EJERCICIOS DE BARTON 1. Se desea diseñar el el sistema de fortificación de un portal de acceso acceso para la mina subterránea “La Rubia”, se utilizará la clasificación de Barton.
La excavación es un portal de acceso a la mina por donde saldrá todo el mineral, se supondrá que tiene dimensiones de 6 x 6. De esta forma, y considerando que la excavación debe ser permanente.
De acuerdo a la fotografía se aprecian 3 sistemas (color negro) + estructuras aisladas (color amarillo), por lo tanto: Jn = 12
CÁLCULO DEL ÍNDICE RQD
Posteriormente el sector a analizar se subdividió en 3 secciones cada uno de 2 metros: RQD 1= 63%; RQD 2 = 74%; RQD 3 = 68%
=
( + + )
= . %
CÁLCULO DEL ÍNDICE JA
Se aprecian las paredes con pátinas de óxido de fierro locales y la roca presenta una ligera alteración, por lo tanto: Ja = 1
CALCULO DEL COEFICIENTE REDUCTOR DE AGUA JW
Aprovechando la fotografía anterior se aprecia una excavación seca o infiltración < 5 l/min. y una presión local < 1 kg/cm2 . Por lo tanto: Jw = 1
CALCULO FACTOR REDUCTOR DE ESFUERZOS SRF
Como se aprecia en la fotografía 3, encontramos zonas débiles aisladas en roca competente, con una cobertura menor a 50 m (h>50m), por lo tanto: SRF = 5
CÁLCULO DEL ÍNDICE DE RUGOSIDAD JR
Como se puede apreciar en la Fotografía anterior, se observan estructuras planas y lisas, por lo tanto: JR = 1
CÁLCULO DEL ÍNDICE DE CALIDAD DE ROCA “Q”
=(
)( )(
)
= (68/12 × 2)(1/1)(1/5)
Q = 0,57 Por lo Tanto, el macizo rocoso presenta una calidad muy mala ya que está en el intervalo [0,4-1].
CALCULO DIMENSIÓN EQUIVALENTE =
á ()
De = 6 /1,6 De = 3,75
RESULTADO DE LA RECOMENDACIÓN DE FORTIFICACIÓN
Dados los valores de Q = 0,57 y el valor de De= 3,75 de acuerdo a Ábaco de Barton, se está dentro de grupo 5 de fortificación, el cual señala: Pernos sistemáticos de largo 2,6 m, espaciados cada 1,2 m y con capas de shotcrete entre 50 mm - 90 mm. El largo de los pernos puede ser estimado por la relación siguiente: L = 2 + 0,15 B / ESR L = 2 + 0,15*6 / 1,6 L = 2,6 m
La máxima extensión recomendada del tramo sin fortificar antes del próximo disparo es: Tramo máximo sin soporte: = × × . = × . × . = .
2. Una cámara de chancadoras de 15 m de vano (abertura) para una mina subterránea va a ser excavada en norita a una profundidad de 2,100 m debajo de la superficie. El macizo rocoso
contiene dos familias de juntas que controlan la
estabilidad. Estas juntas son onduladas, rugosas y no están meteorizadas, presentando manchas de óxido de poca importancia en la superficie. Los valores RQD varían entre 85% y 95% y los ensayos de laboratorio sobre muestras de testigos de roca intacta arrojan una resistencia a la compresión simple promedio de 170 MPa. Las direcciones del esfuerzo principal son aproximadamente verticales horizontales y la magnitud del esfuerzo principal horizontal es de aproximadamente 1.5 veces la del esfuerzo vertical.
principal
El macizo rocoso está localmente húmedo, pero no presenta
evidencias de flujo de agua.
SOLUCIÓN:
Para una profundidad por debajo de la superficie de 2100 m, el esfuerzo de sobrecarga será aproximadamente: = 2100 ×
2.7 3
= 56. ( )
= 56.7 × 1.5 = 85( ℎ)
La magnitud del esfuerzo principal horizontal es de aproximadamente 1.5 veces la de esfuerzo principal vertical.
=
170 85
=
El macizo rocoso presenta las siguientes características :
La Tabla 3.6.6 muestra que, para roca competente con problemas de esfuerzo, se puede esperar que este valor de σc/σ1 produzca f uertes condiciones de estallido de la roca y que el valor SRF debe estar entre 10 y 20. Para este cálculo se asumirá un valor de SRF = 15. Utilizando estos valores se tiene:
=(
)( )(
)
= (90/4 × 2)(1/1)(1/15)
Q = 4.5 La estación de chancado yace dentro de la categoría de excavaciones mineras permanentes (Tabla 1) y se le asigna una relación de sostenimiento de excavación ESR = 1.6. En consecuencia, para un vano de excavación de 15 m, la dimensión equivalente es: De = 15/1.6 = 9.4
De la Figura 1, un valor de “De” de 9.4 y un valor de Q de 4.5 coloca a esta excavación para la chancadora dentro de la categoría (4) la cual requiere de un patrón de pernos de roca (espaciados 2.3 m) y 40 a 50 mm de shotcrete no armado.
