UNIVERSIDAD NACIONAL DE TRUJILLO ESCUELA DE INGENIERIA DE MINAS
TEMA: ROCK BURSTING (ESTALLIDO DE ROCAS)
DOCENTE: ING. JOSÉ LUIS LIMAYMANTA MARCOS
HCO
PERU
–
2017
INTRODUCCIÓN
El término estallidos de roca ha sido usado de un modo general para describir la falla de la roca, variando en magnitud desde la expulsión de pequeños fragmentos de roca de la superficie de pilares o paredes de las excavaciones mineras hasta el colapso súbito de áreas que cubren varios cientos de metros medidos a lo largo del rumbo de las vetas, por varios cientos de metros en profundidad. Una explicación del origen de los estallidos de rocas, indica que son liberaciones inestables de energía potencial de la roca circundante a las excavaciones. Otra explicación es que los cambios producidos por el minado simplemente activan eventos sísmicos que se derivan principalmente de la energía de deformación producida por las diferencias geológicas en el estado de esfuerzos. El objetivo de la presente investigación es hacer un análisis de los factores que ocasionan estos fenómenos, con la finalidad de hacer una cultura de prevención de accidentes en toda obra que implique la construcción de túneles a grandes profundidades. El sostenimiento de las labores subterráneas es una tarea de grandes proporciones y de gran complejidad, donde el fin principal es garantizar la seguridad y la eficiencia de los métodos de explotación empleados por los que realizan las labores de extracción del mineral. Una de las condiciones necesarias para que el sostenimiento se realice eficientemente luego de realizada una excavación, es la correcta indagación y evaluación estructural del macizo rocoso, este es el punto de inicio confiable para seguir en la tarea de seguridad y productividad que se ha trazado en el planeamiento del minado.
ESTALLIDO DE ROCAS ROCK BURSTING Los Estallidos de Roca o «Rock Bursting» es un fenómeno bien conocido en la cordillera de Los Andes, en Perú y en Chile. Su ocurrencia sucede en la construcción de túneles, generalmente a gran profundidad, que atraviesan los Andes Sudamericanos. Dentro de los problemas geotécnicos más frecuentes que ocurren en las minas (o construcción de túneles) podemos mencionar: Presencia de flujos importantes de agua. Presencia de fallas “Faulting”. Ocurrencia de Estallido de Rocas “Rock Bursting”. Plastificaciones intensas “Squeezing” en las paredes alrededor del túnel. “Spalling” o lajamiento en túneles con fuerte asimetría tensional.
Fenómenos de expansividad o hinchamiento (swelling).
1. DEFINICIÓN: Lo Definimos como “El desprendimiento súbito y violento de grandes bloques de roca como consecuencia de las grandes presiones ejercidas en el contorno de una excavación, generalmente ocurre a grandes profundidades”. El término estallidos
de roca ha sido usado de un modo general para describir la falla de la roca, variando en magnitud desde la expulsión de pequeños fragmentos de roca de la superficie de pilares o paredes de las excavaciones mineras hasta el colapso súbito de áreas que cubren varios cientos de metros medidos a lo largo del rumbo de las vetas, por varios cientos de metros en profundidad. Los estallidos más pequeños ocurren en aberturas de dimensiones limitadas tales como túneles, galerías o piques, mientras que los estallidos más grandes ocurren en áreas extensivamente minadas. Adicionalmente, ocurren estallidos en zonas no trabajadas o abandonadas de una mina. Si bien los estallidos en áreas remotas no
crean peligro al personal y equipos, sin embargo ellos pueden afectar la estabilidad general de la estructura de la mina. Generalmente se puede atribuir a los siguientes factores: Presión de la masa rocosa alrededor de la excavación. Debilidad del material por no soportar la presión del macizo haciendo que la energía almacenada, se libere violentamente produciendo la rotura.
Ocurre cuando un macizo rocoso con características rígidas (duro y compacto) es sometido a altas presiones, que al no poder deformarse lo suficiente, comienza paulatinamente a almacenar energía deformante. Este continuo almacenamiento de energía en función a la plasticidad de la roca, llega a un punto crítico donde se produce una liberación violenta de energía, originando el estallido de rocas. Generalmente en rocas vírgenes, o en labores donde el área de excavación es mayor al permisible. Seguel, J.; Morales A. en su Trabajo: “ Incidencia de Factores Geológicos en los
Estallidos de Roca Durante la Explotación de la Mina Esmeralda Yacimiento El Teniente”. Nos resume otras causas del Estallido de Rocas.
Los factores geológicos controladores del daño corresponden a rasgos estructurales que generan en el macizo rocoso equilibrios inestables. Estos rasgos corresponden a: diques, contactos litológicos entre rocas de distinta competencia -más allá de la magnitud de sus propiedades a escala de roca intacta- y fallas. La geología tiene incidencia a nivel local, vale decir, bajo un mismo escenario minero, sectores con mayor variación litológica son más susceptibles a ser afectados por daños que aquellos de litología homogénea.
La mayoría de los focos sísmicos se concentraron en torno a cuerpos más competentes como por ejemplo el cuerpo central de brechas ígneas y de anhidrita y los cuerpos dioríticos del flanco oeste.
Los factores que contribuyen en la generación del Estallido de Rocas son: El medio geológico. Propiedades del comportamiento mecánico del medio geológico. El campo de esfuerzos original. Esfuerzos inducidos por el método de minado. Velocidad de minado y tiempos en la realización de la estabilización del macizo rocoso. Sobre excavación o aberturas sobredimensionadas. La energía de deformación.
FACTORES QUE INFLUYEN PARA PRODUCIRSE LOS ESTALLIDOS DE ROCAS POSTERIORES AL MINADO Los factores relevantes Posteriores al minado, básicamente comprenden:
Los esfuerzos inducidos por el minado: En las zonas de altas concentraciones de esfuerzos inducidos por el minado, ocurren una serie de mecanismos complejos, entre los cuales el almacenamiento de la energía de deformación, lo cual constituye una fuente de energía sísmica que puede generar un estallido de rocas.
La energía de deformación: La energía de deformación ocasionado por las concentraciones de energía debido a las excavaciones realizadas, debido también a la presencia de fenómenos geológicos como los falimientos y las características inconsistentes de la masa rocosa.
MEDIDAS DE PREVENCION DE ESTALLIDOS DE ROCAS 1. Dimencionamiento de los tajeos. 2. El planeamiento a corto y largo plazo de las secuencias y esquemas de minado. 3. Formas diferentes de relleno. 4. La extracción parcial del cuerpo mineralizado mediante el establecimiento de nuevas formas, tamaños y orientaciones de pilares estabilizantes. 5. Uso de sostenimiento extra en tajeos, cuando se identifican áreas geológicamente desfavorables, de tal modo que cuando ocurran los estallidos el daño pueda ser minimizado.
SOSTENIMIMENTO EN LABORES SUBTERRÁNEAS El sostenimiento de las labores subterráneas es una tarea de grandes proporciones y de gran complejidad, donde el fin principal es garantizar la seguridad y la eficiencia de los métodos de explotación empleados por los que realizan las labores de extracción del mineral. Una de las condiciones necesarias para que el sostenimiento se realice eficientemente luego de realizada una excavación, es la correcta indagación y evaluación de la estructura del macizo, este es el punto de inicio confiable para seguir en la tarea de seguridad y productividad.
CONDICIONES DE INESTABILIDAD EN LAS EXCAVACIONES SUBTERRÁNEAS:
Se ha hablado de las condiciones de estabilidad de las labores, ahora es necesario conocer las diversas circunstancias de inestabilidad que entre muchas podemos mencionar a los siguientes: • Calidad del macizo rocoso • Mal diseño en el trazo de la perfor ación y voladura • Mala disposición de los elementos de soporte
CALIDAD DE MACIZO ROCOSO Las labores mineras subterráneas y superficiales, cuyos componentes son estructuras complejas; para ejecutar dichas labores mineras, es necesario poseer el máximo conocimiento del macizo rocoso. Es un requisito básico y fundamental que todo trabajador de mina debe conocer su ambiente de trabajo, esto implica el conocimiento de la calidad de la roca y la manera de contrarrestar su potencial riesgo de desprendimiento.
MAL DISEÑO EN EL TRAZO DE LA PERFORACIÓN Y VOLADURA
Las propiedades geomecánicas del macizo rocoso en la voladura de rocas, conforma el grupo de variables más importantes, no sólo por su influencia directa en el resultado de la voladura, sino además, por su interrelación con otras variables de diseño especialmente en el contorno de la excavación En realidad lo que nos interesa es conocer hasta donde se extiende el daño en el contorno de la excavación. En conclusión podemos decir que la voladura de un conjunto de taladros, genera un campo dañado. La amplitud de ese campo es posible estimarla, midiéndolo y registrándolo y eso justamente es la misión de la geomecánica.
MALA DISPOSICIÓN DE LOS ELEMENTOS DE SOPORTE
Otro factor importante que es causante de la inestabilidad de las excavaciones es la mala disposición de los elementos de soporte y es en realidad una de las condiciones más inseguras y peligrosas, porque se cree erróneamente que una área está asegurada cuando en realidad no lo está, por la falta de previsión técnica en el control y supervisión en el momento de colocar los elementos de soporte.
ANTECEDENTES SOBRE ESTALLIDOS ROCAS MINA CASAPALCA EN PERÚ Estallido de rocas en una galería. Esta mina tiene actualmente 1300 m de profundidad y la roca es competente. Las primeras noticias sobre la ocurrencia de estallidos se remontan a la segunda mi tad de la década de los 70’. Entre finales de la década de los 80’ y principios de la década de los 90’ hubo aumento en la
frecuencia y severidad de la ocurrencia de estallidos. Las áreas críticas fueron las ubicada entre los Nvs. 1200 y 1500 y entre los Nvs. 2300 y 3000, principalmente en las excavaciones asociadas a las Vetas M, N, O, P y 256P, en las cuales se utilizó mayormente el método de minado shrinkage.
MINA UCHUCCHACUA 31 AGOSTO 2005 Estallido de Roca 10.45PM Lugar del accidente fatal en el Cuerpo Rubí III, mirando al NW. Obsérvese la falla Rubí buzando a la izquierda y la falla tensional buzando a la derecha, ambos formando una cuña. Además en esta área se presentan los estratos y un sistema principal de diaclasas.
