J-Aplicacion y Monitoreo Geomecanico Para Obras Mineras Subterraneas

APLICACIÓN Y MONITOREO GEOMECÁNICO PARA OBRAS MINERAS SUBTERRÁNEAS Ing. José Antonio Lacherre Pujada Jefe Dpto. de Geomecánica Unidad Económica Administrativa Yauli Volcan Cía. Minera S. A. A.

PRIMERA PARTE

Introducción. „

La roca tiene discontinuidades 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 cuál la encontramos en la actualidad, presentan propiedades variables. Todas estas características requieren ser evaluadas en forma permanente durante el minado.

„

Las condiciones de la masa rocosa pueden variar de una mina a otra, así como también de área en área dentro de una misma mina.

„

Con el tiempo las labores mineras se van desarrollando y el minado se realiza a mayores profundidades, creándose así diferentes problemas de inestabilidad en la roca.

„

Conocer la roca y sus características implica que se puede establecer el diseño de minado (dirección de avance, dimensión de labores, método de explotación, diseño de perforación y voladura), el tiempo de autosoporte de la excavación, el tipo de sostenimiento a ser instalado y el momento oportuno para su instalación.

Objetivo de la Geomecánica. „

El macizo rocoso se encuentra sometido a esfuerzos, los que se encuentran en equilibrio natural.

„

Al realizar una excavación se rompe este equilibrio natural.

„

En la búsqueda de un nuevo equilibrio, los esfuerzos generan deformaciones en las excavaciones, desprendimientos y caídas de roca.

„

En la medida en que el daño producido por la voladura sea menor, el requerimiento de sostenimientos será también menor.

„

Esto requiere de un diseño apropiado de excavación (perforación y voladura), el cuál debe estar asociado a la calidad de roca.

„

En conclusión, el objetivo de la Geomecánica será conservar y controlar la estabilidad del macizo rocoso durante y después de la excavación.

La estabilidad de la masa rocosa en una excavación se puede conservar a cabo si: „

Se planea la forma de la mina en relación al depósito mineral.

„

Se aprovechan las estructuras naturales.

„

Se implementan técnicas adecuadas de perforación y voladura.

„

Se aseguran prácticas correctas de desatado.

„

Se controla la forma de la excavación.

„

Se alivia esfuerzos en galerías y pilares.

El Mapeo Geomecánico. Es aquel que contiene información de tipo geológica – geotécnica de parámetros que afectan al macizo rocoso y que pueden o no generar inestabilidad en las labores mineras. El Mapeo Geomecánico contiene la caracterización geotécnica de la roca de acuerdo a la clasificación geomecánica correspondiente, pero, además, debe contener información de tipo estructural, información de prospección geomecánica, información de mecánica de rocas, monitoreos, controles, etc. El resultado de un Mapeo Geomecánico 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 geomecánicas de la roca: calidad y oportunidad.

Clasificaciones geomecánicas. Son un conjunto de técnicas y métodos que buscan caracterizar al macizo rocoso. Las más difundidas y de mayor aplicación son: „ Sistema CSIR (Índice “RMR”) de Bieniawski. z Sistema NGI (Índice “Q”) de Barton. z Sistema GSI (Índice GSI) de Hoek & Brown.

Índice “RMR”. 1. 2. 3. 4. 5. 6.

Resistencia de la roca sana. Índice de calidad de roca (RQD). Separación entre diaclasas. Estado de las diaclasas. Agua freática. Ajuste por orientación de las discontinuidades

Índice “Q”. Índice de calidad de roca (RQD). 2. Número de familias o sistemas de discontinuidades (Jv). 3. Factor de rugosidad de las discontinuidades (Jr). 4. Factor de alteración de las discontinuidades (Ja). 5. Factor de reducción por contenido de agua en las discontinuidades (Jw). 6. Factor de reducción por tensiones (SRF). 1.

Tablas Geomecánicas.

En la Unidad Económica Administrativa Yauli se están elaborado Tablas Geomecánicas según las condiciones existentes. Dichas Tablas Geomecánicas están basadas en la aplicación del Índice GSI.

Índice “GSI”.

Grado de fracturamiento (condición estructural). 2. Resistencia a la rotura. 3. Estado de las discontinuidades (condición de discontinuidades). 1.

LF/MB

LF/B

LF/R

LF/P

LF/MP

F/MB

F/B

F/R

F/P

F/MP

MF/MB

MF/B

MF/R

MF/P

MF/MP

IF/MB

IF/B

IF/R

IF/P

IF/MP

T/MB

T/B

T/R

TP

T/MP

D IS E Ñ O D E S O S T E N IM IE N TO E N LA B O R E S M IN E R A S S U B T E R R A N E A S SPM

LUZ ____ ESR

T IP O D E R O C A S E G U N IN D IC E G .S .I. (m o d ific ad o) T /M P

T /P

IF /P

IF /R

IF /B

M F /B

F /B

L F /B

IF /M P

M F /M P

M F /P

M F /R

F /R

L F /R

M /R

F /M P

F /P

L F /P

8 m

E 1. 0 0m X 1. o 0 C m U PE y A S D R O H R (f C NO O ) IM A (1 B DE 1. 5 R 1. 0m cm A 0 a ) 1. X 1 5 m .0 m o C U yS A D H (f R O ) (1 PE 0 a c 1. R 5m m ) N O DE 1. 0 X 1. 0 m PE y RN SH O (f) DE (5 cm 1. 0 ) X 1. 0 m Y SH (5 cm ) PE R N O D E 1. 0 X 1. 0 m C O N PE M R A N LL O A D E 1. 2 X 1. 2 m

E X C A V A C IO N N O

O N

1. X 5 1. E D O N R PE

A

R

RMR=

R

E

Q=

B

P

IM

C

1

P E R N O O C A C IO N A L

a

D

2

S IN S O P O R T E O

1.

5

5

RECO M EN DABLE

0.01

0.1

15

25

E S R =1 .6 (L ab . P erm .) =2.0(L ab . V ert.) =3.0(L ab . Tem p .) S H (f) = S H O TC R E TE C O N F IB R A D E R E F U E R Z O

1 45 Ind ic e Q = R Q D /Jn * J r/Ja * Jw /S R F Ind ic e R M R = 9 Ln Q + 44 Ind ic e G S I = R M R (seco ) -5 (R E L A C IO N E S E M P IR IC A S A P R O X .)

10

100

65

85

L O N G ITU D D E P E R N O S lab or lab o r lab o r lab o r lab o r

m en o r 2 .5 m = 1.2m e ntre 2.5m y 3.5m =1.5m e ntre 3.5m y 4.5m =1.8m e ntre 4.5m y 5.5m =2.4m m ayo r d e 5.5m = 3.0m

Tabla de tiempo de auto soporte (T. A. S.) en función de la abertura de la labor y clasificación geomecánica según índices Q y RMR.

Factores influyentes. Es posible que el macizo rocoso se encuentre afectado por una serie de factores que de alguna manera ejerzan influencia de forma tal que disminuyen la calidad del mismo. Estos factores, que suelen presentarse en toda excavación subterránea, serían: flujos de agua de infiltración en el subsuelo, esfuerzos compresivos, orientación de discontinuidades desfavorable al eje y dirección de avance de la excavación, y factores de excavación (como labores cercanas, puentes y pilares delgados, defectos de operación en perforación y voladura, etc.).

Orientación muy desfavorable a la excavación.

El Mapeo en Arco Rebatido.

Rebatir una labor subterránea significa llevar a un solo plano la corona y las paredes de dicha labor. De esta forma, el eje de la corona coincidirá con el eje de la planilla del mapeo, y los bordes de dicha planilla coincidirán con el pie de las paredes.

Caracterización geomecánica de las labores.

De acuerdo a la aplicación de las Tablas Geomecánicas se han elaborado mapeos de las labores con sus caracterizaciones geomecánicas.

Logueos geomecánicos.

Monitoreo de deformaciones.

El Mapeo Estructural en Arco Rebatido.

Trabajos pendientes. Elaborar el mapeo estructural en arco rebatido de las labores permanentes. Implementar el mapeo de línea de detalle (registro lineal) y el empleo de software de uso geomecánico como el DIPS, el UNWEDGE, el PHASE y el SLIDE. Relacionar el diseño de excavación con la calidad de la roca a excavar. Relacionar el método de explotación a emplearse con el mapeo geomecánico. Elaborar el modelo geomecánico de la mina. Elaborar el mapeo y modelamiento geomecánico de los proyectos de tajos abiertos.

SEGUNDA PARTE

Sostenimiento.

„

Conjunto de procedimientos y materiales aplicados para mejorar la estabilidad del macizo rocoso.

„

El objetivo es movilizar el esfuerzo o resistencia inherente de la masa rocosa para que ésta se pueda sostener (evitar colapsos).

Filosofía del sostenimiento.

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Dos principios: la calidad y la oportunidad.

„

Dentro de la oportunidad: la necesidad.

El sostenimiento como parte del ciclo de minado. „

El sostenimiento deberá formar parte obligatoria del ciclo de minado.

„

La necesidad y el momento de su instalación dependerá de lo expuesto en el ítem anterior.

Clasificación de elementos de sostenimiento. „

Los elementos de sostenimiento se clasifican según dos criterios.

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Según el tipo de trabajo realizado se clasifican en sostenimientos activos o refuerzos, que interactúan con la roca, y sostenimientos pasivos o soportes, que actúan por sobre la roca.

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Según el tipo de material empleado se clasifican en sostenimientos con maderas, estructuras construidas íntegramente con madera, y sostenimientos con aceros y concreto, estructuras construidas con aceros y concreto.

Sostenimiento con estructuras de madera. „

Existe gran variedad de tipos de estructuras de madera.

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Dependerán principalmente del tipo y las condiciones del terreno.

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En minería se emplean principalmente tres tipos: cuadros de madera, sobrecuadros, puntales y guardacabezas.

Sostenimientos con aceros y concreto.

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Los elementos de sostenimiento con aceros y concreto más usuales son: pernos, cables, mallas, concreto lanzado y cimbras.

Controles en el sostenimiento.

Pernos de anclaje.

Malla electrosoldada.

Concreto lanzado.

Cimbras metálicas.

Cuadros de madera.

MUCHAS GRACIAS POR SU ATENCIÓN