FACULTAD DE INGENIERÍAESCUELA ACADÉMICO PROFESIONAL DE INGENIERÍA

DE MINAS

DISEÑO DE PILARES

Alumno

Cabrera Monteza Liliana

Docente

Pingo Serrano Pedro

Curso

Métodos de explotación subterránea y superficial

PIMENTEL – PERÚ

2013

1. DISEÑO DE LOS PILARES

Los pilares van a sostener el techo, su objetivo principal del diseño es el cálculo de las dimensiones de los pilares para tener un determinado coeficiente de seguridad y comprobar la tasa de recuperación del yacimiento en las condiciones establecidas.

Bieniawski introdujo en 1968 el concepto de tensión del tamaño crítico. Se define éste como aquel tamaño de probeta en el que un incremento continuado del ancho de la probeta o del pilar no produce una disminución significativa de la tensión en el pilar. La inmediata conclusión del concepto de tamaño crítico es que el valor de la tensión del tamaño crítico es directamente aplicable al tamaño real de los pilares.

El problema que se plantea habitualmente es el de calcular la tensión de rotura (σ p) de los pilares y sus dimensiones conociendo solamente la resistencia a la rotura por compresión (σ ¿¿c)¿de las probetas de laboratorio hechas con el mismo material que el de los pilares. Si llamamos σ 1 a la tensión uniaxial vertical de un pilar cúbico de altura h se tiene de acuerdo con las experiencias realizadas (Hustrulid,1976):

σ 1=k√h

, si h < 0.9441 m

σ 1=k

√0.9144 , si h > 0.9441 m

La constante “k” se determina en función del material: k = σ c√D

A partir de resultados experimentales se han establecido diversas fórmulas que relacionan la resistencia de los pilares σ p con el ancho “w” y la altura “h” del pilar en función de σ 1 (que es la tensión de un pilar de tamaño crítico o superior) aunque la que aquí usaremos es la de Bieniawski:

σ p=σ 1 (0.64 + 0.36 wh )

2. DETERMINACIÓN DE LA CARGA DEL PILAR

En esta teoría se supone que el pilar aguanta un peso igual al de la columna de la sección del pilar hasta la superficie más la columna del hueco atribuible el pilar.

Sp = tensión del pilar (KPa)H = profundidad (m) de la capa del mineralW = ancho del pilar (m)L = longitud del pilar (m)B = ancho del hueco (m)

La carga del pilar se puede calcular mediante la expresión:

Sp = γgH(w+B )(L+B)

wL

γ=¿densidad de la roca de cobertera hasta la superficie g = aceleración de la gravedad 9.81 m/s2

Si consideramos que la densidad media de las rocas de cobertera es 2,5 tenemos:

Sp = 24,525H(w+B )(L+B)

wL (KPa)

Para pilares de sección cuadrada, cuando w = L

Sp = 24,525H (w+B)2

w2

3. SECUENCIA DE DISEÑO

a) Se tabula el esfuerzo de compresión uniaxial en función del diámetro “D” de la probeta o del lado del cubo – probeta (se suelen tomar probetas de 50mm de lado).Es decir de los ensayos del laboratorio con probetas supongamos de 54 mm o 52 mm sacas su Sc es el esfuerzo de rotura de la comprensión uniaxial de la probeta de diámetro “D” en mm.

b) Se determina el valor de “k” para los pilares en cuestión:

K = Sc √D

c) Se calcula Sp mediante la fórmula de Bieniawski

Sp = S1 (0.64 + 0.36 wh )

Dónde:

S1 = k

√0,9144

h = potencia de la capa

d) Se selecciona el ancho “B” de cámara

e) Se calcula la carga Sp del pilar

Sp = 24,525H(w+B )(L+B)

wL (KPa)

Sp = tensión del pilar (KPa)H = profundidad por debajo de la superficie (m)W = ancho del pilar (m)L = longitud del pilar (m)B = ancho del hueco (m)

f) Se selecciona el factor de seguridad entre 1,5 y 2, se hace σ pF

= Sp , y

se resuelve para el ancho “w” del pilar, suponiendo que L/w varía entre 1 y 1,5.

g) Por cuestiones económicas y de recuperación se comprueba la tasa de extracción “e” para ver si da un valor aceptable:

e = 1 – (ww+B

¿ ( LL+B

)

h) Si la tasa “e” de extracción no es aceptable (menor del 50%) y se necesita incrementarla, disminuyendo el ancho “w” de los pilares, se selecciona en el paso “g” un nuevo ancho “w” y un nuevo largo “L” que den una tasa “e” de extracción aceptable y se calcula si estos valores son aceptables desde el punto de vista de la estabilidad de la mina.

BIBLIOGRAFÍA ELECTRÓNICA

http://es.slideshare.net/garciamp13/metodos-de-explotacin-por-camaras-y-pilares-room-and-pillar

http://www.bdigital.unal.edu.co/3483/1/PILARES_ROCA_A_CASTRO.pdf