GEOMECANICA HUANZALA

GEOMECANICA EN LA MINA HUANZALA 1.1. INTRODUCCION: A fin de organizar y mantener una adecuada estrategia de control de la estabilidad de la roca en nuestras labores mineras dependiendo las características y condiciones de la masa rocosa, la cual puede variar de una labor a otra, como es el caso de mina como HUANZALA, perteneciente al COMPAÑÍA MINERA SANTA LUISA S.A., es por esta razón que el personal de debe estar familiarizado con las características y condiciones de la masa rocosa., la importancia de las propiedades físico-mecánicas las cuales constituye parámetros de diseño que se emplean en el dimensionamiento de excavaciones subterráneas, diseños de elementos de sostenimiento, diseño del trazo de perforación y voladura , para así garantizar una ambiente seguro de trabajo en nuestras operaciones mineras.. 1.2. OBJETIVO DEL INFORME: El presente informe de practicas PRE -PROFESIONALES permitirá tomar decisiones correctas sobre diferentes aspectos relacionados con las labores mineras, entre otras, se podrá establecer la dirección en la cual se deben avanzar las excavaciones, el tamaño de las mismas, el tiempo de exposición abierta de la excavación, el tipo de sostenimiento a utilizar y el momento en que éste debe ser instalado los controles de soteniemiento y los desplazamientos yd eformacone sde los macisos rocosos. Por medio de la caracterización geomecánica GSI (índice de resistencia geológico), caracterización geomecánica RMR Q Barton, pruebas de tracción de pernos, medición de convergencias, y mapeo estructural realizado en la zona de mina Huanzala. 1.2. MACIZO ROCOSO: Es el medio in-situ que contiene diferentes tipos de discontinuidades como diaclasas, estratos, fallas y otros rasgos estructurales.

PRINCIPALES DISCONTINUIDADES DEl MACIZO ROCOSO

Planosde estratificación,dividen en capas o estratos a las rocassedimentarias.

Fallas, son fracturasque hantenido desplazamiento. Éstas sonestructurasmenores que se presentan en áreas locales de la mina o estructuras muyimportantesquepuedenatravesartodalamina

Diaclasas, también denominadas juntas, son fracturas que no han tenido desplazamiento y las que más comúnmente se presentan en la masa rocosa

Zonas de corte, son bandas de material que pueden ser de varios metros de espesor, en donde ha ocurrido fallamiento de la roca.

Contactos litológicos, que comúnmente forman, por ejemplo, la caja techo y caja piso de una veta

Planos de foliación o esquistosidad., se forman entre las capas de las rocas metamórficas dando la apariencia de hojas o láminas

Venillas, son rellenos de las fracturas con otros materiales.

1.3. TIPOS DE ROCA EXISTENTE EN MINA:

IGNEAS: Cuarcifero

•

Granodiorita,

Porfido

SEDIMENTARIAS:

•

•

SEDIMENTARIAS: Calizas, Lutitas, Areniscas, Cuarcitas, Limoarcillitas, Calcarenitas.

•

METAMORFICAS: Skarn : Grosularia , Diopsido.

1.4. CARACTERIZACION RMR CIA MINERA SANTA LUISA S.A. Esta clasificación geomecánica se basa en el índice RMR “Rock Mass Rating”, que da una estimación de la calidad del macizo rocoso, la cual se realizara por el personal de área de geomecánica teniendo en cuenta los siguientes factores: Estos factores se cuantifican mediante una serie de parámetros definiéndose unos valores para dichos parámetros, cuya suma, en cada caso nos da el índice de Calidad del RMR que varia entre 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. A continuación se definen y valoran cada uno de los factores que intervienen en la clasificación. A. RESISTENCIA COMPRESIVA DE LA ROCA:. La resistencia compresiva “δc” de una roca se puede determinar por tres procedimientos: •

Estimación de la Resistencia Compresiva mediante el martillo Schmidt de Dureza.

•

Determinación de la Resistencia Compresiva mediante el Ensayo de Carga Puntual “Franklin”.

•

Determinación de la Resistencia Compresiva mediante el Ensayo de Compresión Simple y/o Uniaxial.

b.- Índice de la calidad de la roca – RQD Para determinar el RQD (Rock Quality Designation) en el campo y /o zona de estudio de una operación minera, existen hoy en día tres procedimientos de calculo.

•

Se calcula midiendo y sumando el largo de todos los trozos de testigo mayores que 10 cm en el intervalo de testigo de 1.5 m.

RQD =

∑ trozos 10cms ≥

150cms

•

Comprende el cálculo del RQD en función del número de fisuras, por metro lineal, determinadas al realizar el levantamiento litológico-estructural (Detail line) en el área y/o zona predeterminada de la operación minera.

- 0.1λ RQD =е

( 0.1λ + 1)x 100

Siendo:

λ=

•

N º deFisuras SPAN

Comprende el cálculo del RQD en función del número de fisuras, por metro cúbico, determinadas al realizar el levantamiento litológico-estructural (Detail line) en el área y/o zona predeterminada de la operación minera.

RQD = 115 – 3.3 (Jv) Siendo: Jv = Número de fisuras por metro cúbico. c.- Espaciamiento de juntas: Se ha comprobado que el espaciamiento de juntas tiene gran influencia sobre la estructura del macizo rocoso. La resistencia del macizo rocoso va disminuyendo según va aumentando el número de juntas, siendo el espaciado de las juntas el factor más influyente en esta disminución de resistencia. Así resulta que un material rocoso de alta resistencia de 100 a 200 MPa, que esté muy fracturado con un espaciamiento de juntas de 5 cm, corresponde a un macizo rocoso débil. A continuación se presenta la clasificación de Deere de los macizos rocosos. En lo referente al espaciamiento de juntas, que es la que recomienda utilizar en la clasificación geomecánica de Bieniawski. DESCRIPCION ESPACIAMIENTO

ESPACIO DE JUNTAS

VALORACION

Muy ancho

>3m

20

TIPO MACIZO ROCOSO Sólido

Ancho

1-3m

15

Masivo

Moderadamente cerrado Cerrado

0.3 - 1 m

10

En bloques

50 - 300 mm

8

Fracturado

Muy cerrado

< 50 mm

5

Machacado

Cuadro Nº 2

Sólido Masivo En bloques Fracturado Machacado d.-

D. Condición de juntas: En este apartado se tienen en cuenta los siguientes parámetros: -

Apertura. Tamaño. Rugosidad. Dureza de los labios de la discontinuidad. Relleno.

e.- Presencia de agua: El efecto del agua tiene especial importancia en los macizos rocosos diaclasados. Se tendrá en cuenta el flujo agua en el macizo rocoso. El criterio que se utilizará será el siguiente: completamente seco, húmedo, agua a presión moderada y agua a presión fuerte. f.- Corrección por orientación: A la hora de considerar los efectos de la orientación de las discontinuidades para la clasificación del macizo rocoso, con vistas a la construcción de una excavación subterránea y una labor minera superficial, es suficiente considerar si las orientaciones del rumbo y del buzamiento son más o menos favorables con relación a la labor minera que se va ejecutar.

Bieniawski ha propuesto la siguiente clasificación: .

Cuadro Nº 3 RUMBO PERPENDICULAR AL EJE Dirección según

Dirección contra

Buzamiento

Buzamiento

RUMBO PARALELO

BUZAMIENTO

AL EJE DEL TUNEL

0-20º (Independiente

Buzamiento Buzamiento Buzamiento Buzamiento

Buzamiento Buzamiento del Rumbo)

45-90º

20-45º

45-90º

20-45º

45-90º

20-45º

Muy

Favorable

Regular

Desfavorable

Muy

Regular

Favorable

Desfavorable

Desfavorable

Esta clasificación no es aplicable a rocas expansivas fluyentes. Cuadro Nº 04 Orientación de rumbo y buzamiento de las fisuras

Valores

Muy

Favorable Regular Desfavorable

Favorable

Muy Desfavorable

Túneles

0

-2

-5

-10

-12

Cimentaciones

0

-2

-7

-15

-25

Taludes

0

-5

-25

-50

-60

Determinación de la clase del macizo rocoso

Cuadro Nº 05

Valor total del RMR

Clase Número Descripción

81-100

61-80

41-60

21-40

3 Kg/cm² 2-3 Kg/cm² 1.5-2 Kg/cm² 1-1.5 Kg/cm² < 1 Kg/cm²

Angulo de fricción

> 45º

40º-45º

30º-40º

30º-35º

< 30º

Clasificación Geomecánica por BARTON: Esta clasificación geomecánica se basa en el índice de calidad “Q” denominado también índice de Calidad tunelera, que da una estimación de la calidad del macizo rocoso, teniendo en cuenta los siguientes factores:

Q=

RQD Jr Jw x x Jn Ja SRF

Donde: RQD Jn Jr Ja Jw SRF

: Índice de calidad de la roca : Índice de diaclasado que tiene en cuenta el número de Familias. : índice de rugosidad de las juntas. : índice de alteración de las juntas. : Índice de factor de reducción por presencia de agua en las juntas. : factor de reducción por esfuerzos. Cuadro Nº 07

Índice de Calidad de roca

RQD

A.- Muy mala

0 – 25

Observaciones 1.- cuando RQD 10, incluyendo

B.- Mala

25 – 50

cero; se puede utilizar el valor

C.- Regular

50 – 75

10 para el RQD.

D.- Buena

75 – 90

2.- Intervalos de 5 para RQD, ó

E.- Excelente

90 – 100

sea 100, 95, 90 son precisos.

Cuadro Nº 08 Número de Familias A.- Masivo, sin o con pocas juntas B.- Una familia de juntas

Jn 0.5 - 1 2

Observacion es 1.- Para cruces en túneles utilizar ( 3 x Jn)

C.- Una familia y algunas juntas ocasionales D.- Dos familias de juntas E.- Dos familias y algunas juntas F.- Tres familias de juntas G.-Tres familias y algunas juntas

3 4 6 9 12

H.-Cuatro familias o más, roca muy fracturada, Terrones de azúcar I.- Roca triturada terrosa

15 20 Cuadro Nº 09

2.- Para Portales utilizar (2 x Jn)

Cuadro Nº 10

Número de rugosidad de las Juntas

Jr

Observaciones

A.- Juntas discontinuas

4

1.- Se añade 1.0 si el espa-

B.- Junta rugosa o irregular ondulada

3

C.- suave ondulada

2

es mayor de 3 m.

D.- Espejo de falla, ondulada

1.5

2.- Jr = 0.5 se puede usar

E.- Rugosa o irregulares plana

1.5

Para juntas de fricción

F.- Suave plana

1.0

Planas y que tengan

- Contacto entre las dos caras de la junta - Contacto entre las dos caras de la junta mediante un desplazamiento lateral 10 cm

G.- Espejo de falla o superficie de fricción plana.

alineaciones orientadas 0.5

- Sin contacto entre las dos caras de la Junta desplazados lateralmente

H.- Zona que contiene minerales arcillosos de espesor suficientemente gruesa para impedir el contacto entre las dos caras.

1

I.- Zona arenosa de grava o roca triturada suficientemente gruesa para impedir el contacto entre las dos caras de la junta.

ciamiento medio juntas

1

para resistencia mínima.

Número de alteración de las juntas

Ja

ør (aprox.)

Observación

- Contacto entre las dos caras de la junta. A.- Junta sellada, dura, sin reblandamiento relleno impermeable, ej. Cuarzo.

0.75

B.- Caras de la junta únicamente manchadas.

1

25º - 35º

2

25º - 30º

3

20º - 25º 1.- Los valores de

C.- Las caras de la junta están alteradas ligeramente y contienen minerales no reblandecibles, partículas de arena, roca desintegrada libre de arcilla. D.- Recubrimiento de limo o arena arcillosa, pequeña fracción arcillosa no reblandecible. E.- Recubrimiento de minerales

ør el ángulo

arcillosos

blandos o de baja fricción, ej. Caolinita,

De fricción re-

mica, clorita, talco, y pequeñas cantidades

sidual, se indi-

de arcillas expansivas, los recubrimientos

can como guía

son discontinuos con espesores de 1ó2 mm

4

8º - 16º

aproximada de de las propie-

- Contacto entre las dos caras de la junta con

dades minera-

menos de 10 cm de desplazamiento lateral.

lógicas de los productos de la

F.- Partículas de arena, roca desintegrada, libre de arcilla.

alteración si es 4

25º - 30º

G.- Fuertemente sobreconsolidados, rellenos

sentes.

de minerales arcillosos no reblandecidos Los recubrimientos son continuos menores de 5 mm. de espesor.

6

16º - 24º

8

8º - 16º

H.- Sobreconsolidación media a baja, reblandecimiento, relleno de mineral arcilloso. Los recubrimientos son continuos menores de 5 mm. de espesor. I.- Relleno de arcillas expansivas ej. Montmorillonita, de espesor continuo de 5mm. El Valor Ja depende del porcentaje de parti-

que están pre-

Cuadro Nº 11 Factor de reducción por presencia de

Jw

Presión agua

agua en las juntas.

Observaciones

Kg/cm²

A.- Excavaciones secas o de fluencia poco importante, menos de 5 l/min. Localmente.

1

10

0.05 - 0.1

> 10

consideración.

E.- Fluencia o presión de agua excepcionalmente altas y continuas, sin disminución.

Cuadro Nº 12 Factor de Reducción de esfuerzos

SRF

Observaciones

Zonas débiles que intersectan la excavación y pueden causar caídas de bloques, según avanza la misma.

A.- Varias zonas débiles conteniendo arcilla o roca desintegrada químicamente, roca muy

1.- Redúzcanse estos valores SRF de 10

suelta alrededor (cualquier profundidad).

solo se intersectan pero no cruzan

B.- Solo una zona débil conteniendo arcilla o roca desintegrada químicamente ( profundidad de excavación menor de 50 m.).

25%-50% si las zonas de fractura

la excavación. 5

2.- Para un campo virgen de esfuerzos fuertemente anisotropico, medidas:

C.- Solo una zona débil conteniendo arcilla o roca

cuando 5 10, redúzcase:

a 0.6 la δc y el δt.

alrededor

7.5

(cualquier profundidad).

donde: δc = Resistencia Compresiva.

E.- Solo una zona fracturada en roca competente

δt = Esfuerzo a la tracción

(libre de arcilla), (profundidad de excavación

5

menor de 50 m.).

δ1 = Esfuerzo Principal Mayor. δ3 = Esfuerzo Principal Menor.

F.- Solo una zona fracturada en roca competente (libre de arcilla), (profundidad de excavación

2.5

mayor de 50 m.). G.- Juntas abiertas sueltas, muy fracturadas, etc. (cualquier profundidad).

5

Continua........................ Factor de Reducción

δc / δ1

δt / δ1

SRF

Observaciones

de esfuerzos

- Roca Competente, problemas de esfuerzos.

3.- Hay pocos casos reportados

H.- Esfuerzo bajo, cerca de la superficie. I.- Esfuerzo medio.

debajo de la superficie > 200

> 13

2.5

sea menor que el ancho

200-10

13-0.66

1.0

del claro. Se sugiere

J.- Esfuerzo grande, estructura muy cerrada mente

Que el SRF sea aumen-

(general-

tado de 2.5 a 5

favorable para la

estos casos, ver H

estabilidad. Pude ser desfavorable para la estabilidad de los hastíales.

10-5

0.66-0.33

0.5-2

5-2.5

0.33-0.16

05-10

K.- Desprendimiento moderado de la roca masiva.

donde el techo

para

L.- Desprendimiento

intenso

de la roca masiva.

< 2.5

< 0.16

10-20

- Roca fluyente, flujo plástico de roca incompetente bajo la influencia de altas presiones litostaticas.

M.- Presión de flujo moderado.

5-10

10-20

N.- Presión de Flujo Intenso.

- Roca expansiva, actividad

actividad química expanSiva dependiendo

de

la

presencia de agua.

O.- Presión de expansión Moderado. P.- Presión de expansión Intensa.

5-10 10-15

Recomendaciones para el uso de los cuadros: 1.- El parámetro Jn, que representa en número de familia de juntas, puede estar afectado por foliación, esquistosidad, clivaje y laminaciones. Si las juntas paralelas tienen suficiente desarrollo, deben contabilizarse como una familia completa. Si hay pocas juntas visibles, roturas ocasionales en los testigos debido a estos planos, se contabilizan como juntas ocasionales al considerar el Jn en la tabla. 2.- Los parámetros Jr y Ja, cuyo cociente representa la resistencia al esfuerzo cortante, serán los de la familia de juntas o discontinuidad rellena de arcilla, más débil que exista en la roca, además es necesario tener en cuenta la orientación de las familias o discontinuidades, de tal forma que deban ser representativas. 3.- El valor SRF, en el caso de que el macizo rocoso contenga arcilla, en este caso la resistencia de la roca es factor determinante de la estabilidad de la excavación subterránea. Cuando el macizo rocoso no contenga arcilla y el número de Juntas sea pequeño la resistencia de la roca puede convertirse en factor, tal que el cociente de δt/δc, defina la estabilidad de la roca. 4.- En el caso de rocas muy anisotropicas, la resistencia compresiva de la roca δc y el esfuerzo a la tracción δt, se evaluarán en la dirección más favorable para la estabilidad.

Para relacionar Q índice de calidad tunelera, con el comportamiento de una excavación subterránea y con las necesidades de sostenimiento de la misma. Barton Lien y Lunde desarrollaron la relación denominada Dimensión Equivalente “De” de la excavación, esta relación se obtiene de dividir el ancho, diámetro o altura de la excavación por un factor denominado Relación de soporte de la excavación ESR (Excavation Support Ratio).

De =

Ancho de la excavación, diámetro o altura (m)

La relación de soporte de la Relación de soporte de la excavación ESR excavación ESR tiene que ver con el uso que se pretende dar a la excavación y hasta donde se le puede permitir cierto grado de inestabilidad Barton da los siguientes valores supuestos para ESR:

Cuadro Nº 13 Tipo de excavación

ESR

A.- Excavaciones mineras provisionales.

3-5

B.- Excavaciones mineras permanentes, túneles de conducción de agua para obras hidroeléctricas (con la excepción de las cámaras de alta presión para compuertas), túneles pilotos (exploración),

excavaciones

parciales

para

1.6

cámaras

subterráneas grandes. C.- Cámaras de almacenamiento, plantas subterráneas

para

el tratamiento de aguas, túneles carreteros y ferrocarriles

1.3

pequeños, cámaras de alta presión, túneles auxiliares. D.- Casas de maquinas, túneles

carreteros y ferrocarriles

mayores, refugios de defensa civil, portales y cruces de túnel. E.- Estaciones

nucleoelectricas

subterráneas,

estaciones

de ferrocarril, instalaciones para deportes y reuniones, fabricas.

Indice de resistencia geológica – GSI:

1.0

0.8

Paul Marinos, profesor de Ingeniería Geológica de la Universidad Nacional Técnica de Atenas Grecia, y Evert Hoek Ingeniero Consultor de Vancouver, B.C. de Canadá, desarrollaron el GSI, índice de resistencia geológica, con la finalidad de estimar la resistencia del macizo rocoso.

Este escrito presenta una revisión de la estimación de propiedades de resistencia del macizo rocoso a través del uso de GSI.

El sistema de clasificación GSI grandemente respeta las restricciones geológicas que ocurren en la naturaleza y están reflejadas en la información geológica. Un debate relaciona los rangos del índice de resistencia geológica (Strength Geological Index) para macizos rocosos típicos, enfatizando para macizos rocosos heterogéneos.

Estimación de las propiedades del macizo rocoso:

La entrada básica consta de estimaciones o medidas de la resistencia compresiva uniaxial (δc) y una constante del material (mi), esto es relacionada con las propiedades de fricción de la roca. Idealmente, estas propiedades básicas deberían calcularse en el laboratorio, descrito por Hoek y Brown (1997) empero, en muchos casos, la información es requerida antes de que las pruebas del laboratorio hayan sido completadas. Razón para estimar estos parámetros reproducimos el cuadro Nº 14. Notándose que esta actualizada de la versión (Marinos y Hoek, 2000).

El componente más importante de Hoek – Brown, para determinar la calidad del macizo rocoso es el proceso de reducir la δc del material y la constante mi, calculados en el laboratorio, valores que serán asignados en relación a los valores in-situ. Esto se calculará a través del Geological Strength Index – GSI.

El GSI ha sido desarrollado, como resultado de muchos años de debates con geólogos, con quienes E. Hoek ha trabajado alrededor del mundo. La consideración ponderada ha sido dado al léxico preciso en cada caso y a los pesos relativos asignados a cada combinación de las condiciones estructurales de la superficie y, para respetar las condiciones geológicas existente en la naturaleza.

Cuadro Nº 14 Estimación GRAD O

en

el

TERMINO

campo de la resistencia Compresiva Uniaxial de la roca intacta.

δC

Is

Estimación de la resistencia en el Campo

Ejemplos

*

R6

Extremadamente

MPa

MPa

> 250

> 10

dura

Solo se pueden romper esquirlas de la

Basalto, Diabasa

muestra con el martillo de geólogo.

Gneiss, Granito, Chert. Anfibolita,

R5

Muy dura

100 - 250

4 – 10

Se necesitan muchos golpes con el mar-

Gneiss, Grabo.

tillo de geólogo para romper la muestra.

Granodiorita, Basalto.

R4

Dura

50 - 100

2–4

Se necesita más de un golpe con el mar-

Caliza, Mármol

tillo de geólogo para romper la muestra.

Esquisto, arenisca.

R3

R2

Media

Débil

25 - 50

5.0 - 25

1-2

**

No se puede rayar o desconchar con una

Concreto,

navaja, las muestras se pueden romper

Esquisto,

con un golpe firme con el martillo.

Siltstone.

Puede desconcharse con dificultad con

Yeso, Esquisto,

Una navaja, se pueden hacer marcas

Shale.

poca profundas golpeando fuertemente la roca con la punta del martillo.

Deleznable bajo golpes fuertes R1

Muy débil

1.0 - 5.0

**

con la

Parte puntiaguda del martillo de geólogo

Roca alterada, Shale.

puede desconcharse con una navaja.

R0

Extremadamente

0.25 - 1

**

Rayado por la uña del dedo pulgar.

Débil

*

Falla delgada rígida.

Grado adecuado por Brown (1981).

** La prueba de carga puntual sobre rocas

con una resistencia compresiva

uniaxial debajo de 25 MPa. es probable que los resultados son ambiguos.

Correlación de parámetros de clasificación geomecánica:

La clasificación geomecánica de Bieniawski de 1989, puede ser utilizada para estimar el valor GSI de una manera similar a lo descrito para versión de 1976. en este caso, se asigna un valor de 15 a la valoración del agua subterránea y de nuevo se considera como cero (0) el ajuste por orientación de Juntas. Nótese que el valor mínimo que se puede obtener con la clasificación geomecánica de 1989 es 23 y que, en general, esta da un valor ligeramente más alto que la clasificación de 1976. la valorización final, llamada RMR89, puede ser utilizada para estimar el valor de GSI. Para RMR89 > 23

GSI = RMR89 – 5 TIPO DE

P.E.a.

Densidad

P.a.

Absorción Para RMR89 < 23

ROCA

KN/m³

gr/cm³

%

%

Caliza Negra

26.20

2.67

4.72

1.76

Mineral

40.22

4.10

2.45

0.60

No se puede utilizar la clasificación geomecánica de Bieniawski de 1989 para estimar el valor GSI, en cambio se debería usar el valor

de Q de Barton, Lien y Lunde. Para sustituir a partir de la ecuación general de “Q” Barton, el Índice de calidad Tunelera modificada (Q´) es calculada a partir de:

Q´=

RQD J r x Jn Ja

Este Valor de Q´ puede ser utilizado para estimar el valor GSI a partir de:

GSI = 9 LogeQ´ + 44 5.- PARÁMETROS GOTÉCNICOS OBTENIDOS EN LA MINA SANTA LUISA.S.A y COMPARACIONES CON OTRAS MINAS PARA REFERENCIA Y DISEÑOS: Propiedades físicas obtenidas:

Propiedades mecánicas obtenidas: TIPO DE

δc

ROCA

Kg/cm²

Caliza Negra

1654.84

Mineral

2135.98

RELACIONES APROXIMADAS ENTRE LA CALIDAD DEL MACIZO ROCOSO Y LAS CONSTANTES EMPIRICAS Rocas carbonatadas Rocas Sedimentarias y Meta Rocas Sedimentarias Rocas Igneas Cristalinas Rocas Cristalinas Igneas de grano fino: Andesita, y Metamorficas de grano Calidad del macizo Caliza morficas de origen arcilloso de grano grueso: y grano fino: Lodolita, lutita Rocoso. Dolomita Arenisca Dolerita, Diabasa, Riolita grueso: Anfibolita Gabro Marmol Pizarra y esquisto. Cuarcita y Mineral. Granito, Norita y Skarn. Roca Intacta m = 7.0 m = 10.0 m = 15.0 m = 17.0 m = 25.0 s = 1.0 s = 1.0 s = 1.0 s = 1.0 s = 1.0 Ensayos en laboratorio A = 0.816 A = 0.918 A = 1.044 A = 1.086 A = 1.220 Libre de Juntas. B = 0.658 B = 0.677 B = 0.692 B = 0.696 B = 0.705 RMR : 100 T = - 0.140 T = - 0.099 T = - 0.067 T = - 0.059 T = - 0.040 Q : 500 Muy Buena calidad m = 3.5 m = 5.0 m = 7.5 m = 8.5 m = 12.5 s = 0.1 s = 0.1 s = 0.1 s = 0.1 s = 0.1 Roca sin disturbar ligada A = 0.651 A = 0.739 A = 0.848 A = 0.883 A = 0.998 en el tiempo. B = 0.679 B = 0.692 B = 0.702 B = 0.705 B = 0.712 RMR : 85 T = - 0.028 T = - 0.020 T = - 0.013 T = - 0.012 T = - 0.008 Q : 100 Buena Calidad m = 0.7 m = 1.0 m = 1.5 m = 1.7 m = 2.5 s = 0.004 s = 0.004 s = 0.004 s = 0.004 s = 0.004 Roca por el tiempo ligeraA = 0.369 A = 0.427 A = 0.501 A = 0.525 A = 0.603 mente disturbada. B = 0.669 B = 0.683 B = 0.695 B = 0.698 B = 0.707 RMR : 65 T = - 0.006 T = - 0.004 T = - 0.003 T = - 0.002 T = - 0.002 Q : 10 Regular Calidad m = 0.14 m = 0.20 m = 0.30 m = 0.34 m = 0.50 s = 0.0001 s = 0.0001 s = 0.0001 s = 0.0001 s = 0.0001 Diversos grupos de juntas A = 0.198 A = 0.234 A = 0.280 A = 0.295 A = 0.346 espaciados moderados. B = 0.662 B = 0.675 B = 0.688 B = 0.691 B = 0.700 RMR : 44 T = - 0.0007 T = - 0.0005 T = - 0.0003 T = - 0.0003 T = - 0.0002 Q : 1.0 m = 0.04 m = 0.05 m = 0.08 m = 0.09 m = 0.13 Pobre calidad s = 0.00001 s = 0.00001 s = 0.00001 s = 0.00001 s = 0.00001 Imtemperizada, diaclasaA = 0.115 A = 0.129 A = 0.162 A = 0.172 A = 0.203 miento fuerte. B = 0.646 B = 0.655 B = 0.672 B = 0.676 B = 0.686 RMR : 23 T = 0.0002 T = 0.0002 T = 0.0001 T = 0.0001 T = - 0.0001 Q : 0.1 m = 0.007 m = 0.010 m = 0.015 m = 0.017 m = 0.025 Muy pobre calidad s = 0 s = 0 s = 0 s = 0 s = 0 Muy imtemperizada, diaA = 0.042 A = 0.050 A = 0.061 A = 0.065 A = 0.078 clasamiento muy fuerte. RMR : 3 B = 0.534 B = 0.539 B = 0.546 B = 0.548 B = 0.556 T = 0 T = 0 T = 0 T = 0 T = 0 Q : 0.01

MINA

Densidad

P.E.a.

P.a.

Absorción

gr/cm³

KN/m³

%

%

Raura

2.72

26.88

0.47

0.17

Iscaycruz

2.59

25.00

4.62

1.81

San Nicolás

2.67

26.21

1.58

0.59

Cementos

2.65

26.01

0.99

0.37

Huanzala

2.67

26.20

4.72

1.76

Cerro de Pasco

2.66

26.13

2.39

0.90

Norte Pacasmayo

Propiedades físicas de la caliza, para referencia y cálculos:

Propiedades mecánicas de la caliza, para referencia y cálculos:

Is

Constante Elastica Corte s s Directo

δc

Kg/cm²

"ν"

Kg/cm² "E" Kg/cm²

δt

"C" Kg/cm² "Φi" º Kg/cm²

Raura

......

522.70

0.89 x 105

0.22

......

......

......

Iscaycruz

......

......

2.13 x 105

0.25

......

......

61.79

San Nicolas

......

619.25

1.04 x 105

0.28

......

......

......

Cemento Norte

78.66

......

1.31 x 105

0.16

......

......

68.48

Pacasmayo

.......

......

......

......

......

......

......

Colquijirca

73.27

......

......

......

......

......

......

Huanzala

.......

1654.84

......

......

......

......

......

San Miguel

......

......

2.81x105

0.15

0.80

31.50

109.95

Cerro de Pasco

.......

1611.44

......

......

......

......

......

Corte

Directo

Propiedades físicas del pórfidos, para referencia y cálculos:

OBRA CIVIL

Densidad

P.E.a.

P.a.

Absorción

gr/cm³

KN/m³

%

%

Túnel Kovire

2.46

24.11

6.96

2.83

Túnel Carhuaquero

2.07

20.34

5.24

1.89

Chavimochic

2.65

26.00

0.72

0.27

Propiedades mecánicas del pórfido, para referencia y cálculos:

OBRA CIVIL

Túnel Kovire Túnel

Is

δc

δt

Constante s Elásticas

Kg/cm² Kg/cm² Kg/cm² "E" Kg/cm²

"ν"

"C" Kg/cm²

"Φi" º

79.40

885.89

84.53

0.76 x 105

0.27

0.80

35.10

......

563.74

56.40

0.65 x 105

0.13

......

......

Carhuaquero Chavimochic

89.20

812.20

84.30

0.75 x 105

0.15

2.00

47

1.3.1. EQUIPOS DE PROTECCIÓN PERSONAL:

Mameluco con cintas reflectivas Guantes de jebe Respirador Tapones auditivos Lentes de seguridad Correa porta lámpara Casco protector con barbiquejo Botas de jebe con punta de acero 1.3.2.EQUIPO / HERRAMIENTAS / MATERIALES. Juego de barretillas Wincha de 5 m Brújula Brunton Picota de geólogo Tablero Cuchilla Martillo de Schmith Pintura spray 1.3.3.PROCEDIMIENTO: Antes de iniciar el trabajo debe inspeccionar la labor usando el Formato IPERC de Campo, realizar un chequeo minucioso de la labor verificando rocas sueltas y presencia de gases; desatar las rocas sueltas antes de realizar el trabajo (realizar desatado de rocas sueltas y/o fracturadas; utilizar el juego de barretillas, desatar manteniendo la barretilla en una inclinación de 45 grados con respecto a la horizontal (piso) y aun costado del cuerpo) y ventilar la labor. Verificar el trabajo de equipos pesados; coordinar con los operadores de equipos pesados para realizar un trabajo

conjunto. 1.3.4.TOMA DE DATOS GEOMECÁNICOS Determinar el RMR en cada punto topográfico y/o labores donde se desea mapear y contrastar con el plano topográfico, geológico todas las estructuras con sus respectivos rumbos y buzamientos en una escala 1/500; mantener bien limpia la zona a mapear. Identificar fallas geológicas; tomar rumbo y buzamiento. Los parámetros a tomar en cuenta en el mapeo RMR son: A. RESISTENCIA COMPRESIVA (Rc): En Huanzala se determina mediante el valor corregido del índice de rebote del martillo, El objeto de conocer la dureza de una roca, mediante el Martillo Schmidt, es poder estimar su Resistencia Compresiva, es necesario tomar varios varias muestras de rebote y efectuar el promedio correspondiente, asimismo el angulo con respecto a la cara de la estructura rocosa. Interceptando con la densidad del tipo de material que se esta trabajando. Consiguientemente promediamos si fluctúa entre dos valores Luego en gabinete se corrige mediante una tabla de corrección B. El RQD (Rock Quality Designation ): C. EL ESPACIAMIENTO DE LAS DISCONTINUIDADES. 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.

PERSISTENCIA Es laextensión en área otamaño de unadiscontinuidad. Cuanto menor sealapersistencia, lamasa rocosaserámásestableycuantomayorseaésta,serámenosestable.

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, lascondicionesseránmás desfavorables.

RUGOSIDAD Es la aspereza o irregularidad de la superficie de la discontinuidad. Cuanto menor rugosidad tenga una discontinuidad, la masa rocosa será menos competente y cuanto mayor sea ésta, la masa rocosa será más competente.

RELLENO Son los materiales que se encuentran dentro de la discontinuidad. Cuando los materiales son suaves, la masa rocosa es menos competente.

ALTERACION La alteración de la roca o más propiamente dicha, alteración hidrotermal, se produce por la ascensión de fluidos o gases magmáticos a altas temperaturas a través de fracturas o zonas de falla. Éstos afectan a los rellenos de las zonas de falla y sus cajas, originando reemplazamientos y rellenos, que modifican las condiciones del macizo rocoso en los cuales se emplazan.

La presencia de agua

Corrección por orientación.

Estos

factores

se

cuantifican

mediante

una

serie

de

parámetros

definiéndose unos valores para dichos parámetros, cuya suma, en cada caso nos da el índice de Calidad del RMR.MAPEO

En el mapeo geomecánico consideramos las propiedades de las discontinuidades importantes que las caracterizan y que influyen en el comportamiento de la masa rocosa del mismo modo algunas características de la excavación estos datos recopilamos en el cuadro que adjuntamos en el (Anexo ). Este trabajo viene a ser la recolección de datos de

campo,

consistente

en

evaluar

las

características

geomecánicas

de

las

discontinuidades, para llevar esta información a una interpretación mas clara y sencilla y que nos de una idea del control de la estabilidad del macizo rocoso. El mapeo es el trabajo más delicado en geomecánica y tiene que ser realizado por personal debidamente capacitado. 4.3.1

ALTURA Y ANCHO DE LABOR

El tamaño de una excavación tiene que ser compatible con las condiciones Geomecánicas de la masa rocosa. Cuando las condiciones geomecánicas no lo Permiten y se intenta hacer crecer el tamaño de la excavación, se genera un peligro potencial, si es que no se adoptan medidas de control de la estabilidad de la masa rocosa. Cuando el tamaño de la excavación crece, los techos, paredes o cajas están expuestos a mayores rasgos estructurales de la masa rocosa. Se toma también las medidas de la altura y el ancho de la labor.

5 RESISTENCIA GEOLOGICA

Paúl Marinos, profesor de Ingeniería Geológica de la Universidad Nacional Técnica de Atenas - Grecia, y Evert Hoek Ingeniero Consultor de Vancouver, B.C.

de Canadá, desarrollaron el GSI, índice de resistencia geológica, con la

finalidad de estimar la resistencia del macizo rocoso.

El Índice de Resistencia Geológica GSI considera dos parámetros: y la condición de la estructura de la masa rocosa la condición superficial de la misma.. La estructura de la masa rocosa considera el grado de fracturamiento o la cantidad de fracturas (discontinuidades) por metro lineal, según esto, las cinco categorías consideradas se definen así: Masiva o Levemente Fracturada (LF)

Moderadamente Fracturada (F)

Muy Fracturada (MF)

Intensamente Fracturada (IF)

Triturada o brechada (T)

La condición superficial de la masa rocosa involucra a la resistencia de la roca intacta y a las propiedades de las discontinuidades: resistencia, apertura, rugosidad,

relleno

y la

meteorización

o

alteración.

cinco categorías consideradas se definen así:

Cuadro de la Clasificación del GSI

Según

esto,

las

Masa rocosa Muy Buena (MB)

Masa rocosa Buena (B)

Masa rocosa Regular (R)

Masa rocosa Mala (M)

Masa rocosa Muy Mala (MM)

Como ejemplo de aplicación de este criterio, consideremos una roca que puede indentarse profundamente al golpearlo con la punta de la picota, correspondiéndole una resistencia muy baja. Si sus fracturas están muy abiertas con relleno de arcillas blandas, su condición será la de Muy Mala. Si esta roca tuviera 10 fracturas /metro, su clasificación según el GSI será: Moderadamente, Fracturada y Muy Mala (F/MM).Cabe señalar que entre los diferentes criterios de clasificación geomecánica existen relaciones matemáticas para su correlación. Por ejemplo, el RMR de Bieniawski (1989) está correlacionado al Q (índice de calidad de la masa rocosa) de Barton (1974), por la expresión RMR = 9 lnQ + 44. Por otro lado, el RMR de Bieniawski (1989) está correlacionado al GSI de

Hoek y Marinos (2000), por la expresión GSI = RMR - 5, para el caso RMR >

23 y considerando condiciones secas.