en formaciones y eventos geo-históricos aluviales de origen sedimentario.

DEPÓSITOS RECIENTES Los depósitos recientes son de cuatro tipos:  Depósitos aluviales  Depósitos eluviales  Depósitos glaciares y fluvio-glaciares  Productos del volcanismo reciente

DEPOSITOS

ALUVIALES: (Q-al) Dentro de estos depósitos, hemos

considerado los conos tanto aluviales como los de deyección. Estos conos están adosados principalmente a la desembocadura de las quebradas adyacentes al valle del río Vilcanota-Urubamba, de los ríos Lucumayo, Ocobamba y Lares (Cuadrángulo de Urubamba) y los ríos Paucartambo, Yanatili y Kosñipata (Cuadrángulo de Calca), producto de un cambio repentino de pendiente. Dentro de los conos resaltan las quebradas de Pumahuanca, Chicón, Yanahuara, Calca y Hualancay; los que están conformados por grandes bloques de granitos, cuarcitas, rocas volcánicas, etc., envueltos por una matriz areno-arcillosa.

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DEPOSITOS FLUVIALES: (Q-f) Estos depósitos han sido reconocidos en el fondo de los valles particularmente del Vilcanota-Urubamba, de los ríos Lucumayo, Ocobamba y Lares (Cuadrángulo de Urubamba) y los ríos Paucartambo y Yanatili. (Cuadrángulo de Calca), donde están constituidos por bancos de gravas y arenas, formando una o varias terrazas. En el mapa geológico, no se han considerado muchos de los depósitos fluviales pequeños, debido a razones de escala.

8.6 CANTERA DE HUAMBUTIO Según la carta geológica esta cantera está ubicada en las coordenadas UTM 8496230 N y 206261 E, siendo esta perteneciente al Paleozoico – Grupo Mitu. GRUPO MITU: En nuestra región se caracteriza por facies Volcano – Sedimentarias (lutitas, areniscas rojas y conglomerados), afloran en la zona de Huambutio, Oropesa, San Salvador, Cerro Pachatusan, en conjunto uno de coloración violácea, al norte de Ollantaytambo el grupo Mitu es casi exclusivamente, volcánico, esta distribución de facies permite afirmar que la cordillera oriental era una zona de focos volcánicos. La edad de este grupo es atribuida al Permiano Medio a Triásico inferior.

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RECOMENDACIONES:  Es importante que los estudiantes de ingeniería Civil, tengan los principios básicos para la elaboración de estos documentos, toda vez que será importante en su desarrollo profesional y para cualquier actividad que desee emprender.

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10 CONCLUSIONES 

Las rocas predominantes para la extracción de agregados es el mineral SILICE.



Las canteras según el tipo de explotación son a cielo abierto y usan las pendientes para segregar los agregados.



Las canteras en su mayoría son del tipo artesanal.

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11 BIBLIOGRAFIA  TESIS “INFLUENVIA DEL AGREGADO EN LA RESISTENCIA A LA COMPREECION DEL CONCRETO”  ENRRIQUE PASQUEL CARVAJAL. TOPICOS DE TECONOLOGIA DEL CONCRETO (1999). SEGUNDA EDICION, LIMA PERU.  QUISPE GONZALES SANDY KAREN. TESIS DE INVESTIGACIÓN: EXPLORACION Y EXPLOTACION DE CANTERAS 2016, UNSAAC.  WWW.GOOGLE.COM  EXPLOTACIÓN DE CANTERAS – EMPRESA DE EXPLOTACIÓN DE CANTERAS ESPAÑA.  SUELOS,

CANTERAS

Y

FUENTES

DE

AGUA

–

CONSORCIO GEOCONSULT - CPA.  NORMA TÉCNICA PERUANA 2001NTP 400.010 – INDECOPI.  REGLAMENTO NACIONAL DE EDIFICACIONES E-050 SUELOS Y CIMENTACIONES.  EXPLOTACIÓN DE CANTERAS – TARMAC.

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12 ANEXOS

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FOTO N° 01: CANTERA DE HILLKE

FOTO N° 02: CANTERA DE HILLKE

FOTO N° 03: CANTERA DE HILLKE

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FOTO N° 04: CANTERA DE HUAMBUTIO

FOTO N° 05: CANTERA DE HUAMBUTIO

FOTO N° 06: MATERIAL EN CUSCO DE LACANTERA DE HUAMBUTIO

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FOTO N° 07: CANTERA A CIELO ABIERTO

FOTO N° 08: CANTERA A CIELO ABIERTO – AGREGADO GRUESO

FOTO N° 09: AGREGADO GRUESO Y FINO

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FOTO N° 10: CUADRO COMPARATIVO

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