INTRODUCCION

La clasificación geomecanica de los macizos rocosos ha venido desarrollándose desde hace más de 100 años desde que Ritter (1879) hizo intentos para formalizar un enfoque empírico del diseño de túneles, en particular para determinar los requerimientos de sostenimiento.

Los derrumbes y hundimiento de las excavaciones subterráneas han existido desde los inicios de la minería y probablemente van a continuar mientras ésta exista.

La caía de rocas es el principal riesgo en la minería subterránea a nivel mundial

El software (dips), nos permite el análisis del comportamiento de las estructuras geológicas (fallas, fracturas, materiales de relleno, etc.) que pueden o no participar como elementos activos para el desencadenamiento de deslizamiento dentro del área de explotación minera.

FATALES POR TIPO : 2006

Desprendimiento de

Rocas

26%

Otros

41%

Derrumbe Dezliz Soplado

de Mineral

11%

Acarreo y Transporte

5%

Transito

9%

Explosivos

8%

Información al 31 de diciembre del 2006

FUENTE: Estadística Minera/ DGM

FATALES POR TIPO : 2007

Otros30%

Derrumbe DezlizSoplado de Mineral

13% Manipulaciòn deMateriales

5%

Entoxicaciòn Asfixia18%

Desprendimiento

de Rocas

23%

Transito11%

FATALES POR TIPO : 2008

Desprendimiento de

Rocas

37%

Ahogamiento porInundaciòn

21%

Otros21%

Transito5%

Intoxicaciòn Asfixia

11%

Derrumbe DezlizSoplado de Mineral

5%

OBJETIOBJETIVOSVOS

• Identificar los parámetros más significativos que influyen en el comportamiento de la masa rocosa.

• Dividir una formación rocosa en grupos de similar comportamiento, es decir, clases de masas rocosas de diferentes calidades.

• Evaluar las condiciones del macizo rocoso de las diferentes labores y de acuerdo a ello diseñar el método de sostenimiento permanente y temporal que deberá instalarse.

CLASIFICACION GEOMECANICA DE MASAS ROCOSAS

En este tema trataremos las tres clasificaciones geomecanica mas utilizadas:

1.- ÍNDICE DE RESISTENCIA GEOLÓGICA (GSI) o (INDICE DE ESFUERZO GEOLOGICO):

•El fractura miento (fracturas por metros).•Resistencia a la roca (se determina con una picota).

¿Qué datos necesito para clasificar la roca?

¿Cómo obtener los datos?

Fractura miento

Resistencia •Buena: Se rompe con varios golpes.

•Regular: Se rompe con uno o dos golpes.•Pobre: Se idente superficialmente.•Muy pobre: Se idente profundamente.

1.TIPO DE LABOR1.TIPO DE LABOR

Tipo de labor

Labor de desarrolloLabor temporal

Ancho de la labor

TABLAS GOMECANICAS DEL GSI

CO

ND

ICIO

NE

S

F/B

MF/MP

IF/P

ESTRUCTURA

(A) (A) (C)

(C)

(D)

(D)

(D)

(D)

(D)

(B)

(E)

(E)

A

E

F

D

C

B

(A)

MF/B

F/R F/P

MF/R

(A)

(A)

(B)

F/MP

IF/R

(C)

MF/P

IF/MP

(E) (F)

B

A

D

C

E

F

CO

ND

ICIO

NE

S

LF/B

F/B

LF/R LF/P

F/MPF/R

MF/B MF/P

IF/B IF/R

ESTRUCTURA

(A)

(B)

(C)

___

(A)

MF/MP

IF/P

F/P

MF/R

(A)

(A) (A) (C) (D)

(B) (D) (E)

(A)

(B) (D)

(D)

(E)

(F)

(C) (D) (F)

(D) (E)

¿Cómo procedo a clasificar la roca?

Lo primero de debe tener completos los datos: el ancho de excavación y el tipo de labor, estos dos datos nos definirá que tabla usar.

Ejemplo: En una galería se tomaron los siguientes datos:

•Se observan 10 fracturas por metro.•La roca se rompe con dos golpes.•La excavación tiene 3 m de ancho.•Es una labor permanente.

Primero: Ubicamos el número de fracturas en el cuadro según el rango que está en él:Segundo: ubicamos con cuantos golpes se rompe la roca:

En el cuadro que se ubico la intersección de las líneas da la clasificación geomecanica. Es una roca moderada, Fracturada – regular y se simboliza F / R.

¿Cómo determino el tipo de sostenimiento y el tiempo en el ¿Cómo determino el tipo de sostenimiento y el tiempo en el que lo debo de aplicar?que lo debo de aplicar?

A Sin soporte o perno ocasional (tiempo de colocación 3 años)

Correcciones por factores influyentes

•La presencia de agua, orientaciones desfavorables de las discontinuidades, ocurrencia de esfuerzos y demoras en la colocación de soporte que afecten a un determinado tipo de roca en una labor.

Medidas preventivas y de control

La primera medida preventiva es el uso de “voladura controlada” Ejecución de mapeo geomecanico de inmediato y colocación del soporte de acuerdo al tipo y tiempo recomendado en la tabla.Capacitación permanente del personal de operaciones (Jefes de Guardia, Capataces, perforistas y ayudantes) en la aplicación de la tabla y colocación de sostenimiento.

Formas de colocación terminantemente prohibida

• Iniciar la colocación de soporte sin haber desatado correctamente o asegurado el techo.

• Perforar para pernos y no colocarlos inmediatamente después de perforar el taladro

• Colocar pernos en las fracturas o muy inclinados o en zonas en que la picota se hunde profundamente, o en labores con anchos menores de 2.0 m

• Reemplazar el uso de elementos de madera (cuadros, puntales, etc.), por soporte flexible, sin tener el conocimiento y la experiencia suficiente.

CLASIFICACION GEOMECANICA DE BIENIAWSKI (RMR) Y EL Q DE BARTON

ESTUDIO GEOMECANICO DE UNA RAMPA NEGATIVA 211 SECCION V

EMPRESA MINERA LOS QUENUALES S.AUNIDAD YAULIYACU

El estudio se inicia con un buen mapeo geológico de la zona, para hallar el RMR y RQD también se aplica el dips finalmente el Q de barton para túneles, en función a todo esto se elige un sistema de sostenimiento Objetivo

Determinar la calidad del macizo rocoso y el tipo de sostenimiento adecuado para aplicarlo en las zonas críticas.

VALORACION DEL MACIZO ROCOZO

1. Resistencia a la compresión uní axial del macizo rocoso.2. RQD (Rock Quiality Designation).3. Espaciamiento de las discontinuidades.4. Condición de las discontinuidades (persistencia, rugosidad, relleno, apertura, intemperización).5. Aguas subterráneas.

Se trabajo con la clasificación de Bieniawski la cual se basa en el índice del RMR (Rock mass rating), teniendo en cuenta los siguientes parámetros.

Estos factores se valorizan mediante una seria de parámetros, cada uno con un valor fijo, los cuales se obtiene de la siguiente tabla:

CALCULO DE PARAMETROS

Determinación de la resistencia compresiva uní axial

Log (σc) = 0.00088 * (IR) * (y) + 1.01

Donde:

σc: resistencia a la compresión uní axial (Mpa)

y: densidad seca de la roca (KN/m³)

IR: Índice de rebote determinado con el martillo de Shmidt

Determinación del RQD

RQD (%) = 100 * Longitud de los núcleo mayores de 100mm

Largo del barreno

El siguiente cuadro muestra la resistencia entre el valor numérico RQD y la calidad de la roca desde el punto de vista de ingeniería.

RQD CALIDAD DE ROCA< 25% Muy mala

25-50% Mala50-75% Regular75-90% Buena

90-100% Muy Buena

ANALISIS EN LA RAMPA NEGATIVA 211 – SECCION V

El mapeo geomecanica en la rampa 211 se hizo en una longitud de 10 m a cada lado del acceso del tajo; utilizándose para ello los siguientes instrumentos de medición:

•Martillo de Shmidt•Brújula rumbera

Adicionalmente se utilizo una tabla con las variaciones RMR que se le da al macizo rocoso.

A continuación se muestra el plano de la sección V, en donde se apreciara la rampa negativa.

Tj. 665 Intermedio

Tj. 664

Tj. 663

Tj. 668 Mery

Tj. 665 base

Curva de cota 3490

Tj. Lupe

El procedimiento para hallar fue realizado en el siguiente formato:

Donde:

Resistencia a la compresión uní axial = 42

Valoración = 4

RQD = 74Valoración = 13

APLICACIÓN DEL SOFTWARE DIPS

El objetivo de este software es encontrar el número de sets o familias del dominio estructural establecido en el campo, además de definir la presencia de cuñas en el caso de que existan; utilizando la red de Shmidt.

Análisis del tramo MERY 668

En el dips de llena el siguiente formato tomados en el campo para que los datos sean procesados:

Previamente el rumbo de las juntas fue transformada en dirección de buzamiento

Luego se ingresa los datos, se presiona el comando pole plot el cual distribuye a los polos de manera correcta en la red de Schmidt, en este caso se obtuvo el siguiente resultado.

Análisis: En la figura 1 se observa la concentración de polos en ciertos tramos, esto nos indica que cada concentración de polos representa una Set o familia del dominio estructural en estudio

Análisis: Presionando el comando Contour plot, se obtiene la concentración de los polos que observamos en la fig. 2, la que es visualizada a través de un rango de valores que están representados por un color característico; siendo el rojo el color que indica mayor concentración de polos.

Una vez identificado la concentración de polos de cada familia, se seleccionan como se muestra en la fig. 3 en esto se utiliza los comandos:

1.Stereonet overlay.- aparece un estereograma.2.Scatter plot.- nos permite activar el Overlay Contour3.Overlay Contour4.Add sett (window)

En la fig. 4 podemos observar las trazas de los polos representativos de cada familia, las cuales forman una cuña de gran magnitud.

Luego con la opción Chart data identificaremos las diferentes familias obteniendo lo siguiente:

Como se observa la figura se obtiene tres familias o sets en donde:

•El set 1 tiene una concentración de 13 polos.•El set 2 tiene una concentración de 8 polos.•El set 3 tiene una concentración de 14 polos.•11 polos no pertenecen a ninguna set o familia.

Finalmente el dips genera una data en donde se observa lo siguiente:

En el cuadro aparece los 46 polos identificados, cada uno de los cuales está identificado con su familia respectiva (1, 2, 3 o ninguna) según sea el caso.

Con esta información se procede a evaluar el RMR de cada una de las familias

Ahora analizaremos el Cuadro de resumen de RMR

PARAMETROS PARA EL CALCULO DEL RMR

PRINCIPALES FAMILIAS

SET 1 SET 2 SET 3

1. Resistencia compresiva 4 4 42. RQD 13 13 133. Espaciamiento 8 15 15

4. Condición de la discontinuidad

Persistencia 4 4 4Apertura 1 6 4Rugosidad 3 3 3Relleno 6 6 6Intemperización

5 5 5

5. Agua subterránea 15 15 15RMR 59 71 69Análisis el RMR que identificaría a la zona de

trabajo en el cálculo practico y de campo, se considera el RMR de la Set 1, como representativo.

Por lo tanto la zona mapeada tiene un RMR = 59.

ANÁLISIS DE LA CURVA DE LA RAMPA

Análogamente al caso anterior se siguieron los pasos indicados para obtener los siguientes resultados: Distribución de polos en la red de Shmidt

Concentración de polos

Determinación de los Sets o familias de juntas, trazas de polos representativos y formación de cuñas:

Luego con la opción Chart data identificaremos las diferentes familias obteniendo lo siguiente:

Como se observa la figura se obtiene tres familias o sets en donde:

•El set 1 tiene una concentración de 13 polos.•El set 2 tiene una concentración de 5 polos.•El set 3 tiene una concentración de 4 polos.•El set 4 tiene una concentración de 4 polos.•8 polos no pertenecen a ninguna set o familia.

Luego de procesar la data en el dips, se procede al cálculo del RMR, obteniendo lo siguiente:

Se procede a sacar sus valores para hallar el RMR

Donde la resistencia a la compresión es = 60Valorización = 7

Donde el RQD es = 74Valorización =

13Cuadro de resumen

El RMR básico que identifica la zona de trabajo ya que en ella se encuentra la mayor concentración y numero de polos es para la Set 1:

Por lo tanto la zona mapeada tiene un RMR = 47

ANALOGAMENTE SE TRABAJO DE LA MISMA FORMA CON LOS DEMAS TAJOS PARA FINALMENTE OBTERNER LAS SIGUIENTES TABLAS:

MAPEO GEOMECANICO EN LAS ZONAS CRÍTICAS DE LA RAMPA NEGATIVA 211, SECCION V

Después de analizar la rampa tramo por tramo, se calcula el RMR de toda la rampa, y para ello se junto toda la data recopilada en el mapeo de las zonas críticas.

La data de dirección de buzamiento y buzamiento se introdujo al software Dips, del cual se obtuvo la siguiente concentración de polos.

ANALISIS DE TODA LA RAMPA

Con estos resultados, se identifico Sets o familias, de los cuales el Set 1 es el más representativo, por tener una mayor concentración de polos, como se observa en la figura:

En la imagen se observa la formación de 4 cuñas, las mismas que percutirán en la estabilidad de la rampa, se tomaran los datos de la Set 1 o familia:

Donde: La resistencia a la compresión es = 60

Valoración = 7El RQD = 71

Valoración = 13

PARAMETROS PARA EL CALCULO DEL RMR

PRINCIPALES FAMILIAS

SET 1

1. Resistencia compresiva 72. RQD 133. Espaciamiento 8

4. Condición de la discontinuidad

Persistencia 4Apertura 4Rugosidad 3Relleno 6Intemperización 5

5. Agua subterránea 15RMR 65

Por lo tanto el RMR de la Rampa negativa 211, sección V es:

RMR = 65

Por lo tanto la descripción del macizo rocoso de la Rampa es REGULAR.

El mapeo geomecanico de toda la rampa (ver grafico)

SISTEMA DE CLASIFICACION DE BARTON (Q)

Tomando en consideración los parámetros geomecanicos de un macizo rocoso de clasificación regular, se obtendrá los valores del Q de barton.

Donde:

RQD = Es la designación e la calidad de la rocaJn = Es el numero de sistemas de juntasJr = Es el numero de rugosidad de las juntasJa = Es el numero e alteración de las juntasJw = Es el factor de reducción de agua en las juntasSRF = Es el factor de reducción de los esfuerzos

Los parámetros que definen “Q”, representan el siguiente aspecto:

RQD/Jn: Tamaño de bloques, representa la estructura global del macizo rocoso.

Jr/Ja: Resistencia al corte entre bloques.

Jw/SRF: Estado tensional en el macizo rocoso.

Remplazando en la ecuación de Barton tendremos que: Q = 1.87 (Por lo tanto en el tipo de roca que propone Barton es una roca mala).

Para el caso en estudio, se obtuvo las siguientes valoraciones de las tablas de este sistema

DETERMINACION DE LA MAXIMA ABERTURA SIN SONTENIMIENTO

Máxima abertura sin sostenimiento = 2 * ESR * Q^ (0.4)

Donde:Q = 1.87ESR = 1.6 (tabla)

Máxima abertura sin sostenimiento = 4.11 m

DETERMINACION DE LA DIMENSION EQUIVALENTE

El valor de Q está relacionado con los requerimientos de sostenimiento de túneles mediante la definición de dimensiones equivalentes de la excavación. Esta dimensión equivalente, la cual es una función del tamaño y propósito de la excavación, es obtenida de la siguiente forma:

DIMENCION EQUIVALENTE = Abertura (span) o Altura (m) / ESR

El ESR (excavación support ratio) esta relación con el uso para el cual la excavación es efectiva y con el grado de seguridad demandado.

Dato:

ESR = 1.6 mMáxima abertura sin sostenimiento = 4.11

m

Entonces: Dimensión equivalente = 4.11 / 1.6 = 2.57 m

DETERMINACION DE LA LONGITUD DEL PERNO DE ANCLAJELongitud del perno de anclaje = (2 + (0.15

* B)) / ESR

ESR = 1.6 (tabla)B = Ancho de la excavación (4.11 m)

Por lo tanto:

Longitud del perno de anclaje = (2 + (0.15 * 4.11)) / 1.6

Longitud del perno de anclaje = 1.64 m

RECOMENDACIONES DE SOSTENIMIENTO DADOS POR EL Q DE BARTON

Para los siguientes parámetros:

RQD / Jn = 4.73 Jr / Ja = 1.5

TIPO DE SOSTENIMIENTO

• Se recomienda la aplicación de shocrete con espesor que varía entre 2.5 cm a 7.5 cm.

CONCLUSIONES

1. La parte más importante de un buen sostenimiento es “Definirlo adecuadamente e instalarlo a Tiempo”.

2. El control se debe de realizar en forma diaria, debiendo de ser una rutina de la supervisión del área de geomecánica.

3. La instalación de un adecuado sostenimiento depende de las condiciones que se le brinde al trabajador tales como:

capacitación, equipo (perforadora, adaptador, materiales, etc.) en buen estado, aire comprimido con la presión correcta, etc.

4. El control de calidad de los sistemas de sostenimiento es muy importante, porque los resultados de estos nos permiten

optimizar nuestros recursos manteniendo la calidad de ellos.

5. Tener un buen sostenimiento es tener una buena seguridad en nuestras operaciones, este es el beneficio más grande que se tiene y que no tiene precio.

RECOMENDACIONES

CAPACITACIÒN - TEORICA

La Capacitación - teórica, marca el paso inicial para los programas de Sostenimiento.Contribuyendo a la Seguridad Minera.

CAPACITACIÒN PRACTICO

El entrenamiento es parte fundamental del éxito en la Aplicación de Alternativas de Sostenimiento.

CAPACITACIÒN EN EL LLENADO DEL CHECK LISTCHECK LIST GEOMECANICO

 

EMPRESA MINERA LOS QUELUALES S.A

UNIDAD YAULIYACUCARTILLA DE RECOMENDACIÓN DE SOSTENIMIENTO

Departamento de Ingeniería, Mina y Planeamiento

AREA DE GEOMECANICA

 

FECHA   GUARDIA         TIEMPO EJECUCION DEL SOSTENIMIENTO

NIVEL   CONTRATA        

 

LABOR   SUPERVISOR GEOMECANICA    

ZONA   HORA DE RECOMENDACION    

 

PROGRESIVATipo de Roca Clase Color

TipoSostenimiento

ObservacionesDe (m) A (m)

             

               

               

 

 

CATEGORIA DE SOSTENIMIENTO

  DESCRIPCION Tipo de Roca Clase Color Tipo de Sostenimiento Recomendado

SOSTENIMIENTO

MECANIZADO

MUY BUENA I Azul Ningun Sostenimiento requerido

BUENA II Verde Pernos cementados localmente, sistematicos de 1.8 m de longitud espaciados a 1.5 m

REGULAR III AmarilloPernos cementados sistematicos de 1.8 m de longitud espaciados a 1m + Shotcrete de

1.0" de espesor

MALA IV RojoPernos cementados sistematicos de 1.8 m de longitud espaciados a 1m + malla

electrosoldada + Shotcrete de 1.5" - 2.00" de espesor

MUY MALA V Marrón Cimbras metálicas espaciadas a 1 m, con vigas reticuladas y marchavantes si es requerido

             

SUPERVISOR DE GEOMECANICA SUPERVISOR DE MINA SUPERVISOR DE SEGURIDAD

       

RESPONSABLE LABOR AYUDANTE

“ NO VA FUNCIONAR SI NO ESTA BIEN INSTALADA !”

Roca Tipo IIIRMR = 41 - 60

Roca Tipo IIIRMR = 41 - 60

Roca Tipo IV - ARMR = 31 - 40

Roca Tipo IV - ARMR = 31 - 40

Roca Tipo IV -BRMR = 21 - 30

Roca Tipo IV -BRMR = 21 - 30

Roca Tipo VRMR = O - 20

Roca Tipo VRMR = O - 20