Caracterización Geológica GeotécnicaLa caracterización geotécnica resulta fundamental para definir las propiedades mecánicas de la ro-ca "intacta", las estructuras y el macizo rocoso; además de la hundibilidad, forma de desarme y fragmentación del macizo rocoso.

Por roca "intacta" se entiende los trozos de roca que se ubican entre las estructuras presentes en el macizo rocoso, y usualmente se considera que las propiedades de la roca "intacta" pueden de-terminarse mediante ensayos de laboratorio sobre

probetas con un diámetro del orden de 50 mm y una altura de unos 100 mm, o sea con un volumen del orden de 10-4 m3.

Por otra parte, por macizo rocoso se entiende el conjunto roca "intacta" y estructuras, en un volu-men de tamaño tal que representa adecu&adamente la situación que se está considerando. Esto significa que el macizo rocoso puede tener un volumen del orden de 105 m3, si se esta analizando la estabilidad de una galería, a más de 107 m3, si se esta analizando la estabilidad de un sector productivo.

Lo anterior significa que las propiedades del macizo rocoso no pueden medirse directamente, sino que deben estimarse en función de las propiedades de la roca "intacta" y las características del arreglo de bloques que componen el macizo rocoso, usualmente representadas en función de algún índice de calidad geotécnica.

Considerando que las propiedades mecánicas de la roca "intacta" dependen no solo del tipo litoló-gico, sino que también de la mineralización y del tipo y grado de alteración, es preciso definir las "unidades geotécnicas básicas" que equivalen a la cantidad de tipos de roca "intacta" presentes en el área de interés. Para esto, deben utilizarse los resultados de la caracterización geológica y su-perponer la litología, la mineralización y la alteración para definir las unidades geotécnicas básicas.

Sistemas de Calificación y Clasificación Geotécnica de Macizos RocososDesde comienzos de los años 70 se ha extendido el uso de sistemas de calificación y clasificación geotécnica de macizos rocosos, los que emplean un índice de calidad geotécnica para calificar el macizorocoso y, de acuerdo a esta calificación o “rating”, clasificarlo según su calidad geotécnica”. Actualmente los sistemas de calificación y clasificación geotécnica de macizos rocosos más usados en laindustria minera son los siguientes (ordenados de más a menos frecuente): • Sistema de Laubscher o calificación del macizo rocoso según los índices RMR y MRMR• Sistema de Barton o calificación del macizo rocoso según el índice Q• Sistema de Bieniawski o calificación del macizo rocoso según el índice RMR (Bieniawski, 1973)• Método del índice de resistencia geológica, GSI (Hoek, 1994) Salvo el método del índice de resistencia geológica, todos estos sistemas se desarrollaron con el propósito de evaluar la condición de estabilidad y requerimientos de fortificación de excavaciones subterráneas, y califican el macizo rocoso considerando básicamente tres parámetros:

Parámetro A: La resistencia de los bloques de roca que conforman el macizo rocoso (ie resistencia de la roca1, no del macizo rocoso), en términos de su magnitud absoluta (eg Bieniawski, 1973) o bien en términos de su magnitud relativa respecto al estado tensional in situ e inducido (eg Barton et al, 1974). En general no se explicita si se trata de una definición en términos de esfuerzos efectivos o totales (salvo Barton et al, 1974, que definen un "esfuerzo activo"), pero comúnmente se supone que se trata de esfuerzos efectivos. 

Parámetro B: La "blocosidad" del macizo rocoso, definida en forma indirecta mediante variables asociadas al grado de fracturamiento y/o espaciamiento de las estructuras del macizo rocoso. 

Parámetro C: La condición de las discontinuidades que definen los bloques y, al mismo tiempo, la condición de contacto entre éstos. Definida considerando una serie de variables geológico-geotécnicas de tipo cualitativo. El método del índice de resistencia geológica se desarrolló con el propósito de escalar la resistencia del macizo rocoso, definida de acuerdo al criterio de Hoek-Brown. Conforme con esto, este método solo considera los parámetros B (blocosidad del macizo rocoso) y C (condición de las discontinuidades) e ignora el parámetro A, ya que la resistencia de la roca es parte de la información de entrada en el criterio de Hoek-Brown. Conforme con lo anterior, puede señalarse que estos métodos se han desarrollado suponiendo que el macizo rocoso se encuentra fracturado o intersectado por discontinuidades que definen bloques que,

implícitamente, no conforman un conjunto masivo. Por lo tanto, el caso de un macizo rocoso masivo corresponde a una condición extrema para estos métodos y, por lo tanto, a veces difícil de calificar con el detalle suficiente que permita diferenciar entre distintos tipos litológicos.

Sistema LaubscherEl método de clasificación de Laubscher (1975) se desarrolló como una variante del método de Bieniawski orientada a aplicaciones mineras, definiendo la calidad geotécnica del macizo rocoso in situ mediante un índice IRMR 1, que luego se modifica para definir un índice de calidad geotécnico-minera, MRMR (Mining Rock Mass Rating), como se ilustra en el esquema de Figura 1. El índice IRMR se define como : 

IRMR = P(BS) + P(JS) + P(JC) donde: 

P(x) es el puntaje asociado al parámetro x. 

BS es la resistencia en compresión uniaxial de los bloques de roca que conforman el macizo rocoso; la cual depende de la resistencia de la roca "intacta" (denominada IRS en el método de Laubscher), y la presencia de vetillas. El puntaje asociado a BS puede variar de 0 (si BS = 0 MPa) a 25 (si BS ≥ 160 MPa). 

JS es el espaciamiento de las estructuras abiertas, que incluye una corrección para tomar en cuenta la presencia de uno o dos sets de estructuras selladas (e.g. vetillas) con rellenos de resistencia menor a la de la roca de caja. El puntaje asociado a JS varía de 3 (3 sets de estructuras con un espaciamiento de 0.1 m) a 35 (1 set de estructuras con un espaciamiento de 2 m). 

JC es la condición de las estructuras, definida en términos de su rugosidad a escala intermedia y menor, de la alteración de la roca de caja, y de la potencia y competencia del material de relleno (si lo hay). El puntaje asociado a JC varía de 4 (estructuras planas y pulidas, con rellenos potentes de salbanda y fuerte alteración de la roca de caja) a 40 (estructuras ondulosas en varias direcciones, bien trabadas, sin alteración de la roca de caja y con rellenos de competencia similar a la de la roca de caja).

Sistema BieniawskiEl método de clasificación de Bieniawski (1973) se desarrolló para estimar la fortificación de túneles en función del índice RMR de calidad geotécnica, definido como: 

RMR = P(UCS) + P(RQD) + P(s) + P(JC) + P(WC)

donde: 

P(x) es el puntaje asociado al parámetro x. 

UCS es la resistencia en compresión uniaxial de la roca "intacta", y el puntaje asociado a la misma puede variar de 0 (si UCS < 1 MPa) a 15 (si UCS > 250 MPa). 

RQD es la designación de la calidad de la roca definida por Deere et al. (1967), y el puntaje asociado a la misma puede variar de 3 (si RQD < 25%) a 20 (si 90 < RQD ≤ 100). 

s el espaciamiento entre las estructuras, y el puntaje asociado al mismo puede variar de 5 (si s < 60 mm) a 20 (si s > 2 m). 

JC es la condición de las estructuras, y el puntaje asociado a la misma puede variar de 0 (en el caso de estructuras continuas y abiertas más de 5 mm, o con rellenos arcillosos blandos de potencia mayor a 5 mm) a 30 (en el caso de estructuras discontinuas, muy rugosas, cerradas y sin alteración de su roca de caja). 

WC es la condición de aguas, y el puntaje asociado a la misma puede variar de 0 (en el caso de estructuras con flujo de aguas que se traduce en un gasto de más de 125 lt/min en un tramo de túnel de 10 m de longitud, o donde la presión del agua excede el 50% del esfuerzo principal mayor) a 15 (en el caso de estructuras completamente secas).

Sistema BartonEl método de clasificación de Barton et al. (1974) se desarrolló para estimar la fortificación de túneles en función del índice Q de calidad geotécnica, definido como: 

donde el primer cuociente corresponde a una estimación del tamaño de los bloques que conforman el macizo rocoso, el segundo cuociente corresponde a una estimación de la resistencia al corte entre bloques, y el tercer cuociente representa lo que Barton et al. (1974) denominan esfuerzo "activo". Los parámetros que definen estos cuocientes son: 

RQD es la designación de la calidad de la roca definida por Deere et al. (1967), que puede variar de 0 (macizos rocosos de muy mala calidad) a 100 (macizos rocosos de excelente calidad). 

Jn es un coeficiente asociado al número de sets de estructuras presentes en el macizo rocoso (Joint Set Number), que puede variar de 0.5 (macizo masivo o con pocas estructuras) a 20 (roca totalmente disgregada o triturada). 

Jr es un coeficiente asociado a la rugosidad de las estructuras presentes en el macizo rocoso (Joint Roughness Number), que puede variar de 0.5 (estructuras planas y pulidas) a 5 (estructuras poco persistentes espaciadas a más de 3 m). 

Ja es un coeficiente asociado a la condición o grado de alteración de las estructuras presentes en el macizo rocoso (Joint Alteration Number), que puede variar de 0.75 (vetillas selladas en roca dura con rellenos resistentes y no degradables) a 20 (estructuras con rellenos potentes de arcilla). 

Jw es un coeficiente asociado a la condición de aguas en las estructuras presentes en el macizo rocoso (Joint Water Reduction Factor), que puede variar de 0.05 (flujo notorio de aguas, permanente o que no decae en el tiempo) a 1 (estructuras secas o con flujos mínimos de agua). 

SRF es un coeficiente asociado al posible efecto de la condición de esfuerzos en el macizo rocoso (Stress Reduction Factor), que puede variar de 0.05 (concentraciones importantes de esfuerzos en roca competente) a 400 (potencial ocurrencia de estallidos de roca).

Método del Indice de Resistencia Geológica (GSI, Hoek (1994)El índice de resistencia geológica, GSI, fue desarrollado por Hoek (1994) para subsanar los problemas detectados con el uso del índice RMR para evaluar la resistencia de macizos rocosos según el criterio generalizado de Hoek-Brown. Este índice de calidad geotécnica se determina en base a dos parámetros que definen la resistencia y la deformabilidad de los macizos rocosos: 

RMS es la "estructura del macizo rocoso", definida en términos de su blocosidad y grado de trabazón. 

JC es la condición de las estructuras presentes en el macizo rocoso. La evaluación del GSI se hace por comparación del caso que interesa con las condiciones típicas, y el mismo puede variar de 0 a 100, lo que permite definir 5 clases de macizos rocosos: · Macizos de calidad MUY MALA (Clase V, 0 £ GSI £ 20).· Macizos de calidad MALA (Clase IV, 20 <GSI £ 40).· Macizos de calidad REGULAR (Clase III, 40 <GSI £ 60).· Macizos de calidad BUENA (Clase II, 60 <GSI £ 80).· Macizos de calidad MUY BUENA (Clase I, 80 <GSI £ 100)Respecto al uso del índice GSI para caracterizar geotécnicamente el macizo rocoso, es conveniente indicar lo siguiente: 

1.- No es aplicable en aquellos casos en que el comportamiento del macizo rocoso presenta un claro control estructural. De hecho, cuando el macizo presenta solo dos sets de estructuras el criterio de Hoek-Brown (para el cual fue desarrollado el GSI) debe aplicarse con mucho cuidado.

2.- No considera la resistencia en compresión uniaxial de la roca intacta, ya que al evaluar la resistencia del macizo se incluyen los parámetros que definen el criterio de Hoek-Brown (si se incluyera se “contaría dos veces”).

3.- No considera el espaciamiento entre estructuras, ya que éste está implícitamente incluido al evaluar la blocosidad del macizo rocoso (a mayor espaciamiento el macizo es más masivo y a menor espaciamiento es de mayor blocosidad).

4.- No considera la condición de aguas porque el criterio de Hoek-Brown se define en términos de esfuerzos efectivos (si se incluyera se “contaría dos veces”).

El índice GSI debe definirse en un rango y no como un valor específico. En la práctica es usual definir un rango de unos 15 puntos.

Bieniawski (1976)Esta clasificación se ha desarrollado a partir de la experiencia en obras realizadas en África del Sur. Su aplicación no tiene apenas limitaciones, excepto en rocas expansivas y fluyentes donde no es aconsejable su uso.Para determinar la calidad del macizo rocoso, se divide éste en dominios estructurales, es decir, en zonas delimitadas por discontinuidades geológicas dentro de las cuales la estructura es prácticamente homogénea. La estructura del macizo comprende el conjunto de fallas, diaclasas, pliegues y demás características geológicas propias de una determinada región.

El parámetro que define la clasificación es el denominado índice RMR (Rock Mass Rating), que evalúa la calidad del macizo rocoso a partir de seis parámetros siguientes:- Resistencia de la roca intacta- R.Q.D. Rock Quality Designation- Espaciado de las discontinuidades- Condición de las discontinuidades- Condiciones hidrológicas- Ajuste por orientación de las juntas

Los resultados obtenidos son: el valor del RMR, clase y descripción del macizo rocoso y la guía para la excavación y sostenimiento de túneles dependiendo del RMR.

Inicio de la página

 

Bieniawski (1989)Clasificación análoga a la anterior pero con diferencias dentro de las tablas de cada parámetro utilizado.

Inicio de la página

 

Pantallas de la clasificación de Bieniawski. Hacer clic en la imagen para verla a tamaño real

 

Barton (1974)En esta clasificación se catalogan los macizos rocosos según el denominado índice de calidad Q, basado en los seis parámetros siguientes:- R.Q.D. Rock Quality Designation (RQD)- Numero de familias de juntas (Jn)- Rugosidad de las juntas (Jr)- Meteorización de las juntas (Ja)- Presencia de agua (Jw)- S.R.F. Stress Reduction Factor (SRF)

Mediante los 6 parámetros indicados, se define la calidad del macizo rocoso mediante la formula:

Los resultados obtenidos son: la dimensión equivalente, el valor Q, calidad del macizo rocoso y tipo de sostenimiento recomendado para el túnel dependiendo del valor de Q.

Inicio de la página

 

Barton (1993)Clasificación análoga a la anterior, basada en el nuevo ábaco de Barton.Los resultados que se obtienen son: clase de roca, índice de calidad Q, dimensión equivalente, categoría y tipo de sostenimiento, espaciado de los pernos en zonas gunitadas y no gunitadas, así como la longitud de los mismos

Inicio de la página

 

Pantallas de la clasificación de Barton. Hacer clic en la imagen para verla a tamaño real

 

Laubscher (1976)La clasificación geomecánica de Laubscher es una modificación de la de Bieniawski (1976, 1979) y está basada en experiencias en explotaciones mineras, generalmente en roca dura y a profundidades elevadas, donde las tensiones naturales e inducidas por la explotación juegan un importante papel.Además de la consideración de los campos tensionales, las aportaciones de Laubscher van dirigidas a los efectos de las voladuras así como a la influencia de la meteorización en los macizos rocosos.El índice de calidad del macizo rocoso se obtiene como suma de los cinco parámetros siguientes:- R.Q.D. Rock Quality Designation- I.R.S. Resistencia de la roca intacta- Indice del espaciado de las juntas- Estado de las juntas- Flujo de agua

Se realizan una serie de ajustes dependiendo de:- La meteorización- Tensiones de campo e inducidas- Cambios tensionales debido a la propia explotación

- Tipo de excavación y orientación respecto a la estructura geológica- Efecto de las voladuras

Los resultados obtenidos son: el valor del RMR, clase, subclase y descripción del macizo rocoso y el diseño del sostenimiento dependiendo del RMR.

Inicio de la página

 

Laubscher (1984)Clasificación análoga a la anterior pero solo con cuatro parámetros, el flujo de agua en esta clasificación no existe.

Inicio de la página

 

n sistema de clasificación geomecánica para la

Valoración de la masa de roca en el diseño de la mina

SINOPSIS

La calificación de minería masa rocosa sistema de clasificación (MAMA) se introdujo en 1974 como un desarrollo de la CSIA

sistema de clasificación geomecánica para atender a diversas situaciones mineras. La diferencia fundamental es el reconocimiento

que in situ clasificaciones de rock-masa (AMA) tuvieron que ser ajustado de acuerdo con el entorno de la minería de manera que la final

puntuaciones (MAMA) se podrían utilizar para el diseño de la mina. Los parámetros de ajuste se meteorización, los esfuerzos causados por la minería,

orientación de las articulaciones, y los efectos de voladuras.

También es posible usar las clasificaciones (AMA) en la determinación de la fuerza empírica masa rocosa (AMS) y luego

en la aplicación de los ajustes para llegar a una resistencia de la roca-masa teórica (DAMS). Este sistema de clasificación

es versátil, y la calificación masa rocosa (AMA), la calificación de la minería masa rocosa (MAMA), y la fuerza masa rocosa diseño

(DAMS) proporcionan buenas directrices para los propósitos de diseño de la mina. Sin embargo, en algunos casos, una investigación más detallada

puede ser necesario, en el que se pague el caso más atención a los parámetros específicos del sistema.

características geológicas estrechos y débiles que son continuas dentro y fuera del rebaje o pilar deben ser identificados

y clasificar por separado.

El documento describe el procedimiento necesario para llegar a las votaciones, y presenta ejemplos prácticos de la

aplicación del sistema de diseño de la mina,

INTRODUCCIÓN

El sistema de clasificación conocido como el rockmass minería

clasificación de equipo (MRMR) se introdujo en 1974 como

un desarrollo de la clasificación geomecánica CSIR

systeml, 2. El desarrollo se basa en el concepto de

in situ y ajustadas clasificaciones, los parámetros y valores

por estar relacionados con situaciones complejas mineras. Desde eso

tiempo, ha habido modificaciones y improvements3-S,

y el sistema ha sido utilizado con éxito en los proyectos de minería

en Canadá, Chile, Filipinas, Sri Lanka, del Sur

África, EE.UU., y Zimbabwe.

En este trabajo se consolida el trabajo presentado en anteriores

papeles y describe los principios básicos, la recogida de datos

procedimiento, cálculo de puntuaciones (RMR), ajustes

(MRMR), diseño por resistencia masa rocosa (DRMS), y práctico

aplicación de los sistemas.

Una novedad importante de esta clasificación hace

que es adecuado para su uso en la evaluación de las superficies de la roca, como

así como núcleos de la pared del pozo.

Taylor4 revisó los sistemas de clasificación desarrollados

por Wickham, Barton, Bieniawski, y Laubscher y

concluido que

Por lo tanto, los cuatro sistemas elegidos como las clasificaciones más avanzadas

se basan en los parámetros relevantes. Cada técnica sin duda

produce resultados significativos, pero sólo geomecánica de Laubscher

el sistema 'Q' de Barton clasificación y ofrecen directrices adecuadas

para la evaluación de los parámetros principales; a saber, los atributos comunes.

Para el uso general de minería y donde la aplicación de una

clasificación varía ampliamente, clasificación geomecánica de Laubscher

tiene la ventaja añadida de que permite realizar ajustes adicionales a la calificación

para diferentes situaciones. Esto, junto con el hecho de que la técnica

ha estado en uso desde hace seis años, no da ninguna razón para cambiar

a otro sistema que no ofrece ninguna mejora sustancial.

La siguiente figura muestra una correlación del 98 por ciento

entre el RMR del sistema MRMR y el NO, I

sistema basado en la clasificación por Taylor4 de treinta

sitios que van desde muy mala a muy buena. Por lo tanto, si NOI

se dispone de datos, esta información se puede utilizar en el

aplicaciones prácticas.

PRINCIPIOS

Un sistema de clasificación debe ser sencillo y

tener un fuerte sesgo práctica de modo que pueda formar parte de

las investigaciones geológicas y rock-mecánica normales

que se utilizará para el diseño de minas y la comunicación. Altamente

sofisticadas técnicas requieren mucho tiempo, y la mayor parte

minas no pueden permitirse el gran personal necesario para proporcionar

datos complejos de dudoso beneficio para la planificación y producción

departamentos.

El enfoque adoptado consiste en la asignación a la

masa de roca de una calificación en situ basado en medible

parámetros geológicos. Cada parámetro es geológica

ponderada en función de su importancia, y se le asigna una

la capacidad máxima de manera que el total de todos los parámetros

es de 100. Esta ponderación se revisó a intervalos regulares

en el desarrollo del sistema y ahora se acepta

por ser lo más preciso posible. La gama de 0 a 100

se utiliza para cubrir todas las variaciones en macizos rocosos fracturados de

muy mala a muy buena. La clasificación se divide en

cinco clases con puntuaciones de 20 por clase, y con A y

B subdivisiones.

Un esquema de color se utiliza para denotar las clases sobre el plan

y la sección: clase 1 azul, verde clase 2, clase 3 de color amarillo,

Clase 4 marrón, y la clase 5 rojo. designaciones de clase son para

uso general, y las calificaciones se deben utilizar para el diseño

propósitos.

Las calificaciones son, en efecto, la fuerza relativa de la

masas de roca. La precisión de la clasificación depende

en el muestreo de la área que está siendo investigada. La terminología

preliminar, intermedio y final debe ser

aplicada a las evaluaciones para indicar el estado de la perforación y

desarrollo. Es esencial que los datos de clasificación son

puestos a disposición en una etapa temprana para que las decisiones correctas

se realizan en el método de minería, la disposición y el apoyo

requisitos.

En la evaluación de cómo se comportará la masa de roca

en un entorno de minería, las calificaciones de rock-masa (RMR)

se ajustan a la intemperie, los esfuerzos causados por la minería,

orientación de las articulaciones, y los efectos de voladuras. el ajustado

Las calificaciones se llaman las votaciones masa rocosa o mineras

MRMR.

También es posible utilizar las calificaciones para determinar una

resistencia de la roca-masa empírica (RMS) en megapascales

(MPa). La resistencia de la roca in situ de masas (RMS) se ajusta

como anteriormente para dar una resistencia de diseño masa rocosa (DRMS).

Esta cifra es extremadamente útil cuando se relaciona con el estrés

ambiente, y se ha utilizado para el modelado matemático.

El sistema de clasificación es versátil, y la masa rocosa

Valoración (RMR), la calificación de la minería masa rocosa (MRMR), y

la resistencia de la roca-masa teórica (DRMS) proporcionar un buen

directrices para fines de diseño de la mina. Sin embargo, en algunos

los casos en que se requiere una investigación más detallada,

ejemplos de estas situaciones se describen en el cual específica

se utilizan los parámetros del sistema.

Dado que los valores promedio pueden ser engañosas y los más débiles

zonas pueden determinar la respuesta de toda la masa de roca,

estas zonas deben ser valorados por su propia cuenta. Estrecha y débil

características geológicas que son continuas dentro y más allá

el rebaje o pilar deben ser identificados y valorados por separado.

Parámetros geológicos, muestreo y CLASIFICACIONES

Los parámetros geológicos que deben evaluarse incluyen

la resistencia de la roca intacta (IRS), espaciamiento de las juntas / fractura, y

condición conjunta / agua. Antes de la clasificación se hace,

la superficie del núcleo o de la roca se examina y se divide en

zonas de características similares a las que las puntuaciones se

luego se aplica. Estos parámetros y sus respectivos

calificaciones se muestran en la Tabla I.

Intacta resistencia de la roca (IRS)

El IRS es la resistencia a la compresión uniaxial no confinado

de la roca entre las fracturas y las articulaciones. Es importante

tener en cuenta que los núcleos seleccionados para trabajo de pruebas son invariablemente

las piezas más fuertes de esa roca y no necesariamente

reflejar los valores medios; de hecho, en una mina de cobre grande,

Sólo núcleo sin mancha fue probado. El IRS de un definido

zona puede ser afectada por la presencia de débiles y fuertes

roca intacta, que puede ocurrir en depósitos camas y

depósitos de diferente mineralización. Un valor medio es

asignado a la zona sobre la base de que la roca más débil

tendrán una mayor influencia en el valor medio. los

la relación no es lineal, y los valores se puede leer

un gráfico empírico (Fig. 1).

CURVA DE USO DE SELECCIÓN DEL ROCK DEBIL

https://www.rocscience.com/documents/hoek/corner/Practical-Rock-Engineering-Full-Text.pdf

Modelos de flujo gravitacional

El flujo gravitacional es un fenómeno de gran interés para varios investigadores, debido a su influencia en el diseño, operación y control de tiraje en el nivel de producción. Estudios de este fenómeno han sido llevados a cabo principalmente a través de modelos físicos utilizando arena o grava, modelos matemáticos y observaciones a escala real de una mina.

2.2.1. Laubscher (2000)

A partir de los resultados obtenidos en los variados estudios (Capítulo 2, Sección 2.1), Laubscher desarrolla una teoría de flujo, la cual propone que dependiendo de los esfuerzos alrededor de las excavaciones, la interacción entre puntos de extracción va a ocurrir cuando éstos se encuentren a una distancia igual o menor a 1,5 veces el diámetro de tiraje aislado (Laubscher 1994, 2000). Lo anterior, según el investigador, es a causa de la falla del pilar entre las zonas de movimiento por un aumento y una disminución de los esfuerzos verticales y laterales respectivamente sobre éste, induciendo un movimiento lateral en el material quebrado. Esta teoría ha sido aceptada ampliamente siendo utilizada para el diseño de minas por hundimiento.

Tres posibles mecanismos de flujo caracteriza Laubscher en su teoría: flujo masivo, flujo granular o gravitacional y difusión en vacío. A continuación, se describe cada uno de los mecanismos antes mencionados.

. Flujo masivo

Ocurre en la parte superior del material quebrado en un método de hundimiento, en el cual la subsidencia se encuentra uniforme. La trayectoria seguida por las partículas es cercana a ser vertical y, preferente hacia las zonas de menor presión (mayor porosidad) y hacia los grupos de puntos con una mayor tasa de extracción. En este tipo de flujo no existe mezcla vertical ni horizontal y el material fino se desplaza a la misma velocidad que el grueso. Esta zona de flujo masivo está delimitada por una zona inferior de interacción y mezcla.

2.2.1.2. Flujo granular o gravitacional

Cuando una gran cantidad de puntos de extracción se encuentran activos de forma simultánea, las características de extracción pueden cambiar drásticamente. Existe una zona de flujo masivo en la parte superior de la columna de material quebrado y en la parte inferior, una zona de interacción de esfuerzos que pueden inducir la migración lateral de material ubicado sobre los puntos de extracción con menor tasa de producción o en las columnas entre las zonas de movimiento, o hacia los puntos de extracción con una mayor tasa de producción. Este movimiento lateral de material es importante ya que ayuda a igualar la tasa de subsidencia en la zona superior de flujo masivo.

2.2.1.3. Difusión en vacío

Este mecanismo está asociado a las primeras etapas de un método por hundimiento, donde el material es principalmente grueso y angular, y la teoría “elipsoidal” no es representativa. El flujo en esta etapa es irregular generando vacíos 9 hacia la superficie con forma de “dedos” como se aprecia en la Figura 2.5. En el caso de un punto de extracción que opera de forma aislada, sucesivos vacíos sobre el punto de extracción generan zonas de menor densidad, favoreciendo el flujo de mineral, mientras que el material a sus alrededores se compacta bajo la influencia de los esfuerzos. Lo anterior, puede definir un camino preferente para el material fino y una entrada de dilución temprana. Diferente es, cuando una serie de puntos de extracción se encuentran activos, logrando un traslape entre los vacíos produciendo una mezcla horizontal y vertical del material quebrado. Además, el traslape de una gran cantidad de

vacíos hace que éstos mismos sean inestables, deteniendo la entrada temprana de material fino y favoreciendo un flujo vertical (flujo masivo).

8.3.- CORRECCION DE LAUBSCHER AND TAYLOR

Laubscher and Taylor, han propuesto algunas modificaciones a la clasificación geomecánica de Bieniawski y recomendaciones para el sostenimiento. Los ajustes que proponen Laubscher and Taylor, consisten en la modificación del valor original, siendo los siguientes: 8.3.1.- Meteorización Algunos tipos de roca se meteorizan rápidamente cuando entran en contacto con el aire, afectando a tres parámetros.

Cuadro Nº 13 Parámetro Metereorización Observaciones dc Disminuye hasta 96% Afecta las microfisuras de la roca RQD Disminuye hasta 95% La roca aumenta sus fracturas Condición de se reduce hasta un 82% Si la meteorización es motivo de deterioro Juntas en las superficies de la fisura ó su relleno 8.3.2.- Esfuerzos In-situ e inducidos Los esfuerzos, tanto in-situ como los inducidos pueden incidir sobre las fisuras, mantenimiento sus superficies en compresión o permitiendo que las fisuras se aflojen, y aumentan el riesgo de un movimiento cortante. Cuadro Nº 14 Parámetro Esfuerzos In-situ e ind. Observaciones Condición de Aumenta hasta 120% Las juntas quedan en compresión Juntas Disminuye hasta un 90% Si el riesgo de un movimiento cortante aumenta Disminuye hasta un 76% Si las fisuras están abiertas y con relleno delgado 8.3.3.- Cambios de los esfuerzos Cuando hay cambios importantes por operaciones mineras, la situación de las fisuras es afectada. Cuadro Nº 15 Parámetro Cambios de Esfuerzos Observaciones Condición de Aumenta hasta un 120% Las fisuras siempre están en compresión Juntas Disminuye hasta en 60% Causan movimientos cortantes importantes 8.3.4.- Influencia de las orientaciones del rumbo y buzamiento El tamaño, la forma y la dirección del avance de una excavación subterránea tendrán una influencia sobre su estabilidad cuando se consideran en función del sistema de fisuras del macizo rocoso. Laubscher and Taylor opinan, para garantizar la estabilidad de una excavación subterránea en una roca fisurada depende de la cantidad de fisuras y de los frentes de excavación que se desvían de la vertical y recomiendan los siguientes ajustes: 87 Cuadro Nº 16 Parámetro Cantidad de Porcentaje(*) fisuras 70% 75% 80% 85% 90% 3 3 2 Espaciado de 4 4 3 2 juntas 5 5 4 3 2 1 6 6 4 3 2,1 (*) Ajuste en porcentaje dependiendo de la cantidad de frentes inclinados en la excavación Se propone además los siguientes ajustes para los valores del espaciado de juntas, para las zonas de cortantes que se ubican en operaciones mineras: 0-15º = 76% 15º-45º = 84% 45º-75º = 92% 8.3.5.- Efectos de la voladura Las voladuras crean nuevas fracturas y provocan movimientos en las fisuras existentes. Se proponen las siguientes reducciones para los valores del RQD y la Condición de Juntas. Perforaciones de reconocimiento ................. 100% Voladuras de sección lisa ............................. 97% Voladuras convencionales buenas ............... 94% Voladuras convencionales deficientes .......... 80% 8.3.6.- Ajustes combinados En algunos casos la clasificación geomecánica se encuentra sujeta a más de un ajuste. El ajuste total no debe pasar de un 50%. 8.3.7.- Recomendaciones para el sostenimiento Considerando los valores de clasificación ajustados y tomando en cuenta prácticas normales de sostenimiento en minas, Laubscher and Taylor han propuesto el siguiente cuadro: 88 Cuadro Nº 17 VALORES VALORES GEOMECANICOS ORIGINALES - BIENIAWSKI AJUSTADOS 90-100 80-90 70-80 60-70 50-60 40-50 30-40 20-30 10-20 0-10 70 - 100 50 - 60 a a a a 40 - 50 b b b b 30 - 40 c,d c,d c,d,e d,e 20 - 30 e f,g f,g,j f,h,j 10 - 20 i i h,i,j h,j 0 - 10 k k l l Leyenda: a.- Generalmente no hay sostenimiento, pero algunas intersecciones de fisuras pueden necesitar pernos. b.- Cuadricula de pernos cementados con espaciamiento de 1 m. c.- Cuadricula de pernos cementados con espaciamiento de 0.75 m. d.- Cuadricula de pernos cementados con espaciamiento de 1 m y 100 mm de concreto lanzado. e.- Cuadricula de pernos cementados con espaciamiento de 1 m y concreto colado de 300 mm. y que solo se usará si los cambios de los esfuerzos no son excesivos. f.- Cuadricula de pernos cementados con espaciamiento de 0.75 m. y 100 mm de concreto lanzado. g.- Cuadricula de pernos cementados con espaciamiento de 0.75 m y 10 mm de concreto lanzado y malla. h.- Concreto colado de 450 mm de espesor con una cuadricula de pernos cementados con espaciamiento de 1 m. si los cambios de los esfuerzos no son excesivos. i.- Pernos cementados con espaciamiento de 0.75 m si hay un refuerzo potencial a la mano, y 100 mm de concreto lanzado, luego cimbras de acero a manera de técnica de reparación si los cambios en los esfuerzos son excesivos. j.- Estabilizar con refuerzo de cable protector y concreto colado de 450 mm de espesor si los cambios en los esfuerzos no son excesivos. k.- Estabilizar con refuerzo de cable protector

seguido de concreto lanzado hasta e incluyendo el frente si es necesario y luego cimbras de acero poco separados, como técnica de reparación donde los cambios en los esfuerzos son excesivos. l.- No trabajar en este terreno, o usar las técnicas j ó k. Notas Adicionales 1.- Al evaluar los requerimientos de los esfuerzos hay que tomar en 89 cuenta la clasificación geomecánica original así como los valores ajustados. 2.- Los pernos son de poca utilidad en un terreno intensamente fisurado y no deberán usarse como único refuerzo cuando los valores de espaciado de juntas sea menor de 6. 3.- Las recomendaciones del cuadro son aplicables a las operaciones mineras con niveles de esfuerzos menores de 30 MPa. 4.- Galerías grandes solo se excavarán en roca con un valor de clasificación totalmente ajustado con valores de 50 ó má