Rms_geotecnia y Fortificacion de Minas-Vi

Rigoberto Molina S. Ing Civil Minas, M.Cs Geomecánica Rigoberto Molina S. Ing Civil Minas, M.Cs Geomecánica

CURSO FORMACION DE EXPERTOS EN SEGURIDAD

MINERA AÑO 2013

SERNAGEOMIN

Geotecnia y fortificación de minas

“TIPOS DE SOSTENIMIENTO Y

CONCEPTOS GEOTECNICOS” CRITERIO TECNICO DE SELECCIÓN DE

FORTIFICACION


PROCEDIMIENTOS FORMALES DE DISEÑO PARA

LOS SISTEMAS DE FORTIFICACIÓN

- El procedimiento, busca dar respuesta a las siguientes preguntas:

¿Donde?: ubicación de los problemas de estabilidad o puntos críticos del proceso

de extracción.

¿Por qué?: motivos de la inestabilidad.

¿Qué?: acciones que se requieren para manejar los problemas de estabilidad.

¿Cómo?: forma de implementar las acciones propuestas.

- Un procedimiento formal de diseño intentará:

1.- Identificar la demanda del macizo rocoso

Caracterización del macizo rocoso

Masivo

Estratificado

Blocoso


Seleccionar el adecuado sistema de fortificación para satisfacer la demanda del macizo

rocoso:

La demanda del macizo rocoso (presión), se puede estimar con las siguientes

expresiones que toman en cuenta la presencia de estructuras y la clasificación de

macizo dada por el Q de Barton.

Transferencia de carga:

Reforzamiento

Soporte


Comportamiento del reforzamiento:

Reglas de diseño (para estimar

longitud de los pernos):

Elección de métodos para detectar

zonas de altos esfuerzos o mayor

inestabilidad:

Métodos continuos

Análisis de bloques

Metodología de instalación de la fortificación

Momento en el cual se instala la fortificación

respecto a la variación de esfuerzos durante

su vida útil


ANTECEDENTES PARA EL DISEÑO DE SOPORTE

» Ubicación del Sector

» Antecedentes Geológicos

» Estados del Macizo Rocoso

» Método de Explotación

» Layout de los diferentes niveles

» Clasificación del Soporte


UBICACIÓN DEL SECTOR

• Altura de Roca Primaria

• Interacción con otros sectores

• Si se sitúa en un lugar cercano a un sector

ya explotado


ANTECEDENTES GEOLÓGICOS

Litología Estructuras Hidrogeología

Unidades

Litológicas Estructuras Mayores

Sistemas

Estructurales

Existencia de Agua

Subterránea

RMR

Clase

FF/m3

Índice de Calidad

Geotécnica

Dip (º)

DipDir (º)

Dip (º)

DipDir (º)

Tipo de Relleno en

las Estructuras

Análisis de ésta

Propiedades de Resistencia


ESTADO DEL MACIZO ROCOSO

EXTRACCION

ZONA RELAJACION

ZONA

TRANSICION

ZONA PRE-MINERIA

NIVEL HUNDIMIENTO

SOCAVACION

ZONA RELAJACION

DESARROLLOS

Zona de Pre-minería: El macizo

rocoso se encuentra alejado de la

minería, por lo tanto los esfuerzos

(magnitud y orientación) no se ven

afectados por ésta.

Zona de Relajación: En esta el macizo

se encuentra bajo zona hundida, por lo

tanto el sector no se ve afectado por el

frente de socavación. Los esfuerzos

generalmente son menores en esta zona.

Zona de Transición: Es la zona del

macizo rocoso donde el estado

tensional sufre continuos cambios

(magnitud y orientación) y es el

sector más propenso a que ocurran

daños.

Estado Tensional

Esfuerzos Magnitud Azimut Inclinación


PANEL CAVING - HUNDIMIENTO TRADICIONAL

ZONA DE RELAJACIONZONA DE

TRANSICIONZONA DE PREMINERÍA

PANEL CAVING – HUNDIMIENTO TRADICIONAL


SUB LEVEL STOPING


HUNDIMIENTO POR SUB NIVELES


BLOCK/PANEL CAVING


LAYOUT DE LA ZONA A FORTIFICAR


METODOLOGÍA DE DISEÑO APLICADAS PARA DETERMINAR EL SISTEMA DE FORTIFICACIÓN

• Semi - empíricas: Basadas en aspectos geométricos de la labor, en el comportamiento del macizo rocoso, geología y estructura de la zona.

• Analíticas: Basada en la implementación computacional de aspectos geométricos de la labor, geometría y propiedades de resistencia del macizo rocoso.

• Numéricas: Basada en la implementación computacional de aspectos geométricos de la labor, geometría y propiedades de resistencia del macizo rocoso y aspectos de distribución de esfuerzos.


METODOLOGÍAS SEMI-EMPÍRICAS

Tab le 4: su m m ary of geo m etric p aram eters o f f ailed blo cks

C as e Se S V A B EA a e D d /a e

1 6 x 6 6 4 5 3 .6 30 1 4 .3 2 .1 5 .7 2 .7 0

2 6 x 6 6 4 6 4 .4 3 1 .4 32 3 .2 7 .6 2 .3 8

3 1 0 x 4 10 7 0 6 .8 31 3 8 .3 3 .5 10 .3 2 .9 4

4 1 2 x 4 12 4 1 4 .1 30 4 6 .3 3 .7 7 .8 2 .1 3

W h ere:

S e: sectio n o f ex cavation , is th e wid th o r len gth an d the h eigh t

o f the tu n n el (m x m ).

S : max im u m s pan o f the excavation , w hich resp on d s to wid th

o r len gth (m ) .

V : vo lu m e o f th e b lo ck (m3).

A: m ax im u m ap ex o f th e b lock (m ).

B : b asal area of th e blo ck (m2) . Is th e area def in ed in the

in te rsectio n o f the ex cavation wall or ro o f, and th e b lo ck .

E A: excav atio n area (m2) . Is th e area of the cros s section

o p enin g.

ae: eq ui valen t r ad iu s for th e excav atio n cro ss sectio n (m ).

d : d istan ce fro m th e cen ter of ex cavatio n wh ere th e s tresses are

calculated = ae + A

Tab le 4: su m m ary of geo m etric p aram eters o f f ailed blo cks

C as e Se S V A B EA a e D d /a e

1 6 x 6 6 4 5 3 .6 30 1 4 .3 2 .1 5 .7 2 .7 0

2 6 x 6 6 4 6 4 .4 3 1 .4 32 3 .2 7 .6 2 .3 8

3 1 0 x 4 10 7 0 6 .8 31 3 8 .3 3 .5 10 .3 2 .9 4

4 1 2 x 4 12 4 1 4 .1 30 4 6 .3 3 .7 7 .8 2 .1 3

W h ere:

S e: sectio n o f ex cavation , is th e wid th o r len gth an d the h eigh t

o f the tu n n el (m x m ).

S : max im u m s pan o f the excavation , w hich r esp on d s to wid th

o r len gth (m ) .

V : vo lu m e o f th e b lo ck (m3).

A: m ax im u m ap ex o f th e b lock (m ).

B : b asal area of th e blo ck (m2) . Is th e area def in ed in the

in te rsectio n o f the ex cavation wall or ro o f, and th e b lo ck .

E A: excav atio n area (m2) . Is th e area of the cros s section

o p enin g.

ae: eq ui valen t r ad iu s for th e excav atio n cro ss sectio n (m ).

d : d istan ce fro m th e cen ter of ex cavatio n wh ere th e s tresses are

calculated = ae + A

Cables

Estimación del pattern de cableado

principalmente en zonas donde existe

intersección de labores.

Pernos

Estimación del largo de

pernos para una

determinada labor.

RMR fc

0 – 20 1.3

21 – 30 1.2

31 – 40 1.15

41 – 50 1.10

51 – 60 1.05

>60 1.00

LP: Largo del perno

fc: Factor de Corrección

Bonani, A.., Rojas E.., Brunner, F. & Fernández. F.: Fitht International Symposium on Ground Support in

Mining and Underground Construction. Australian, Octuber 2004.

LP = (B*fc*0.33) + 1 Laubscher (1990)


ABACO DE HOEK (1981)


METODOLOGÍAS ANALÍTICAS

Programa KB-TUNNEL

Programa UNWEDGE

Análisis de los bloques formados por estructuras


METODOLOGÍA NUMÉRICA

PHASES

UDEC (Version 3.10)

LEGEND

15-Nov-00 18:36

cycle 3009

block plot

Shear Force on Structure

Type # Max. Value

cable 1 5.437E+05

displacement vectors

maximum = 2.593E-01

0 1E 0

-2.000

0.000

2.000

4.000

6.000

-4.000 -2.000 0.000 2.000 4.000

JOB TITLE : Tarea 03: MODELAMIENTO DE EXCAVACION CON DOS SET DE FRACTURAS

Itasca Consulting Group, Inc.

Minneapolis, Minnesota USA

UDEC

FLAC3D


VALIDACIÓN DE LA FORTIFICACIÓN

Back-análisis: Sobre-excavaciones de galerías


Estado del Macizo

Rocoso

Zona de Transición. Dinámico

Zona de Pre-Minería. Estático

Zona de Relajación. Estático

Magnitud y Orientación de

Esfuerzos

Geometría de la Excavación

Forma

Tamaño

Intersecciones

Layout de la zona a

fortificar Clasificación de Soporte

Temporal

Primario

Secundario

Soporte Unidades Litológicas

Propiedades y Clasificación

Antecedentes

Geológicos

Estructuras y Sistemas

Estructurales

Propiedades y orientación

Antecedentes Necesarios para desarrollar un Sistema de Soporte Adecuado

Metodología de Diseño para determinar el Sistema de Fortificación

Semi - empíricas

Criterio de Laubscher

Abaco de Hoek

Analíticas

KB-TUNNEL

UNWEDGE

Numéricas

UDEC

3DEC

FLAC 2D y 3D

PHASES

Juicio Experto

Diseño del Sistema de Soporte

Continuar con el sistema de soporte para el sector

SI

NO

__________Revisión_________ Antecedentes

Modelamientos Numéricos

Procedimientos de Instalación

RETROALIMENTACION

Validación en Terreno

Método de

Explotación

Panel Caving

con alguna de

sus variantes

Altura de

columna,

Sectores

aledaños

Rigoberto Molina S. Ing Civil Minas, M.Cs Geomecánica

SISMICIDAD Y

RIESGO SISMICO

Terremotos

Inducida por Actividad Minera

Tronadura

Terremotos: Son de ocurrencia Natural, por lo tanto no hay control.

Inducida por Actividad Minera: Tiene su origen en el quiebre del macizo rocoso durante el proceso de caving.

-Si la sismicidad es excesiva, se pueden generar “estallidos de rocas”.

-Esta asociada a velocidades de extracción y socavación, por lo tanto tiene grados de control.

Sismicidad producto de la Tronadura: Son de origen artificial y sobre ellas se tiene completo control.


Estallido de Roca:

Consiste en la pérdida de continuidad del proceso

productivo a causa de la ruptura y proyección

instantánea del macizo rocoso, originado por la

actividad sísmica asociada a la explotación.


UCL

FRENTE DE

DESPLOME

MATERIAL FRACTURADO

FRENTE

ACTIVO

ACTIVIDAD MINERA Y SISMICIDAD

DAÑO EN LAS

GALERIAS

EVENTO

SISMICO

ESTALLIDO

DE ROCAS

RUPTURA DE

MACIZO ROCOSO

ACTIVIDAD MINERA FUENTE SÍSMICA MEDIO RESPUESTA LOCAL

Estallido de Rocas: Pérdida de la continuidad del proceso productivo de la operación minera provocado

por la ruptura y proyección instantánea del macizo rocoso.”

LIBERACION

DE

ENERGIA


Sobre tensionamiento del área, por pilares remanentes.

Contactos litológicos (Diorita – Andesita).

Avances de los frentes de extracción y socavación.

Mal estado o déficit de la fortificación (perno – malla –

shotcrete).

Sismicidad fuera de banda sísmica normal.

Altas velocidades de extracción en puntos cercanos.

Tronadura de bateas o conexiones. Un alto porcentaje de los

Estallidos de Rocas ocurre Post-Polvorazo.

CAUSAS DE LOS “ESTALLIDOS DE ROCAS”

Rigoberto Molina S. Ing Civil Minas, M.Cs Geomecánica 25

Rigoberto Molina S. Ing Civil Minas, M.Cs Geomecánica 26


CONCLUSIONES

• no existe un criterio de fortificación definido, que permita tener un

procedimiento de cómo se debe diseñar un sistema de soporte..

• Mucho del diseño de fortificación se basa en la experiencia del

Ingeniero Geomecánico, en una primera etapa, la cual,

posteriormente es validada en terreno, a través de la metodología

para obtener el diseño del sistema de soporte.

• Las herramientas para diseñar un sistema de soporte son variadas

pero el empleo de éstas depende del tiempo que se requiere para el

diseño de una fortificación.

Documents

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