Instrumentación Geotecnica Mina Cielo Abierto

FACULTAD DE INGENIERÍA DEPARTAMENTO DE INGENIERÍA EN MINAS

Antofagasta, Octubre 2014

UNIVERSIDAD DE ANTOFAGASTA FACULTAD DE INGENIERÍA DEPARTAMENTO DE INGENIERÍA EN MINAS

INSTRUMENTACIÓN GEOTECNICA PARA EL MEJORAMIENTO DE LA SEGURIDAD EN TALUDES DE RIPIOS DIVISION RADOMIRO TOMIC CODELCO CHILE Trabajo de titulación presentado en conformidad a los requisitos Para optar al título de: Ingeniero Civil Industrial en Minas.

HERNALDO JAVIER CRUCES SEGUEL Antofagasta, Octubre 2014

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UNIVERSIDAD DE ANTOFAGASTA FACULTAD DE INGENIERIA DEPARTAMENTO DE INGENIERIA EN MINAS

INSTRUMENTACIÓN GEOTECNICA PARA EL MEJORAMIENTO DE LA SEGURIDAD EN TALUDES DE RIPIOS DIVISION RADOMIRO TOMIC CODELCO CHILE. HERNALDO JAVIER CRUCES SEGUEL Trabajo de titulación presentado en conformidad a los requisitos Para optar al título de: Ingeniero Civil Industrial en Minas.

Profesor Guía Milton Tapia Cubillos Director del Departamento de Ingeniería en Minas

COMISIÓN EXAMINADORA

Profesor Comisión Profesor Comisión

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“ Nunca

consideres el estudio como una obligación, sino como una oportunidad para penetrar en el bello y maravilloso mundo del saber ”.

Albert Eintein.

v

AGRADECIMIENTOS

Agradezco a mi mujer Mónica e hijos Benjamín y Martin, infinitas gracias por ser mi apoyo, ustedes estuvieron siempre alentándome y motivándome. Sé que han sido años duros pero estuvieron cada vez que los necesité y eso estará siempre en mi memoria. Gracias por su comprensión y su amor, los necesité, necesito y necesitaré siempre. A mis padres Elvira y Raúl por entregarme valores fundamentales como el respeto y la tenacidad. También agradezco a mis hermanos Rodrigo y Javier; todos ustedes son motivo de inspiración para esforzarme en alcanzar mis sueños. Siempre estaré para apoyarlos. Los amaré siempre. A mis compañeros y amigos Christian Castillo, Pedro González, Dennis Oviedo y Fernando Millar gracias por su amistad y apoyo incondicional durante esta etapa. Son grandes personas y sé que mantendremos cohesionado este tremendo equipo de trabajo. A los académicos de la Universidad, principalmente al Sr. Milton Tapia Cubillos del Departamento de Ingeniería en Minas, para ellos un inmenso agradecimiento por su enorme labor

realizada en mi formación como

profesional. Reconocer de manera especial a empresa Derk Ingeniería y Geología Ltda., los Sres. Jaime Díaz, Rodrigo Cruces, Patricio Lledó y César Villarroel por confiar en mi persona para desarrollarme como profesional minero en el

vi

rubro geotécnico y por inspirarme con sus conocimientos y persistencia demostrando su gran calidad profesional. Para terminar, agradecer a la Superintendencia de Geotécnia, a todo el personal profesional y técnico con el que trabajo día a día, que han apoyado mi emprendimiento, en especial a los Sres. Gabriel Oyarzun Peña, y Fabián Toro Sierra por su ayuda incondicional durante estos cuatro años en la División Radomiro Tomic.

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SISTEMAS DE INSTRUMENTACIÓN GEOTECNICA PARA EL MONITOREO DE TALUDES DE RIPIOS HERNALDO JAVIER CRUCES SEGUEL Octubre/2014 Profesor guía: . . . . . . . . . . . , Ingeniero Civil de Minas UA. Palabras clave: Instrumentación Geotécnica, para el monitoreo de taludes. Número de páginas: 99. Resumen: Actualmente, en la minería específicamente cuando se trata de métodos de explotación a rajo abierto, es normal que los diseños intermedios y finales de sus taludes se realicen con limitada información. Se suma a esto, las tendencias que suelen presentar los taludes cuando son profundos y empinados, observándose una potencial inestabilidad de estos, lo cual dificulta la predicción con los métodos y técnicas de análisis que hoy existen, por lo mismo, existe una fuerte dependencia sobre el Sistema del Manejo (Administración) de Taludes, basado en una parte integral, por Sistemas de Monitoreo. El presente trabajo propone realizar un análisis exhaustivo de los principales sistemas utilizados para monitorear la deformación de Taludes de Ripios. Se analizan en consecuencia la compra o adquisición de dos sistemas de Monitoreo, los cuales se describen en secciones posteriores, tomando como base que este trabajo y Proyecto que se describe este basado esencialmente, en aumentar la seguridad en el sector de instalaciones de Botaderos de Ripio en la División Radomiro Tomic.

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ÍNDICE LISTA DE FIGURAS ......................................................................................... xi LISTA DE TABLAS ......................................................................................... xiv TABLA DE ECUACIONES .............................................................................. xiv CAPÍTULO 1....................................................................................................... 1 1

OBJETIVOS GENERALES Y ESPECIFICOS. ............................................ 1

CAPÍTULO 2....................................................................................................... 4 2

MARCO TEÓRICO PARA EL CONTROL DE TALUDES. .......................... 4 2.1

Introducción. .......................................................................................... 4

2.2

Instrumentación Geotécnica Aplicada a Estabilidad de Taludes Mineros. 10

2.2.1 Consideraciones Generales de los Taludes. ................................. 10 2.2.2 Caso de Taludes de Botaderos de Ripios. .................................... 16 CAPÍTULO 3..................................................................................................... 18

3 EQUIPOS QUE COMPONEN UN SISTEMA DE MONITOREO DE TALUDES. ........................................................................................................ 18 3.1

Introducción. ........................................................................................ 18

3.1.1 Sistemas de Monitoreo Estación Total. ......................................... 18 3.1.2 Sistemas de control Teodolito Robotizado/Prisma. ....................... 19 3.1.3 Principios de Operación. ............................................................... 20 3.1.4 Sistema Primas Jalón.................................................................... 21 3.1.5 Cálculo Teórico de una Velocidad de Desplazamiento. ................ 23 3.1.6 Descripción Sistema Estación Total. ............................................. 24 3.1.7 Variables que Interfieren con el Sistema de Medición. .................. 28 3.1.8 Análisis Data Prismas: .................................................................. 31 3.2 Sistemas de Monitoreo Radares Terrestre. ......................................... 34 3.2.1 Principio de Operación Sistema Radar. ........................................ 36 3.2.2 Tecnologías de Radares Terrestres Presentes en el Mercado. .... 40 3.3 Comparación Técnicas Radar de Apertura Real y Radar de Apertura Sintética:........................................................................................................ 44

ix

Caso de Taludes Empinados ó Pronunciado: ............................... 45 Rangos Dinámicos. ....................................................................... 46  Desorden Observado por Movimientos en la Operación Minera. .. 47  Objetivos Múltiples Al Alcance. ..................................................... 48  Tiempo de Monitoreo (Barrido Pared, Scan). ................................ 48  3.3.1 Variables Controlables observadas en el Sistema Uso Radar. ..... 49 3.3.2 Variables Incontrolables en el Sistema Uso Radar. ...................... 49 3.4 Principales Ventajas y Desventajas del Sistema Uso de Radares. ..... 49 

Ventajas observadas: .................................................................... 49 Desventajas observadas. .............................................................. 50  3.5 Análisis Data Radar. ............................................................................ 50 

CAPÍTULO 4..................................................................................................... 54 4

MONITOREO CRITICO DE SEGURIDAD ................................................. 54 4.1

Introducción al Monitoreo..................................................................... 54

4.2

Transmisión de Datos. ......................................................................... 56

4.3

Ventajas de un Sistema de Monitoreo Crítico de Seguridad................ 59

4.4

Recomendaciones Adoptadas para el Control y Monitoreo. ................ 60



Umbrales de Alarmas. ......................................................................... 60



Protocolo de Comunicación. ................................................................ 61



Plan de Contingencia. .......................................................................... 61

4.5

Producto Esperado de un Programa de Monitoreo .............................. 63

CAPITULO 5..................................................................................................... 65 5

IMPLEMENTACIÓN DE UN PROYECTO DE INSTRUMENTACIÓN. ....... 65 5.1

Etapa de Particularidades del Proyecto. .............................................. 65

5.2

Etapas de Mecanismos para el Control de Deformación. .................... 69

5.3

Etapa de Respuestas a Consultas de Auscultación ............................ 70

5.4

Etapa Propósito de la Instrumentación. ............................................... 73

x

Seleccionar los Parámetros a ser Monitoreados: .......................... 74 5.4.1 Predecir la Magnitud de los Cambios: ........................................... 74 Mantener un Plan de Contingencia de Acción. ............................. 75  Asignar Tareas para el Diseño, Construcción y Operación. .......... 77  Selección de los Instrumentos. ..................................................... 77  5.5 Selección para la Ubicación de los Instrumentos. ............................... 82 

5.6

Considerar Factores que Influyen en la Medición de los Datos: .......... 84

CAPITULO 6..................................................................................................... 87 6 VALORIZACIÓN ECONÓMICA PARA LA IMPLEMENTACIÓN DE UN PLAN DE MONITOREO GEOTECNICO. ......................................................... 87 6.1 Aspectos Generales en Minera a Rajo Abierto. ................................... 87 6.2

Instrumentación Vista en este Estudio. ................................................ 87

6.3

Descripción y Alcance del Proyecto. .................................................... 89



6.4

Sistema Estación Total – Prismas. ................................................ 89 Sistema Georadar. ........................................................................ 90 Parámetros Claves de Resultados y Referenciales. ............................ 92

6.5

Tabla de Costos e Inversiones. ........................................................... 92

6.6

Distribución Inversión Proyecto por Años. ........................................... 94

6.7

Escenario Posible para el Proyecto Inversión ...................................... 94

6.8

Programación de Inversión Proyecto: .................................................. 97



CAPITULO 7..................................................................................................... 99 7

CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES. ............................................ 99

CAPITULO 8................................................................................................... 101 8

BIBLIOGRAFÍA. ...................................................................................... 101

xi

LISTA DE FIGURAS

Figura 1.1 Diagrama Cualitativo de Riegos Geomecánicos. ............................... 2 Figura 2.1: Minero Romeral. La Serena Chile 22/06/1999 Desplazamiento de 7.000.000 ton ...................................................................................................... 5 Figura 2.2: Desprendimiento Segundo Nivel Talud Oeste Botadero Mixto Mina Radomiro Tomic.................................................................................................. 6 Figura 2.3: Vista de rampa transito vehículos menores post evento Segundo Nivel Talud Oeste Botadero Mixto Mina Radomiro Tomic. ................................. 7 Figura 2.4: Deslizamiento Rotacional de Botadero de Ripio. .............................. 8 Figura 2.5: Diagrama de Servicios Geotécnicos Derk Ltda. ............................... 9 Figura 2.6 Parámetros que definen la geometría de un talud sencillo (a), caso de un banco del talud de una mina a tajo abierto (b) y talud completo de una mina a tajo abierto (c). ...................................................................................... 11 Figura 2.7 Esquema de control Geotécnico con la finalidad de lograr una operación sana y controlada para la obtención de taludes estables. ................ 12 Figura 2.8 Diagrama de Factores Geométricos Quebradura Nominal. ............. 14 Figura 2.9 Angulo Interrampas en minería a cielo abierto ................................ 15 Figura 2.10 Variables Geotécnicas Botadero de Ripio. .................................... 17 Figura 3.1 Estación Total Robotizada Leica TM-50 .......................................... 20 Figura 3.2 Principio de Operación Sistema Teodolito Prisma. .......................... 21 Figura 3.3 Diagrama de Instalación Sistema Prisma Jalón. .............................. 22 Figura 3.4 Modulo Geomos Monitor.................................................................. 26 Figura 3.5 Modulo Analyzer Software Geomos................................................. 27

xii

Figura 3.6 Cálculo de Velocidades, Gráficos y Velocidad Inversa. ................... 32 Figura 3.7 Vectores y Planos de Isocurvas de Velocidades de Desplazamiento. .......................................................................................................................... 33 Figura 3.8 Señal Sinusoidal Emitida por Radar. ............................................... 37 Figura 3.9 Ejemplo Secuencia de Barrido del Radar en el Talud...................... 38 Figura 3.10 Cambio de fase y forma de cálculo de deformaciones del radar. .. 39 Figura 3.11 Ejemplo Tipo de medición sistema radar. ...................................... 40 Figura 3.12 Modelo de Radares Disponible en el Mercado. ............................. 41 Figura

3.13

A)

Esquema

Representativo

Propagación

de

Señal

Electromagnética de monitoreo caso Sistema Radar Apertura Real. B) Esquema de Propagación de Señal Sistema Radar de Apertura Sintética. ...................... 44 Figura 3.14 Disposición Espectro del Sistema de Apertura Sintética. .............. 45 Figura 3.15 Graficas de Deformación de un Talud expuesto. ........................... 51 Figura 3.16 Grafico de uno más Pixeles. En este caso el sector comienza con una tendencia Transgresiva el día 10 de Julio con Velocidad observada en el rango de 0.1 a 2.5 cms/días. ............................................................................ 52 Figura 3.17 Graficas de Deformación de un Talud expuesto Botadero Ripio. .. 53 Figura 4.1 Esquema Propuesto de Sistema de Alarmas de Monitoreo Crítico. 55 Figura 4.2 Etapas de Envió y Salida de las Lecturas de Instrumentación Geotécnica División R.T Codelco Chile. ........................................................... 57 Figura 4.3 Diagrama de Implementación Sistemas de Transmisión Inalámbrico División Radomiro Tomic. ................................................................................. 60 Figura 4.4 Tabla de Plan de Contingencia para Taludes Mina y Botaderos Ripio y OBL. ............................................................................................................... 62

xiii

Figura 5.1 Proyecto Minero a Rajo Abierto. Se Observan Taludes y sus Alrededores. (Mina Radomiro Tomic). .............................................................. 66 Figura 5.2 Configuración Geométrica Botadero Lixiviable. ............................... 67 Figura 5.3 Configuración Geométrica Botaderos de Ripios. ............................. 68 Figura 5.4 Imagen Fallamiento Rotacional ....................................................... 69 Figura 5.5 Imagen Fallamiento Traslacional. .................................................... 70 Figura 5.6 Mecanismos de Funcionamiento de Instrumentación. ..................... 78 Figura 5.7 Diagrama Para un Plan de Instrumentación para un Rajo. .............. 82 Figura 5.8 Distribución de Equipos de Instrumentación (Mina R.T. Codelco Chile). ............................................................................................................... 84 Figura 6.1 Zonas Necesaria a Monitorear con uso de Prismas Botadero Ripio OBL Fase VII División Radomiro Tomic. ........................................................... 90 Figura 6.2 Zonas Necesarias a Monitorear con instrumentación Superficial RADAR, Botadero Ripio OBL FVII Radomiro Tomic. ........................................ 91

xiv

LISTA DE TABLAS

Tabla 5.1 Criterios de Alarma Geotécnica en un Rajo. ..................................... 76 Tabla 5.2 Tipos de Sensores y sus Principales Operaciones (Eberhardt & Stead (2011). .............................................................................................................. 80 Tabla 5.3 Ambientes de Instalación para la Instrumentación Geotécnica. ........ 85 Tabla 6.1 Costos de Inversiones Monitoreo Botaderos de Ripio-FVII y OBL. ... 93 Tabla 6.2 Distribución de Inversión por Año ..................................................... 94 Tabla 6.3 Fechas de Inversión Proyecto de Instrumentación ........................... 97 Tabla 6.4 Carta Gantt para El Proyecto de Inversión. ....................................... 98

TABLA DE ECUACIONES

Ecuación 2.1 ..................................................................................................... 13 Ecuación 2.2 ..................................................................................................... 13 Ecuación 2.3 ..................................................................................................... 13 Ecuación 3.1 ..................................................................................................... 23 Ecuación 3.2 ..................................................................................................... 24 Ecuación 3.3 ..................................................................................................... 46 Ecuación 3.4 ..................................................................................................... 46

1 Capítulo 1-Objetivos Generales y Específicos.

CAPÍTULO 1

1 OBJETIVOS GENERALES Y ESPECIFICOS. La acción de explotar un yacimiento mineral a través del método de Explotación a cielo abierto, implica en la práctica que a medida que transcurre el tiempo se presentarán signos de inestabilidades locales y globales principalmente en taludes. Los eventos que se comentan se manifiestan como grietas, roturas en la parte superior, levantamiento en zonas de patas, destrabamiento de bloques, afloramiento de cuñas y visualización de sistemas estructurales desfavorables entre otros aspectos Geotécnicos importantes, en la Figura (1.1) se presenta un diagrama cualitativo de los riesgos Geomecánicos que suelen observarse. Por lo tanto, debido a estos riesgos a que está sometida la operación minera, se hace necesario el uso de

instrumentación y el

monitoreo temprano permanente y continuo de taludes y su entorno, a fin de identificar posibles focos de inestabilidad que puedan convertirse en potenciales colapsos, esto implica en la práctica conocer variables tales como la velocidad de desplazamiento, contorno de inestabilidad, tipo y dirección de los fallamientos que puedan sucederse. Lo anterior como se observa implica aplicar planes de contingencias y alertas definidas, para cada rajo en sus respectivas zonas geotécnicas. Los planes de contingencia deberán ser distintos en cada mina y zona geotécnica, debido a los diferentes sistemas estructurales, tipos y calidad de rocas, geometrías de diseño, presencia de agua, etc. Estos planes están sometidos a permanentes revisiones, incorporando siempre nuevos métodos de análisis generados del monitoreo de los taludes. Los análisis retrospectivos de


deslizamientos, se utilizan como input para retroalimentar los nuevos planes de contingencias que se desarrollen. Al aplicar un plan de contingencia, se logra en la práctica mantener el riesgo controlado durante la explotación del rajo de tal manera de no afectar al personal y equipos involucrados en éstas operaciones, aspectos que permiten disminuir costos, manejar mayores volúmenes de material, dar seguridad y hacer un sistema de explotación sustentable en el tiempo garantizando la continuidad de los planes mineros.

Riesgos Geomecánicos y Geotécnicos

(Precorte y/o Buffer)

Figura 1.1 Diagrama Cualitativo de Riegos Geomecánicos.


Debido a lo que se ha señalado anteriormente es fundamental, desde un punto de vista geotécnico contar con uno o más sistemas de monitoreo desde los inicios de la explotación. Actualmente los sistemas más utilizados en minería para estos trabajos, para los cuales suele no existir un protocolo de ordenamiento sobre cómo ir instrumentando y monitoreando sistemáticamente los taludes son los sistemas Prisma Teodolito Robotizado y el uso de Radares. A partir de la propia experiencia junto a trabajos de estudios, podrán obtenerse ciertos delineamientos para aprovechar de la mejor forma la información que entregan estos sistemas, además de proponer tablas cualitativas y comparativas para estos equipos usados en el monitoreo de eventos estructurales, que afectan a una mina a cielo abierto y sus taludes. Los aspectos anteriores no se apartan y son válidos, cuando se trata de monitorear el caso de Taludes que se desarrollan por la Acumulación de Materiales Fragmentados a menudo llamados Botaderos OBL o Botaderos de Ripios. Las grandes dimensiones que son posibles alcancen en el tiempo estas Acumulaciones o Botaderos principalmente en altura, derivan en la práctica en Taludes muchas veces empinados que obligan a monitorearlos como parte de los planes de contingencia y seguridad observados en las buenas prácticas laborales que deben seguirse. La extensométria que se indica referida al uso de Radares y Estaciones Totales, también es útil en este caso, aspecto que aborda este trabajo.

4 Capítulo 2-Marco Teórico para el Control de Taludes.

CAPÍTULO 2

2 MARCO TEÓRICO PARA EL CONTROL DE TALUDES. 2.1 Introducción. Muchos eventos de inestabilidad geotécnica, se han registrado a nivel mundial con diferentes consecuencias impactando a las personas y planes de producción afectando equipos, instalaciones y personas. Todos estos factores han provocado un gran impacto en el negocio minero generando grandes pérdidas, llegándose incluso al cierre de un yacimiento. Un ejemplo de lo que se menciona se muestra en las figuras siguientes, los cuales están referidos a minas Chilenas:


Figura 2.1: Minero Romeral. La Serena Chile 22/06/1999 Desplazamiento de 7.000.000 ton


Figura 2.2: Desprendimiento Segundo Nivel Talud Oeste Botadero Mixto Mina Radomiro Tomic.


Figura 2.3: Vista de rampa transito vehículos menores post evento Segundo Nivel Talud Oeste Botadero Mixto Mina Radomiro Tomic.


Figura 2.4: Deslizamiento Rotacional de Botadero de Ripio.

Como se entenderá el hecho de que ocurran eventos geotécnicos, como los que se muestran, se debe en la mayoría de los casos a que no se contaba con un sistema de control adecuado, además de no contar con la instrumentación y planes de monitoreo eficientes que permitieran anticiparse


tempranamente, al colapso y dimensionamiento de la magnitud observada para la inestabilidad. Tal como se ha indicado resulta indispensable contar con un modelo de procesos Geotécnico, el cual permita un ordenamiento de la información Geológica y Geotécnica, este debe estar conformado por las etapas de instrumentación y monitoreo que se muestran en la Figura (2.5).

Figura 2.5: Diagrama de Servicios Geotécnicos Derk Ltda.

Una de las principales deficiencias que se observan en la literatura actual existente respecto a la estabilidad de taludes, es que esta se refiere sólo al modo en que operan los equipos. Sin embargo no existe información relativa a cómo optimizar la instalación y distribución de los equipos en terreno. Por lo mismo en las secciones siguientes se propone realizar un análisis de las


limitancias y problemas de los sistemas de monitoreo de taludes que se abordan en este trabajo, aspectos que están basados en gran medida en la experiencia de personas

y profesionales los cuales cuentan con bastante

experiencia en manejo de estos sistemas.

2.2 Instrumentación Geotécnica Aplicada a Estabilidad de Taludes

Mineros. 2.2.1 Consideraciones Generales de los Taludes. En general la geometría de un talud rocoso queda definida por las variables siguientes (Figura 2.5(a)): Altura del talud, (h), inclinación de su cara,(  , Quebradura nominal,(q), e inclinación de la berma o plano que define su coronamiento, (  Sin embargo cuando estos taludes son de gran altura, cual es el caso de la minería a rajo abierto se excavan bancos cuya geometría queda definida mediante (Figura 2.5(b)): Altura de los bancos , (hb), inclinación de la cara de los bancos, (  b), Quebradura nominal, (q), Ancho de berma,(b), y distancia horizontal respecto al pies de banco, ( p). Análogamente, para definir la geometría completa del talud de una mina a rajo abierto (Figura 2.5(c)), se utilizan los parámetros adicionales siguientes: Altura máxima entre rampas de acceso, ( h ), ángulo interrampa, ( ), ancho de rampa, ( b ), altura r

r

r

global, (ho), y ángulo global, (  ). Respecto a estos parámetros, conviene o

indicar que:



Altura de Banco: En minería al aplicar un método de explotación

a rajo abierto, la altura de banco, se define considerando la eficiencia de


los equipos de carguío y esponjamiento del mineral tronado. Así en minería a gran escala la altura de los bancos típicamente varía de 10 a 18 m, en caso de bancos simples y de 20 a 36 m en el caso de bancos dobles.

Figura 2.6 Parámetros que definen la geometría de un talud sencillo (a) y (b), caso de un banco del talud de una mina a rajo abierto (c) y talud completo de una mina a rajo abierto.




Angulo de Talud: La inclinación de la cara del banco o talud

depende principalmente de la orientación de las discontinuidades del macizo rocoso, así también de la calidad con la cual se realizan las operaciones de tronadura de rocas. Normalmente las típicas tronaduras de producción en minería a cielo abierto dejan caras de banco con inclinaciones del orden de 60° a 65° mientras que con el uso de tronaduras controladas es posible lograr mayores inclinaciones, las cuales pueden llegar a exceder los 80° (especialmente si se utiliza precorte), algunos esquema de buenas prácticas operativas en este caso se muestran en la Figura 2.7.

Figura 2.7 Esquema de control Geotécnico con la finalidad de lograr una operación sana y controlada para la obtención de taludes estables.




Ancho de Berma: Usualmente el ancho de berma, se calcula

considerando el espacio que debe dejarse para contener el material derramado asociado a inestabilidades que pudieran ocurrir a nivel de banco, esto último considerando que se conoce la altura y la inclinación de la cara libre de banco.



Quebradura Nominal: Una vez definida la altura del banco, la

inclinación de su cara y el ancho de berma, puede calcularse la quebradura nominal, la distancia entre pies de banco y al ángulo interrampa respectivamente, tal como muestran las ecuaciones

(2.1),(2.2) y (2.3) y Figura 2.8. Ecuación 2.1

q



hb



cotan  b



(2.1)

Ecuación 2.2

p



q



b

(2.2)

Ecuación 2.3

 hb    r  atan   p 

(2.3)


Figura 2.8 Diagrama de Factores Geométricos Quebradura Nominal.


Es importante tener presente que en minería a cielo abierto, el ángulo interrampa,( ), se define como la inclinación respecto a la horizontal de la línea r

que une los pies de los bancos, es un parámetro que se utiliza en planificación minera porque no varía con el número de bancos. Sin embargo para el caso de análisis de estabilidad de taludes el ángulo interrampa, (  ), se define como la tr

línea que une el pie del banco inferior con la cresta del banco superior, por lo que suele ser mayor que el ángulo interrampa (normalmente 1° a 2° mayor para alturas de rampas de 160 m), su magnitud dependerá del número de bancos, que se consideren tal como se muestra en Figura 2.9.

Figura 2.9 Angulo Interrampas en minería a cielo abierto

La Figura N° 2.9 muestra la comparación entre ángulo interrampa, ( Ψr), comúnmente usado en planificación minera y el ángulo del talud interrampa (Ψtr), utilizado en ingeniería geotécnica para el análisis de estabilidad de taludes. Si bien (Ψtr) es siempre mayor que (Ψr), en la medida que aumenta el número de bancos esta diferencia también disminuye.


Un ejemplo del caso anterior, si hb = 15 m, Ψb = 60° y b = 7,5 m; entonces Ψr será igual a 43°, independientemente del número de bancos que conforman el talud, mientras que Ψtr será igual a 50°, 46° o 45° si el talud está constituido por 2, 4 o 6 bancos, respectivamente.



Ángulo Interrampa: El ángulo interrampa resultante del diseño

del sistema banco-berma (ecuación (2.3)) es el máximo permisible, deberá verificarse en este caso que el talud interrampa resultante es suficientemente estable. Si no lo es deberá reducirse la altura máxima entre rampas y/o el ángulo interrampa, esto último se logra incrementando el ancho de berma.

2.2.2 Caso de Taludes de Botaderos de Ripios. La situación suele ser en algunos casos similares, si se compara con los Taludes de rocas. Tratándose de Materiales particulado las variables más importantes, suelen ser a parte del Talud propiamente tal el grado de compactación del Material Acumulado, profundidad del nivel Estático de las Aguas que saturan el Material y Mecanismos de fallas que tradicionalmente se aprecian en estas Acumulaciones o Botaderos y que obligan a tener planes de contingencia frente a posibles movimientos de masa compactada de materiales particulados Figura 2.10.


A X

Hg NE

H β°

Probable Superficie de Falla

β ° : Ángulo Talud Botadero Ripios

H : Altura Botadero Ripios Hg : Profundidad Grieta Tracción X : Distancia Sistema Grieta Tracción cara libre talud botadero N.E. : Profundidad Nivel Estático, agua de saturación

A : Límite para la descarga de equipos pesados

Figura 2.10 Variables Geotécnicas Botadero de Ripio.

18 Capítulo 3-Equipos que Componen un Sistema de Monitoreo de Taludes.

CAPÍTULO 3

3 EQUIPOS QUE COMPONEN UN SISTEMA DE MONITOREO DE TALUDES. 3.1

Introducción. El sistema de control de taludes mediante el uso de teodolitos y radares

en minas a cielo abierto de gran volúmenes de producción, corresponden actualmente a una extensométria en desarrollo caracterizada por su alta precisión y fundamentos técnicos, basados en principios que entrega la física tradicional y moderna. En los párrafos siguientes, se describen los dos sistemas en comparación abordados en este trabajo

3.1.1 Sistemas de Monitoreo Estación Total.

Las técnicas topográficos han sido utilizadas para el monitoreo de taludes en minas a rajo abierto para evaluar subsidencias, las mediciones geodésicas generadas en este caso son una técnica estándar para el monitoreo, aunque existen otros métodos que también son usados para estos fines específicos. En este caso es importante reconocer que la triangulación con la precisión de los teodolitos inicialmente fue usada para estos fines, sin embargo la introducción de equipos para medir distancias basada en la emisión de rayos electroópticos infrarrojos y láser (EDM) a principios de los años 1970, condujo al empleo del trilátero como un sistema importante topográfico para el monitoreo


de taludes. La instrumentación usada en estos casos normalmente envuelve una alta precisión (“un segundo”) en el caso de uso de teodolitos y Estaciones

Totales (Medición Electrónica a Distancia, EDM). Con ambos sistemas combinados

se

puede

alcanzar

una

exactitud

de

milímetros

para

desplazamientos en 3D aun en el caso de grandes rajos, esto último obviamente tomando las precauciones necesarias. Para alcanzar una exactitud máxima, este sistema de control debe ser cuidadosamente planificado por ingenieros Geomensor experimentado.

3.1.2 Sistemas de control Teodolito Robotizado/Prisma. Actualmente una estación total (Figura 3.1), se encuentra diseñada para capturar información desde prismas con mediciones en ambas posiciones del anteojo el cual emite un rayo láser. Este último para compensar errores sistemáticos de lecturas, el sistema posee una precisión angular 0.5” (0.15mgon). Por otro lado su distanciómetro, ofrece una precisión en las medidas a distancia de hasta 2mm (+2ppm), con alcances de medición de hasta 3kms bajo buenas condiciones ambientales.


Figura 3.1 Estación Total Robotizada Leica TM-50

3.1.3 Principios de Operación.

El sistema está basado en que el diodo láser emite una señal dirigida al centro del prisma, el cristal refleja la señal devolviéndose en la misma dirección y sentido a la fuente emisora ( Figura 3.2), el rendimiento del sistema en este caso, queda expuesto a las condiciones del entorno durante la creación de la señal o durante su trayecto, lo anterior repercute en la cantidad (intensidad) de luz que llega al prisma. El tiempo que tarda la señal en ir y volver se usa para calcular la distancia entre la estación total y el prisma. La diferencia entre la lectura actual y la medición inicial, determinan el desplazamiento que ha experimentado el prisma en el tiempo. El alcance de las mediciones a distancia


depende en gran medida de la energía disponible en la fuente láser. A través del sensor EDM, el rayo láser emitido se ve sometido también a otros factores, principalmente la atmósfera. A pesar de ser un sistema adecuado para la emisión de señales infrarrojas (o visibles), su capacidad de transmisión se reduce debido a la absorción de polvo, moléculas de aire o gotas de agua, aspectos que traen como consecuencia la extinción de señales.

Figura 3.2 Principio de Operación Sistema Teodolito Prisma .

3.1.4 Sistema Primas Jalón. Se trata de un sistema pasivo de reflexión el cual está compuesto por un prisma ó cristal de reflexión de ondas magnéticas, emitidas por la estación total. El prisma se fabrica principalmente de vidrio, este tiene un índice de


refracción distinto al del aire, que es el medio a través del cual se propaga la señal de medición. La velocidad de propagación de una onda electromagnética desciende al entrar en un objeto de vidrio y por lo tanto la distancia medida real aumenta. En la Figura (3.3), se muestra la instalación de este sistema mencionado, indicando distancias reales utilizadas hoy en día en la minería a cielo abierto.

Talud Banco

Derrames

Prisma de monitoreo

Pretil de seguridad

Jalón

d

Grietas de borde

Empotramiento Jalón

D Talud Banco Inferior

Distancia Jalón con Talúd Banco

D= 4 a 5 mts. d= 50 a 60 cms.

Figura 3.3 Diagrama de Instalación Sistema Prisma Jalón .


En el caso de Botaderos OBL o Botaderos de Ripio la situación es similar, con la diferencia que el sistema Jalón Prisma no se encuentra expuesto, a posibles derrames de bancos superiores. El Jalón con su respectivo prisma se instalara en la visera del Botadero, su desplazamiento con llevará un probable aumento de velocidad de desplazamiento, lo que puede significar en la práctica la apertura o aumento de la amplitud de un sistema de Grietas de Tracción.

3.1.5 Cálculo Teórico de una Velocidad de Desplazamiento. El sistema Estación Total y Prisma Jalón, están dotados de coordenadas referenciales (coordenadas mina) las cuales permiten medir la distancia entre ambas unidades. En el caso de la figura N° 3.2 se aprecia entonces: Ecuación 3.1

D ET / PJ

2

2

  xET  xPJ    yET  yPJ    zET  z PJ 

2

Dónde: D: Distancia Total entre Estación Total versus Sistema Prisma Jalón.

XET ,YET, ZET : Coordenadas Sistema Estaciones Total.

X PJ ,YPJ , ZPJ : Coordenadas Sistema Jalón Prisma.

(3.1)


Aplicando una ley física básica, se obtiene: Ecuación 3.2

V



D

T

( mm / seg )

(3.2)

Dónde: D: Distancia Estación Total versus Sistema Jalón Prisma.

∆

T: Tiempo viaje haz rayo láser, entre Estación Total, Sistema Jalón

Prisma y retorno. V: Velocidad de Desplazamiento masa rocosa monitoreada, según deformación que experimenta el Talud. El cálculo de velocidades permite construir Tablas de desplazamiento para Taludes con velocidades críticas, usadas en minería a cielo abierto para prevenir accidentes o eventos Geotécnicos

3.1.6 Descripción Sistema Estación Total. 3.1.6.1 Puntos de control: La estación total utiliza puntos de control ubicados en la periferia del rajo con el fin de validar su coordenada base, si ésta detecta un cambio en sus coordenadas realiza un auto ajuste inmediatamente. Esta operación elimina


errores en los prismas de monitoreo, debido a movimientos externos sufridos por la estación. Su valor comercial es similar al de los prismas

3.1.6.2 Software de monitoreo: Normalmente se utiliza el software GEOMOS creado por la empresa Leica Geosystems el cual trabaja en diferentes plataformas Windows. En este caso puede existir un computador con este software instalado en cada caseta de monitoreo o tener éste computador en una oficina central. Este software está constituido por dos módulos que interactúan constantemente con la base de datos SQL nativa del sistema.

3.1.6.3 Modulo Monitor: Es el responsable de capturar automáticamente los datos en terreno. En éste primer módulo del software se seleccionan los parámetros referidos a censores,

creación y agrupación de prismas. Como así también, la

sincronización y programación del régimen de medición, tal como se muestra en

Figura 3.4.


Figura 3.4 Modulo Geomos Monitor

El software tiene la capacidad de conectar y administrar varias estaciones totales a la vez, mediante el puerto de comunicación serial RS-232.

3.1.6.4 Módulo Analyzer: Provee las herramientas graficas necesarias para la exploración de los datos medidos y análisis de información tal como se muestra en Figura 3.5.


Figura 3.5 Modulo Analyzer Software Geomos. El software Geomos internamente de acuerdo a la configuración deseada, ordena al teodolito, inicia el proceso de medición llevando a cabo el barrido instrumental sobre la superficie del talud. A medida que avanza registra la lectura topográfica (coordenadas, ángulo vertical-horizontal y distancia inclinada) de cada prisma hasta completar el ciclo de medición. Cada lectura es transportada al instante por la red de datos interna y almacenada en la base de datos local (SQL) residente en el computador. Los datos medidos se acumulan en el computador (base de datos SQL) lo que permite en primera instancia y a


tiempo real, visualizar el comportamiento del desplazamiento con el módulo Analyser.

3.1.6.5 Base de datos histórica: La primera instancia de análisis de datos, se logra en el módulo Analyser de Geomos. Sin Embargo en los casos de requerir análisis históricos es aconsejable contar con otra base de datos. La transferencia de datos nativos desde las casetas de monitoreo o dentro de la misma oficina central hacia la base de datos histórica, se lograra creando y ejecutando una aplicación computacional automática donde cada cierto tiempo (términos de ciclo) se almacene la información en la nueva base de datos (Ej: Oracle). Esta base de datos histórica permitirá realizar análisis en periodos más extensibles que los que puede disponer la base de datos SQL.

3.1.7 Variables que Interfieren con el Sistema de Medición. Se debe indicar que la estación total robotizada es un sistema de medición óptico que incorpora tecnología láser de largo alcance, Clase 1, de uso civil. El potencial de medición del láser puede verse disminuido o anulado, cuando algún elemento se interpone en la línea de vista o medición, formada por el teodolito y el prisma. Las variables que interfieren con el sistema de medición se clasifican en las siguientes:

3.1.7.1 Variables Controlables 

Integridad del Prisma: El prisma es la fuente de medición más confiable para observar el comportamiento inestable en Botaderos OBL y Botaderos de Ripio. Por lo tanto, requiere constantemente




   





soporte asistencial en terreno para corregir problemas que impidan lograr su medición. Las causas básicas de este problema técnico pueden ser originadas por los siguientes factores: Desalineamiento: Es la pérdida parcial o total de la línea de vista o de medición por movimientos y/o asentamientos provocados por la misma inestabilidad del talud. Suciedad: Por pérdida de la propiedad de reflectividad del prisma por acumulación de polvo o deterioro de la superficie cristalina. Perdida: Acción provocada por derrames, avance de la explotación o hurto del prisma. Aislamiento: Por el cierre de accesos a sectores peligrosos que impiden asistir la recuperación del prisma. Falta de Suministros: Los servicios básicos en terreno corresponden a la energía eléctrica y red de comunicación de datos. La primera proporciona la energía eléctrica necesaria para el funcionamiento integral de los componentes eléctricos dispuestos en cada estación. Mientras que la segunda, suministra la red de datos necesaria para el transporte de los datos medidos. Ambos recursos son indispensables para el funcionamiento integral del sistema de medición en terreno. Cortes en los suministros es otra variable que interfiere en la continuidad operacional del sistema de medición. Factor Humano: Las personas son las que gestionan el funcionamiento integral del sistema de monitoreo geotécnico. Minimizar los errores es el desafío permanente del área de auscultación. Mantención de Base de Datos del Sistema Geomos: La adquisición automática de datos con seguimiento de prismas es confiable, en la medida que se gestiona la sinergia operacional del sistema en terreno. La preocupación permanente es mantener la confianza operacional del sistema. Por consiguiente es importante mantener una condición óptima operativa, la que debe ser: Prismas Instalados = Prismas Medidos: Es la condición ideal esperada, esto muestra un adecuado control y mantenimiento del sistema. Aquí el software de medición, mide la misma cantidad de prismas que los existentes en terreno.


3.1.7.2 Variables Incontrolables. 

Polución Ambiental: Es la emisión de material particulado en suspensión proveniente de los frentes de extracción de mineral, aportes generados por los eventos de tronadura y tránsito vehicular de camiones de extracción al interior del rajo. Es importante incluir los eventos de tronadura que se desarrollaran durante el día. Dispersar y evacuar la contaminación ambiental, depende principalmente de la ventilación natural producida por los vientos reinantes en cada zona y las temperaturas, además de la capacidad de la operación minera por mantener húmedo los sectores de tránsito de vehículos (rampas de acceso).

3.1.7.3 Ventajas y Desventajas del Sistema Estación Total. 

Ventajas Sistema Estación Total versus Jalón Prisma:





Precisión milimétrica. Flexibilidad operacional. Alta productividad (TM-30 / TM-50). Completamente automatizado. Simplicidad en su Uso e Instalación. Mediciones de control sincronizadas y continuas de alta precisión. Seguimiento automático del prisma.



Desventajas Sistema Estación Total versus Jalón Prisma:



Fuertemente afectada por la polución ambiental y refracción. Dedicación permanente. Mientras más prismas asociados a sectores de interés a una estación, el tiempo de ciclo aumenta. Perdida de prismas en terreno. Instalación de prismas limitado por sus accesos.

    

   


Actualmente esta plataforma en el caso de la División Radomiro Tomic, se encuentra constituida con 6 estaciones de monitoreo dividida en dos equipos de control, cado uno asociado a 3 estaciones totales las cuales monitorean un total de 1.500 primas dispuestos en el rajo y botaderos, con ciclos de medición Para Grupos normal de medición de una hora y para grupos críticos un ciclo cada dos horas, obteniéndose aproximadamente un total de 9 mediciones días, la diferencia a lo esperado de doce mediciones, se genera dado que por cambios atmosférico este sistema de medición se ve fuertemente afectado, lo que se puede traducir en ausencias de medición por un periodo promedio de cinco horas.

3.1.8 Análisis Data Prismas: El analista o ingeniero geotécnico en primera instancia, realiza el monitoreo a través del software Geomos donde se evidencian los primeros síntomas de un desplazamiento, luego mediante el uso de una macro en Excel conectada a la base de datos histórica (Oracle), se procesan los datos medidos generándose reportes con cálculo de velocidades y gráficos de los prismas (desplazamiento acumulado, velocidad acumulada y velocidad inversa). Además con esta misma información se obtienen vectores y planos de isocurvas de velocidades de desplazamiento, apoyado con el software Surfer y Autocad.


Figura 3.6 Cálculo de Velocidades, Gráficos y Velocidad Inversa.


Figura 3.7 Vectores Desplazamiento.

y

Planos

de

Isocurvas

de

Velocidades

de

Es de vital importancia en este caso correlacionar siempre las mediciones por muy anómalas que estas sean, con antecedentes geotécnicos que se recopilan en terreno. Si se confirman cambios de tendencias y aumento progresivo en las tasas de desplazamientos, inmediatamente se puede aumentar el régimen de medición con una mayor densidad y cantidad de prismas, para seguir y comprender la evolución de los desplazamientos que experimenta un macizo rocoso o zona de ubicación de un Botadero OBL o Ripio para clasificarla como una zona inestable, esta indicación podría afectar el normal monitoreo para


otras zonas de interés, por lo que se propone en este caso la utilización de otra tecnología de monitoreo, como lo es el sistema de uso de radares.

3.2 Sistemas de Monitoreo Radares Terrestre. La tecnología de uso de radares interferométrico con base en tierra, se ha convertido en los últimos siete años en una herramienta de vanguardia para el estudio y control de taludes. El éxito de la tecnología de radar interferométrico, se atribuye a su capacidad para medir con rapidez movimientos de rocas con una precisión submilimétrica en zonas muchas veces extensas y bajo cualquier condición climática, obviando la necesidad de instalar reflectores artificiales. Como resultado el sistema radar, se utiliza efectivamente para obtener una mejor estimación de movimientos de rocas o masas compactas tipos Botaderos con el fin de entregar una alerta temprana en el caso de que se sucedan movimientos progresivos, los cuales potencialmente pueden conducir a fallas o colapsos. El radar de monitoreo usado en el monitoreo de estabilidad de taludes es hoy en día un sistema ampliamente utilizado a nivel internacional, por autoridades de protección civil en países desarrollados y también por académicos para la prestación de asesoramiento de alto nivel a usuarios que participan, en la gestión de evaluar riesgos de deslizamientos. La tecnología de radar en el caso Geotécnico se encuentra diseñada específicamente, para trabajar en minas a cielo abierto. El monitoreo de desplazamientos en tiempo real es de hecho una herramienta fundamental para el buen desarrollo de los proyectos mineros, aspectos que consideran en la práctica seguridad a las personas permitiendo tomar riesgos controlados en la operación minera, a fin de obtener altos niveles de productividad.


Predecir fallas en los taludes en entornos dinámicos como las minas a cielo abierto, es una tarea muy difícil que requiere de una planificación geológica, geotécnica y el apoyo general de sistemas de monitoreo complementarios. Las grandes fallas de taludes en minas a cielo abierto son a menudo precedidos por movimientos muy pequeños generando grietas superficiales muchas veces de tracción, a veces de tan sólo unos pocos milímetros de desplazamiento y con una evolución temporal que puede ir desde varias horas hasta semanas. La alta precisión combinada con su alta resolución espacial que presenta el Sistema Radar, permite detectar oportunamente una inestabilidad. El radar detecta movimientos de un Macizo Rocoso o Botaderos en tiempo real. Algunas de las principales características del Radar Geotécnico, son las siguientes:



Rango distancias de Operación: 50m a 3000m



La nueva versión alcanzar 10.000m.



Completa operatividad remota (24x7)



Comunicación inalámbrica de alta velocidad.



Definición de alarmas por parte del usuario.



Operación completamente autónoma.



Monitoreo remoto de todos los parámetros del sistema.



Mediciones simultaneas de estabilidad y topografía.



Integración de todas las medidas con sistema DTM (Mapeo Digital Terreno)



Estación

climática

atmosféricas.

integrada,

para

compensar

variaciones




Resistente a ambientes de alta polución.



Detección en tiempo real de desplazamientos sub-milimétricos.



Movimientos referenciados geográficamente.



Software avanzado para la generación de alarmas con parámetros aplicables a todos los tipos de operaciones mineras.



Velocidad de mapeo configurable por el usuario.



Configuración de áreas de alto riesgo y zonas de exclusión.



Funcionalidades de registro y reproducción de información.

El sistema radar sirve para monitorear el desplazamiento de un sector específico o seleccionado que es potencialmente inestable, a través de la emisión de un haz de señal electromagnética que barre en forma continua toda el área de escaneo que se halla elegido, para luego calcular a través de un algoritmo específico los desplazamientos observados.

3.2.1 Principio de Operación Sistema Radar. Lo más importante es que la antena dispuesta en el radar realiza un barrido hacia el sector a monitorear, si la superficie de la pared presenta movimientos, el retorno de la señal se recibe con variaciones en fase y amplitud de ondas, dichas diferencias de la señal son detectadas y por consiguiente permitirán visualizar los movimientos sub-milimétricos en la pared. En síntesis el monitoreo de un sector seleccionado a través del sistema radar consta de las siguientes etapas:


Emisión del haz de microondas realizando el primer barrido del área de escaneo. La Figura (3.8) muestra gráficamente lo señalado con anterioridad.

Figura 3.8 Señal Sinusoidal Emitida por Radar.



El Sistema Radar escanea continuamente la sección de la pared seleccionada y compara las distancias medidas, entre el barrido actual e inicial respectivamente, Figura 3.9.


Figura 3.9 Ejemplo Secuencia de Barrido del Radar en el Talud.



Si la distancia cambia, el software del radar geotécnico automáticamente detecta este cambio, el cual puede ser producto de movimiento del talud. En la Figura 3.10 se observa el cambio de fase y la forma de cálculo del desplazamiento que entrega el radar geotécnico.


Figura 3.10 Cambio de fase y forma de cálculo de deformaciones del radar.



Para calcular la deformación o cambios geométricos, entre imágenes se toma el diferencial obtenido entre amplitudes. Igualmente se toma el diferencial entre fases para calcular el desplazamiento hacia el radar. La Figura 3.11, muestra el tipo de medición del sistema radar.



Las variables atmosféricas tales como temperatura, presión y humedad perturban la velocidad de las onda electromagnéticas en el medio (entre el radar y la pared), por ello, automáticamente el software corrige las señales adquiridas que son medidas por la estación de monitoreo.


Figura 3.11 Ejemplo Tipo de medición sistema radar.

3.2.2 Tecnologías de Radares Terrestres Presentes en el Mercado. Dentro del mercado sudamericano, se cuenta con dos tipos de tecnologías de radares terrestres. Estas corresponden a las tecnologías de

Apertura Real y Aperturas Sintética respectivamente. La primera tecnología mencionada fue desarrollada en los países de Sudáfrica y Australia, la segunda en Italia. En la siguiente Figura 3.12, se muestran los modelos actualmente disponibles en el mercado.


Figura 3.12 Modelo de Radares Disponible en el Mercado.

3.2.2.1 Aspectos Importantes para las Tecnología de Apertura Real y Sintética de Radares. La tecnología de apertura real presenta varias ventajas en comparación con la tecnología de apertura sintética. Estas se resumen en que las antenas giran alrededor del eje vertical, obteniendo una imagen de arco circular completa. Esto no es posible hacerlo con una antena de escaneado lineal, la cual sólo puede iluminar un pequeño ángulo.


Las imágenes de apertura sintética requieren generalmente una mayor coherencia de fase para los objetivos de monitoreo y para todo el tiempo de apertura de la exploración. Si el movimiento se produce por ejemplo en un área de vegetación, la apertura sintética puede ser perturbada generando ruido en tal caso la retrodispersión queda fuera del foco de la vegetación, en este caso se extenderá el azimut a todo el área aumentando el ruido de fase todos los objetivos, incluyendo aquellos en los que la fase resultaba ser coherente. Para el GPRI las líneas de imagen son adquiridas en aproximadamente 2 milisegundos. Durante este corto intervalo de tiempo, el área de interés que se capta es esencialmente estacionaria y por lo tanto no hay ninguna descorrelación en un interferograma, que se ha creado usando una abertura espacial. Esto significa que un DEM se puede producir para toda el área de interés, en lugar de sólo considerar objetivos estables como es lo que sucede en con los sistemas que se basan en apertura sintética para crear imágenes. La ventaja principal de la apertura sintética, es su alta resolución que permite crear aperturas largas. Como se sabe la generación de una zona de interés con características

estable y la implementación de una zona de

monitoreo de gran tamaño, requieren de mucho tiempo y recursos. Para que un sistema de este tipo funcione, es esencial que la pared rocosa se mantenga estable durante todo el período de observación inicial. En este caso antenas de menor dimensión, deben utilizarse generalmente dos para efectuar el escaneo bajo el sistema de apertura sintética. Sin embargo en el caso de tener pequeñas antenas, la ganancia de esta puede no ser suficiente para obtener una buena relación señal versus ruido (SNR). Una antena de mayor tamaño, con más ganancia tiene la desventaja de


que ilumina sólo una pequeña área de la zona de interés y la correlación de los datos, puede verse afectada en zonas con presencia de velocidades de viento importantes. El último equipo que se menciona es en la actualidad, la herramienta con mayor alcance para lograr dar seguridad a las personas y a la operación. Es por ello que es importante definir el alcance de este monitoreo, para no generar falsas expectativas. La comparación de estos equipos y su tecnología, permiten en general identificar dos formas de monitorear paredes expuestas de interés. La primera se muestra en la Figura Figura (3.13 A), la cual corresponde una tecnología (RAR) y Figura (3.13 B), que representa una tecnología (SAR). Estas dos formas distintas de control, se diferencian en la distancia a monitorear. Mientras que la tecnología (RAR) responde perfectamente a rangos de trabajo de 500 a 1500 metros, en la tecnología (SAR) su rango de trabajo puede ir desde 500 a 3000 metros. La versatilidad de ambas tecnologías permite un complemento de ambas, debido a las virtudes y defectos que presentan ambos equipos, esto suele verse reflejados reflejados cuando se abordan asuntos operativos. Un punto importante a definir es la precisión de estos equipos: el software incorporado en ambos casos genera un algoritmo tipo rejilla en la zona de interés a monitorear, formando celdas o rejillas de dimensiones que están sujetas a la distancia entre el punto a monitorear y la posición del equipo. Esta relación es directamente proporcional, entre la distancia y el tamaño de cada pixel o celda. Bajo estas condiciones no se puede pretender monitorear una


pared expuesta de dimensiones pequeñas si su distancia es de 1Km entre equipo y pared Figura 3.13.

Figura 3.13 A) Esquema Representativo Propagación de Señal Electromagnética de monitoreo caso Sistema Radar Apertura Real. B) Esquema de Propagación de Señal Sistema Radar de Apertura Sintética.

3.3 Comparación Técnicas Técnicas Radar de Apertura Apertura Real y Radar de Apertura Apertura Sintética: Básicamente un Radar que trabaja bajo el caso de Apertura Real y otro que trabaja bajo el dominio de Apertura Sintética, la diferencia radica es que el primero explora el campo de visión con un haz de onda más bien estrecho,


mientras que el segundo irradia siempre todos los objetivos. Estos aspectos tienen las siguientes consecuencias:



Caso de Taludes Empinados ó Pronunciado: La disposición típica para el monitoreo de una pendiente pronunciada

de un talud por Radar con base a tierra o apertura real, se muestra en la Figura

3.14.

Figura 3.14 Disposición Espectro del Sistema de Apertura Sintética. Un Radar de Apertura Sintética permite obtener una resolución espacial ( ΔS ΔSw) a lo largo de la pendiente pronunciada del talud, proyectando su resolución en distancia ( ΔR ΔR), según la Ecuación:


Ecuación 3.3

 S

w

 R



cos

 

(3.3)

En caso de un Radar de Apertura real, por el contrario este es capaz de aprovechar su dirección y puede proporcionar una resolución espacial en el Talud, según la Ecuación 3.4: Ecuación 3.4  S n 

2 R tan  

(3.4)

Como ( ΔR) normalmente es mucho más pequeño que (θR), para el caso de pendientes no muy empinadas la resolución espacial dada por un Radar de Apertura Sintética es mejor que la resolución que entrega un radar de Apertura Real. Para evaluar este posible problema consideremos: Si ( ΔR=0.75m) (correspondiente a 200 MHz, ancho de banda con licencia para este tipo de aplicaciones), R=500m, θ=0.0075rad ( Es decir una apertura real de 2m con λ=0.03 m), por lo mismo , ΔSw>ΔSn sólo si α>72º , caso de un talud muy

pronunciado.



Rangos Dinámicos. Como se sabe, un requisito clave para la electrónica de un Radar, es su

alto rango dinámico para la adquisición de imágenes de objetivos cercanos y


lejanos. En otras palabras una sección transversal del objetivo que se encuentra cerca del radar de Apertura Sintética, puede ser cegado si se satura el receptor. En el caso del radar de Apertura Real, esto se puede evitar con la desconexión (o la disminución de la ganancia) del receptor, cuando un haz incide sobre el objetivo perturbador. Esto no es posible con el radar sintético, que depende exclusivamente de las prestaciones dinámicas del receptor. En general para los radares esto podría ser un problema insuperable, pero cuentan con un receptor de corriente dinámico discreto que permite obtener una gama de señales típicas que suelen propagarse por medio de pendientes naturales y artificiales. Obviamente una excavadora o el recorrido de grandes camiones que funcionan a pocos metros de estos equipos pueden resultar ser un problema.



Desorden Observado por Movimientos en la Operación Minera. Los Radares de Apertura Real y de Apertura Sintética, ambos se ven

afectados por las condiciones operativas de explotación y de transito observadas en bancos y rampas vecinos a un talud en observación. El radar de apertura real tiene una adquisición de imágenes casi instantánea cuando el haz incide en un objetivo perturbador, la resolución relativa en este caso simplemente da una señal equivocada. Un Radar de Apertura Sintética, en cambio realiza una corrección estadística a nivel de software de la perturbación que considera, aspectos de ruidos no afectarán a un solo píxel de la zona observada.




Objetivos Múltiples Al Alcance. Una diferencia esencial entre ambas técnicas, es cuando existen

objetivos múltiples en la misma línea de vista, por ejemplo un cable metálico sujeto entre pilares. En este caso el Radar de Apertura Real podría detectar solamente el objetivo más fuerte (El cable metálico, en este caso), por el contrario un Radar de Apertura Sintética, debido a su principio de funcionamiento, se centra en toda la gama (cable y pilares).



Tiempo de Monitoreo (Barrido Pared, Scan). Un radar de Apertura Real opera escaneando la zona de interés línea

por línea, mientras que un Radar de Apertura Sintética debe recorrer todo un riel o guía horizontal, monitoreando toda la zona de interés en una sola pasada, por lo tanto puede operar mucho más rápido. Los Tiempos de exploración típica en los Radares de Apertura Sintética comerciales son del orden de 5 a 7 minutos, para obtener una imagen de resolución completa a 2,5 kilómetros de distancia, en comparación con los 10 a 15 minutos de tiempo de exploración que se da para el caso de un Radar de Apertura Real, para una misma área de trabajo. En principio podría instalarse una antena física con el fin de obtener un haz asimétrico estrecho en direcciones horizontal y vertical, debido a lo anterior un Radar de Apertura Real podría levantar o controlar una zona de interés con un solo barrido, tal como sucede con un Radar Apertura Sintética. De hecho esta característica suele ser no muy común, pero está siendo validada en la Industria Minera para el monitoreo de deformaciones rocosas o masas de materiales particulados compactados.


3.3.1 Variables Controlables Controlables observadas observadas en el Sistema Uso Radar. 

Nivel de Combustible: El Radar incorpora un estanque de combustible, necesario para el funcionamiento de un equipo electrógeno el cual carga a su vez un banco de baterías cuando esto es requerido. Debido a esto se requiere mantener con combustible el Georadar, de lo contrario el sistema dejará de funcionar.



Suministro Eléctrico: Los componentes eléctricos integrados en el Radar requieren continuamente de energía eléctrica, para mantener el funcionamiento del sistema. Es importante entonces, mantener monitoreada la telemetría.

3.3.2 Variables Incontrolables en el Sistema Uso Uso Radar. Radar. Básicamente

Variables

atmosféricas

tales

como

cambios

de

temperatura, viento, presión y humedad, suelen afectar la velocidad de las ondas que emite el Radar, respecto a una pared expuesta de un talud.

3.4 Principales Ventajas y Desventajas del Sistema Sistema Uso de Radares. 

Ventajas observadas:



Censor Remoto Activo.



No requiere de prismas.



Sistema híbrido autónomo.



Opera en condiciones ambientales desfavorables (Polvo, lluvia, viento, etc.)



Amplia cobertura instrumental.



Programación de alarmas sonoras para movimientos que excedan un umbral previamente fijado.




Alta Productividad.



Excelente capacidad de respuesta.



Fácil transporte de un lugar de monitoreo a otro.



Monitoreo complementarios al sistema prismas.



Completamente automatizado.



Precisión sub-milimétrica.



Cámara fotográfica calibrada.



Análisis en tiempo real.



Captura entre 2000 a 10000 pixeles por región de escaneo, dependiendo de la ventana.



Movilidad.



Imágenes en tiempo real.





Desventajas observadas.

En ocasiones es difícil encontrar una región estable, para asegurar la calidad del monitoreo.



Discontinuidad operacional por libradas de tronaduras.



Su operación se ve limitada cuando hay vientos vientos sobre 60kms/hrs.

3.5 Análisis Data Radar. El analista o ingeniero geotécnico, debe ser capaz de realizar un seguimiento de los pixeles que manifiestan deformación, es esto último con el objetivo de alertar a operaciones mina de modo de poner en marcha un plan de contingencia en el sector.


Figura 3.15 Graficas de Deformación de un Talud expuesto.


Figura 3.16 Grafico de uno más Pixeles. En este caso el sector comienza con una tendencia Transgresiva el día 10 de Julio con Velocidad observada en el rango de 0.1 a 2.5 cms/días.


Figura 3.17 Graficas de Deformación de un Talud expuesto Botadero Ripio.

54 Capítulo 4-Monitoreo Critico de Seguridad.

CAPÍTULO 4

4 MONITOREO CRITICO DE SEGURIDAD 4.1 Introducción al Monitoreo. El objetivo principal de toda instrumentación Geotécnica es poder detectar y anticipar un colapso del macizo rocoso en este caso también de un Botadero de OBL o de Ripios. Bajo esta premisa se deben definir sistemas de alarmas, los cuales logren una comunión entre seguridad y operación. En un caso real, un sistema de monitoreo tiene el potencial de perder alarmas y producir alarmas no deseadas. Esto último es un problema operacional que debe ser abordado, con la finalidad de poder abarcar dos puntos relevantes en el monitoreo: Calidad y Rapidez en la obtención del dato de velocidad. Si no se respeta esta teoría puede observarse una disminución de alarmas perdidas lo que provoca su vez, un el aumento de alarmas no deseadas y viceversa. Ejemplo de ello, es que un bajo umbral de captación de deformación, equivale en la práctica a una disminución de alarmas perdidas a costa de aumentar las alarmas no deseadas. Un alto umbral de captación de deformación, equivale a la disminución de alarmas no deseadas a costa del aumento de alarmas perdidas.


Figura 4.1 Esquema Propuesto de Sistema de Alarmas de Monitoreo Crítico.


Observando la figura anterior, es recomendable reducir áreas y especificar criterios de alarmas de acuerdo a la definición de deformación observada para un sector, o lugar específico según una litología previamente establecida. En el caso de Taludes que presentan una deformación leve o parcial con tasas de velocidades aceptables, puede no requerirse monitoreo en tiempo real y crítico. En este último caso es posible indicar diferencias importantes, que presentan estos sistemas de monitoreo en función de su tecnología y software respectivamente. Los Radares de Apertura Real, están focalizados al monitoreo crítico esto se sustenta en su versatilidad para su traslado y uso de su software incorporado. Sin embargo si se considera el caso de un monitoreo a larga distancia, el sistema confiable es el de Apertura Sintética. Bajo las condiciones anteriores, es posible observar los siguientes requerimientos básicos de uso para un sistema de monitoreo bajo Radares:



Debe tratarse de un sistema coherente que permita medir al mismo tiempo magnitud y fase de retorno ondas reflejadas sobre la pared.



Debe elegirse un lugar dentro del área a escanear, altamente estable a largo plazo.



Debe elegirse una pared, con buen comportamiento, la cual no genere descorrelaciones.

4.2

Transmisión de Datos. Un elemento no menor es el que tiene relación con la visualización de

los datos obtenidos, considerando que en un yacimiento mineral suelen existir variados puntos de observación, los cuales requieren un control estricto.


Si bien es cierto que es posible realizar una recolección de datos de los instrumentos en forma manual, esto requiere de mucho tiempo y gastos en recursos sobre todo cuando estos se ubican a distancias importantes dentro de un yacimiento minero. Por otra parte existe la medición continua, automática y remota que involucra varias ventajas de tipos operacionales, de seguridad para el personal y confiabilidad de los datos obtenidos, por lo que se recomienda la implementación de un sistema de redes inalámbrica que permita la transmisión en tiempo real de los datos recolectados, por los distintos sistemas de instrumentación. Existe una gran variedad de técnicas de transmisión de datos tales como vía modem, teléfono celular, transmisión vía radio y ondas de alta frecuencia ver Figura 4.2.

Figura 4.2 Etapas de Envió y Salida de las Lecturas de Instrumentación Geotécnica División R.T Codelco Chile.


Las principales ventajas que presenta un sistema automático de monitoreo, son las siguientes:



Se puede establecer continuidad en las mediciones y por lo tanto auscultar el comportamiento estático de un Talud, mediante una alta frecuencia de lectura de los parámetros claves.



Dada la continuidad de las mediciones, es posible mejorar el carácter predictivo del sistema.



Es posible realizar un seguimiento a un evento Geotécnico conocido.



Aumento del número de instrumentos, sin incorporar mayores recursos humanos, por el contrario parte de estos son liberados, aspecto que evita realizar el recorrido para cada instrumento.



La mantención del sistema es mínima. Es recomendable en estos casos generar una etapa de más detalle,

asimismo diseñar un programa de instrumentación global desarrollado en etapas, a fin de ir conociendo paulatinamente el comportamiento de los instrumentos y tener las instancias de validación y calibración respectivas. Una secuencia adecuada es comenzar con un sector piloto con un monitoreo manual, para luego expandir el sistema a toda la mina y sectores de interés implementando un sistema de monitoreo automático.


Actualmente en el caso de la División Radomiro Tomic en la cual se realiza este trabajo toda la información de los instrumentos, se encuentra sobre una RED privada de características inalámbricas con un ancho de banda de 54Mbps, generando así una única sala de control la cual permite efectuar la auscultación y toma de decisiones tempranamente. Este sistema es totalmente autónomo al departamento de informática de la división, permitiendo adoptar decisiones de cobertura y mejoras oportunas.

4.3 Ventajas de un Sistema de Monitoreo Crítico de Seguridad. Capacidad/Performance 

32Mbps de capacidad neta.



40.000 paquetes por segundo por AU/SU.



Alcance de 30 Kms con antena integrada (FCC).

Escalabilidad 

AU/SU modelos con capacidad de upgrades.



Variedad de unidades suscriptoras desde básicas, hasta equipos del alta capacidad y aplicaciones únicas.

Arquitectura/modularidad/disponibilidad 

Opción con chasis con AC/DC y redundancia.



IP-67 caja impermeable.



CPEs actualizables.



Integración con WI-FI AP


Figura 4.3 Diagrama de Implementación Sistemas de Transmisión Inalámbrico División Radomiro Tomic.

4.4 Recomendaciones Adoptadas para el Control y Monitoreo. Todos los datos acerca del comportamiento que presentan los taludes, es almacenada por los sistemas de monitoreo antes descritos, esta información es procesada y analizada, según las etapas siguientes:



Umbrales de Alarmas. Para los niveles o umbrales de alarmas se deben establecer

consideraciones de mejoras continuas y únicos para cada mina (Esto va


asociado a los sistemas estructurales y eventos geotécnicos pre-existentes), con el fin de activar a través de un buen protocolo de comunicación, el respectivo plan de contingencia.



Protocolo de Comunicación. Si se declara una zona inestable con potencial riesgo de deslizamiento

de material, se comunica a operaciones mina o a la unidad que corresponda en el caso de Botaderos, para el retiro de equipos mineros y el cierre de vías de acceso. Esto último con el fin de resguardar la vida de las personas.



Plan de Contingencia. El objetivo específico de un Plan de Contingencia, es mantener el

riesgo controlado durante el desarrollo de una explotación minera, de tal manera de no afectar al personal y equipos involucrados en éstas operaciones, cautelando el normal desarrollo del Plan de producción. Para lo anterior, se deben establecer las siguientes consideraciones: La explotación de las expansiones de la mina, asimismo lo referido al apilamiento en Botaderos quedan condicionadas a los siguientes criterios de velocidades de desplazamiento para los taludes observados en ambos casos que se mencionan:


TALUD ESTE VELOCIDAD DE CONDICIONES DE TERRENO

DESARROLLO DEL SECTOR

ACCESO

<1 <3

No existen grietas evidentes en bermas, ni desprendimientos de material y boloneo desde el talud. Instrumentación en condicion regresiva.

Explotación normal. Se puede realizar trabajos orientados a la mitigación del efecto de las velo cid ades, previa autorización geotécnica. Se construye Pretil.

Sin Restricción. Se pueden realiz ar trabajos de mitigación. Se contruye Pretil.

1a3

5

Grietas incipientes en bermas, caidas de derrames y bolones mínimos desde el talud hacia el fondo mina. Instrumentación en Condición Transgresiva.

Explotación normal. Radar exclusivo 24hrs, aumento de las inspecciones geotécnicas. Se pueden realizar trabajos orientados a la mitigación del efecto da las velocidades, previa autorización geotécnica.

Acceso restrin gid o a vehiculos menores, sólo CAEX. Radar las 24 horas. Se pueden realizar trabajos de mitigación.

3a6

Grietas Abiertas en bermas, caída de derrames y bolones esporádicos desde el talud e instrumentación en Condición Progresiva.

Según condiciones de terreno, se debe evaluar explotar solo en franja externa. No se puede realizar trabajos orientados a la mitigación del efecto de las velocidades.

De acuerdo a las condiciones de terreno se debe cerrar el acceso.

20

Aumento de la abertura de grietas en bermas y continua caída de derrames con bolones, aceleración de la instrumentación en Condición Crítica.

Se debe abandonar el área afectada, restringiendo todo el tránsito.

Acceso Cerrado.

DESPLAZAMIENTO (cm /día)

10

>6

Figura 4.4 Tabla de Plan de Contingencia para Taludes Mina y Botaderos Ripio y OBL.


4.5 Producto Esperado de un Programa de Monitoreo 

Mantener el monitoreo continuo de los taludes ante potenciales inestabilidades, esto es durante las 24 hrs. del día, contando con personal permanente para el control y análisis de la información.



El comportamiento del sector debe estar en permanente evaluación a través de inspecciones visuales (banco superior e inferior) en el caso del rajo, correlacionando lo observado con la información que entrega el sistema automático de monitoreo, de tal forma de aplicar el plan de contingencia en forma oportuna.



Si se detecta un aumento de las velocidades de desplazamiento (> 10 cms/días en la zona indicada en la Figura 4.4, con un incremento del área de influencia que indica una potencial inestabilidad de algún sector de la mina, se deberá detener las operaciones mineras y tomar las acciones necesarias para controlar estas condiciones de riesgos.



Aplicando el punto anterior retirar los equipos del sector comprometido.



Restringir el tráfico de todo tipo de vehículos, por debajo del sector comprometido.



Si es necesario se debe generar un plan de accesos alternativos, hacia los frentes de operaciones restantes.



Implementar un estricto control de los desplazamientos, como también de las inspecciones de terreno.



Evaluar alternativas de estabilización del talud inestable como son descarga, soporte en la base o una combinación de las dos alternativas anteriores.



Generar un Plan de Comunicación con Planificación y Operaciones Mina, con el objetivo de mantener informada a la organización con respecto al comportamiento del sector restringido.




En la eventualidad de incrementos mayores para los desplazamientos y deformaciones que se observen, se debe implementar un Plan de Evacuación de los sectores que se encuentren en el entorno del talud comprometido. Consecuentemente con lo anterior la instrumentación geotécnica

utilizada para el monitoreo, toma un rol importante en el ambiente minero. De esta manera se reconocen los puntos de atención que podrían afectar la operación minera, los que en algunos casos se encuentran asociados a una inestabilidad tipo, definida de acuerdo a una condición estructural y calidad observada para el macizo rocoso o bien acumulaciones de materiales particulados, que logran con el tiempo una compactación.

65 Capítulo 5-Implementación de un Proyecto de Instrumentación.

CAPITULO 5

5 IMPLEMENTACIÓN DE UN PROYECTO DE INSTRUMENTACIÓN. Para un programa de monitoreo resulta fundamental realizar una adecuada planificación, la cual es requerida antes de proceder a comprar instrumentos geotécnico. Esta planificación debe ser lógica y comprensible, desde la definición de los objetivos hasta como se planificara el uso de los datos medidos. Las siguientes etapas muestran las labores que deben ser implementadas en un Proyecto Minero y Programa de Monitoreo definido, que desee implementarse para un sector o zona a monitorear

5.1 Etapa de Particularidades del Proyecto. Básicamente en esta etapa de trabajo se debe monitorear previamente el sector de interés, además se debe señalar las consecuencias si no se realiza este monitoreo. La Figura 5.1 muestra un ejemplo de lo que se indica como esquema para un proyecto minero a Cielo Abierto, donde los taludes y sus alrededores son las condiciones del proyecto.


Figura 5.1 Proyecto Minero a Rajo Abierto. Se Observan Taludes y sus Alrededores. (Mina Radomiro Tomic).




Caso Botadero OBL. En este trabajo se aborda el caso del Botadero OBL minera Radomiro

Tomic, para el cual se desea implementar un sistema de control geotécnico basado en las alternativas propuestas en el Capítulo III. La configuración geométrica de esta unidad indica que está compuesto, por 2 pisos con berma de desacople de 10m, donde el primer piso es de 31 metros de altura y el segundo de 30 metros. El año 2006, se incorpora un tercer piso de 25 metros de altura. El cuarto piso queda programado con una altura de 25 metros, berma de 20 metros hacia el Oeste y Norte y 30 metros al Este. El Botadero esta compuesto por materiales provenientes directamente de la mina (material no procesado en chancado), presenta una granulometría variable (superior a las 10 pulgadas). La tasa de regadío no debe sobrepasar los 8 lt-m2/horas.

ETAPA IV ETAPA III

H=110 mt.

ETAPA II 31°

ETAPA I Figura 5.2 Configuración Geométrica Botadero Lixiviable.




Caso Botaderos de Ripios.

La construcción de acuerdo al diseño establecido, se encuentra conformado por ripios provenientes desde el proceso de lixiviación de las pilas dinámicas, presenta un material con un alto porcentaje de humedad cuya granulometría es inferior a 1 ½ pulgadas.

Figura 5.3 Configuración Geométrica Botaderos de Ripios.


5.2 Etapas de Mecanismos para el Control de Deformación. Se debe detallar los posibles mecanismos de fallas que podrían ocurrir en el proyecto a estudiar, en esta etapa las hipótesis que se planteen serán relevantes para el éxito o fracaso del proyecto, en la Figura 5.4 se presentan ejemplos de mecanismos de fallas que suelen ocurrir en las paredes de un talud de ripio. Dentro del presente proyecto tendremos los siguientes mecanismos de fallas que pueden presentarse en los Botaderos lixiviables:

 

Fallamiento Rotacional ( Simple, Múltiple o sucesivo) Figura 5.4. Fallamiento Traslacional ( Debris Slide (deslizamientos de detritos) y Mud Slides (deslizamientos de barros, como un rio), Figura 5.5

Cada uno depende del tipo de material, humedad y presencia de agua. 

Caso de Fallamiento Rotacional.

Figura 5.4 Imagen Fallamiento Rotacional




Caso Fallamiento Traslacional.

Figura 5.5 Imagen Fallamiento Traslacional.

5.3 Etapa de Respuestas a Consultas de Auscultación

Definir las necesidades geotécnicas que necesitan ser respondidas, cada instrumento de un proyecto debería ser seleccionado y ubicado en función a una respuesta específica, en base a una pregunta geotécnica. Si este no tiene una pregunta, este proyecto no debería ser instrumentado. Para nuestro caso las preguntas frecuentes son las siguientes Tabla 5.0:


Tabla N° 5.0 de Preguntas y Respuestas Auscultación de Taludes válida para el caso de Botadero OBL y de Ripios.

1.-¿Objetivo para implementar una Para el caso de Botaderos Lixiviables se

instrumentación?

requiere

contar

con

diseño

conservador que contemple niveles de desacople generando taludes globales que

sean

seguros,

estables

y

confiables para el personal, equipos y sectores de producción.

2.-¿Cuáles son los parámetros que Los se requieren medir?

parámetros

desplazamientos,

a

medir

deformaciones

son y

asentamientos, además de medir el comportamiento de grietas existentes.

3.-¿Cuál

es

el

comportamiento Los desplazamientos se deberían

esperado posterior a la medición generar por no respetar restricciones inicial?

Geotecnias sobre tipo de material, humedad y presencia de agua.

4.-¿Cuál es la criticidad esperada,

Los riesgos que podría involucrar el

frente a condiciones críticas de

cierre

deformación por sobre los

retrasos en los planes mineros,

de

botadero

produciendo


umbrales de alarmas establecidas

establecidos para el desarrollo de la División.

5.-¿Cuáles

son

tolerables?

las

medidas Respecto a las magnitudes esperadas están serán centímetros y milímetros, dependerá del sector definido para cada instrumento, en el caso de un sector

de

macro

(centímetros,

deformación

entorno

cabecera

botadero) y para el caso de un sector de micro deformación (milímetros, entre banco)

6.-¿Definir lugar para instalar la Debe considerarse sectores de fácil instrumentación?

acceso y de mayor interés en el caso, de este trabajo, Botaderos Lixiviables y

Proyecto

FVII.

seleccionados

para

Son

sectores

instalar

una

instrumentación.

Por otra parte, se debe agregar que el monitoreo tendrá una función investigativa, ya que el sector de interés donde se pretende instalar la instrumentación es posible no se tenga ninguna información geotécnica previa que pueda controlar o predecir su comportamiento. En este caso el monitoreo


proveerá un Sistema de Alarma, el cual resguardara la segura operación cerca de este sector, aspecto que es fundamental para el personal que trabaja en el lugar.

5.4 Etapa Propósito de la Instrumentación. El propósito de la instrumentación en general es estudiar el comportamiento

de bancos tales como activación y desprendimientos de

bloques debido a planos de fallas, cuñas y volcamiento. Adicionalmente la estabilidad de taludes en roca, está normalmente controlada por la presencia y orientación de discontinuidades en el macizo rocoso y la presencia de agua al interior esta unidad rocosa. Las fallas en el macizo rocoso ocurren generalmente como resultado del deslizamiento a lo largo de las discontinuidades geológicas, también por traslación y/o rotación de bloques de rocas. Por otro lado la estabilidad de taludes asociado a materiales granulares tipo suelos (depósito de Lastres o Botaderos) suele estar controlada por la granulometría del material, calidad Geotécnica del relleno, contenido de humedad y fallas asociadas a agrietamientos, asentamiento de plataformas y fallamiento de tipo circular. Conforme con esto la auscultación del macizo rocoso en taludes y Botaderos ayudara a disminuir el riesgo asociado en la operación minera, anticipándose a alguna condición potencial de inestabilidad no prevista en el diseño inicial y/o validando resultados alcanzados en esta etapa. No obstante a lo anterior, deben tenerse presentes los siguientes puntos:




Seleccionar los Parámetros a ser Monitoreados: En el caso de excavaciones y taludes superficiales, asimismo lo referido

a Botaderos la instrumentación geotécnica considera la medición de los siguientes parámetros:



Deformación del macizo rocoso.



Asentamientos de plataformas en Material Granular o tipo Suelo.



Control de zonas Agrietadas.



Activación de Estructuras (Cuñas o Bloques Asociados a Estructuras).



Presión del Agua, Nivel Freático.



Desplazamientos del Macizo Rocoso en el Tiempo.



Fenómenos de Subsidencia.



Solicitaciones Dinámicas (tronaduras).

5.4.1 Predecir la Magnitud de los Cambios: Las predicciones que se efectúen, así también los rangos de medición para los instrumentos a ser utilizados, su sensibilidad y exactitud puedan ser elegidas. Por ejemplo:



Estación Total/Prismas-Jalón: Milímetros a centímetros.



Radar: Milímetros a centímetros. Una vez instalada la instrumentación, se podrá calibrar secciones

geotécnicas con datos provenientes de los instrumentos, en ese momento se


podrá predecir magnitudes importantes de cambios. Los valores umbrales están definidos así como las magnitudes máximas de desplazamientos, esfuerzos, presión de poros u otros parámetros que se puedan medir y observar, los cuales pueden constituir riesgo de inestabilidad y seguridad. Los valores umbrales en este caso pueden ser seleccionados como múltiplos de los niveles de desplazamientos o esfuerzos predichos en la etapa de diseño. También pueden expresarse en términos de comparar los esfuerzos o desplazamientos observados en otras minas a rajo abierto con similares características geológicas. Los valores umbrales serán definidos de acuerdo a la bibliografía presente, posteriormente serán ajustados según las condiciones específicas del proyecto. En este caso medir valores absolutos de esfuerzos o desplazamientos no es suficiente, puede resultar más relevante e importante obtener tasas de crecimiento, velocidades y aceleraciones. Incluso estos valores umbrales pueden ser especificados en términos visibles del desconfinamiento y aparición y/o apertura de grietas en el macizo rocoso o botaderos. Como se entenderá grandes aceleraciones por sobre valores umbrales, pueden dictaminar la acción inmediata de evacuación de equipos de carguío en un frente de extracción y aumentar la frecuencia de lecturas.



Mantener un Plan de Contingencia de Acción. Inherente al uso de la instrumentación para propósitos de alerta o

predicción es necesario para decidir el avance de los trabajos, contar con un plan de contingencia para resolver cualquier problema que se presente, en


función de los resultados del monitoreo. Para ello se debe tener un sistema de alerta, como el que se muestra en la Tabla 5.1: Tabla 5.1 Criterios de Alarma Geotécnica en un Rajo.

Situación

Medida a Tomar

Situ ación de Alar m a Cr ític a: Esta situación de emergencia se debe informar a todas las aéreas, operación y planificación, evacuándose el sector en riesgo geotécnico.

Sit uac ión d e Alar m a Geo té cn ica : Se indica el desarrollo de movimientos, esta situación debe ser guiada por el área geotécnica de la mina e ir informando su desarrollo para la toma de decisiones.

Situación

de

Falla

en

el

radar : Debe

ser

notificado

el

Superintendente son notificado que el radar tuvo una falla y no está monitoreando, se evalúa su reparación.


Todos los sistemas están funcionando bien y los movimientos en el talud están debajo de los parámetros de alarma.



Asignar Tareas para el Diseño, Construcción y Operación. Si bien la Instrumentación especializada puede ser manejada por un

staff de la mina o un consultor externo con experiencia. Cuando se asigna las tareas de monitoreo, estas deben ser realizados por expertos. Los sectores de mayor interés, deben ser asignados respaldándose con estudios técnicos. La interpretación de los datos deberá ser entregada en línea directa al personal responsable de la operación y planificación, con el objeto de delimitar sectores de riesgos geotécnicos.



Selección de los Instrumentos. Cuando se seleccionan los instrumentos, la exigencia principal es la

confiabilidad. Inherente a la confiabilidad es la simplicidad, en Figura 5.6, se presenta los distintos mecanismos de funcionamiento de la instrumentación.


d a a t d n i j e e m l u p m A o c

•

Opticos

•

Mecanicas

•

Hidraulico

•

Pneumatico

•

Electrico

Figura 5.6 Mecanismos de Funcionamiento de Instrumentación. Los instrumentos seleccionados deben ser:



Confiables, robustos y dotados para funcionar por largos periodos de tiempo, sin reparaciones o reemplazos.



Capacitados para responder rápidamente y ser precisos frente a los cambios que puedan aparecer por eventos geotécnicos, a su vez puedan ser mantenidos en buen estado.


Actualmente los criterios más utilizados en faenas mineras, son los siguientes:



Accionamiento Eléctrico debido a su confiabilidad en lectura y autonomía, durables, robustos y soportar condiciones climáticas extremas.



Marca de prestigio y duración comprobables.



Lectura automatizada vía datalogger.



Compatibles a lecturas manuales y transmisión de datos vía inalámbrica.

Se resumen en Tabla 5.2, los tipos de sensores y en la Figura 5.7 se muestra un proyecto de monitoreo y la instrumentación seleccionada.


Tabla 5.2 Tipos de Sensores y sus Principales Operaciones (Eberhardt & Stead (2011).

Tipo de

Principios de operación

sensor

Trasformador diferencial de variación lineal (LVDT según sus siglas en inglés) consiste en un núcleo magnético móvil que pasa a través de una bobina primaria y dos bobinas secundarias. Es aplicado un LVDT

voltaje de excitación y es inducido un voltaje en cada bobina secundaria. Cuando el núcleo se mueve fuera del centro, el voltaje de salida aumenta linealmente en magnitud. LVDT son utilizados comúnmente en instrumentos para medir desplazamientos.

Consiste en un alambre de acero de alta resistencia fijado en ambos extremos y tensionado, de modo que es libre para vibrar a su frecuencia natural. El alambre es arrancado magnéticamente por una Cuerda

bobina eléctrica, y su frecuencia medida. Cuando un extremo se

Vibrante

mueve en relación al otro la tensión en el alambre, y por lo tanto la frecuencia medida, cambia. Transductores de cuerda vibrante son comúnmente utilizados en células de presión, piezómetros y calibradores de deformación.


Consiste en una masa amortiguada suspendida en un campo magnético; bajo la influencia de aceleraciones externas (o de Acelerómetros movimiento) la masa se desvía de su posición neutra y esta desviación es medida. Los acelerómetros son comúnmente utilizados en medidores de inclinación e Inclinometros.

La luz es emitida en y confinada a un núcleo de fibra de vidrio y se propaga a lo largo de la longitud de la fibra. Cualquier perturbación de la fibra altera la luz guiada la cual puede entonces ser relacionada a la Fibra óptica

magnitud de la influencia perturbadora. La fibra óptica está encontrando un mayor uso en piezómetros e instrumentos de monitoreo de deformación.

Sistemas mecánicos micro-eléctricos (MEMS según sus siglas en inglés) son pequeños dispositivos integrados que combinan componentes eléctricos y mecánicos en una escala sub-micrométrica MEMS

a milimétrica. Esto permite transductores, por ejemplo, acelerómetros, que son mucho más pequeños, más funcionales, más ligeros, más confiables, y son producidos por una fracción de los costos de transductores convencionales.


INSTRUMENTACIÓN

ASPECTO DE INTERÉS 

DESPLAZAMIENTOS

 

AGUA SUBTERRÁNEA

 

PRISMAS Y TOPOGRAFÍA CONVENCIONAL RADAR (INTERFEROMETRÍA) ESTACIÓN TOTAL (TEODOLITO ROBÓTICO)

POZÓMETROS PIEZÓMETROS

VARIABLE DE CONTROL

 

 

MONITOREODE DESPLAZAMIENTOS VELOCIDADES DE DESPLAZAMIENTO

NIVELES FREÁTICOS PRESIONES INTERSTICIALES

Figura 5.7 Diagrama Para un Plan de Instrumentación para un Rajo.

5.5 Selección para la Ubicación de los Instrumentos. La selección para la ubicación de los instrumentos, debe estar en relación con el comportamiento a predecir y debe ser compatible con el método de análisis que se usara más adelante, según las interpretaciones de los datos y predicciones para futuros diseños a construir cerca de un sector de interés. Análogamente esto también puede ser usado como un sistema de alarma, para asegurar un mejor control geotécnico y poder predecir cualquier tipo de fallamiento, en el sector donde se ubicaran los instrumentos. La ubicación de los sitios de control para el caso de Taludes en Roca y Botaderos, deben ser seleccionados tomando en cuenta la condición del macizo rocoso, calidad del material depositado y la condición de las aguas. Adicionalmente se debe considerar el plan de desarrollo y planificación de los Rajos y Botaderos.


En general los criterios utilizados, para la ubicación de los sitios que requieren control de instrumentación corresponden a:



Calidad geotécnica del macizo rocoso.



Identificación del material particulado a almacenar en el caso de Botaderos.



Subsuelo para la depositación y ubicación de botaderos, referidos a los parámetros resistivos que se observan.



Identificación del subsuelo para la depositación y ubicación de botaderos referido a los parámetros resistivos que se observen.



Zonas de contacto geológico y de fallas mayores



Sectores con diseños agresivos, ángulos inter-rampas mayores a un ángulo límite aceptable, alturas inter-rampas sobre una altura agresiva.



Singularidades geométricas (sectores compuestos de bancos triples o cuádruples, sectores sin accesos).



Potenciales inestabilidades con control estructural (fallas planas, fallas en cuña, fallas por volcamiento, zonas de caídas de rocas).



Condición de agua en el sector.



Zonas de grandes deformaciones o desplazamientos (cráter, zona de Morrenas, presencia de cuñas, plataformas de vaciado de botaderos, etc.).



Factores climáticos, tales como temperaturas extremas, altura geográfica, etc.


Figura 5.8 Distribución de Equipos de Instrumentación (Mina R.T. Codelco Chile).

5.6 Considerar Factores que Influyen en la Medición de los Datos: Los detalles de cada instrumento instalado deberá ser registrado, dado que las condiciones locales que se observen frecuentemente influyen en las lecturas. En el caso de este trabajo estas se resumen en las siguientes:



Condiciones climática, caso de invierno con temperaturas bajo cero.




Caso de Tronadura, las lecturas en este caso no son confiables para un instrumento de cuerda vibrante, misma situación pasa para equipos de microondas u ondas electromagnéticas.



La manipulación de los instrumentos, cables y/o dataloggers por personal no autorizado.

Se resumen en Tabla 5.3, Los tipos de ambientes donde se instala generalmente instrumentación geotécnica. Tabla 5.3 Ambientes de Instalación para la Instrumentación Geotécnica.

Entornos de instrumentos

1. Grandes deformaciones. A menudo deformaciones por Cizalle o Corte. 2. Altas presiones. Sólidos y fluidos ambos. 3. Ambientes Corrosivos, Químicos (agua subterránea, lechadas, aditivos de hormigón, bacterias) y electrolítico (electrólisis de materiales diferentes, corrientes eléctricas extraviadas). 4. Temperaturas extremas. Subcongelamiento a 100º F más en el sol (las temperaturas pueden ser más altas en ciertos casos, tales como en almacenamientos de residuos nucleares). 5. Golpe por tronaduras, actividades de construcción, manipulación brusca durante transporte desde y hacia un lugar. 6. Vandalismo, destrucción por equipo de construcción, voladuras de roca. 7. Polvo, suciedad, barro, lluvia, precipitados químicos. 8. Alta humedad, agua fluyente o estancada. 9. Abastecimiento eléctrico errático (instrumentos eléctricos).


10. Pérdida de accesibilidad a instrumentos cuando son cubiertos por roca,

11. Suelo, concreto proyectado y otros soportes.

87 Capítulo 6-Valorización Económica para la Implementación de un Plan de Monitoreo.

CAPITULO 6

6 VALORIZACIÓN ECONÓMICA PARA LA IMPLEMENTACIÓN DE UN PLAN DE MONITOREO GEOTECNICO. 6.1 Aspectos Generales en Minera a Rajo Abierto. Considerando aspectos económicos, las Empresas Mineras miran a la instrumentación geotécnica como un factor que incomoda, su utilización se justifica si esta impacta en forma positiva la producción de la mina, caso contrario no es necesaria. La Instrumentación Geotécnica más común usa en minas a cielo abierto de gran volumen para el estudio y monitoreo de taludes se base y se clasifica en dos grandes grupos:

•

Uso de Radares terrestres, Instrumento que ha sido vital para detectar grandes deformaciones y desplazamientos de rocas, actualmente en la gran minería su uso se ha ido masificando desde el 2007, apareciendo como principal proveedor en el mercado Sudamericano la empresa australiana Ground Probe.

•

Sistema Estación Total, Instrumentación que ha proporcionado información puntual en donde se encuentra instalada, su uso es masivo por su menor costo respecto al caso anterior.

6.2 Instrumentación Vista en este Estudio. Durante los últimos cuatro años la Superintendencia de Geotecnia, ha desarrollado

proyectos

de

implementación

de

instrumentación

para

proporcionar seguridad a las personas y a la operación de la mina. En su


continua búsqueda del éxito en los distintos proyectos que aborde la División Radomiro Tomic. Hoy en día esta división de Codelco requiere un mayor control en botaderos lixiviables, con el fin de lograr un aumento de la confiabilidad y mejorar los niveles de información, se ha generado así una notable disminución del riesgo de exposición del personal, todo lo anterior enmarcado en el apoyo al buen desarrollo del plan minero 2014. El Plan Minero 2014, se fundamenta en un análisis crítico y más estratégico de la información comercial, así también de los tipos de minerales que existen en cantidad, calidad y oportunidad de explotación. De acuerdo a lo anterior, los principales objetivos que se han trazado en este plan minero se resumen en los siguientes:



Se actualizó y ejecutó un análisis detallado de secuencia económica y de optimización del plan minero de óxidos. En relación a esta nueva secuencia, se rediseñaron todas las fases de óxidos (F18 a F29).



Se realiza una planificación en mayor detalle de las áreas de lixiviación en ripios y OBL, que permitan una mejor estimación del balance de soluciones y por lo tanto de una producción alcanzable, así como de los insumos relevantes agua y ácido.



Desarrollo de Proyecto de SBL vía biolixiviación, desde el año 2018. Se ha considerado los resultados a la fecha de la tecnología biosigma. En función de lo anterior, se requiere contar con instrumentación

geotécnica detallada para este plan minero con el fin de obtener datos con los cuales se puedan anticipar y predecir eventos Geotécnicos que tengan consecuencias críticas para la seguridad de las personas, equipos y operación Minera.


De acuerdo a lo anterior se autorizó ejecute un proyecto para la compra de equipos que permitan evitar riesgos de accidente a las personas, equipos y operación minera asociado al Plan de Producción y Plan Minero 2014 de la División, por caída de material o inestabilidad de taludes. Esto último según los estándares de control de fatalidad y con el propósito de lograr los compromisos productivos de la División Radomiro Tomic.

6.3 Descripción y Alcance del Proyecto. Básicamente el plan de inversión, considera la compra de Instrumentación superficial como la que se indica a continuación



Sistema Estación Total – Prismas. El monitoreo de taludes en superficie de la División Radomiro Tomic, se

compone de sistemas de auscultación, como es el caso del sistema Estación Total y uso de Prismas-Jalón, constituido por una estación total instalada en una caseta acondicionada para medir sistemáticamente y en forma continua, más una densidad o cantidad de prismas ubicados en las superficies de los taludes los cuales medirán desplazamientos y velocidades de desplazamiento puntuales de la pared que se monitorea. La actual plataforma de monitoreo sistema Estación Total-Prismas, considera el auscultamiento de todas las fases no así para el futuro crecimiento de los Botaderos Ripio, OBL. La Figura 6.1 muestra la cobertura que se necesita, para el control de estabilidad Botadero de Ripio OBL y FVII.


Figura 6.1 Zonas Necesaria a Monitorear con uso de Prismas Botadero Ripio OBL Fase VII División Radomiro Tomic. 

Sistema Georadar. Sistema compuesto por equipos de monitoreo continuo denominado

Georadar, esta es una tecnología de punta que mide en tiempo real los movimientos milimétricos de la pared. Este equipo examina la superficie


completa de un talud sin la necesidad de prismas, lo que permite el control directo en las frentes de producción. La Figura 6.2, muestra las zonas necesaria de monitoreo para el control de estabilidad de Botaderos de Ripio OBL y FVII.

Figura 6.2 Zonas Necesarias a Monitorear con instrumentación Superficial RADAR, Botadero Ripio OBL FVII Radomiro Tomic. Los alcances de la Inversión a ejecutar, para el proyecto son los siguientes:



Adquisición de dos (2) teodolitos para el control de Botadero OBL FVII de Ripios, con sus respectivas casetas y prismas asociados.




Adquisición de dos (2) GeoRadares para el monitoreo y control de Botadero OBL y Botadero de Ripio FVII. La ejecución de este proyecto permitirá complementar el actual

sistema de monitoreo, disminuyendo zonas ciegas de monitoreo para el botaderos OBL, Lixiviable de Ripio y FVII. Esto permitirá el control de los riesgos de accidentabilidad, por efecto geotécnico y Magnitud del Riesgo asociado a la operación. El costo total observado para el proyecto es de US$ 895.229 y su plazo de ejecución se ha programado en 12 meses.

6.4 Parámetros Claves de Resultados y Referenciales. El parámetro clave del proyecto es el aumento de datos in situ, que formaran una completa base de información, con los cuales se evaluará y controlará los diseños Geotécnicos que han imperado en el diseño del Botaderos de Ripio, OBL que se mencionan y se estudiaran en este caso.

6.5 Tabla de Costos e Inversiones. La tabla siguiente se encuentra basada en las cotizaciones requeridas a los proveedores, para poder cuantificar el total del proyecto. Considera factores correctivos de monedas, según su periodo de cotización y futura adquisición.


Tabla 6.1 Costos de Inversiones Monitoreo Botaderos de Ripio-FVII y OBL.

TABLA DE COSTO TOTAL SISTEMA DE INSTRUMENTACIÓN 2015 - 2016

Un ida d

Co st o Eu ro$

Cos to US$

Costo Ch$

2015 US$ (Nominal)

Cantidad Total

Cantidad

2016 US$ (Nominal)

Costo

Cantidad

Costo Total

Costo

Ch$ / US$

522

2015 US$ (Mb 2014)

2016 US$ (Mb 2014)

Costo Total

Costo 2015

Costo 2016

US$ (Nominal)

US$ (Mb 2015)

Estaciones de Monitoreo Geotécnico Estaciones totales Leica

cu

61.236

33.867.060

2

2

122.472

0

0

122.472

128.150

0

128.150

Plataforma de M onitoreo Geom os V5.1

cu

22.692

12.550.000

2

1

22.692

0

0

22.692

23.744

0

23.744

Elemento Prisma-Jalon

c/u

128

71.000

100

100

12.838

0

0

12.838

13.433

Accesorios Necesarios Estación Total

cu

2.542

1.405.650

2

2

5.083

0

0

5.083

5.319

0

5.319

Notebook de Terreno

cu

5.348

2.958.000

1

1

5.348

0

0

5.348

5.596

0

5.596

13.433

168.433

176.242

Sistema Georadar Georadar SSRX

cu

600.000

331.836.000

1

0

0

1

600.000

600.000

0

598.848

600.000

2015

5%

Sub total Contingencia

10% Gran Total

598.848

598.848

Sub total Costo del Dueño

2016

775.090

0

775.090

38.754

0

38.754

813.844

0

813.844

81.384

81.384

81.384

895.229

813.844

94 Capítulo 6-Valorización Económica para Implementación de Plan de Monitoreo.

6.6 Distribución Inversión Proyecto por Años. En la Tabla (6.2), se prorratea por año la inversión establecida para el proyecto, según la moneda de cotización obtenida y entregada por los proveedores que participaran en este proyecto de inversión.

Tabla 6.2 Distribución de Inversión por Año

Moneda Nacional (US$ Miles)

Año Año Año Año Posterior al año Total Estimada

2015 2016 2017 2018 2018

Moneda Extranjera (US$ Miles)

201 0 0 0 0 201

599 0 0 0 0 599

Total (US$ Miles)

800 0 0 0 0 800

6.7 Escenario Posible para el Proyecto Inversión Como se aprecia el desarrollo de este proyecto de Inversión, presenta (3) escenarios posibles que deciden su puesta en marcha.




A0:

Escenario Base.

La no adquisición de los equipos detallados en el proyecto, implica en la práctica no tener control para el comportamiento del Botadero de Ripio, Botadero OBL para la continuidad operativa de la este proyecto, lo cual nos lleva a no dar cumplimiento al control de estándar de fatalidad N°11, generando asi el no control de accidentes graves y fatales producto de trabajar en operaciones mineras que expongan al personal al riesgo de accidente por caída, desprendimiento o escurrimientos de rocas y/o materiales.



A1:

Escenario Medio.

Adquisición de instrumentación para el monitoreo insi-tu (rescate de datos), no permitiría el control de inestabilidades o deformaciones en línea, generándose un retraso en la toma de decisión con el consiguiente riesgo en la mitigación de pérdidas operacionales. Además esto implicaría un aumento de recursos humanos ya que se requeriría al menos de dos cuadrillas de dos personas, sólo para rescatar los datos y su procesamiento posterior en oficina.



A2:

Escenario Proyectado.

La adquisición de los equipos detallados en el proyecto, permitirá monitorear en línea nuevos sectores actualmente sensibles por el fuerte desarrollo productivo planificado por la división, específicamente posibilitara el control de variables relevantes de la estabilidad de Botaderos lixiviables. Cabe destacar que una instrumentación de


características similares, ha permitido en el rajo identificar en estos últimos cinco años alrededor de 15 eventos, permitiendo tomar decisiones oportunas cuidando y protegiendo la vida de las personas asimismo la operatividad de la División.



Costo del Dueño. En este último escenario y tal como se aprecia en la Tabla (6.1) se incluyen los costos del dueño entendido esto último como una propuesta de inversión que debe incluir el presupuesto que se estima necesario para cumplir con los objetivos propuestos. El costo de adquirir los equipos y materiales, las actividades físicas de obras en terreno se denominan Costos Directos. Mientras que las actividades necesarias para llevar a cabo las obras, Dirección/Supervisión/Administración se denominan Costos Indirectos. En el ámbito de ejecución para un proyecto en el cual interactúa la Corporación con consultores y contratistas, el término Dueño se refiere a la persona o unidad que está a cargo del Estudio/Proyecto. En este contexto, el Dueño debe interpretarse como el equipo de trabajo que realiza todas las actividades de un mandante y los servicios requeridos.



Costo de Contingencia El Costo de Contingencia, según el presupuesto presentado en una propuesta para un estudio o proyecto, se basa en estimaciones de los grados de imprecisión y variaciones puntuales que puedan ocurrir. La Contingencia es un porcentaje (expresado como valor entero, sin decimales) que se agrega al Valor Estimado Base (VEB), con el


propósito de cubrir variaciones por cambios propios del desarrollo de un proyecto. Es un monto sin una especificación puntual, pero necesario para cubrir costos adicionales que por experiencias se saben que podrían ocurrir. Por lo tanto el VEB más la Contingencia, da origen a la Inversión Total Estimada (ITE) para un estudio o proyecto de Inversión Geotécnica en este caso.

6.8 Programación de Inversión Proyecto: Para un proyecto de inversión se requiere definir claramente, cuáles son las etapas que se deben cumplir en la adquisición de equipos. En este sentido se distinguen las siguientes etapas de compra o Inversiones que se muestran en la Tabla (6.3) y la programación de actividades para el proyecto Tabla (6.4).

Tabla 6.3 Fechas de Inversión Proyecto de Instrumentación

HITOS RELEVANTES

FECHA INICIO/FINAL



Autorización de la Inversión



Diciembre de 2014



Periodo de Adquisición



Enero a Junio de 2015



Implementación e Integración a



Julio a Octubre de 2015



Noviembre de 2015

Sistema de Monitoreo



Evaluación desviaciones

y

corrección

de


Tabla 6.4 Carta Gantt para El Proyecto de Inversión.

99 Capítulo 7-Conclusiones y Recomendaciones.

CAPITULO 7

7 CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES. 

Las principales razones para realizar un monitoreo geotécnico, básicamente en el caso de Taludes de Botaderos detectados en este trabajo son los siguientes:



Señales de fallamiento



Desconocimiento de los sistemas de Fallamientos.



Evaluar los criterios supuestos para el diseño.



Evaluar la forma de construcción y los métodos empleados por los contratistas.



Minimizar el daño a estructuras adyacentes al proyecto.



Control de la construcción.



Control de la operación.



Entregar información que ayude a seleccionar la forma de remediar un problema específico.





Informa el impacto geotécnico para cada etapa de construcción.



Facilitar las inspecciones.



Reducir los impactos por conflictos.



Ayudar al avance del estado de arte de la geotecnia y geomecánica.

Se señala en este caso la instrumentación geotécnica de mejor calidad para controlar la estabilidad de Taludes de Ripios (Botaderos Lixiviables), señalándose en este caso consideraciones generales para, los criterios de aceptabilidad que se adoptan. Asimismo se muestran los mecanismos

100 Capítulo 7-Conclusiones y Recomendaciones.

de falla más importantes, para taludes de Botaderos Lixiviables, Rotacionales y Traslacionales que presentan normalmente los Botaderos y Taludes de Ripio. Se requiere en este caso contar con instrumentación geotécnica detallada, para obtener datos con los cuales se puedan anticipar supuestos estados de secuencias y consecuencias críticas, permitiendo esto último ejecutar medidas de mitigación lo cual se traduce en una mayor seguridad para las personas y la operación de los Botaderos propiamente tal. Los resultados obtenidos acreditan el uso de los sistema de monitoreo superficial de taludes aplicados al caso de Botaderos. Dado que ellos poseen la capacidad para adquirir mediciones cercanas en tiempo real y obtener a su vez una topografía sintética del sector en estudio y ubicación del Botadero OBL y Botadero de Ripio Fase VII.

101 Capítulo 8-Bibliografía.

CAPITULO 8

8 BIBLIOGRAFÍA. (1).

DUNCAN, J. M. (2000): Factors of Safety and Reliability in Geotechnical Engineering, J. Geotech. Geoenv. Engng., ASCE, Vol. 126, N° 4, pp. 307316.

(2).

GOODMAN, R. E. (1976): METHODS OF GEOLOGICAL ENGINEERING, West Publishing Co.

(3).

GOODMAN, R. E. & KIEFFER, S. (2000): Behavior of Rock in Slopes, J. Geotech. Geoenv. Engng., ASCE, Vol. 126, N° 8, pp. 675-684.

(4).

HOEK, E. & BRAY, J. W. (1981): ROCK SLOPE ENGINEERING, 3a ed., Institution of Mining and Metallurgy, Londres.

(5).

HOEK, E.; READ, J.; KARZULOVIC, A. & CHEN, Z. Y. (2000): Rock Slopes in Civil and Mining Engineering, en GEOENG 2000: An International Conference on Geotechnical & Geological Engineering, Melbourne, Australia, Vol. 1, pp. 643-658, Technomic Publishing Co.

(6).

Dunnicliff, J. (1998): Geotechnical Instrumentation For Monitoring Field Performance, John Wiley & Sons, Inc.

(7).

Franklin, J. (1990): Mine Monitoring Manual, Special Volume 42, The Canadian Institute of Mining and Metallurgy (CIM).

Instrumentación Geotecnica Mina Cielo Abierto

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