CAPITULO N°4 - HUNDIBILIDAD

CURSO DE GEOMECÁNICA APLICADA

ASPECTOS GEOTÉCNICOS DE LA MINERÍA SUBTERRÁNEA HUNDIBILIDAD

Mecánica de Rocas II GRUPO DE GEOMECÁNICA Y GEOTECNIA MINERA

1

CURSO DE GEOMECÁNICA APLICADA

IO N

100

TR

A N

SI C

ZONA ESTABLE

90

ABACO DE LAUBSCHER (Karzulovic, 1999)

ZO

N A

D

E

80

70

SECTOR INCA OESTE

NORTHPARKES

50

(R EL OC T E A NIE PR N IM TE AR IA )

MRMR

60

40

30

20

ZONA INESTABLE

10

0 0

10

20

30

40

50

60

70

80

RADIO HIDRAULICO DEL AREA SOCAVADA (m)

GRUPO DE GEOMECÁNICA Y GEOTECNIA MINERA

2

CURSO DE GEOMECÁNICA APLICADA

METODO GRAFICO DE ESTABILIDAD 1000

MATHEWS 1981

Número de Estabilidad, N

100

n Zo

a

le ab t Es

10

na o Z

te n e lm a i nc e t Po

na o Z

1

de

e bl a t es n I

l ia c n te o P

o nt e i im d n Hu

0.1 0

5

10

15

20

Factor de Forma, S = Area / Perímetro (m)

GRUPO DE GEOMECÁNICA Y GEOTECNIA MINERA

25

3

CURSO DE GEOMECÁNICA APLICADA

POTVIN 1988

Número de Estabilidad Modificado (N')

1000

100

ZONA ESTABLE

NA O Z

10

DE

N IÓ C I NS A TR

ZONA HUNDIDA

1

0.1 0

5

10

15

20

25

Radio Hidráulico (m)

4 GRUPO DE GEOMECÁNICA Y GEOTECNIA MINERA

CURSO DE GEOMECÁNICA APLICADA

1000

Zona Estable na

n Tra e d

sin

e o rt

ión

Zo

Tr de da rt a

Zo

na Es ta

1

Zona Hundida

Zo na So po

con

So po rte

an si c

10

ble

NICKSON 1992

Número de Estabilidad N'

100

i ón sic

p So

0.1 0

5

10

15

20

25

Radio Hidráulico S (m)

5 GRUPO DE GEOMECÁNICA Y GEOTECNIA MINERA

CURSO DE GEOMECÁNICA APLICADA

POTVIN ET AL 1989

Número de Estabilidad Modificado (N')

1000

100

ZONA ESTABLE NA ZO 10

DE

AN TR

C SI

N IÓ

ZONA HUNDIDA

Se Requiere Soporte

1

Línea de cable bolting

0.1 0

5

10

15

20

25

Radio Hidráulico (m)

6 GRUPO DE GEOMECÁNICA Y GEOTECNIA MINERA

CURSO DE GEOMECÁNICA APLICADA

1000

e Es ta bl e en t lm

en te

I

or

ie

nt o

Fa

lla

M

ay

Po

te n

ci

al

Po

Hu

nd

ten

im

cia l

Po te 1

le ab t s ne

nc ia lm

10

Po te nc ia

STEWART & FORSYTH 1995

Número de Estabilidad, N

100

0.1 0

5

10

15

20

25

Factor de Forma, S, (m)

7 GRUPO DE GEOMECÁNICA Y GEOTECNIA MINERA

CURSO DE GEOMECÁNICA APLICADA

NUMERO DE ESTABILIDAD (N’)

N' = Q' × A × B × C Donde: Q’ = Índice Q de calidad de túneles modificado. A = Factor de esfuerzo de la roca. B = Factor de ajuste por orientación de estructuras. C = Factor de ajuste de gravedad.

 RQD   j r  Q' =   ⋅   ⋅ jw  jn   ja 

 RQD   j r  Q' =  ⋅   jn   ja  8

GRUPO DE GEOMECÁNICA Y GEOTECNIA MINERA

CURSO DE GEOMECÁNICA APLICADA

FACTOR A, ESFUERZOS EN LA ROCA Representa los esfuerzos que actúan sobre las superficies libres del caserón abierto. Este factor es determinado a partir de la resistencia en compresión no confinada de la roca intacta y los esfuerzos que actúan paralelos a las caras expuestas en el caserón de interés.

Para

σ   c σ   1

10

⇒

Factor A = 1.0

σ  c σ   1

- 0.125

9 GRUPO DE GEOMECÁNICA Y GEOTECNIA MINERA

CURSO DE GEOMECÁNICA APLICADA

1 0.9

Factor A - Esfuerzo de la Roca

0.8 0.7 0.6

FACTOR A

0.5 0.4 0.3 0.2 0.1 0 0

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

12

13

14

15

Razón entre la Resistencia Uniaxial / Esfuerzo inducido σc/σ1

10 GRUPO DE GEOMECÁNICA Y GEOTECNIA MINERA

CURSO DE GEOMECÁNICA APLICADA

FACTOR B, AJUSTE DE ORIENTACION DE ESTRUCTURAS Representa la influencia de las estructuras geológicas sobre la estabilidad de las caras del caserón. Muchos de los casos de fallas controladas estructuralmente ocurren a lo largo de estructuras críticas (discontinuidades) las cuales forman un ángulo pequeño (menor a 30°) con las superficies libres.

11 GRUPO DE GEOMECÁNICA Y GEOTECNIA MINERA

CURSO DE GEOMECÁNICA APLICADA

FACTOR B

Diferencia en Rumbo

90º

1

0.9

El Factor B, el cual depende de la diferencia entre la orientación de la estructura crítica y cada una de las caras (techo y paredes) del caserón

Factor B, Ajuste por Orientación de Estructuras

60º 0.8

0.7

0.6 45º 0.5

0.4

0.3

30º

0.2

0.1

0 0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

Diferencia relativa en el manteo entre la estructura crítica y la superficie inclinada

12

GRUPO DE GEOMECÁNICA Y GEOTECNIA MINERA

CURSO DE GEOMECÁNICA APLICADA

FACTOR C, AJUSTE POR GRAVEDAD Corresponde a un ajuste por efecto de la gravedad. La falla puede ocurrir desde el techo debido a una caída inducida por la gravedad o, eventualmente, desde las paredes del caserón por desprendimiento o deslizamiento.

C = 8 − 6 ⋅ cos(α ° ) 13 GRUPO DE GEOMECÁNICA Y GEOTECNIA MINERA

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FACTOR C El Factor C, falla gravitacional y desprendimiento (after Potvin, 1988). 8 Falla por gravedad

7

Superficie del caserón

Factor C de ajuste por gravedad (Falla por gravedad y desprendimiento)

α 6 Desprendimiento

5 Estructura

4

3

2

1

0 0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

Inclinación de la superficie del caserón α (°)

14 GRUPO DE GEOMECÁNICA Y GEOTECNIA MINERA

CURSO DE GEOMECÁNICA APLICADA

FACTOR C El Factor C, Modo de falla por deslizamiento (after Potvin, 1988). 8

7

Factor C de ajuste por gravedad (Deslizamiento)

6 β Deslizamiento

5

4

Estructura

3

2

1

0 0

10

20

30

40

50

60

Inclinación β (°) de la estructura crítica

GRUPO DE GEOMECÁNICA Y GEOTECNIA MINERA

70

80

90

15

CURSO DE GEOMECÁNICA APLICADA

FACTOR DE FORMA, S Denominado también radio hidráulico, se calcula para cada una de las superficies del caserón que está siendo analizada.

 Area de la Superficie Analizada   A  S= =  Perímetro de la Superficie Analizada  P 

16 GRUPO DE GEOMECÁNICA Y GEOTECNIA MINERA

CURSO DE GEOMECÁNICA APLICADA

GRAFICO DE ESTABILIDAD 1000

Zona Estable

eT ad tad

So p

or

Zona Hundida

Zo

Zo

na

le c on

So po rte

10

1

ad

s ran T e

si

rt e

ra ns ici ón

n Zo

na Es tab

Número de Estabilidad N'

100

ón ici

o op S n

NICKSON 1992 0.1 0

5

10

15

Radio Hidráulico S (m)

GRUPO DE GEOMECÁNICA Y GEOTECNIA MINERA

20

25

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CURSO DE GEOMECÁNICA APLICADA

DISEÑO DE CABLEADO

r

r do

o ad erv ns

rva se on

0.15

co

c ño

n no ro ne mi

0.2

y mu ño

e dis de

ño ise ed

0.25

e dis de na Zo

0.3

na Zo

Soporte no efectivo

0.35

d na Zo

-en try

Densidad de Cables de Anclaje (Cables de Anclaje/m2)

0.4

0.1

Densidad de cables de anclaje inadecuada 0.05

0 0

1

2

3

4

5

(RQD/Jn) / Radio Hidráulico S (m)

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6

7

8

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CURSO DE GEOMECÁNICA APLICADA

CONSIDERACIONES AL METODO •

Los gráficos de diseño deben ser limitados a condiciones similares a las encontradas en las faenas mineras usadas como casos históricos en el desarrollo de la base de datos empírica.

•

“Anomalías” en la condición geológica, tales como la presencia de fallas, zonas de cizalle, diques o inclusiones de estéril, la creación de un slot o visera al interior del caserón y la deficiente instalación de cables pueden todas, individual o colectivamente, llevar a un resultado inadecuado.

•

El diseño de soporte en el método supone que los sistemas de cables forman una zona continua de roca reforzada en torno del caserón de interés.

•

Observaciones prácticas sugieren que la principal área de incerteza al utilizar el método es respecto a la densidad de estructuras en el macizo rocoso. El número de discontinuidades y otras estructuras por unidad de volumen de roca es altamente variable. 19

GRUPO DE GEOMECÁNICA Y GEOTECNIA MINERA

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CONSIDERACIONES AL METODO El diseño y todas las recomendaciones derivadas del uso de este método deben ser consideradas un primer paso en el proceso de diseño. Se deberán realizar todos los ajustes pertinentes sobre la base de las condiciones observadas en el caserón de interés. La calidad en la instalación de los cables es otra variable a ser considerada al usar el método. Cuando exista duda en la calidad del lechado de cables se deberá adoptar medidas conservadoras. El uso de accesorios y elementos modificadores, tales como planchuelas o cables birdcages no han sido incluidos en el método de diseño; muy probablemente porque estos elementos no fueron usados en gran cantidad durante el desarrollo de los ábacos de diseño.

20 GRUPO DE GEOMECÁNICA Y GEOTECNIA MINERA

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FIN

21 GRUPO DE GEOMECÁNICA Y GEOTECNIA MINERA