Download - Estabilidad de taludes por radares
MONITOREO DE TALUDES EN OPARACIONES A CIELO ABIERTO, USO
DEL SISTEMA DE RADAR SSR
XXVI CONVENCION BIENAL DE SEGURIDAD Y SALUD
OCUPACIONAL DE LA INDUSTRIA
MINERO - METALURGICA
19 – 21 de Noviembre, 2014
Pachuca, Hidalgo
ANTECEDENTES
La explotación de un yacimiento por el método de minado a cielo
abierto (open pit), requiere de datos iniciales provenientes de campañas
de exploración, los cuales serán procesados de modo de obtener un
modelo de bloques. Este modelo de bloques consiste en una matriz
tridimensional de bloques de dimensiones definidas por su largo,
ancho (ambos iguales por lo general) y alto, este último valor
corresponderá a la altura de los bancos del tajo. Dicha altura será
definida principalmente en función de las características del yacimiento
y la elección de los equipos de explotación.
Cada uno de los bloques contiene información relevante de datos como:
- Ley.
- Topografía.
- Litología.
- Mineralización.
- Alteración.
- Recuperaciones metalúrgicas.
GRADE
TOPO
LITHOLOGY
MINERALIZATION
ALTERATION
25.0 mts.
25.0 mts.
15.0 mts.
Elevación 2115 mts.
Elevación 900 mts. snm
MODELO DE BLOQUES
BUENAVISTA DEL COBRE, S.A. DE C.V..
6 kms.
1.2
km
s.
ANTECEDENTES
Una vez disponible la información geológica, se inicia la etapa de
diseño, la cual nos entregará como resultado los límites económicos de
explotación denominado Talud Final, a lo cual, podemos agregar los
límites de las distintas etapas de la explotación llamadas Incrementos,
las cuales nos definen la secuencia de explotación del yacimiento.
Debemos hacer notar que muchos de los datos utilizados para el
diseño del Tajo, son estimaciones basadas en estudios y recopilación
estadística de diferentes etapas de exploración - explotación, además
de los datos sujetos a corrección por la aparición de nuevas tecnologías
(influyentes en los costos), nuevas reservas (futuras expansiones) y
condiciones del mercado (Precio del metal, leyes nacionales,
regulaciones ambientales, políticas nacionales e internacionales, etc.),
por lo que difícilmente podemos decir que nuestro diseño de talud final
se comportará tal cual lo hemos planteado en la etapa inicial del
diseño. En otras palabras debemos decir que el diseño final de un Tajo
con seguridad será modificado al ir incorporando información nueva en
las bases de datos.
ANTECEDENTES
Sin duda uno de los parámetros geométricos más significativos en la
explotación de un Tajo son los ángulos de talud, ya que en la
explotación misma, una de las restricciones operacionales más
relevantes es garantizar la estabilidad de cada uno de los Incrementos
en desarrollo, para lo cual se requiere mantener una geometría de
diseño óptimo, es decir que permita un máximo de beneficio económico
en función de un mínimo factor de riesgo de que ocurra algún siniestro
geomecánico.
Los ángulos de talud con que se trabaja en una explotación son:
-Ángulo de Talud de la pared del Banco: Representa la inclinación
con que queda la pared del banco. Este ángulo se mide desde la pata del
banco a su propia cresta.
-Ángulo de Talud Inter rampas: Representa la inclinación con que
queda el conjunto de bancos que se sitúan entre una rampa y la rampa
consecutiva. Este ángulo se mide desde la pata del banco superior
donde se encuentra una rampa hasta la cresta del banco donde se
encuentra la otra rampa.
ANTECEDENTES
-Ángulo de Talud de un conjunto de bancos: Representa la
inclinación con que queda un grupo de bancos sin existir entre ellos
alguna diferencia geométrica importante. Este ángulo se mide desde la
pata del banco más profundo hasta la cresta del banco de cota mayor.
-Ángulo de Talud Overall: Representa el ángulo de inclinación con que
queda la pared final del rajo, incluyendo todas las singularidades
geométricas existentes. Este ángulo se mide desde la pata del banco
más profundo hasta la cresta del banco más alto de la explotación.
Debemos destacar que como el ángulo de talud restringe nuestra
explotación, su variación (por pequeña que sea) generará dos efectos
directos:
-Cambios en la estabilidad del talud y la explotación.
- Cambios en los beneficios económicos de la explotación.
ANTECEDENTES
Al aumentar el ángulo de talud se disminuye la cantidad de estéril a
remover para la extracción de la misma cantidad de mineral, e incluso
se podría acceder a la extracción de otras reservas minerales las que
antes no era posible extraer. Esto genera un aumento en los beneficios
económicos de la explotación. Sin embargo, este incremento del ángulo
de talud solamente será viable en el caso en que las condiciones
geomecánicas lo permitan.
ANTECEDENTES
Durante el año de 2004 se realizó un estudio de evaluación geotécnico
con el fin de conocer los ángulos óptimos de inclinación de taludes
para un plan de minado a 15 años.
Esta evaluación incluyo la determinación del ángulo de diseño óptimo
de estabilidad de taludes y los parámetros de diseño de bancos. El
propósito del estudio fue: (1) determinar el ángulo óptimo entre
rampas y los parámetros de diseños de bancos y (2) identificar y
analizar cualquier potencial de inestabilidad que pudiera impactar a
la operación de la mina.
Los resultados de este estudio dividen en varios sectores de diseño el
plan de mina mencionado. Cada sector, son áreas del tajo donde las
condiciones geotécnicas y la geometría del diseño tendrán un impacto
similar en la estabilidad de talud, basadas principalmente en la
orientación de la pared y las condiciones geológicas – estructurales.
ANTECEDENTES
En la medida que se desarrollan los bancos de los diferentes
Incrementos se hace necesario el monitoreo de la estabilidad de los
taludes generados en cada avance. Si bien es cierto, los procesos de
minado a cielo abierto son dinámicos, es condición necesaria la
continua recolección de datos geológicos – estructurales para evaluar
y monitorear las zonas potencialmente inestables.
En forma continua se desarrollan las siguientes actividades:
•Levantamientos geológicos periódicos para la identificación de
estructuras geológicas que signifiquen zonas potencialmente
inestables.
•Inspección periódica de bancos, especialmente aquellos localizados
en rampas de acarreo, subestaciones eléctricas, etc., donde se
sospeche de inestabilidad de taludes.
•Uso de prismas o extensómetros, localizados en áreas de
inestabilidad potencial.
•Monitoreo de taludes mediante el escaneo de radar.
Monitoreo de taludes en operaciones a cielo abierto mediante el
uso del Sistema de Radar SSR.
Que es el SSR?
Por sus siglas en ingles Slope Stability Radar – SSR. Es un sistema
que permite la visualización , análisis de datos y programación de
alarmas basados en el envío y recepción de señales de radar.
El objetivo del SSR es medir el desplazamiento de la superficie del
talud, mediante el escaneo continuo de los taludes.
El SSR puede ser ubicado a una distancia de entre 50 y 2800 metros
del talud que esta siendo monitoreado.
Escanea el talud de lado a lado y de arriba hacia abajo, emitiendo y
recibiendo una señal de radar cada 0.5 a 1 grado de rotación.
Dependiendo del tamaño del área de escaneo, un escaneo completo
puede tardar, en promedio, entre dos y diez minutos.
Cada escaneo es capaz de detectar movimientos sub milimétricos del
talud.
Fin del escaneo y
comienza de nuevo
Inicio del escaneo
Forma de escaneo
Cuando el SSR escanea el talud, compara el ultimo dato de escaneo
con el anterior.
Estos datos son usados para generar la imagen de deformación, que
esta formada por pixeles de colores.
Los pixeles cambian de color para representar los cambios de
desplazamiento en el tiempo.
Una cámara montada en el SSR captura una imagen fotográfica del
área de escaneo, lo cual hace mas fácil identificar donde esta
ocurriendo la deformación.
Imagen de deformación formada por pixeles de colores.
Componentes del SSR
Cámara
Receptor
Interfaz
Del
Usuario
Fuente de
Energía
Estación
Climatológica
Sistema Electrónico
del computador del radar
Modulo de interfaz
del radar
Plato
Antena de radio
Comunicación del SSR
El enlace de radio puede incluir una o mas unidades repetidoras, las
cuales sirven como apoyo para la transferencia de datos al Punto
Primario de Monitoreo.
Generalmente las unidades repetidoras están ubicadas alrededor del
tajo entre el SSR y el PPM de tal forma que tengan visibilidad entre
ellas para poder superar tajos profundos, grandes distancias u otros
obstáculos.
El PPM esta ubicado en la Torre de Control y estará conectado a la
red de área local.
El PPM mostrara movimientos del talud y suministrara alarmas de
deformación y alertas del sistema para notificar a los usuarios que
una acción puede ser requerida.
El hardware Watchdog del SSR monitorea el estado del PPM y
accionara alarmas en caso de que ocurran ciertos errores, como
perdida de energía en el PPM.
USB
Watchdog
Enlace de Radio
Montaje Básico
SSR, ubicado al frente
del talud que será monitoreado
PC #1 en Red PC #1 en Red
ALARMAS
Punto Primario de Monitoreo
Torre de Control Monitoreo del estado
Del PPM
Alarmas de deformación.
Si el movimiento del talud supera los parámetros configurados por el
usuario, el software SSRViewer disparara una alarma de deformación
en el PPM que requiere de acción inmediata.
En el caso de una alarma de deformación, aparecerá una ventana ,
que mostrara detalles sobre la causa de la alarma.
Generalidades del Uso de Radar SSR
Cuando se despliega un SSR para escanear, se crea una nueva
carpeta de pared.
El asistente para la generación de paredes es el programa usado para
generar nuevas carpetas de pared. El asistente guía a los usuarios
durante el proceso de crear una pared.
La carpeta creada tendrá automáticamente un numero, nombre del
tajo y fecha.
Durante el siguiente paso, el SSR tomara una imagen de área ancha,
la cual representa el área antera que el SSR es capaz de “mirar”.
Selección del área de escaneo.
El área de escaneo especifica el área que el SSR va a monitorear.
Imagen de área ancha
Área de escaneo
Generalidades del uso de radar SSR
El área de escaneo debe ser de forma rectangular y solo puede
seleccionarse dentro de la imagen de área ancha. Es recomendable
iniciar con un escaneo de rango, para determinar si el área de
escaneo esta dentro de los limites mínimo y máximo del SSR; también
es necesario efectuar un escaneo de deformación y que servirá de
apoyo para establecer cualquier deformación en la pared que haya
ocurrido desde el primer escaneo.
Área estable de referencia.
El área estable de referencia es usada por el SSR para corregir
cambios atmosféricos que de otra forma pueden generar
deformaciones incorrectas. Debe estar libre de movimientos, de
manera que la pared seleccionada se considere geotécnicamente
estable.
Alarmas en el SSR
Uno de los principales objetivos del SSRViewer es mostrar alarmas si
la pared monitoreada alcanza ciertos criterios de limites de
movimiento. Estas alarmas son transmitidas en forma de
notificaciones visuales y audibles y permiten al personal tomar
medidas apropiadas para responder a la deformación de la pared.
Tipos de alarmas :
•Alarmas de deformación urgentes
•Alarmas de deformación geotécnicas y
•Alertas del sistema.
Hay dos niveles de deformación por alarmas, urgente (roja) y
geotécnica (naranja).
El operador configura las alarmas y debe seleccionar diferentes
limites de deformación de cada tipo.
Ejemplo de configuración de alarmas con un limite de deformación de 10mm
Ejemplo de configuración de alarmas con un limite de deformación de 10mm
Interpretación de datos
Preguntas:
Que estamos buscando?
Donde esta ocurriendo la deformación del talud?
Cual es la tasa de deformación del talud?
Son las tasas de deformación constantes o están incrementándose o
reduciéndose?
Es posible que haya una falla en la pared?
El uso de las imágenes fotográficas y la imagen de deformación nos
ayuda a determinar donde esta ocurriendo la deformación.
Comentarios:
El geólogo de mina o alguien equivalente, tiene la responsabilidad
primaria de la interpretación de los datos del SSR y determinar las
decisiones relacionadas con su uso.
El SSR no proporciona todas las respuestas, es necesario revisar si la
información generada es consistente basado en :
Otros dispositivos de medición.
Inspecciones visuales a la presencia de estructuras geológicas,
presencia de grietas, caídas de materiales, cambios litológicos,
cambios de alteración, etc.
Operaciones mineras.
Trafico y maquinaria pesada.
Diseño y comportamiento del tajo.
Lluvia, viento y condiciones climáticas.
Otros factores ambientales.
LOCALIZACIONLOCALIZACIONLOCALIZACION
NN
NACONOGALES
SONOITA
PUERTO PEÑASCO
CABORCA
SANTA ANA
EL NOVILLO
TECORIPA
GUAYMAS
BAHIA KINO
SIN
ALO
A
E.E.U.U.
CH
IHU
AH
UA
ISLA
DEL
TIBURON
URES
CUMPAS
OBREGON
NAVOJOA
ESTADO DE SONORAESTADO DE SONORA
114°
113°
112°
111°
110°
27°
28°
29°
30°
31°
32°
Golfo
Golfo
de California
de California
MEXICOMEXICO
HERMOSILLO
CANANEACANANEA
CANANEACANANEA
AGUA PRIETA
NACOZARI
GRUPO MEXICO
Fig. 1
Elisa fault
Paso Capote fault
fault Tinaja
fault
8-1
25
CANANEA
GEOLOGIA DEL DISTRITO
CANANEAMEXICANA DE CANANEA S.A. DE C.V.
0 10
00METERS
5000.
3000.
1000.
-1000.
-3000.
-40
00
.
-20
00
.
0.0
0
20
00
.
40
00
.
-40
00
.
-20
00
.
0.0
0
20
00
.
40
00
.
3000.
1000.
5000.
-1000.
-3000.
1
1
1
1
1
2
3 44
4
5
5
6 6
7
7
7
8
8
9
9
10
11
11
11
12
13
14 14
14
6
14
Escala
EXPLICACION
Volcánica Elenita TrJr
Volcánica Henrietta TrJr
Sienita Torre TrJr
Granito Cananea Pc
Cuarcita Capote Pz
Caliza Pz3
2
1
6
5
4
Diabasa Campana T
Volcánica Mariquita T
Pórfidos T
Diorita Tinaja C
Granodiorita Cuitaca C
Volcánica Mesa T9
8
7
12
11
10
Diques de Diabasa T
Brechas T14
13
Elisa fault
Paso Capote fault
fault Tinaja
fault
8-1
25
CANANEA
GEOLOGIA DEL DISTRITO
CANANEAMEXICANA DE CANANEA S.A. DE C.V.
0 10
00METERS
5000.
3000.
1000.
-1000.
-3000.
-40
00
.
-20
00
.
0.0
0
20
00
.
40
00
.
-40
00
.
-20
00
.
0.0
0
20
00
.
40
00
.
3000.
1000.
5000.
-1000.
-3000.
1
1
1
1
1
2
3 44
4
5
5
6 6
7
7
7
8
8
9
9
10
11
11
11
12
13
14 14
14
6
14
Escala
Elisa fault
Paso Capote fault
fault Tinaja
fault
8-1
25
CANANEA
GEOLOGIA DEL DISTRITO
CANANEAMEXICANA DE CANANEA S.A. DE C.V.
0 10
00METERS
5000.
3000.
1000.
-1000.
-3000.
-40
00
.
-20
00
.
0.0
0
20
00
.
40
00
.
-40
00
.
-20
00
.
0.0
0
20
00
.
40
00
.
3000.
1000.
5000.
-1000.
-3000.
1
1
1
1
1
2
3 44
4
5
5
6 6
7
7
7
8
8
9
9
10
11
11
11
12
13
14 14
14
6
14
Escala
EXPLICACION
Volcánica Elenita TrJr
Volcánica Henrietta TrJr
Sienita Torre TrJr
Granito Cananea Pc
Cuarcita Capote Pz
Caliza Pz3
2
1
6
5
4
Diabasa Campana T
Volcánica Mariquita T
Pórfidos T
Diorita Tinaja C
Granodiorita Cuitaca C
Volcánica Mesa T9
8
7
12
11
10
Diques de Diabasa T
Brechas T14
13
Fig. 3
Deformación: muestra los resultados de la cantidad de deformación en una pared escaneada.
Deformation
Amplitud: muestra la fuerza de la señal que regresa al radar generalmente los colores claros indican una señal mas fuerte
Amplitude
Cuando el SSR escanea el talud compara el ultimo dato de escaneo con el anterior. Estos datos son usados para generar la imagen de deformación, que se forma con los pixeles de colores cambian de color para representar los cambios de desplazamiento en el tiempo.