ASPECTOS GEOMECANICOS DE LA MINA SAN RAFAEL – MINSUR S.A. Realizado por: Ing. Ricardo Yupanqui Martínez
CONDICIONES GEOMECANICAS DE LA MASA ROCOSA 1.- ASPECTOS ESTRUCTURALES LOCALES El sistema de discontinuidades discontinuidades más importante observado observado es el que tiene orientación orientación NW, aproximadamente paralela a la estructura mineralizada. Así también, hay otro sistema de orientación NE y buzamiento elevado hacia el SE. Localmente se observan tres tres sistem sistemas as de disco disconti ntinui nuida dades des acompa acompaña ñadas das de menore menores s disco disconti ntinu nuida idades des aleatorias. Existe Existe un sistem sistema a de falla fallas s locale locales, s, que atrav atravies iesa a la estruc estructur tura, a, sin ocasio ocasionar nar un desplazamiento notorio en esta; se ha podido observar un desplazamiento máximo de 1.0 1.0 m. y un anch ancho o de fall falla a hast hasta a 2.0 2.0 m. Este Este sist sistem ema a tien tiene e orie orient ntac ació ión n EW y buza buzami mien ento to al SW entr entre e 70° 70° y 80°. 80°. Su inci incide denc ncia ia se obse observ rva a en la etap etapa a de producción, pues dan lugar a la formación de falsas cajas en el techo en una longitud de 10m. Estas zonas se empernan en los niveles de perforación de los tajos; pero en las zonas tajeadas ya no se pueden controlar; comprometiendo algunas veces la estabilidad del mismo by pass, por lo que hemos optado por utilizar cimbras para no paralizar la extracción y mantener la producción. 2.- ASPECTOS DE CALIDAD DE LA MASA MAS A ROCOSA Para definir la calidad de la masa rocosa tomamos como referencia la clasificación geomecánica RMR - Rock Mass Rating de Bieniawski (1,989), y según los análisis efectuados se obtuvieron las siguientes características de calidad de la masa rocosa: -
La resi resist sten enci cia a compre compresi siva va de la roca roca intact intacta a varía varía en el rango rango de 100 100 a 250 250 Mpa. El RQD RQD osc oscil ila a en en el el ran rango go de 75 % a 90%. 90%. El espaci espaciamie amiento nto de las disco discontin ntinuida uidades des en en el rango rango de 0.20 m a 0.6 0.6 m. La persisten persistencia cia en el rango rango de de 3 a 10 10 m, y ocasiona ocasionalmen lmente te de de 0.06 0.06 a 0.20 m. La aper apertur tura a es menor menor de de 0.1 mm mm y ocasio ocasional nalmen mente te entre entre 1.0 1.0 mm y 5.0 5.0 mm. mm. Las paredes paredes de las las disco discontinu ntinuidad idades es prese presentan ntan ligera ligera rugosi rugosidad dad a lisa. lisa. El rellen relleno o está consti constituí tuído do mayorm mayorment ente e por materia materiall duro (sílic (sílice) e) de espesor espesor variable, con con un promedio promedio de 5.0 mm. La inte intemp mper eriz izac ació ión; n; es sana sana a lige ligera rame ment nte e inte intemp mper eriz izad ada, a, gene genera ralm lmen ente te consistente en una coloración de óxidos. Las condicio condiciones nes de de agua agua subterráne subterránea a son son genera generalmen lmente te secas, secas, eventual eventualmente mente se observa humedad cuando hay filtraciones localizadas.
Con estas características, características, el RMR puede puede variar de 75 75 a 85, calificándose calificándose a la masa rocosa como de calidad BUENA A REGULAR (Clase R-i y R-II respectivamente). respectivamente). Cuando el RMR RMR es menor de 60 es de de calidad MALA (Clase (Clase R-III).
Es debido a esta caracterización que nuestra mina presenta los poping rock (o estallidos locales), además de los más graves estallidos de roca.
3.- ASPECTOS DE RESISTENCIA DE LA ROCA Para obtener estos resultados, primero presentamos un resumen de los ensayos de laboratorio efectuados el año 1,999 sobre muestras de roca y testigos diamantinos, en la Pontificia Universidad Católica del Perú. Cuadro N° 1 Propiedades de la Roca Intacta (Rango de Valores)
Litología Intrusivo Mineral Pizarra
Densidad Resistencia Compresiva MN / m2 uniaxial – Sigma c Mpa 0.0265 117 - 161 0.0409-0.0485 73 - 84 0.0276-0.0281 52 -114
Módulo de deformación Gpa 57 - 83 39 -112 72 - 117
Relación de Poisson 0.27 - 0.35 0.17 - 0.49 0.12 - 0.39
Cuadro N° 2 Resistencia al Corte de las Discontinuidades (Rango de Valores)
Litología
Angulo de Fricción Residual – Phi 32° - 34° 23° - 28° 29° - 36° 21° - 24° 27° - 35° 16° - 27°
Intrusivo Mineral Pizarra
Comentarios 1 2 1 2 1 2
NOTA: (1) Ensayos realizados en Mayo 99 (2) Ensayos realizados en Julio 99 Según los valores de resistencia compresiva presentados en el Cuadro N°1, la roca intrusiva se clasifica como de “resistencia alta”, el mineral como de “resistencia media” y la pizarra como de “resistencia media a alta”. En el Cuadro N° 3, se presentan valores estimados de resistencia de la masa rocosa, para valores promedios de RMR. Actualemente hemos enviado un lote de 56 muestras al Laboratorio de la PUCP, para actualizar esto valores. Cuadro N° 3 Resistencia de la Masa rocosa
Litología Intrusivo Mineral Pizarra
RMR Promedio 68 64 58
mi 25 20 10
Resistencia Compresiva uniaxial – Sigma cmr MPa 20 12 10
Módulo de deformación GPa 28 22 16
La constante “mi” de la masa rocosa ha sido estimada según el criterio de Hoek, Kaiser y Bawden (1,999). La resistencia compresiva uniaxial de la masa rocosa ha sido estimada según el criterio de falla de Hoek y Brown (1980), considerando la versión actualizada de 1,988 y los criterios modificatorios de Hoek (1992 ). El módulo de deformación de la masa rocosa ha sido estimado según la relación propuesta por Serafim y Pereira (1,986).
4.- ASPECTOS RELACIONADOS CON LOS ESFUERZOS Tomando como referencia el nivel 4,200 de la mina San Rafael, este se ubica aproximadamente a 1,000 m debajo de la superficie. Los esfuerzos in-situ para esta profundidad, podemos estimarlos utilizando el concepto de carga litostática, en el cual el esfuerzo vertical... es calculado a partir del peso unitario de la roca sobreyacente “y” y la profundidad “z” debajo de la superficie, mediante la siguiente expresión: Ov=yz. El esfuerzo horizontal oh es calculado por la relaciónoh=kov=kyz, donde la constante k es determinada utilizando el criterio de Sheorey (1,994):
K = 0.25 + 7Eh(0.001+1/Z) Donde z es la profundidad debajo de la superficie (1,000m)y Eh es el módulo de deformación horizontal promedio de la masa rocosa de la superficie (20 Gpa). Según lo señalado, los siguientes son los esfuerzos in-situ aproximados de la masa rocosa en el nivel 4,200:
Esfuerzo In-Situ Vertical ov Horizontal Oh Constante K
Mpa 27.00 14.30 0.53
Utilizando el mismo criterio, podemos estimar los esfuerzos in-situ en el nivel 4,350(zona de estallidos y debilitamiento de rocas) ubicado a aproximadamente 750 m debajo de la superficie :
Esfuerzo in-situ Vertical Ov Horizontal Oh Constante K
Mpa 20.50 11.90 0.58
