geomecanica personal nuevo

GEOMECÁNICA BÁSICA

ING. RAÚL ALIAGA AGUIRREDPTO. GEOMECÁNICA

CIA. MINERA LOS CHUNCHOS S.A.C.UNIDAD HERALDOS NEGROS.

GEOMECÁNICA

“ ES LA APLICACIÓN DE LA CIENCIA AL COMPORTAMIENTO MECÁNICO DEL MACIZO ROCOSO, ORIGINANDO FUERZAS FÍSICAS EN SU ENTORNO ”

01/05/23 Geomecánica

DEFINICION:

Ref.: U.S. National Comitte on Rock Mechanics - 1974

“ES EL ÁREA QUE EVALUA Y RECOMIENDA EL TIPO DE SOSTENIMIENTO A EMPLEAR EN MINA SUBTERRÁNEA”

01/05/23 Geomecánica

MACIZO ROCOSO

• El conocimiento de la roca será la primera lección que debemos aprender y aplicar hasta que seamos conscientes de que la conocemos y sabemos diferenciarla en nuestra mina.

• Su conocimiento permitirá escoger el tamaño de la labor, la voladura mas adecuada, el tiempo y tipo de soporte a colocar y sobre todo si estamos en una zona con condición segura o no.

• Cada unidad minera tiene diferentes tipos de rocas que a su vez están en diferentes condiciones, ya que cada yacimiento ha tenido su propia formación y evolución hasta llegar a la situación actual en que la explotamos, por lo tanto es necesario definirlas.

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TIPOS DE ROCAS

ÍGNEASMETAMÓRFICASSEDIMENTARIAS

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ÍGNEAS

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SEDIMENTARIAS

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METAMÓRFICAS

G.S.I. (Índice Geológico de Resistencia)

MAPEO GEOMECÁNICOMAPEO GEOMECÁNICO

GRADO DE FRACTURAMIENTO DE LA MASA ROCOSA

CONSIDERANDO EL NUMERO DE FAMILIAS DE DISCONTINUIDADES Y EL TAMAÑO DE BLOQUES

Masiva o levemente fracturada Moderadamente fracturada2 a 6 fracturas / m 6 a 12 fracturas / m

GRADO DE FRACTURAMIENTO DE LA MASA ROCOSA

CONSIDERANDO EL NUMERO DE FAMILIAS DE DISCONTINUIDADES Y EL TAMAÑO DE BLOQUES

Muy fracturada Intensamente fracturada

12 a 20 fracturas / m > 20 fracturas / m

GRADO DE FRACTURAMIENTO DE LA MASA ROCOSA

CONSIDERANDO EL NUMERO DE FAMILIAS DE DISCONTINUIDADES Y EL TAMAÑO DE BLOQUES

Triturada o brechada

Midiendo la cantidad de Fracturas Comprobando la dureza de la Roca

CARTILLA GEOMECANICA

FRACTURADA (F)MUY BIEN TRABADA NO DISTURBADANI ALTERADA, BLOQUES CUBICOS,FORMADOS POR TRES SISTEMAS DEFRACTURAMIENTO.(RQD.50 - 75)(6 A 12 FRACT. POR METRO)

MUY FRACTURADA (MF)MODERADAMENTE TRABADA,PARCIALMENTE ALTERADA, BLOQUESANGULOSOS FORMADOS PORCUATRO O MAS SISTEMAS DEFRACTURAMIENTO.(RQD.25 - 50)(12 A 20 FRACT. POR METRO)

INTENSAMENTE FRACTURADA (I F)PLEGAMIENTO Y FALLAMIENTO CONMUCHAS FRACTURAS ENTRECRUSADAS,FORMANDO BLOQUES ANGULOSOS OIRREGULARES, FALLAMIENTOS PARALELOS,PRESENCIA DE FALSAS CAJAS.(RQD. 0 - 25)(MAS 20 FRACT. POR METRO)

TRI TURADA O BRECHADA (T)LIGERAMENTE TRABADA, MASAROCOSA EXTREMADAMENTE ROTADELESNABLE CON UNA MEZCLA DEFRAGMENTOS FACILMENTEDISGREGABLES, ANGULOSOS YREDONDEADOS.(SI N RQD)

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SIN SOPORTE ó PERNO PUNTUAL DE 7'(Control de bloques o cuñas inestables)

PERNO SISTEMATICO 1.5 X 1.5 m.(Perno cementado de 7'pies en laborespermanentes, Split set de 7'pies en laborestemporales, malla electrosoldada ocacional)

CUADROS DE MADERA Esp.= 1.5m.

PERNO SISTEMATICO 1.2 X 1.2 m.(Perno cementado de 7'pies en laboresprincipales, Split set de 7'pies en laborestemporales + malla electrosoldada)

CUADROS DE MADERA Esp.=1.2m.ó CIMBRAS METÁLICAS Esp.=1.2-1.5m.

CUADROS DE MADERA ESP.=0.80-1.0m.ó CIMBRAS METÁLICAS ESP.=0.80-1.0m.

A

B

C

E

F/B F/R

MF/B

CMF/ R

METODOLOGIA DE APLICACION

1. Para la aplicación de esta tabla se determina INSITU lo siguiente: a) PARAMETRO DE LA ESTRUCTURA.(Según la cantidad de fracturas contadas

por metro lineal definidas por un flexometro). b) PARAMETRO DE CONDICION SUPERFICIAL. (Según la resistencia de la roca

definida por la cantidad de golpes de picota con que se rompe la roca o a laprofundidad del hundimiento de la misma.

Para determinar el área del indice de la resistencia geologica (GSI ) debe lavarsepreviamente las paredes, observar si las fracturas estan cerradas, abiertas, sipresentan relleno y que clase de relleno, oxidación, bitumen y su forma (rugosaondulada o plana-lisa rugosa, o plana pulida con estriaciones) observar también losfactores influyentes como la presencia de agua, influencia de los esfuerzos,orientación de las discontinuidades, factores de excavación.

2. Una vez obtenidos los dominios de estructura y condiciones, se intercepta y se ubicaen el cuadro, teniendo su clasificación definida y con que tipo de soporte estaasociada según la cartilla geomecanica.

3. La clasificación y la selección del soporte debe de realizarse conforme avanzan lasexcavaciónes colocando el tipo de soporte en el tiempo indicado de colocarse adestiempo se requerira de un desatado previo y la colocación de un soporte maspesado que deberia corresponder según la tabla GSI .

4. Los pernos sistematicos deben ser colocados perpendicular a los planos defracturas

a sostener, no densificar los pernos a distancias menores a 1 metro. colocar elsostenimiento indicado en el momento oportuno de lo controtrario se iniciará elaflojamiento del macizo rocoso en las labores y la posibilidad de accidentes si sonsostenidos posteriormente.

5. En la colocación de mallas estas deben asegurarse al techo mediante el uso de gatasmecanicas o neumaticas o como alternativa con puntales con plantillas en forma de"T" para evitar la caida de roca durante su instalación de la malla electrosoldada.

6. Existen en la mina condiciones de roca que requieren de pernos ya sea, porla presencia de fracturas o estratos sub-horizontales o fracturas sub-verticales ysub-paralelas a las labores, las primeras crean condiciones inestables en el techo ylas segundas en las paredes.

CIA. MINERA LOS CHUNCHOS S.A. U.E.A. HERALDOS NEGROS

SOSTENIMIENTO SEGÚN I NDICE GSI MODIFICADOLabores Temporales y PermanentesSECCI ON (3.0 - 4.0 m)

F

D

FACTORES INFLUYENTES

(A)

CONSI DERACI ONES PARA EL SOSTENIMI ENTO

(A) (B)

(C)(B)(A)

(B)

(B) (C) (D)

(E)(D)(C)(C)

(D)

(D)

(E)

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(F)

F/M

MF/R MF/M MF/M

IF/R IF/M IF/MM

T/M T/MM

MF/R

(B)

(C)

SIN FACTORESINFLUYENTES

CON FACTORESINFLUYENTES

- FILTRACIÓN DE AGUA- ORI ENTACION DESFAVORABLES DE LAS FRACTURAS- VOLADURA DEFI CI ENTE- PRESENCIA DE FALLAS- ZONA DE INTERSECCIONES

1.- Longitud del perno a usar: Sección de excavación > 3m usar 7 pies Sección de excavación < 3m usar 5 pies

2.- Para intersección de labores: Usar pernos split set de 7 pies con malla

3.- Para instalación de cuadros: Diametro de 8 a 10" para sombreros y postes

* La caliza como roca encajonante en la mineralización; estará su clasificación geomecánica GSI . (Indice Resistencia Geológica) Entre fracturado a muy fracturado (F a MF), siéndo su tipo de

soporte de A a D.

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FACTORES INFLUYENTES

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1.- Influencia del Agua

• En las rocas masivas o levemente fracturadas, la presencia del agua no tiene influencia significativa.

• En la roca fracturada o estratificada, la influencia del agua en las fisuras ejerce presión y actúa como lubricante, además puede lavar el relleno débil de las fracturas, complicando la situación de la excavación.• En las rocas severamente fracturadas, la presencia del agua origina que tiendan a aflojarse con más facilidad. En ambientes de altos esfuerzos el aflojamiento de la roca será más rápido.

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19Agua ácida ha corroído planchas metálicas y cimbras

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• Se concentran en puentes, pilares y frentes de excavación al redistribuirse los esfuerzos por el efecto de las aberturas.

• También son producto de la profundidad de las labores de excavación, cercanía a estructuras geológicas como fallas o ejes de plegamientos.

• Dependiendo del tipo de roca se tiene efectos diferentes.

• Se reconocen por los estallidos de roca , lajamientos o descostramientos en paredes y techo y presencia de estriaciones en el macizo rocoso

• Se pueden controlar con modificaciones en los diseños de minado, tamaño de aberturas y sistemas de soporte.

2.- Influencia de esfuerzos

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Esfuerzos inducidos por aberturas múltiples

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3.- Influencia de la orientación de las discontinuidades

• Son desfavorables o muy desfavorables las discontinuidades verticales y subverticales que se encuentren paralelas o subparalelas a las paredes o cajas de la excavación.

• Son desfavorables o muy desfavorables, las discontinuidades horizontales o sub horizontales.

• Este efecto se incrementa por el tamaño de la abertura, relleno de la discontinuidad, presencia de agua y presencia de esfuerzos.

• Se pueden producir cuñas si existen dos o tres familias de juntas que se interceptan.

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• Tamaño de la abertura, intercepción de labores, dimensionamiento y espaciamiento de puentes y pilares.

• Diseño de malla de perforación, alineamiento de taladros, potencia de los explosivos, en especial en los taladros de contorno.

• Colocación de los soportes adecuados en el momento oportuno, o su colocación después del tiempo de autosoporte de la roca.

• Voladuras cercanas a labores excavadas.• Relajamiento progresivo de labores que no se

han detectado ni controlado.

4.- Factores de excavación

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Esfuerzos inducidos en labores principales cercanos a la explotacion

de veta.

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Daños causados por deficiente diseño de voladura .

INSPECCIONES

La detección de rocas sueltas en una excavaciónsubterránea es de vital importancia, este procedimientonos permite identificar los lugares posibles donde podrían ocurrir incidentes por caída de rocas.Una herramienta fundamental para detectar la roca suelta lo constituyen las INSPECCIONES, las cuales se desarrollan de las siguientes maneras:• Inspección Visual.• Inspección Física.• Inspección de Formas.

INSPECCIONES

INSPECCION VISUAL.Con la inspección visual, se identifican las fallas, fracturas, fisuras, cuñas y “pechos”, éstas son condiciones favorables para la “caida ó desprendimiento de rocas”

INSPECCIONES

INSPECCION FISICA.La barretilla es una herramienta eficaz para detectar la roca suelta, el procedimiento es: golpeando a la roca con la punta de la misma localizando los sonidos “bombo”, en este casoesta roca detectada esta lista para caer en cualquier momento.

INSPECCIONES

INSPECCION DE FORMAS.Poco o muy poco se le da importancia a este aspecto, sin embargo; este es muy importante.La forma de la excavación está muy relacionada a las presiones ejercidas y a su formación estructural en el lugar de la excavación. Es decir tener en cuenta si la excavación se sitúa en roca masiva ó en roca estructural ( dos o mas familias de estructuras).

SECUENCIA DEL DESATADO

DETECCION DESATADO CAIDA DE ROCA

ESFUERZOS

Toda excavación en un macizo rocoso esta sometida a esfuerzos en diferentes direcciones de los cuales los mas representativos son: Esfuerzo vertical; V, (eje Y) Esfuerzo horizontal; H, (eje X) Esfuerzo horizontal; H, (eje Z), el eje Z, coincide con el eje de la excavación.

ESFUERZOSv (Y)

H (X)

H (Z)

PRESIÓN A LAS ROCAS POR EXCAVACIONES

Un ejemplo práctico y sencillo es el siguiente:En una masa de arcilla húmeda realizamos un agujero, entonces este soportará presiones en todo el contorno principalmente en el “techo”.Por efecto de las presiones en algún tiempo cerrarán el agujero realizado; de igual maneraeste efecto se produce en las excavaciones que realizamos en terrenos plásticos, elásticos, etc.

RELACION: ORIFICIO / PRESIONES

ARCILLA

ORIFICIO

ESFUERZOS

ROCA PLASTICA (PANIZO) EN UNA EXCAVACION SUBTERRANEA

RELACION: ESFUERZOS / TUNEL

TUNEL

ESFUERZOSC0NTORNO DEL

MACIZO ROCOSO

Zona aproximadamente tres veces el diámetro del obstáculo, fuera de esta

ocurren deflexiones Insignificantes del flujo.

REPRESENTACION IDEALIZADA DEL FRACTURAMIENTO PRODUCIDO POR LA EXPLOSION EN UN TALADRO

1

LAS FISURAS DE MAYOR LONGITUD TIENDEN EN LA DIRECCION DEL ESFUERZO PRINCIPAL MAYOR EN EL MACIZO ROCOSO.

FISURAS ALREDEDOR DE UN TALADRO POR EFECTO DE LA VOLADURA

ANALISIS DE LA ROCA QUE CAERA

CONTROL DE CUÑASDel resultado de la inspección visual se detecta esa cuña, lo mas prudente es alejarse de ese lugar y realizar los siguientes procedimientos:a) Momentáneamente colocar soportes de madera ó gatas hidráulicas.b) Desde fuera del ámbito de la cuña realizar los taladros.c) La cuña debe ser eliminada, inmediatamente después de ser detectada.

CUÑA

CUÑAS EN ESTRUCTURAS DE DIFERENTE DIRECCION

CUÑA

ESTRUCTURAS

Fig.: 20

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¡LA CUÑA ES MUY PELIGROSA, PUEDE CAER EN CUALQUIER MOMENTO!

RECOMENDACIONES

Para evitar la caída de rocas, conviene considerar. • Desatado de rocas sueltas al momento de ingresar y durante el

trabajo, como una primera etapa.• Campañas de desate como consecuencia de las formas de

sección inadecuada y de las presiones inducidas, también considerado como una segunda etapa.

• Por lo tanto; el desatado es bueno, las campañas mejor, pero mucho mejor es darle a la sección desde un inicio la forma correcta de la excavación.