Plan de Cierre y Recuperacin de Minas

1. La compaa minera El Indio desea clausurar la bocamina del nivel 2480

mediante la instalacin de un tapn de tipo monoltico de lados paralelos. La

informacin recopilada mediante investigaciones de campo fue la siguiente:

La galera tiene 3.7 m de ancho y 3.4 m de alto,

El macizo rocoso es de naturaleza grantica, siendo el valor del RMR

encontrado de 55.

Presenta un ngulo de de talud de 35.

Se estima una altura de 100 m. para el nivel esttico del agua

subterrnea

La evaluacin de peligro ssmico del sitio indica el potencial de un sismo

con aceleracin mxima de 0.2 g.

Se pide disear el tapn para sellar la bocamina. SOLUCION

2. Una empresa minera desea evaluar la estabilidad de un pilares corona de

las siguientes caractersticas:.

Ancho:10 m

Largo: 100 m

Espesor: 2 m

Inclinacin: 0 Peso Unitario de la Roca : 2.7 Ton/m3 K = 3 Clasificacin RMR: 40 Clasificacin Q: 4 Ei = MPa Parmetros de Resistencia de Mohr Coulomb: c= 1.7 MPa = 40

Parmetros de Resistencia de Hoek-Brown: c = 20 MPa mi = 4

Se pide evaluar mediante mtodos empricos (ancho escalado) y analticos la estabilidad del pilar. SOLUCIN:

A.- PILAR CORONA ANCHO ESCALADO

Evaluacin del Pilar Corona

1.- En la hoja de datos Excel se coloca los datos requeridos: - Ancho:10 m - Largo: 100 m - Espesor: 2 m - Inclinacin: 0 - Peso Unitario de la Roca

2.- Clasificacin del Macizo Rocoso que Conforma el Pilar - Clasificacin Q: 4

3.- Determinacin del Ancho Crtico

Donde:

4.- Resultado

B.- PILAR CORONA MTODO ANALTICO

Evaluacin del Pilar Corona

a.- Hoja de datos de entrada

Solucin: CRITERIO MOHR COULOMB

CRITERIO HOEK-BROWN

3. A. Seccin (4.3m x 5m)

La mina Atipa es una operacin subterrnea polimetlica ubicada en la sierra nor-central, a una altitud de 4,250 msnm.

La galera tiene una seccin en forma de herradura, de 4.3 de ancho x 5.0 m de altura y una longitud de 70 m.

La galera est excavada en roca caliza, con un valor RMR de 50 y una densidad de 2.2.

El talud del terreno tiene un ngulo promedio de 37 y se estima que al cierre el tapn deber soportar un nivel esttico de agua subterrnea de

160 m.

Adems, el estudio de riesgo ssmico ha determinado una aceleracin

horizontal del terreno de 0.22 g para la zona de ubicacin de la mina.

DETERMINAR LOS SIGUIENTE Cuntos tapones requerir? Qu longitud tendr(n) el/los tapon(es)? A qu distancia de la bocamina se ubicar(n) el/los tapon(es)? Qu tipo de concreto usara? Se requiere inyeccin de concreto?

SOLUCION

1. Condiciones Iniciales

Aberturas

rea (m2)

Permetro

(m) H (m)

fc' (MPa)

g Agua (kN/m3)

W (MPa)

Lado Corto (m)

Lado Largo

(m)

4.30 5.00 19.52 16.75 160.00 25 9.81 1.570

CRITERIOS A UTILIZAR

2. Parmetros de la Roca

3. Parmetros de la Cobertura

Hr (m)

gr (t/m3)

sv (MPa)

160.00 2.20 3.52

4. Parmetros de Diseo

a) Diseo por Corte

Verificacin de la Resistencia al Corte del Concreto

fc' (MPa)

Ctte. f's

(kPa)

25 166.1 830.5

Verificacin de la Resistencia al Corte del Macizo

tr (kPa) F.S. tmx Permisible

(KPa)

600 3 200

RMR F.S. trmx (KPa)

M.G.H.A (m/m)

M.G.H.A (kPa/m)

50.00 600.00 3 200 8.00 80.00

Dato: Densidad caliza

2,2 g/cm3 = 2.2 t/m3

Longitud del Tapn Basada en la Resistencia al Corte en la Interfaz Concreto-Roca (Enfoque Sudafricano) Garrett & Campbell-Pitt (1961)

W (MPa)

rea (m2)

Permetro (m)

tmx Permisible

(*) (MPa)

L (m)

1.5696 19.52 16.75 0.2 9.142

Longitud del Tapn Basada en la Resistencia de Soporte del Concreto y la Roca en el Interfaz

W (MPa)

rea (m2)

Permetro (m)

fc (MPa)

L (m)

1.5696 19.52 16.75 0.75 4.875

b) Diseo por Flexin de Viga Gruesa

Un tapn corresponde a la categora de viga gruesa cuando la relacin ancho/longitud > = 1.25

Ancho (m)

L (m)

Relacin Ancho/Longitud

5.00 9.14 0.55

Consideraciones

Lado Largo

(m)

fc' (MPa)

ft (MPa)

a w

(kN.m)

Maximum Bending Moment

(Mn)

Factor (f)

Mu (Kn.m)

b L

(m)

5 25 2076.00 1.4 2197.44 6867.00 0.65 10564.62 0.95 5.669

c) Fracturacin Hidrulica

Regla Emprica

Altura del nivel del agua H (m)

gr (t/m3)

Hr (m)

160.00 2.2 94.55

Criterio Noruego

g Agua (kN/m3)

Altura del nivel del agua H

(m)

F.S. gr

(kN/m3) b

CRM (m)

9.81 160 1.1 21.58 37.00 100.17

Se considera:

d) Falla por Infiltracin Excesiva (Bajo Gradientes Hidrulica Adversamente

Altas)

Altura del nivel del

agua H (m)

L (m)

HGmx

160.00 9.14 17.50

Gradiente Hidrulica Emprica/Verificaciones de Infiltracin

P/L = < 470 kPa/m donde el contacto entre el tapn y la roca no est inyectado. P/L = < 3660 kPa/m Donde la presin de inyeccin aplicada en el macizo rocoso alrededor del tapn es al menos el doble de la presin hidrosttica de diseo. FS = 4 En la construccin de Tapones en roca de buena Calidad. FS = 10 En algunos casos, dependiendo de las condiciones dela fractura, concentracin de esfuerzos inducidos la porosidad de la roca y la aceptacin del inyectado del macizo. Se aplique en la construccin de tapones sobre roca de buena calidad que tengan una presin mxima recomendada de un poco ms de 118 kPa/m o 915 kPa/m.

Altura del nivel del

agua H (m)

M.G.H.A (m/m)

L (m)

160.00 8 20.00

W (kPa) P/L (kPa/m) F.S. P/L * L (m)

1569.60 3660.00 1.10 3327.27 0.47

Cumple pero inyectando en la interfaz concreto/roca

Peligro Ssmico

e) Cargas Dinmicas : Ariete Hidrulico (PH)

amx vmax/am

x vmax cm/s

Velocidad Acstica del Agua (m/s)

r agua kg/m3

PH (kPa)

0.22 55 12.1 1437 1000 174

Recalculando la Falla por Infiltracin Excesiva Adicionando el Ariete Hidrulico.

H (m) PH (kPa) Carga Hidrulica

Adicional Generada por PH

HGmx Permisibl

e (*)

L (m)

160 174 17.72 8 22.22

amx = 0.22

B. Seccin (4m x 4.5 m)

La mina Atipa es una operacin subterrnea polimetlica ubicada en la sierra nor-central, a una altitud de 4,250 msnm.

La galera tiene una seccin en forma de herradura, de 4 de ancho x 4.5 m de altura y una longitud de 70 m.

La galera est excavada en roca caliza, con un valor RMR de 50 y una densidad de 2.2.

El talud del terreno tiene un ngulo promedio de 37 y se estima que al cierre el tapn deber soportar un nivel esttico de agua subterrnea de

160 m.

Adems, el estudio de riesgo ssmico ha determinado una aceleracin horizontal del terreno de 0.22 g para la zona de ubicacin de la mina. DETERMINAR LOS SIGUIENTE Cuntos tapones requerir? Qu longitud tendr(n) el/los tapon(es)? A qu distancia de la bocamina se ubicar(n) el/los tapon(es)? Qu tipo de concreto usara? Se requiere inyeccin de concreto?

SOLUCION

5. Condiciones Iniciales

Aberturas

rea (m2)

Permetro (m)

H (m) fc'

(MPa) g Agua (kN/m3)

W (MPa)

Lado Corto (m)

Lado Largo

(m)

4.00 4.50 18.00 17.00 160.00 25 9.81 1.570

CRITERIOS A UTILIZAR

6. Parmetros de la Roca

RMR F.S. trmx (KPa)

M.G.H.A (m/m)

M.G.H.A (kPa/m)

50.00 600.00 3 200 7.00 70.00

7. Parmetros de la Cobertura

Hr (m)

gr (t/m3)

sv (MPa)

160.00 2.20 3.52

8. Parmetros de Diseo

f) Diseo por Corte

Verificacin de la Resistencia al Corte del Concreto

fc' (MPa)

Ctte. f's

(kPa)

25 166.1 830.5

Verificacin de la Resistencia al Corte del Macizo

tr (kPa) F.S. tmx Permisible

(KPa)

600 3 200

Dato: Densidad caliza

2,2 g/cm3 = 2.2 t/m3

Longitud del Tapn Basada en la Resistencia al Corte en la Interfaz Concreto-Roca (Enfoque Sudafricano) Garrett & Campbell-Pitt (1961)

W (MPa)

rea (m2)

Permetro (m)

tmx Permisible

(*) (MPa)

L (m)

1.57 18.00 17.00 0.2 8.310

Longitud del Tapn Basada en la Resistencia de Soporte del Concreto y la Roca en el Interfaz

W (MPa)

rea (m2)

Permetro (m)

fc (MPa)

L (m)

1.5696 18.00 17.00 0.75 4.432

g) Diseo por Flexin de Viga Gruesa

Un tapn corresponde a la categora de viga gruesa cuando la relacin ancho/longitud > = 1.25

Ancho (m)

L (m)

Relacin Ancho/Longitud

4.50 8.31 0.54

Consideraciones

Lado Largo

(m)

fc' (MPa)

ft (MPa)

a w

(kN.m)

Maximum Bending Moment

(Mn)

Factor (f)

Mu (Kn.m)

b L

(m)

4.5 25 2076.00 1.4 2197.44 5562.27 0.65 8557.34 0.95 5.102

h) Fracturacin Hidrulica

Regla Emprica

Altura del nivel del agua H (m)

gr (t/m3)

Hr (m)

160.00 2.2 94.55

Criterio Noruego

g Agua (kN/m3)

Altura del nivel del agua H

(m)

F.S. gr

(kN/m3) b

CRM (m)

9.81 160 1.1 21.58 37.00 100.17

Se considera:

i) Falla por Infiltracin Excesiva (Bajo Gradientes Hidrulica Adversamente

Altas)

Altura del nivel del

agua H (m)

L (m)

HGmx

160.00 8.31 19.25

Gradiente Hidrulica Emprica/Verificaciones de Infiltracin

P/L = < 470 kPa/m donde el contacto entre el tapn y la roca no est inyectado. P/L = < 3660 kPa/m Donde la presin de inyeccin aplicada en el macizo rocoso alrededor del tapn es al menos el doble de la presin hidrosttica de diseo. FS = 4 En la construccin de Tapones en roca de buena Calidad. FS = 10 En algunos casos, dependiendo de las condiciones dela fractura, concentracin de esfuerzos inducidos la porosidad de la roca y la aceptacin del inyectado del macizo. Se aplique en la construccin de tapones sobre roca de buena calidad que tengan una presin mxima recomendada de un poco ms de 118 kPa/m o 915 kPa/m.

Altura del nivel del

agua H (m)

M.G.H.A (m/m)

L (m)

160.00 7 22.86

W (kPa) P/L (kPa/m) F.S. P/L * L (m)

1569.60 3660.00 1.10 3327.27 0.47

Cumple pero inyectando en la interfaz concreto/roca

Peligro Ssmico

j) Cargas Dinmicas : Ariete Hidrulico (PH)

amx vmax/am

x vmax cm/s

Velocidad Acstica del Agua (m/s)

r agua kg/m3

PH (kPa)

0.22 55 12.1 1437 1000 174

Recalculando la Falla por Infiltracin Excesiva Adicionando el Ariete Hidrulico.

H (m) PH (kPa) Carga Hidrulica

Adicional Generada por PH

HGmx Permisible

(*)

L (m)

160 174 17.72 7 25.39

amx = 0.22

Pregunta 4 Como parte del plan de cierre de la mina Cerrito Lindo, se requiere evaluar la estabilidad de tres pilares corona dejados por un tajeo antiguo cercano a superficie. Los estudios geomecnicos obtuvieron los siguientes parmetros para los pilares corona:

Pilar A Pilar B Pilar C

Ancho (m) 8 7 4

Largo (m) 40 30 2.5

Espesor (m) 5 1 1.8

Inclinacin () 30 35 45

Peso Unitario de la Roca - (Ton/m3) 2.7 2.7 2.7 Peso del material de cubierta 0

kx, ky 2 2 2.5

Clasificacin RMR 50 60 50

Clasificacin Q 2 6 1

Condicin de la roca No alterada

No alterada

No alterada

Ei (MPa) 50000 50000 50000

m 0.17 0.17 0.17 Parmetros de Resistencia de Mohr Coulomb:

c (MPa) 5 5 5 ' () 38 38 38

Parmetros de Resistencia de Hoek-Brown:

c (MPa) 43 43 43 mi 32 32 32

a) Evale la estabilidad de cada pilar mediante el mtodo del ancho escalado y

mediante el mtodo analtico, de acuerdo al criterio de Mohr-Coulomb y al de Hoek-Brown. Compare y comente sus resultados.

b) A partir de sus resultados, qu recomendaciones sugiere para mejorar la estabilidad de aquellos pilares que resulten inestables?