ESTUDIO GEOTÉCNICO DEL YACIMIENTO

• TRABAJO DE CAMPO

• El programa para el trabajo de campo consistió en:

Mapeo geotécnico.Recolección de muestras.Recolección de información de los mapas

geológicos.

MAPEO GEOTÉCNICO

• Para el mapeo geotécnico se utilizó el método de registros lineales debido a que éste permite la recolección de información en forma sistemática y objetiva.

• Se llevaron a cabo un total de 10 registros lineales en las galerías de acceso y en los tajeos. El número total de discontinuidades mapeadas fue de 656. En la tabla 1 se muestran la relación de los registros lineales mapeados.

TABLA 1.- LA RELACIÓN DE LOS REGISTROS LINEALES

Nº CÓDIGO TIPO DE ROCA UBICACIÓN Nº DEDISCONTINUIDADES

ORIENTACIÓN DE LALÍNEA DE REGSITRO

1 SV01 Dolomita mineralizada

Manto Jesús CRO 605, N. 1652

13 00/180

2 SV02 Dolomita mineralizada

Manto Jesús CRO 605, N. 1652

19 00/090

3 SV03 Dolomita mineralizada

Manto II intermedio21 CRO 710, N. 1652

21 00/090

4 SV04 Dolomita brechosa Rampa 725-C N. 1652 37 00/030

5 SV05 Dolomita mineralizada

Galería 54 N. 1652 51 00/090

6 SV06 Caliza + dolomita mineralizada

Manto Jesús, caja piso, N. 1652

62 00/090

7 SV07 Dolomita + brecha mineralizada

Manto III Techo CRO 590, N. 1652

50 00/090

8 SV08 Dolomita y cebrita Crucero 800 W N. 1652

52 05/015

9 SV09 Dolomita Rampa 725 N. 1652 76 00/035

10 SV10 Dolomita Galería 530 NE N. 1709

36 00/163

Nº CÓDIGO TIPO DE ROCA UBICACIÓN Nº DEDISCONTINUIDADES

ORIENTACIÓN DE LALÍNEA DE REGSITRO

11 SV11 Dolomita Galería 530 S N. 1709 51 00/090

12 SV12 Dolomita brechosa

Crucero 405 W N. 1709

53 00/050

13 SV13 Dolomita Galería 285 NA N. 1709

61 00/090

14 SV14 Dolomita y caliza Crucero 650 E N. 1652

19 00/180

15 SV15 Dolomita y caliza Rampa 360 ( 1º lazo) 19 00/150

16 SV16 Caliza   Rampa Neptuno 36 00/045

RECOLECCIÓN DE MUESTRAS

• Las muestras recolectadas de roca proviene de las labores en el tajeo 600 y en las galerías del nivel 1709.

• En la tabla 2 se muestran las coordenadas de las 13 muestras de roca que se tomaron con la finalidad de determinar sus propiedades físicas y mecánicas.

TABLA 2.- LA UBICACIÓN DE LAS MUESTRAS DE ROCA

MUESTRA Nº UBICACIÓN COORDENADAS

1 N. 1709, Crucero 650 E (caja piso Manto III Piso) 20.649 N – 20.070 E

2 N. 1709, Crucero 650 E (caja piso Manto III Piso) 20,650 N – 20,070 E

3 N. 1709, Rampa 725 (caja piso Manto III Techo) 20,734 N – 20,021 E

4 N. 1709, Rampa 725 (caja piso Manto III Techo) 20,734 N – 20,021 E

5 N. 1709, Rampa 725 (Manto III Intermedio) 20,727 N – 20,030 E

6 N. 1709, Galería 565N (Manto II Piso) 20,698 N – 20,063 E

7 N.1709, Crucero 650W (caja techo Manto Ayala) 20,650 N – 19,920 E

8 N.1709, Crucero 650W (Manto Jesús) 20,650 N – 19,920 E

9 N. 1652, Rampa 725 ( Manto III Intermedio) 20,712 N – 19,918 E

10 N. 1652, Crucero 695 (caja techo Manto III Piso) 20,695 N – 19,952 E

11 N. 1652, Crucero 620 (Manto Ayala) 20,608 N – 19,877 E

12 N. 1652, Crucero 620 (Manto Jesús) 20,608 N – 19,859 E

13 N. 1652, Rampa 360 (Galería 375 N) 20,385 N – 19,882 E

CLASIFICACIÓN GEOTÉCNICA DEL YACIMIENTO

• Los sistemas de clasificación más conocidas son el NGI (Norwegian Geotechnical Institute) y el CSIR (Counsil of Scientific Research of South África).

• En el apéndice 2 se encuentran las indicaciones y las tablas que se usan para realizar las clasificaciones respectivas.

ENSAYOS DE LABORATORIO

• Todas las muestras tomadas fueron remitidas a los laboratorios de la universidad Católica para los siguientes ensayos:Propiedades físicas.Propiedades mecánicas:

• Tracción indirecta.• Compresión uní axial.• Compresión triaxial.• Propiedades elásticas.• Corte directo.

• Los resultados de estos ensayos se incluyen en el apéndice 3.

• En la tabla 3 se muestra los resúmenes de estos resultados.

• Como podrá verse de las 13 muestras enviadas al laboratorio se obtuvieron resultados completos para propiedades mecánicas en sólo 5 de las muestras ensayadas.

• Esto se debió básicamente a que no se pudo recuperar testigos de las otras muestras debido a que el fracturamiento era intenso y la roca débil.

TABLA 3.- LOS RESÚMENES DE LAS PROPIEDADES FÍSICAS Y MECÁNICAS DE LA ROCA

MUESTRA Nº x n Rt Rc E x 10³ u

1  2.810 1.558 88 1386.- 886.- 0.29

2 2.886 2.960 - - - -

3 2.788 2.286 - - - -

4 2.798 2.284 42 - - -

5 2.892 1.667 48 1240.- 500.- 0.83

6 3.220 1.303 - - - -

7 2.882 1.659 70 1195.- 727.- 0.19

8 2.816 1.218 - - - -

9 2.806 1.442 110 - - -

10 2.978 1.272 52 1450.- 690.- 0.25

11 2.887 1.275 72 - - -

12 2.826 1.598 - - - -

14 A (*) 3.231 1.594 20 1675.- 690.- 0.18

14 B (*) 3.321 1.594 62 1069.- 417.- 0.16

T = peso específico aparente (gr/cm³).n = porosidad (%).Rt = tracción indirecta (Kgf/cm²).Rc = comprensión uniaxial (Kgf/cm²).E = módulo de elasticidad (Kgf/cm²).U = relación de poisson.

• (*) 14 A: Cargas paralelas a los planos de estratificación.

• (*) 14 B: Cargas perpendiculares a los planos de estratificación.

MUESTRA Nº P1 P2 1   50

150151

21633189

7   50150151

19712395

10 50150151

18681925

11 50150151

25841917

14 A 50150151

25181532

14 B 50150151

25002760

• P1 = presión de confinamiento (Kgf/cm²)• P2 = resistencia de compresión axial (Kgf/cm²)

MUESTRA ANGULO DE FRICCIÓN (º)

2 45º

8 45º

14 A 25º

• La muestra Nº 14 es una Cebrita por lo tanto su comportamiento es anisotrópico.

• Por esta razón se decidió efectuar 2 ensayos: primero en un testigo perforado con una dirección paralela a los planos de estratificación (14 A) y luego en dirección perpendicular (14B).

• Como se mencionó anteriormente, la preparación de testigos se vio dificultada por la presencia de discontinuidades poco espaciadas y la debilidad de la roca intacta en sí.

• Como observación general se puede decir que los testigos recuperados y ensayados representan las porciones más resistentes que se pueden esperar para la masa rocosa

PROCESAMIENTO E INTERPRETACIÓN DE LA INFORMACIÓN GEOLÓGICA.

• La información geológica estructural proveniente de los mapas geológicos y del mapeo geotécnico fue procesada e interpretada mediante el uso de técnicas estereográficas y programas computacionales.

• El procesamiento y la interpretación de la información geológica consistió primero en graficar, mediante un programa computarizado, los polos de las discontinuidades en mallas estereográficas.

• En estos gráficos fue posible identificar las diferentes familias de discontinuidades, que de acuerdo a su ubicación resultan en cada agrupación de líneas registros.

• Estos mismos datos son ingresados al programa SCANL, el cual los procesa separándolos primero en familia y luego calculando todas las características para cada una de ellas.

• Las características que se obtienen para cada familia de discontinuidades son:

Orientación promedio.Densidad.Espaciamiento.Longitud de traza.Tipo de terminación.

• Estas características serán luego utilizadas al momento de realizar la evaluación geotécnica de la mina.

• En la tabla 4 se presenta el resumen de las orientaciones promedio de las diversas familias de discontinuidades obtenidas a partir de los mapas geológicos y en la tabla 5 se muestran las orientaciones promedio de las familias de discontinuidades obtenidos del mapeo geotécnico.

TABLA 4.- ORIENTACIÓN DE LAS DISCONTINUIDADES – MINA SAN VICENTE (PROVENIENTE DE LOS MAPAS GEOLÓGICOS)

UBICACIÓNFAMILIAS

Nv. 1709 Nv 1652 TAJEO 600ZONA A ZONA B ZONA C ZONA D ZONA E ZONA A ZONA B ZONA E

  Familia 1

b/ dbanFoc 

 33/250

252329

 29/255

303132

 29/270

251719

 34/262

252116

 34/264

252617

 33/239

253122

 47/270

302113

 34/252

252014

 

  Familia 2

b/ dbanFoc 

 56/341

301619

 59/336

301533

   62/327

202411

     65/343

253527

 24/338

302332

 45/335

253025

  Familia 3

b/ dbanFoc 

       65/021

252212

         

  Familia 4

b/ dbanFoc 

     56/071

303627 

 57/070

303022

         

  Familia 5

b/ dbanFoc 

       87/166

254911

         

  Familia 6

b/ dbanFoc 

         69/194

252618

       

  Familia 7

b/ dbanFoc 

         30/004

203213

 31/004

203932

 33/026

205912

   

TABLA 5.- ORIENTACIONES DE LAS DISCONTINUIDADES (PROVIENE DEL MAPEO GEOTÉCNICO)

UBICACIÓNFAMILIAS

Nv. 1709 Tajeo 600ZONA A ZONA C ZONA D ZONA A1

NORTEZONA A2 ZONAA3 ZONA A1

SUR

  Familia 1

b/ dbanFoc 

39/269252912

37/278252513

  43/22835196

  49/25235924

42/244253616

  Familia 2

b/ dbanFoc 

70/349302121

54/354252314

  54/32820306

     

  Familia 3

b/ dbanFoc 

  39/046253113

66/027401928

55/028252519

67/033301629

   

  Familia 4

b/ dbanFoc 

53/067351213

           

  Familia 5

b/ dbanFoc 

    67/145304452

62/125301919

  69/130253324

63/113302733

  Familia 6

b/ dbanFoc 

73/218254718

63/217252314

         

  Familia 7

b/ dbanFoc 

             

• b/db : buzamiento y dirección de buzamiento

• an : ángulo de dispersión

• F : constante de Fisher

• oc : porcentaje de ocurrencias

ZONIFICACIÓN ESTRUCTURAL DEL AREA DE ESTUDIO

• El propósito de realizar la zonificación geológica estructural es de delinear zonas de comportamiento geotécnico similar para los cuales será posible analizar la estabilidad de las excavaciones subterráneas y los requerimientos de refuerzo.

• La zonificación estructural de la mina se hizo basándose en el mapeo geotécnico de los niveles 1652 y 1709, así como también en los planos geológicos disponibles.

• Los límites de las regiones estructurales generalmente no son regulares ni están claramente definidos, por esta razón se optó por subdividir las regiones usando las coordenadas locales que más se acercan a cada región identificada.

• En la tabla 6 se indican las ubicaciones de las regiones de los niveles 1652 y 1709 así como también la del tajo 600.

TABLA 6.- UBICACIONES DE LAS REGIONES ESTRUCTURALES

a) Regiones estructurales del Nivel 1652

Región Coordenadas

A 20,600-20,700 N y 19,800 – 20,100 E

B 20,400-20,700 N y 19,820 – 20,100 E

C 20,000-20,400 N y 19,820 – 20,000 E

b) Regiones estructurales del Nivel 1709

A 20,600-20,700 N y 19,900 – 21,100 E

B 20,400-20,600 N y 19,900 – 21,100 E

C 20,300-20,600 N y 19,800 – 19,900 E

D 20,100-20,300 N y 19,800 – 19,900 E

E 20,100-20,400 N y 19,900 – 20,000 E

c) Regiones estructurales del Tajo 600

A1 20,550-20,700 N y 19,800 - 19,900 E

A2 20,550-20,700 N y 19,950 – 20,050 E

CLASIFICACION GEOMECANICA DE LA MASA ROCOSA

• Existen varios sistemas de clasificación de la masa rocosa que permiten hacer una estimación de la estabilidad de la mina.

• El método usado en este estudio será el método CSIR modificado. Se opto por este sistema debido a que este proporciona recomendaciones sobre las aberturas máximas permisibles para cada tipo de masa rocosa.

• La clasificación geomecánica consiste en asignar puntajes a los diferentes parámetros de la masa rocosa.

• Los parámetros considerados son:

1. La resistencia a la compresión de la roca intacta.

2. El valor del RQD.

3. El espaciamiento entre las discontinuidades.

4. Condición de las discontinuidades.

5. Condiciones hidrogeológicas.

• Estos puntajes tienen un rango establecido. Seguidamente se halla la sumatoria de estos puntajes parciales y se corrige este último por orientación.

• Esta corrección se debe a que ciertas orientaciones de las excavaciones pueden resultar favorables o desfavorables a la estabilidad según sea la orientación de la familia de discontinuidades mas desfavorable.

• El puntaje total para la clasificación geomecánica se denomina RMR.

• Estos resultados pueden usarse directamente para determinar las aberturas de la excavación y el refuerzo recomendado, si las excavaciones consideradas se encuentran fuera de la zona de influencia de los tajeos.

• En caso de excavaciones en le tajeo mismo será necesario hacer las siguientes correcciones adicionales:

1. Intemperismo.

2. Tensiones in-situ.

3. Tensiones inducidas.

4. Orientación de las discontinuidades.

5. Efectos de la voladura.

ABERTURAS MAXIMAS Y SOSTENIMIENTO DE LOS TAJEOS

• La Tabla 13 muestra el rango de aberturas para cada nivel de la mina que fueron halladas basándose en las recomendaciones proporcionadas por la clasificación geomecánica y en las observaciones de campo.

TABLA 13.- RANGO DE ABERTURAS PERMISIBLES

UBICACIÓN ABERTURA

TAJEO 600 5.8 – 9.0 M

NIVEL 1652 6.5 – 8.8 M

NIVEL 1709 5.8 – 9.0 M

• El sostenimiento temporal de los tajeos es algo que podría mejorar la recuperación de mineral en forma apreciable, puesto que reduciría el riesgo de accidentes y el tiempo requerido para la limpieza de posibles derrumbes.

• El refuerzo temporal recomendado consiste en :

Pernos de anclaje mecánico :

Longitud : 1.50 m (5`)Espaciamiento : 1.5 x 1.5 m ( 5`x 5`)Acero grado : 40Capacidad : 7 TM

• Alternativamente se puede considerar :

Pernos de anclaje por fricción :

Longitud : 1.50 m (5`)Espaciamiento : 1.2 x 1.2 m (4`x 4`)

SOSTENIMIENTO DE LAS LABORES DE ACCESO

• Actualmente en todas las labores de acceso donde se ha requerido sostenimiento el método usado ha sido arcos de concreto (simple y/o reforzado).

• Este método que si bien es el más seguro y efectivo es también el más costoso en su ejecución.

• Lo recomendable sería hacer una evaluación geotécnica para cada caso en particular y ver si es posible cambiar el sostenimiento a pernos de rocas con malla metálicas y concreto proyectado.

• Como comparación económica se puede decir se puede decir que un metro lineal de sostenimiento con arcos de concreto equivale aproximadamente a 3 m de sostenimiento con pernos de roca malla y concreto proyectado.

EVALUACIÓN GEOTÉCNICA DEL YACIMIENTO

• La evaluación geotécnica del yacimiento debe contemplar el estudio de las características de las discontinuidades y de la roca intacta.

• Se denominan discontinuidades a todas las fracturas en roca ya sean diclasas, fisuras, fallas, clivajes o planos de estratificación.

• Las discontinuidades geológicas juegan un rol preponderante en la estabilidad de las excavaciones en macizos rocosos.

• Por esta razón la obtención de información geológica sobre las características y propiedades de las discontinuidades es una de las partes más críticas en el análisis de estabilidad.

• Los aspectos a considerarse son:

1. Características estructurales del macizo rocoso:

• Para la determinación de las características estructurales normalmente se hace un mapeo geológico estructural a escala local usando el método de registros lineales.

• El método consiste en sujetar una cinta graduada a la cara de una excavación, a una altura conveniente y luego registrar todas aquellas discontinuidades que intersectan a la cinta.

• La información que se registra para cada discontinuidad comprende:

a) Ubicación.- Es la posición relativa con respecto al origen de la cinta. Dato importante para hallar el espaciamiento entre las discontinuidades.

b) Orientación.- Es preferible registrar el buzamiento y la dirección del buzamiento. Para esto se requiere de brújulas estructurales. Sin embargo, la medición convencional de rumbos y buzamientos puede también ser usada.

c) Continuidad.- Se mide la longitud de la semitraza que el plano de la discontinuidad hace al intersectar la cara de la excavación por convención se refiere a medir la porción de la traza por encima de la cinta de referencia.

d) Tipo de terminar.- Se registra si la semitraza superior de la discontinuidad termina en roca intacta, otra discontinuidad o sino es posible observar su extremo.

e) Tipo de discontinuidad.- Se registra si la discontinuidad es una diaclasa, fractura de tensión, de corte, plano de estratificación, falla, etc.

f) Abertura.- Se mide o estima la separación promedio entre ambas paredes de una discontinuidad.

g) Relleno.- Se anota si existe material de relleno en la discontinuidad. Luego se describe la consistencia, color, tipo y origen del relleno y finalmente se anota si hay presencia de agua subterránea.

h) Rugosidad.- Se registra si las paredes de la discontinuidad son lisas, estriadas o rugosas, etc.

i) Ondulación.- Se registra si las paredes de la discontinuidad son onduladas o planas.

j) Descripción y propiedades de la roca intacta entre las discontinuidades.- Se anota el tipo de roca, su textura y dureza.

2. Clasificación del macizo rocoso

• Existen varios sistemas que permiten hacer una clasificación geotécnica del macizo rocoso.

• Los más comunes y generalmente aceptados son los sistemas CSIR (clasificación geomecánica) y NGI (índice de la calidad del macizo rocoso).

• El objetivo de esta clasificación es determinar las diferentes regiones estructurales que presentan un comportamiento geotécnico similar y sobre los que se puede aplicar un mismo criterio para el diseño.

3. Propiedades de resistencia a las discontinuidades.

• Las propiedades de las discontinuidades necesarias para el diseño son la cohesión y el ángulo de fricción.

• Para llevar a cabo la determinación de estas propiedades es necesario contar con un equipo portátil de corte directo.

4. Propiedades físicas y de resistencia a la roca intacta

a) Ensayos de campo.-

• El ensayo más conocido es el de cargas puntuales. Los ensayos se llevan a cabo en trozos de testigos de perforación diamantina sin ningún tipo de preparación adicional.

• El resultado de cada ensayo es un índice (Is) que luego puede ser correlacionado con la resistencia a la compresión uniaxial.

b) Ensayos de laboratorio.-

• Los ensayos de laboratorio que se consideran necesarios en un estudio de estabilidad de excavaciones son:

Propiedades Físicas.Compresión Uniaxial.Compresión Triaxial.Propiedades Elásticas.Tracción Indirecta.

5. Instrumentación de campo cuya adquisición se recomienda:

Aparato para ensayo de Cargas Puntuales. Aparato para ensayo de Corte Directo. Equipo de medición de Formaciones (Tape

Extensometer) Equipo de medición de tensiones (Borehole

deformation gages)