Minería Regional Minería Responsable Diseño de Caserón en Veta Veta Daniela Daniela FAENA TALCUNA Federico Brunner (Ing. Geotécnico Geotécnico Departamento Departamento Ingeniería Ingeniería de Minas U.L.S) Jorge González (Ing. Geotécnico Compañía Minera San Gerónimo)
1. Int Introducción ión
Con el objetivo de diseñar caserones caserones y pilares estables en Veta Veta Daniela con un ancho de 4 metros, se tomaron cuatro Líneas de Detalle (mapeo Geomecánico) . Línea de Detalle (DL1) , se tomó perpendicular a la veta ; Línea de Detalle 2 (LD2) en caja techo ; Línea de Detalle 3 (LD3) en la caja piso de la Veta . Además se realizaron dos Líneas de Detalle en la misma frente de la Veta las cuales fueron combinadas. Posterior a esto se procedió procedió a obtener obtener las Orientaciones Principales Principales de los los set de fracturas, sus Propiedades Geométricas y los rating (RMR 76-89) , GSI, RQD%, pertenecientes a la Unidad Geotécnica Toba Brechosa ,que predomina en la Veta analizada. El próximo paso fue obtener las propiedades que involucran la obtención del radio hidráulico . RH=(Hc * Lc )/(2*( Lc + Hc))
Cálculo del Número Modificado de Estabilidad (N’) N’ =Q’*A*B*C El Número Modificado de estabilidad implica el cálculo de Q’ de Barton Modificado : Q’=RDQ%/Jn*Jr/Ja ; Jw/SRF=1; Q’= (RDQ%/ Jn)* (Jr / Ja) 2
N
Figura 1.-Ubicaciones de las Líneas Mapeadas.
2. Planta Veta Daniela Zona en Estudio 3
3.-Diseño Caserón de Explotación en Veta Daniela .
El valor calculado del Índice de Barton Modificado Q’ se presenta en la Tabla 5 los valores representativos correspondientes a las variables que determinen el tamaño del Bloque y la Resistencia al corte entre Bloques se analizan en los puntos 3.1 a 3.3 Tabla 5. Determinación del Índice de Barton Modificado Q’ Calculo de Q ’
RQD%=69 RQD%=86 Línea Sondaje detalle RDQ%=78 RDQ%=86
Jn
15 15
Línea de Detalle N°2(Daniela 595) Techo Jr Ja (Geología) 1 1
2.5 3
Jw/SRF
Q’
1 1
2.08 2.08
4
.
3 .1 . Jn: Número de Set de Fracturas (LD2 Caja Techo Veta) # of Joint Sets Intact Rock No Joints
Jn 0.5
# of Joint Sets 1
Few Random Joints Only
2
3
1 Set + Random
1 Set
4
6
2 Sets +Random
2 Sets
9
12
3 Sets +Random
3 Sets
>4 Sets
15
20
Earthlike Crushed Rock
Heavly Jointed
5
3 .2 . Jr : Número de Rugosidad de las Fracturas
Analizando la Rugosidad de los Set (Jr) , involucrados en la Caja Techo ; de estos, cuatro de ellos presentan una Rugosidad Suave Planar y el otro , una condición Levemente Rugosa . Así , este parámetro tendrá un valor asignado igual a 1 .
6
3 .3 . Ja : Número de Alteración de las Fracturas
Este parámetro se obtuvo mediante un análisis conjunto con el Área de Geología . El valor asignado a éste , fue establecido que puede variar entre 2 a 3. Barton (1974)
Typical Description(Critical Joint Set)
Ja
Tightly Healed
0.75
Surface Staining Only
1.0
Slightly Altered Joint Walls, Sparse Mineral Coating
2.0-3.0
Low Friction Coating(Chlorite, Mica, Talc, Clay) < 1mm thick
3.0-6.0
Thin Gouge, Low Friction or Swelling Clay 1-5 mm thick
6.0-10.0
Thick Gouge, Low Friction or Swelling Clay > 5mm thick
10.0-20.0
7
3.4. La determinación del Numero Modificado de Estabilidad N’ se realizo como sigue 3.4.1 . Factor A
A= RCU/ σ1=144/16= 1.0 Para el Modelamiento se estimaron los valores de los Esfuerzos Insitu considerando los Esfuerzos Geológicos presentes en la formación de Yacimiento, las estructuras principales y las propiedades de macizo rocoso. El resultado de la simulación numérica se presenta en la Figura 6.
Figura 6 . Resultado del Modelamiento Numérico de Diseño. del Caserón. 8
3.4.2 . Cálculo del Factor B
El Factor B se obtiene considerando el set más critico de la Línea de Detalle (LD2). Este se elige calculando el ángulo Inter Plano menor de los cinco set pertenecientes a la Línea de Detalle .. El ángulo Inter Plano puede ser calculado de dos maneras :Por algoritmos matemáticos (Tabla 6) o a través del Ploteo en la red Schmidt de los sets involucrados en la caja techo y la Veta respectiva (Figura 7), una vez calculado este ángulo crítico se ingresa a la Figura 8 para determinar el Factor B. Tabla 6.- Determinación de los Ángulos Inter Plano .
Plano
Ángulo Inter Plano Polar
1
125
2
149
3
50
4
21
5
117
9
Veta
Set Critico
Angulo Polar 21°
Figura 7.-Determinacion Grafica Angulo Polar .
Figura 8.Rating Factor B. 10
3.4.3 . Calculo del Factor C
El Factor C es calculado con respecto al set de fractura más crítico elegido anteriormente Figura 7 y su manteo promedio igual a 68 ° (Tabla 7), con esto ingresamos a la Figura 15 o aplicamos la formula siguiente: C=8-6*COS (68)= 5.8 Tabla 7.- Características de set de fracturas #4 Línea de Detalle 2
Set #4( 13 Fracturas) Manteo Dirección de Manteo Longitud o Persistencia Espaciamiento
Media (M) 68 100 0.88 0.22
Desviación Estándar(S.D) 10.01 12.32 0.47 0.24
Finalmente el calculo del N’ es como sigue: N’ =Q’*A*B*C Q´=86/15 * 1/2 =2.8 A=1 B =0.2 C =5.8 N’ = 3.3 Figura 8.- Ajustes por Gravedad.
11
3.5. Resumen para un Diseño Máximo de Cámara :
Q´=RDQ%/Jn * Jr/Ja Consideraremos un RQD%= 86 máximo para la Roca Intacta (Toba Brechosa café) a partir de sondajes, un Jn=15, Jr=1.0 y la variación la haremos en el Ja=3.0 ya que anteriormente habíamos tomado un promedio entre 2 y 3 Jr=2 Q´=86/15 * 1/2 =2.8 A=1 B =0.2 C =5.8 N’ =Q’*A*B*C= 2.8*1*0.2*5.8= 3.3 Considerando RH=6.5 6.5=16*y/2(y+16) 6.5=16*y/(2y+32) 13*y+208=16*y 208=3*y Y=69 m=70 m (Longitud del rajo Máximo)
12
Conclusiones La longitud para el caserón analizado será la optima de 60 metros esto dependiendo de la altura del banco en cuestión y para una Roca del Tipo Toba Brechosa este valor se obtuvo para un caserón de altura 14-20 metros, con un numero de alteración de 2.5 y un RQD% promedio entre el obtenido de terreno RDQ%=78 y el del mapeo de sondajes RDQ%=86. La longitud máxima calculada será de 70 metros este valor se obtuvo reduciendo el Número de alteración de 2.5 a 2 y ocupando un RQD%=86 obtenido del mapeo de sondajes. El análisis siempre es recomendado hacerlo para la caja techo o colgante ya que es desde allí donde se producen las mayores inestabilidades. Se deberá realizar el mismo procedimiento a todos los caserones hasta que se identifiquen los Dominios estructurales por zona de explotación y solo entonces podremos aplicar diseños sin realizar los mapeos Geomecánicos correspondientes. El rango de variación de los set en la caja piso para la obtención de los set de diseño preliminar, se empleo “ANALISIS DE JUICIO INGENIERIL “. En una etapa de diseño mas avanzada se deberá actuar en una forma mas rigurosa en la localización y toma de información en terreno junto con un análisis estadístico avanzado.
13
2.1 . Línea de Detalle 1 Sector Rampa # 7 (LD1) N
14
Tabla 1. Propiedades Geométricas de los Set de fracturas y Rating de la Unidad Geotécnica Toba Brechosa.. Tabla resumen de Valores Set #1 Variable
Set #2
Set#3
Valor
Rating
Valor
Rating
Valor
Rating
Resistencia Compresión Uniaxial
57
7
70
7
59
7
Calidad de (RQD%)
65
13
65
13
65
13
Espaciamiento Discontinuidades
0.33
10
0.6
10
0.10
8
Condiciones Discontinuidades 24 Condiciones de Agua Total
Seco
15
20 Seco
69
15 65
24 Seco
15 67
Resistencia del macizo Rocoso (RMR 89)= 67 (Roca Buena) Índice de Resistencia Geológica ( GSI=62) RQD(%)=65
Figura 2 . Set de Fracturas presentes en la Línea de Detalle 1. 15
2.2. Línea de Detalle N°2 Sector Daniela 595(Caja Techo Veta)(LD2) N
e t r o N 5 9 5 a l e i n a D
16
.
Tabla 2. Propiedades Geométricas de los Set de fracturas y Rating de la Unidad Geotécnica Toba Brechosa.. Tabla resumen de Valores Set #1 Valor
Variable Resistencia Compresión Uniaxial
Set #2 Rating
Valor
Set#3
Rating
Valor
Set#4
Rating
Rating
75
7
75
7
51
7
69
17
69
17
69
17
2.3
20
0.26
10
0.2
10
Condiciones Discontinuidades
Rating
69
7
75
69
17
69
17
0.54
10
0.22
10 26
24
24
24
21
Condiciones de Agua
Seco Seco
Total
Valor
7
Calidad de la Roca (RQD%)
Espaciamiento Discontinuidades
Valor
Set#5
15
Seco
83
15 73
Seco
15 70
Seco
15
15 75
70
Resistencia del macizo Rocoso (RMR 89)= (Roca Media)
74
Índice de Resistencia Geológica ( GSI=)
69
RQD%
69
Figura 3 . Set de Fracturas presentes en la Línea de Detalle 2 .
17
2.3. Línea de Detalle N°3 Sector Daniela 605 (Caja Piso Veta) (LD3) N
18
Tabla 3. Propiedades Geométricas de los Set de fracturas y Rating de la Unidad Geotécnica Toba Brechosa.. Tabla resumen de Valores Set #1 Variable
Set #2
Set#3
Set#4
Valor
Rating
Valor
Rating
Valor
Rating
Valor
Rating
12.5
2
12.4
2
47
4
40
4
Calidad de la Roca (RQD%)
57
13
57
13
57
13
57
13
Espaciamiento Discontinuidades
0.12
8
0.236
10
0.20
10
0.60
10
Resistencia Compresión Uniaxial
Condiciones Discontinuidades
23 13.3
13.4
25
Condiciones de Agua Seco Total
15
Seco
53
14 52
Seco
15
6 Seco 1Humedo
14
62
67
Resistencia del macizo Rocoso (RMR 89)= (Roca Media)
59
Índice de Resistencia Geológica ( GSI=)
54
RQD%
57
Figura 4 . Set de Fracturas presentes en la Línea de Detalle 3 ..
2.4. Línea de Detalle N°4 Mena (LD4)
N
20
.
Tabla 4 .Propiedades Geométricas de los Sets de Fracturas(LD4) y Rating de la Unidad Geotécnia Veta. Tabla resumen de Valores Set #1 Variable
Set #2
Set#3
Set#4
Valor
Rating
Valor
Rating
Valor
Rating
Valor
Rating
38
4
32
4
43
4
28
4
46
8
46
8
46
8
46
8
0.10
8
0.20
8
0.40
10
0.23
10
Resistencia Compresión Uniaxial
Calidad de la Roca (RQD%)
Espaciamiento Discontinuidades Condiciones Discontinuidades
16 18
16
18
Condiciones de Agua Seco Total
15
Seco
53
15 51
Seco
15 55
Seco
15 53
Resistencia del macizo Rocoso (RMR 89)= (Roca Media)
53
Índice de Resistencia Geológica ( GSI=)
48
RQD%
46
Figura 5 . Set de Fracturas combinados presentes en la Línea de Detalle Mena. 21
Diseño de un Pilar Optimo de estabilidad cada 70 m
22
Figura 1.-Perfil Transversal Esfuerzos Máximos Inducidos.
23
Figura 2.-Perfil Transversal Desplazamientos Totales. 24
Figura 16.-Diseño para un ancho de 6m*4 m Ancho de la Veta*16 m (Planta) σ z=0 MPa (Esfuerzos Inducidos). Perfil longitudinal
25
Figura 19.-Diseño para un ancho de 6m*4 m Ancho de la Veta*16 m (Planta)
σz=2 MPa (Desplazamientos Totales). Perfil longitudinal 26
Figura 17.-Diseño para un ancho de 6m*4 m Ancho de la Veta*16 m (Planta) σz=2 MPa (Esfuerzos Inducidos). Perfil longitudinal
27
Figura 18.-Diseño para un ancho de 6m*4 m Ancho de la Veta*16 m (Planta) σz=0 MPa (Desplazamientos Totales). Perfil longitudinal
28
Figura 19.-Diseño para un ancho de 6m*4 m Ancho de la Veta*16 m (Planta)
σz=2 MPa (Desplazamientos Totales). Perfil longitudinal
29
Figura 16.-Diseño para un ancho de 6m*4 m Ancho de la Veta*16 m (Planta) σz=0 MPa (Esfuerzos Inducidos).
30
