criterios de diseño de los pilares

7/25/2019 Criterios de Diseo de Los Pilares

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TCNICAS O SISTEMAS MINEROS

DE INTERIOR

Profesor D. Juan Pedro Gmez Jan

CRITERIOS DE DISEO DE OS PIARESComo estos mtodos se caracterizan por la necesidad de dejar pilares que sostengan eltecho, el objeto principal del diseo es, en estos casos, el clculo de las dimensiones delos pilares para tener un determinado coeficiente de seguridad, y comprobar la tasa derecuperacin del yacimiento en las condiciones establecidas.

Los resultados eperimentales de ensayos de compresin uniaiales realizados enrocas y carbones muestran que eiste un efecto de reduccin de la tensin cuando seincrementa el tamao de la probeta.

!ienia"s#i introdujo en $%&' el concepto de tensin del tamao cr(tico. )e define stecomo aquel tamao de probeta en el que un incremento continuado del ancho de laprobeta o del pilar no produce una disminucin significati*a de la tensin en el pilar. Lainmediata conclusin del concepto de tamao cr(tico es que el *alor de la tensin del


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tamao cr(tico es directamente aplicable al tamao real de los pilares. +ara carbn,!ienia"s#i hall en $%&' que el tamao cr(tico es $, m en pilares c-bicos de seccincuadrada y +ariseau y ustrulid han demostrado que a efectos de diseo de los pilarespuede tomarse /,%$00 m,12& in /,/30 m4in5, como tamao cr(tico.

6l efecto tamao caracteriza la diferencia entre la tensin de la probeta de laboratoriode pequeo tamao y el tamao de los pilares reales de la mina. 6l problema que se

plantea habitualmente es calcular la tensin de rotura 7 de los pilares y susdimensiones conociendo solamente la resistencia a la rotura por compresin 7de lasprobetas de laboratorio hechas con el mismo material que el de los pilares.

)i llamamos 7 a la tensin uniaial *ertical de un pilar c-bico, de altura h, se tiene deacuerdo con las eperiencias realizadas 1ustrulid,$%8&59

si h : /,%00$ m y 7 si h ; /,%00$ m para pilares c-bicos.La constante # se determina en funcin del material del pilar y se obtiene de acuerdocon la igualdad9

# < 7dnde

es el esfuerzo de rotura a compresin uniaial de la probeta de dimetro o con ellado del cubo = en mm ensayada en el laboratorio.

=ebe notarse que aunque eiste una diferencia en los resultados de laboratorio entrelas probetas cil(ndricas y c-bicas, no son significati*as para la prctica del diseo de los

pilares siempre que = est comprendido entre / y $// mm.

> partir de resultados eperimentales se han establecido di*ersas frmulas que

relacionan la resistencia de los pilares 7con el ancho " y la altura h del pilar en funcinde 71que es la tensin de un pilar de tamao cr(tico o superior5 aunque la que aqu(usaremos es la de !ienias"#i 9


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6sta frmula es realista hasta *alores de "4h < $/, y a partir de ah( proporciona *aloresdemasiado conser*adores. Como esta frmula es aplicable a cualquier pilar con un*alor de que caracterice la tensin in situ de la roca se toma un factor de seguridad ? de

3 para el diseo de los pilares si estos han de permanecer un largo plazo y $, parapilares de corto plazo. 6stas recomendaciones se tomarn con cautela y en todo caso

se tendr en cuenta la eperiencia pre*ia de la mina en cuestin.

DETERMINACI!N DE A CARGA DE PIAR

+ara determinar la carga que ha de soportar un pilar la aproimacin mas simple es ladel rea atribuida que incluye un importante n-mero de simplificaciones. 6n esta teor(ase supone que el pilar aguanta un peso igual al de la columna de la seccin del pilarhasta la superficie ms la columna del hueco atribuible el pilar.

)ean9)+ 9 la tensin del pilar 1#+a5

9 profundidad 1m5 de la capa de mineral@ 9 ancho del pilar 1m5L 9 longitud del pilar 1m5! 9 ancho del hueco 1m5La carga del pilar se puede calcular mediante la epresin9

)+ < A ,

dnde

es la densidad de la roca de cobertera hasta la superficie

g es la aceleracin de la gra*edad, %,'$ m4s3,

)i consideramos que la densidad media de las rocas es 3, tenemos


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)+ < 30,3BB 1#+a5

+ara pilares de seccin cuadrada, cuando " < L

)+ < 30,3BB)i llamamos e al factor de recuperacin del mineral, la parte minada es

< !3!L!"

La superficie total atribu(da es

21! "51! L5y entonces tenemos para e

e

de dnde si se tiene

)+ < 30,3 1#+a5


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C"MARAS # PIARES CON S$JECI!N

SEC$ENCIA DE DISEO

)e trata de calcular el factor de seguridad ? de los pilares en funcin de los parmetrosgeomtricos de las cmaras y de los pilares y *er si los *alores obtenidos estn entre$, y 3 como se ha indicado anteriormente.

< $, a 3)e siguen los siguientes pasos9

$.)e tabula el esfuerzo de compresin uniaial 7en funcin del dimetro = de laprobeta del lado del cuboDprobeta 1se suelen tomar probetas de / mm de lado5.3.)e determina el *alor de # para los pilares en cuestin

# < 7

2.)e calcula 7mediante la frmula de !ienia"s#i

7, dnde

70. )e selecciona el ancho ! de cmara. )e calcula la carga )pdel pilar


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)p< , dnde )pes la tensin del pilar en #+a, es la

profundidad por debajo de la superficie en m, " es el ancho de los pilares en m, L es ellargo de los pilares en m,

&. )e selecciona el factor de seguridad, entre $, y 3, se hace 74?


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C"MARAS # PIARES EN CAPAS ESTREC%AS E INCINADAS

EJEMPO &Comprobar en una operacin minera de carbn eistente y mejorar su tasa derecuperacin.=atos9

+rofundidad < $3 m>ncho de cmara ! < , m>ncho de pilar " < $',2 mLongitud de pilar L < 30,0 m+otencia de la capa h < 3,$ mFGelacin L4" L4" < $,22

=e los ensayos de laboratorio con probetas de 0 mm de dimetro se ha hallado

1#+a5

)olucin9 allamos en primer lugar # < 7< 3&23 B < &$30.

> partir de # hallamos 7< < < &0/0 #+a> continuacin hallamos


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< 71/,&0 /,2& 5 < &0/01/,&0 /,2& 5


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< &0/0 #+a, igual al ejemplo anterior

< &0/01/,&0/,2& 5 < &0/01/,&0/,2& 5 < $223/ #+a

)+< 30,3BB < 30,3B$3B < 8'0& #+a

? < < < $,&%.

b5. )e comprueba el tanto por ciento e de recuperacin del yacimiento9

e < $ D < $ D < /,3 H 13E5

c5. Con el factor de seguridad calculado igual a $,&%, y que se quiere mantener a 2/ mde profundidad se calcula el ancho de los nue*os pilares sabiendo que son de seccin

cuadrada9

7< &0/01/,&0/,2& 5

)+< 30,3B2/

? < $,&%

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