GEOMECANICA APLICADA PARA EL SOSTENIMIENTO DE LA MINA RICOTONA .pdf

UNIVERSIDAD NACIONAL MICAELA BASTIDAS DE APURÍMAC FACULTAD DE INGENIERÍA

PLAN DE TESIS “LA GEOMECANICA EN EL SOSTENIMIENTO EN LA MINA RICOTONA LAMBRAMA 2016.” Docente: ING. JUAN ORESTES

ANGELINO

MENDOZA

Presentado por:

BLAS PLACIDO CCORAHUA

SEQUEIROS

Abancay – Apurímac 2016 “LA GEOMECANICA EN EL SOSTENIMIENTO EN LA MINA RICOTONA”

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A. Resumen El presente trabajo de investigación se realiza por motivos de que en la minería artesanal han ocurrido problemas de desprendimiento de rocas, muchas de ella han causado la perdida de muchos trabajadores, se realizara un periodo de tiempo de 6 meses, con el objetivo de determinar el sistema de sostenimiento de acuerdo a la identificación de la resistencia a la compresión simple en la mina RICOTNA 2016, en la cual se realizara la Determinar la resistencia a la compresión simple del macizo rocoso estudiada, Proponer un criterio de diseño para la excavación de la labor, Proponer el tipo de sostenimiento que pueda realizarse según el estudio del macizo rocoso. Se estudiara la estructura del macizo rocoso para la aplicara la Geomecánica, de acuerdo al análisis obtenido determinaremos el sistema de sostenimiento que se aplicara en la labor. El mecanismo de investigación que se realizara de forma cualitativa y cuantitativa, Los estudios Geomecánica están referidos a la determinación de las características del macizo rocoso, mediante el análisis litológico estructural del mismo; para posteriormente establecer las características del comportamiento mecánico del macizo rocoso, determinando las propiedades físicas, mecánicas y la resistencia compresiva del macizo rocoso y del mineral. Finalmente se realiza la determinación de los dominios estructurales, para así establecer un factor de seguridad del macizo rocoso frente a la apertura de la labor con un sistema de sostenimiento para un adecuado proceso de minado.

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B. ÍNDICE GENERAL Resumen ………………………………………………………………………………………………………… 2 Introducción…………………………………………………………………………………………………… …. 5 CAPITULO I PLANTEAMIENTO METODOLÓGICO 1.1 descripción de la realidad problemática……………………………………………………………………….… 6 1.2 delimitación de la investigación………………………………………………………………………………….… 6 1.3 problemas de investigación (formulación del problema)…………………………………………….… 6 1.3.1 problema principal…………………………………………………………………………………………………. 6 1.3.2 problema secundario…………………………………………………………………………………………….….6 1.4 OBJETIVOS DE LA INVESTIGACION……………………………………………………………………………………6 1.4.1 objetivos generales…………………………………………………………………………………………………...6 1.4.2 objetivos específicos………………………………………………………………………………………………….6 1.5 HIPOTESIS Y VARIABLES DE LA INVESTIGACION……………………………………………………………….7 1.5.1 hipótesis general……………………………………………………………………………………………………….7 1.5.2 hipótesis secundario………………………………………………………………………………………………….7 1.5.3 variable de la investigación operacionalizacion de investigación…………………………………7 1.6 DISEÑO DE LA INVESTIGACION………………………………………………………………………………………..7 1.6.1 tipo de investigación………………………………………………………………………………………………….7 1.6.2 nivel de investigación………………………………………………………………………………………………..7 1.6.3 método de investigación…………………………………………………………………………………………...7 1.7 POBLACION Y MUESTRA DE LA INVESTIGACION…………………………………………………………….…7 1.7.1 Población…………………………………………………………………………………………………………………..7 1.7.2 Muestra………………………………………………………………………………………………………………….…8 1.8 TECNICAS E INSTRUMENTOS DE RECOLECCION DE DATOS………………………………………………8 1.8.1 Técnicas…………………………………………………………………………………………………………………….8 1.8.2 Instrumentos…………………………………………………………………………………………………………….8 1.9 JUSTIFICACION E IMPORTANCIA DE LA INVESTIGACION………………………………………………….8 CAPITULO II 2. MARCO TEORICO 2.1 ANTECEDENTES DE LA INVESTIGACION…………………………………………………………………………..9 2.2 BASES TEORICAS………………………………………………………………………………………………………………………..9 2.2.1.- CONSIDERACIONES DE LAS MINAS ARTESANALES………………………………………………. 9 2.2.1.1.- HISTORIA………………………………………………………………………………………………………... 9 2.2.2.- Evaluación Geomecánica del macizo rocoso…………………………………………………….. 10 2.2.2.1.- Característica de la roca………………………………………………………………………………… 10 2.2.2.2.- Discontinuidades de la masa rocosa……………………………………………………………… 11 2.2.2.3.- Propiedades De Las Discontinuidades……………………………………………………………. 14 2.2.2.4.- Caracterización Del Macizo Rocoso………………………………………………………………… 17 2.2.2.5.- Clasificaciones Geomecánica………………………………………………………………………… 17 2.2.2.6.- Mapeo Geomecánico……………………………………………………………………………………. 18 “LA GEOMECANICA EN EL SOSTENIMIENTO EN LA MINA RICOTONA”

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2.2.2.7.- Sostenimiento De Labores Subterráneas……………………………………………………… ..19 2.3 DEFINICION DE TERMINOS BASICOS………………………………………………………………………….….23

CAPITULO III PRESENTACION, ANALISIS E INTERPRETACION DE RESULTADOS

3.1.- CLASIFICACIÓN GEOMECÁNICA DE BIENIAWSKI - RMR (1989)………………………....24 3.2.- ELECCION DEL TIPO DE SOSTENIMIENTO………………………………………………………………29 A. B. C. 1. 2. 3. 4.

CONCLUCIONES ……………………………………………………………………………………………30 RECOMENDACIONES ……………………………………………………………………………………30 ANEXOS …………………………………………………………………………………………31 FUENTE DE INFORMACION…………………………………………………………………………………..31 MATRIZ DE CONSISTENCIA……………………………………………………………………………………32 PLANOS ………………………………………………………………………………………………………………..…33 FOTOS……………………………………………………………………………………………………………………..35

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D. Introducción La minería artesanal es una de las actividades que predispone un alto riesgo accidentes e incidentes durante el proceso de minado, generándose en gran mayoría por la caída o desprendimientos del mismo mineral o de las rocas enajenantes que albergan la mineralización. Para superar este problema se hace necesario controlar diariamente las labores de minado y aparte de ello incentivar a los trabajadores que deben utilizar los equipos de protección personal, para minimizar los riesgos sobre accidentes e incidentes. El presente trabajo de investigación se titula: LA GEOMECANICA EN EL SOSTENIMIENTO EN LA MINA RICOTONA DE LAMBRAMA 2015”, la cual permitirá establecer los lineamientos para cualificar y cuantificar el sistema de información Geomecánica, considerando los estándares del ISRM (Society International For Rock Mevhanic’s) para obtener como resultado un adecuado sostenimiento para el laboreo minero. Minimizando de este modo riesgos de accidentes e incidentes por la caída de rocas. Para tomar un conocimiento adecuado de las condiciones del macizo rocoso se recurre al estudio detallado de la Geomecánica, lo cual permitirá tener una visión amplia de las consideraciones de las rocas donde se ejecutan los trabajos de minado en la mina de estudio. Las consideraciones de la calidad de la roca en las diferentes labores mineras artesanales y en las diferentes ubicaciones nos conducen a determinar su permanencia para poder aplicar un sistema de sostenimiento frente a un posible riesgo de caída o desprendimiento de roca, lo cual va establecer una minimización de accidentes por estas consideraciones. El trabajo consiste en un interés personal importante, porque somos consciente de la necesidad de plantear alguna alternativa de solución frente al creciente número de accidentes mortales en el sector minero artesanal. Especialmente cuando se trata de preservar el bien más valioso, que es la vida del trabajador. Por lo cual, se ha considerado razonable la elaboración del trabajo como una alternativa para poner en marcha un programa conducente a prevenir, controlar y administrar la seguridad y salud ocupacional con eficacia y eficiencia.

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CAPITULO I 3. PLANTEAMIENTO METODOLÓGICO

3.1 descripción de la realidad problemática El problema surge de tantos accidentes mortales e incidentes que ocurre en una minería artesanal por desprendimiento y caída de rocas, y sin duda es una actividad de más alto riesgo que el hombre realiza. Según las estadísticas aproximadamente el 20% de estas fatalidades ocurre por el desprendimiento de rocas. Y si le añadimos el 10% de accidentes originados por derrumbes, deslizamientos, soplado de mineral o escombros, es la segunda causa de muerte en minería artesanal por la inestabilidad de las rocas. Hoy en día la Geomecánica juega un papel muy importante en la industria minera, en lo que es la estabilidad de la masa rocosa, esto por las aberturas que existen en las minas como consecuencia de las operaciones mineras. La Geomecánica es una herramienta muy valiosa que permite entre otras cosas: establecer dimensiones adecuadas de las labores mineras, establecer la dirección general de avance del minado a través del cuerpo mineralizado, especificar el sostenimiento adecuado, asegurar el rendimiento adecuado de la masa rocosa involucrada con las operaciones, etc.

3.2 problemas de investigación (formulación del problema) 3.2.1

problema general

¿Con la determinación de los parámetros geomecánicos RMR y RQD se podrá determinar el sistema de sostenimiento de la labor minera artesanal Ricotona 2016? 3.2.2

problema específicos

¿Cómo incide la caracterización de macizo rocoso en el sistema de sostenimiento aplicado en la labor minera Ricotona 2016? ¿Será adecuado la aplicación de sistema de sostenimiento con cuadros de madera en la labor mineral Ricotona 2016? 3.3 OBJETIVOS DE LA INVESTIGACION 3.3.1

objetivo general

Determinación los parámetros Geomecánicos RMR de Bieniawski y RQD para la selección del sistema de sostenimiento. 3.3.2

objetivos específicos

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1. Determinar la resistencia a la compresión simple del macizo rocoso estudiada. 2. Determinar el sistema con cuadros y puntales de madera. 3. Proponer el tipo de sostenimiento que pueda realizarse según el estudio del

macizo rocoso. 3.4 HIPOTESIS Y VARIABLES DE LA INVESTIGACION 3.4.1

hipótesis general

Con la aplicación de la geomecánica se determinara el sistema de sostenimiento adecuado en la mina Ricotona de Lambrama 2016. 3.4.2

hipótesis secundario  Cómo incide la caracterización del macizo rocoso para la determinación del sistema de sostenimiento con cuadros y puntales de madera, para la mejor estabilidad de la labor minera Ricotona Lambrama 2015.  Los elementos de sostenimiento aplicado en la Ricotona, garantizan la estabilidad de la labor.

3.4.3

variable de la investigación operacionalizacion de investigación.

a. Variables independientes: Aplicación de la Geomecánica en la mina RICOTONA.  RQD  RMR de Bieniawski (1989) b. Variables dependientes: Tipo de sostenimiento que se realizara en la labor minera LA RICOTONA.  Cuadros de madera  Puntales de madera  Pernos de anclaje 3.5 METODOLOGIA DE INVESTIGACION 3.5.1

tipo de investigación

Se trata de una investigación aplicada del tipo descriptivo y analítico. 3.5.2

nivel de investigación

Se trata de una investigación aplicada del tipo descriptivo y experimental por los objetivos que persigue. 3.5.3

método de investigación

El método que se utiliza es descriptivo y explicativo. 3.6 POBLACION Y MUESTRA DE LA INVESTIGACION 3.6.1

Población

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La población de estudio, estará constituido por las muestras obtenidas de la labor minera, que permitirá determinar el sistema de sostenimiento que se usara en la mina LA RICOTONA. 3.6.2

Muestra

Para el presente estudio se han tomado muestras, de número de rebotes con el martillo de Schmidt para determinar la resistencia del macizo rocoso y de acuerdo a ello nosotros podemos determinar el sistema de sostenimiento 3.7 TECNICAS E INSTRUMENTOS DE RECOLECCION DE DATOS 3.7.1 Unidad de análisis y de muestra

La unidad de análisis se realiza con los datos de campo obtenidos mediante un muestreo sistemático del macizo rocoso; así como, las pruebas de rebote con martillo de Schmidt realizadas, en lugares donde se ejecutan las labores mineras de desarrollo de la mina RICOTONA. 3.7.2

técnicas

Para este caso y casos similares, se procede del modo siguiente: Levantamiento litológico estructural del punto elegido, mediante el método de detalle lineal, determinando las características de las discontinuidades, rumbo, buzamiento, azimut y dirección de buzamiento. Así como el relleno, persistencia, rugosidad, espaciamiento de discontinuidades y presencia de agua. Mediante clasificaciones geomecánica como RMR se determina la calidad del macizo rocoso 3.7.3

Instrumentos

Los instrumentos de investigación estarán constituidos por el martillo Schmidt que permitirá realizar las pruebas de rebote en el macizo rocoso, en la labor minera artesanal Ricotona de la unidad en estudio. En caso de rocas incompetentes se hará un muestreo de las mismas para ser analizado en el laboratorio por compresión y consideraciones físicas de la roca y mineral 3.8 JUSTIFICACION E IMPORTANCIA DE LA INVESTIGACION En la mina Ricotona, la complejidad del yacimiento y las condiciones Geomecánica, la calidad roca de regular a mala por la presencia de agua subterránea, nos permite evaluar y analizar la clasificación Geomecánica de Bieniawski - RMR (1989) y RQD, mediante el número de rebotes de martillo de Schmidt, los cuales determinara si podemos utilizar el sostenimiento en la mina Ricotona de Lambrama 2016. Además determinaremos la resistencia a la compresión de la roca.

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CAPITULO II 4. MARCO TEORICO 4.1 ANTECEDENTES DE LA INVESTIGACION

Según el estudio estadístico de accidentes e incidentes fatales ocurridos en las minas artesanales fue por desprendimiento de rocas. Si solo en la caída de rocas los accidentes son muchos, si añadimos los otros accidentes q son originados por derrumbes, deslizamientos, soplados de mineral o escombros, es la segunda causa de accidentes de más fatalidades en relación con la inestabilidad de rocas. El planeamiento estratégico de esta investigación se desarrolla año tras año en nuestro país para mejorar los conceptos modernos y así afianzar a los dedicados a la actividad minera de cómo se puede prevenir todo los accidentes mencionados anteriormente. Mayormente en la minería artesanal tenemos que exigir que utilicen herramientas adecuadas las cuales ayudaran a disminuir los incidentes que se ocasionan, y al mismo tiempo también incentivar y motivar a que los trabajadores utilicen sus equipos de protección personal. 4.2 BASES TEORICAS

2.2.1.- CONSIDERACIONES DE LAS MINAS ARTESANALES 2.2.1.1.- HISTORIA Según la tesis “desprendimiento de rocas que generan accidentes fatales en la minería peruana” La Minería Artesanal es una actividad que involucra a no menos de 40 mil familias peruanas, provenientes de todos los rincones del país, que han encontrado una gran oportunidad para salir de la pobreza y combatir el desempleo, forjando un futuro mejor con sus propias manos. Con poca inversión, tecnología sencilla y trabajo intensivo aprovechan aquellos yacimientos que para la minería convencional han dejado de ser atractivos hace décadas. Esta actividad toma un gran impulso a partir de los años 80 en un contexto de precios altos de los metales, alimentado además por procesos migratorios generados por la recesión económica, la crisis del agro y la violencia política. Las mejores oportunidades para su desarrollo se dieron en los yacimientos auríferos de Madre de Dios, Puno y del llamado Sur Medio (Ica, Ayacucho, Arequipa). De acuerdo a cifras oficiales, la minería artesanal produce 17 toneladas de oro al año, lo que representa aproximadamente 150 millones de dólares. A esto se suma la producción de minerales no-metálicos y materiales de construcción. Estas características reflejan el gran potencial de esta actividad para contribuir a la generación de empleo, reducción de la pobreza, desarrollo local, obtención de divisas e ingresos fiscales.

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A pesar de su enorme potencial, la minería artesanal enfrenta cotidianamente múltiples problemas. Lo que al inicio fueron campamentos espontáneos, hoy son centros poblados desordenados y sin servicios básicos, donde la cercanía de socavones y viviendas atenta contra la salud de sus pobladores. Al peligro del trabajo en la mina se suman los riesgos de la contaminación ambiental, sobre todo por mercurio. Una vez emitido al medio ambiente, la rehabilitación de áreas contaminadas por este metal líquido y tóxico es sumamente difícil y costosa. Sumidos en la informalidad durante décadas, la visión de los mineros y sus familias se redujo a metas inmediatas y de supervivencia. Quedaron relegados entonces el desarrollo comunitario, la inversión en la mina y sobre todo, la organización social. El trabajo infantil es apenas uno los efectos más visibles de esta situación, pero tratándose de las futuras generaciones, es uno de los problemas que más nos debe preocupar. 2.2.2.- EVALUACIÓN GEOMECÁNICA DEL MACIZO ROCOSO 2.2.2.1.- CARACTERISTICAS DE LA ROCA

La roca difiere de la mayoría de otros materiales utilizados en la ingeniería. Esta tiene discontinuidades (fracturas) de diferentes tipos, que hacen que su estructura sea discontinua. Además, debido a los procesos geológicos que la han afectado entre el tiempo de su formación y la condición en la cual la encontramos en la actualidad, presenta heterogeneidades y propiedades variables. Todas estas características requieren ser evaluadas en forma permanente durante el laboreo minero. Primero es necesario distinguir lo que es el “material rocoso” o también denominado “roca intacta” y lo que es la “masa rocosa” o también denominada “macizo rocoso”.  Roca intacta Es el bloque ubicado entre las discontinuidades y podría ser representada por una muestra de mano o trozo de testigo que se utiliza para ensayos de laboratorio.

Figura 1: roca intacta  Masa Rocosa Es el medio in situ que contiene diferentes tipos de discontinuidades como diaclasas, estratos, fallas y otros rasgos estructurales.

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Figura 2: masa rocosa Dependiendo de cómo se presenten estas discontinuidades o rasgos estructurales dentro de la masa rocosa, ésta tendrá un determinado comportamiento frente a las operaciones de minado. 2.2.2.2.- DISCONTINUIDADES DE LA MASA ROCOSA Los principales tipos de discontinuidades presentes en la masa rocosa son:  Planos de estratificación Dividen en capas o estratos a las rocas sedimentarias.

Figura 3: plano de estratificación  Fallas Son fracturas que han tenido desplazamiento. Estas son fracturas menores que se presentan en áreas locales de la mina o estructuras muy importantes que pueden atravesar toda la mina.

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Figura 4: fallas  Zonas de corte Son bandas de material que pueden ser de varios metros de espesor, en donde ha ocurrido fallamiento de la roca.

Figura 5: zona de corte  Diaclasas También denominadas juntas, son fracturas que no han tenido desplazamiento y las que comúnmente se presentan en la masa rocosa.

Figura 6: diaclasa  Planos de foliación o esquistosidad Se forman entre las capas de rocas metamórficas dando la apariencia de hojas o láminas.

Figura 7: plano de foliación o esquistosidad  Contactos litológicos

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Que comúnmente forman, por ejemplo, la caja techo y caja piso de una veta.

Figura 8: contacto litológico  Venillas Son rellenos de las fracturas con otros materiales.

Figura 9: venillas Existen otros rasgos geológicos importantes que deben ser tomados en cuenta, como:  Pliegues Son estructuras en las cuales los estratos se presentan curvados., son intrusiones de roca ígnea de forma tabular, que se presentan generalmente empinadas o verticales.

Figura 10: pliegues  Diques “LA GEOMECANICA EN EL SOSTENIMIENTO EN LA MINA RICOTONA”

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Son intrusiones de roca ígnea de forma tabular, que se presentan generalmente empinadas o verticales.

Figura 11: Diques  Chimeneas Denominados también cuellos volcánicos son intrusiones que han dado origen a los conos volcánicos.

Figuras 12: chimeneas 2.2.2.3.- PROPIEDADES DE LAS DISCONTINUIDADES Todas las discontinuidades presentan propiedades geomecánicas importantes que las caracterizan y que influyen en el comportamiento de la masa rocosa. Estas propiedades son principalmente:  Orientación Es la posición de la discontinuidad en el espacio y es descrito por su rumbo y buzamiento. Cuando un grupo de discontinuidades se presentan con similar orientación son aproximadamente paralelas, se dice que éstas forman un “sistema” o una “familia” de discontinuidades.

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Figura 13: orientación  Espaciado Es la distancia perpendicular entre discontinuidades adyacentes. Éste determina el tamaño de los bloques de roca intacta. Cuanto menos espaciado tengan, los bloques serán más pequeños y cuanto más espaciado tengan, los bloques serán más grandes.

Figura 14: espaciado  Persistencia Es la extensión en área o tamaño de una discontinuidad. Cuanto menor sea la persistencia, la masa rocosa será más estable y cuanto mayor sea ésta, será menos estable.

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Figura 15: persistencia  Rugosidad Es la aspereza o irregularidad de la superficie de la discontinuidad. Cuanta menor rugosidad tenga una discontinuidad, la masa rocosa será menos competente y cuanto mayor sea ésta, la masa rocosa será más competente.

Figura 16: rugosidad  Apertura Es la separación entre las paredes rocosas de una discontinuidad o el grado de abierto que ésta presenta. A menor apertura, las condiciones de la masa rocosa serán mejores y a mayor apertura, las condiciones serán más desfavorables.

Figura 17: apertura  Relleno Son los materiales que se encuentran dentro de la discontinuidad. Cuando los materiales son suaves, la masa rocosa es menos competente y cuando éstos son más duros, ésta es más competente.

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Figura 18: relleno 2.2.2.4.- CARACTERIZACIÓN DEL MACIZO ROCOSO La cuantificación de las características estructurales y Geomecánica de las rocas circundantes a las estructuras mineralizadas, tienen una justificación técnica y económica para una explotación racional, segura y rentable; su utilización está orientada para el planeamiento y diseño, selección de equipos, diseño de la perforación, voladura y sostenimiento de labores mineras superficiales y subterráneas. Para conocer la masa rocosa, hay necesidad de observar en el techo y las paredes de las labores, las diferentes propiedades de las discontinuidades, para lo cual se debe primero lavar el techo y las paredes. A partir de estas observaciones se podrán sacar conclusiones sobre las condiciones geomecánicas de la masa rocosa. Debido a la variación de las características de la masa rocosa, el supervisor deberá realizar en forma permanente una evaluación de las condiciones geomecánica, conforme avanzan las labores, tanto en desarrollo como en explotación. En situaciones especiales, el supervisor deberá realizar un mapeo sistemático de las discontinuidades, denominado mapeo geomecánica, utilizando métodos como el “registro lineal”, para lo cual deberá extender la cinta métrica en la pared rocosa e ir registrando todos los datos referidos a las propiedades de las discontinuidades, teniendo cuidado de no incluir en ellos fracturas producidas por la voladura. Los datos se irán registrando en formatos elaborados para este fin, luego serán procesados y presentados en los planos de las labores.

2.2.2.5.- CLASIFICACIONES GEOMECÁNICAS  Clasificación Geomecánica de Bieniawski - RMR (1989) Los parámetros de clasificación para obtener el RMR son: Resistencia compresiva de la roca intacta. Índice de calidad de la roca - RQD. Espaciamiento de las discontinuidades Condición de las discontinuidades  Persistencia o longitud de la discontinuidad “LA GEOMECANICA EN EL SOSTENIMIENTO EN LA MINA RICOTONA”

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   

Apertura o espacio abierto que presenta una discontinuidad. Rugosidad o aspereza del plano de discontinuidad Relleno o material que se encuentra dentro de la discontinuidad. Alteración o grado de descomposición de la masa rocosa. Condiciones de agua subterránea. Corrección por orientación.

Estos factores se cuantifican mediante una serie de parámetros, cuya suma, en cada caso nos da el índice de calidad del RMR, que varía de 0 – 100. Los objetivos de esta clasificación son:    

Determinar y/o estimar la calidad del macizo rocoso. Dividir el macizo rocoso en grupos de conducta análoga Proporcionar una buena base de entendimiento de las características del macizo rocoso. Facilitar la planificación y el diseño de estructuras en roca, proporcionando datos cuantitativos necesarios para la solución real de los problemas de ingeniería. Se clasifican rocas en 5 categorías en cada categoría se estiman los valores de cohesión y el ángulo de fricción interna del macizo rocoso.

2.2.2.6.- MAPEO GEOMECÁNICO Es aquel que contiene información geológica- geotécnica de parámetros que afectan al macizo rocoso y que pueden o no generar inestabilidad en las labores mineras. El mapeo Geomecánica contiene la caracterización geotécnica de la roca de acuerdo a la clasificación Geomecánica correspondiente, pero, además debe contener información de tipo estructura, información de prospección Geomecánica, información de mecánica de rocas, monitoreo, controles, entre otros. El resultado del mapeo Geomecánica debe servir para recomendar un tipo de excavación ideal que no produzca inestabilidad. Sirve, además, para modelar la excavación y diseñar el minado adecuado. Finalmente, sirve también para diseñar un sostenimiento adecuado a las condiciones Geomecánica de la roca: calidad y oportunidad.

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2.2.2.7.- SOSTENIMIENTO CON CUADROS DE MADERA. Según el manual de sostenimiento: El sostenimiento con madera fue el símbolo del minado subterráneo hasta antes que se hayan desarrollado las nuevas tecnologías de sostenimiento. Actualmente el sostenimiento con madera tiene menor importancia frente a los avances que han habido en las técnicas de control de la estabilidad del terreno; sin embargo, tiene gran significancia histórica debido a que fue introducida hace varios siglos. En algunas minas peruanas la madera aún sigue siendo utilizada como elemento de sostenimiento, principalmente en el minado convencional de vetas. Su rol es proteger la excavación contra la caída de rocas, debido a la separación de la roca de los contornos de la misma o a lo largo de planos de debilidad, causados por la intemperización y fracturamiento del terreno debido a la voladura y otros factores.7 En la actualidad, la madera se utiliza por su adaptabilidad a todo tipo de terreno, por su versatilidad para soportar todo tipo de esfuerzo y por sus características de deformabilidad, lo cual permite detectar en forma temprana los desplazamientos hacia el interior de la excavación. En emergencias su uso como sostenimiento es muy valioso. Sus inconvenientes son: costo relativamente alto, elevado uso de mano de obra por el tiempo comparativamente largo de su instalación, limitada duración (puede descomponerse) y riesgo de fuego.7 Cuando se usa la madera como elemento de sostenimiento es importante tomar en cuenta que: 

La madera seca dura más que la fresca o húmeda.

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

La madera sin corteza dura más que aquella que conserva la corteza.



La madera tratada o “curada” con productos químicos con la finalidad de evitar su descomposición, dura más que la no “curada”.



La madera en una zona bien ventilada dura más que en una zona húmeda y caliente.

2.2.2.8.- TIPOS DE ESTRUCTURAS DE MADERA PARA EL SOSTENIMIENTO. -

PUNTALES.- Es el tipo más común de sostenimiento, donde un simple poste de madera es fijado verticalmente en una abertura para sostener el techo o perpendicularmente al buzamiento de una veta para sostener la caja techo (en buzamientos echados) o ambas, la caja techo y la caja piso (en buzamientos empinados), previniendo así la falla de la roca y el cierre de la excavación. Para el sostenimiento de las falsas cajas en vetas angostas, los puntales son elementos valiosos.7

Imagen 3.1. Formas de usar un puntal de madera

Fuente: Manual de sostenimiento - CMH Los puntales son miembros compresivos con rangos de resistencia de 7 a 10 MPa, construidos de madera redonda de 5” a 10” de diámetro y longitudes que no deben superar los 3.5 m, para evitar su pandeo y pérdida de resistencia. La sección circular de un puntal ofrece una mayor capacidad portante que las secciones cuadradas. El espaciamiento de los puntales dependerá de las características de la roca y del tamaño del puntal.7 -

PAQUETES DE MADERA (WOOD PACKS).

Cuando los puntales de madera no son suficientes para soportar el techo de una excavación, “LA GEOMECANICA EN EL SOSTENIMIENTO EN LA MINA RICOTONA”

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una alternativa de soporte es el uso de paquetes de madera. Este tipo de soporte es particularmente eficiente cuando se desarrollan fallas extensivas sobre el techo del tajeo, donde un gran peso muerto de la roca necesita ser soportado. Su uso está asociado al método de minado por corte y relleno descendente y también al método de cámaras y pilares, puesto que éstos pueden ayudar a complementar el sostenimiento con pilares naturales e incluso permitir la recuperación parcial de los pilares de mineral.6 Existen varias configuraciones de paquetes de madera, lo importante de todas ellas es que tengan la mayor cantidad de área sólida efectiva resultante del proceso de acomodamiento de la madera, puesto que a mayor área efectiva, mayor será la capacidad portante del paquete. Una configuración de un paquete de madera que se está utilizando con éxito en nuestro medio es el que se muestra en las Figuras. En este caso los cuadros rectangulares o unidades del paquete tienen 0.45 m x 1.20 m (dimensiones externas), construidos con madera cuadrada de 6” de lado. Un paquete armado con estas unidades tiene un área efectiva de soporte 2 de 0.63 m y puede desarrollar una capacidad de soporte de 90 Ton.7

Imagen 3.2 Wood packs, forma correcta de armarlos.

Fuente: Manual de sostenimiento – CMH

-

CUADROS.

Éstos son utilizados para sostener galerías, cruceros y otros trabajos de desarrollo, en condiciones de roca fracturada a intensamente fracturada y/o débil, de calidad mala a muy mala y en condiciones de altos esfuerzos. Si las labores son conducidas en mineral, el enmaderado debe ser más sustancial para mantener la presión y el movimiento de roca en los contornos de la excavación.7

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Los principales tipos de cuadros que usualmente se utilizan son: los cuadros rectos, los cuadros trapezoidales o denominados también cuadros cónicos y los cuadros cojos. Todos estos son elementos unidos entre sí por destajes o por elementos exteriores de unión, formando una estructura de sostenimiento.7

-

CUADROS RECTOS.

Son usados cuando la mayor presión procede del techo. Están compuestos por tres piezas, un sombrero y dos postes, asegurados con bloques y cuñas, en donde los postes forman un ángulo de 90° con el sombrero. En ciertos casos los postes van sobre una solera. Estos cuadros están unidos por los tirantes, los cuales determinan el espaciamiento de los mismos, que varía de 2 a 6 pies según la calidad del terreno. Para completar el sostenimiento se adiciona el encribado en el techo, generalmente con madera redonda y el enrejado en los hastiales con madera redonda, semiredonda o entablado.7 En labores de avance horizontales o subhorizontales, los postes son instalados verticalmente y en labores con buzamiento (en mineral), los postes son instalados en forma perpendicular al buzamiento, de tal manera que el sombrero quede paralelo a las cajas.7 Imagen 3.3 - cuadros rectos.

Fuente: Manual de sostenimiento - CMH

-

CUADROS CÓNICOS.

Son usados cuando la mayor presión procede de los hastiales. La diferencia con los cuadros rectos, solo radica en el hecho de que en los cuadros cónicos se reduce la longitud del sombrero, inclinando los postes, de tal manera de formar ángulos de 78° a 82° respecto al “LA GEOMECANICA EN EL SOSTENIMIENTO EN LA MINA RICOTONA”

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piso, quedando el cuadro de forma trapezoidal.7

Imagen 3.4 - cuadros cónicos.

Fuente: Manual de sostenimiento - CMH -

CUADROS COJOS.

Estos están compuestos por solo un poste y un sombrero. Se utilizan en vetas angostas menores de 3 m de potencia. Su uso permite ganar espacio de trabajo. Pueden ser verticales o inclinados según el buzamiento de la estructura mineralizada. Estos cuadros deben adecuarse a la forma de la excavación para que cada elemento trabaje de acuerdo a las presiones ejercidas por el terreno.7 Imagen 3.5 - cuadros cojos.

Fuente: Manual de sostenimiento – CMH

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CAPITULO III PRESENTACION, ANALISIS E INTERPRETACION DE RESULTADOS

3.1.- Clasificación Geomecánica de Bieniawski - RMR (1989) Los parámetros de clasificación para obtener el RMR son: Resistencia compresiva de la roca intacta. Índice de calidad de la roca - RQD. Espaciamiento de las discontinuidades Condición de las discontinuidades A) Obtención del valor de la Resistencia a la Compresión Simple (RCS) La obtención de la resistencia a la compresión simple se dio a partir del número de rebotes aplicado a la roca con el martillo de Smith y el peso específico seco de la roca granítica de 2.6gr/cm3 equivalente a 25.5KN/m3 según distancia 10 ƞ°de 28 rebotes

20 30

30 32

40 30

50 29

60 34

distancia 100

110

120

130

140

150

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70 28

80 34

90 30

24

ƞ°de rebotes

28

26

30

32

26

30

ƞ°de rebotes promedio ƞ°de Rebotes 𝑃𝑚𝑑 =

28 + 30 + 32 + 30 + 29 + 34 + 28 + 34 + 30 + 28 + 26 + 30 + 32 + 26 + 30 15 ƞ°de Rebotes 𝑃𝑚𝑑 = 29.8 = 30

Según la tabla de relación del peso específico y el número de rebotes nuestra RCS que se determina es de 55MPa

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TABLA: para calcular la resistencia a la compresión simple

Dando una valorización de 7

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B) Obtención del valor del RQD Índice de la calidad de la Roca(Rock QualiTy Index) el cual se definirá por RQD y se define como el porcentaje representado por la sumatoria de longitudes de tramo de núcleo de barrenos de diamante que se recupera en longitudes enteras ≥ 10 cm dividida entre la longitud total barrenada. 𝑅𝑄𝐷 =

𝐿𝑜𝑛𝑔𝑖𝑡𝑢𝑑 𝑑𝑒 𝑛𝑢𝑐𝑙𝑒𝑜𝑠 𝑚𝑎𝑦𝑜𝑟𝑒𝑠 𝑑𝑒 100𝑚𝑚 ∗ 100% 𝐿𝑎𝑟𝑔𝑜 𝑑𝑒 𝑏𝑎𝑟𝑟𝑒𝑛𝑜

Y según la siguiente tabla de acuerdo a la calidad de la roca

Para tal caso de la Mina Ricotona se le dio un Valor de 13 C) Obtención del Valor de acuerdo a la Distancia entre las discontinuidades Según la siguiente tabla donde el valor máximo es 20

Para el caso de la Mina Ricotona se ha visto unos espaciamientos entre discontinuidades entre 60cm y 2cm para tal caso se le dio un valor igual a 10 D) Obtención del valor según el estado de las discontinuidades Se observa que se valoriza entre valores de 0 – 30 según sea la condición de la discontinuidad

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De acuerdo a las apreciaciones en la mina Ricotona

Dando una valorización de 17 E) Obtención de la valorización de acuerdo a la aguas Freáticas

De acuerdo a las apreciaciones en la mina Ricotona

Dando un Valor de 20 Y ACUERDO ALAS CORRECCIONES POR DISCONTINUIDADES

Dando un valor de -17 Estos factores se cuantifican mediante una serie de parámetros, cuya suma, en cada caso nos da el índice de calidad del RMR, que varía de 0 – 100.

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Ya esto se le suma las correcciones Para el caso de la mina Ricotona nos da una puntuación 50 consideramos lo siguient

Los objetivos de esta clasificación son:    

Determinar y/o estimar la calidad del macizo rocoso. Dividir el macizo rocoso en grupos de conducta análoga Proporcionar una buena base de entendimiento de las características del macizo rocoso. Facilitar la planificación y el diseño de estructuras en roca, proporcionando datos cuantitativos necesarios para la solución real de los problemas de ingeniería. Se clasifican rocas en 5 categorías en cada categoría se estiman los valores de cohesión y el ángulo de fricción interna del macizo rocoso.

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3.2.- SELECCION DEL TIPO DE SOSTENIMIENTO La mina Ricotona presenta una masa rocosa de media a dura, siendo las rocas de clasificación ígnea, por lo cual la estabilidad de la labor no necesita sostenimiento en el primer tramo, porque las filtraciones de agua son menos.

En el tramo 2 y 3 la filtración de agua es bastante por lo cual la roca es propenso a caer a la labor, para ello en se realizara un sostenimiento con cuadros de madera y puntales, solamente en los lugares donde existen mayor debilitamiento. CUADROS DE MADERA. Utilizará cuadros de madera y puntales de madera, para estabilizar y prevenir la caída de rocas en la mina Ricotona Lambrama 2015.

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E. CONCLUCIONES Con la aplicación de la geomecánica se determinó el sistema de sostenimiento adecuado en la mina Ricotona de Lambrama, haciendo los análisis necesarios de los parámetros geomecánicos de RMR y RQD los cuales determinaron sostenimiento con cuadros y puntales de madera. Las características del macizo rocoso son las que determinaron el sostenimiento con cuadros de madera, además este tipo de sostenimiento se realizaran en los lugares específicos de la labor minera donde la labor es más inestable. Los elementos de sostenimiento garantizara la estabilidad de la labor Ricotona por un periodo de tiempo necesario para la extracción del mineral. F. RECOMENDACIONES  Se sugiere considerar que se realicen un sistema de drenaje de aguas, ya que en la labor de operación la filtración de agua es bastante.  Se sugiere tener en cuenta la evaluación constante de los comportamientos del macizo rocoso ya que esta propenso a debilitarse por la presencia de agua.  Se debe realzar la capacitación constante a los trabajadores, que están propenso a la caída de rocas.

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G. ANEXOS

5. FUENTE DE INFORMACION TESIS (2009), Evaluación y Optimización del sostenimiento con cimbras en minería subterránea, FACULATAD DE INGENIERIA GEOLOGICA, MINERA Y METALURGICA. TESIS (2011), Desprendimiento de rocas que generan accidentes fatales en la minería Peruana, UNIVERSIDAD NACIONAL“SANTIAGO ANTUNEZ DE MAYOLO” FACULTAD DE INGENIERIA DE MINAS GEOLOGIA Y METALURGIA. LOPEZ, C. 1998. Manual de Ingeniería De Túneles. Instituto Técnico superior de ingenieros de minas. Madrid. GONZALEZ DE VALLEJO, I. 1998 Las clasificaciones geomecánica para túneles. Instituto Técnico superior de ingenieros de minas. Madrid. BIENIAWSKI, Z.T. 1989. Engineering Rock Mass Classifications .Wiley. New York, vol1. BUSTAMANTE, A. 2010. Geomecánica aplicada en la prevención de pérdidas por caída de rocas mina Huanzalá-Cía. Minera Santa Luisa S.A. Perú. Revisado de: http://biblioteca.universia.net/

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6. MATRIZ DE CONSISTENCIA

PROBLEMA GENERAL ¿De qué manera la geomecánica influirá en el sostenimiento de la labor minera RICOTONA 2015?

OBJETIVOS GENERAL

HIPOTESIS

La hipótesis del presente trabajo de investigación, es con el fin de demostrar la gran utilidad la aplicación de la geomecánica en la objetivos específicos operación de la mina la - Determinar la resistencia Ricotona y por lo tanto a la compresión simple del será como un control macizo rocoso estudiada. de la ocurrencia de - Proponer un criterio de accidentes.

Determinación del sistema de sostenimiento de acuerdo a la identificación de la resistencia a la compresión.

diseño para la excavación de la labor. - Proponer el tipo de sostenimiento que pueda realizarse según el estudio del macizo rocoso.

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VARIABLE

METODOLOGIA

V independientes Aplicación de la geomecánica en la mina RICOTONA. V dependientes: Tipo de sostenimiento que se realizara en la labor minera LA RICOTONA.

Tipo de investigación Se trata de una investigación aplicada del tipo descriptivo. nivel de investigación

Se trata de una investigación aplicada del tipo descriptivo y no experimental por los objetivos q persigue. método de investigación El método que se utiliza es descriptivo y explicativo.

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a) Planos de la mina Ricotona

PLANO 1: De ubicación la mina la Ricotona

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PLANO 2: Plano topográfico del interior de mina vista en planta

PLANO 3: Plano de los tramos de la mina Ricotona. “LA GEOMECANICA EN EL SOSTENIMIENTO EN LA MINA RICOTONA”

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b) Fotos de la mina Ricotona

Campamento de la mina Ricotona

Mina la Ricotona

Drenaje de agua de la mina

Bocamina de la Ricotona

c)

Interior mina

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Fotos de la mina Ricotona

Sostenimiento con madera

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