memoria scgmr ing civil

FACULTAD DE INGENIERÍADEPARTAMENTO DE INGENIERÍA EN MINAS

DESARROLLO DE SCGMR COMO UNA ALTERNATIVA PARA LA DETERMINACION DE LAS

CLASIFICACIONES GEOMECANICAS DE UN MACIZO ROCOSO

Trabajo de titulación presentado en conformidad a los requisitos Para optar al título de:

Ingeniero Civil Industrial en MinasProfesor Guía: Sr. Jorge Clunes Almonte

Fernando Antonio Cabezas Molina

Antofagasta, Diciembre 2015

Resumen del Trabajo de Título Presentado a la Universidad de Antofagasta como

Parte de los Requisitos Necesarios para la Obtención del Título de Ingeniero Civil

Industrial en Minas

DESARROLLO DE SCGMR COMO UNA ALTERNATIVA PARA LA DETERMINACION DE LAS CLASIFICACIONES GEOMECANICAS

DE UN MACIZO ROCOSO

Fernando Cabezas MolinaDiciembre / 2015

Profesor Guía: Sr. Jorge Clunes Almonte.

Resumen: El presente trabajo aborda la importancia del parámetro densidad de rocas además de

su efecto directo en inventario de minerales, así como también en acopios y apilamientos de rocas

fragmentadas. Como se desarrolla y se obtiene, ya sea a través de cálculos, ensayos o

correlaciones matemáticas, además se da a conocer también como influye este parámetro en la

planificación minera específicamente en el modelo de bloques, entre otros.

“La inteligencia consiste no sólo en el conocimiento, sino también en la destreza de aplicar los conocimientos en la práctica”

Aristóteles

A mis padres, Ruperto Fernando

Lidia del Carmen

A mi esposa Janet.

ii

AGRADECIMIENTOS

A mi padres, por el gran apoyo que me brindaron y porque siempre supieron que

lograría llegar a estas instancias…

A mi profesor guía Sr. Jorge Clunes A. por sus consejos, ayuda y enseñanzas.

A la Universidad por darme la oportunidad de llegar a ser profesional y tener

valores únicos para lograr realizarme como una persona honesta y de bien.

iii

CONTENIDO

Agradecimientos ii

Contenido iii

Índice de Figuras vi

Índice de Fórmulas viii

Índice de Tablas ix

Índice de Gráficos x

Introducción

CAPÍTULO 1 1

Objetivos Generales y Específicos

1.1 Objetivos Generales y Específicos 2

1.1.1 Objetivo General 2

1.1.2 Objetivos Específicos 2

1.2 Definición del Parámetro Densidad 3

1.3 Variables de las que Depende 4

CAPÍTULO 2Procedimientos para Evaluar Densidades de Rocas 21

2.1 Introducción 22

2.2 Marco Teórico 22

2.3 Metodologías de Evaluación de Densidades en Probetas 23

2.4 Método Geométrico 24

2.5 Método de Inmersión 29

iv

2.5.1 Caso I 30

2.5.1.1 Cálculo Analítico 35

2.5.2 Caso II 36


2.5.3 Caso III 41


2.6 Ventajas y Desventajas de los Métodos para medir Densidades 43

2.7 Condiciones Generales para los Métodos Geométrico y de Inmersión 45

CAPÍTULO 3 47Importancia de la Densidad de Roca en Procesos Mineros

3.1 Importancia de la Densidad de Roca en Materiales Fragmentados 48

3.2 Densidad de Roca, Volumen, Índice de Vacío y Factor de Esponjamiento 49

3.2.1 Índice de Vacío 50

3.2.2 Factor de Esponjamiento 51

3.3 Densidades Esponjadas e In-Situ 52

3.4 Importancia de la Densidad de Roca en Operaciones Carguío y Transporte 59

3.4.1 Cálculo del Factor de Llenado 61

3.4.2 Escaneo Volumétrico de Tolvas 63

3.5 Importancia de la Densidad de Rocas en Correas Transportadoras 66

CAPÍTULO 4 68

v

Medición Parámetro Densidad de Roca In-Situ Mediante el Uso de Equipamiento de Mecánica de Rocas

4.1 Relación entre Densidad y Dureza Schmidt 69

4.2 Descripción Martillo Schmidt 69

4.2.1 Descripción y Principio de Funcionamiento 70

4.2.2 Partes y Piezas del Martillo Schmidt 71

4.2.3 Procedimiento de Medida 73

4.2.4 Procedimiento de Calibración 76

4.3 Relación entre R.C.S. y Densidad de Roca 77

4.4 Ejemplo de Cálculo de Densidad In-Situ a partir de Valores de Dureza 80

Schmidt

4.5 Módulos de Deformación y La Densidad de Rocas 88

CAPÍTULO 5 89

Importancia de la Densidad de Roca en Planificación Minera

5.1 Introducción 90

5.2 La Técnica de Lerchs Grossman 90

5.3 Método del Cono Flotante 92

5.4 Variación del Modelo de Bloques Asociados a la Densidad de Roca 95

CONCLUSIÓN 96

BIBLIOGRAFÍA 98

ÍNDICE DE FIGURAS

vi

Figura 1.1 Ejemplo de Roca Ígnea (Gabro) 7

Figura 1.2 Ejemplo de Roca Ígnea (Basalto) 8

Figura 1.3 Ejemplo de Roca Ígnea (Piedra Pómez) 8

Figura 1.4 Ejemplo de Roca Sedimentaria (Arenisca) 9

Figura 1.5 Ejemplo de Roca Sedimentaria (Caliza) 10

Figura 1.6 Ejemplo de Roca Sedimentaria (Arcilla) 10

Figura 1.7 Ejemplo de Roca Metamórfica (Esquisto) 11

Figura 1.8 Ejemplo de Roca Metamórfica (Gneis) 12

Figura 1.9 Ejemplo de Roca Metamórfica (Pizarra) 12

Figura 1.10 Estructuras Geológicas 15

Figura 2.1 Proceso de extracción, corte y rectificación de muestras 23

Figura 2.2 A y B Equipos Para Medir Rectitud y Paralelismo 24-25

Figura 2.3 Procedimiento medición de la altura de la probeta 26

Figura 2.4 Procedimiento medición del diámetro de la probeta 26

Figura 2.5 Herramienta Pie de Metro 28

Figura 2.6 Pie de Metro para Medir Altura y Diámetro de la Probeta 29

Figura 2.7 Calefactor de Agua 30

Figura 2.8 Masa Patrón 31

Figura 2.9 Espécimen de Roca sobre Balanza 31

Figura 2.10 Olla de Emparafinado 32

Figura 2.11 Emparafinado de Espécimen de Roca 32

Figura 2.12 Espécimen de Roca Emparafinado sobre Balanza 33

Figura 2.13 Determinación de Peso Sumergido de un Espécimen de 34

Roca Emparafinado

Figura 2.14 Determinación del Peso Natural de un Espécimen 36

De Roca

Figura 2.15 Peso de Vaso Precipitado 37

Figura 2.16 Peso de Espécimen de Roca con Vaso Precipitado 38

vii

Figura 2.17 Muestra Saturada con Agua Destilada 39

Figura 2.18 Horno de Secado 41

Figura 3.1 Fases de un Sistema Multifacético en Roca 49

Fragmentada

Figura 3.2 Apilamiento con Volumen conocido por I-Site 56

Figura 3.3 Equipo I-Site 58

Figura 3.4 Material con Densidad Conocida 58

Figura 3.5 Materia Transportado a Distintos Destinos 60

Figura 3.6 Factor de Llenado de las Tolvas de los Camiones 61

Figura 3.7 Imagen en 3D Entregado por Sistema Bascula Transcale 63

Figura 3.8 – 3.9 Posicionamiento de la Carga en Tolva del Camión 64

Figura 3.10 – 3.11 Escaneo de Tolva del Camión y Cálculo de la Densidad 65

Esponjada

Figura 3.12 Correa Transportadora y Parámetros Asociados 67

Figura 4.1 Tipos de Martillo 70

Figura 4.2 Partes y Piezas del Martillo Schmidt 71

Figura 4.3 Principio de Funcionamiento del Martillo 72

Figura 4.4 Preparación de la Superficie de Ensayo 73

Figura 4.5 Martillo Schmidt para ensayo en Rocas 74

Figura 4.6 Yunque de Prueba 75

Figura 4.7 Soporte para Testigos de Roca 75

Figura 4.8 Relación entre Densidad de Roca, RCS y Rebote de Schmidt 79

Figura 5.1 Sección Transversal de un yacimiento, con altura de 91

Bloques equivalente a altura de banco y diagonal del bloque

Figura 5.2 Se utiliza un bloque como base del cono 92

Figura 5.3 Los bloques se deberán extraer con el objeto de 93

Amoldar el diseño del ángulo de la pendiente total del diseño

Figura 5.4 Proyección del Bloque Para Ver los Parámetros Asociados 94

ÍNDICE DE FÓRMULAS

viii

Fórmula 1.1 Cálculo Densidad de Roca 3

Fórmula 1.2 Densidad en Función de la Velocidad de Propagación de una 6

Onda Sísmica

Fórmula 2.1 Cálculo Densidad de Roca 27

Fórmula 2.2 Volumen de un Cilindro 27

Fórmula 2.3 Peso Unitario con Parafina 35

Fórmula 2.4 Peso Unitario Saturado 40

Fórmula 2.5 Peso Unitario Seco 42

Fórmula 3.1 Índice de Vacío 50

Fórmula 3.2 Cálculo del Factor de Esponjamiento 52

Fórmula 3.3 Cálculo del Esponjamiento 52

Fórmula 3.4 Relación entre Densidad In-Situ y Densidad Esponjada 53

Fórmula 3.5 Densidad Esponjada en Función de la Masa y Volumen 53

Fórmula 3.6 – 3.13 Desarrollo Para Obtener Relación 3.4 54-55

Fórmula 3.14 – 3.16 Tonelaje Esponjado en Función del Volumen y 56

Densidad Esponjada

Fórmula 3.17 - 3.22 Relación entre Tonelaje y Factor de Llenado 61-62

Fórmula 3.23 Capacidad de Transporte de la Correa Transportadora 66

Fórmula 4.1 Cálculo de R Numero de Rebotes del Martillo Schmidt 77

Fórmula 4.2 RCS en Función de la Densidad y Martillo Schmidt 77

Fórmula 4.3 Densidad en Función de la RCS y Martillo Schmidt 78

Fórmula 4.4 – 4.5 Modulo de Young en Función de la Densidad 88

Fórmula 5.1 Tonelaje de un Bloque de Roca 93

Fórmula 5.2 Cálculo del Tonelaje Fino 94

Fórmula 5.3 Cálculo del Beneficio Económico 94

ÍNDICE DE TABLAS

ix

Tabla 1.1 Rocas Ígneas 16

Tabla 1.2 Rocas Sedimentarias 17-19

Tabla 1.3 Rocas Metamórficas 20

Tabla 2.1 Ventajas y Desventajas de los Métodos de Inmersión 43-44

y Geométrico

Tabla 2.2 Variación de la Densidad del Agua con Respecto a la Temperatura 46

Tabla 4.1 Propiedades Índice Sobre Sector A 80

Tabla 4.2 Propiedades Índice Sobre Sector B 82

Tabla 4.3 Propiedades Índice Sobre Sector C 84

Tabla 4.4 Propiedades Índice Sobre Sector D 86

ÍNDICE DE GRÁFICOS

x

Gráfico 1.1 Velocidad de Propagación en Función de la Densidad 5

Gráfico 4.1 Sector A Densidad In-Situ por Procedimiento Schmidt y 81

Densidad In-Situ (Método de Inmersión)

Gráfico 4.2 Sector B Densidad In-Situ por Procedimiento Schmidt y 83


Gráfico 4.3 Sector C Densidad In-Situ por Procedimiento Schmidt y 85


Gráfico 4.4 Sector D Densidad In-Situ por Procedimiento Schmidt y 87


Introducción

INTRODUCCIÓN

Introducción

INTRODUCCIÓN

Existen una serie de parámetros que se emplean para la identificación y

descripción cuantitativa de las propiedades básicas de las rocas las cuales

permiten establecer y controlar en una primera clasificación estos materiales con

fines geotécnicos y entender los procesos mineros vinculados con las rocas. Estas

propiedades denominadas como propiedades índices, serán las que determinen

en primera instancia las propiedades y el comportamiento mecánico de la matriz

rocosa.

Las propiedades físicas de las rocas son el resultado de su composición

mineralógica, historia geológica deformacional y ambiental, incluyendo aquellos

procesos de alteración y meteorización respectivamente. La gran variabilidad de

estas propiedades se refleja en comportamientos mecánicos diferentes frente a las

fuerzas que se aplican sobre las rocas, comportamientos que quedan definidos

por la resistencia del material y por su modelo de deformación. Serán por tanto las

propiedades físicas de las rocas las que determinen su comportamiento mecánico.

1Capítulo 1: Objetivos Generales y Específicos

CAPÍTULO 1

OBJETIVOS GENERALES

Y ESPECÍFICOS


1.1.- OBJETIVOS GENERALES Y ESPECÍFICOS

1.1.1-. OBJETIVO GENERAL

El presente trabajo tiene como finalidad dar a conocer y describir el

parámetro densidad de rocas, su importancia como propiedad índice de un

macizo rocoso, sus formas, métodos para su evaluación y finalmente su efecto

respecto a diversos procesos mineros y en la planificación de un yacimiento.

1.1.2.- OBJETIVOS ESPECÍFICOS

Determinar que método es más eficaz y exacto para evaluar y medir el

parámetro densidad de rocas, además del efecto que estos valores tienen

respecto a los inventarios de minerales, que suelen seguirse en planificación

minera, transporte y carguío de minerales.

4

Capítulo 3: Importancia de la Densidad de Roca en Procesos Mineros

CAPÍTULO 2

PROCEDIMIENTOS PARA EVALUAR

DENSIDADES DE ROCAS

5

Capítulo 3: Importancia de la Densidad de Roca en Procesos Mineros

6

Capítulo 4: Medición Parámetro Densidad de Roca In-Situ y el uso de Equipamiento de Mecánica de Roca

CAPÍTULO 3

IMPORTANCIA DE LA DENSIDAD DE ROCA

EN PROCESOS MINEROS

7

Capítulo 4: Medición Parámetro Densidad de Roca In-Situ y el uso de Equipamiento de Mecánica de Roca

CAPÍTULO 4

MEDICIÓN PARÁMETRO DENSIDAD DE ROCA IN-SITU

Y EL USO DE EQUIPAMIENTO DE MECÁNICA DE ROCAS

8

Capítulo 5: Importancia de la Densidad de Roca en Planificación Minera

CAPÍTULO 5

IMPORTANCIA DE LA DENSIDAD DE ROCA EN

PLANIFICACIÓN MINERA

9

Conclusión

CONCLUSIÓN

10

Conclusión

CONCLUSIÓN

Cabe señalar que el parámetro densidad de rocas como propiedad índice,

es fundamental para poder determinar ubicaciones físicas de materiales

dentro de los stocks de minerales que se conducen en una explotación

minera tales como carguío, transporte, apilamiento entre otros y el caso de

planificación minera.

Dado lo anterior se puede señalar que existen correlaciones lineales las

cuales aportan conexiones matemáticas demostrables para la densidad de

rocas. El cálculo de este parámetro se puede obtener a través de

resistencia a la compresión simple y dureza de Schmidt.

Existen 2 metodologías de cálculo para obtener densidades en forma

directa desde una colpa, un testigo o una probeta, estos métodos son:

Geométrico

Inmersión

Las ventajas que existen están asociadas al método de inmersión puesto

que este método es más exacto que el método geométrico esto porque se

basa en un principio de fuerza de empuje desarrollado por Arquímedes, otra

de las ventajas del método de inmersión es que sirve tanto para colpas

como para testigos de roca.

Los errores de estimación están asociados al método geométrico ya que

este método parte de la base de cálculo de un cilindro perfecto, pero en

laboratorio, la probeta obtenida siempre tendrá desperfectos ya sea de las

caras basales o del paralelismo.

11

Bibliografía

BIBLIOGRAFÍA

12

Bibliografía

BIBLIOGRAFIA

Libros[01] GONZALEZ DE VALLEJO, Luis. Ingeniería Geológica, Edición 2002, Editorial

Pearson Educación, Madrid 2002.

[02] RAMIREZ OYANGUREN, Pedro Y ALEJANO MONGE, Leandro. Mecánica de

Rocas: Fundamento e Ingeniería de Taludes, Edición Septiembre 2004.

Universidad Politécnica de Madrid.

[03] HUSTRULID, W. y KUCHTA, M., (2006). Open pit mine planning and design.

Taylor & Francis plc., London, UK.

[04] AYALA, CARCEDO, F. J., Manual de Ingeniería Geología, Instituto

Tecnológico Geo Minero de España, Año 2000

[05] ENAEX. Manual de Tronadura, Año 2002

[06] OYARZUN, Roberto. Introducción a la Geología de Minas, Exploración y

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Facultad de Ciencias Geológicas Universidad Complutense, Madrid - España

Tesis[01] DAMES. Bryan. Año 2009, Ingeniería Ejecución Minas Depto. De Minas.

Universidad de Antofagasta.

[02] VEJAR Oscar y GONZALEZ Felipe. Año 2014, ingeniería Civil Industrial de

Minas. Universidad de Antofagasta

13

Bibliografía

Publicaciones Electrónicas[01] UNIVERSIDAD DE CHILE, Cátedra de Geomecánica Año 2010 Disponible en

www.u-cursos.cl

[02] UNIVERSIDAD DE CHILE, Cátedra de Mecánica de Rocas Año 2012 – 2013

Disponible en www.u-cursos.cl

[03] UNIVERSIDAD DE CHILE, Cátedra de Diseño Minero Año 2013 Disponible en

www.u-cursos.cl

[04] UNIVERSIDAD DE CHILE, Cátedra de Explotación de Minas Año 2010 –

2011 Disponible en www.u-cursos.cl

http://www.u-cursos.cl/




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