Diseño Inter Rampa y Global

ANGLO AMERICAN CHILE

Manual de Procedimientos Vicepresidencia de Minera

Definicin del Diseo Interrampa y Global

AAC0135 Revisin Fecha Prepar Revis Aprob Firma Autoriz Firma 1 28.02.2005 R. Seplveda S.

A. Karzulovic L. M. Schellman D. Heugh

N.N

Este documento debe revisarse cada 1 ao, para actualizarlo de acuerdo al desarrollo de las operaciones y/o cuando se produzcan modificaciones en la legislacin

VICEPRESIDENCIA DE MINERA

PROCEDIMIENTOS

DEFINICIN DEL DISEO INTERRAMPA Y GLOBAL AAC0135

Revisin: 1 Fecha: 28/02/05 Pgina 2 de 16

1. - OBJETIVOS

Las geometras propuestas para el sistema banco-berma definen los valores del ngulo interrampa que se utiliza en planificacin minera, R, por lo que resulta necesario verificar que dichas geometras sean geotcnicamente factibles a nivel de los taludes interrampa. La configuracin de taludes interrampa define el diseo global del talud.

Este procedimiento tiene como objetivo, especificar la forma de definir el diseo interrampa y global con un grado de calidad y precisin tal que permita, para los estndares actuales de la industria minera, el uso de valores confiables en los diseos geotcnicos requeridos por los proyectos y operaciones mineras de Anglo American Chile (AAC).

2. - ALCANCE

Este procedimiento se refiere especficamente a la definicin del diseo de taludes interrampa y global, para fines de estudios de estabilidad de taludes en minas a cielo abierto. Se presenta la metodologa para definir los diseos interrampa y global, con la calidad que requieren los proyectos y operaciones mineras de minera a cielo abierto.

3. - RESPONSABILIDADES

El responsable de supervisar que la definicin del diseo interrampa y global sea acorde a estos procedimientos y velar por el cumplimiento de este, ser el Ingeniero Geotcnico perteneciente al rea de geotcnia de la Divisin de AAC que lo este aplicando.

4. - GENERALIDADES

Como se ilustra en Figura 1, la geometra interrampa y global queda definida por los siguientes parmetros:

Altura del banco, hB (m). Altura Interrampa, hR (m). Altura Global, hO (m). Inclinacin de la cara del banco, B (). Inclinacin del Talud Interrampa, R (). Inclinacin del Talud Global, O () Ancho de berma, b (m). Ancho de rampa, bR (m)


PROCEDIMIENTOS



4. EVALUACIONES DE TALUDES INTERRAMPA Y GLOBAL

Para la definicin del diseo interrampa y global se deben hacer las evaluaciones de estabilidad para estas condiciones, esto es:

4.1. DESLIZAMIENTO CON CONTROL ESTRUCTURAL PARCIAL Las geometras propuestas para el sistema banco-berma definen el mximo valor del ngulo interrampa, R, que se utiliza en planificacin minera. Estos diseos no necesariamente sern estables, por lo que resulta necesario verificar que dichas geometras sean geotcnicamente factibles a nivel de talud interrampa y global.

Sin perjuicio de esto, el comportamiento observado indica que la estabilidad de los taludes, se ve fuertemente influenciada por las estructuras presentes en el macizo rocoso; ya que, en la prctica, cualquier inestabilidad es, al menos parcialmente, producida por estructuras que definen planos de debilidad y cuya orientacin afecta la cinemtica de la inestabilidad.

R

O

B

h O

b

h R

b R

h B

R

ANGULOINTERRAMPA

R

ANGULOGLOBAL

O

ANGULO BANCO B

ALTURAGLOBAL

h O

ANCHOBERM A

b

ALTURAINTERRAMPA

h R

ANCHO DE RAMPAb R

ALTURA BANCO

h B

ANGULOINTERRAMPA

R

R

O

B

h O

b

h R

b R

h B

R

ANGULOINTERRAMPA

R

ANGULOGLOBAL

O

ANGULO BANCO B

ALTURAGLOBAL

h O

ANCHOBERM A

b

ALTURAINTERRAMPA

h R

ANCHO DE RAMPAb R

ALTURA BANCO

h B

ANGULOINTERRAMPA

R

R

O

B

h O

b

h R

b R

h B

R

ANGULOINTERRAMPA

R

ANGULOGLOBAL

O

ANGULO BANCO B

ALTURAGLOBAL

h O

ANCHOBERM A

b

ALTURAINTERRAMPA

h R

ANCHO DE RAMPAb R

ALTURA BANCO

h B

ANGULOINTERRAMPA

R

Figura 1: Parmetros que definen la geometra del talud interrampa y global.


PROCEDIMIENTOS



Conforme a lo anterior, para analizar la estabilidad de los taludes interrampa se definen secciones de anlisis en todos los sectores a estudiar.

En todos los casos se debe tener presente que la resistencia del macizo rocoso es direccional, considerando fallas mayores y/o estructuras equivalentes cuyo rumbo formar un ngulo de 20 con la direccin de los taludes. Para el anlisis de la estabilidad de los taludes as definidos se considera lo siguiente:

La resistencia del macizo rocoso es direccional y queda definida en la forma reseada en cada seccin de anlisis.

El nivel fretico se define en cada seccin segn la informacin existente. Si se desarrollan grietas de traccin, stas alcanzarn una profundidad del orden

del 10% de la altura de talud afectada por la superficie ms crtica de deslizamiento.

El anlisis de estabilidad, propiamente tal, se realiza con un anlisis de equilibro lmite, para lo cual se utiliza programa geotcnico SLIDE (Rocscience) de acuerdo con la siguiente metodologa:

i Construccin de Geometra: Una primera forma consiste en construirla directamente en SLIDE, para esto se define un rea de trabajo donde se construye el permetro del modelo con el nombre de EXTERNAL y luego todas las litologas, estructuras, contactos, etc., como MATERIAL, ingresando las coordenadas correspondientes a cada uno de los puntos. Definidos para la seccin a analizar Si el talud presenta algn nivel fretico, ste se incluye como WATER TABLE. La segunda alternativa es construir la geometra del modelo en AutoCad, para lo cual se debe usar un total de tres layers, cuyos nombres sern EXTERNAL, MATERIAL y WATER TABLE, que incluirn las mismas geometras antes descritas, el archivo resultante deber guardarse con formato DXF; finalmente, se debe importar desde SLIDE el archivo DXF con los layers antes mencionados. Cabe destacar que esta ltima opcin resulta muy til cuando se trata de geometras complicadas, tal como se ilustra en Figura 2, de pgina siguiente.

ii Identificacin de Materiales: A cada material del modelo se le deben asignar propiedades, como tambin un color que lo caracterice. Las propiedades que se ingresan para un material istropo son cohesin, ngulo de friccin y peso especifico seco. Para materiales con resistencia direccional, los valores de cohesin y ngulo de friccin son reemplazados por la funcin de resistencia direccional.


PROCEDIMIENTOS



iii Definicin de parmetros de entrada: Se definen todos aquellos parmetros que

requiere el proceso de bsqueda, es decir la direccin del talud, el mtodo de anlisis, nmero de superficies a evaluar, la tolerancia de la convergencia, el mximo nmero de iteraciones, tipo se superficie (Circular o no Circular) y el patrn de bsqueda (nmero de superficies, largo del trazo, mnima elevacin, etc.).

iv Anlisis de Estabilidad: Para realizar el anlisis de estabilidad se deben fijar los lmites desde donde comienzan y terminan las superficies de deslizamiento, adems se debe fijar la altura de la grieta de traccin con una profundidad del orden del 10% de la altura de talud involucrada en el anlisis, tal como se ilustra en Figura 3, de pgina siguiente. El mtodo Generalizado de Equilibrio lmite (GLE) es el seleccionado para el anlisis de estabilidad.

v Sensibilizacin del Anlisis: El resultado obtenido se sensibiliza modificando el largo del trazo utilizado en el anlisis, hasta encontrar la superficie de falla que d el menor factor de seguridad. El valor inicial, determinado por el programa, es aproximadamente un 30% de la altura del talud analizado. No existe una regla general sobre el tamao del trazo, ya que depender, entre otras cosas, de la resistencia direccional del macizo en cuestin, en general, se debe realizar el anlisis para una serie de trazos.

vi Evaluacin de Probabilidad de Falla: Para evaluar la probabilidad de falla asociada a dicha superficie se considera un coeficiente de variacin de 10% y 40% para el ngulo

Material

External

Water Table

Material

External

Water Table

Figura 72: Geometra de un modelo tpico, en donde de pueden observar los distintos elementos que conforman la geometra de la seccin de inters.


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de friccin y la cohesin, respectivamente. Adems, una variacin de 5 para el manteo de las estructuras incorporadas en la resistencia direccional de los materiales. Para esto, se utiliza la metodologa propuesta por Duncan (2000), la cual considera lo siguiente:

Se generan valores para factor de seguridad a partir de las

combinaciones de los parmetros incrementados y disminuidos en una desviacin estndar. Los casos a calcular se presentan en la Tabla 1.

Direccin del Talud

Lmite Superior delas Superficies de Deslizamientos

Grieta de Traccin

Superficie de Deslizamientoms Crtica

Lmite Inferior delas Superficies de Deslizamientos

Direccin del Talud

Lmite Superior delas Superficies de Deslizamientos

Grieta de Traccin

Superficie de Deslizamientoms Crtica

Lmite Inferior delas Superficies de Deslizamientos

Figura 3: Imagen obtenida de la interpretacin de Slide.


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Tabla 1

Combinaciones para el clculo del Factor de Seguridad

CASO FRICCIN COHESIN MANTEO FACTOR DE SEGURIDAD FS P + c FSP M - c FSM

FS

cP c + c FScP cM c - c FScM

FSc

P c + FSP M c - FSM

FS

Donde FSi = (FiP - FiM) FiP y FiM son los factores de seguridad calculados

para el factor i (, c o ) incrementado y disminuido en una desviacin estndar desde el mejor valor estimado de i. Esto significa, que para cada seccin analizada, se deben cambiar las propiedades de las unidades geotcnicas tal como se ilustra en tabla anterior y recalcular el factor de seguridad.

Para la determinacin de la desviacin estndar y del coeficiente de

variacin del factor de seguridad, se utiliza la tcnica de las series de Taylor (Wolf 1994; U.S. Army Corps of Engineers 1997, 1998), o sea:

222

222

+

+

= FSFSFS cFS

M

FFS F

V = FM es el valor del factor de seguridad ms probable, calculado usando las

mejores estimaciones de los parmetros involucrados. Utilizando las ecuaciones, ilustradas ms arriba, se evala la desviacin

estndar y el coeficiente de variacin. Posteriormente con los valores obtenidos se calcula la probabilidad de

falla, es decir la probabilidad de que el factor de seguridad sea menor que uno, utilizando una distribucin normal con media FM y desviacin estndar FS.


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EJEMPLO

FM = 1.42

Combinaciones para el clculo del Factor de Seguridad

CASO FRICCIN COHESIN MANTEO FACTOR DE SEGURIDAD FS

P + c 1.47 M - c 1.27

0.20

cP c + c 1.60 cM c - c 1.27

0.33

P c + 1.38 M c - 1.36

0.02

1932.0 2

.020 2

.330 2

.200 222

=

+

+

=FS 136.042.11932.0 ==FSV

PF = 1.49%

vii Evaluacin de los Resultados Si los resultados no satisfacen los criterios de

aceptabilidad se reduce el ngulo interrampa, aumentando el ancho de bermas, hasta lograr valores aceptables para el factor de seguridad y la probabilidad de falla.

4.2. DESLIZAMIENTO CON TOTAL CONTROL ESTRUCTURAL

Para evaluar la potencial ocurrencia de deslizamiento con total control estructural a nivel interrampa y global, se considera los diseos aceptados por el anlisis con parcial control estructural, para ello se debe evaluar los deslizamientos de cuas, deslizamientos planos y volcamientos, a nivel interrampa y global.

a. DESLIZAMIENTO DE CUAS

1. Conforme a lo anterior para las cuas de gran tamao, se consideran las estructuras que forman cuas inestables (FS < 1) a nivel de banco doble o ms, de la siguiente forma:

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