GEOMECANICA - TGEO

GEOLOGÍA DE MINAS Y EXPLORACIONES

GEOMECÁNICA

Saber, Saber hacer, Saber ser

Evaluación Ev aluación de Competencias

GEOMECÁNICA (Geología de Minas y exploración)

Nombre del estudiante: ____________ ________________________ ________________________ _________________________ _________________________ ____________

El presente documento es una lista de conocimientos, habilidades y destrezas que representa el estándar de las competencias que debe adquirir un trabajador. Los niveles de competencia competencia se clasiﬁcan de acuerdo al porcentaje de las competencias alcanzadas (según CETEMIN) .

CRITERIOS DE CALIFICACIÓN: excelente

sobresaliente

bueno

malo

deficiente

90 - 100%

80 - 89%

70 - 79%

50 - 69%

0 - 49%

NOTA: A. Si es necesario, el evaluador puede hacer preguntas preguntas durante durante la evaluación para para aclarar cualquier detalle en relación a los criterios de competencia. B. El evaluador debe explicar la metodología antes del examen, y recordarles que las acciones o explicaciones deben ser precisas.

Puntaje Final Total

VALORES Y ACTITUDES: Responsabilidad, Respeto, Respeto, Perseverancia y Proacvidad.

Saber, Saber hacer, Saber ser

Evaluación por competencia

1.

Importancia de la geomecánica excelente

sobresaliente

bueno

malo

deficiente

» Describir la caracteriz caracterización ación geomecánica » Analizar los signicados de macizo rocoso y roca intacta

Observaciones:: ..................................................................................................................................... Observaciones

Puntaje

...............................................................................................................................................................

2.

Condiciones de la masa rocosa excelente

sobresaliente

bueno

malo

deficiente

» Explicar las caracteríscas de las disconnuidades » Explicar las principales disconnuidades » describir las caracteríscas de las fracturas


Puntaje

...............................................................................................................................................................

3. Clasifcaciones geomecánicas excelente

sobresaliente

bueno

malo

deficiente

» Describir el índice GSI » Describir el índice RMR » Describir el índice Q » Describir el sostenimiento de rocas


Puntaje

...............................................................................................................................................................

4. Recolección de datos y elaboración de planos geomecanicos. excelente

sobresaliente

bueno

malo

deficiente

» Analizar la caracterización del área de trabajo » Mapeos geotécnicos. » Descripción de los equipos de medición y ulización de la car lla geomecánica para el sostenimiento

Observaciones:: ..................................................................................................................................... Observaciones ...............................................................................................................................................................

Puntaje

Evaluación por competencia

5. Desatado de rocas excelente

sobresaliente

bueno

malo

deficiente

» Explicar los PETS sobre desatado de rocas. » Explicar las herramientas para el desatado de rocas » Explicar las etapas del desatado de rocas

Observaciones:: ..................................................................................................................................... Observaciones ...............................................................................................................................................................

Puntaje

Geomecánica

Contenido I.

Importancia de la geomecánica ...................................................................

5

II.

Condiciones de la masa rocosa ................................................................... 11

III.

Clasicaciones geomecánicas ...................................................................... 17

IV.. IV

Recolección de datos y elaboración de planos geomecánicos .................... 45

V.

Desatado de rocas ....................................................................................... 53

Saber, Saber Hacer, Saber Ser

3

I

CAPÍTULO

IMPORTANCIA DE LA GEOMECANICA

1 LA GEOMECANICA Es una ciencia teórica y aplicada que trata sobre el comportamiento mecánico de la roca, y su respuesta a los esfuerzos aplicados en su entorno. Dependiendo de las caracteríscas y condiciones, la roca puede variar de una mina a otra, así como también de área en área de una misma mina. Cuando el personal de mina sea capaz de conocer la roca, va a estar con mejor capacidad de idencar los peligros potenciales que podrían causar accidentes. Permirá tomar decisiones correctas: tamaño, empo de exposición, sostenimiento a ulizar y el momento adecuado.

2 CARACTERIZACION GEOMECANICA Es el proceso de designar la calidad del macizo rocoso basado en números y términos descripvos de los rasgos que se presentan en cada una de ellas. ell as. Es reportar las cualidades parculares, propias de cada macizo rocoso. Dependiendo de las caracteríscas y condiciones, la roca puede variar de una mina a otra, así como también de área en área de una misma mina. Cuando el personal de mina sea capaz de conocer la roca, va a estar con mejor capacidad de idencar los peligros potenciales que podrían causar accidentes. Permirá tomar decisiones correctas: tamaño, empo de exposición, sostenimiento a ulizar y el momento adecuado. La Geomecánica es importante porque nos conduce a: “ Trabajar abajar en Condiciones Seguras” a. Promover y concienzar el criterio de “Tr b. Difundir la aplicación y colocación correcta y oportuna de los diferentes pos de soporte ulizados en minería subterránea. c. Establecer los medios de comunicación más adecuados para el mejoramiento progresivo del uso de los soportes. d. Incluir en el planeamiento del minado, los diseños que estén basados en las condiciones geomecánica y los requerimientos del soporte para las diferent diferentes es alternavas de producción.

2.1 CALIDAD DEL MACIZO ROCOSO Se considera que un suelo o roca, blando o duro, según su resistencia a la compresión este en los siguientes rangos: blando menos de: Suelo duro entre: Roca blanda de: Roca intermedia de: Roca dura más de: El concreto corriente es de solo:

4 Kg/cm2 Suelo 4 - 19 Kg/cm2 10 a 375 Kg/cm2 375 a 700 Kg/cm2 700 Kg/cm2 210 Kg/cm2

Observación: 1MPa = 10.197 Kg/cm2. Las rocas blandas son aquellas que pueden fallar a t ravés de material intacto a los niveles de esfuerzos existenexistentes que se pueden dar en el área de inuencia de una excavación sin que tenga sendo un valor numérico para denir la resistencia de dichas rocas, aún si se ene en cuenta que los macizos m acizos de roca más dura pueden fallar, y fallan en las l as excavaciones más profundas. El comportamiento de la roca en una galería puede ser dúcl, adecuado o frágil, según las profundidades de 100, 200, y 300 metros respecvamente.


5

Manual del Estudiant Estudiante e

3 ROCA INTACTA Es una porción o trozo de roca sin disconnuidades (fallas, fracturas), con poca o sin alteración, sin agua, etc.

4 MACIZO ROCOSO Es una masa de roca de volumen mayor, mayor, donde se pue de observar, las disconnuidades, (fallas, fracturas), puede observarse meteorización, agua, y presiones hi postácas.

5 LAS ROCAS DE ACUERDO A SU ORIGEN Y SE CLASIFICAN EN:

• • •

Rocas ígneas, son aquellas que han sido formadas por la consolidación del magma. Rocas sedimentarias, formadas por la deposición y licación de sedimentos. Rocas metamórfcas, formadas por procesos de altas presiones y temperaturas. temperaturas.

5.1 PROPIEDADES DE LAS ROCAS Las rocas ígneas son muy resistentes, isotrópicas, rígidas, frágiles, densas y de textura entrabada, su inconveniente se da por la presencia de materiales alterables y diaclasamiento. Las rocas ígneas Plutónicas, enen minerales resistentes, resistentes, entrabadas, se da fallamiento en Escalonado de mineraminera les porque son diferent diferentes. es. Las estructuras de las rocas plutónicas son:

6

• •

Batolitos: Son grandes cuerpos de rocas de mucha extensión. Mayor de 100Km2.

•

Lacolito: Estructura dómicas curveadas en el techo.

Stock: En geología, un stock (del inglés) es una intrusión discordante ígnea que ene una supercie expuesta de menos de 100 kilómetros cuadrados y que solo diere de un batolito en que es menor que éste. La mayoría de stocks son probablemente las cúpulas de batolitos ocultos.


Geomecánica

s s a c a i n c á o l c R o V

VOLCÁN Derrame de lava Dique

) a c l i

a n s i a c b l a o p i v H b u

Textura de las rocas igneas

Como satélite

Stock

Lacolito

C h i m e n e a

D i a t r o m a

s (

Dique

Zona de contacto

s

s a v a i c s o u r R t n i

Xenolito

Techo Batolito

Las rocas ígneas volcánicas muestran heterogeneidad de minerales, hay falla en Poros que afectan la roca, la poro sidad la da plascidad a la masa que si es de rocas masivas resulta Poco porosa. Las rocas sedimentarias enen resistencias media a baja son poco rígidas, dúcles, porosas y presentan textura cementada- laminada. En la rocas sedimentarias la resistencia depende del grado de cementación y de su Densidad, ella aumenta cuando los granos son nos, si hay disolución dis olución en la masa Hay Porosidad. Los planos de estracación son zonas de debilidebilidad. Las rocas Metamórcas se caracterizan por una resistencia medio alta, su ortotropía, Tenacidad textura textura entrabada y baja porosidad, hay rigidez en el sendo Paralelo y Plascidad en el perpendicular. perpendicular. Las rocas metamórcas resultan eláscas por la cristalización de la masa son densas por el Empaquetamiento, si hay minerales laminadas hay debilidad. Si hay esquistosidad hay zonas de debilidad los gneis son como los granitos aunque El bandeamiento les da debilidad

6 DOMINIO ESTRUCTURAL Se dene así, a la porción de masa de roca que está limitada por disconnuidades, donde todo lo que hay dentro es casi homogéneo, es decir se puede notar la presencia de diferentes sistemas sistemas o familias de Disconnuidades que siguen una misma orientación. Cada uno de estos sistemas tendrán caracteríscas diferentes diferentes y el más persistente controlara controlara la inestabilidad de la excavación subterránea.

7 LAS PRINCIPALES DISCONTINUIDADES GEOLOGICAS PRESENTES EN LA MASA ROCOSA 1.

Planos de estrafcación estrafcación:: Son estructuras en capas o estratos, mayormente mayormente horizontales.


7


2. Fallas es la rotura de la roca más desplazamiento.

a

b

6

3. Plegamientos Es el curvamiento de las rocas estracadas.

4. Zonas de corte Son zonas de Muchas Fracturas y Desplazamientos.

5.

8

Diaclasas son fracturas De las Rocas y forman Sistemas o familias.


Geomecánica

6. Planos de foliación Son estructuras curvadas en las rocas Productos del metamorsmo. Se denomina foliación a la disposición en láminas que adquieren ciertas rocas cuando se ven somedas a grandes esfuerzos. Este rasgo se da cuando se produce metamorsmo. Se disnguen varios pos de foliación dependiendo de la mineralogía de la roca madre y del grado de metamorsmo Foliaciones: Estructuras planares formadas por la alineación de minerales en planos preferenciales a través de la roca. Se producen a elevadas presiones y temperaturas.

7.

Contactos litológicos es una línea que divide o separa dos pos de rocas o Mineral.

1

1.

Estéril

2.

Contacto biológico

3. Mineral

2

3

8. Venillas son estructuras delgadas, Rellenadas por diferentes pos de materiales.

Varillas


9


Existen otros rasgos geológicos importantes que deben ser tomados en cuenta, como:

A.-- DIQUES A. DIQ UES Son intrusiones de roca ígnea de forma tabular tabular,, que se presentan Generalmente Generalmente empinadas o vercales.

En geología, un dique es una formación ígnea intrusiva de forma tabular. tabular. Un dique atraviesa capas o cuerpos rocosos preexistentes, lo que implica que un dique es siempre más reciente que la roca en la cual está contenido. Casi siempre presentan una gran inclinación o una inclinación próxima a la vercal, pero la deformación de origen tectónica puede provocar la rotación de los estratos atravesados por el di que de tal forma que este puede volverse horizontal. Las intrusiones conformadas casi horizontalmente a lo largo de estratos son llamadas sills.

B.- CHIMENEAS O CUELLOS VOLCÁNICOS, Son intrusiones que han dado origen a los conos volcánicos.

C.- CUELLOS VOLCÁNICOS O NECKS Son masa cilíndricas de rocas ígneas de posición vercal que ocupan el conducto a través del cual el magma u u-yó para formar un volcán. Una vez que ha concluido el proceso volcánico, la masa fundida que aún queda en el conducto se solidica lentamente y tan pronto como la erosión desgasta desgasta las rocas que lo cubren, queda expuesto aorando en supercie

10


CAPÍTULO

II

CONDICIONES DE LA MASA ROCOSA

Roca intacta

Una discontinuidad

Dos discontinuidad

Muchas discontinuidad

Macizo rocoso Muestra la transición de la roca intacta hasta el macizo rocoso muy fracturado

2 CARACTERISTICAS DE LAS DISCONTINUIDADES 2.1 ORIENTACIÓN Es la posición de una disconnuidad en el espacio y comúnmente es descrito por su rumbo y buzamiento. Pero también se le dene por su dirección de buzamiento y buzamiento. Cuando un grupo de disconnuidades se pre sentan con similar orientación, se dice que éstas forman un “sistema” o una “familia” de disconnuidades.

Orientación desfavorable al avance

•

Rumbo Es el Angulo que forma una disconnuidad con respecto al norte. Se mide de 0 a 90 grados, con respecto al norte o al sur (brújula rumbera). Se mide de 0 a 360 grados iniciando del norte en sendo destral (brújula azimutal).

• •

Buzamiento. Es el Ángulo que forma el plano horizontal con el plano de la disconnuidad es de 0 a 90 grados.

•

Sistemas o Familias. Es un grupo de disconnuidades que enen similar dirección y buzamiento.

Dirección de buzamiento. Es la línea de máxima pendiente en el plano de una disconnuidad, el rumbo y la dirección de buzamiento forman un ángulo de 90 grados.


11


2.2.- ESPACIAMIENTO es la distancia perpendicular que existe entre dos disconnuidades de un mismo sistema de Fracturamiento. Fracturamiento.

2.3.-- PERSISTENCIA 2.3. PERSIST ENCIA Es la permanencia de la disconnuidad a través del medio rocoso. Viene a ser cuán grande es la longitud de la disconnuidad, este es uno de los parámetros más importantes, ya que controla la inestabilidad de la exca excavación. vación. Es la longitud de la traza de una disconnuidad en un aoramiento, cuando hay persistencia se garanza el ujo de agua a través de la masa.

Persistencia

e n t o a m i e c i a E s p a

Espaciamiento

Resistencia

2.4.- RUGOSIDAD es el grado de aspereza que presenta las caras de la disconnuidad, es un parámetro importante, por que mide el grado de resistencia entre los bloques. Una alta rugosidad aumenta la resistencia a la fricción.

Ligeramente rugoso Rugoso

12


Geomecánica

RESISTENCIA DE LAS PAREDES Considerándose la resistencia de la roca a romperse o indentarse con golpes de picota, la guía prácca de clasi cación de roca es la siguiente:

•

Resistencia muy alta

Solo se aslla con varios golpes de picota …………………………………..………………………….………..………........……. > 250 Mpa •

Resistencia alta

Se rompe con más de tres golpes de picota …………………………..…………………………..…………….………...….. 100 – 250 Mpa •

Resistencia media

Se rompe con 1 a 3 golpes de picota ………………………………………..…………………………..…………………...…….. 50 – 100 Mpa •

Resistencia baja

Se indenta supercialmente con la punta de la picota ………………………………..………………………….…......….. 25 – 50 Mpa •

Resistencia Resist encia muy baja

Se indenta profundamente con la punta de la picota ……………..………………………..…………………………......……… <25 Mpa

2.5.- APERTURA es la separación entre las paredes rocosas de una disconnuidad o el grado de abierto que ésta presenta. A menor apertura, las condiciones de la masa rocosa serán buenas y a mayor apertura, las condiciones serán malas.

Aper t tu r a


13


2.6.- Relleno son los materiales que se encuentran dentro de disconnuidad. Cuando los materiales son suaves, la masa rorocosa menos competente y cuando éstos son más duros, ésta es más competente.

2.7.2.7 .- METEORIZACIÓN EN LA EST ESTABILIDAD ABILIDAD DEL TERRENO. Entre los procesos geológicos que más inuyen en la resistencia de las rocas, y están presentes en todos los yaci mientos son, la meteorización y la alteración. La Meteorización o Intemperización. Consiste en la modicación que sufre la roca debido a agentes atmosfé ricos, El grado de meteorización depende de las condiciones morfológicas, climatológicas y composición mineralógica de la roca.

La meteorización se divide en:

•

Meteorización Física Es debido a las variaciones de las temperaturas, se originan nuevas fracturas y las existentes incrementan su apertura,

Meteorización Física: Lajamiento Formación de diaclasas paralelas o subparalelas a la supercie del terreno por alivio de carga al ser eliminados los materiales.

•

Meteorización Química, Se produce la descomposición de la roca y cambio de coloración de la roca.

Meteorización Física

14


•

Meteorización Química

Geomecánica

•

Meteorización Biológica

se origina por la acvidad de los seres vivos, las plantas animales y el hombre. Alteración Hidrotermal de las rocas, se produce por la emisión de uidos o gases magmácos a elevadas temtem peraturas a través de las disconnuidades estos modimodi can las rocas adyacentes por reemplazamiento o rere lleno, Las alteraciones más importantes son la silicicacion de las rocas. La propilizacion por sus minerales como la clorita en las paredes de las fracturas disminuye la resistencia de la roca. La serizacion y Argilización al originar minerales arciarci llosos con textura jabonosa, son desfavorables para la estabilidad y resistencia de la roca peor si existe la prepre sencia de agua.

2.8.- FLUJO DE AGUA. El agua presente en la disconnuidad que se encuentra libre o en movimiento se describe por el caudal y debe evaluarse si el agua Brota o no con presión.

Bloques

m 0 2

5 m 3

Calle

2 0 m

Estructura de primer orden

Modelo de macizo rocoso (escala 4)

Caida de rocas Saber, Saber Hacer, Saber Ser

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Probeta de roca intacta

Macizo rocoso A escala “0” -1 (10 m3 < vol < 100 m3

Aumenta el efecto de escala

Macizo rocoso A escala “2” 1 (10 m3 < vol < 102 m3

Espaciamiento

Espaciamiento

Macizo rocoso A escala “1” (100 m3 < vol < 101 m3

Espaciamiento

Espaciamiento

Espaciamiento

16


CAPÍTULO

IIII II

CLASIFICACIONES GEOMECÁNICAS

1 CLASIFICACION SEGÚN (RQD). Fue descubierto por el geólogo norteamericano Deere, desarrolla que la calidad estructural de un Macizo Rocoso pueda ser esmada a parr de la información obtenida dé la recuperación de trozos intactos de los sondajes dia mannos, sobre esta base propone el índice cuantavo RQD (Rock Quality Designaon).

∑ Longitud Total en trozos ≥ 10 cm R.Q.D (%) = ---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------- x 100 Longitud Total del tesgo (cm) Al no disponer de sondajes diamannos, el RQD puede calcularse, deniendo un RQD supercial según la siguiente expresión: Dónde:: Dónde Jv = N de Juntas por metro cubico

RQD (%) = 115-3.3 x Jv

Jv = Jx + Jy +Jz Para Jv < 5 → RQD = 100.

Basándose en rangos de valores de RQD, el medio rocoso es caracterizado según su calidad de acuerdo al siguiente cuadro:

2 5 cm

RQD (%)

Calidad de roca

100-90

Muy buena

90-75

Buena

75-50

Mediana

50-25

Mala

25-0

Muy mala

12 c m

14 c m

5cm

∑ Tesgo ≥ 10 cm R.Q.D = ---------------------------- x 100 % Longitud del taladro

9 cm

12 cm

25 cm

8 cm

25+12+14+12+25 R.Q.D = ---------------------------- x 80 % 110 11 0 Saber, Saber Hacer, Saber Ser

17


12

12 12

51

51

41

58

20

41

61

23

33

2 CLASIFICACION SEGÚN (RQD). El sistema G.S.I. Cumple con los siguientes atributos.

• • • • •

Son simples, fáciles de recordar y comprensibles

•

Este índice ha sido introducido i ntroducido como un equivalente del RMR para que sirva como un medio de incluir la inforinformación geológica en la aplicación del criterio de falla generalizada de Hoek - Brown, especialmente para rocas de mala a muy mala calidad (muy alterada y con elevado contenido de nos).

• •

18

Sus términos son claros y la terminología empleada es ampliamente aceptada. Incluyen propiedades signicavas de la masa rocosa. Los parámetros considerados son fácilmente medibles mediante ensayos simples, adecuados y económicos. Dependen de la ponderación individual que le asigne la persona encargada a cada uno de los parámetros considerados.

En la determinación del G.S.I. el primer paso a seguir es, denir en forma empírica la l a resistencia y deformabideformabi lidad de la masa rocosa, basándose en las condiciones estructurales (grado de Fracturamiento) y de supercie (alteración, forma de fracturas, relleno), según apreciaciones de campo. Para efectos efectos netamente práccos, práccos, la aplicación del índice G.S.I. En la mina está basado en el uso de los siguiensiguien tes parámetros Geomecánicos. –

CONDICION DE LAS DISCONTINUIDADES.

–

CONDICION DE RESISTENCIA DEL MACIZO ROCOSO EN EL CAMPO

–

CONDICION INFLUYENTES (HIDROGEOLOGICA).


Geomecánica

2.1.- CONDICION DE LAS DISCONTINUIDADES. Esta condición de las disconnuidades está controlada por:

• •

Orientación y sistemas de las mismas Espaciamiento y persistencia.

Para esta condición se determina, tanto la candad de fallas en determinada longitud, como las Fracturas por metro lineal.

La clasifcación según su estructura o disconnuidades varía de: 1.

Levemente fracturada. (LF) Tres a menos sistemas de disconnuidades muy espaciadas entre sí.

1 metro

(RQD 75 - 90) (2 a 6 fracturas por metro) (RQD = 115 - 3.3 x Jn). Jn = Índice según el número de familias de fracturas.

Masiva o levemente fracturada (2 a 6 fracturas/m)

siste 2. Moderadamente fracturada. (F).Muy bien trabada, no disturbada, bloques cúbicos formados por tres sistemas de disconnuidades ortogonales.

1 metro

(RQD 50 - 75) (6 a 12 fracturas por metro) (RQD = 115 - 3.3 Jn.) Jn = Índice según el número de familias de fracturas.

Moderadamente fracturada (6 a 12 fracturas/m)

3. Muy fracturada. (MF). Moderadamente trabada, parcialmente parcialmente disturbada, bloques angulosos formados por cuatro o más sistemas de disconnuidades.

1 metro

(RQD 25 - 50) (12 a 20 fracturas por metro) (RQD = 115 - 3.3 Jn.) Jn = Índice según el número de familias de fracturas.

Muy fracturada (12 a 20 Fracturas/m) Saber, Saber Hacer, Saber Ser

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4. Intensamente fracturada. (IF). Plegamiento y fallamiento, con muchas disconnuidades interceptadas, forfor mando bloques angulosos o irregulares.

(RQD 0 - 25) (Más de 20 fracturas por metro) (RQD = 115 - 3.3 Jn.) Jn = Índice según el número de familias de fracturas.

1 metro

Intensamente fracturada (> 20 fracturas/m)

5.

Triturada o Brechada. (T).Ligeramente trabada, masa rocosa extremadamente rota, con una mezcla de frag mentos fácilmente disgregables, angulosos y redondeados.

(Sin RQD)

2.2.- CONDICION DE RESISTENCIA ESTA DADA POR. Grado de alteración de la roca, alteración y relleno de las disconnuidades, rugosidad y ondulación de las discondiscon nuidades, y su abertura, para determinar se realizan ensayos en laboratorios, o golpes con la picota del geólogo. La clasicación según sus condiciones superciales o resistencia varía de:

•

•

•

20

Muy buena (MB). (Muy resistente, fresca). –

Supercie de las disconnuidades muy rugosas e inalteradas, cerradas.

–

(Rc > 250 MPa)

–

(Se aslla con golpes de picota)

Buena (B) (Resistent (Resistente, e, levemente alterada). –

Disconnuidades rugosas, levemente alteradas, manchas de oxidación, ligeramente abierta.

–

(Rc 100 a 250 MPa)

–

(Se rompe con varios golpes de picota)

Regular (R) (Moderadamente resistente, leve a moderadament moderadamente e alterada). –

Disconnuidades lisas, moderadament moderadamentee alteradas, ligeramente abiertas.

–

(Rc 50 a 100 MPa)

–

(Se rompe con uno o dos golpes de picota)


Geomecánica

•

•

Pobre (P) (Blanda, muy alterada). –

Supercie pulida o con estriaciones, muy alterada, relleno compacto o con fragmentos de roca.

–

(Rc 25 a 50 MPa)

–

(Se indenta supercialmente con un golpe de picota)

Muy pobre (MP) (Muy blanda, extremadamente alterada). –

Supercie pulida y estriada, muy abierta, con relleno de arcillas blandas.

–

(Rc < 25 MPa)

–

(Se disgrega o indenta más de 5.0 mm. con un golpe de picota)

Su aplicación permite obtener una clasicación geológica muy simple como por ejemplo: fracturada, regular (F/R) o muy fracturada, muy pobre (MF/MP) y mediante la tabla de Ábacos del G.S.I. relacionar a esa descripción con los valores aproximados de los Índices RMR por ejemplo a una descripción MF/MP, el valor del Índice RMR sería equivalente a 30.

RESISTENCIA Y DEFORMALIDAD 1.

Parámetros que permiten caracterizar y clasicar la roca matriz: la resistencia (compresión simple). Y el comParámetros com portamiento frente a la deformación (módulo de Young, coeciente coeciente de Poisson)

2. La resistencia determina la competencia de la roca matriz para mantener unidos sus componentes, y depende fundamentalmentee de su composición mineral y del grado de alteración fundamentalment

Resistencia a la compresión uniaxial Determinación de la recistencia a la compresión simple En campo

Pruebas

a. b. c. d.

Indices indirectos o indices de campo Marllo schmidt Carga puntual Compresión uniaxial

Ensayos sencillo En laboratorio

Ensayos mecánicos

Indice de campo: esmación de la resistencia uniaxial (ISRM).

•

Primera aproximación del valor de la resistencia: valoración cualitava que tabulada permite establecer una esmación cuantava del rango de resistencia en suelos cohesivos y rocas

•

Procedimiento: Limpiar capa de alteración supercial. Hacer pruebas con navajas o marllo de geólogo y clacla sicar la resistencia de la roca de acuerdo con la tabla.

Clase

Descripción

Idencación de campo

S

Suelo muy blando

El puño penetra fácilmente varios cm.

S S

Suelo blando Suelo rme

El dedo penetra fácilmente varios cm. Se necesita una pequeña presión para hincar el dedo

S

Suelo rigido

Se necesita una fuerte presión para hincar el dedo

0.10 - 0.25

S

Suelo muy rigido

Con cierta presión puede marcarse con la uña

0.25 - 0.50

S

Suelo duro Se marca con dicultad al presionar con la uña Roca extremadaextremadaSe puede marcar en la uña mente blanda

R

= Resistencia a la compresión (MPa) <0.0025 0.0025 - 0.05 0.05 - 0.10

> 0.50 0.25 - 1.0


21


R

Roca muy blanda

Al golpear con la punta del marllo la roca se desmenuza. Con navaja se talla fácilmente

1.0 - 5.0

R

Roca blanda

Al golpear con la punta del marllo se producen ligeras marcas. Con la navaja se talla con dicultad

5.0 - 25

R

Roca moderada- Con un golpe fuerte del marllo puede fracturarse con la mente dura navaja no puede tallarse Roca dura Se requiere más de un golpe del marllo para fracturarla

50 - 100

R

Roca muy dura

100 - 250

R

Roca extremadaextremadaAl golpear con el marllo solo saltan esquirias mente dura

R

Se requiere mucho golpes del marllo para fracturarla

25 - 50

> 250

2.3.- CONDICIONES DE FACTORES INFLUYENTES (HIDROGEOLOGICA) ESTA ESTA CONTROLADA POR:

1.

–

Tipo de roca, grado de permeabilidad (primario o secundario), controles litológicos y estructurales.

–

Candad y presión del agua subterránea.

–

Condiciones climatológicas superciales, área de inltración.

–

Caracteríscas Caracterísc as del agua subterránea, especialmente su PH (grado ( grado de acidez).

Se clasican en: * Secas * Húmedas o goteos. * Flujos sin presión. * Flujo a presión. Inuencia del agua subterránea, en las rocas masivas o levemente fracturadas, la presencia del agua no ene inuencia signicava

2. En roca fracturada o estracada, la inuencia del agua en las suras es un aspecto importante a considerar. considerar. Cuando en las fracturas hay presencia de agua, esta ejerce presión y actúa como lubricante, además puede lavar el relleno débil de las fracturas, complicando la situación de la excavación. 3. En rocas severamente fracturadas, fracturadas, la presencia del agua origina que endan a aojarse con más facilidad. En ambientes de altos esfuerzos el aojamiento de la roca será más rápido. 4. La observación de cambios en la humedad en el techo y paredes de la excavación ayuda en el reconocimiento de posibles fallas de la roca, como resultado de las variaciones de los esfuerzos. 5.

22

Finalmente, en las rocas expansivas el agua es el detonador del hinchamiento de las mismas, con la conse cuente generación de altas presiones y deformaciones que pueden llevarla a la falla o dañar los sistemas de sostenimiento.


Geomecánica

Caracterización geotécnica del macizo rocoso según el grado de fracturamiento y resistencia (se toma en cuenta la condición de discondisconnuidades).

Se basa en la cantidad de fracturas por metro lineal, medidas insitu con una wincha. La mala voladura afecta esta condición. La resistencia se determina golpeando o indentando la roca con una picota. Se toma en cuenta la rugosidad, alteración de paredes y relleno de las discontinuidades.

ESTRUCTURA

S E L A I C I F R E P U S S E N O I C I D N O C

) A C S S E A R S F O , G E U T R N Y E U . T ) S M a I S P S E E D M . ) R A 0 5 A E D I 2 T T U > O C N N c I E I R P T ( M N . E A O S D D C A S S D E A I A M D R P E S R L R A E O T L C G X E , N E O ( D S A C A S D I A A N E L E C L I R I U F E T T B R L S A A Y E P I E U U N S E S ( M

S A H C ) N . A A ) a D M , P A S M R A 0 E D 5 T A 2 . L R a ) A E 0 A T T E L 0 T A 1 O I N . c C E M R ( P . E M S E E V A D V E L T S E , R E L S E P , A I L E S B O T O A . G N G M S E U A O T R R I S I S E R A S E I G V E D L R A , N O I N C Y D Ó I U U E N I C M ( T A P D A N I M O N O X R E C O S E E U I ( B D D S

, S A ) D A A D R A E . T R L ) E A A T E T L T O . C A N ) I a P E E P T M E N A M D E D 0 S A 0 M 1 E R E E a P V D 0 L E O 5 O L c G M S Y , R ( O . E S S D T A S A N I T O E L R O T S E N I U S I E B S D A A N E D E O I R C ( U T N E I E P R N A T M M L N A U O R O C E R G S G E E I I ( R D L S

) , A S D A A D R A E R T E L T . A L A . . A C ) Y O E M T A U R N E D M E , A S D M R E S L E N O A I C D O I T I O C N F E A R M E . I M P T R I T G U A S S S E E R R N F A N T E O O N T C C E N O D E S O N I M A O E T S A D I D L C ( A U A ) R P P a E S M P O M D E I C 0 O C I O 5 M ( F N A R 5 A E E 2 L P L L A U E c S R R ( M

N O C S A T R ) . E . I a ) B P E A M T N ) Y 5 2 E U A < M D M , c A A S R D R A ( N E D . U T I A S F L A O D A R T N R Y S A P U E L A Y B T M , S S N A A A E L D D D I L I N L I N A U C O L P R A A B ( S E G E A I D E R L C I A F O G N S R E I M L D Y E P L U U E E S R S ( M

LEVEMENTE FRACTURADA. TRES A MENOS SISTEMAS DE DISCONTINUIDADES MUY ESPACIADAS ENTRE SI. (RQD 75 - 90%) (2 A 6 FRACT. POR METRO)

MODERADAMENTE FRACTURADA. MUY BIEN TRABADA, NO DISTURBADA, BLOQUES CÚBICOS FORMADOS POR TRES SISTEMAS DE DISCONTINUIDADES ORTOGONALES.

(RQD 50 - 75%)

(6 A 12 FRACT. POR METRO)

MUY FRACTURADA.

MODERADAMENTE TRABADA, PARCIALMENTE DISTURBADA, BLOQUES ANGULOSOS FORMADOS POR CUATRO O MÁS SISTEMAS DE DISCONTINUIDADES. (RQD 25 - 50%) (12 A 20 FRACT. POR METRO)

INTENSAMENTE FRACTURADA.

PLEGAMIENTO Y FALLAMIENTO, CON MUCHAS DISCONTINUIDADES INTERCEPTADAS FORMANDO BLOQUES ANGULOSOS O IRREGULARES. (RQD 0 - 25%) (MÁS DE 20 FRACT. POR METRO)

TRITURADA O BRECHADA.

LIGERAMENTE TRABADA, MASA ROCOSA EXTREMADAMENTE ROTA CON UNA MEZCLA DE FRAGMENTOS FACILMENTE DISGREGABLES, ANGULOSOS Y REDONDEADOS. (SIN RQD)


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(GSI) MODIFICADO Delos codigosn de letra difinidos que describen la estructura del macizo rocoso y la condición de las discontinuidades, seleccione el cuadro apropiado es esta tabla. Estime el valor tipico del inice geologico de resistencia GSI. de los contornos que muestra la tabla No trate de obtener un mayor grado de precisión indicar un rango de valores para GSI por ejemplo de 36 a 42, es más realista que indicar un unico valor por ejemplo 38.

ESTRUCTURA LEVEMENTE FRACTURADA. TRES A MENOS SISTEMAS DE DISCONTINUIDADES MUY ESPACIADAS ESPACIA DAS ENTRE SI. (RQD 75 - 90%) (2 A 6 FRACT. POR METRO)

(RQD = 115 - 3.3 Jn) MODERADAMENTE FRACTURADA. MUY BIEN TRABADA, NO DISTURBADA, BLOQUES CÚBICOS FORMADOS POR TRES SISTEMAS DE DISCONTINUIDADES ORTOGONALES.

(RQD 50 - 75%)

) A C S S E A S R F O , G E U T R N Y E U . T ) M I S a S S P E S E M . L E D R A 0 ) 5 A A I E D I 2 T T > O C I N U C I c I F E N R P T ( R M N . E E A O S D C A P D S D A S I U M D A E R P L S E S R O R E S T A L G E X E C , N E D S N ( O A C S D O I A E N I A A L C L I E C I R I F E T T D U B R L S N Y E A A N E O U P U I S C M S E (

S A H C ) N . A A ) a D M , P A S M R A 0 E D 5 T A 2 . L R a ) A E 0 A T T E L 0 T A 1 O N . c C I R P E M ( . E E M E V S A D V E L T S E , R E L S E P , A I L E S B O T O A . G N G M E U A S O T R R I S I S E R A S E G V E D I L R A , N O D N Y I Ó I C U U N C E I M ( T A P D M A N I O X O N C O R E S U I E E S B D D (

, S A ) D A A D R A E . T R L ) E A A T E T L T O . C A N I ) a P E E P T M E N A M D E D 0 S A 0 M 1 E R E E a P L V D 0 O E 5 L O c G M S R Y , ( S . O E D T A S S O I A N T E L R O T S E N I U E S I B S D A A N E D E O R I T C ( U N N E E R I P A T M M L N A O U O R C E R G S E E I G I R D L S (

) , A S D A A D R A E R T E L T . A L . A ) . A C E Y M O T A U R N D M , E E A S D M R E S L A E N O I D O I I T C O C N F E M A R E . I M P T R I T G U S A S S E E R R N F A T O N N E O E T C C N O D O N E S I M O E A A I D T ( S D L C A U A ) R P P a M P E S O M D E I C 0 O C I O 5 M F N A ( R 5 A E E 2 L P L L A U E c R M S R (

N O C S A T R . ) ) E I a E B P T N A M E ) Y 5 M A U 2 L < A D M , c I A C S R I R A ( F E D . R S T A E I A L D P A R T N U S Y S A U E L A B T Y M , S S N A A A E L D D D L I N I N I L C A U O L P R A A B ( S E G E A I D E L C R O A I G F N S M R E I L D Y E P L E U U E S M S R (

95 90 85 80 75 70 65

(6 A 12 FRACT. POR METRO)

60 MUY FRACTURADA. MODERADAMENTE TRABADA, PARCIALMENTE PARCIAL MENTE DISTURBADA, BLOQUES ANGULOSOS FORMADOS POR CUATRO O MÁS SISTEMAS DE DISCONTINUIDADES. (RQD 25 - 50%) (12 A 20 FRACT. POR METRO)

55 50 45 40

INTENSAMENTE FRACTURADA. PLEGAMIENTO Y FALLAMIENT FALLAMIENTO, O, CON MUCHAS DISCONTINUIDADES INTERCEPTA INTERCEPTADAS DAS FORMANDO BLOQUES ANGULOSOS O IRREGULARES. (RQD 0 - 25%) (MÁS DE 20 FRACT. POR POR METRO)

35 30 25 20

TRITURADA O BRECHADA.

LIGERAMENTE TRABADA, MASA ROCOSA EXTREMADAMENTE ROTA CON UNA MEZCLA DE FRAGMENTOS FACILMENTE DISGREGABLES, ANGULOSOS Y REDONDEADOS. (SIN RQD)

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15 10 5

Geomecánica

2.4. TABLA DE CLASIFICACIÓN G.S.I. PARA LA MINA CASAPALCA En la elaboración de la tabla G.S.I. para denir las clasicaciones de los macizos rocosos y los sostenimientos a ser ulizados en la mina Casapalca se tomó en cuenta las siguientes condiciones:

•

Condiciones litológicas, determinándose insitu las caracteríscas sicas y eláscas de los diferentes macizos rocosos que constuyen la formación Casapalca en la cual se emplaza este yacimiento, estas propiedades fuefue ron denidas en base al criterio generalizado de falla de Hoek - Brown (1994):

•

Condiciones tectónicas y estructurales determinadas mediante el mapeo supercial de estructuras regionales y locales con el objeto de idencar y denir los sistemas de pliegues y fallas y la incidencia de estos en las condiciones de la roca estableciendo los dominios estructurales que se dan a connuación.

•

Condiciones de las operaciones mineras considerándose entre ellas: – Los pos de minado para opmizar la explotación. – Los anchos y empo de las aberturas sin relleno. – El po uso de cada labor (desarrollo o explotación). – Las facilidades de acceso a las diferentes labores que compromete el abastecimiento de los elementos de soporte. Galeria

Tipo de roca

Indice de calidad de roca rmr

Tipo de explosivo en la voladura Arranque: 80% y 65%

Sistema de �ostenimiento

Tiempo de auto soporte

Empernado puntual

7 Días

Color Amarrillo

Arrastres: 65% Buena

> 50

Ayudas: 65%

Arranque: 65%

Empernado sistemaco

Arrastres: 45%

Tipo de perno: helicoidal 19 mm.

Cuadradores: 45%, 30 –50

Verde

Cuadradores: 45%, 05 cartuchos distribuidos a lo largo del taladro mediante espaciadores

Ayudas: 45%

Regular

Control de bloques

24 Horas

Largo de perno: 6 pies

Verde

Celeste

Espaciamiento : 1.2 MeMe05 Cartuchos distribuidos tros a lo largo del taladro mediante espaciadores N° de cembolt : 05 cartucartu chos Se instalará malla elecelec trosoldada en caso de roca intensamente fracturada. If / r

Mala Y Muy malla

Arranque: 45%

Enmaderado o cerchas

Arrastres: 45%

Espaciamiento: 1.0 M.1.5 M.

Ayudas: 45% < 30

4 Horas

Azul

Cuadradores: exsadit 45%, 04 Cartuchos distribuidos a lo largo del taladro mediante espaciadores


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Tipo de roca Buena

Indice de calidad de roca rmr > 50

Tipo de explosivo en la voladura Dinamita 65 %

Tajos Sistema de sostenimiento

N° de cortes

Color

Inmediato Refuerzo puntual

02 0 2

• Split-set para potencia mayor a 2.0 M.

Amarillo

Verde

Para potencia menor a 2.0 Metros. • Puntales de madera con planlla Regular

30 3 0 –50

Dinamita 45%

Empernado sistemaco

Rmr=41-50

Dinamita 65 % sólo en • Tipo de perno : split set 02 Cortes fajas de mineral abrasiabrasi- mas planlla de madera vo o carbonatos compecompe • Largo de perno : 6 pies tentes • Espaciamiento : 1.2 MeMe Rmr=30-40 tros 01 Cortes Para potencias menores a 2.0 Metros instalar puntales de madera y planllas.

Verde

Celeste

• Diámetro de puntales : 6 pulgadas • Espaciamiento 1.5 Metros Mala

< 30

Dinamita 45 %

:

Empernado sistemaco • Tipo de perno : split set mas planlla de madera y malla

Y

01

Rojo

Azul

• Largo de perno : 6 pies Muy Mala

• Espaciamiento : 1.0 MeMe tros Para potencias menores a 2.0 Metros instalar puntales de madera y planllas. • Diámetro de puntales : 6 pulgadas • Espaciamiento : 1.2 MeMe tros

Nota Los esfuerzos en profundidad a la que se encuentran los tajos como el nivel 6 y 7 en el momento de su exploexplo tación el tajo supere el 60% de su extraccion, deberá realizarse sólo un corte hasta completar su explotación y el ulmo corte se ejecutará mediante breasng o camara y pilares

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Geomecánica


27


28


Geomecánica

METODOLOGIA DE APLICACION Para la aplicación de la presenta tabla se determina in situ despues de lavar y realizarse el desatado de las paredes y techo de la labor a evaluar.

SIN FACTORES INFLUYENTES Para determinar los factores propios de la roca se procede a medir la candad de fracturas por metro lineal (es tructura) y la resistencia de la roca mediante golpes de picota con las que se rompe o se indenta, tambien la coorcoor dinación de las fracturas, abertura, relleno y alteración (condicion supercial)

FACTORES INFLUYENTES La presencia de agua, orientaciones desfavorables de las disconnuidades, ocurrencia de esfuerzo (encamparse, labores cercanas entre si, presencia y cercania a fallas) y demoras en la instalación de sostenimiento que afecten a un determinado po de roca.

SIN FACTORES INFLUYENTES • Candad de fracturas por metro • Resistencia de la roca • Abertura • Relleno • Alteración

FACTORES INFLUYENTES A F/MP B

• • • • • •

La presencia de agua Orientaciones disconnuidades Ocurrencia de esfuerzo encampane, labores cercanas presencia fallas

MEDIDAD PREVENTIVAS Y DE CONTROL

•

Uso de voladura controlada principalmente en las bóvedas disminuyendo el espaciamiento de taladros cargacarga dos o incluyendo taladros de alivio. distribuir mejor la columna cargadsa. evitar concentraciones de vibracio nes que originen microfactur microfacturas as en paredes, techo y frente de labor.

•

Ejecución de la evaluación geomecánica de inmediato e instalación del sotenimiento de acuerdo al po y empo recomendado en la tabla.

• •

Revisar y hacer cumplir en forma extricta con los estándares y procedimiento de instalación de sostenimiento

•

Efectuar periódicamente pruebas de arranque de pernos instalados, limpieza y reparación de mallas rellenados con fragmentos de roca, reemplazar los pernos mal colocados o sueltos. Capacitación permanente del personal de operaciones (jfes de guardia, capataces, perforistas perforistas y ayudantes) en la aplicación de la tabla y colocación del sostenimiento.

3 INDICE RMR (ROCK MASS RATING) Esta clasicación fue realizada por el invesgador BIENIAWSKY BIENIAWSKY Toma en cuenta los siguientes parámetros:

•

Resistencia uniaxial de la matriz rocosa. Resistencia a la compresión de un tesgo de roca sana sin Planos de debilidad.

•

RQD de DEERE es el Grado de fracturamiento, fracturamiento, toma en cuenta las juntas por metro, se dene a junta o fractura a toda disconnuidad geológica.

• • •

Espaciamiento de disconnuidades. Condiciones de las disconnuidades. Persistencia es la permanencia de la disconnuidad a través del medio rocoso. Saber, Saber Hacer, Saber Ser

29


• • • •

Abertura de Fractura es la distancia entre las paredes de una fractura (espesor de la disconnuidad)

• •

Condiciones hidrogeológi hidrogeológicas. cas. es el ujo de agua medido cualitavamente sobre un tramo del túnel.

Rugosidad se dene como la textura de los planos de las disconnuidades. Relleno de Fractura se considera el espesor y dureza del material de salbanda. Meteorización son los cambios en la calidad de la roca roca por procesos sicos, químicos químicos y biológicos, los cuales determinan el comportamiento estructural del macizo rocoso. Orientación de las disconnuidades respecto a la excavación. o posición geométrica de las disconnuidadisconnuidades en relación al avance del túnel.

Paralelo

Perpendicular

En cualquier dirección

Rumbo perpindicular a la eje de la excavación excavación Condición muy favorable: cuando el buzamiento es de 45° - 90° Condición favorable: Cuando el buzamiento es de 20° - 45°

Rumbo perpindicular a la eje de la excavación excavación Condición regular: cuando el buzamiento es de 45° - 90° Condición desfavorable: desfavorable: Cuando el buzamiento es de 20° - 45°

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Geomecánica

Rumbo paralelo a la eje de la excavación excavación Condición muy desfavorables: cuando el buzabuzamiento es de 40° - 90° Condición regulare: Cuando el buzamiento es de 20° - 45°

LA METODOLOGÍA DE CLASIFICACIÓN CONSISTE EN:

1.

SELECCIONAR PARA CADA PARÁMETRO EL VALOR (RATING)

2. LA SUMA DE TOTAL DE ESTOS VALORES (RATING) CLASIFICARÁ A LA ROCA EN EL CORRESPONDIENTE RANGO DE CALIDAD De acuerdo a la incidencia de éstos parámetros se expresa la condición de la exca excavación vación con un Índice que varía de 0 a 100 denominado RMR, exisendo variaciones y modicaciones posteriores a éste índice que se han ido desa rrollando por diferentes autores en base a sus experiencias y adecuados a labores mineras, habiéndose denido en M.B.R., en el cual se hace una corrección por método de excavación excavación y cercanía de la Voladura. Tabla 4- Sistema de Valoración de la Masa Rocosa – RMR (Según Bieniawski, 1989). 19 89).


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Orientación de las diaclasas Rumbo perpendicular al eje del tunel Rumbo paralelo al eje del tunel Buzamiento 0° Excavación con buzamiento Excavación contra - 20° cualquier buzamiento buzamiento Buzamiento buzamiento 20° buzamiento buzamiento dirección 45° - 90° 20° - 45° 45° - 90° - 45° 45° - 90° 20° - 45° Muy favofavoMuy desfavodesfavoFavorable Media Desfavorable media Desfavorable rable rable

Ralación rumbo diaclasa/ eje tunel Valoración Tuneles Cimentación Taludes

Corrección por orientación de las diaclasas Muy favorafavoraFavorable Media ble 0 -2 -5 0 -2 -7 0 -5 -25

Desf De sfav avor orab able le -10 -15 -50

Muyy de Mu desf sfav avo orable -12 -25 -60

Determinación de la clase del macizo rocoso Valor total RMR Clase número Descripción

81-100 I muy bueno

61-80 II bueno

41-60 III medio

21-40 IV malo

<20 V muy malo

II 6 meses para 4m 2-3 Kg/cm2

III 1 semana para 3m 1.5-2 Kg/cm2

IV 5 horas para 1.5 m 1-1.5 Kg/cm2

V 10 minutos para 0.5 m < 1 Kg/cm2

40° - 45°

30° - 40°

30° - 35°

< 30°

Signicado de las clases de macizos rocosos Clase número I Tiempo de 10 años para 5m mantenimiento Cohesión > 3 Kg/cm2 Abgulo de > 45° fricción

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Geomecánica

PETS MAPEO GEOMECÁNICO 1.

PERSONAL –

Geomecánicos

2. EQUIPOS DE PROTECCIÓN PERSONAL –

Protector de cabeza con barbiquejo

–

Respirador para polvo

–

Tapón de oídos

–

Guantes de cuero

–

Correa portalámparas

–

Zapato de seguridad

–

Mameluco con cintas reecvas

–

Anteojos de seguridad

3. EQUIPOS / HERRAMIENTAS / MATERIALES – Lámpara minera – Brújula – Nivel de mano, exómetro, escuadra – Cinta métrica – Libreta de campo – Lápiz, lapiceros – Spray paint 4. PROCEDIMIENTO –

Inspeccionar la zona a sostener; vericar la venlación, sostenimiento anterior si lo hubiere, evaluar el riesgo en base a la matriz IPERC, desate de roca y realizar la evaluación geomecánica.

–

Bloqueo y delimitación del área á rea de trabajo; donde se realizara el mapeo geomecánico.

–

5.

Regar el macizo rocoso con la nalidad nal idad de observar el fracturamien fracturamiento to para determinar las familias existenexisten tes la calidad de roca lo requiera (IF/MP), se debe ulizar marchavantes de madera, los que serán coloca dos pasando por debajo del sombrero del penúlmo cuadro y por encima del sombrero del úlmo cuadro, jando la punta del marchavante en el frente de la labor, los cuales deben ir juntos y alineados.

–

Marcar tramos de 2 metros a lo largo de la labor gradiente y punto de dirección.

–

Tomar datos y caracteríscas de las familias idencadas (Rumbo, Dips, Dips direcon, persistencia, rugorugosidad, apertura, relleno, espaciamiento, presencia de agua).

–

Connuar con el proceso de mapeo a medida que avance la labor.

RIESGOS ASOCIADOS – Lesión por caída de rocas. – Exposición de polvo y gaseamiento. – Caída de personas. – Lesiones por golpes.

6. RESTRICCCIONES – Toda condición diferente a lo establecido en el presente PETS. – Comprobar el autosoporte del lugar a sostener.


33


34


Geomecánica

Ejercicio: En una perforación de 25 m de longitud, sobre un macizo de rocas ígneas; se recuperan 5 tesgos de 2.30 pies de longitud, 50 con longitud promedio de 0.80 pies y 20 núcleos de 0.37 0 .37 pies: el resto de material recuperado corres corres-ponde a fragmentos cuyo mayor tamaño es de 0.28 pies. Se observa además 3 Sistemas de Fracturas Fracturas cuyas abertuabertu ras son disconnuas, cerradas y los bordes presentan ligera de coloración pero duros. Varias muestras inalteradas de este macizo son somedos a Ensayos de Compresión Simple, arrojando valores comprendidos entre 1200Kg/ cm2 y 2000Kg/cm2. 2000Kg /cm2. A parr de los 10m de perforación se ha visto que uye Agua a razón de 15 litros/minuto propromedio. El distanciamiento promedio entre diaclasas se encuentra por el orden de 24 5 mm. La veta mineralizada se encuentra encajonada en el principal sistema de diaclasas cuyo rumbo es de N 25° E, y un echado (buzamiento) de 85° SE (la exca excavación vación lógicamente será paralela a este rumbo). Determine la clasicación RMR.

SOLUCIÓN DEL PROBLEMA 1.

Resistencia de la roca intacta Dato: Varias muestras muestras inalteradas de este macizo son somedos a Ensayos de Compresión Simple, arrojando valores comprendidos entre 1200Kg/cm2 y 2000Kg/cm2.

Observación:

1MPa = 10.197 Kg/cm Kg/cm.

Entonces:

1200Kg/cm = 117.68 MPa. 1200Kg/cm

2000Kg/cm = 196.14 MPa. 2000Kg/cm

Según la tabla; se encuentra en el rango de 100 MPa – 250 MPa Valoración Valor ación RMR = 12

2. RQD

Dato: En una perforación de 25 m de longitud, sobre un macizo de rocas ígneas; se recuperan 5 Tesgos Tesgos de 2.30 pies de longitud, 50 con longitud promedio de 0.80 0. 80 pies y 20 núcleos de 0.37 pies: el resto de material recuperado corresponde a fragmentos cuyo mayor tamaño es de 0.28 pies.

Observación: Pie = 0.3048 m. 10cm = 0.3281 pies

N ° de tesgos 5

Longitud(pies) 2.30

Longitud(cm) 70.104

Longitud(cm) TOTAL 350.52

50

0.80

24.348

1219.2

20

0.37

11.2776

225.552

Resto

0.28

8.5344

NO CUENTA 1795.272 cm

1795.272 2500.000

x

100

=

72%


35


Entonces: Según la tabla; se encuentra en el rango de 50% – 75% Valoración Valor ación RMR =13

3. Separación entre Diaclasas (m): Dato: El distanciamiento promedio entre diaclasas se encuentra por el orden de 245 mm. Pero 245mm = 0.245m. Según la tabla; se encuentra en el rango de 0.2m – 0.6m Valoración RMR =10 4. Estado de Diaclasas: Dato: Se observa además 3 Sistemas de Fracturas cuyas aberturas son disconnuas cerradas y los bordes presentan ligera de coloración pero duros según las caracteríscas anteriores se ene la siguiente: Valoración Valor ación RMR =30

5.

Agua Freáca: Dato: A parr de los 10m de perforación se ha visto que uye Agua a razón de 15 litros/minuto Promedio. Entonces el CAUDAL = 15 litros/minuto Según la tabla; se encuentra en el rango de 10 – 25 Valoración Valor ación RMR =7

6. Valoración Primaria Luego la valoración total es: Valoración Valor ación primaria RMR =72

7.

Orientación de las diaclasas: La veta mineralizada se encuentra encajonada en el principal sistema de diaclasas cuyo rumbo es de N 25° E, y un echado (buzamiento) de 85° SE (la excavación lógicamente lógicamente será paralela a este rumbo). Según lo anterior el buzamiento se encuentra entre 45° – 90°. Valoración Valor ación RMR = Muy desfavor desfavorable able

8. Corrección por Orientación de las Diaclasas. Para el problema, la relación rumbo diaclasas /eje túnel es muy desfavorable. Valoración = - 12 Valoración primaria

72

Corrección

- 12

Valoración Valor ación nal (RMR)

60

9. Clasifcación: Se ene de la tabla: Valoración 60

36


Rango de Valoración 60 - 41

Calidad Regular

Clase III

Geomecánica

10. Caracteríscas: Clase

Tiempo de sostenimiento y longitud

Cohesión (KPa)

Ángulo de fricción

III

1 sem. con 3 m de altura

200 - 300

25° - 35°

3.1 TIEMPO DE AUTOSOPORTE Es el empo que puede estar la labor sin sostenimiento, transcurrido este empo las rocas empiezan a despren derse. Para una calidad de roca el empo de autosoporte está relacionado Indirectamente con las dimensiones de la labor.

• •

A mayor altura de la labor menor empo de autosoporte A menor altura de la labor mayor empo de autosoporte.

Tiempo de sosten de la labor (horas)

El empo de autosoporte mínimo, así como, la abertura máxima permisible sin soporte, está relacionado con el Indice Q según la siguiente relación: Abertura máxima = 2 (ESR) Q0.4 Abertura máxima y empo de auto soporte según el Índice RMR, se muestra en el cuadro

Tipo de excaavaciòn Excavaciones mineras provisionales Excavaciones Excavaciones Excav aciones mineras permanentes, tùneles de conducciòn de agua para obras hidroelectricas (con la excepciòn de las camaras de alta presiòn para conpuertas). Tùneles pilotos (explora ciòn). excaavaciones parciales para càmaras subterraneas grandes.

ESR 3-5 1.6


37


Camaras de almacenamiento plantas subterraneas para el tratamiento de agua tuneles carreteros y ferrocarriles pequeños, càmaras de aalta presiòn, tùneles auxiliares. Casas de maquina tuneles carreteras y ferrocarriles mayores, refugios de defensa civil, portales y cruces de tùneles. Estaciones nucleoelectricas subterràneas, estaciones de ferrocarril, instalaciones para deportes y reuniones, fabricas.

38


1.3 1.0 0.8

Geomecánica

Categoria de sostenimient s ostenimiento: o: 1. Sin sostenimiento 2. Bulonado puntual 3. Bulonadosistemaco 4. Bulonado sistemaco con hormigon proyectado 5. Hormigon proyectado con bras, 50-90mm y bulonado 6. Hormigon proyectado con bras, 90 -120mm y bulonado 7. Hormigon proyectado con bras, 120 - 150mm, y bulonado 8. Hormigon proyectado con bras, > 150mm con bulonado 9. Revesmient Revesmiento o de hormigon Evaluaciòn del ESR (excav (excavaòn aòn support rao) Clave Tipo de excavaciòn 1 Excavaciones Excav aciones mineras temporales B Pozos vercales de seccion circular C Excavaciones Excav aciones mineras permanentes, Tùneles hidraulicos, tuneles piloto, pozos planos, excaexca vaciones iniciales de gran secciòn D Cavernas de almacenamiento, plantas de tratamiento de aagua tuneles carreteros y ferro ferro-viarios de secciòn media E Cavernas hidroelectricas, tuneles de graan secciòn, excavaciones militares, emboquilles de tùneles. F Instalaciones nu nucleares, es estaciones de de fe ferrocarril e instalaciones in industriales.

ESR 3.5 2.5 1.6 1.3 1.0 0.8

LUZ MAXIMA DE EXCAVACION ESTABLE El análisis de numerosos casos de exca excavaciones vaciones sin refuerzo en roca con diferente indice rmr, rmr, ha denido una forfor mula para la luz máxima (claro) de excavación sin refuerzo según la siguiente expresion: CLARO (m) = ESR x 0.035 x RMR

RMR<60

CLARO (m) = ESR x (0.4 x RMR - 22)

RMR>60

Donde:

• • •

Claro

:

luz máxima de exca excavación vación estable (m)

Rmr

:

rang del macizo rocoso

Esr

:

parámetro de seguridad según el po de exca excavación vación

4 INDICE NGI (Q). (NORWEGIAN GEOTECHNICAL INSTITUTE). Fue desarrollado por los invesgadores Barton Lien y Lunden, Está basado en una evaluación numérica de sus parámetros, relacionados entre sí, de acuerdo a la siguiente expresión:

Q

( R QD ) =

Jn

x

(J r ) Ja

x

( J w) SRF


39


Donde:

• • • • • •

RQD

=

Índice según la valuación de Deere.

Jr

=

Índice según la forma de la supercie de las fracturas.

Jn

=

Índice según el número de familias de fracturas.

JQ

=

Índice según la alteración en la supercie de las fracturas o su relleno.

Jw

=

Coeciente reductor por presencia de agua.

SRF

=

(Stress reducon factor) coeciente dependiente del estado tensional del macizo rocoso.

Asociados estos parámetros en grupo, obtenemos que:

•

( RQD ) Jn

=

Representaa el tamaño del bloque. Represent

•

( Jr ) JQ

=

Representaa la resistencia al corte de bloque. Represent

•

( Jw ) SRF

=

Representaa la inuencia del estado tensional. Represent

Plantilla para clasifcacion del NGI (Q)

DESCRIPCION

40

VALOR

1. Indice de calidad de roca

R.Q.D

A. Muy mala

0-25

B. Mala

25-50

C. Regular

50-75

D. Buena

75-90

E. Muy buena 2. Numero de familias de fractura

90-100 Jn

A. Macizo, sin o con pocos fracturas

0.5-1.0

B. Un set de fracturas

2

C. Un set de fracturas mas otra aleatoria

3

D. Dos set de fracturas

4

E. Do Dos set de fracturas mas otra aleatoria

6

F.

9

Tres set de fracturas

G. Tres set de fracturas mas otra aleatoria

12

H. Cuatro set de fracturas mas otra aleatoria

15

I.

Roca quebrada, suelos

20

3. Rugosidad de fractura

Jr

•

Contacto entre roca de caja

•

Contacto de cajas antes de 10 cm de cizalle c izalle

•

Fracturas disconnuas

4

A. Asperas o irregulares, onduladas

3

B. Suaves, onduladas

2

C. Lisas, onduladas

1.8

D. Asperas o irreguares planas

1.5


Geomecánica

E. Suaves, planas

1.0

F.

Lisas planas

0.5

•

No hay contacto de cajas al producirse el cizalle

G. Zona con minerales arcillosos, con espesor suciente para evitar el contacto de roca de caja H. Arena, grava o zona quebrada, con espesor suciente para evitar el contacto de roca de caja 4. Alteracion de la fractura •

1.0 1.0 Ja

Contacto de roca de caja

A. Extremadamente sano, duro no reblandecido, relleno impermeable

0.75

B. Paredes no alteradas solo descoloramient descoloramiento o supercial supercial

1

C. Paredes levemente alteradas, revesmiento revesmiento no reblandecido, parcular arenosas, de arcilla, etc D. Reves Revesmiento miento de arenas arcillosas con pequeña porción de arcilla (no reblandecido)

2

E. Revesmiento Revesmiento de minerales arcillosos, blandos de baja fricción (revesmiento discondisconnuo de espesor < 2mm) • Contacto de cajas antes de 10cm de cizalle

4

F.

4

Parculas arenosas, roca disgregada con presencia presencia menor de de arcilla arcilla

G. Fuertemente consolidado, relleno de minerales arcillosos no reblandecido (connuos < 5mm de espesor) H. Mediana o baja consolidacion, relleno con minerales arcillosos (connuos < 5mm de espesor) I. Relleno con arcillas expancivas (montmorillonita), connua connuos < 5mm de espesor •

No hay contacto de cajas al producirse el cizalle

J.

Zonas o bandas de roca desintegrada

3

6 8 8-12 6

K. O quebrada y arcillas

8

L. Ver g,h o i para condiciones arcillosas

8-12

M. Zonas o bandas de barro o arenas arcillosas , pequeña porción de arcilla (no reblandereblande cidas) N. Zonas o bandas gruesas y connuas de arcilla arcilla

10-13

O. Ver g,h y j para condiciones arcillosas

13-20

8

5. Flujo de agua

Jw

A. Excavacione Excavacioness secas, ujo mínimo < 5lt/min en forma localizada

1

B. Flujo o presión presión moderada, moderada, lavado de relleno de fractura fractura en forma forma ocasional

0.66

C. Flujo o presión alto, en roca competente con fractura sin relleno

0.5

D. Flujo o presión alto, considerable lavado de relleno

0.33

E. Flujo o presión excepcionalmente excepcionalmente alto al momento de la excavación, decayendo con el empo F. Flujo o presión excepcionalmen excepcionalmente te alto sin disminución en en el empo 6. Factor reductor de esfuerzos

0.2-0.1 0.1-0.05 Srf

•

Zonas de debilidad interceptan la excavación, las cuales pueden provocar levantes levantes cuando el túnel es excavado A. Presencia de muchas zonas de debilidad, con contenido de arcilla o roca químicamente desintegrada, roca de contorno débil (cualquier profundidad)

10


41


B. Zonas de debilidad simples con contenido de arcillas o rocas desintegradas quimicamente (profundidad < 50mm) C. Zonas de debilidad simples con contenido contenido de arcillas o rocas desintegradas desintegradas quimicamente (profundidad > 50mm) D. Zonas de cizalle mulple en roca competente (sin arcillas) con perdida de roca de contorno (cualquier profundidad) E. Zonas de cizalle simple en roca competente (sin arcillas) profundidad < 50mm F.

Zonas de cizalle simple en roca competente (sin arcillas) profundidad > 50mm

G. Fractura abiertas, densamente fracturado, cualquier profundidad •

5 2.5 7.5 5 2.5 5

Roca compétete, problemas de esfuerzos

H. Esfuerzos menores, cerca de la supercie

2.5

I.

Esfuerzos medianos

J.

Esfuerzos altos, estructura muy solida (usualmente favorable favorable para la estabilidad, podria ser desfavorable para las cajas))

1 5-2

K. Explosiones de rocas ligeras (roca maciza)

5-10

L. Explosiones de rocas fuertes (roca maciza)

10-20

•

Roca deforme, ujo plásco de roca incompetente bajo la inuencia de altas presiones

M. Deformacion moderada

5-10

N. Deformacion importante

10-20

•

Roca expansiva, acvidad expansiva química dependiendo de la presencia de agua

O. Expansion moderada

5-10

P. Expansion importante

10-20

El valor de Q puede variar aproximadamente aproximadamente entre 0,0001 y 1000, dentro de este rango se denen nueve calidades de roca, tal como se muestra en la tabla siguiente:

CALIDAD DE ROCA

VALOR DEL INDICE Q

Excepcionalmente Mala

0.0001 – 0.01

Extremadamente Mala

0.01 – 0.1

Muy Mala

0.1 – 1.0

Mala

1.0 – 4.0

Regular

4.0 – 10.0

Buena

10.0 – 40.0

Muy Buena

40.0 – 100.0

Extremadamente Buena

100.0 – 400.0

Excepcionalmente Buena

400.0 – 1000.0

Ejercicio: Se ene un macizo rocoso con un RQD de 95, con pocas fracturas, su rugosidad son suaves y onduladas, se nota en las fracturas que sus paredes no están alteradas, solo enen un descoloramiento supercial, el ujo de agua en sus paredes es mínimo, menos de 5 litros/minuto, la excavación excavación maniesta explosiones ligeras. Calcular el INDICE NGI (Q)

42


Geomecánica

SOLUCIÓN 1.

VALOR

Cálculo del RQD Según los datos el RQD =

95

2. Cálculo del Jn Con pocas fracturas

1

3. Cálculo del Jr Su rugosidad son suaves y onduladas

2

4. Cálculo del Ja Se nota que en las fracturas sus paredes no están alteradas, sólo enen un descoloramiento supercial

5.

1

Cálculo del Jw El ujo del agua es mínimo, menos de 5 litros/minuto

1

6. Cálculo del SRF La exca excavación vación maniesta explosiones ligeras

7.

7

Cálculo del Q ( R QD )

Q

=

Q

=

Jn

95 1

x

2 1

x

x

( Jr ) Ja

1

x

( JW ) SRF

190 =

7

=

7

27

De acuerdo a la Tabla, se ene:

• •

Buena - 10.0 – 40.0 La calidad de la roca es BUENA

5 SOSTENIMIENTO DE ROCAS Es un término usado para describir los materiales y procedimientos ulizados para mejorar la estabilidad y mantemante ner la capacidad portante de la roca en los bordes de una excavación subterránea.

5.1 SOSTENIMIENTO ACTIVO. Llamado también refuerzo de roca, en donde los elementos de sostenimiento forman parte integrante integrante de la masa rocosa. Ejem picos de refuerzo son:

• • • • •

Pernos de anclaje Split set, Swellex. Pernos espiralados con resina. Pernos espiralados con cemento. Cable Bulng.

5.2 SOSTENIMIENTO PASIVO. Llamado también soporte de roca, en donde los elementos de sostenimiento, son externos a la roca y actúan des pués que la roca empieza a deformarse deformarse..

•

Ejems picos de soporte son: Saber, Saber Hacer, Saber Ser

43


• • • • • •

Cuadros de Madera. Cimbras o arcos de acero. Wood Packs. Gatas a fricción. Gatas hidráulicas. Cimentaciones y Shotcrete Shotcrete..

6 SOSTENIMIENTO PUNTUALES Y SISTEMATICOS Sostenimiento con pernos puntuales. Se denomina así porque, se colocan estos pernos en lugares aleatorios donde se crea convenient convenientee que las roca necesita refuerzo, refuerzo, no existe un orden en distancia y candad entre los pernos, se instalan en zonas como cuando se detectan cuñas, caja techo u otros, la rocas deben ser de buena a muy buena calidad.

Sostenimiento con pernos Sistemáticos. Se denomina así cuando se colocan los pernos con un orden establecido, distancias distancias y candad ja, se colocan en casi todo el área de la labor, las rocas deben ser de buena a regular calidad. LUZ ____ ESR

TIPO DE ROCA SEGUN INDICE G.S.I. (modificado) T/MP

T/P

IF/P

IF/R

IF/B

MF/B

F/B

LF/B

IF/MP

MF/MP

MF/P

MF/R

F/R

LF/R

M/R

F/MP

F/P

LF/P

8 NO EXCAVACION NO EXCAVACION RECOMENDABLE RECO MENDABLE

5

2

L A L A M N O m C ) 2 . m m ) 1 c ) 0 m . ) X 5 m c 1 ( c 2 ) 5 c m X f ( 5 1 . ( 1 0 m H 0 H E 1 S ) ( m ( 1 . S D f 5 ( . ) Y y f 1 E O ( H 1 . 0 D N S m H a m R S y O A 0 0 E y R O N P m R O 1 . 1 . R D m 0 D E X X P 0 U A 1 . 0 0 1 . C X U A 1 . 1 . C 0 X o . E E o 1 0 D D E 0 m 1 . 5 m O O D E 1 . N N 1 . O D a R R N a E E O R A P P N R A E

R B M I C

Q= RMR=

SIN SOPORTE O PERNO OCACIONAL

R B E M I P C O

P 1

m 5 1 . X 5 1 . E D O N R E P

0.01

0.1

1

10

15

25

45

65

ESR=1.6(Lab. Perm.) =2.0(Lab. Vert.) =3.0(Lab. Temp.) SH(f) = SHOTCRETE CON FIBRA DE REFUERZO

Indice Q = RQD/Jn * Jr/Ja * Jw/SRF Indice RMR = 9 LnQ + 44 Indice GSI = RMR (seco) -5 (RELACIONES EMPIRICAS APROX.)

LONGITUD DE PERNOS labor menor 2.5 m= 1.2m labor entre 2.5m y 3.5m =1.5m labor entre 3.5m y 4.5m =1.8m labor entre 4.5m y 5.5m =2.4m =2.4m labor mayor de 5.5m = 3.0m

Diseño de sostenimiento en labores mineras subterraneas SPM

44


100 85

CAPÍTULO

IV

RECOLECCION DE DATOS Y ELABORACION DE PLANOS GEOMECANIC GEOMECANICOS OS

1 GENERALIDADES Para establecer una metodología de aplicación de la geomecánica al minado subterráneo, se deberá tener toda la información básica necesaria sobre las caracteríscas del macizo rocoso, su comportamiento geomecánico y los esfuerzos in-situ. Con esta información básica y ulizando herramient herramientas as de cálculo se podrán conocer los esfuerzos inducidos por el minado, se podrá establecer la forma, tamaño y orientación de las exca excavaciones vaciones y el sostenimiento correspondiente.

Caracterización Caracterizació n del área de trabajo Denición de las condiciones geomecánicas de la masa rocosa del yacimiento para el minado

Formulación del modelo de mina Conceptualización de los datos de la caracterización del sio

Análisis de diseño COMPONENTES Y LÓGICA DE UN PROGRAMA GEOMECANICO

Selección y aplicación de esquemas matemácos y computacionales para el estudio de las alternavas de esquemas y estrategias de minado

Monitoreo del rendimiento de la roca Mediciones de la respuesta operacional al minado de la masa rocosa del yacimiento

Análisis retrospecvo Cuancación de las propiedades in-situ de la masa rocosa e idencación de los modos de respuesta dodominantes de la estructura de la mina

2 CARACTERIZACIÓN DEL ÁREA DE TRABAJO En la caracterización de la masa rocosa, los aspectos más importantes Son: la litología, la distribución de las discon nuidades y las caracterísc caracteríscas as estructurales de las disconnuidades. El primer paso es denir las propiedades mecánicas, esto involucra lo siguiente:

• • • •

Determinación de las propiedades de resistencia y deformación del macizo rocoso asociado al cuerpo mineral. Denición de las propiedades geométricas y mecánicas de los sistemas de disconnuidades menores. Ubicación y descripción de las propiedades de las disconnuidades mayores. Esmación de la resistencia in-situ del medio rocoso en el área de minado. Invesgación de la hidrogeología del cuerpo mineralizado y su entorno.


45


FORMULACIÓN DEL MODELO MINA Representa la simplicación de los datos tomados en la caracterización del sio para los análisis de diseño. El objevo es tomar en cuenta los principales rasgos geomecánicos que serán considerados en el comportamiento deformacional. Por ejemplo:

• •

A las unidades litológicas se les asignará propiedades de resistencia y deformaciones promedias representavas. A los rasgos estructurales mayores se les asignarán una geometría regular y propiedades promedias de resistencia al corte. Se dará una especicación representava del estado de esfuerzos del preminado.

ANÁLISIS DE DISEÑO El análisis de diseño representa el corazón de la prácca de la geomecánica. Aquí se puede predecir usando téc nicas el rendimiento mecánico de las conguraciones de áreas de minado seleccionadas y de la geometría de las excavaciones.

MONITOREO DEL RENDIMIENTO DE LA ROCA El objevo de esta etapa es caracterizar la respuesta operacional de la masa rocosa a la acvidad de minado Los datos requeridos para este entendimiento son obtenidos por mediciones de desplazamientos y esfuerzos en ubicaciones claves de la estructura de la mina. Estas mediciones pueden ser efectuadas por inspecciones visuales o con instrumentación de campo.

ANÁLISIS RETROSPECTIVO El proceso de análisis cuantavo de los datos obtenidos por el monitoreo se intenta rearmar o mejorar el conocono cimiento de las propiedades mecánicas in-situ de las masa rocosa. Los datos datos obtenidos por el análisis análisi s retrospecvo son usados para actualizar los datos de la caracterizac caracterización ión del sio, el modelo de mina y los procesos de diseño, vía retroaliment retroalimentación. ación.

PREPARACIÓN DE LA INFORMACIÓN GEOMECÁNICA BÁSICA Uno de los aspectos importantes para realizar el dimensionamiento Geomecánica del minado es preparar la información Geomecánica básica.

3 MAPEOS GEOTÉCNICOS El acopio de la información geomecánica se debe llevar a cabo mediante diferentes pos de mapeos geotécnicos. Los registros de observación y medición deben ser obtenidos en formatos de registro diseñados para cada evalua ción, adecuándose a las normas sugeridas por la Sociedad Internacional de Mecánica M ecánica de Rocas ( ISRM- InternaoInternao nal Society for Rock Mechanics). Los parámetro más importantes a ser mapeados son : po de roca, po de sistema de disconnuidad, orientación, espaciado, persistencia, apertura, rugosidad, po de relleno, espesor del relleno, intemperización y presencia de agua. Adicionalmente se deben registrar datos sobre la resistencia de la roca y la frecuencia de fracturamiento, fracturamiento, este úlmo caso para obtener el RQD. Durante el mapeo geotécnico deberán registrarse registrarse las disconnuidades mayores, como fallas, de manera especial, poniendo estas estructuras en los planos geológico estructurales. Una vez que se han hecho los l os mapeos geotécnicos, esta información debe servir para la elaboración de los planos geomecánicos.

4 DESCRIPCIÓN DE LOS EQUIPOS DE MEDICIÓN EL SISTEMA DE POSICIONAMIENTO GLOBAL (GPS) Es un sistema que permite determinar en toda la Tierra la posición de un objeto (una persona, un vehículo) con una precisión de hasta cenmetros (si se uliza GPS diferencial), aunque lo habitual son unos pocos metros de pre cisión. El sistema fue desarrollado, instalado y empleado por el Departamento de Defensa de los Estados Unidos. Para determinar las posiciones en el globo, el sistema GPS está constuido por 24 satélites y uliza la trilateración.

46


Geomecánica

El GPS funciona mediante una red de 24 satélites en órbita sobre el planeta erra, a 20 200 km de altura, con trayectorias sincronizadas para cubrir toda la supercie de la Tierra. Cuando se desea determinar la posición, el receptor que se uliza para ello localiza automácamente como mínimo cuatro satélites de la red, de los que re cibe unas señales indicando la idencación y la hora del reloj de cada uno de ellos. Con base en estas señales, el aparato sincroniza el reloj del GPS y calcula el empo que tardan en llegar las señales al equipo, y de tal modo mide la distancia al satélite mediante el método de trilateración inversa, la cual se basa en determinar la distancia de cada satélite respecto al punto de medición. Conocidas las distancias, se determina fácilmente la propia posición relava respecto a los satélites. Conociendo además las coordenadas o posición de cada uno de ellos por la señal que emiten, se obene las posiciones absolutas o coordenadas reales del punto de medición. También También se consigue una exactud extrema en el reloj del GPS, similar a la de los relojes atómicos que llevan a bordo cada uno de los satélites. El GPS Diferencial introduce una mayor exactud en el sistema. Ese po de receptor receptor,, además de recibir y procesar la información de los satélites, recibe y procesa, simultáneamente, otra información adicional procedente de una estación terrestre terrestre situada en un lugar cercano y reconocido por el receptor. receptor. Esta información complementaria permite corregir las inexactudes que se puedan introducir en las señales que el receptor recibe de los satélites. En este caso, la estación terrestre transmite al receptor GPS los ajustes que son necesarios realizar en todo momento, éste los contrasta con su propia información y realiza las correcciones mostrando mostrando en su pantalla los datos correctos con una gran exactud.

Antena interna Botón UP

Botón Page

Botón Down Botón enter

Botón Power/luz

Pantalla LCD

Nota: El etrex vista ha sido diseñado para que pueda ulizarse con la mano izquierda, pero también puede ulizarse con la derecha, acomodándolo a sus necesidades


47


Antena interna Marca de revisión para el compás

CLICK STICK (tecla de cinco posiciones) • Pulsar y soltar para introducir las opciones seleccionadas y conrmar los mensajes • Mantener pulsada para marcar la posición en curso como waypoint • Mover arriba/abajo derecha/izquierda para desplazarse por lista, seleccionar campos, teclas de pantalla, iconos, introducir datos o mover la echa de mapa.

Tecla PAGE: Pulsar y soltar para ir pasando por las páginas principales

Pantalla LCD

Tecla POWER: Mantener pulsada para conectar/descinectar la unidad Pulsar y soltar para encender/apagar la luz de fondo Tapa de conector de datos / alimentación Teclas ZOON IN/OUT: • Mantener pulsada para realizar los zoom de aumento o disminución • Mantener pulsada cuando esté en la página de satélites (Satellite Page) para congurar el contraste

Conector de alimentación externa o cable de datos y tapa

Tapa para pilas y anilla a nilla para cinta de mano Tecla FIND: • Pulsar y soltar para acceder al menú buscar (Find Menu)

Pestaña para la cinta de mano Funciones y Teclas

Debemos indicar que actualmente el sistema de coordenadas UTM para hacer petorios mineros es el WGS 84.

BRÚJULA BRUNTON Una Brújula Brunton, también conocida como Brújula de geólogo, o tránsito de bolsillo Brunton, es un po de brújula de precisión hecha originalmente origina lmente por la compañía Brunton, Inc. de Riverton, Wyoming. El instrumento fue patentado en 1894 por un geólogo canadiense canadi ense llamado David W. Brunton. Este instrumento posee una aguja imantada que se dispone en la dirección de las líneas de magnesmo natural de la Tierra. A diferencia de la mayoría de las brújulas modernas, el tránsito de bolsillo Brunton uliza amorguación de inducción magnéca en lugar de líquido para amorguar la os cilación de la aguja orientadora. Se usa principalmente para medir orientaciones geográcas, triangular una ubicación, medir lineaciones estructurales, planos y lugares geométricos de estructuras geológicas. El tránsito de bolsillo se puede ajustar para el ángulo de declinación de acuerdo a su localización en la Tierra. Se uliza para obtener mediciones de grados direccionales (acimut) mediante el campo magnéco de la Tierra. SosteSoste niendo la brújula a la altura de la cintura, el usuario mira el espejo integrado y se alinea la línea objevo, guiando la aguja que está en el espejo. Una vez que estas tres están alineadas y la brújula está a nivel, se pueden hacer la lectura de acimut. Posiblemente el uso más frecuente de la brújula Brunton en campo es el cálculo de pendientes de rasgos geológicos (fallas, contactos, foliación, estratos sedimentarios, etc.). Esta medición se realiza en conjunto con el uso de un nivel topográco.

48


Geomecánica

Ventanilla Pinula Caja Limbo graduado

Mirilla Espejo Línea axial Tapa Mira plegable

Ranura de pínula

Bisagra Indicador llorte Escala del cilinometro Aguja magneca cilinometro

Norte de la aguja Ajuste Niveles

Niveles de la brújula

Niveles del clinómetro

MARTILLO DE SCHMIDT Y PICSA Qué es el marllo de schmidt: El marllo de Schmidt es un disposivo mecánico usado para realizar ensayos no destrucvos en materiales materiales como el concreto o roca. -El Marllo de Schmidt o por rebote consiste en un pistón de acero que se impulsa por un resorte contra la supersuper cie de la roca a medir. El rebote de este pistón sobre la supercie dene un valor a dimensional entre Dureza y Resistencia de la muestra. Este rebote se mide como el cociente entre la velocidad del pistón al impactar la super super-cie y la velocidad al regresar del golpe sobre la supercie (HR).

*SIGNIFICADO DEL HR:

• • • • • • •

El método de dureza por rebote entrega entrega un método rápido para clasicación en terreno de la dureza de la roca durante su clasicación con propósitos ingenieriles, tales como: Evaluar el requerimiento de estudios de laboratorio adicionales. Diseño. Construcción. Informar la descripción sica de las la s muestras de sondaje. Mapeo geotécnico de grandes aperturas subterráneas en rocas. Diseño de minas. Saber, Saber Hacer, Saber Ser

49


*BENEFICIONS AL USUARIO AL USO DEL MARTILLO SILVER SCHMIDT: Proporcionar un ensayo simple. Ahorro de dineros al reducir el requerimiento de ensayos de laboratorio. Puede usarse en lugares no aptos para ensayos de laboratorio. Independencia del ángulo de impacto con el marllo Silver-Schmidt, reduce el trabajo involucrado. Gran repebilidad y capacidad de almacenamiento de datos para su posterior evaluación.

• • • • •

MARTILLO DE GEÓLOGO (PICSA) Marllo de geólogo, marllo para roca, pico para roca, picota de geólogo o piqueta es el marllo usado para dividir y romper rocas. En el campo de la geología, se uliza para obtener una supercie fresca de una roca con el n de determinar su composición, su naturaleza, la mineralogía, su historia y el campo de esmación de la resistencia de la roca. Los marllos de geólogo se ulizan a veces para tomar la escala en una fotograa. El geólogo requiere de un marllo especial ya que se enfrenta con materiales de gran tenacidad y que oponen mucha resistencia, como las rocas. Una cabeza de cincel, es úl para separar las capas de las rocas, especialmente las lajas de pizarras, la eliminación de la vegetación y para hacer palanca en las suras abiertas. La cabeza de pico proporciona la máxima presión, se preere a menudo para rocas más duras. La cabeza plana se uliza para dar un golpe a la roca con intención de dividirla, los especímenes o muestras se pueden recortar para eliminar esquinas agudas o reducir tamaño.

50


Geomecánica


51


52


CAPÍTULO

V

DESATADO DE ROCAS

1 GENERALIDADES De todos los accidentes fatales que ocurren en las minas subterráneas del Perú, en promedio el 40% son causados por caída de rocas. De este porcentaje, aproximadamente el 80% de los daños por caída de rocas, ocurrieron mientras el trabajador se encontraba desatando o por desatado inadecuado. Por este movo, es importante que todos los trabajadores ulicen procedimientos apropiados para el desatado de la roca suelta. 100%

40%

80%

Accidentes fatales

Caida de rocas

Durante el Proceso de desatado

2 ¿QUÉ ES EL DESATADO DE ROCAS? Es un conjunto de práccas y procedimientos que permite en primer lugar, detectar la roca suelta en el techo, frente y paredes de la excavación o labor minera, para luego proceder a palanquearla y hacerla caer, mediante el uso de una barrella de desatado o un equipo de desatado. La roca no es sólida, ene planos naturales de debilidad denominados Disconnuidades (diaclasas, estratos, fallas y otros) y también presenta fracturas que son creadas por el proceso de la voladura. Si miramos a la roca y observamos como ésta se rompe y como llega a separarse de la pared, entonces podremos tener un mayor conocimiento acerca del problema del desatado. Por experiencia podremos aprender a reconocer el tamaño y la forma de las piezas de roca que requieren ser desatadas. Hay tres maneras por las que se puede crear condiciones para la formación de rocas sueltas: A

B

C

A través de disconnuidades o debilidades naturales de la masa rocosa.

A través del daño que puede propro ducir la voladura ulizada para crear la excavación.

Por los esfuerzos o presiones de la roca, debido a la profundidad

2.1 ACCIONES PARA TENER UN BUEN DESATADO DE ROCAS: Razonar: Idencar los problemas del terreno referidos a la presencia de rocas sueltas en la supercie de la excavación o debido al sostenimiento inseguro del terreno.


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Organizar: Preparar la cara o supercie de la roca para el desatado, que incluye la ejecución del lavado apropiado de la su percie.

Clasifcar: Seleccionar la barrella apropiada para el desatado.

Actuar: Golpear y escuchar el sonido de la roca de la supercie de la excavación y desatar de acuerdo a los estándares y procedimientos de cada empresa minera.

2.2 IDENTIFICACIÓN DE LOS PROBLEMAS DEL TERRENO

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•

La presencia de grietas en crecimiento.

•

Presencia de Tacos:


Geomecánica

•

La presencia de Tiros Cortados

2.3 LAS ETAPAS DEL DESATADO Idencación de los problemas del Terreno. Terreno.


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•

Preparación de la cara o supercie de la l a roca para el desatado.

•

Selección de la barrella apropiada para el desatado.


Geomecánica

•

Golpeo y sonido de la roca.

•

Desatado de la roca suelta.


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El desatador deberá ubicarse bajo techo seguro, donde no existan rocas sueltas o que estén sostenidas. Bajo ninguna circunstancia deberá transitar bajo el área sin desatar. El desatado se realiza parendo del techo seguro al desatar. ZONA DESATADA ZONA SIN DESATAR

En todo instante debe trabajar con equilibrio, con los pies rmes apoyados sobre el piso, ligeramente sepasepa rados, manteniendo un pie más adelante que el otro, siempre alerta para escapar a una zona segura. Con el extremo de la barrella que termina en punta, golpear la fractura más cercana al lugar de la roca suelta, para hacer una abertura que se usará para palan quear con el extremo en gancho de la barrella.

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Geomecánica

3 PROCEDIMIENTO DE DESATADO DE ROCAS EN LABORES HORIZONTALES I.- PERSONAL DE CONTROL 1.1 01 Maestro 1.2 02 Ayudantes

II.- EQUIPO DE PROTECCIÓN PERSONAL 2.1 Casco po sombrero sombrero con con portalámparas portalámparas y barbiquejo. 2.2 Lentes de Seguridad. 2.3 Protector de oídos 2.4 Respirador contra polvo. 2.5 Guantes de cuero. 2.6 Botas de jebe con punta de acero. acero. 2.7 Correa porta lámparas 2.8 Mameluco con cintas reecvas

III.- EQUIPO/HERRAMIEN EQUIPO/HERRAMIENTAS TAS / MATERIALES 3.1 Barrell Barrellas as de 4’, 6’ 6’,, 8’, 8’, 10’ y 12’. 3.2 Fósforo. 3.3 Lámpara minera.

IV.- PROCEDIMIENTO 1.

Vericar la venlación de la labor; mediante el encendido de fósforos, en el caso que se compruebe deciencia Vericar de oxigeno proceder a venlar hasta que las condiciones sean aceptables. Ingresar a la labor puesto su respi rador contra polvos.

2. Vericación Vericación de las barrellas; inspeccionar el lugar donde se encuentran las barrellas, revisar la punta y uña de la barrella, si no se encuentran en buenas condiciones proceder a su rero y cambio. Las barrellas deben estar bien aguzadas y de longitud adecuada para el desate y la sección de la labor. Por ninguna razón ulizar barrellas defectuosas. 3.

Buscar un lugar seguro para empezar el regado y lavado de la roca; efectuando pruebas de estabilidad con la barrella hasta cerca de la zona disparada, 4 ó 5 mts. del frente.

4. Realizar el regado y lavado; la carga, techo y hasales debe regarse con agua a presión, con un alcance de 5 mts de chorro para hacer el regado hasta el frente, el objevo es eliminar el polvo, neutralizar los gases y nal mente mejorar la visibilidad en el frente de trabajo. 5.

Proceso del desate de rocas –

Elija el tamaño de la barrella de acuerdo a la altura del lugar del desate (6’, 8’, 8’, 10’ o 12’).

–

Ponerse obligatoriamente obligatoriamente el anteojo de seguridad.

–

–

Iniciar el desatado desde el lugar más seguro, es decir desde afuera hacia adentro, nunca lo haga a la inver sa. Mientras se realiza el procedimiento de desate, un personal está desatando y el otro está alumbrando, para una mejor visualización del área a desatar, y por prevención ante cualquier comportamiento de la roca. A medida que vaya desatando idenque las rocas sueltas, constantemente golpee con la punta de la barrella la roca, si el sonido de la roca es agudo signica solidez o duro, si el sonido es opaco (bombo) signica que la roca esta suelta y requiere el desate inmediato.


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–

Tenga por principio que una vez que mueva un fragmento o banco de roca, hágalo caer no lo deje colgado, recuérdelo,, puede accidentar más tarde. recuérdelo

–

Desate en avanzada el techo y hasales manteniendo la barrella a un costado del cuerpo y separado, con una inclinación de 45º, 4 5º, ulice la uña para hacer la operación de palanca, luego l uego redesatar en rerada.

–

Posiciónese adecuadamente en el piso, si observa que no hay estabilidad para el posicionamiento, pare el desatado y acondicione el piso, no arriesgue su vida, la barrella o el banco puede accidentarlo. a ccidentarlo.

–

Mantener en lo posible el piso de desate, libre de bancos y otras herramientas. herramientas.

–

Ubicarse en un lugar fuera del alcance del rebote o rodamiento de la roca.

–

Guardar las barrellas en alcayatas o lugares establecidos.

6. Pasó extraordinario; cuando una roca suelta no se puede desatar o son de grandes dimensiones que no caen con una o dos barrellas, inmediatamente proceder al plasteo o cachorrear perforando desde un lugar seguro y con barrenos largos. Esta acvidad previamente se debe coordinar con su Jefe inmediato, es la persona que autorizara ejecutar el paso extraordinario. En caso de que la labor ingrese a un valor críco (desprendimiento constante), se procederá al rero del personal y se buscará la alternava de colocar sostenimiento adecuado. También se paraliza la labor de desate por falta de venlación, presencia de ros cortados, personal con EPPS en mal estado y herramientas no adecuadas.

4 PROCEDIMIENTO DE DESATE DE ROCAS EN TAJEOS I.- PERSONAL DE CONTROL 1.3 01 Maestro 1.4 02 Ayudante

II.- EQUIPO DE PROTECCION PERSONAL 2.9 Casco po sombrero sombrero con portalámparas portalámparas y barbiquejo. 2.10 Lentes de Seguridad. 2.11 Protector de oídos 2.12 Respìrador contra contra polvo. 2.13 Guantes de cuero. 2.14 Botas de jebe con punta de acero. 2.15 Correa porta lámparas 2.16 Mameluco con cintas reecvas

III.- EQUIPO/HERR EQUIPO/HERRAMIENTAS AMIENTAS / MATERIALES 3.4 Barrell Barrellas as de 4’, 6’, 8’ 8’,, 10’ y 12’. 3.5 Fósforo. 3.6 Lámpara minera.

IV.- PROCEDIMIENTO 1.

Vericar la venlación de la labor; mediante el encendido de fósforos, en el caso que se compruebe deciencia de oxigeno proceder a venlar hasta que las condiciones sean aceptables. Ingresar a la labor con su respirador contra polvos.

2. Vericación de las barrellas; inspeccionar el lugar donde se encuentran las barrellas, revisar la punta y uña de la barrella, si no se encuentran en buenas condiciones proceder a su rero y cambio. Las barrellas de ben estar bien aguzadas y de longitud adecuada para el desate y la sección del tajo. Por ninguna razón ulizar barrellas defectuosas.

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Geomecánica

3. Buscar un lugar seguro para empezar el regado y lavado de la roca; efectuando pruebas de estabilidad con la barrella hasta cerca de la zona disparada, 4 ó 5 mts. de dicho lugar. lugar. 4. Realizar el regado y lavado; la corona, caja piso y caja techo del tajo deben regarse con agua a presión, con un alcance de 5 mts. de chorro para hacer el regado de la zona disparada, el objevo es eliminar el polvo, neutra lizar los gases y nalmente mejorar la visibilidad del lugar de trabajo. 5.

Proceso del desate de rocas –

Elija el tamaño de la barrella de acuerdo a la altura del lugar del desate (6’, 8’, 8’, 10’ ó 12’).

–

Ulizar durante toda la operación del desatado de rocas los anteojos de seguridad.

–

-

El desate de rocas debe iniciarse desde la entrada de la labor (área segura) y avanzar hacia el tope o fondo de la misma en forma pareja sin dejar rocas sueltas detrás. Mientras se realiza el procedimiento de desate, un personal esta desatando y el otro esta alumbrando, para una mejor visualizacion del area a desatar y por prevención ante cualquier comportamiento de la roca. Se debe tener en consideración lo siguientes pasos: El desatado será dirigido por el líder del tajo.

–

*

Ulizar los guantes , esto le protegerá las manos en caso de que los fragmentos de roca se deslicen por la barrella

*

Ulizar la barrella adecuada de acuerdo a la altura de la labor colóquelo a un costado de su cuerpo a no más de 45º, 4 5º, ya que al golpear y/o palanquear rocas sueltas tal inclinación lo mantendrá distante distante del punto de caída de roca.

*

Vericar la proyección de caída del banco al momento que se desprende del área desatada.

*

Vericar la uniformidad del piso en el área á rea a desatar. desatar.

*

Desatar primero la corona del tajeo, luego la caja techo y nalmente la caja piso del tajo (previa eva luación)

*

Al subir por el talud de la carga carga del disparo se eliminará las rocas inestables inestables que pueden ocasionar lesiones por rodamiento.

A medida que vaya desatando idenque las rocas sueltas, constantemente golpee con la punta de la barrella la roca, si el sonido de la roca es agudo signica solidez o duro, si el sonido es opaco (bombo) signica que la roca esta suelta y requiere el desate inmediato.

–

Tenga por principio que una vez que mueva un fragmento o banco de roca, hágalo caer no lo deje colgado, recuérdelo,, puede accidentar más tarde. recuérdelo

–

Guardar las barrellas en alcayatas o lugares establecidos.

6. Paso extraordinario; cuando una roca suelta no se puede desatar o son de grandes dimensiones que no caen con la barrella o dos barrellas, inmediatamente proceder al plasteo o cachorrear perforando desde un lugar seguro y con barrenos largos. Esta acvidad previamente se debe coordinar con su Jefe inmediato, es la persona que autorizará ejecutar el paso extraordinario. En caso de que la labor ingrese a un valor críco (desprendimiento constante), constante), se procederá al rero del personal y se buscará la alternava de colocar sosteni miento adecuado. También También se paraliza los trabajos de desatado por falta de venlación, ros  ros cortados y falta de herramient herramientas. as.


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NOTAS:

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GEOMECANICA - TGEO

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