Ayudantía n°6 Hundibilidad - Caserones

8/15/2019 Ayudantía n°6 Hundibilidad - Caserones

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Universidad de Santiago de ChileDepartamento de Ingeniería en Minas

Geomecánica Aplicada

Daniela Villegas MuñozAyudante

Octubre 2007

“Hundibilidad - Caserones”


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Método Grafico de Estabilidad


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500 m deProfundidad

H=100 mW=15 m

Mineral

Estéril

Superficie

500 m deProfundidad

H=100 mW=15 m

Mineral

Estéril

Superficie

El resultado final de una exploraciónrealizada en el distrito minero deKalahari ha identificado una serie decuerpos satélites de alta ley de oro,entre los cuales existe un cuerpomineralizado de unos 15 metros deespesor , medidos en el planohorizontal, entre la pared colgante y lapared yaciente. Este cuerpo quecontiene una ley de 50 grs/ton de orodiseminado se encuentra localizado auna profundidad de 500 metros bajola superficie del terreno.La geometría es regular tanto hacia la

caja o pared colgante como hacia lacaja yaciente, mostrando mayorperímetro irregular hacia la zonalímite del techo y piso.Considerando las característicasgeométricas, la calidad yantecedentes geológicos-geotécnicos,se ha planificado que este cuerpo seaexplotado por medio del método decaserón abierto (Open Stoping).


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Previo a cualquier análisis, utilizando este método, sedebe considerar los siguiente:

El diseño del caserón usando el método gráfico deestabilidad es un proceso iterativo.

Inicialmente se recomiendan dimensionesrazonables para el caserón, lo cual depende de:

Accesos para perforación.Consideraciones mineras prácticas.Consideraciones mineras económicas.


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El acceso será desde la pared colgante (hangingwall) y la opciónexistente para fortificar con cables en abanico (radiales) en la paredcolgante es siguiendo la tendencia de los drifts desde donde salen loscables. el ancho total del cuerpo será explotado en un solo caserón, conlos subniveles de perforación planificados cada 25 m, completando entreel overcut y undercut un total de 100 metros de altura.

Overcut

15 m

Subnivel 1

Subnivel 2

Subnivel 3

Undercut

(a) (b)

Cables instalados desde drfits deacceso.

Cables adicionales instalados desde drifts de accesode la pared colgante, si se requieren.

15 m

Subnivel 1

Subnivel 2

Subnivel 3

Undercut

Overcut Overcut

15 m

Subnivel 1

Subnivel 2

Subnivel 3

Undercut

(a) (b)

Cables instalados desde drfits deacceso.

Cables adicionales instalados desde drifts de accesode la pared colgante, si se requieren.

15 m

Subnivel 1

Subnivel 2

Subnivel 3

Undercut

Overcut


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El cuerpo mineralizado tiene un rumbo Este-Oeste y mantea 65°alnorte.

Además, mediante mapeo en galerías subterráneas y a sondajes, selogró obtener la siguiente caracterización estructural:

Sistema Manteo(°)

Direcciónde Manteo

(°)Descripción del Sistema

A 64± 10 009± 20Planas, rugosidad suave a media. Relleno de mica o calcita con algunas zo-nas de salvanda y sericita. Espaciadas 10 a 30 cm. Discontinuidades son pa-ralelas a la pared colgante.

B 84± 07 098± 24 Ligeramente áspera a áspera sin relleno. Espaciadas 35 a 45 cm. Disconti-nuidades son perpendiculares a la pared colgante.

C 15± 09 180± 40 Pobremente desarrolladas, pero continuas sobre varios metros. Ásperas conrelleno de calcita o salvanda. Ampliamente espaciadas.

D 47± 09 095± 09 Rumbo paralelo a sistema B, pero con manteo más bajo. Planas, suave a ás-pera media, sin relleno. Espaciadas a 50 cm.

E 45± 08 271± 13 No evidencia mucha frecuencia; clasificada como aleatoria. Suave a rugosamedia con poco o nada de relleno.


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La información recolectada desde los mapeos geológicos es utilizadapara calcular el índice de Calidad de Túneles modificado Q’.

⋅=a

r

n j j

j RQD

Q'

Macizo RocosoLocalización

RQD J n J r J a

Rango 48% - 68%Pared Colgante o

Hangingwall Media 58%12* 1 2 ***

Rango 70% - 86%Zona Mineralizada

(techo del caserón) Media 78%12* 2 ** 2 ***

Rango 50% - 72%Pared yaciente oFootwall Media 61%

12* 1 1

* Tres sistemas más un sistema aleatorio** Planar suave a ondulada suave*** Paredes de la estructura inalterada a ligeramente alteradas


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La información recolectada desde los mapeos geológicos es utilizadapara calcular el índice de Calidad de Túneles modificado Q’.

⋅=a

r

n j j

j RQD

Q'

Macizo Rocoso Roca IntactaLocalización

Q’σσσσ c

(MPa)E

(GPa) ν νν ν

Pared Colgante oHangingwall 2.4 70 40 0.25

Zona Mineralizada(techo del caserón) 6.3 100 53 0.10

Pared yaciente o

Footwall 5.1 175 55 0.21


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Diseño preliminar del caserón


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Factor AEsfuerzos In Situ

EsfuerzoPrincipal

Azimuth(°)

Inclinación(°)

Magnitud(MPa/m de

Profundidad)

Magnituda 500 m(MPa)

Esquema Red Polar

σ 1 358 10 0.0437 21.9

σ 2 093 28 0.0299 15.0

σ 3 250 60 0,0214 10.7


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Esfuerzos Inducidos (modelamiento numérico)


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Sector Razón (σσσσ c/σσσσ 1) Estimación del Factor A Techo Para 2 < 3.3

30100

==1

c

σ

σ < 10 ⇒⇒⇒⇒ Factor A = 0.1125 x 3.3 – 0.125 = 0.24625 ≈ 0.25

Caja Colgante Para 145

70==

1

c

σ

σ > 10 ⇒⇒⇒⇒ Factor A = 1.0

Caja Pendiente Para 355

175==

1

c

σ

σ > 10 ⇒⇒⇒⇒ Factor A = 1.0

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15Razón entre la Resistencia Uniaxial / Esfuerzo inducido σ c/σ 1

0

0.1

0.2

0.3

0.4

0.5

0.6

0.7

0.8

0.9

1

F a

c t o r

A -

E s

f u e r z o

d e

l a R o c a

(3.3 , 0.25)

(14 , 1)


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Factor B

Zona del Caserón Sistema Diferencia en el Rumbo(°)Diferencia en el Manteo

(°) Factor B

Caja Colgante A 0 0 0.3

Extremos B 0 0 0.3

Techo C 0 15 0.2

Manteo(°)

Direcciónde Manteo

(°)

64 ± 10 009± 20

84 ± 07 098± 24

15 ± 09 180± 40

47 ± 09 095± 09

45 ± 08 271± 13

0 10 20 30 40 50 60 70 80 90

Diferencia relativa en el manteo entre la estructura crítica y la superficie inclinada

0

0.1

0.2

0.3

0.4

0.5

0.6

0.7

0.8

0.9

1

F a c t o r

B ,

A j u s t e p o r

O r i e n

t a c

i ó n

d e

E s

t r u c

t u r a s

Diferencia en rumbo de 0°Caja colgante caserónExtremos caserónTecho caserón

Diferencia en Rumbo90º

60º

45º

30º

0º


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Factor CZona del Caserón Modo de Falla

Predominanteαααα (°) Factor C

Techo Gravitacional 0 2.0

Caja Colgante Desprendimiento 65 5.5

Extremos Desprendimiento 90 8.0

0 10 20 30 40 50 60 70 80 90

Inclinación de la superficie del caserón α (°)

0

1

2

3

4

5

6

7

8

F a c

t o r

C d e a

j u s

t e p o r g r a v e

d a

d

( F a l

l a p o r g r a v e

d a

d y

d e s p r e n

d i m i e n

t o )

Techo caserónPared colgante caserónExtremos caserón

α

Superficiedel caserón

Falla porgravedad

Desprendimiento

Estructura

α

Superficiedel caserón

Falla porgravedad

Desprendimiento

Estructura


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Estabilidad del caserón

preliminar


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FactorZona del Caserón

ÍndiceQ’ A B C

Número de EstabilidadN’

Techo 6.3 0.25 0.20 2.0 0.63

Caja Colgante 2.4 1.0 0.30 5.5 4.00

0 5 10 15 20 25Radio Hidráulico S (m)

0.1

1

10

100

1000

N ú m e r o

d e

E s

t a b i l i d a

d N '

Sector de AnálisisTecho caserónPared colgante caserón

Zona de Caving

Z o n a d

e T r a n s

i c i ó n s i

n S o p o r

t e

Z o n a

E s t a b l e

c o n S o p

o r t e

Zona Estable

Z o n a

d e T r a

n s i c i ó

n c o

n S o

p o r t e

1


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Sector del CaserónInformación de Diseño Techo Pared Colgante

Dimensión Condición 15 m de ancho 27.6 m de altura

Condición Estable< 2.7 < 4.3

Transición sin Soporte2.7 a 4.3 4.3 a 6.5

Estable con Soporte4.3 a 7.3 6.5 a 9.7

Radio

hidráulico

(m)Transición Con Soporte

7.3 a 9.1 9.7 a 11.5

Condición Estable < 8.4 < 12.5

Transición sin Soporte8.4.a 20.2 12.5 a 24.6

Estable con Soporte 20.2 a ∞ 24.6 a 65.3

Ancho delCaserón

Calculado

(m)

Transición Con Soporte - - - 65.3 a 138.0


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LLW A ⋅=⋅= 15

Si W=15 (m) y N’= 0.63 (para que ocurra la condición de caserónestable sin soporte)

Se determina el área y el perímetro:

)15(2)(2 LLW P +⋅=+⋅=

Además, el radio hidráulico corresponde a un valor de S = 2.7

+⋅

⋅

=+⋅

⋅

== )15(2

15

)(2P

AS L

L LW

LW

{ } L L L

L⋅+=⋅⇒=

+⋅⋅

4,581157,2)15(2

15

)m(4.8 L6 .9

81 L =⇒=

Desde un punto de vista minero, no resulta conveniente!


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Si se consideran nuevas dimensiones

W=15 (m), H = 25 (m), L = 60 (m) (para que ocurra la condición decaserón estable con soporte)

Se tiene lo siguiente:

Zona delCaserón S

(RQD/jn)/S(%/m)

Densidad dePernos

(Pernos/m 2)

Espaciamientode Pernos

(m)

Techo 6.00 1.10 0.184 – 0.320 1.7 – 2.3

Caja

Colgante9.45 0.69 0.23 – 0.36 1.7 – 2.1

Extremos 4.86 1.34 0.16 – 0.30 1.8 – 2.5

0 1 2 3 4 5 6 7 8(RQD/J n ) / Radio Hidáulico S (m)

0

0.05

0.1

0.15

0.2

0.25

0.3

0.35

0.4

D e n s

i d a

d d e

C a b

l e s

d e

A n c

l a j e ( C a

b l e s

d e

A n c

l a j e / m

2 ) Sector de Análisis

Techo caserónPared colgante caserón

Paredes extremos caserónZ o n a d e d i s e ñ o m u y c o n s e r v a d o r

Z o n a d

e d i s e ñ

o c o

n s e r v a d

o r

Z o n a d e d i s e ñ o m i n e r o n o

n - e n t r y Densidad de cables de anclaje inadecuada

S o p o r t e

n o e

f e c

t i v o

Este análisis indica que los cablespodrían ser ubicados en un patternregular de espaciamientoaproximado de 2 m x 2 m


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Gracias por su atención

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