Mec Rocas Postgrado Undac

8/17/2019 Mec Rocas Postgrado Undac

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Post Grado

UNDAC

Cerro de Pasco ,

ABRIL 2016

MG. AGUSTIN AGUIRRE ADAUTO

Docente


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INTRODUCCION

•

La mecánica de rocas como un arte ha sido

practicado por los mineros desde hace muchos

años, pero sin importancia científica

. Lainvestigación

en

mecánica

de

rocas

fue

iniciada

en1952 en Sud Africa

; la industria minera Sud

Africana solicitó

al South African Council forScientific

Research

, que estableciera un equipopara

investigar

problemas

relativos

a

las

presionesde las rocas en las minas de

oro a granprofundidad

.

•

Cualquier excavación practicada en un medio

rocoso

produce

un

desequilibrio

en

el

mismo,

alextraer

los

materiales

se

produce

inevitablemente

la

eliminación

al

soporte

natural

de

la

masa

rocosacircundante

.


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•

La

geomecánica

es la unión de la mecánica

de los suelos más la mecánica de rocas. La

línea divisoria entre ambas está en la

Resistencia Compresiva

Uniaxial

(UCS). Pararocas con un UCS > 0.25

MPa

, se trata de

mecánica de suelos. Para rocas con un UCS

> 0.25

MPa

se trata con mecánica de rocas,

esto según las Normas ISRM 1979 (ISRM,

International

Society

for

Rock

Mechanics

,con base en Lisboa Portugal).

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CAUSAS DE SU DESARROLLO

•

El

esfuerzo

colectivo

de

la

ingeniería

de

minas,civil, petrolera y geológica,

contribuye a lacomprensión de la

geomecánica y macizosrocosos

.

•

El desarrollo de la actividad científica ha

producido

entre

otras

cosas

teorías

y

métodos,instrumentos y procedimientos de

mediciónadaptables

a

las

aplicaciones

de

la

geomecánica

.

•

La

minería

es

una

actividad

que

tiene

una

fuertemotivación

para

su

desarrollo,

entre

los

factoresde

contribución

tenemos

:


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APLICACIONES DE LA MECÁNICA DE ROCAS.

-• En la ingeniería minera y civil su aplicación es

variada

:

•

Diseño

de

túneles,

piques,

galerías,

rampas,

etc

.• Diseño

de

revestimiento

para

túneles,

sistemas

deempernado

de

rocas,

cuadros,

soporte

para

tajeosy

otros

sistemas

para

el

soporte

de

la

roca

.

• Diseño de refugios subterráneos

que resistanexplosiones

nucleares

.• Apreciación del

peligro de los reventazones derocas

.

• En

el minado subterráneo, el control del

comportamiento

de

las

masas

rocosas

circundantesa

la

excavación

minera

.• Diseño

de

taludes

para

operaciones

a

cielo

abierto

.•

Estabilidad de taludes en operaciones a

cieloabierto

.


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I ANALISIS DE LA MATRIZ ROCOSA• INTRODUCCIÓN.-

Dependiendo de sus características y condiciones,la masa rocosa puede variar de una mina a otra,

como también de área en área dentro de unamisma mina. Con el paso del tiempo crecen laslabores mineras y el minado se realiza a mayoresprofundidades, desarrollándose así diferentes

problemas de inestabilidad en la roca.


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CLASIFICACIÓN.- Geológica (origen de las rocas):Rocas Ígneas.Rocas Sedimentarias yRocas Metamorficas.

I.1. CARACTERÍSTICAS DE LA ROCA

CONCEPTO DE ROCA.-Conjunto de sustancias mineralessilicatados que presentan las mismas

características en una cierta área de lacorteza terrestre.


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DISTINCI N ENTRE: MATERIAL ROCOSO YMASA ROCOSA

• MATERIAL ROCOSO.- (Roca intacta) es elbloque ubicado entre las discontinuidades,se puede representar por una muestra otestigo.


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• MASA ROCOSA.- Es el medio insitu que

contiene diferentes tipos de discontinuidades.


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• Las propiedades del material rocoso por lo

general se estudian mediante ensayos delaboratorio, mientras que los análisis de lamasa rocosa deben hacer “insitu”


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• En las deformaciones una rocaconsolidada tenderá a romperse y comomaterial dúctil y poco competente seplegará, el Análisis de las discontinuidadesconsiste:

• PLANOS DE ESTRATIFICACIÓN.- Losestratos se forman típicamente como

capas horizontales de potencia (espesor)uniforme, limitadas por superficies deestratificación.

I.2 DISCONTINUIDADES DE LA MASAROCOSA


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http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/0/0b/Carpathian_flysch_cm04.jpg


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• FALLAS.- Son superficies de fracturas a lo largode las cuales han ocurrido desplazamiento de las

rocas. Son estructuras que se presentan enáreas locales de las minas o estructurasimportantes que pueden atravezar la mina.


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• ZONAS DE CORTE.- son bandas dematerial que pueden ser de varios metros

de espesor, en donde ha ocurridofallamiento de la roca.


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• DIACLASAS.- Son grietas que divide alas rocas y en las cuales no ha ocurrido

movimiento a lo largo del plano defractura.


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• PLANOS DE FOLIACIÓN.- Se formanentre la capas de las rocas metamórficas

dando la la apriencia de hojas o láminas.


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• CONTACTOS LITOLOGICOS.- es la líneaque separa las rocas de naturaleza

diferente, o dos unidades litológicas.


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• PLIEGUES.- Se denomina a todaondulación o flexión visible en las rocas

originado por fuerzas tectónicas.


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I.3. PROPIEDADES DE LASDICCONTINUIDADES

• Todas las discontinuidades presentanpropiedades geomecánicas importantes

que las caracterizan y que influyen en elcomportamiento de la masa rocosa. Estaspropiedades son principalmente:

ORIENTACIÓN

E l i ió d l


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• ORIENTACIÓN.- Es la posición de ladiscontinuidad en el espacio y comúnmente esdescrito por su rumbo y buzamiento. Cuando un

grupo de discontinuidades se presentan consimilar orientación o en otras palabras sonaproximadamente paralelas, se dice que éstasforman un “sistema” o una “familia” de

discontinuidades.


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• ESPACIADO.- es la distanciaperpendicular entre discontinuidades

adyacentes. Éste determina el tamaño delos bloques de roca intacta. Cuanto menosespaciado tengan, los bloques serán máspequeños y cuanto más espaciado tengan,los bloques serán más grandes.


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• PERSISTENCIA.- Es el tamaño de unadiscontinuidad. Cuanto menor sea la

persistencia, la masa rocosa será másestable y cuanto mayor sea ésta, serámenos estable.


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• RUGOSIDAD.- Es la aspereza o irregularidadde la superficie de la discontinuidad. Cuantomenor rugosidad tenga una discontinuidad, lamasa rocosa será menos competente y cuantomayor sea ésta, la masa rocosa será máscompetente.


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• APERTURA.- Es la separación entre lasparedes rocosas de una discontinuidad o

el grado de abierto que ésta presenta. Amenor apertura, las condiciones de lamasa rocosa serán mejores y a mayorapertura, las condiciones serán másdesfavorables.


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• RELLENO.- son los materiales que seencuentran dentro de la discontinuidad.

Cuando los materiales son suaves, la masarocosa es menos competente y cuandoéstos son más duros, ésta es máscompetente.


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Ejemplos de esquemas de campo dediscontinuidades complejas con relleno.


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I.4. METEORIZACIÓN Y ALTERACIÓN

• METORIZACION.- Denominada tambiénintemperización, está relacionada con lamodificación que sufre la superficie de la

roca o en sus proximidades, debido a laacción de agentes atmosféricos. El grado dela meteorización dependerá de las

condiciones climatológicas, morfológicas yla composición de la masa rocosa.


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• La meteorización se divide en:• Meteorización física, como

consecuencia de ésta, la apertura de lasdiscontinuidades aumenta o puedenformarse nuevas fracturas por elrelajamiento de la roca.

• Meteorización química, origina ladecoloración de la roca hasta ladescomposición de la misma.

• Meteorización biológica, está regidapor la presencia y actividad de los seresvivos.


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• ALTERACIÓN.- La alteración de la roca omás propiamente dicha, alteración

hidrotermal, se produce por la ascensiónde fluídos o gases magmáticos a altastemperaturas a través de fracturas o

zonas de falla. Éstos afectan a los rellenosde las zonas de falla y sus cajas,originando reemplazamientos y rellenos,

que modifican las condiciones del macizorocoso en los cuales se emplazan.


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I.5. CARACTERIZACIÓN DE LA MASAROCOSA.-

• Para conocer la masa rocosa, haynecesidad de observar en el techo y lasparedes de las labores mineras, lasdiferentes propiedades de lasdiscontinuidades, para lo cual se debeprimero lavar el techo y las paredes. A

partir de estas observaciones se podránsacar conclusiones sobre las condicionesgeomecánicas de la masa rocosa.


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I.6. CONDICIONES DE LA MASA ROCOSA.-

• Si la roca intacta es dura o resistente y lasdiscontinuidades tienen propiedades favorables, lamasa rocosa será competente y presentarácondiciones favorables cuando sea excavada.

• Si la roca intacta es débil o de baja resistencia y lasdiscontinuidades presentan propiedadesdesfavorables, la masa rocosa será incompetente ypresentará condiciones desfavorables cuando seaexcavada.

• Habrá situaciones intermedias entre los extremosantes mencionados donde la roca tendrá condicionesregulares cuando sea excavada.


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I.6.1. CRITERIOS SEGÚN RESISTENCIA DE

LA ROCA.-

•

Resistencia muy alta : Solo se astilla con variosgolpes de picota.• Resistencia alta: Se rompe con más de 3 golpes de

picota.

• Resistencia media: Se rompe con 1 a 3 golpes depicota.

• Resistencia baja: Se indenta superficialmente con la

punta de la picota.• Resistencia muy baja: Se indenta profundamentecon la punta de la picota.

I 6 2 CRITERIOS SEGÚN GRADOS DE


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I.6.2. CRITERIOS SEGÚN GRADOS DEFRACTURAMIENTO.-

• Masiva o levemente fracturada:2 a 6 fracturas /metro.

• Moderadamente fracturada: 6 a 12 fracturas/metro.

• Muy fracturada:12 a 20 fracturas/metro.

• Intensamente fracturada:

Más de 20 fracturas/metro.• Triturada o brechada: Fragmentada, disgregada.

Roca masiva o levemente fracturada .


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Roca muy fracturada Roca intensamente fracturada

Roca triturada o brechada

Ú


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1.6.3. CRITERIOS SEGÚN CONDICIONES PAREDESDISCONTINUAS.-

• Condición Muy Buena: Si las discontinuidades están cerradas, muy rugosas y estánfrescas.

• Condición Buena: Si están ligeramente abiertas, moderadamente rugosas ytienen manchas de oxidación.

• Condición Regular: Si están moderadamente abiertas, ligeramente rugosas a lisasy presentan oxidación.

•Condición Mala: Si están abiertas, lisas y presentan relleno blando (por ejemplolimo o panizo).

• Condición Muy Mala: Si están muy abiertas, estriadas y tienen relleno de panizo.

Á


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I.6.4. CONDICIONES GEOMECÁNICAS.-

• Masa rocosa Muy Buena:

Condiciones geomecánicas muy favorables parael minado.• Masa rocosa Buena:

Condiciones geomecánicas favorables para el

minado.• Masa rocosa Regular:

Condiciones geomecánicas regulares para elminado.

• Masa rocosa Mala:

Condiciones geomecánicas desfavorables para elminado.

• Masa rocosa Muy Mala:

I

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OTROS

FACTORES

A

TENER

EN

CUENTA


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I.6.5. OTROS FACTORES A TENER EN CUENTA.-

Es necesario además, conocer otros aspectoso factores adicionales que podrían modificarsu comportamiento al ser excavada. Estosotros factores están referidos a lo siguiente:

• A la presencia de agua.• A la presencia de los esfuerzos o también

denominados presiones de la roca o delterreno.

• A la presencia de fallas principales.

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