02 Problemas en Las Labores Subterraneas

8/12/2019 02 Problemas en Las Labores Subterraneas

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PROBLEMAS EN LABORES SUBTERRNEAS

1.0 INTRODUCCION

La cada de rocas constituye uno de los mayores riesgos en el laboreo

subterrneo. Por esta razn, para que las operaciones subterrneas sean

seguras, es esencial que el personal identifique los problemas de inestabilidad de

la masa rocosa, que pueden conducir a la falla potencial de la misma. De esta

manera se podrn adoptar medidas adecuadas para prevenir los accidentes

ocasionados por la cada de rocas.

Los factores que influyen en las condiciones de estabilidad de la masa rocosa de

las excavaciones subterrneas, que son de particular inters en trminos de la

operacin minera da a da, son: la litologa, intemperizacin y alteracin, la

estructura de la masa rocosa, los esfuerzos, el agua subterrnea, la forma de

excavacin, el tamao y orientacin de las excavaciones, el esquema y secuencia

de avance del minado, la voladura, el tiempo de exposicin abierta de la

excavacin y los estndares de sostenimiento, altas presiones y el mtodo de

minado.

Es tambin importante entender y conocer como est relacionada cada una de las

estructuras de la masa rocosa con relacin a nuestra labor minera, al entender

estos principios fundamentales podremos proponer orientaciones favorables con

un mnimo de fallamiento de bloques.

Antes de realizar una excavacin, la masa rocosa se encuentra en equilibrio, sin

embargo, cuando la excavacin se ha creado, sta rompe las condiciones de

equilibrio pre-existentes, la cual crea perturbaciones en la masa rocosa que esnecesario controlar. Cuando estas perturbaciones son adversas, pueden resultar

en inestabilidades de la masa rocosa como fracturamientos y aflojamientos de la

roca, deslizamientos a travs de superficies de discontinuidad, deflexiones

excesivas del techo, convergencia o cierre de los contornos de la excavacin o de

las cajas de una labor en veta, astillamientos, lajamientos, reventazones y

estallidos de rocas.

La identificacin de las inestabilidades de la masa rocosa, debe ser llevada a caboen forma continua durante el desarrollo de la operacin subterranea a medida que


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avance el minado, en base a la informacin geomecnica que se tenga disponible

y las inspecciones de rutina de la masa rocosa de las aberturas mineras.

En el presente captulo, se tratan los diversos aspectos relacionados a cmo

identificar los problemas de inestabilidad de la masa rocosa. Para cada aspecto

tratado se dan consideraciones de lo que es correcto e incorrecto, para que el

personal que trabaja en labores subterrneas tenga plano conocimiento de dichos

problemas y practique apropiadamente lo primero y pueda desechar las prcticas

incorrectas.

2.0 ASPECTOS INFLUYENTES DE LA MASA ROCOSA

2.1 INFLUENCIA DE LA LITOLOGA

El tipo de roca influye en las condiciones de estabilidad de la masa rocosa de las

excavaciones, por ejemplo, las margas, tufos y tobas volcnicas de textura

granular o brechoide, caracterizadas por su baja densidad y alta porosidad, son

rocas que absorben rpidamente la humedad y se deterioran, pudiendo llegar

paulatinamente al fallamiento si es que no se adoptan medidas de control de la

estabilidad de la masa rocosa de las excavaciones.

Las condiciones inestables de estos tipos de roca, se incrementan en condiciones

de mayor presencia de agua (goteos y flujos), presencia de altos esfuerzos y

cuando se ubican entre capas de roca de mejor calidad, por ejemplo, brechas

tufceas entre lavas andesticas o margas entre calizas.

Particularmente en la roca estratificada, se presentan horizontes de rocas de mala

calidad como lutitas, margas, calizas carbonosas, calizas porosas u otras rocas

que contienen arcillas. Estos materiales constituyen estratos dbiles,

principalmente en presencia de agua, que pueden influir adversamente en las

condiciones de estabilidad de la masa rocosa de las excavaciones.

Por otro lado, las rocas intemperizadas y alteradas tambin pueden influir en las

condiciones de estabilidad de la masa rocosa.Las rocas alteradas tienen caractersticas ms complejas. Las alteraciones


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hidrotermales son muy relevantes en el minado, desde que estn asociadas con la

formacin y tipo de los yacimientos minerales. Las caractersticas de la alteracin

influyen en forma adversa o en forma favorable a las condiciones de estabilidad

de la masa rocosa de las excavaciones.

A manera de ejemplo, presentamos el zoneamiento simplificado de una estructura

mineralizada en un ambiente de alteracin hidrotermal en vetas:

Figura 1.0 Zonemaiento de estructu ras

1. Zona de alteracin silcea o cuarzo sericita, asociada con la mineralizacin dela veta, en donde ocurren rocas de calidad regular.

2. Zona de alteracin arglica (tipo de alteracin hidrotermal), avanzada o

intermedia, correspondiente a las cajas inmediatas, donde ocurren rocas de

mala calidad y propensas al fallamiento.

3. Zona de alteracin propiltica potsica, asociada a la periferie de las cajas, en

donde la roca mejora su calidad, sin embargo, las fracturas presentan

minerales de clorita formando superficies lisas.

4. Zona de roca estril no afectada por la alteracin, en donde ocurren

condiciones geomecnicas caractersticas de los macizos rocosos.

Adems del zoneamiento de la alteracin local (en la veta), algunos yacimientos

presentan un zoneamiento hidrotermal regional, mostrando las diferentes zonas

de alteracin, condiciones geomecnicas que la caracterizan y que influyen en la

estabilidad de la masa rocosa de las excavaciones.

Tambin es importante anotar que algunas rocas presentan en su composicin


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mineralgica, materiales de caractersticas expansivas como la anhidrita (sulfato

de calcio) y la montmorillonita (tipo de arcilla), la primera relacionada con las

calizas y la segunda con tufos volcnicos o rocas como las filitas.

2.2 INFLUENCIA DE LAS ESTRUCTURAS

Es de vital importancia que el personal que trabaja en laboreo subterrneo y

superficial tenga pleno conocimiento no solo de la existencia e incidencia de

dichas estructuras si no de la forma (buzamiento y direccin de buzamiento),

como se presentan estas estructuras en la masa rocosa, de esta forma poder

definir orientaciones de avance favorables, las cuales tengas un mnimo de

fallamiento o desprendimiento de bloques en toda la operacin.

A continuacin presentamos en forma general los tipos de masas rocosas segn

la influencia de las estructuras en la misma y como influencian en la excavacin:

Roca masiva o levemente fracturada

Roca fracturada

Roca intensamente fracturada y dbil

Roca estratificada

Roca con presencia de fallas y zonas de corte

2.2.1 Excavaciones en Roca Masiva

Las rocas masivas se caracterizan por presentar pocas discontinuidades, con baja

persistencia y ampliamente espaciadas, generalmente son rocas de buena calidadque estn asociadas a cuerpos mineralizados polimetlicos en rocas volcnicas,

estos tipos de rocas ofrecen aberturas rocosas estables sin necesidad de

sostenimiento artificial, solo requieren de un buen desatado o sostenimiento

localizado.


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Figura 2.0 Roca masiva con pocas fracturas, que presenta condic ion es favorablespara la estabi lidad de las excavaciones asociadas al m inado

2.2.2 Excavaciones en Roca Fracturada

La roca fracturada se caracteriza por presentar familias de discontinuidades

conformadas principalmente por diaclasas, por lo que se les denomina tambin

roca diaclasada, que se presentan en la mayora de los depsitos mineralizados

del pas (vetas y cuerpos). Las diaclasas y otros tipos de discontinuidades

constituyen planos de debilidad.

El factor clave que determina la estabilidad de la excavacin es la interseccin de

las discontinuidades, que conforman piezas o bloques de roca intacta de

diferentes formas y tamaos, definidas por las superficies de las diaclasas y la

superficie de la excavacin. Desde que las piezas o bloques rocosos se

encuentran en la periferie de la excavacin, stos pueden ser liberados desde el

techo y las paredes de la excavacin y pueden caer o deslizarse debido a las

cargas gravitacionales.

Para que una excavacin sea estable, los bloques de roca deben ser capaces de

interactuar o de hacer presin uno contra el otro, cuando esto ocurre, la

excavacin tiende a autosostenerse. Alguna irregularidad en el contorno de la

excavacin es la clave indicadora para un problema potencial de inestabilidad,

donde las piezas de roca no van a tener la capacidad de interactuar y por lo tanto

de permanecer en su lugar. Cuando se descubre una irregularidad basndose en

el sonido de la roca, esto indica que se est aflojando cerca de la superficie y que

se puede reconocer y evaluar un peligro potencial.


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Las discontinuidades o planos de debilidad pueden intersectarse formando varias

combinaciones. Segn esto, las fallas comnmente vistas en el minado

subterrneo son: las cuas biplanares, las cuas tetrahedrales, los bloques

tabulares o lajas y los bloques irregulares. Desde luego, no solo las diaclasas

pueden intervenir para generar estos modos de falla de la roca, sino que la

combinacin puede ser con cualquier otro tipo de discontinuidades como fallas,

zonas de corte, estratos, etc.

2.2.2.1 Cuas Biplanares

El modo ms simple de falla est formado por la interseccin de dos diaclasas o

sistemas de diaclasas, en general dos discontinuidades o sistemas de

discontinuidades, cuyo rumbo es paralelo o subparalelo al eje de la excavacin.

En este caso, en el techo o en las paredes se forma una cua biplanar o prisma

rocoso, que podra desprenderse desde el techo o deslizarse desde las paredes

inesperadamente.

Figu ra 3.0 Cuas bip lanares li berad as po r lasinterseccio nes de diaclasas en rocas fracturadas.

2.2.2.2 Cuas Tetrahedrales

Es otro modo de falla que considera la interseccin de tres diaclasas o sistemas

de diaclasas, en general tres discontinuidades o sistemas de discontinuidades,

para formar una cua tetrahedral que podra caer o deslizarse por peso propio, ya

sea desde el techo o desde las paredes de la excavacin.


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En la figura 4.0se aprecia la forma como se presentan los planos representativos

de las tres familias de discontinuidades con respecto a la orientacin de la labor

subterrnea, formando una cua tetrahedral que desliza desde el techo de la labor

subterrnea, en la figura 5.0 se aprecia la cua tetrahedral formada por los tres

planos representativos

Figura 4.0 Presenta plan os represen tativos tpico s q ue fo rman c uas tetrah edrales entecho

Figura 5.0 Presenta la cua tetrahedrales definid a en el prog rama Unw edge 3.0

En la siguiente figura podemos apreciar cuas tetrahedrales liberadas por las

intersecciones de diaclasas en rocas, en techo y en las paredes de la excavacin

subterrnea.


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Figura 7.0 Bloq ues tabu lares o lajas liberadas en lacaja techo, en donde se presentan las falsas cajas.

2.2.2.4 Bloques Irregulares

En este caso, la roca de los contornos de la excavacin est formada como un

edificio de bloques que se autosostienen. Los bloques liberados por las

intersecciones de las diaclasas presentan formas complejas, como en la Figura

8.0. La falla puede ocurrir por cada o deslizamiento de los bloques debido al

efecto de la gravedad.

Figura 8.0 Blo ques irregu lares liberados p or lasinterseccio nes de las diaclasas en rocas fracturadas,

2.2.3 Excavaciones en Roca Intensamente Fracturada y Dbil

La roca intensamente fracturada presenta muchos sistemas de diaclasas y otrasfracturas, las cuales crean pequeas piezas o fragmentos rocosos, constituyendo


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por lo general masas rocosas de mala calidad, que son comunes en los depsitos

mineralizados del pas. La falla del terreno en este caso ocurre por el

deslizamiento y cada de estas pequeas piezas y fragmentos rocosos o por el

desmoronamiento de los mismos desde las superficies de la excavacin. La falla

del terreno progresivamente puede ir agrandando la excavacin y eventualmente

llevarla al colapso si no se adoptan medidas oportunas de sostenimiento artificial.

Las excavaciones en este tipo de material son bastante complicadas por el tiempo

de auto-sostenimiento que presenta la roca.

Figura 9.0 Roca intens amente fractur ada. La sup erf icie de la excavacinfalla com o res ul tado d el desm oro nam ient o de pequeos blo qu es y cuas.

2.2.4 Excavaciones en Roca Estratificada

Muchos depsitos mineralizados del pas estn emplazados en roca sedimentaria,

en la cual el rasgo estructural ms importante son los estratos. Las principales

caractersticas de los planos de estratificacin son su geometra planar y su alta

persistencia, las cuales hacen que estos planos constituyan debilidades de la

masa rocosa al momento de desarrollar la excavacin en esta zona.

Cuando los estratos tienen bajo buzamiento (< 20), generalmente el techo y piso

de los tajeos concuerdan con los estratos y los mtodos de minado que se utilizan

involucran el ingreso del personal dentro del vaco minado, por lo que es

importante asegurar la estabilidad de la excavacin, principalmente del techo de la

labor. Los problemas que pueden generarse en estos casos, tienen relacin con la

separacin o despegue de los bloques tabulares del techo inmediato y su cargado


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y deflexin hacia el vaco minado por efecto de la gravedad.

Es muy importante poder conocer el ancho de cada bloque o estrato para

determinar el tipo de sostenimiento adecuado.

Figura 9.0 Separacin o d espegue d e los estratossu bh orizo ntal es, flexi n y cada h acia el vaco m inad o.

Cuando los estratos tienen buzamiento de moderado a empinado, stos se

constituyen en la caja piso y techo de la labor o tajeo. Principalmente en la caja

techo, los estratos se constituyen en falsas cajas, formando bloques tabularesque pueden separarse o despegarse de la caja techo inmediata por el efecto de la

gravedad y caer hacia el vaco minado.

Figura 10.0 Separacin o despegu e de los estratos empinado s osubv erticales , pand eo y cada h acia el vaco m inad o.


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Figura 12.0 Zonas de co rte como estruct uras mltiples

Generalmente hablando, las fallas estn relacionadas a terrenos dbiles que

pueden estar muy fracturados y la falla misma puede contener arcilla dbil o

panizo, este ultimo hace que la roca se desprenda fcilmente entre sus fracturas

provocando de esa manera un colapso en toda la zona de influencia de dicha

falla, en la siguiente figura se muestra cmo afecta una falla geolgica a una

excavacin subterrnea.

Figura 13.0 Zonas de falla, desprend imiento del techo enpequ eos blo qu es d e ro ca

En la foto se aprecia el desprendimiento del techo y las paredes de la excavacin

en pequeos trozos de roca, los cuales se encuentran envueltos en panizo, la

calidad de roca de esta zona era del tipo II-Buena. Es muy importante comprender

que tales zonas de alteracin influyen significativamente en toda excavacin

subterrnea.


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Por tal motivo es muy importante realizar un estudio geolgico detallado que tenga

como consigna el identificar estos tipos de estructuras para poder tomar las

medidas del caso al momento de realizar los diseos de preparacin de las

labores subterrneas.

2.3 INFLUENCIA DE LOS ESFUERZOS

Cualquier excavacin practicada en un medio rocoso, produce un desequilibrio en

el mismo; al extraer volmenes de roca, se produce inevitablemente la eliminacin

del soporte natural de la masa rocosa circundante, esto da origen a la alteracin

de las condiciones de equilibrio y produce una redistribucin de los esfuerzos que

actan sobre el macizo rocoso, generando la inestabilidad en forma de cada o

estallido de rocas.

Cuando el minado procede a poca profundidad respecto de la superficie, la

estabilidad de las excavaciones est condicionada principalmente por la influencia

de la estructura de la roca, tal como se ha descrito en el acpite anterior.

A medida que la profundidad del minado aumenta (mayor encampane), en general

los esfuerzos naturales en toda la masa rocosa tambin van incrementndose.

Conforme avanza el minado, los esfuerzos inducidos pueden concentrarse en

ciertos lugares de las excavaciones, en otros pueden disiparse. A esto le

sumamos la influencia de las estructuras de la roca y encontramos una masa

rocosa compleja, la misma que se define como inestable al momento de realizar

una excavacin.

La condicin de tensiones reinantes en un determinado punto de un macizorocoso est dada por la suma de los siguientes factores:

1. Esfuerzos residuales debido a movimientos tectnicos del pasado.

2. Esfuerzos tectnicos actuales debido a la continua deformacin de la

corteza continental.

3. Esfuerzos generados por presiones de agua de niveles freticos.

4. Esfuerzos gravitacionales debido al peso del terreno superior.

5. Esfuerzos inducidos por la operacin minera tales como excavacionescercanas vacas, rellenas o en ejecucin.


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2.3.1 Esfuerzo y Deformacin

Para tener un mayor conocimiento acerca de este fenmeno aremos un pequeo

estudio sobre esfuerzo y deformacin a la que es sometida la masa rocosa

El diseo de cualquier elemento o de un sistema estructural implica responder dos

preguntas: El elemento es resistente a las cargas aplicadas? y Tendr la

suficiente rigidez para que las deformaciones no sean excesivas e inadmisibles?

Las respuestas a estas preguntas implican el anlisis de la resistencia y rigidez de

una estructura, aspectos que forman parte de sus requisitos. Estos anlisis

comienzan por la introduccin de nuevos conceptos que son el esfuerzo y la

deformacin, aspectos que sern definidos a continuacin (Salvadori y Heller,1998; Timoshenko y Young, 2000).

2.3.1.1 Esfuerzo

Las fuerzas internas de un elemento estn ubicadas dentro del material por lo que

se distribuyen en toda el rea; justamente se denomina esfuerzo a la fuerza por

unidad de rea, la cual se denota con la letra griega sigma () yes un parmetro

que permite comparar la resistencia de dos materiales, ya que establece una base

comn de referencia.

= P/A

Donde:

P = Fuerza Axial

A = rea de la Seccin Transversal

Cabe destacar que la fuerza empleada en la ecuacin anterior debe ser

perpendicular al rea analizada y aplicada en el centroide del rea para as tener

un valor de constante que se distribuye uniformemente en el rea aplicada. La

ecuacin anterior no es vlida para los otros tipos de fuerzas internas; existe otro

tipo de ecuacin que determine el esfuerzo para las otras fuerzas, ya que los

esfuerzos se distribuyen de otra forma.

Unidades

El esfuerzo utiliza unidades de fuerza sobre unidades de rea, en el sistema


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internacional (SI) la fuerza es en Newton (N) y el rea en metros cuadrados (m 2),

el esfuerzo se expresa por N/m2o pascal (Pa). Esta unidad es pequea por lo que

se emplean mltiplos como el es el kilopascal (kPa), megapascal (MPa) o

gigapascal (GPa). En el sistema americano, la fuerza es en libras y el rea en

pulgadas cuadradas, as el esfuerzo queda en libras sobre pulgadas cuadradas

(psi). Particularmente en Per la unidad ms empleada es el kgf/cm2para denotar

los valores relacionados con el esfuerzo (Beer y Johnston, 1993; Popov, 1996;

Singer y Pytel, 1982; Timoshenko y Young, 2000).

2.3.1.2 Deformacin

La resistencia de la masa rocosa no es el nico parmetro que debe utilizarse al

disear o analizar su estructura; controlar las deformaciones tiene la misma o

mayor importancia. El anlisis de las deformaciones se relaciona con los cambios

en la forma de la masa rocosa que generan las cargas aplicadas.

Para poder entender mejor este principio lo graficamos de la siguiente manera,

bajo el principio de causa - efecto.

Causa Efecto = Ac cin - Reaccin

Causa:Esfuerzo _______________(Normal (), Corte ())

Efecto:Deformacin ____________ (Axial (), De Corte ())

Si suponemos un paralelepipedo rectangular con sus lados orientados segn los

ejes coordenados, sobre el cual acta un esfuerzo normal el efecto observado es

un acortamiento en la direccin de la aplicacin de la carga (z) y a la vez unaexpansin en las direcciones perpendiculares a ella (x e y), tal como se observa

en la figura 14.0.


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Figura 14.0 Ejemplo de esfuerzo y d eform acin

En materiales elsticos los esfuerzos y las deformaciones estn determinadas a

travs de dos coeficientes Young (E) y Poisson ()

z = z / E

y = - z / E

x = - z / E

Si el paralelepipedo estuviera sometido a esfuerzos normales en las tres

direcciones x, y, z, tal como ocurre en la practica en la masa rocosa, las

deformaciones resultantes pueden obtenerse aplicando el principio de

superposicin:

x = 1/E (x - (y + z))

y = 1/E (y - (x + z))

z = 1/E (z - (x + y))

Donde:

= Esfuerzo

= Deformacin

Coeficientes:

E = Coeficiente de Young (modulo de elasticidad), o rigidez de material


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= Coeficiente de Poisson

E = /

2.3.1.3 Tipos de Deformacin

Las rocas, al igual que cualquier otro material, se deforman ante la accin de

esfuerzos externos. Nosotros no captamos esa deformacin, pero s podemos

saber cundo una roca est deformada. Estudiando la deformacin podemos

saber cmo han sido los esfuerzos que la produjeron y, por tanto, reconstruir la

actividad tectnica pasada en una regin.

Cualquier materia l se puede deform ar de tres maneras:

Defo rm acin elst ica:el material se deforma, pero cuando cesa el esfuerzo,

la deformacin desaparece (por ejemplo una goma elstica). Es, por tanto, una

deformacin reversible.

Defo rm acin p lst ica: la deformacin se mantiene aunque el esfuerzo

desaparezca (como ocurre con la plastilina). La deformacin es irreversible.

Defo rm acin frgil :el material se fractura como respuesta al esfuerzo (sera

el caso de un vidrio roto). Al igual que la anterior, tambin es irreversible.

Figura 15.0 Grafico de esfuerzo y deform acin


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Curva de esfuerzo-deformacin tpica obtenida en un ensayo triaxial en

laboratorio.

Figura 16.0 Grafico de ensayo tr iaxial de una roc a

Cuando estas deformaciones se producen en los materiales terrestres dan lugar a

estructuras geolgicas reconocibles, como son:

Pliegues, cuando la deformacin sufrida por las rocas es de tipo plstica. Los

materiales se doblan dndonos idea de qu fuerzas los plegaron.

Figura 17.0 Plegamient o prod ucto d e fuerzas externas

Fal las y Diaclasas, son deformaciones frgiles. Las rocas aparecen rotas y,

generalmente, hay separacin entre las partes fracturadas.


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Figura 18.0 Fallamiento p rodu cto d e fuerzas externas

2.3.1.4 Efecto de la excavacin en el campo de las tensiones

Mientras no se altere la continuidad de la masa rocosa, esta se mantendr en

equilibrio esttico, debido al estado de confinamiento natural en que se encuentra

Figura 19.0 Esfuerzos antes de la excavac in

Al producirse una excavacin, se altera el equilibrio pre-existente y las tenciones

de campo son obligadas a Redistribuirse alrededor de la excavacin, tal como

muestra la figura 20.0


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Figura 20.0 Esfuerzos indu cido s alrededor de una excavacin

Los puntos A, B, C y D han pasado de una situacin confiada en el equilibrio a

otra en que las tenciones se han incrementado y ha desaparecido el

confinamiento lateral que antes tenan afectndose de esa manera la capacidad

del macizo rocoso circundante para resistir cargas.

Los puntos E, F o G ubicados al interior del macizo rocoso (pero alejados de la

periferia de la excavacin), han sufrido tambin un incremento en las tensiones a

las que estaban sometidos, pero mantienen cierto grado de confinamiento por lamasa rocosa circundante.

El siguiente grafico muestra los esfuerzos representados en una excavacin de

una masa rocosa por el programa Phase2 5.0, se aprecia como los esfuerzos de

la roca cambian de orientacin con respecto a la abertura, se puede apreciar la

deformacin futura de la seccin inicial de la excavacin causada por los

esfuerzos, (esfuerzo-deformacin).


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Figura 21.0 Deformacin p roducto de esfuerzos inducidos en unaexcavacin graficado p or el prog rama Phase2 5.0

Lo segundo que se aprecia en el grafico es la direccin de las tenciones, que es lo

segundo ms importante al interpretar las posibles deformaciones y/o esfuerzos

de la masa rocosa, a continuacin en el grafico 22.0apreciaremos como al variar

la direccin de los esfuerzos la deformacin que sufre la abertura en la roca varia,

debido a que la deformacin en una masa rocosa estn ntimamente ligada a la

direccin de las tenciones.

Figura 22.0 Variacin en la deform acin prod ucto de la variacin deesfuerzos en una excavacin graficado po r el programa Phase2 5.0

En los grficos 21.0 y 22.0 apreciamos la misma masa rocosa as como las

mismas dimensiones de la excavacin, con la diferencia que la direccin de los

esfuerzos principales en el grafico 21.0 es vertical (tpico), y en el grafico 22.0 la

direccin de los esfuerzos principales tiene un ngulo de 45, en este grafico

apreciamos como varia la zona donde influyen los esfuerzos, es por tal motivo que


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recalcamos que es sumamente importante conocer no solo las magnitudes de los

esfuerzos si no tambin su direccin, para tener en cuenta las zonas de influencia

de estos a la hora de desarrollar un diseo en roca.

2.3.1.5 Medicin de Esfuerzos In-Situ

Aunque no es habitual, la medicin de las magnitudes y direcciones de las

tensiones principales existentes en la roca, se debe integrar en el diseo de

cualquier excavacin subterrnea, ya que influye de forma evidente en la

respuesta de la roca frente a la variacin de tensiones causadas por dichas

excavaciones y, por lo tanto, en la estabilidad de las mismas.

Existen diversos mtodos para medir tensiones in-situ, entre las que se puedecitar amanera de ejemplo:

Sobreperforado:se basa en el procedimiento de relajacin, realizndose en el

interior de un sondeo. Como ventaja de su aplicacin hay que citar que es el

mtodo que proporciona los resultados ms completos.

En forma resumida, se siguen los siguientes pasos para la realizacin del ensayo:

a) Se perfora un sondeo hasta la profundidad que se pretende investigar.

b) Se perforan unos 50 cm. A partir de este punto con dimetro inferior y se

coloca el instrumento de medida en su interior.

c) Se perfora el tramo anterior con el dimetro inicial y,

d) Se somete al testigo obtenido, que contiene el instrumento de medida en

su interior, a una presin radial para determinar el mdulo de elasticidad.


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Figu ra 23.0 Ejemp lo de medi cin de esf uerzo s in -situ mtod osobreperforado

Sensorusbmdg: Roceta de deformacin de resistencia elctrica

Figu ra 24.0 Senso r de med icin de esfuerzo s in -situ mtod o

sobreperforado

El control debe realizarse tanto antes como durante y despus de la construccin

de una excavacin.

Antes de la const ruc cin:para contar con informacin necesaria para el diseo

de las excavaciones. esta informacin incluye datos sobre el modulo de

deformacin, resistencia de la roca y estado de esfuerzosin-situ.


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Durante la con struc cin:para auscultar cargas, tensiones y deformaciones que

confirman la idoneidad del diseo o proporcionen las bases necesarias para su

cambio.

Desp us d e la con str uc ci n: para controlar la evolucin de tensiones y

deformaciones como prevencin frente a posibles roturas.

Es muy importante que toda persona que trabaja en labores subterrneas

comprenda estos principios bsicos de deformacin de la masa rocosa, para de

esa forma tener un conocimiento ms completo de su comportamiento.

2.4 INFLUENCIA DEL AGUA SUBTERRNEA

Sabemos que la mayor parte de las masas rocosas en nuestro pas tienen

fracturas y grietas. La influencia del agua en las fisuras es un aspecto importante

a considerar. Cuando en las fisuras hay presencia de agua, sta ejerce presin y

acta como lubricante, adems puede lavar el relleno dbil de las fracturas,

complicando la situacin de la excavacin.

Figura 25.0 El agua puede lub ricar las famil ias d ediscont inu idades y permit i r que las piezas de rocas s e muevan.

En rocas intensamente fracturadas, la presencia del agua acelera el proceso de

aflojamiento, especialmente en ambientes de altos esfuerzos donde el

aflojamiento de la roca ser muy rpido.

La observacin de cambios en la humedad, en el techo y paredes de la


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excavacin, ayuda en el reconocimiento de posibles fallas de la roca, como

resultado de las variaciones de los esfuerzos. Si el agua empieza a filtrarse a

travs de la roca dentro de un rea que es normalmente seca, es un signo de que

la roca est pasando por cambios de esfuerzos, estos cambios harn que las

fracturas se abran o se extiendan, empezando a manifestarse la humedad.

Similarmente, si un rea normalmente con presencia de agua empieza a secarse,

tambin deber tomarse como una indicacin de que la roca est ganando

esfuerzos.

Figu ra 26.0 Af loj amien to d e la roca y d eslizam iento a travs de unafalla por la presencia d e agua.

La presencia de agua en las fallas geolgicas y zonas de corte, influye

significativamente en la estabilidad de la masa rocosa de una excavacin.

La presencia de agua en la roca intemperizada y dbil, puede acelerar el

aflojamiento y actuar como lubricante para producir deslizamientos. En ambientes

de altos esfuerzos, la situacin de la estabilidad de la masa rocosa se complica.

Finalmente, en las rocas expansivas, el agua es el detonador del hinchamiento de

las mismas, con la consecuente generacin de altas presiones y deformaciones

que pueden llevarla a la falla o daar los sistemas de sostenimiento.

Es importante considerar que la presencia de agua cida daa a los sistemas de

sostenimiento, produciendo corrosin a los elementos de fierro, acero y deterioro

del concreto. Con el tiempo, los elementos de sostenimiento perdern su

efectividad, creando situaciones de peligro de cada de rocas.


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Cuas rocosasExcavaciones inestables

Excavaciones estables

Figura 30.0 Formas de excavacio nes en funcin de los planos g eolgicos estruc turales.

2.5.1 Tamao de la excavacin

El tamao de una excavacin tiene que ser compatible con las condiciones

geomecnicas de la masa rocosa. Cuando las condiciones geomecnicas no lo

permiten y se intenta hacer crecer el tamao de la excavacin, se genera un

peligro potencial, si es que no se adoptan medidas de control de la estabilidad de

la masa rocosa.

Cuando el tamao de la excavacin crece, los techos, paredes o cajas estn

expuestos a mayores rasgos estructurales de la masa rocosa. Luego, los bloques

y cuas que se autosostenan cuando la excavacin era pequea, ahora tienen

menos autosostenimiento, lo cual representa un peligro potencial.


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En rocas fracturadas en donde las familias de diaclasas u otras discontinuidades

forman bloques rocosos de tamao mediano a grande, stos tienden a

presionarse uno contra el otro en el contorno de la excavacin, logrando

autosostenerse, especialmente en excavaciones de tamao pequeo.

Figura 31.0 Cuando las dim ension es de la excavacin crecen, aumenta lapos ibi l idad de qu e la roca pueda deslizarse o caerse.

En masas rocosas de estratificaciones horizontales planas, el agrandamiento de la

excavacin va a afectar la estabilidad de la misma, dependiendo del espesor del

estrato, debido a la capacidad de autosostenimiento de los estratos y tambin delos esfuerzos. Si el tamao de la excavacin permite que las capas rocosas se

muevan unas en relacin a otras, entonces la falla de la excavacin puede ocurrir.

Hay otras formas de cuas en la periferia de la excavacin, por ejemplo la que se

muestra en la Figura 32.0, en donde se est desarrollando la excavacin con

cuas biplanares en el techo, si se ensancha la excavacin, la cua ir creciendo

para llegar inevitablemente al colapso, debido al incremento de su peso. La misma

conclusin se puede establecer para las cuas tetrahedrales. Este ejemplodemuestra que el incremento del ancho de la excavacin puede reducir las

condiciones de su estabilidad.

En rocas intensamente fracturadas y dbiles, obviamente el crecimiento de la

excavacin significar el colapso de la misma.


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Figura 32.0 Cuas po tencialmente in estables co n el increm ento d el ancho de

la excavacin

2.5.2 Orientacin de las excavaciones

La roca puede ser minada con mayor seguridad en una direccin que en otra, la

direccin preferencial de avance de la excavacin es determinada por el rasgo

estructural dominante de la masa rocosa. Minar en la direccin preferencial de

avance, significar tener condiciones ms ventajosas para la estabilidad de la

excavacin. Contrariamente, minar en la direccin de avance menos favorable,

puede alterar o debilitar la estabilidad de la masa rocosa durante la vida de la

mina, representando peligro de cada de rocas.

En la figura 33.0muestra la identificacin del tipo de falla en una excavacin, de

acuerdo a las estructuras predominantes en la masa rocosa, esto es con la ayuda

de una plantilla estereogrfica o en todo caso con ayuda del programa Dips 5.1.

Figura 33.0 Interpretacin d el mo do d e falla segn las estru cturaspredominantes


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Si una excavacin avanza en forma paralela a un sistema principal de

discontinuidades o al rumbo de los estratos, fallas principales y zonas de corte, las

condiciones de estabilidad de la masa rocosa sern muy desfavorables por el

debilitamiento de la roca, principalmente cuando el buzamiento de estas

estructuras es mayor de 45 .

Figura 34.0 Condicio nes de avance mu y desfavo rables para la estabil id ad.La estructura rocosa fun ciona a m anera de vari l las api ladas en formaparalela a la excavacin, las mis mas qu e presentan inestabil idad.

Figura 35.0 Problemas d e inestabil idad cu ando la excavacin avanzaparalela a una falla

En ambientes de altos esfuerzos, el fallamiento de la roca es una constante

preocupacin, particularmente si la excavacin avanza cerca de una falla

geolgica. En este caso, los esfuerzos se concentran en el rea ubicada entre la

falla y la excavacin y si estos esfuerzos exceden la resistencia de la roca, puede


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Figu ra 37.0 En lo pos ibl e, la excavaci n deb e atravesar la cua.

As mismo, mencionado principio tambin es aplicable al caso de labores mineras

en zonas de pliegues con anticlinales y sinclinales. En este caso, la ubicacin y

direccin de avance de las excavaciones influirn en las condiciones de

estabilidad de las excavaciones. En general, las labores cuyo avance es

perpendicular a los ejes de los plegamientos, presentarn mejores condiciones de

estabilidad respecto a las orientadas en forma paralela a los ejes, siendo las ms

desfavorables las paralelas a los ejes de los sinclinales por la concentracin de los

flujos de agua y de los esfuerzos.

Estas consideraciones son particularmente aplicables a los casos de tneles y

galeras para drenajes, transporte, etc., que son labores comunes en una mina.

Figura 38.0 (a) Cond icion es regulares; (b) Condici ones d esfavorables; (c)Condic iones mu y desfavorables.

A) Tramo de g alera de con dicio nes favorabl es; B) Tramo de c ond icion esdesfavorables.


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2.6 INFLUENCIA DEL ESQUEMA Y SECUENCIA DE AVANCE DEL MINADO

2.6.1 Tipos de excavaciones en el minado subterrneo

La explotacin de minas subterrneas, involucra la ejecucin de una serie de

excavaciones en roca de varias formas, tamaos y orientaciones, que cumplen

determinadas funciones para apoyar al proceso de minado. Estas excavaciones

son de tres tipos:

Los tajeos o fuentes de produccin de mineral, que son aberturas

temporales.

Los accesos y aberturas de servicios para los tajeos o denominados tambin

labores de preparacin, como las galeras y cruceros de acceso, cmaras o

galeras de perforacin, chimeneas de acceso, chimeneas para relleno,

chimeneas para evacuacin del mineral, ventanas de carguo, etc., que

tambin son aberturas temporales.

Los accesos y aberturas de servicios permanentes, tales como galeras de

nivel, rampas, piques, conductos de ventilacin, cmaras especiales, etc.

Los tajeos usualmente constituyen las excavaciones ms grandes, generados

durante la explotacin de un yacimiento, por lo que su rea de influencia en la

perturbacin de la masa rocosa circundante ser mayor que otros tipos de

excavaciones. Los efectos adversos del minado en tajeos pueden ser disminuidos

o an eliminados, por apropiados esquemas y secuencias de avance del minado.

Los accesos y aberturas de servicios para los tajeos generalmente estn ubicados

dentro del rea de influencia de los mismos, por lo que en ciertos casos, pueden

estar sometidos a condiciones severas y adversas, si no se adoptan medidas de

control de estabilidad adecuadas, segn las condiciones geomecnicas de la

masa rocosa, para asegurar su funcionamiento mientras procedan las

excavaciones adyacentes.

Los accesos y aberturas de servicios permanentes deben mantenerse seguras a

lo largo de la vida de la mina, por lo que es importante ubicarlos en reas donde

las perturbaciones de la masa rocosa sean mnimas o tolerables.

Llevar a cabo el minado de un yacimiento sin considerar todos estos conceptos,

significar generar peligros de cada de rocas y por tanto riesgos para el personal

y los equipos.


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2.6.2 Esquema y secuencia de avance del minado

Se debe partir del principio que un yacimiento mineral puede ser extrado de

muchas maneras. Existen variadas estrategias para establecer esquemas y

secuencias de avance del proceso de excavacin durante la explotacin de una

mina. De estas estrategias, algunas se adaptan mejor que otras a las condiciones

geomecnicas y condiciones naturales presentes en el yacimiento (principalmente

a la morfologa de la mineralizacin), de tal manera que se puedan obtener

ventajas significativas en la estabilidad de la masa rocosa.

El esquema y secuencia de avance del minado no puede ser generalizado para

todas las minas. Cada mina tiene sus propias particularidades, dependiendo de

sus propias condiciones geomecnicas y naturales, por ello es importante que el

esquema y secuencia de avance del minado sea definido para cada mina, como

parte del planeamiento y diseo del minado. A continuacin se darn algunos

criterios para ilustrar el tema.

2.6.2.1 El caso de Pilares

En el minado subterrneo se utilizan diferentes tipos de pilares: pilares cuadrados,

rectangulares o irregulares asociados al mtodo de minado por cmaras y pilares;

pilares largos o denominados tambin pilares de costilla, asociados al mtodo de

minado de tajeos abiertos por subniveles con taladros largos, en el cual los pilares

son recuperados como tajeos secundarios, despus del relleno de los tajeos

primarios; o denominados tambin pilares puentes, asociados principalmente al

mtodo de minado por corte y relleno en yacimientos con alto buzamiento; y losproteccin, que tienen la funcin de proteger al minado adyacente o a

excavaciones permanentes como piques, chimeneas u otras instalaciones

importantes.

En el caso de los pilares, hay factores que afectan su resistencia y que estn

relacionados a los defectos o rasgos estructurales que estn presentes en el pilar

y la forma y orientacin de los mismos.


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Para el caso de los pilares utilizados en el mtodo de minado por cmaras y

pilares, podemos ilustrar mejor la influencia del esquema y la secuencia de

avance del minado en la estabilidad de los mismos.

Consideremos a manera de ejemplo un cuerpo mineralizado en dnde se

presenta una masa rocosa fracturada con tres sistemas tpicos de

discontinuidades, dos de ellos de rumbos ms o menos paralelos y buzamientos

opuestos, el tercero con rumbo ms o menos perpendicular a los anteriores y

cualquier buzamiento. Si se decidiera hacer pilares cuadrados o rectangulares con

relacin W/H = y un esquema como el de la Figura 39.0por ejemplo, en este

caso los dos primeros sistemas de discontinuidades interceptaran al cuerpo del

pilar de pared a pared, si es que los pilares tuvieran una altura determinada y un

ancho limitado. En este caso, ocurrira el debilitamiento de los pilares, lo cual

constituira un problema de falla potencial de la roca.

Figura 39.0 Esquema de pilares desfavorables p ara la estabil id ad de los mism os.


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La solucin sera hacer pilares rectangulares, alineando el lado mayor

perpendicular a los dos primeros sistemas de discontinuidades. En este caso, el

ancho de los pilares no tendra intersecciones de discontinuidades de pared a

pared y por lo tanto seran mucho ms resistentes y estables, aunque las cuas

rocosas en la pared de los pilares podran moverse, esto no afectara

significativamente la estabilidad de los mismos.

Figura 40.0 Esquema de pilares favorables para estabil idad de los mismo s.

Por otro lado, la presencia de fallas geolgicas o zonas de corte pueden influir

significativamente en la adopcin del esquema de minado por cmaras y pilares, y

por lo tanto en las condiciones de estabilidad de las mismas. Los sistemas de

minado deberan integrar las fallas o zonas de corte a los pilares para mantener

los techos de los tajeos en roca competente. Esta ser una razn por la que

algunas veces el esquema de los pilares no ser uniforme, variando sus anchos

de acuerdo a la presencia o ausencia de fallas o zonas de corte.


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En el caso d el dibujo (B),tambin el pilar y la falla tienen rumbos ms o menos

paralelos, pero en este caso por el menor buzamiento de la falla, sta intercepta al

pilar de pared a pared. En este caso habr un debilitamiento del pilar y hasta

podra ocurrir el deslizamiento a travs de la falla. Para una completa estabilidad

se tendra que hacer un pilar de mayor ancho, para mantener a la falla dentro del

pilar.

En el caso del dibu jo (C), el pilar es interceptado por la falla transversalmente y

longitudinalmente. En este caso la estabilidad del pilar disminuir

significativamente, a causa de que los planos de la cua tienen libertad para

moverse horizontal y verticalmente. El incremento del ancho del pilar no mejorara

las condiciones de estabilidad, pero s la disminucin de la altura del pilar, aunque

esto significara una reduccin de la recuperacin del mineral.

En el caso del minado por cmaras y pilares, el esquema de pilares puede ser

planeado para soportar los techos fallados, muy particularmente los pilares

debern ubicarse en las reas de interseccin de las fallas. Este esquema de

pilares es til para controlar mejor las condiciones de estabilidad de las

excavaciones.

Otro aspecto importante a considerar en el caso de vetas o cuerpos mineralizadosinclinados, es la forma y orientacin de pilares.

Los pilares de rumbo, en particular los pilares largos, son inherentemente

inestables y deben ser evitados, ellos sufren una falla progresiva rpida, an

cuando estn reforzados con pernos de roca cementados o cables. Una forma de

estabilizar los pilares de rumbo, es agrandando su ancho o inclinando las paredes

Figura 43.0 Pilar inestable (cargas de m omento). Pilar estable (cargas de co rte).


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Los pilares largos de buzamiento son ms atractivos desde el punto de vista de la

estabilidad, que los pilares largos de rumbo.

La resistencia de los pilares aumenta con el confinamiento del relleno, por lo que

es recomendable su uso. Cuando se van a recuperar pilares, dependiendo de la

altura del pilar, el relleno deber ser cementado para asegurar la estabilidad de

las paredes del mismo.

Tambin es muy importante para la estabilidad de los pilares y de las cmaras,

que los pilares tengan una adecuada cimentacin, es decir, el pilar debe estar

apoyado en la masa rocosa in-situ. Para mantener adecuadas condiciones de

cimentacin, el pilar debe tener continuidad vertical a medida que vayan

avanzando los cortes ascendentes de mineral, de lo contrario, si el pilar no tuviera

una buena base o cimentacin, habra problemas de inestabilidad tanto del pilarcomo de las cmaras, creando situaciones de peligro durante el minado.

Figura 44.0 Incorrecto .

Figura 45.0 Correcto


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A medida que se ejecutan las excavaciones, los esfuerzos continuamente se

reacomodan entre s y cunto ms se acerquen las excavaciones, los esfuerzos

pueden empezar a interactuar con los esfuerzos de campo. Este compuesto o

traslape de esfuerzos puede resultar en la falla de los pilares, por este motivo es

importante un adecuado diseo de stos.

Figura 46.0 Concentrac in de los esfu erzos en el pilar quepuede llevar a su fal lamiento.

Figura 47.0 Puentes o pilares de coro na cuy a altura dependede la calidad de la masa roc osa.


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2.6.2.2 El caso de excavaciones adyacentes

Las labores de preparacin son ejecutadas antes de minar los tajeos.

Principalmente en estas labores y tambin en algunas labores permanentes

cercanas a los tajeos, que inicialmente se encuentran estables, el relajamiento o

la concentracin de los esfuerzos en la periferia de la excavacin, puede llevar al

colapso de las cuas y bloques, generando peligro de cada de rocas.

Figura 48.0 Influen cia del minado adyacente sob re una labor de

preparacin cercana.

La relajacin o concentracin de esfuerzos puede ocurrir por efecto del minado en

tajeos o excavaciones adyacentes, por los efectos de la voladura y por la accin

del tiempo. En general, cualquier actividad de minado, perturbar el estado inicial

de entrelazamiento de las superficies de las diaclasas y reducir la capacidad de

la masa rocosa para soportar sus bloques rocosos de la periferia. Cunto ms

grande sea una excavacin, su efecto sobre las excavaciones vecinas ser

mayor.

2.6.2.3 Minado hacia estructuras principales

El minado hacia estructuras principales como fallas, zonas de corte y diques, es

similar al minado hacia otra excavacin. A medida que la distancia entre las dos

se va reduciendo, los esfuerzos comienzan a concentrarse en un rea cada vez

ms pequea, al punto que puede ocurrir una falla en la excavacin, esto es

particularmente cierto si el minado se lleva a cabo en un rea de altos esfuerzos.


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Figura 46.0 Esquem a de avance desfavorable y fav orable para elmin ado en presencia de fal las.

Cuando el minado sigue hacia arriba del buzamiento (shrinkage o corte y relleno

ascendente) y avanzando hacia una zona de falla, podra encontrarse mayores

dificultades respecto al avance horizontal. En este caso podra resultar en una

falla del terreno an cuando el techo est reforzado con pernos de roca. Tambin

en las intersecciones de las estructuras geolgicas y la geometra del tajeo,

pueden producirse zonas de altos esfuerzos, dando como resultado el fallamiento

de la roca, como se muestra en la Figura 47.0

Figura 47.0 Interaccin entre las inestabil id ades estruct urales y lageometra del tajeo co n p osib les fal lamiento s d e la roca.


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En el caso de diques e intrusiones magmticas, stos tienen un efecto similar a

las fallas sobre la estabilidad de la masa rocosa. Como la roca de stas

estructuras es generalmente competente, aceptan los esfuerzos transferidos

desde las estructuras circundantes, siendo muy propensas a generar inestabilidad

por altos esfuerzos. En particular, cuando estn involucrados con excavaciones

grandes como el caso de tajeos por taladros largos, la posibilidad de inestabilidad

por altos esfuerzos se incrementa. Bajo estas circunstancias, es dificultoso

cambiar el esquema de minado o mtodo de minado, de aqu que es importante

identificar la posicin de las intersecciones dique/mineral en avance.

Figura 48.0 Aum ento de esfuerzos po r la presencia del dique y laextraccin del min eral.

2.6.2.4 Minado hacia rocas de diferente calidad

Si las excavaciones son ejecutadas en lugares donde la masa rocosa es

relativamente de mala calidad y se mueven hacia reas de rocas de mejor calidad,

entonces las rocas de mejor calidad tomarn los esfuerzos desarrollados en la

roca de menor calidad, pudiendo ocurrir la falla en la excavacin, en caso de que

la resistencia de la roca fuera superada por los esfuerzos. Similarmente, si el

minado se lleva a cabo en una roca de mejor calidad y se mueve hacia una roca

de menor calidad, las concentraciones de los esfuerzos entre la excavacin y la

roca de menor calidad puede tambin causar el fallamiento de la roca.


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Figura 49.0 Minado hac ia rocas de m ala calidad.

Tambin puede generarse problemas de inestabilidad de la masa rocosa, si las

formas de cuas en una excavacin de minado se acercan a las cajas laterales de

la estructura, los altos esfuerzos pueden causar el fallamiento de la roca.

Otras situaciones de peligro surgen cuando una excavacin corre paralela a una

falla, muchas fallas son consideradas como componentes crticos estructurales ylas excavaciones situadas junto a ellas estn propensas a fallar.

Los aspectos estructurales y calidad de la masa rocosa son elementos

importantes para el control de la estabilidad de las excavaciones. Por tanto, es

justo establecer que los efectos adversos de los rasgos estructurales y de calidad

de la masa rocosa podran ser disminuidos o an eliminados, por un apropiado

esquema y secuencia de avance del minado.

2.6.2.5 Ubicacin de excavaciones permanentes importantes

En toda mina existen labores mineras permanentes importantes como piques,

galeras de nivel, rampas de acceso, etc. Cuando estas labores no son ubicadas

apropiadamente, en determinado momento pueden estar dentro de reas

perturbadas por la influencia del minado de los tajeos, sometidas a condiciones

adversas severas, significando peligros de cada de rocas.

Casos comnmente observados son por ejemplo, labores mineras permanentes


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El tiempo que se expone abierta una excavacin, est aparejado al ciclo de

minado, lo cual a su vez depende de la secuencia de avance del mismo.

Muy particularmente en las rocas de mala calidad, es importante dar la mayor

velocidad posible al ciclo de minado, de este modo, no se le dar tiempo a la

masa rocosa a perturbarse, controlndose mejor las condiciones de estabilidad de

las excavaciones. La mayor velocidad del ciclo de minado, tambin permitir el

uso racional de los elementos de sostenimiento, puesto que las excavaciones

requerirn menor sostenimiento. Este principio funciona muy bien particularmente

en los mtodos de minado que utilizan el relleno de los tajeos; cunto ms rpido

se rellene un tajeo despus de haber sido abierto, mejor se controlarn las

condiciones de estabilidad del mismo.

2.7 INFLUENCIA DE LA PERFORACIN Y VOLADURA

Prescindiendo de la resistencia y de las propiedades estructurales de la masa

rocosa, la roca suelta siempre est presente en las excavaciones, particularmente

despus de la voladura. Bajo tales circunstancias, la roca suelta tiene que ser

desatada apropiadamente. El desatado remueve la roca suelta del techo y las

paredes de las aberturas mineras. La roca suelta que no puede ser desatada,deber ser volada o sostenida.

Las malas prcticas de perforacin y voladura que pueden contribuir a la falla del

terreno, son brevemente establecidas como sigue:

Las vibraciones causadas por la voladura, pueden causar el fracturamiento

de la masa rocosa y accionar la cada de rocas. Esto es particularmente

importante en tajeos de minados masivos por taladros largos, donde las

voladuras grandes son comunes. Las voladuras en tajeos y labores de desarrollo y preparacin a menudo

resultan en sobre-rotura y aflojamiento de la masa rocosa, requiriendo sta

de un minucioso desatado.

Las voladuras severas que en masas rocosas forman bloques, pueden

acentuar la debilidad de las discontinuidades, debido a que stas son

abiertas, resultando en masas rocosas fracturadas y de mala calidad por la

prdida del ajuste original de sus rasgos estructurales.

La voladura puede tambin afectar a la masa rocosa ya sostenida y debilitarla a


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tal grado que los bloques rocosos podran quedar colgados con los pernos de roca

o caer sobre el piso.

Debido a que una mala voladura causa daos a la roca circundante e induce

grandes movimientos a lo largo de planos de deslizamiento, es importante el usode tcnicas de voladura controlada, particularmente en los terrenos formados por

bloques, para asegurar techos y paredes lisos o firmes y prevenir as movimientos

crticos a lo largo de los planos de deslizamiento.

Figu ra 51.0 Daos cau sados po r vo ladu ra.

Las voladuras en realce producen mayores daos y generan zonas de

debilitamiento de la estructura existente, incrementando la posibilidad de falla de

la masa rocosa de una excavacin subterrnea. Es por tanto recomendable que

en las rocas de inferior calidad a RMR = 45, no se realicen voladuras en realce,

sino en breasting.

Es recomendable tambin que en los tajeos de minado masivo con taladros

largos, se realicen voladuras controladas en las paredes del tajeo, de preferencia

se deben utilizar taladros paralelos en lugar de abanicos. Esto es particularmente

aplicable a las rocas de inferior calidad a RMR = 45.


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2.8 INFLUENCIA DE LOS ESTNDARES DEL SOSTENIMIENTO

Aparte de lo desarrollado anteriormente, hay otros factores que influyen en las

condiciones de estabilidad de las excavaciones y que generan problemas

potenciales de cada de rocas. stos estn referidos a los estndaresinadecuados del sostenimiento, como el retardo en su instalacin y las fallas en

los procedimientos de instalacin y control de calidad de los elementos de

sostenimiento.

Cuando una masa rocosa requiere de sostenimiento y ste no es instalado

oportunamente, se produce el aflojamiento de la roca, en un proceso que puede

durar das, semanas o meses, dependiendo de las caractersticas de la roca.

La instalacin del sostenimiento en una masa rocosa aflojada no resulta efectiva,

creando peligros de cada de rocas. Similar principio se aplica al caso del relleno

de tajeos, el desfase entre el avance del minado y la colocacin del relleno

(retraso del relleno), produce mayor perturbacin de la masa rocosa por el

crecimiento de las excavaciones.

Los errores o malos hbitos en los procedimientos utilizados para la instalacin de

los elementos de sostenimiento, no solamente influyen en el rendimiento de los

mismos, sino que generan peligros de cada de rocas y por tanto riesgos para el

personal y equipos. Es comn observar casos en donde los soportes (cimbras,

cuadros de madera, revestimientos de concreto) no son bien topeados a la roca o

los refuerzos (diferentes tipos de pernos) no son instalados tomando en cuenta la

estructura de la masa rocosa o que stos sean dirigidos paralelos e incluso dentro

de una discontinuidad.

La falta de programas de control de calidad de los sostenimientos instalados,

como el shotcrete (materiales, resistencia, espesor y procedimientos de

aplicacin), el rendimiento de los pernos de roca, etc, influyen tambin en la

estabilidad de la masa rocosa de las excavaciones. Por ello, es importante que en

las operaciones mineras subterrneas se implementen programas de control de

calidad de los sostenimientos instalados.

02 Problemas en Las Labores Subterraneas

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