Geomec Aplicado Min Superf

GEOMECNICA APLICADA EN MINERA

1MINERA A RAJO ABIERTO / INTRODUCCIN - EL NEGOCIO MINERO - CRITERIOS DE ACEPTABILIDAD

GEOMECNICAAPLICADA EN

MINERA ARAJO ABIERTO

Lima, 30.11.01 - 01.12.01



Mina Chuquicamata, CHILEAo 2000



Mina Zaldivar, CHILEAo 1999



Mina Sur SurCHILEAo 1995



30 40 50 60 70 80 90

Slope Inclination, (degrees)

0

2

4

6

8

10

12

14

16

18St

rippi

ng R

atio

b/h = 0,05

0,20

0,100,15

NEGOCIO MINERO

IMPACTO DE LA INCLINACIN DE LOS TALUDES, , EN LA RAZN LASTRE:MINERAL, sr

sr

tan 2 :

bhOW =

WASTEROCK

ORE

b

CLh



h

RESTRICCIONESGEOMECNICAS

Si el talud es demasiado alto fallar, por lo que para un dado hay un valor mximo permisible para h

Si el talud es demasiado empinado fallar, por lo que para un h dado hay un valor mximo permi-sible para

superficiede falla



0 20 40 60 80 100 120 140 160 180 200

Altura del Talud, h (m)

0.0

0.5

1.0

1.5

2.0

2.5

3.0

3.5

4.0

Res

iste

ncia

al c

orte

/ Es

fuer

zo d

e co

rte

= 60

INESTABLE

ESTABLE

35 40 45 50 55 60 65 70 75 80 85 90

Inclinacin del Talud, (grados)

0.0

0.5

1.0

1.5

2.0

2.5

3.0

3.5

4.0

Res

iste

ncia

al c

orte

/ Es

fuer

zo d

e co

rte

h = 100 m

INESTABLE

ESTABLE



ANGULO CARA DE BANCO b

ANGULO INTERRAMPA

r

ALTURA DE BANCO h b

ANGULO INTERRAMPA

r

ALTURA INTERRAMPA h r

ANGULO GLOBAL(OVERALL ANGLE)

o

ALTURAGLOBAL

(OVERALL)

h o

ANCHO DE RAMPA

b r

ANCHO DE BERMA

b

Parmetros que definen la geometra de un talud minero



30 40 50 60 70 80 90

Inclinacin del Talud, (grados)

0

50

100

150

200

250

300

350A

ltura

del

Tal

ud,

h (m

etro

s)

2.0

1.0

0.9

0.8

1.1

1.2

1.3

1.4

1.6FS =

Taludes EstablesTaludes Inestables

0.6 0.8 1.0 1.2 1.4 1.6 1.8 2.0 2.2 2.4

Factor de Seguridad

0

2

4

6

8

10

12

14

16

Num

ero

de

Obs

erva

cion

es

Resultados del anlisis retrospectivo de taludes estables e inestables en prfido cuprfero, Rajo Atalaya, Rio Tinto, Espaa, sugieren que FS 1,30 parece razonable.

Hoek (1969)



Criterios de Aceptabilidad

Desde el punto de vista del negocio minero, resulta necesario definir criterios de aceptabilidad para el diseo geotcnico de los taludes de una mina a rajo abierto. En otras palabras, es preciso especificar que resulta aceptable en lo que se refiere a la eventual ocurrencia de inestabilidades y, por otra parte, que es inaceptable. Comnmente, estos criterios de aceptabilidad se definen en trminos de valores mnimos o mximos permisibles para uno o ms de los siguientes parmetros:

Factor de seguridad, FS.

Probabilidad de falla, PF.

Desplazamiento acumulado del talud, D.

Tasa de desplazamiento del talud, V.

Consecuencias de una eventual inestabilidad, expresadas en trminos del tonelaje involucrado, W y/o de la altura de talud comprometida, h c y/o del nmero de rampas afectadas, nr.



Una revisin de la literatura tcnica, permite concluir que:

Los criterios de aceptabilidad son ms estrictos en el caso de taludes de obras civiles que en el caso de taludes mineros.

En el caso de los taludes de obras civiles, generalmente el mnimo aceptable para FSvara entre 1,3 y 1,5, predominando este ltimo valor. Por otra parte, en el caso de taludes mineros, el mnimo aceptable para FS vara entre 1,2 y 1,5, predominando el valor 1,3.

En el caso de los taludes de obras civiles, los mximos permisibles para PF varan entre 0,5% y 20%; mientras que en el caso de los taludes mineros, este rango es de 5% a 30%.

Generalmente los valores mximos permisibles dependen de las posibles consecuencias de una eventual inestabilidad; aceptndose diseos menos conservadores cuando las consecuencias de una eventual falla son de poca importancia. Muchas veces los valores mximos permisibles dependen de si se cuenta o no con un programa de instrumentacin y control; aceptndose diseos menos conservadores en la medida que se cuente con este programa (y el mismo sea adecuado al tamao del talud, posible(s) tipo(s) de inestabilidad(es), y potenciales consecuencias de una eventual falla).



La evaluacin de las consecuencias probables de una eventual inestabilidad debeconsiderar el tamao de los equipos que operan la mina.

Resultan permisibles inestabilidades relativamente poco importantes, si es que lostonelajes involucrados son tales que su remocin no requiere el uso de equipos porms de una semana, ni tampoco afecte el cumplimiento del plan de produccin.

Ejemplo Prctico: Proyecto Rosario, Iquique, CHILE(Cortesa Grupo Ingeniera Geotcnica Compaa Minera Doa Ins de Collahuasi S. C. M.)

Tomando en cuenta que:

La ocurrencia de inestabilidades a nivel de banco, en la prctica, es inevitable. Conforme con esto, el criterio de aceptabilidad para el sistema banco-berma no debe definirse en trminos del factor de seguridad, sino que en funcin de una probabilidad de falla mxima permisible, considerando en la definicin del ancho de berma la distribucin de los volmenes de estas inestabilidades menores, de modo que la berma pueda contener un volumen tal que su probabilidad de excedencia sea pequea. Adems, mientras ms pequeo sea el volumen afectado por la inestabilidad menor ser su relevancia, y viceversa. Por lo tanto, la probabilidad de falla mxima permisible ser mayor en el caso de volmenes pequeos, y menor en caso contrario. Por otra parte, si un banco ubicado inmediatamente arriba de una rampa sufre una inestabilidad su potencial efecto ser mayor que el de una inestabilidad similar en un banco no adyacente a una rampa.



Debe tenerse presente el hecho que un banco de pared final deber tener una vida operacional mayor que un banco de una pared no permanente (expansin).

La ocurrencia de inestabilidades en el talud interrampa tiene un efecto que puede llegar a ser muy importante y, en lo posible, debe evitarse este tipo de inestabilidades. Sin embargo, los criterios de aceptabilidad deben, tambin en este caso, definirse conforme con las consecuencias asociadas a una inestabilidad, las cuales dependen bsicamente de dos factores: la magnitud de la prdida de rampa, si la hubiera, y el volumen afectado por la inestabilidad. En este caso el criterio de aceptabilidad puede definirse en trminos de un valor mnimo permisible para el factor de seguridad; sin embargo, dada la incerteza asociada a los parmetros geolgico-geotcnicos resulta tambin necesario definir un lmite mximo para la probabilidad de falla permisible.

Adems, mientras ms pequeo sea el volumen afectado por la inestabilidad y menor sea la posible prdida de rampa, menor ser la relevancia de la inestabilidad, y viceversa. Por lo tanto, la probabilidad de falla mxima permisible ser mayor y el factor de seguridad mnimo permisible ser menor en el caso de volmenes y prdidas de rampa pequeas.

Debe tenerse presente el hecho que un talud interrampa de pared final deber tener una vida operacional mayor que un talud interrampa de una pared no permanente, cual el caso de una expansin.



VOLUMEN DIRECTAMENTEAFECTADO POR LA INESTABILIDAD

PERDIDADE RAMPA

RAMPA



La ocurrencia de inestabilidades a nivel de talud global tiene un efecto siempre importante, y si en el sector afectado hay rampas, stas se perdern; adems, los volmenes afectados por este tipo de inestabilidades sern sustancialmente mayores a los volmenes asociados a inestabilidades interrampa. En este caso el criterio de aceptabilidad puede definirse en trminos de un valor mnimo permisible para el factor de seguridad; sin embargo, dada la incerteza asociada a los parmetros geolgico-geotcnicos resulta tambin necesario definir un lmite mximo para la probabilidad de falla permisible. Por otra parte, mientras mayor sea el volumen afectado por la inestabilidad mayor ser la relevancia de sta, y viceversa. Por lo tanto, el criterio de aceptabilidad deber ser ms estricto en aquellos casos donde el volumen potencialmente afectado sea ms importante.

Debe tenerse presente el hecho que un talud global de pared final deber tener una vida operacional mayor que un talud global de una pared no permanente (adems, en la prctica los ngulos de talud global solo alcanzan su valor mximo en la condicin de pared final).

Siempre se mantendrn 2 rampas de acceso hasta el fondo del rajo, independientes entre s. Si por efecto de alguna expansin hay derrames sobre una rampa, deber existir la posibilidad de despejar dichos derrames en un periodo no mayor a tres das. Si no se dispusiera de dos accesos independientes al fondo del rajo, los criterios de aceptabilidad debern ser ms estrictos, ya que una eventual inestabilidad podra impedir el acceso al mineral.



En base a consideraciones operacionales y de disponibilidad de equipos, se ha deci-dido que remociones en masa de hasta 1.000.000 tons pueden ser despejadas sin mayores complicaciones operacionales ni de planificacin. Si se supone que una inestabilidad mayor, o sea a nivel de talud interrampa o global, afectara una exten-sin de pared del orden de 150 m, esto significa que es posible despejar hasta unas 6.500 ton/m sin mayores problemas (definicin vlida para equipos de carguo como los que considera el Proyecto Rosario: palas de 56 a 73 yd3, cargadores de 28 yd3 y camiones de 240 a 360 tc; evidentemente, si se aumenta la capacidad de estos equipos podr aumentarse el tonelaje inestable que resulta admisible).

Se cumplirn rigurosamente las recomendaciones de diseo de los taludes, en lo que se refiere a : implementacin de medidas de despresurizacin y drenaje; ejecucin de tronaduras controladas para minimizar el dao inducido en el macizo rocoso; control del cumplimiento de la lnea de programa en cada banco.

Conforme con todo lo anterior, CMDIC ha definido para el diseo geotcnico de los taludes del Rajo Rosario los criterios de aceptabilidad que se resumen en la figura de pgina siguiente.



0 1 2 3 4 5Numero de Rampas Afectadas

0

100

200

300

400M

asa

Com

prom

etid

a, w

(kt

on/m

)

FS 1,25 & PF 12%

FS 1,30 & PF 10%

FS 1,35 & PF 8%

FS 1,40 & PF 6%

FS 1,45 & PF 4%

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