ESTUDIO PARA EL DISENO DE TABLAS GEOMECANICAS MINERA COLQUISIRI S.A. 1. INTR INTROD ODUC UCCI CION ON El contro trol de desprendimie miento de rocas en labores mineras consiste fund fundam amen enta talm lmen ente te en la colo coloca caci ción ón de sopo soport rte e adec adecua uado do en el mome moment nto o opor oportu tuno no basa basado do en el cono conoci cimi mien ento to de las las cond condic icio ione ness geom geomec ecán ánic icas as del del maci macizo zo roco rocoso so y de los los fact factor ores es influ influye yent ntes es pres presen ente tess en el mome moment nto o de la evaluaci evaluación. ón. Una gran ayuda ayuda para realizar realizar una evaluaci evaluación ón rápida rápida y sencilla sencilla es
la
utilización de tablas geomecánicas GSI. 2. OBJETIVO Se tiene el siguiente objetivo: •
onfeccionar tablas geomecanicas para la unidad minera !aria "eresa a partir de G.S.I. #E. $oe% &''() modificado *ue relacionen el tipo de macizo rocoso con el tiempo de autosoporte y el tipo de soporte a ser colocado.
3. UBIC UBICA ACIÓN CIÓN Y ACCES CCESO O +a !ina !ar,a "eresa de !inera ol*uisiri se encuentra ubicado en el paraje denomi denominad nado o erro erro la !ina !ina - *ue *ue perte pertenec nece e al distri distrito to y provin provincia cia de $uaral $uaral departamento de +ima a una altitud promedio de &/0 m.s.n.m. El acceso se realiza desde la ciudad de +ima mediante la carretera 1anamericana 2orte 3asta llegar a $uaral en una distancia de 4- %m desde donde se dirige a la Unidad !inera por una v,a *ue el tramo inicial esta asfaltada y el tramo final es troc3a carrozable de && 5m. 4. GEOL GEOLOG OGIA IA REG REGIO IONA NAL L Y LOCA LOCAL L En el área de la mina la secuencia volcánica de la formación asma 3a sido diferenciado en tres 3orizontes. Horio!"# S$%#rior. ons onstititu tuid ido o por por derr derram ames es volc volcán ánic icos os de comp compos osic ició ión n ande andes, s,titica ca y basá basáltltic ica a paramagn6tica *ue var,a de te7tura afan,tica a porfir,tica8 y derrames de volcánicos ácidos de composición riol,tica a dac,tica e7enta de minerales metálica su potencia var,a de -00 a 900 metros. Horio!"# i!"#r&#'io. Este 3orizonte se 3alla constituido por dos fases: l piso por limolitas tufáceas intercaladas con volcánicos f6lsicos de te7tura es*uistosa. $acia el tec3o se 3alla 1
compuesto por tufos y lodolitas con acreciones y brec3as sedimentarias intru,das por sills y di*ues de composición andes,tica. Esta fase presenta una fuerte sericitización y silicificación con contenidos de pirita y mineralización de obre y ;inc diseminado rellenando fracturas 3acia la base y mineralización de obre 1lomo 1lata ;inc y
?SE). +os cuerpos mineralizados presentan formas lenticulares alongadas siguiendo una orientación definida 2 @0A ? /0A > con buzamientos de @0B a 4/B. 1resenta potencias 3asta de /0 m y longitudes 3asta -00 m en dirección longitudinal. +os cuerpos *ue actualmente se e7plotan en !ina - son: Cngela Cngela < armen Dosa !agaly y +uz ng6lica *ue está en proceso de reconocimiento con taladros diamantinos. -. CLASIICACIONES GEOMECANICAS +as clasificaciones geomecánicas tienen por objeto caracterizar un
determinado
macizo rocoso en función de una serie de parámetros a los *ue se les asigna un cierto valor. 1or medio de la clasificación geomecánica se ,ndice caracter,stico de la roca *ue permite describir
llega a calcular un cuantitativa
o
cualitativamente la calidad de la misma. Es una 3erramienta muy til en el diseFo y construcción de obras subterráneas y dependerá de la 3abilidad y e7periencia de los profesionales comprometidos con el tema puedan utilizar estos sistemas de clasificación en su 2
unidad minera considerando las particularidades propias de cada unidad tendiendo siempre a crear un sistema propio. -.1 RMR / 0ROC MASS RATING ue desarrollado por ;.".
!asiva #!): !enos de - fracturas en un metro #DKL '0?&00M). +evemente racturada #+): de - a fracturas en un metro #DKL (0?'0M). !oderadamente racturada #): de a &- fracturas en un metro #DKL /0?
•
(0M). !uy racturada #!): de &- a -0 fracturas en un metro #DKL -/?/0M). Intensamente racturada #I): con más de -0 fracturas en un metro #DKL 0?
•
-/M). "riturada y brec3ada en zonas de falla sin DKL.
•
3
+a condición de resistencia asociada a la resistencia de la masa rocosa determinada en forma muy sencilla y práctica con golpes de picota o su indentación o disgregación de la misma se tipifica de acuerdo a los siguientes conceptos. •
!uy
•
picota.
•
la picota. !uy 1obre #!1)
• •
de picota o se disgrega fácilmente.
6. TABLAS PARA LA CLASIICACION Y SOSTENIMIENTO !uc3os riesgos geot6cnicos en la construcción de labores subterráneas son consecuencia de las propiedades del macizo rocoso y las factores influyentes *ue definen el comportamiento en una e7cavación. Estos se pueden prevenir determinando los tipos de macizo rocoso de nuestra unidad minera y su relación con el tiempo de autosoporte y el tipo de soporte a ser colocado. T+7,+ '# )o)"#!i&i#!"o %r+*"i*o &i!#ro 4
+a tabla se basa en el diseFo de sostenimiento de tneles segn el m6todo 2oruego #2!") y las e7periencias obtenidas en las minas subterráneas del 1er incluy6ndose además el uso de la madera.
LU9 8888
LISEN= LE S=S"E2I!IE2"= E2 +:<=DES !I2ED:S SU<"EDD:2E:S S1!
ESR
TIPO DE ROCA SEGUN INDICE G.S.I. 0&o'i(i*+'o T:MP
T:P
I:P
I:R
I:B
M:B
:B
L:B
I:MP
M:MP
M:P
M:R
:R
L:R
M:R
:MP
:P
L:P
=
-
SIN SOPORTE O PERNO OCACIONAL
2
1
Q; RMR;
<.<1
<.1
1
1<
1-
2-
4-
6-
ESR;1.60L+7. P#r&. ;2.<0L+7. V#r". ;3.<0L+7. T#&%. SH0( ; SHOTCRETE CON IBRA DE REUER9O
I!'i*# Q ; RQD:J! Jr:J+ J:SR I!'i*# RMR ; @ L!Q 44 I!'i*# GSI ; RMR 0)#*o ?0RELACIONES EMPIRICAS APRO>.
1<< =-
LONGITUD DE PERNOS ,+7or &#!or 2.- &; 1.2& ,+7or #!"r# 2.-& 3.-& ;1.-& ,+7or #!"r# 3.-& 4.-& ;1.=& ,+7or #!"r# 4.-& -.-& ;2.4& ,+7or &+or '# -.-& ; 3.<&
+a tabla correlaciona los ,ndices de clasificación geomecánica #G.S.I D!D y K) y la dimensión e*uivalente.
D# L$:ESR Londe: Le: dimensión e*uivalente +uz: anc3o o alto de la labor ESD: valor segn tipo de labor +as bandas de colores correspondientes están asociadas a diferentes tipos de soporte y pueden ser acondicionadas de acuerdo a los elementos de sostenimiento *ue tenga cada mina y modificadas segn los factores influyentes *ue se presentan. T+7,+ '# +$"o)o%or"# o "i#&%o '# i!)"+,+*iF! +a descripción de las condiciones de la roca se 3ace tomando en cuenta las paredes y tec3o en las labores de desarrollo y las cajas falsas cajas y cuando son cuerpos se considera las aberturas entre pilares si la e7plotación es con cámara y pilares.
5
METODOLOGIA DE APLICACION 3.4.3. GSI 0G#o,oi*+, S"r#! I!'#5 El ,ndice geológico de resistencia #GSI) evala la calidad del macizo rocoso en función del grado de fracturamiento y la condición de las discontinuidades asociadas a la resistencia del macizo rocoso. El grado de fracturamiento o la cantidad de fracturas por metro lineal se tipifica de acuerdo a los siguientes conceptos. J
!asiva #!): !enos de - fracturas en un metro #DKL '0?&00M).
J
+evemente racturada #+): de - a fracturas en un metro #DKL (0?'0M).
J
!oderadamente racturada #): de a &- fracturas en un metro #DKL /0?
(0M). J
!uy racturada #!): de &- a -0 fracturas en un metro #DKL -/?/0M).
J
Intensamente racturada #I): con más de -0 fracturas en un metro #DKL 0?
-/M). J
"riturada y brec3ada en zonas de falla sin DKL.
6
+a condición de resistencia asociada a la resistencia de la masa rocosa determinada en forma muy sencilla y práctica con golpes de picota o su indentación o disgregación de la misma se tipifica de acuerdo a los siguientes conceptos. J
!uy
picota. J
J
Degular #D) Desistente: se rompe con uno o dos golpes de picota.
J
1obre #1) 1obre moderadamente resistente: si indenta superficialmente con
la picota. J
!uy 1obre #!1)
de picota o se disgrega fácilmente. Le acuerdo a los parámetros antes mencionados y al código de colores sugerido por el =SI2EDG!I2 se confeccionaron tablas geomecánicas para todas las secciones de labor *ue se e7cavan las mismas *ue permiten una evaluación inmediata por los trabajadores de cada labor. p6ndice .
7
DISEO SOSTENIMIENTO 4.1.
INTRODUCCION El diseFo de una labor subterránea debe de estar en función del tipo de terreno sección nivel de seguridad deseado etc. para luego diseFar y calcular el sostenimiento necesario y estabilizar la labor. Es muy importante el seguimiento y la caracterización geomecánica cont,nua del avance de la e7cavación as, como el monitoreo de los tramos ya e7cavados dic3a información permitirá determinar las deficiencias y Oo e7cesos del sostenimiento instalado.
4.4.
DISEO DE SOSTENIMIENTO El objetivo principal del diseFo de los sistemas de refuerzo para las e7cavaciones subterráneas es de ayudar al macizo rocoso a soportarse es decir está orientado a controlar la Pca,da de rocasQ evitando los riesgos de accidentes a personas e*uipos y p6rdidas de materiales. 1or lo cual el diseFo de sostenimiento constituye una preocupación primordial *ue debe ser considerada en la planificación de las labores mineras. 4.4.1. MTODOS DE ESTIMACION DE SOSTENIMIENTO El cálculo del sostenimiento de una e7cavación subterránea se puede efectuar por alguno de los siguientes m6todos: anal,tico num6rico emp,rico y observacional. El m6todo emp,rico proporciona una apro7imación al sostenimiento *ue debe llevar una e7cavación subterránea y pueden ser muy til en macizos rocosos fracturados y como medio de establecer las propiedades del macizo rocoso y los sostenimientos re*ueridos. 1ara el presente trabajo se estimará el sostenimiento a partir de este m6todo. 4.4.2. MTODOS EMPRICOS DE ESTIMACIÓN DE SOSTENIMIENTO. +os m6todos emp,ricos para la estimación del sostenimiento se basan en las clasificaciones D!D y K. Se recuerda *ue el sostenimiento recomendado a partir de las clasificaciones geomecánicas representan las condiciones medias del tramo considerado y no tienen en cuenta posibles cambios bruscos locales de calidad de roca. 8
M"o'o %or So)"#!i&i#!"o PrK*"i*o Mi!#ro 0RMR?Q?GSI. +a tabla se basa en el diseFo de sostenimiento de tneles segn el m6todo 2oruego #2!") y las e7periencias obtenidas en las minas subterráneas del 1er #Rallejo ort6s) incluy6ndose además el uso de la madera. +a tabla correlaciona los ,ndices de clasificación geomecánica #G.S.I D!D y K) y la dimensión e*uivalente #ig. 0/). D+"o) '# #!"r+'+
Limensión e*uivalente Le -/
Tndice K •
K min. 00
•
K má7. --@/
Se procede a plotearlos en la ig. 0/ y los resultados se muestran en el uadro @@.
Fig. 05: Ploteo de datos de entrada y resultados
9
Cuadro 44: Sostenimiento según SPM y Q para labores Permanentes
R+!o) Q
D#
@&0 ? --@/
-/
-'/ ? @&0
-/
0'@ ? -'/
-/
C+,i'+'
#) Sin soporte o perno ocacional Doca !edia #<) 1ernos sistemáticos espaciados a &/0 7 &/0 metros. #) 1ernos sistemáticos espaciados a Doca !ala
099 ? 0'@
-/
0&4 ? 099
-/
&-0 7 &-0 metros. #L) 1ernos sistemáticos espaciados a &0 7 &0 metros con malla de alambre. #E) 1ernos sistemáticos espaciados a
Doca !uy !ala
00(& ? 0&4
SOSTENIMIENTO
-/
&07&0 metros y s3otcrete sin fibra de / cent,metros de espesor. #) 1ernos sistemáticos espaciados a &07&0 metros y s3otcrete con fibra de / cent,metros de espesor. #G) 1ernos sistemáticos espaciados
Doca 00 00(&
-/
E7tre. !ala
&07&0 metros y s3otcrete con fibra de &0 cent,metros de espesor o cimbra espaciado a &/0 metros.
10
En base al cuadro @@ se 3izo la correlación con la metodolog,a D!D y se obtiene el siguiente cuadro. Cuadro 45: Sostenimiento para labores Permanentes
RANGOS RMR
TIPO ROCA
SOSTENIMIENTO
& ? 40
uto soporte
/& ? 0
DEGU+D #III?)
1erno sistemático &./7&./ m.
@& ? /0
DEGU+D #III?<)
1erno sistemático &.- 7 &.- m.
9& ? @0
!+ #IR?)
1erno &7& m con malla electrosoldada o
-0 90
!+ #IR?<)
eslabonada galvanizada 1erno &7& m y s3otcrete sin fibra
&/ ? -0
!UV !+ #R)
1ernos &7& m y s3otcrete / cm de espesor con fibra o cimbra espaciada &./ m.
on el mismo procedimiento anterior se obtiene el sostenimiento para labores temporales y tajos minados con el m6todo corte y relleno el sostenimiento de los tajos minados con taladros largos estará en función al diseFo determinado con el !6todo Gráfico de Estabilidad. Cuadro 46: Sostenimiento para labores Temporales
RANGOS RMR
TIPO ROCA
SOSTENIMIENTO
& ? 40
uto soporte
/& ? 0
DEGU+D #III?)
1erno puntual
@& ? /0
DEGU+D #III?<)
1erno sistemático &.- 7 &./ m.
9& @0 -& ? 90 &/ ? -0
!+ #IR?)
1erno &7& m con malla
!+ #IR?<)
electrosoldada o eslabonada 1erno &7& m con s3otcrete sin fibra
!UV !+ #R)
y / cm de espesor 1ernos &7& m con s3otcrete / cm de espesor con fibra
TABLA GEOMECANICA GSI
11
12
CAPITULO V
CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES -.1. CONCLUSIONES •
+os cuerpos mineralizados tienen como rocas encajonantes a rocas limol,ticas tufáceas volcánicos f6lsicos y di*ues andes,ticos pertenecientes a
•
la formación asma. +as estructuras mineralizadas presentan una mineralización masiva y
•
diseminada en forma de lentes alineados 2>?SE. +a zona de estudio se ubica en la zona estructural ;ona relativamente no
•
deformada. El resultado del análisis de discontinuidades para las labores de avance es como sigue: 2ivel &(0 1olvor,n: 0& set principal #&@/BO/'BS>) y 0- sets aleatorios. o 2ivel '- Defugio: 0& set principal # -@-BO4B2>) y 0- sets aleatorios. o o
2ivel '0 rucero: 0- sets principales #@'BO4BSE y &@-BO49B2E) y
o o
0& set aleatorio. uerpo !agaly: 0& set principal #99-BO@(B2E) 0- set aleatorios. Dampa ngela <:0& set principal #-/0O4/BS>)
o
y 0- sets aleatorios. Dampa &00?0(2: 0& set principal #&@9BO49B S>) y 0- sets
o
aleatorios. Galer,a &00?@02: 0& set principal #-/BO49BSE) y 0- set aleatorios.
•
El análisis de estabilidad de diaclasas con el softHare U2>ELGE de las diferentes estaciones de mapeo se muestra a continuació n:
2ivel &(0 1olvor,n: Estable 2ivel '- Defugio: sostenimiento con pernos de ( pies. 2ivel '0 rucero: Estable uerpo !agaly: sostenimiento con cable bolting cementado. Dampa ngela <: Estable Dampa &00?0(2: Estable Galer,a &00?@02: Estable •
En los niveles mapeados con metodolog,a D!D se 3an encontrado calidades de roca desde !uy !ala 3asta
dispuestas de manera paralela a sistemas de fracturas fallas o contactos •
litológicos potencia y longitud variable. +a estimación de la magnitud de las tensiones verticales 3orizontales el valor medio de la razón de esfuerzos #5) esfuerzo má7imo en el tec3o y 3astiales de la labor para diferentes profundidades se presenta a continuación. Pro($!'i'+' 09
&K5
&K5
V
H
T#*o
H+)"i+,#)
0
0MP+
0MP+
0MP+
0MP+
-9 &9 0( 09 0/'
&9/ -( (/ 4&0 '@/
9&& 9/& @(9 /&9 //@
4/' 4/9 49( 4- (/
000 -( &040 &9/0 &-0
0& /0 &00 -/0 900 9/0 •
• •
+os resultados promedio de una serie de m6todos para obtener valores de resistencia del macizo rocoso en la zona de estudio son los siguientes: Desistencia del macizo rocoso #W &) '@ !pa. o Desistencia a compresión del macizo rocoso #W cm ) '9@ !1a. o Desistencia a la tracción del macizo rocoso #W tm ) 0&'4 !1a. o +a deformabilidad del macizo rocoso calculada y castigada es ((9 G1a. Segn el cálculo de aberturas má7imas sin sostenimiento para labores permanentes #sección @7@ metros) se debe de colocar sostenimiento desde
•
rocas muy malas 3asta regulares de valoración @' D!D. +a abertura má7ima con sostenimiento *ue puede soportar el macizo rocoso
•
para el cuerpo !agaly es de las siguientes dimensiones: nc3o @0 metros lto 90 metros +argo 94 metros +a abertura má7ima con sostenimiento *ue puede soportar el macizo rocoso para el cuerpo !agaly 2orte tajo (&?&2 es de las siguientes dimensiones: nc3o -/ metros lto &4 metros +argo /9 metros
•
+a abertura má7ima sin sostenimiento *ue puede soportar el macizo rocoso para el cuerpo armen Dosa es de las siguientes dimensiones: nc3o 90 metros lto &/ metros +argo -( metros
14
•
+a abertura má7ima sin sostenimiento *ue puede soportar el macizo rocoso para el cuerpo Cngela < tajo @4?@/S #tajo &0) es de las siguientes dimensiones:
•
nc3o -0 metros lto 90 metros +argo -9 metros +a abertura má7ima sin sostenimiento *ue puede soportar el macizo rocoso para el cuerpo Cngela < tajo @'?&00 es de las siguientes dimensiones: nc3o -0 metros lto 4 metros +argo &@./ metros
-.2. RECOMENDACIONES •
Segn los m6todos para estimar sostenimiento y la respectiva correlación entre clasificaciones geomecánicas el sostenimiento *ue se muestra en los cuadros -/ y - es el *ue se recomienda por considerar diferentes elementos de sostenimiento para cada rango de calidad de roca considerando tambi6n el
•
tipo de labor. Se debe incrementar el nmero de muestras para los ensayos de mecánica
•
de rocas de la litolog,a *ue compone el yacimiento. Se debe actualizar permanentemente los mapeos geomecánicos con
•
metodolog,as D!D K y GSI segn sea el tipo de labor subterránea. Evitar la concentración de laboreos en un área reducida para evitar los esfuerzos inducidos8 los puentes y pilares deben ser diseFados y no
•
estimados. ontrolar el grado de afectación de la voladura 3acia el macizo rocoso utilizando el e7plosivo adecuado distribución de carga en toda la columna taladros de alivio etc. !onitorear el grado de afectación de la voladura
•
mediante e*uipos sismográficos. Elaborar el modelo geomecánico del yacimiento *ue e7plota la empresa.
15
BIBLIOGRAIA &. 5DS"U+=RI G. #-00(): urso Internacional: Geomecánica para el desarrollo de 1royectos !ineros Subterráneos. -. GRI+2ES $ 2LDLE < #-00@): aracterización clasificación y análisis geomecánico de macizos rocosos.99-p. I!E. Ecuador. 9. G=2;+ES LE R++EX= +.#-00@): Ingenier,a Geológica. (&/p. 1EDS=2 ELUI=2 S.. EspaFa. @. R++EX= =D"ES #-00-): plicación del Tndice G.S.I
#Geological
Strengt3 Inde7) para el mapeo geomecánico y la definición del
16
sostenimiento
de
labores
mineras
subterráneas.
S=IELL
GE=+=GI LE+ 1EDU. /. D=<+ES ES1I2=; 2. #&''@): E7cavaciones y sostenimiento de tneles en roca. -(4p. =2V"E. . LRI+ X. #&''/). Liccionario Geológico. Segunda Edición +ima 1er. (. LE + S=" G. #-004). Evaluación geomecánica del minado de los cuerpos Cngela Cngela < y Sof,a . 4. $U2G #&''&). 1etrolog,a. /@ p. ELI"=DI+ +I!US S.. !67ico. '. E. $=E5O E.".2 #&'4/): E7cavaciones Subterráneas en Doca 9@p. !cGraH?$ill. &0.
$UD+
Lana. Segunda Edición
17
