CORPORACIÓN NACIONAL DEL COBRE DE CHILE DIVISIÓN CODELCO NORTE GERENCIA DE RECURSOS MINEROS Y DESARROLLO SUBGERENCIA DE GEOLOGÍA Y GEOTECNIA DIRECCIÓN DE GEOTECNIA SUPERINTENDENCIA SERVICIOS GEO-INGENIERÍA
ESTUDIO DEL DAÑO POR EFECTO DE LAS VIBRACIONES EN CAMPO LEJANO Y SU IMPACTO EN LA ESTABILIDAD DE TALUDES INFORME DGEO – SSG – /2010
4 3
P P V (m m /s )
2 1 0 -1 -2 -3 -0.3
-0.1
0.1
0.3
0.5
0.7
0.9
1.1
1.3
1.5
Time (seconds)
SUBGERENCIA DE GEOLOGIA Y GEOTECNIA DIRECCION DE GEOTECNIA SUPERINTENDENCIA SERVICIOS DE GEOINGENIERIA NOVIEMBRE 2010
1
ESTUDIO DEL DAÑO POR EFECTO DE LAS VIBRACIONES EN CAMPO LEJANO Y SU IMPACTO EN LA ESTABILIDAD DE TALUDES CONTENIDO 1.
RESUMEN EJECUTIVO
3
2.
INTRODUCCION
5
2.1 2.2
Objetivos. Alcances.
3.
ANTECEDENTES TECNICOS
3.1 3.2 3.3
Vibración y Esfuerzo Vibración que induce desplazamientos de bloques. Modelamiento de las vibraciones en campo lejano.
4.
INESTABILIDADES - FOCOS DE ATENCION GEOTECNICO MINA CHUQUICAMATA
4.1
Antecedentes de inestabilidades de las Fases 38 y 42.
5.
CONTROL Y SEGUIMIENTO DE LAS VIBRACIONES POR TRONADURAS
5.1 5.2 5.3
Seguimiento de las vibraciones por tronaduras. Resultados obtenidos Fases 38 y 42. Análisis de resultados.
6.
INSTRUMENTACION GEOTECNICA DE SUPERFICIE
6.1 6.2 6.3
Antecedentes generales. Informacion de prismas y georadar Analisis de resultados.
7.
MODELAMIENTO DE VIBRACIONES
7.1 7.2
Antecedentes tronadura Banco 2549 - Fase 38 Simulacion de las vibraciones de tronaduras en campo lejano por onda elemental
8.
CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES
6
Preparado por: Ingeniero de Planificación y Geotecnia
Nelson Quinzacara F.
Revisado y Aprobado por: Supte. Servicios de Geoingeniería
Milko Díaz I.
11
13
18
25
27
2
1. RESUMEN EJECUTIVO. En el presente informe se estudia el daño por efecto de las vibraciones en campo lejano y su impacto en la estabilidad de taludes, aunque es difícil de cuantificar en forma inmediata o en el corto plazo, no obstante es acumulativo y los efectos se ven a mediano y largo plazo. Por esta razón nace la necesidad de generar el estudio para poder cuantificar los niveles de vibraciones que llegan a los sectores de inestabilidades y evaluación de su impacto, caso aumento y cambio de tendencias de velocidades de desplazamiento de dichas instabilidades con la instrumentación geotécnica de superficie disponible en la actualidad Los objetivos planteados, en relación a estudiar el impacto de las vibraciones por tronaduras en sectores de inestabilidades de la Mina Chuquicamata, son: -
Revisión de criterios de daño por efecto de las vibraciones. Definición de sectores de inestabilidades para el estudio. Control y seguimiento de las vibraciones por tronaduras Seguimiento y Análisis de instrumentación geotécnica de superficie. Establecer correlaciones de vibraciones y cambios en la tendencia de la instrumentación geotécnica de superficie. Entregar recomendaciones para que las vibraciones por tronaduras minimicen el impacto en las inestabilidades.
Antecedentes técnicos de vibraciones que inducen movimiento en sectores de inestabilidades, no existen muchos estudios en el ámbito internacional y nacional que podamos aplicar en nuestro estudio. Respecto al modelo de Wong a y Pang, señalado en el documento adjunto, la estimaciones se realizan en base a inestabilidades que no dan perdido el equilibrio limite, apreciándose que teniendo a factores de seguridad cercanos a 1, los niveles de vibraciones para activar dichos desplazamientos de los bloques son muy bajos, o sea cualquier situación ambiental que se presente tiene la probabilidad de romper el equilibrio limite. El estudio se realiza en las Fase 38 y 42, correspondiente a las zonas 1 A – ZC1 y 4 A respectivamente. La elección se realiza principalmente por ser fases estratégicas de extracción de mineral para la Mina Chuquicamata, y por estar cercanas a la Falla Oeste. El trabajo desarrollado contempló la ubicación de sismógrafos por sobre inestabilidades de las fases 38 y 42 , cuya instalación para cada uno de las tronaduras se efectuó cercano a prismas ubicados en el sector , para el caso de la Fase 38 fue considerado el prisma F749 , y para la Fase 42 , el prisma J-475. Del seguimiento de las vibraciones por tronaduras en los sectores de inestabilidad, casos de la Fase 38 y Fase 42, podemos indicar lo siguiente: FASE 38. Un análisis del nivel de vibraciones y el tonelaje de la tronaduras monitoreadas, indican que no existe una tendencia respecto al tamaño de las tronaduras y su aumento en el nivel de vibraciones. De la misma forma, considerando la distancia escalar (d, Ton) tampoco podemos establecer relaciones razonables, no obstante asumiendo curvas con un mayor nivel de confianza, correlaciones con modelos logarítmicos, logran valores de correlación mas altos, en este caso un 0.92. FASE 42. Un análisis del nivel de vibraciones y el tonelaje de la tronaduras monitoreadas, indican que no existe una tendencia respecto al tamaño de las tronaduras y su aumento en el nivel de vibraciones. De la misma forma, considerando la distancia escalar (d, Ton) tampoco podemos establecer relaciones razonables, no obstante asumiendo curvas con un mayor nivel de confianza, correlaciones con modelos logarítmicos, logran valores de correlación mas altos, en este caso un 0.77.
3
Del seguimiento de las vibraciones y de la información de monitoreo geotécnico de superficie, caso de sistema de Teodolito y Georadar, podemos indicar lo siguiente: FASE 38. La información de desplazamiento acumulado del prisma F-749 posterior a eventos de tronaduras monitoreadas, indica cambios de tendencias en general para niveles de vibraciones mayores a los 40 mm/s ,. Cabe destacar, que los cambios en las velocidades acumuladas están entre los 34 a 88 %, pero muy por debajo respecto a velocidades establecidas en los planes de contingencia para la zona geotécnica. Respecto, al tamaño de la tronadura no se establecen cambios de tendencias en las velocidades acumuladas. FASE 42. La información de desplazamiento acumulado del prisma J-475 posterior a eventos de tronaduras monitoreadas, no indica cambios de tendencias en general para niveles de vibraciones mayores a los 10 mm/s, ni tampoco respecto al tamaño de la tronadura.
La disminución de las vibraciones por tronaduras en el campo lejano y su probabilidad de generar daño y/o impacto en sectores de inestabilidades presentes en cada una de las Fases, asociadas a sistemas estructurales o malas condiciones del macizo rocoso, pasan necesariamente por dos temas, a saber. 1. Establecer las medidas de control en el campo lejano, caso de elaboración y confección de protocolos de Control Pared., uso de diseños de P&T que minimicen el daño al talud (Campo Cercano) y logren una adecuada fragmentación de la roca. 2. En el caso de las secuencia de salidas de la tronadura, el uso de tiempos cortos (< 9 ms) aumenta la probabilidad de acoplamientos y amplificación de las vibraciones en el campo lejano, casos cuando no se hace un adecuado direccionamiento de la tronadura, tal como, alejando el acoplamiento de las ondas vibracionales de los sectores que debemos cautelar.( Tronaduras sin adecuado control) No obstante, bajo condiciones de sistemas estructurales adversas y de calidad de la roca, el diseño geotécnico y su aseguramiento del cumplimiento, será fundamental para lograr las condiciones de seguridad para las personas y equipos, y en definitiva controlar y/o minimizar el riesgo del negocio minero.
4
2. INTRODUCCION. En el presente informe se estudia el daño por efecto de las vibraciones en campo lejano y su impacto en la estabilidad de taludes, aunque es difícil de cuantificar en forma inmediata o en el corto plazo, no obstante se predica que es acumulativo y los efectos se ven a mediano y largo plazo. Por esta razón nace la necesidad de generar el estudio para poder cuantificar los niveles de vibraciones que llegan a los sectores de inestabilidades y evaluación de su impacto, caso aumento y cambio de tendencias de velocidades de desplazamiento de dichas instabilidades con la instrumentación geotécnica de superficie disponible en la actualidad Las vibraciones de tronadura representan un estado de esfuerzos inducido en el macizo rocoso producido por la detonación de explosivo de los pozos de tronadura, resultando en la fragmentación de la roca pero también en daño al macizo rocoso adyacente, incluyendo las paredes del Pit. 2.1 OBJETIVOS. Los objetivos planteados, en relación a estudiar el impacto de las vibraciones por tronaduras en sectores de inestabilidades de la Mina Chuquicamata, son: -
Revisión de criterios de daño por efecto de las vibraciones. Definición de sectores de inestabilidades para el estudio. Control y seguimiento de las vibraciones por tronaduras Seguimiento y Análisis de instrumentación geotécnica de superficie. Establecer correlaciones de vibraciones y cambios en la tendencia de la instrumentación geotécnica de superficie. Entregar recomendaciones para que las vibraciones por tronaduras minimicen el impacto en las inestabilidades.
2.2 ALCANCES. El análisis se realiza en base a la información disponible de inestabilidades presentes en las Fases 38 y 42, criterios actuales de daño vibraciones producto de las tronaduras, mediciones de vibraciones y información de instrumentación geotécnica de superficie.
5
3. ANTECEDENTES TECNICOS. 3.1.- VIBRACION Y ESFUERZO. El fundamento para usar el peak de velocidad de partículas, PPV, es debido a que la mayoría de los análisis consideran que el daño, o potencial daño, está relacionado con la velocidad de la onda P, Vp, y la deformación inducida, ε, es decir, la velocidad de vibración tiene una correlación directa con el esfuerzo cuando la onda está viajando como una onda plana y la deformación es elástica.
ε=
PPV σ = Vp E
(1)
Si el macizo rocoso es duro y quebradizo, y presenta un comportamiento elástico hasta el momento de su ruptura, la velocidad máxima de partícula que la roca puede tolerar antes de su ruptura puede ser calculada a partir de:
PPVmax = ε maxVp =
σ maxVp
(2)
E
Puesto que las vibraciones viajan con una componente sinusoidal de compresión y tensión aproximadamente iguales y la resistencia a la tensión es siempre mucho menor que la resistencia a la compresión, el máximo esfuerzo que la roca puede resistir es el esfuerzo a la tensión. Este valor es difícil de medir, por lo tanto, es normal estimar la resistencia a la tensión a partir de la resistencia a la compresión, UCS, (típicamente en el rango de 1/10 a 1/20 de la resistencia a la compresión), o a partir de una medición indirecta tal como el Índice de Resistencia Brasileño. Como resultado de esto, uno puede estimar la velocidad de partícula que probablemente causará una ruptura por tensión, utilizando la siguiente ecuación:
PPVmax = ε maxVp =
σ tVp E
≈
UCS ×Vp 12 × E
(3)
En la ecuación anterior, el factor de 12 se ha usado como la razón entre la resistencia a la compresión y la tensión. Altos valores generan estimaciones de PPV críticos más conservadores (es decir bajos valores de PPV) y pueden ser más apropiados en zonas donde la estabilidad es crítica y donde existe incertidumbre acerca del valor real de la resistencia a la tensión. Una onda planar es una onda que tiene un frente de onda plano, condición que se aproxima a grandes distancias de la tronadura (en campo lejano), pero la cual no es aplicable cercano a las tronaduras, donde el frente de onda es curvo (campo cercano). A pesar de esta limitación muchos autores, incluyendo Holmberg y 1 Persson y Dowding , utilizan la relación para obtener un valor aproximado de la probable velocidad crítica de partícula que quiebre el macizo rocoso cercano a los pozos de tronadura. Como una indicación, el quiebre del concreto de 40 MPa generalmente es esperado por los ingenieros civiles -6 que ocurra alrededor de los 80 microstrain es decir ε = 80 10 . La velocidad de onda P (3930 m/s) y el modulo de Young (37 GPa) son también bien conocidos para el concreto Portland, llevando a estimar velocidades críticas entre 180 mm/s y 320 mm/s, dependiendo de la antigüedad del concreto. Esta velocidad crítica estimada, parece estar de acuerdo con los datos encontrados en la literatura. Además estudios por Holmberg & Persson encontraron que el agrietamiento ocurre en el granito cuando se alcanzan niveles de vibración del orden de los 700 a 1000 mm/s. Usando valores de UCS = 200 MPa, E = 90 GPa, y Vp = 5200 m/s para el granito (valores de laboratorio obtenidos de un estudio en una cantera de granito), a partir de estos valores se obtiene un valor estimado de la velocidad crítica de 960 mm/s, por lo que se puede ver que la ecuación que considera un plano de onda único, genera una estimación razonable de la velocidad de partículas crítica. 1
Dowding, C., 2000. Construction Vibrations, ISBN 0-99644313-1-9, p 329. 6
3.2.- VIBRACION QUE INDUCE DESPLAZAMIENTO DE BLOQUES. Las vibraciones por tronaduras son una preocupación en minas a rajo abierto debido a que ellas pueden causar fracturas a la roca intacta y/o pueden inducir deslizamientos de bloques a lo largo de un plano preexistente. El modelo de Holmberg & Persson (1979) entrega una buena base para la estimación de la zona de nuevo fracturamiento alrededor del pozo, pero no entrega una idea del nivel de vibraciones necesario para causar desplazamientos de bloques a lo largo de un plano existente. Wong y Pang (1995) desarrollaron un modelo para examinar la sensibilidad a la vibración de las estructuras de la roca. El modelo se basa en la teoría tradicional de Mecánica de Rocas, y está basado en un balance de energía (ecuación 8 en el reporte de Wong & Pang 1995): uf
∫ τ Ab dδ = 0.5
o
W PPV 2 + W u f sin β g
(4)
donde los términos están definidos en la Figura 1 (a), la cual describe una combinación del modelo Desplazamiento Lineal por Corte (comportamiento de la deformación previo al peak) y el modelo Plástico Rígido. El término del lado izquierdo de la ecuación representa la energía disipada en la grieta de la roca como resultado del movimiento del bloque hacia abajo. El primer término de la derecha de la ecuación representa la energía cinética causada por la vibración del bloque de roca, y el segundo término representa el cambio de energía potencial del bloque.
Figura 1. Balance de energía usado en el modelo de Wong & Pang.
7
En virtud de la suposición de en la fase de desplazamiento previo al peak se obtiene rápidamente la siguiente relación (Figura 1(b)): τ = K s δ with K s =
τp δp
∴ dδ =
dτ δ p = dτ K s τ p
(5)
donde Ks es el coeficiente de rigidez, τ es el esfuerzo de corte actuando a lo largo del plano de la falla, δ es el desplazamiento ocurrido a lo largo del plano, y τp y δp son el esfuerzo peak de corte y desplazamiento peak respectivamente. Para calcular el peak de velocidad de partícula crítico, PPVc, a la cual el bloque será conducido a un estado donde el esfuerzo peak de corte τp es desarrollado en la grieta, se requiere reagrupar los términos en la ecuación (1): δp 2 g τ p PPVc2 = (6) ∫ τ Ab dτ − W uf sin β W τ i τp W W Pero, τ i = sin β , por lo tanto Ab = sin β τi Ab
1 ∴ PPVc2 = 2 g δ p sin β 1 − F s
1 + Fs − 1 2
F 1 = 2 g δ p sin β s + − 1 2 2 Fs
F 1 ∴ PPVc = 2 g δ p sin β s + − 1 2 2 F s
(7)
donde PPVc es el RMS valor del PPV. Cuando los niveles de vibraciones son menores que el PPVc, usando la ecuación 21 de arriba, ellos serán suficientemente bajos por lo que habrá cero movimientos residuales del bloque. Esto permite calcular la distancia a la cual los niveles de vibración debieran ser considerados incapaces de causar daño, y por lo tanto no tener consideraciones prácticas para propósitos de medición de vibración o en los diseños de tronaduras. Nuevos trabajos provenientes del uso del sistema Slope Stability Radar indican que el peak de desplazamiento está comúnmente en el rango de 5 a 10 mm, por lo tanto δp = 5 a 10 mm. Una estimación conservadora sería 5 mm. El PPV crítico puede por lo tanto ser estimado para cualquier valor β (ángulo del plano de falla) y para cualquier valor del factor de Seguridad Estático, Fs, (comúnmente en el rango de 1.0 a 1.1). Notar que si el factor de seguridad es igual a 1, la ecuación anterior dice que el bloque ya esta inestable, y probablemente listo para caer, y por lo tanto cualquier nivel de vibraciones probablemente producirá una falla. Si el factor de seguridad es mayor a 1.1 el valor de vibraciones permitido será generalmente bastante alto. La Tabla 1 presenta un rango de niveles de vibraciones críticos para estructuras con diferentes ángulos en el plano de falla y diferentes factores estáticos de seguridad. Esta tabla puede ser usada para entregar una estimación de la sensibilidad de la vibración para cualquier zona de vibración.
8
Tabla 1 Nivel de vibración crítico para causar movimiento del bloque a lo largo de planos de grietas existentes, en diferentes condiciones estructurales (δp = 5 mm). El nivel critico de vibraciones, PPVc, presentado en la tabla superior está referido al valor RMS. Es difícil predecir el nivel de vibraciones a partir de cualquier relación conocida de distancia escalar, aunque el Modelo de Onda Elemental permitirá esta estimación para cualquier malla y cualquier tiempo de retardo. La experiencia sugiere que el nivel de vibraciones RMS es generalmente la mitad del valor del peak o menos. Por lo tanto, los valores de PPV mostrados en la tabla anterior pueden ser a lo menos doblados si el valor del peak de vibraciones es usado para caracterizar el nivel de vibraciones. Mayores aumentos en los niveles debieran ser justificados comparando RMS con el valor del peak para varios registros de vibraciones. El valor del modelo de Wong y Pang es que nos permite definir el nivel crítico de vibraciones para diferentes áreas de la mina. Si el factor de seguridad estático es menor o igual a 1, la zona debe ser considerada inestable, y probablemente caerá en cualquier momento, independiente de la presencia o no de las vibraciones. Si el factor de seguridad es mayor a 1, nosotros podemos calcular el nivel crítico de vibraciones, y entonces estimar la distancia a la cual el daño por caída del bloque puede ocurrir. Entonces el modelo de onda elemental se puede usar para determinar el retardo óptimo, el tamaño de la tronadura, sistema de iniciación u otra variable.
3.3.- MODELAMIENTO DE LAS VIBRACIONES EN CAMPO LEJANO. Como se ha mencionado, los modelos de vibraciones que permitan predecir el nivel de vibraciones se pueden determinar a partir de mediciones de terreno, de estas mediciones se deben obtener principalmente tres antecedentes, a saber: • • •
El nivel de vibraciones que genera la detonación de una carga de explosivo. La cantidad de explosivo que genera cierto nivel de vibraciones, y La distancia a de la carga al punto a la cual se mide el nivel de vibraciones.
Para estimar el nivel de vibración PPV, a cualquier distancia X desde una tronadura que contiene un peso Wt de explosivo, se usa una ecuación de carga escalar.
PPV = K * X −α * Wt β donde K, α y β son constantes específicas del lugar. Devine establece β = 2α, luego,
9
x PPV = K * W t
β
Para tronadura con hoyos múltiples, el término Wt generalmente se toma como la carga por retardo y en algunos casos (Lilly & Thompson, 1992) es la carga total de todos los hoyos de la tronadura. La definición más apropiada del término peso de la carga se determinará por regresión de datos del lugar, aunque métodos modernos de predicción de vibración se concentran casi exclusivamente en el peso de la carga por hoyo, y el uso de los modelos de la forma de onda elemental (McKenzie et al, 1990), Anderson (1989), Blair (1990) remarcan particularmente la dificultad en definir el peso de la carga, pero también usa el modelo de aproximación de la forma de onda elemental. La Figura 2 presenta datos de peso de carga escalar para tronaduras de superficie. Para determinar el modelo, se puede tomar logaritmos de la ecuación y ajustar una recta por mínimos cuadrados:
x log PPV = log K + β log W t De cierto registro de vibraciones se pueden obtener diferentes valores de amplitud, de los cuales se identifican las diferentes cargas que lo generaron y las distancias de las cargas al punto de medición. Cabe hacer notar que los modelos de vibraciones se pueden generar para cada eje de medición (vertical, transversal o longitudinal) o para el vector suma de la vibración. Pozo 1 2 3 4 5
Explosivo kilos 160 160 160 320 160
Distancia m 104,69 99,36 99,04 65,97 93,72
V tranversal mm/s 22,99 24,13 45,85 36,07 21,34
V vertical V longitudinal mm/s mm/s 16,26 9,65 19,68 11,81 24,26 5,33 79,88 125,35 31,62 26,29
V suma mm/s 29,77 33,30 52,15 152,95 46,33
Tabla 2: Datos de registros de vibraciones
Velocidad de partícula (mm/s)
DATOS TIPICOSDE VIBRACION GRADO DE DISPERSION
Mejor ajuste
Dispersión
Distancia Escalar
Figura 2: Escalamiento típico de peso de carga explosiva para datos de vibración de tronadura mostrando dispersión. 10
4. INESTABILIDADES – FOCOS DE ATENCION GEOTECNICO MINA CHUQUICAMATA 4.1.- ANTECEDENTES DE INESTABILIDADES DE FASES 38 Y 42. El estudio se realiza en las Fase 38 y 42, correspondiente a las zonas 1 A – ZC1 y 4 A respectivamente. La elección se realiza principalmente por ser fases estratégicas de extracción de mineral para la Mina Chuquicamata, y por estar cercanas a la Falla Oeste. En la Figura 3, se entregan los antecedentes de los focos geotécnicos correspondientes al Mes de Julio del 2010, como también antecedentes generales de las inestabilidades presentes en cada una de las fases.
Figura 3: Focos geotécnicos Mes de Julio del 2010.
FASE 38 Esta fase a partir de la primera semana de mayo del 2010, mostró un incremento en las velocidades de desplazamientos en el talud Sur, estos incrementos se distribuyen principalmente en la porción central, limitado por el Oeste por la Falla Oeste y por el Este por sistema de Fallas Este-Oeste (EW), el incremento de los desplazamientos aumenta cada vez que se realiza los cierres de bancos debido principalmente a la mala calidad del macizo rocoso, la configuración del esquema estructural y la condición hidrogeológica del sector, donde el desconfinamiento permite que las estructuras se movilicen y el talud reacciona a este movimiento. Esto se ve reflejado en la deformación de la Rampa Principal Oeste y la Rampa de la Fase 38. 11
Punto 1 Criticidad Media Derrames Grietas Bloques Destrabados Mala Calidad Geotécnica
Grietas en Rampa
la Fal Punto 2 Criticidad Alta Mala Calidad Geotécnica Agrietamiento de la Rampa Este Derrames Fallas Planas Cuñas Aflorantes
Oes
te
Punto 3 Criticidad Alta Desconfinamiento Falla Oeste y Zona de Cizalle Mala Calidad Geotécnica Grietas y Socavamiento de la Rampa Derrames
Punto 4 Criticidad Alta Volcamientos y Estructuras Reactivadas Grietas Asentamientos y hoyos Derrames
Figura 4: Vista general Fase 38 y zonas 1A-ZC1.
Figura 5: Vista general Fase 42 y zona 4A.
FASE 42 La inestabilidad se desarrollo en un sector donde la condición estructural favoreció la ocurrencia de Callamientos Planos, Cunas a nivel de banco además de la Mala Calidad Geotécnica asociada a la UGTBLIX. Durante los desarrollo de los bancos se ha observado una perdida sistemática de las bermas de contención que ha favorecido la activación de esta inestabilidad. 12
5. CONTROL Y MONITOREO DE LAS VIBRACIONES PRODUCTO DE LAS TRONADURAS. 5.1.- MEDICION DE VIBRACIONES POR TRONADURAS. El trabajo desarrollado contempló la ubicación de sismógrafos por sobre inestabilidades de las fases 38 y 42 , cuya instalación para cada uno de las tronaduras se efectuó cercano a prismas ubicados en el sector , para el caso de la Fase 38 fue considerado el prisma F749 , y para la Fase 42 , el prisma J-475.
PRISMA F-749
MEDIDOR DE VIBRACIONES
Figura 6: Prisma Fase 38, F749 y ubicación de sismógrafo.
PRISMA J-475
MEDIDOR DE VIBRACIONES
Figura 7: Prisma Fase 42, J475 y ubicación de sismógrafo. 13
5.2.- RESULTADOS OBTENIDOS FASES 38 Y 42
FASE 38. El trabajo desarrollado contempló el seguimiento durante el mes de Mayo a Octubre del 2010 a las tronaduras desarrolladas en los bancos 2549 a 2514 de la Fase 38, además de 2 tronaduras desarrolladas en la Fase 9. Se lograron monitorear un total de 24 tronaduras, con un nivel máximo de 63.2 mm/s y a una distancia de 332 metros. A continuación, en la tabla 3 se entregan los antecedentes de cada una de las tronaduras monitoreadas. Meses 2010
Fase
Banco
Fecha
Mayo
F38 F38 F9 F38 F9
2549 2549 2650 2549 2640
26-may-10 1-jun-10 6-jun-10 10-jun-10 10-jun-10
Tronadura
Tonelaje (Ton)
Explosivo (Kg)
56-2549E 58-2549A 2640 56-2549J 2640
220000 235000 150000 460000 80000
40950 38500 34040 79250 16550
17:13:13 17:18:37 17:23:,43 17:12:03 17:18:45
5.4 33.8 55.8 11.2 42.1
771 318 166 528 286
186 164 227 172 207 284
N° de Pozos
Observaciones
74 97 145 107 54
T Cierre sector Norte Tcierre Sector Sur T. Cierre FASE 9 T. producción T. Cierre FASE 9
17:14:13
12.9
457
52-2532B
2532
26-jun-10
17:03:22
13.8
436
52-2532C
55000
12050
219
46
T. producción
27-jun-10
13:16:01
18.5
412
52-2532D
140000
34750
248
88
T. producción
F38
2532
28-jun-10
17:19:45
24.8
389
52-2532E
195000
56650
291
115
T. producción
F39 F38
2532 2532
29-jun-10 30-jun-10
17:14:55 17:46:43
25.0 29.4
401 367
55-2532A 55-2532
100000 120000
27450 30100
275 251
59 68
T. producción T. producción
180000
34100
189
51
25-jun-10
14200
(gr/ton)
2532
2532
50000
F.C
F38
29
T. producción
1-jul-10
17:27:39
6.3
704
56-2549K
F38
2532
5-jul-10
17:28.08
63.2
332
55-2532D
100000
22650
227
59
T. producción
F38
2532
16-jul-10
9:25:38
3.9
297
55-2532A
199000
45150
227
53
T. producción T. Cierre
F38
Julio
Distancia (mt)
F38
F38 Junio
Hora Peak (mm/s) (hh:mm:ss)
2549
T. Cierre
F38
2549
17-jul-10
17:28:33
14.1
600
56-2549L
250000
51200
205
77
F38
2532
19-jul-10
17:59:53
45.2
411
55-2532G
194000
44400
229
98
T. Cierre
F38
2549
19-jul-10
18:00:22
33.9
497
56-2549LL
190000
38750
204
46
T. producción
315
152
F38
2515
26-jul-10
17:14:09
19.1
504
2515
370000
116400
F38
2549
27-jul-10
17:14:11
10.0
351
2549
110000
26600
242
59
T. producción
F38 F38
2515 2515
30-jul-10 30-jul-10
17:50:56 17:50:56
10.9 11.0
478 465
56-2515 56-2515
25000 125000
7200 39950
288 320
11 29
T. producción T. producción
T. Cierre
Septiembre
F38
2549
15-sep-10
17:05:21
19.5
369
54-2549I
549600
96850
176
150
T. Cierre
Octubre
F38 F38
2515 2515
21-oct-10 28-oct-10
17:45.08 17:22:56
5.5 13.1
550 695
56-2515K 58-2515B
120000 354000
27250 84050
222 237
50 103
T. producción T. producción
Tabla 3: Monitoreo de vibraciones, Prisma F749, y antecedentes de tronaduras de la Fase38.
Figura 8: Plano general con el desarrollo del banco 2532- Fase 38. 14
FASE 42. El trabajo desarrollado contempló el seguimiento durante el mes de Agosto a Octubre del 2010 a las tronaduras desarrolladas en los bancos 2567 a 2549 de la Fase 42. Se lograron monitorear un total de 11 tronaduras, con un nivel máximo de 27.9 mm/s y a una distancia de 737 metros. A continuación, en la tabla x se entregan los antecedentes de cada una de las tronaduras monitoreadas.
Hora (hh:mm:ss) 17:02:48 17:09:12 17:19:59 12:56:31 12:57:31
Tronadura
Tonelaje (Ton)
59-2549B 53-2567B 53-2567I 59-2549C 53-2567J
614000 464000 32400 302400 426000
Explosivo (Kg) 131050 73350 3150 81450 68400
59-2549D
520800
59-2549E
130800
698
61-2549B
1241 858
59-2549F 59-2549G
Fase
Banco
Fecha
Agosto
42 42 42 42 42
2549 2567 2567 2549 2567
25-ago-10 25-ago-10 30-ago-10 31-ago-10 31-ago-10
42
2549
8-sep-10
17:20:39
18.7
747
42
2549
24-sep-10
17:12:28
12.4
668
42
2549
28-sep-10
17:24:59
12.1
42 42
2549 2549
28-sep-10 30-sep-10
17:27:42 17:19:14
5.1 7.7
Septiembre
PPV (mm/s)
Distancia (mt) 737 1256 1025 699 1044
MESES 2010
28.0 4.4 4.0 18.2 11.9
F.C.
N° de Pozos
Observaciones
213 158 97 269 161
(gr/ton)
139 116 21 85 79
T Producción T. Cierre T Producción T Producción T. Cierre
107050
206
128
T Producción
22150
169
44
T. Cierre
798000
129600
162
120
T. Cierre
294000 654000
43950 148600
149 227
144 177
T Producción T Producción
Tabla 4: Monitoreo de vibraciones, Prisma J475, y antecedentes de tronaduras de la Fase 42.
Figura 9: Vista general de la Fase 42 – Zona 4A.
15
5.3.- ANALISIS DE RESULTADOS FASE 38. Un análisis del nivel de vibraciones y el tonelaje de la tronaduras monitoreadas, indican que no existe una tendencia respecto al tamaño de las tronaduras y su aumento en el nivel de vibraciones. De la misma forma, considerando la distancia escalar (d, Ton) tampoco podemos establecer relaciones razonables, no obstante asumiendo curvas con un mayor nivel de confianza, correlaciones con modelos logarítmicos, logran valores de correlación mas altos, en este caso un 0.92. VELOCIDAD DE PARTICULA V/S TONELAJE TRONADO FASE 38 80.0
600,000
70.0
60.0 55.8
400,000 50.0
TONELAJE (t)
45.2 42.1
40.0
300,000
37.0 34.0
30.0
29.4
200,000
25.0
24.8
20.0
19.5
19.1
18.5 12.9
14.1
13.8
10.0
10.0
13.0100,000
11.0
10.0
6.3
5.4
5.0
4.0 Jun-10
Jul-10
0 May-10
0.0
Fechas-2010 PPV MAX
TONELAJE
Grafico 1: Velocidad de partícula v/s tonelaje tronado – Fase 38. VELOCIDAD DE PARTICULA V/S DISTANCIA ESCALAR ( d/T^0.5) 80.0
70.0 63.2 60.0 55.8 50.0
y = -26.741Ln(x) + 35.963 R2 = 0.9217
45.2 42.1 40.0 37.0 34.0 30.0
29.4 25.0
24.8 20.0
19.5
19.1
18.5 13.0
10.0
10.0
14.1
13.8
12.9
11.0
10.0
y = -18.297Ln(x) + 24.464 2 R = 0.2477
6.3 5.05.4
4.0
4.0
3.5
3.0
2.5
2.0
1.5
1.0
0.5
0.0
0.0
VELOCIDAD DE PARTICULA (mm/s)
VELOCIDAD DE PARTICULA (mm/s)
500,000 63.2
DISTANCIA ESCALAR ( d/T^0.5) PPV MAX
Logarítmica (PPV MAX)
Grafico 3: Velocidad de partícula v/s Distancia Escalar – Fase 38. 16
FASE 42. Un análisis del nivel de vibraciones y el tonelaje de la tronaduras monitoreadas, indican que no existe una tendencia respecto al tamaño de las tronaduras y su aumento en el nivel de vibraciones. De la misma forma, considerando la distancia escalar (d, Ton) tampoco podemos establecer relaciones razonables, no obstante asumiendo curvas con un mayor nivel de confianza, correlaciones con modelos logarítmicos, logran valores de correlación mas altos, en este caso un 0.77. VELOCIDAD DE PARTICULA V/S TONELAJE TRONADO FASE 42 1,000,000 900,000
70.0
800,000 60.0 700,000 50.0
600,000
40.0
500,000 400,000
30.0
28.0
TONELAJE (t)
VELOCIDAD DE PARTICULA (mm/s)
80.0
300,000 20.0
18.7
18.2
200,000 12.4
11.9
10.0
12.1 7.7
4.4
100,000
5.1
4.0
0
Sep-10
Ago-10
0.0
Fechas PPV MAX
TONELAJE
Grafico 3: Velocidad de partícula v/s Tonelaje tronado – Fase 42. VELOCIDAD DE PARTICULA V/S DISTANCIA ESCALAR ( d/T^0.5) 30.0
20.0 18.7 18.2
y = -9.422Ln(x) - 3.1209 R2 = 0.7718 12.1
11.9
12.4
10.0
y = -7.0687Ln(x) - 2.5252 R2 = 0.3365
7.7 5.1 4.4
4.0
0.6
0.5
0.4
0.3
0.2
0.1
0.0
0.0
VELOCIDAD DE PARTICULA (mm/s)
28.0
DISTANCIA ESCALAR ( d/T^0.5) PPV MAX
Logarítmica (PPV MAX)
Grafico 4: Velocidad de partícula v/s Distancia Escalar – Fase 42.
17
6. INSTRUMENTACION GEOTECNICA DE SUPERFICIE. 6.1.- ANTECEDENTES GENERALES. La instrumentación geotécnica de superficie, tiene como objetivo monitorear en tiempo real las deformaciones de los taludes, los que se generan por los cambios geométricos debido a la explotación minera. Estas deformaciones captadas por los instrumentos se recolectan las 24 horas del día y en tiempo real, las cuales mediante herramientas de análisis permiten determinar en forma oportuna potenciales inestabilidades que podrían comprometer la integridad de las personas, equipos e infraestructura, por consiguiente el cumplimiento del plan minero.
FASE 38
FASE 42
Figura 10: Monitoreo de superficie – Mina Chuquicamata.
En Codelco Norte se aplican dos sistemas de monitoreo geotécnico, que se diferencian entre si por el tipo de tecnología que utilizan para detectar deformaciones: -
Sistema Tradicional a base de teodolito y prismas, el cual entrega una medición puntual de las deformaciones.
-
Sistema Georadar de última generación, el cual realiza un escaneo continuo de la pared.
18
Georadar
Tradicional
Figura 11: Sistemas de monitoreo de superficie – Teodolito y Georadar.
TABLA COMPARATIVA DE SISTEMAS TEODOLITO - GEORADAR SISTEMA TEODOLITO (PRISMA)
SISTEMA GEORADAR
VENTAJAS DEL SISTEMA: Precisión milimétrica (1mm + 1ppm hasta 3.5 Km.) Alta productividad de datos Simplicidad Medición periódica y automática de prismas Herramientas de exploración y análisis de los datos Mensajería. Detonación automática de correos Definición de umbrales de alertas Selectividad y flexibilidad
VENTAJAS DEL SISTEMA: Precisión sub-milimétrica 0.1mm a una distancia de 850m. Operación continua Amplia zona de cobertura Opera en ambiente con polvo y niebla Fácil transporte Operación remota Cámara digital de alta resolución Se pueden definir alarmas a través del software Análisis en tiempos cortos
DESVENTAJAS DE SISTEMA: Productividad media a baja. Demoras en la obtención del ciclo de medición si no se asigna una cantidad balanceada de prismas. Mantenimiento del sistema requiere dedicación permanente del administrador y mantenedores del sistema para alcanzar el óptimo funcionamiento. Monitoreo remoto condicionado a la disponibilidad del enlace de comunicación. Cuando se administra múltiples sensores; obligatoriamente se debe interrumpir todo el proceso de adquisición para realizar la mantención a cualquier sensor. Dejándose de monitorear el resto de las estaciones. Sin mediciones de prismas en condiciones ambientales desfavorables (excesiva polución). Pérdida de prismas en terreno Áreas sin auscultación por no tener accesos
DESVENTAJAS DE SISTEMA: Los movimientos que superan los 15mm entre escaneo no son detectados. Región atmosférica defectuosa genera datos erráticos. Transferencia de datos condicionado a la disponibilidad de enlace de comunicación. En ventana de escaneo de gran cobertura, el tiempo de respuesta del sistema se hace mayor. Limitación de operación por velocidad del viento (> a 40 Km./hrs.) y cambios repentinos de condiciones atmosféricas. El sistema autónomo (energía), requiere mejoras operacionales. Fallas en motor de alimentación en sistema autónomo Fallas en sistema GC-2000/GC-500 Estos tres últimos puntos han obligado a requerir de equipos de energía de apoyo lo cual adiciona dificultades operacionales.
Tabla 5: Tabla comparativa de sistemas Teodolito y Georadar. 19
6.2.- INFORMACION DE PRISMAS Y GEORADAR. FASE 38. La información de desplazamiento acumulado del prisma F-749 posterior a eventos de tronaduras monitoreadas, indica cambios de tendencias en general para niveles de vibraciones mayores a los 40 mm/s ,. Cabe destacar, que los cambios en las velocidades acumuladas están entre los 34 a 88 %, pero muy por debajo respecto a velocidades establecidas en los planes de contingencia para la zona geotécnica. Respecto, al tamaño de la tronadura no se establecen cambios de tendencias en las velocidades acumuladas. En el caso de la información con Georadar, no se establecen con claridad los cambios de tendencias en las velocidades respecto a los eventos de tronaduras.
60 y = 0.47x - 19080.84 R2 = 0.89
DESPLAZAMIENTO [cm]
50 y = 0.86x - 34508.12 R2 = 0.65
40
y = 0.25x - 9926.86 R2 = 0.34
y = 0.33x - 13313.31 R2 = 0.95
y = 0.64x - 25980.19 R2 = 0.61
30 y = 0.98x - 39330.15 R2 = 0.65
63.2
20 55.8 45.2
42.1
10
33.8
y = 4.5281x - 182563 R2 = 0.6117
y = 2.33x - 94126.03 R2 5.4 = 0.94
0 12-5-2010
25
22-5-2010
12.9
18.5 13.8
29.4 24.8
19.1 14.1
6.3
1-6-2010
11-6-2010
21-6-2010
11
10
3.9
1-7-2010
11-7-2010
21-7-2010
31-7-2010
200 195 190 185 180 175 170 165 160 155 150 145 140 135 130 125 120 115 110 105 100 95 90 85 80 75 70 65 60 55 50 45 40 35 30 25 20 15 10 5 0
VELOCIDAD DE PARTICULA (mm/s)
GRAFICO DESPLAZAMIENTO ACUMULADO PRISMA F-749 V/S VIBRACIONES
10-8-2010
FECHAS 2010
Grafico 5: Grafico de desplazamiento acumulado Prisma F-749 V/S Vibraciones por tronadura.
GRAFICO DESPLAZAMIENTO ACUMULADO PRISMA F-749 V/S TONELAJE
60
1200
y = 0.25x - 9926.86 R2 = 0.34
50 y = 0.33x - 13313.31 R2 = 0.95
y = 0.86x - 34508.12 R2 = 0.65
40
1100 1000 900 800 700
y = 0.64x - 25980.19 R2 = 0.61
30
600 y = 0.98x - 39330.15 R2 = 0.65
500
20 y = 2.33x - 94126.03 R2 = 0.94
300 220
10
400
370
250
235 195
150 y = 4.5281x - 182563 R2 = 0.6117
140
460
5055
384
180 120
199
125 110
260
100
100
0 12-5-2010
200
TONELAJE TRONADO (ton)
DESPLAZAMIENTO [cm]
y = 0.47x - 19080.84 R2 = 0.89
0
22-5-2010
1-6-2010
11-6-2010
21-6-2010
1-7-2010
11-7-2010
21-7-2010
31-7-2010
10-8-2010
FECHA DE MEDICION
Grafico 6: Grafico de desplazamiento acumulado Prisma F-749 V/S Tonelaje Tronado.
20
PPV MAX= 63.2 mm/s 5 JULIO 2010 55 2532 D
Figura 12: Monitoreo de talud fase 38 – Tronadura 5 de Julio del 2010- Sistema Georadar.
PPV MAX= 45.2 mm/s 19JULIO 2010 55 2532 G
Figura 13: Monitoreo de talud fase 38 – Tronadura 19 de Julio del 2010- Sistema Georadar. 21
FASE 42. La información de desplazamiento acumulado del prisma J-475 posterior a eventos de tronaduras monitoreadas, no indica cambios de tendencias en general para niveles de vibraciones mayores a los 10 mm/s, ni tampoco respecto al tamaño de la tronadura.
GRAFICO DESPLAZAMIENTO ACUMULADO PRISMA J-475 V/S VIBRACIONES 6
100 y = 0.1284x - 5188.6
VELOCIDAD DE PARTICULA (mm/s)
90
5
DESPLAZAMIENTO [cm]
80
4 70
3
60
2
50
40
1 28
30
0 20
19
18
-1
12
12
12 4
-2 20-8-2010
10
8 5
4
0
25-8-2010
30-8-2010
4-9-2010
9-9-2010
14-9-2010
19-9-2010
24-9-2010
29-9-2010
FECHA DE MEDICION
DI
4-10-2010
VIBRACIONES
Lineal (DI)
Grafico 7: Grafico de desplazamiento acumulado Prisma J-475 V/S Vibraciones por tronadura.
GRAFICO DESPLAZAMIENTO ACUMULADO PRISMA J-475 V/S TONELAJE TRONADO 6
2000 y = 0.1284x - 5188.6 1800
5
1400
3
1200
2 1
1000
800
800
614 654 600 521
0 426
464
400
300
-1
TONELAJE TRONADO (ton)
DESPLAZAMIENTO [cm]
1600
4
300 200 131
-2 20-8-2010
33
25-8-2010
30-8-2010
0
4-9-2010
9-9-2010
14-9-2010
FECHA DE MEDICION
19-9-2010
24-9-2010
29-9-2010
4-10-2010
DI
TONELAJE
Lineal (DI)
Grafico 8: Grafico de desplazamiento acumulado Prisma J-475 V/S Tonelaje Tronado.
22
TALUD
VELOCIDAD DE DESPLAZAMIENTO (cms/día) < a 5 cms/día
CONDICIONES DE TERRENO
DESARROLLO DE LA EXPLOTACION Y/O ACCESO
Sin deformación, condición Estable
Libre acceso
Derrames esporádicos, leve deformación en rampa, condición Transgresiva.
Libre acceso, observación de condición constante.
Derrames intermitentes, sin deformación, condición Transgresiva.
Se construye Pretil, Se restringe acceso a vehiculo menor
5 a 15 cms/día
ACCESOS TALUD SUR RAMPA DE ACCESO ESTE FASE 38 y CABECERA RAMPA PRINCIPAL OESTE
Se marca Falla Oeste en parte de rampa, Sin acceso a vehiculo menor solo CAEX, grietas incipientes, leve deformación, pretil de seguridad construido o reparación derrames, condición Transgresiva. de rampa. 15 a 25 cms/día Se marca Falla Oeste en todo ancho de rampa, grietas en evolución, deformación, derrames, condición Progresiva.
Sin acceso a vehiculo menor, pretil construido, se evalúa acceso para CAEX.
> a 25 cms/día
Activación de Falla Oeste, Asentamiento y Agrietamientos de Zona de Cizalle, Constante derrames de material, condición Crítica.
Se cierra totalmente acceso
< a 5 cms/día
No se presentan condición Estable
caídas
de
material
Desarrollo normal a todo lo ancho
Desarrollo normal a todo lo ancho, tanto en No se presentan caída de materiales, pero carguío como en perforación, se mantiene existe una condición Transgresiva atención en el desarrollo 5 a15 cms/día Desarrollo sólo por franja externa, Se presentan caídas de materiales, bloques construcción de pretiles de seguridad para destrabados, condición Transgresiva trabajos de perforación y carguio
DESARROLLO DE FASES TALUD SUR POR SOBRE BANCO 2601
Caída de materiales intermitente, evolución Desarrollo sólo por franja externa, paulatina de bloques destrabados en pared, construcción de pretiles de seguridad para condición Transgresiva. trabajos de perforación y carguio 15 a 20 cms/día
> a 20 cms/día
Constante caída de material, evolución de bloques destrabados en el talud, condición Progresiva
Extracción por franja externa, se detiene perforación se mantienen pretiles, evaluación.
Constante caída de material, bloques destrabados evolucionan y se desprenden dejando bloques inestables, condición Crítica
Se detiene completamente extracción.
Tabla 6: Criterio Fase 38 , Zonas Geotécnicas 1A y ZC1.
El Plan se activa cuando en los accesos al sector de explotación se tienen velocidades por sobre 15cms/día. y/o en el lugar específico del desarrollo se dan velocidades superiores a los 15cms/día en condición Progresiva.
23
TALUD
VELOCIDAD DE DESPLAZAMIENTO (cms/día) < a 5 cms/día
5 a 10 cms/día
ACCESOS TALUD NORTE SOBRE BANCO 2515 10 a 15 cms/día
> a 15 cms/día
< a 5 cms/día
CONDICIONES DE TERRENO No se presentan condición estable
caídas
de
DESARROLLO DE LA EXPLOTACION Y/O ACCESO
material
Libre acceso
Esporádica caída de materiales se construye pretil de seguridad, condición Transgresiva
Libre acceso
Constante caída de material pretil de seguridad construido, agrietamientos incipientes. Condición Transgresiva
Se restringe acceso a vehiculo menor
Esporádica caída de materiales pretil de Sin acceso a vehículo menor, reparación de seguridad construido evolución de acceso si es necesario. agrietamientos, condición Transgresiva Constante caída de material, grietas y Se restringe acceso y se repara, después asentamientos leves en acceso, condición de evaluación se decide tipo de restricción Transgresiva. a vehículos y equipos Constante caída de material, Grietas y asentamientos continúan evolucionando Se cierra totalmente acceso, evaluación, aún después de reparación condición recomendación y alternativas de solución. Critica.
No se presentan grietas ni caídas de Desarrollo normal a todo lo ancho, tanto en material condición Estable carguío como en perforación
No se presentan caída de materiales, Desarrollo normal a todo lo ancho, tanto en Grietas incipientes, pero existe una carguío como en perforación, se mantiene condición Transgresiva atención en el desarrollo 5 a 15 cms/día Se presentan Grietas en evolución, caídas Desarrollo sólo por franja externa, esporádica de materiales, condición construcción de pretiles de seguridad para Transgresiva trabajos de perforación y carguio
DESARROLLO DE FASES TALUD NORTE SOBRE BANCO 2515
Caída de materiales intermitente, evolución Desarrollo sólo por franja externa, paulatina de fracturas leve asentamiento en construcción de pretiles de seguridad para pared, condición Transgresiva. trabajos de perforación y carguio 15 a 20 cms/día
> a 20 cms/día
Constante caída de material, evolución de fracturamiento y Asentamiento en el talud, condición Progresiva
Extracción por franja externa, se detiene perforación se mantienen pretiles, evaluación.
Asentamiento diferencial, Constante caída de material, fracturamiento evolucionan y dejan bloques inestables, condición Crítica
Se detiene completamente extracción.
Tabla 7: Criterio Fase 42, Zona Geotécnica 4A.
El Plan se activa cuando en los accesos al sector de explotación se tienen velocidades por sobre 10cms/día. y/o en el lugar específico del desarrollo se dan velocidades superiores a los 15cms/día en condición Progresiva.
24
7. MODELAMIENTO DE VIBRACIONES POR EFECTO DE SUPERPOSICION DE ONDAS. 7.1.- ANTECEDENTES TRONADURA 54 BANCO 2549 – FASE 38. El análisis de modelamiento con onda elemental, considera los antecedentes de la tronadura de control pared, efectuada el día 15 de septiembre y con un tonelaje cercano a las 600 kton. La secuencia de iniciación se realizó con detonadores electrónicos, dividido en tres partes, y considerando el uso de tiempos de 5 ms entre pozos en los sectores de mineral, de tal forma de favorecer la fragmentación. Como se puede apreciar en el registro de vibraciones, los tiempos cortos utilizados en la zona de mineral aumentan la probabilidad de superposición y amplificación de las vibraciones en 4 veces, respecto al uso de secuencias estándar, caso de salida en cuna y con tiempos de 42 ms. Debiendo señalar, que el sistema de instrumentación geotécnico de terreno con primas, logra cambio de tendencia en un solo prisma que se ubica por sobre la inestabilidad.
(1) (2)
SECTOR DE MINERAL USO DE TIEMPOS CORTOS 5 MS ENTRE POZOS 100 MS ENTRE FILAS
SECTOR DE LASTRE SECUENCIA ESTANDAR 10 MS ENTRE POZOS Y ZANJA 42 MS
CONTROL DE VIBRACIONES
X
(2) (1) (1) 19.29 mm/s
(2) 4.37 mm/s
Figura 14: Antecedentes de Tronadura 54 Banco 2549 Fase 38.
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Figura 15: Antecedentes de Tronadura 54 Banco 2549 Fase 38- Monitoreo Geotécnico con prismas.
7.2.- SIMULACION DE LAS VIBRACIONES DE TRONADURAS EN CAMPO LEJANO POR ONDA ELEMENTAL. Mediante herramientas computacionales desarrolladas, se puede simular una tronadura real a partir de registros de ondas elementales, modelo vibracional de campo lejano (Devine) y datos relevantes del diseño implementado para la fase 38. Este caso las simulaciones se orientaron a reproducir el impacto del acoplamiento de las ondas con el uso de tiempos cortos entre pozos, estableciendo corridas respecto al uso de tiempos de 3 ms hasta 35 ms. Aplicando la metodología de simulación y predicción de las vibración (con onda elemental), se seleccionaron dos combinaciones extremas de retardos entre pozos , caso de 3 y 35 ms , y tal como se puede apreciar en la figura , se logra reducir la superposición y amplificación de las vibraciones con el uso de tiempos mayores entre pozos , destacando como mas favorables los tiempos entre pozos de la misma fila en el rango de 9 a 35 ms.
Figura 16: Simulaciones con Modelo de Onda Elemental – Campo Lejano. 26
7. CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES. A continuación, se entregan las principales conclusiones del estudio referido a l impacto de las vibraciones producto de tronaduras en sectores de inestabilidades presentes en Mina Chuquicamata 1. Antecedentes técnicos de vibraciones que inducen movimiento en sectores de inestabilidades, no existen muchos estudios en el ámbito internacional y nacional que podamos aplicar en nuestro estudio. Respecto al modelo de Wong a y Pang, señalado en el documento adjunto, la estimaciones se realizan en base a inestabilidades que no dan perdido el equilibrio limite, apreciándose que teniendo a factores de seguridad cercanos a 1, los niveles de vibraciones para activar dichos desplazamientos de los bloques son muy bajos, o sea cualquier situación ambiental que se presente tiene la probabilidad de romper el equilibrio limite. . Casos Longitud cuña (m) Coef. Rugosidad Inclinación cuña (°) Factor de seguridad Desplazamiento máx (mm) Vel. Crítica de vibración (mm/s)
L JRC
β
FS
δp PPVc
1 200 3 32 1.01
2 200 3 32 1.1
3 200 3 32 1.2
4 200 3 32 1.3
150.0 6.5
150.0 62.4
150.0 119.4
150.0 172.1
Tabla 8: Velocidad de Partícula Critica, PPVc, Criterio de Wong and Pang, Fase 38
2. Del seguimiento de las vibraciones por tronaduras en los sectores de inestabilidad, casos de la Fase 38 y Fase 42, podemos comentar lo siguiente: FASE 38. Un análisis del nivel de vibraciones y el tonelaje de la tronaduras monitoreadas, indican que no existe una tendencia respecto al tamaño de las tronaduras y su aumento en el nivel de vibraciones. De la misma forma, considerando la distancia escalar (d, Ton) tampoco podemos establecer relaciones razonables, no obstante asumiendo curvas con un mayor nivel de confianza, correlaciones con modelos logarítmicos, logran valores de correlación mas altos, en este caso un 0.92. FASE 42. Un análisis del nivel de vibraciones y el tonelaje de la tronaduras monitoreadas, indican que no existe una tendencia respecto al tamaño de las tronaduras y su aumento en el nivel de vibraciones. De la misma forma, considerando la distancia escalar (d, Ton) tampoco podemos establecer relaciones razonables, no obstante asumiendo curvas con un mayor nivel de confianza, correlaciones con modelos logarítmicos, logran valores de correlación mas altos, en este caso un 0.77. 3. Del seguimiento de las vibraciones y de la información de monitoreo geotécnico de superficie, caso de sistema de Teodolito y Georadar, podemos comentar lo siguiente: FASE 38. La información de desplazamiento acumulado del prisma F-749 posterior a eventos de tronaduras monitoreadas, indica cambios de tendencias en general para niveles de vibraciones mayores a los 40 mm/s ,. Cabe destacar, que los cambios en las velocidades acumuladas están entre los 34 a 88 %, pero muy por debajo respecto a velocidades establecidas en los planes de contingencia para la zona geotécnica. Respecto, al tamaño de la tronadura no se establecen cambios de tendencias en las velocidades acumuladas. En el caso de la información con Georadar, no se establecen con claridad los cambios de tendencias en las velocidades respecto a los eventos de tronaduras.
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FASE 42. La información de desplazamiento acumulado del prisma J-475 posterior a eventos de tronaduras monitoreadas, no indica cambios de tendencias en general para niveles de vibraciones mayores a los 10 mm/s, ni tampoco respecto al tamaño de la tronadura.
Como comentario final del estudio , podemos indicar que la disminución y/o control de las vibraciones por tronaduras en el campo lejano y su probabilidad de generar daño y/o impacto en sectores de inestabilidades presentes en cada una de las Fases, asociadas a sistemas estructurales o malas condiciones del macizo rocoso, pasan necesariamente por dos temas, a saber. 3. Establecer las medidas de control en el campo lejano, caso de elaboración y confección de protocolos de Control Pared., uso de diseños de P&T que minimicen el daño al talud (Campo Cercano) y logren una adecuada fragmentación de la roca. 4. En el caso de las secuencia de salidas de la tronadura, el uso de tiempos cortos (< 9 ms) aumenta la probabilidad de acoplamientos y amplificación de las vibraciones en el campo lejano, casos cuando no se hace un adecuado direccionamiento de la tronadura, tal como, alejando el acoplamiento de las ondas vibracionales de los sectores que debemos cautelar.( Tronaduras sin adecuado control) No obstante, bajo condiciones de sistemas estructurales adversas y de calidad de la roca, el diseño geotécnico y su aseguramiento del cumplimiento, será fundamental para lograr las condiciones de seguridad para las personas y equipos, y en definitiva controlar y/o minimizar el riesgo del negocio minero.
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