GEOMECANICA EN LA MINA HUANZALA

1.1. INTRODUCCION:

A fin de organizar y mantener una adecuada estrategia de control de la estabilidad de la roca en nuestras labores mineras

dependiendo las características y condiciones de la masa rocosa, la cual puede variar de una labor a otra, como es el caso

de mina como HUANZALA, perteneciente al COMPAÑÍA MINERA SANTA LUISA S.A., es por esta razón que el

personal de debe estar familiarizado con las características y condiciones de la masa rocosa., la importancia de las

propiedades físico-mecánicas las cuales constituye parámetros de diseño que se emplean en el dimensionamiento de

excavaciones subterráneas, diseños de elementos de sostenimiento, diseño del trazo de perforación y voladura , para así

garantizar una ambiente seguro de trabajo en nuestras operaciones mineras..

1.2. OBJETIVO DEL INFORME:

El presente informe de practicas PRE -PROFESIONALES permitirá tomar decisiones correctas sobre diferentes

aspectos relacionados con las labores mineras, entre otras, se podrá establecer la dirección en la cual se deben avanzar las

excavaciones, el tamaño de las mismas, el tiempo de exposición abierta de la excavación, el tipo de sostenimiento a utilizar

y el momento en que éste debe ser instalado los controles de soteniemiento y los desplazamientos yd eformacone sde los

macisos rocosos. Por medio de la caracterización geomecánica GSI (índice de resistencia geológico), caracterización

geomecánica RMR Q Barton, pruebas de tracción de pernos, medición de convergencias, y mapeo estructural realizado

en la zona de mina Huanzala.

1.2. MACIZO ROCOSO:

Es el medio in-situ que contiene diferentes tipos de discontinuidades como diaclasas, estratos, fallas y otros rasgos

estructurales.

PRINCIPALES DISCONTINUIDADES DEl MACIZO ROCOSO

Planos de estratificación,dividen en capas o estratos a las rocas sedimentarias.

Fallas, son fracturas que han tenido desplazamiento. Éstas son estructuras menores que se presentan en áreas locales de la mina o estructuras muy importantes que pueden atravesar toda la mina

Diaclasas, también denominadas juntas, son fracturas que no han tenido desplazamiento y las que más comúnmente se presentan en la masa rocosa

Zonas de corte, son bandas de material que pueden ser de varios metros de espesor, en donde ha ocurrido fallamiento de la roca.

Contactos litológicos, que comúnmente forman, por ejemplo, la caja techo y caja piso de una veta

Planos de foliación o esquistosidad., se forman entre las capas de las rocas metamórficas dando la apariencia de hojas o láminas

Venillas, son rellenos de las fracturas con otros materiales.

1.3. TIPOS DE ROCA EXISTENTE EN MINA:

IGNEAS: Granodiorita, Porfido Cuarcifero

• SEDIMENTARIAS:

•

• SEDIMENTARIAS:Calizas, Lutitas, Areniscas, Cuarcitas, Limoarcillitas, Calcarenitas.

• METAMORFICAS:Skarn : Grosularia , Diopsido.

1.4. CARACTERIZACION RMR CIA MINERA SANTA LUISA S.A.

Esta clasificación geomecánica se basa en el índice RMR “Rock Mass Rating”, que da una estimación de la

calidad del macizo rocoso, la cual se realizara por el personal de área de geomecánica teniendo en cuenta los siguientes

factores:

Estos factores se cuantifican mediante una serie de parámetros definiéndose unos valores para dichos parámetros, cuya

suma, en cada caso nos da el índice de Calidad del RMR que varia entre 0 – 100.

Los objetivos de esta clasificación son:

• Determinar y/o Estimar la calidad del macizo rocoso.

• Dividir el macizo rocoso en grupos de conducta análoga.

• Proporcionar una buena base de entendimiento de las características del macizo rocoso.

• Facilitar la planificación y el diseño de estructuras en roca, proporcionando datos cuantitativos necesarios

para la solución real de los problemas de ingeniería.

A continuación se definen y valoran cada uno de los factores que intervienen en la clasificación.

A. RESISTENCIA COMPRESIVA DE LA ROCA:.

La resistencia compresiva “δc” de una roca se puede determinar por tres procedimientos:

• Estimación de la Resistencia Compresiva mediante el martillo Schmidt de Dureza.

• Determinación de la Resistencia Compresiva mediante el Ensayo de Carga Puntual “Franklin”.

• Determinación de la Resistencia Compresiva mediante el Ensayo de Compresión Simple y/o Uniaxial.

b.- Índice de la calidad de la roca – RQD

Para determinar el RQD (Rock Quality Designation) en el campo y /o zona de estudio de una operación minera, existen hoy en día tres procedimientos de calculo.

• Se calcula midiendo y sumando el largo de todos los trozos de testigo mayores que 10 cm en el intervalo de testigo de 1.5 m.

10150trozos cmsRQD

cms≥= ∑

• Comprende el cálculo del RQD en función del número de fisuras, por metro lineal, determinadas al realizar el levantamiento litológico-estructural (Detail line) en el área y/o zona predeterminada de la operación minera.

Siendo:

ºN deFisuras

SPANλ =

• Comprende el cálculo del RQD en función del número de fisuras, por metro cúbico, determinadas al realizar el levantamiento litológico-estructural (Detail line) en el área y/o zona predeterminada de la operación minera.

RQD = 115 – 3.3 (Jv)

Siendo:

Jv = Número de fisuras por metro cúbico.

c.- Espaciamiento de juntas:

Se ha comprobado que el espaciamiento de juntas tiene gran influencia sobre la estructura del macizo rocoso. La resistencia del macizo rocoso va disminuyendo según va aumentando el número de juntas, siendo el espaciado de las juntas el factor más influyente en esta disminución de resistencia.

Así resulta que un material rocoso de alta resistencia de 100 a 200 MPa, que esté muy fracturado con un espaciamiento de juntas de 5 cm, corresponde a un macizo rocoso débil.

A continuación se presenta la clasificación de Deere de los macizos rocosos. En lo referente al espaciamiento de juntas, que es la que recomienda utilizar en la clasificación geomecánica de Bieniawski.

DESCRIPCION ESPACIAMIENTO

ESPACIO DE JUNTAS VALORACIONTIPO

MACIZO ROCOSO

Muy ancho > 3 m 20 Sólido

Ancho 1 - 3 m 15 Masivo

Moderadamente cerrado

0.3 - 1 m 10 En bloques

Cerrado 50 - 300 mm 8 Fracturado

Muy cerrado < 50 mm 5 Machacado

- 0.1λ

RQD =е ( 0.1λ + 1)x 100

Cuadro Nº 2

d.-

D. Condición de juntas:

En este apartado se tienen en cuenta los siguientes parámetros:

- Apertura.- Tamaño.- Rugosidad.- Dureza de los labios de la discontinuidad.- Relleno.

e.- Presencia de agua:

El efecto del agua tiene especial importancia en los macizos rocosos diaclasados. Se tendrá en cuenta el flujo agua en el macizo rocoso. El criterio que se utilizará será el siguiente: completamente seco, húmedo, agua a presión moderada y agua a presión fuerte.

f.- Corrección por orientación:

A la hora de considerar los efectos de la orientación de las discontinuidades para la clasificación del macizo rocoso, con vistas a la construcción de una excavación subterránea y una labor minera superficial, es suficiente considerar si las orientaciones del rumbo y del buzamiento son más o menos favorables con relación a la labor minera que se va ejecutar.

Sólido

Masivo

En bloques

Fracturado

Machacado

Bieniawski ha propuesto la siguiente clasificación:

.

Cuadro Nº 3

Esta clasificación no es aplicable a rocas expansivas fluyentes.

Cuadro Nº 04

Orientación de rumbo y Muy Favorable Regular Desfavorable Muy

buzamiento de las fisuras Favorable Desfavorable

Túneles 0 -2 -5 -10 -12

Valores Cimentaciones 0 -2 -7 -15 -25

Taludes 0 -5 -25 -50 -60

Determinación de la clase del macizo rocoso

Cuadro Nº 05

Valor total del RMR 81-100 61-80 41-60 21-40 <20

Clase Número I II III IV V

Descripción Muy Bueno Bueno Medio Malo Muy Malo

RUMBO PERPENDICULAR AL EJE RUMBO PARALELO BUZAMIENTO

Dirección según Dirección contra AL EJE DEL TUNEL 0-20º

Buzamiento Buzamiento (Independiente

Buzamiento Buzamiento Buzamiento Buzamiento Buzamiento Buzamiento del Rumbo)

45-90º 20-45º 45-90º 20-45º 45-90º 20-45º

Muy Favorable Regular Desfavorable Muy RegularDesfavorable

Favorable Desfavorable

Significado de las clases de macizos rocosos

Cuadro Nº 06

Clase Número I II III IV V

Tiempo de 10 años para 6 meses 1 semana 5 horas 10 minutos

Mantenimiento 5m. para 4 m. para 3 m. para 1.5 m. para 0.5 m.

Cohesión > 3 Kg/cm² 2-3 Kg/cm² 1.5-2 Kg/cm² 1-1.5 Kg/cm² < 1 Kg/cm²

Angulo de fricción > 45º 40º-45º 30º-40º 30º-35º < 30º

Clasificación Geomecánica por BARTON:

Esta clasificación geomecánica se basa en el índice de calidad “Q” denominado también índice de Calidad tunelera, que da una estimación de la calidad del macizo rocoso, teniendo en cuenta los siguientes factores:

RQD Jr Jw

Q x xJn Ja SRF

=

Donde:

RQD : Índice de calidad de la rocaJn : Índice de diaclasado que tiene en cuenta el número de Familias.Jr : índice de rugosidad de las juntas. Ja : índice de alteración de las juntas.Jw : Índice de factor de reducción por presencia de agua en las juntas.SRF : factor de reducción por esfuerzos.

Cuadro Nº 07

Índice de Calidad de roca RQD Observaciones

A.- Muy mala 0 – 25 1.- cuando RQD 10, incluyendo

B.- Mala 25 – 50 cero; se puede utilizar el valor

C.- Regular 50 – 75 10 para el RQD.

D.- Buena 75 – 90 2.- Intervalos de 5 para RQD, ó

E.- Excelente 90 – 100 sea 100, 95, 90 son precisos.

Cuadro Nº 08

Número de Familias Jn Observacion

es

A.- Masivo, sin o con pocas juntas 0.5 - 1 1.- Para cruces en túneles

B.- Una familia de juntas 2 utilizar ( 3 x Jn)

C.- Una familia y algunas juntas

ocasionales 3 2.- Para Portales utilizar

D.- Dos familias de juntas 4 (2 x Jn)

E.- Dos familias y algunas juntas 6

F.- Tres familias de juntas 9

G.-Tres familias y algunas juntas 12

H.-Cuatro familias o más, roca muy

fracturada, Terrones de azúcar 15

I.- Roca triturada terrosa 20

Cuadro Nº 09

Cuadro Nº 10

Número de rugosidad de las Juntas Jr Observaciones

- Contacto entre las dos caras de la junta

- Contacto entre las dos caras de la junta

mediante un desplazamiento lateral 10 cm

A.- Juntas discontinuas 4 1.- Se añade 1.0 si el espa-

B.- Junta rugosa o irregular ondulada 3 ciamiento medio juntas

C.- suave ondulada 2 es mayor de 3 m.

D.- Espejo de falla, ondulada 1.5 2.- Jr = 0.5 se puede usar

E.- Rugosa o irregulares plana 1.5 Para juntas de fricción

F.- Suave plana 1.0 Planas y que tengan

G.- Espejo de falla o superficie de fricción alineaciones orientadas

plana. 0.5 para resistencia mínima.

- Sin contacto entre las dos caras de la

Junta desplazados lateralmente

H.- Zona que contiene minerales arcillosos

de espesor suficientemente gruesa para

impedir el contacto entre las dos caras. 1

I.- Zona arenosa de grava o roca triturada

suficientemente gruesa para impedir el

contacto entre las dos caras de la junta. 1

Número de alteración de las juntas Ja ør

(aprox.) Observación

- Contacto entre las dos caras de la junta.

A.- Junta sellada, dura, sin reblandamiento

relleno impermeable, ej. Cuarzo. 0.75

B.- Caras de la junta únicamente manchadas. 1 25º - 35º

C.- Las caras de la junta están alteradas lige-

ramente y contienen minerales no reblan-

decibles, partículas de arena, roca desin-

tegrada libre de arcilla. 2 25º - 30º

D.- Recubrimiento de limo o arena arcillosa,

pequeña fracción arcillosa no reblandeci-

ble. 3 20º - 25º 1.- Los valores de

E.- Recubrimiento de minerales arcillosos ør el ángulo

blandos o de baja fricción, ej. Caolinita, De fricción re-

mica, clorita, talco, y pequeñas cantidades sidual, se indi-

de arcillas expansivas, los recubrimientos can como guía

son discontinuos con espesores de 1ó2 mm 4 8º - 16º aproximada de

de las propie-

- Contacto entre las dos caras de la junta con dades minera-

menos de 10 cm de desplazamiento lateral. lógicas de los

productos de la

F.- Partículas de arena, roca desintegrada, alteración si es

libre de arcilla. 4 25º - 30º que están pre-

G.- Fuertemente sobreconsolidados, rellenos sentes.

de minerales arcillosos no reblandecidos

Los recubrimientos son continuos menores

de 5 mm. de espesor. 6 16º - 24º

H.- Sobreconsolidación media a baja, reblan-

decimiento, relleno de mineral arcilloso.

Los recubrimientos son continuos menores

de 5 mm. de espesor. 8 8º - 16º

I.- Relleno de arcillas expansivas ej. Montmo-

rillonita, de espesor continuo de 5mm. El

Valor Ja depende del porcentaje de parti-

Cuadro Nº 11

Cuadro Nº 12

Factor de Reducción de esfuerzos SRF Observaciones

Zonas débiles que intersectan la excavación y

pueden causar caídas de bloques, según avanza

la misma.

A.- Varias zonas débiles conteniendo arcilla o 1.- Redúzcanse estos valores SRF de

roca desintegrada químicamente, roca muy 10 25%-50% si las zonas de fractura

suelta alrededor (cualquier profundidad). solo se intersectan pero no cruzan

B.- Solo una zona débil conteniendo arcilla o roca la excavación.

desintegrada químicamente ( profundidad de 5 2.- Para un campo virgen de esfuerzos

excavación menor de 50 m.). fuertemente anisotropico, medidas:

Factor de reducción por presencia de Jw Presión agua Observaciones

agua en las juntas. Kg/cm²

A.- Excavaciones secas o de fluencia

poco importante, menos de 5 l/min.

Localmente. 1 < 1 1.- Los factores de C a E, son

B.- Fluencia o presión media, ocasional estimaciones aproximadas

lavado de los rellenos de las juntas. 0.66 1 - 2.5 aumenta Jw si se instalan

C.- Fluencia grande o presión alta, con- drenes.

siderable lavado de los rellenos de

las juntas. 0.33 2.5 - 10 2.- Los problemas especiales

D.- Fluencia o presión de agua excep- causados por la presencia

cionalmente altas con las voladuras de hielo no se toman en

diminuyendo con el tiempo. 0.1 - 0.2 > 10 consideración.

E.- Fluencia o presión de agua excep-

cionalmente altas y continuas, sin

disminución. 0.05 - 0.1 > 10

C.- Solo una zona débil conteniendo arcilla o roca cuando 5 <δ1/δ3 < 10, redúzcase:

Desintegrada químicamente ( profundidad de 2.5 a 0.8 la δc y el δt.

excavación mayor de 50 m.). Cuando δ1 y δ3 >10, redúzcase:

D.- Varias zonas de fractura en roca competente a 0.6 la δc y el δt.

(libre de arcilla), roca suelta alrededor 7.5 donde:

(cualquier profundidad). δc = Resistencia Compresiva.

E.- Solo una zona fracturada en roca competente δt = Esfuerzo a la tracción

(libre de arcilla), (profundidad de excavación 5 δ1 = Esfuerzo Principal Mayor.

menor de 50 m.). δ3 = Esfuerzo Principal Menor.

F.- Solo una zona fracturada en roca competente

(libre de arcilla), (profundidad de excavación 2.5

mayor de 50 m.).

G.- Juntas abiertas sueltas, muy fracturadas, etc.

(cualquier profundidad). 5

Continua........................

Factor de Reducción δc / δ1 δt / δ1 SRF Observaciones

de esfuerzos

- Roca Competente,

problemas de esfuerzos. 3.- Hay pocos casos repor-

tados donde el techo

H.- Esfuerzo bajo, cerca de la debajo de la superficie

superficie. > 200 > 13 2.5 sea menor que el ancho

I.- Esfuerzo medio. 200-10 13-0.66 1.0 del claro. Se sugiere

J.- Esfuerzo grande, estructu- Que el SRF sea aumen-

ra muy cerrada (general- tado de 2.5 a 5 para

mente favorable para la estos casos, ver H

estabilidad. Pude ser des-

favorable para la estabili-

dad de los hastíales. 10-5 0.66-0.33 0.5-2

K.- Desprendimiento modera-

do de la roca masiva. 5-2.5 0.33-0.16 05-10

L.- Desprendimiento intenso

de la roca masiva. < 2.5 < 0.16 10-20

- Roca fluyente, flujo plástico

de roca incompetente bajo

la influencia de altas pre-

siones litostaticas.

M.- Presión de flujo moderado. 5-10

N.- Presión de Flujo Intenso. 10-20

- Roca expansiva, actividad

actividad química expan-

Siva dependiendo de la

presencia de agua.

O.- Presión de expansión

Moderado. 5-10 P.- Presión de expansión

Intensa. 10-15

Recomendaciones para el uso de los cuadros:

1.- El parámetro Jn, que representa en número de familia de juntas, puede estar afectado por foliación, esquistosidad, clivaje y laminaciones. Si las juntas paralelas tienen suficiente desarrollo, deben contabilizarse como una familia completa. Si hay pocas juntas visibles, roturas ocasionales en los testigos debido a estos planos, se contabilizan como juntas ocasionales al considerar el Jn en la tabla.

2.- Los parámetros Jr y Ja, cuyo cociente representa la resistencia al esfuerzo cortante, serán los de la familia de juntas o discontinuidad rellena de arcilla, más débil que exista en la roca, además es necesario tener en cuenta la orientación de las familias o discontinuidades, de tal forma que deban ser representativas.

3.- El valor SRF, en el caso de que el macizo rocoso contenga arcilla, en este caso la resistencia de la roca es factor determinante de la estabilidad de la excavación subterránea. Cuando el macizo rocoso no contenga arcilla y el número de Juntas sea pequeño la resistencia de la roca puede convertirse en factor, tal que el cociente de δt/δc, defina la estabilidad de la roca.

4.- En el caso de rocas muy anisotropicas, la resistencia compresiva de la roca δc y el esfuerzo a la tracción δt, se evaluarán en la dirección más favorable para la estabilidad.

Para relacionar Q índice de calidad tunelera, con el comportamiento de una excavación subterránea y con las necesidades de sostenimiento de la misma. Barton Lien y Lunde desarrollaron la relación denominada Dimensión Equivalente “De” de la excavación, esta relación se obtiene de dividir el ancho, diámetro o altura de la excavación por un factor denominado Relación de soporte de la excavación ESR (Excavation Support Ratio).

De =

La relación de soporte de la excavación ESR tiene que ver con el uso que se pretende dar a la excavación y hasta donde se le puede permitir cierto grado de inestabilidad Barton da los siguientes valores supuestos para ESR:

Cuadro Nº 13

Tipo de excavación ESR

A.- Excavaciones mineras provisionales. 3 - 5

B.- Excavaciones mineras permanentes, túneles de conducción

de agua para obras hidroeléctricas (con la excepción de las

cámaras de alta presión para compuertas), túneles pilotos 1.6

(exploración), excavaciones parciales para cámaras

subterráneas grandes.

C.- Cámaras de almacenamiento, plantas subterráneas para

el tratamiento de aguas, túneles carreteros y ferrocarriles 1.3

pequeños, cámaras de alta presión, túneles auxiliares.

D.- Casas de maquinas, túneles carreteros y ferrocarriles

mayores, refugios de defensa civil, portales y cruces de túnel. 1.0

E.- Estaciones nucleoelectricas subterráneas, estaciones

de ferrocarril, instalaciones para deportes y reuniones, 0.8

fabricas.

Indice de resistencia geológica – GSI:

Ancho de la excavación, diámetro o altura (m)

Relación de soporte de la excavación ESR

Paul Marinos, profesor de Ingeniería Geológica de la Universidad Nacional Técnica de Atenas - Grecia, y Evert Hoek Ingeniero Consultor de Vancouver, B.C. de Canadá, desarrollaron el GSI, índice de resistencia geológica, con la finalidad de estimar la resistencia del macizo rocoso.

Este escrito presenta una revisión de la estimación de propiedades de resistencia del macizo rocoso a través del uso de GSI.

El sistema de clasificación GSI grandemente respeta las restricciones geológicas que ocurren en la naturaleza y están reflejadas en la información geológica. Un debate relaciona los rangos del índice de resistencia geológica (Strength Geological Index) para macizos rocosos típicos, enfatizando para macizos rocosos heterogéneos.

Estimación de las propiedades del macizo rocoso:

La entrada básica consta de estimaciones o medidas de la resistencia compresiva uniaxial (δc) y una constante del material (mi), esto es relacionada con las propiedades de fricción de la roca. Idealmente, estas propiedades básicas deberían calcularse en el laboratorio, descrito por Hoek y Brown (1997) empero, en muchos casos, la información es requerida antes de que las pruebas del laboratorio hayan sido completadas. Razón para estimar estos parámetros reproducimos el cuadro Nº 14. Notándose que esta actualizada de la versión (Marinos y Hoek, 2000).

El componente más importante de Hoek – Brown, para determinar la calidad del macizo rocoso es el proceso de reducir la δc del material y la constante mi, calculados en el laboratorio, valores que serán asignados en relación a los valores in-situ. Esto se calculará a través del Geological Strength Index – GSI.

El GSI ha sido desarrollado, como resultado de muchos años de debates con geólogos, con quienes E. Hoek ha trabajado alrededor del mundo. La consideración ponderada ha sido dado al léxico preciso en cada caso y a los pesos relativos asignados a cada combinación de las condiciones estructurales de la superficie y, para respetar las condiciones geológicas existente en la naturaleza.

Cuadro Nº 14

Estimación en el campo de la resistencia Compresiva Uniaxial de la roca intacta.

GRADO TERMINO δC Is

Estimación de la resistencia en el Campo Ejemplos

* MPa MPa

R6 Extremadamente > 250 > 10 Solo se pueden romper esquirlas de la Basalto, Diabasa

dura muestra con el martillo de geólogo. Gneiss, Granito,

Chert.

Se necesitan muchos golpes con el mar-

Anfibolita,

Gneiss, Grabo.

R5 Muy dura 100 - 250 4 – 10 tillo de geólogo para romper la muestra. Granodiorita,

Basalto.

Se necesita más de un golpe con el mar- Caliza, Mármol

R4 Dura 50 - 100 2 – 4 tillo de geólogo para romper la muestra. Esquisto,

arenisca.

No se puede rayar o desconchar con una Concreto,

R3 Media 25 - 50 1 - 2 navaja, las muestras se pueden romper Esquisto,

con un golpe firme con el martillo. Siltstone.

Puede desconcharse con dificultad con Yeso, Esquisto,

R2 Débil 5.0 - 25 ** Una navaja, se pueden hacer marcas Shale.

poca profundas golpeando fuertemente

la roca con la punta del martillo.

Deleznable bajo golpes fuertes con la Roca alterada,

R1 Muy débil 1.0 - 5.0 ** Parte puntiaguda del martillo de geólogo Shale.

puede desconcharse con una navaja.

R0 Extremadamente 0.25 - 1 ** Rayado por la uña del dedo pulgar. Falla delgada

Débil rígida.

* Grado adecuado por Brown (1981).

** La prueba de carga puntual sobre rocas con una resistencia compresiva

uniaxial debajo de 25 MPa. es probable que los resultados son ambiguos.

Correlación de parámetros de clasificación geomecánica:

La clasificación geomecánica de Bieniawski de 1989, puede ser utilizada para estimar el valor GSI de una manera similar a lo descrito para versión de 1976. en este caso, se asigna un valor de 15 a la valoración del agua subterránea y de nuevo se considera como cero (0) el ajuste por orientación de Juntas. Nótese que el valor mínimo que se puede obtener con la clasificación geomecánica de 1989 es 23 y que, en general, esta da un valor ligeramente más alto que la clasificación de 1976. la valorización final, llamada RMR89, puede ser utilizada para estimar el valor de GSI.

Para RMR89 > 23

GSI = RMR89 – 5

Para RMR89 < 23

No se puede utilizar la clasificación geomecánica de Bieniawski de 1989 para estimar el valor GSI, en cambio se debería usar el valor

de Q de Barton, Lien y Lunde.

Para sustituir a partir de la ecuación general de “Q” Barton, el Índice de calidad Tunelera modificada (Q´) es calculada a partir de:

´ r

n a

JRQDQ x

J J=

Este Valor de Q´ puede ser utilizado para estimar el valor GSI a partir de:

GSI = 9 LogeQ´ + 44

5.- PARÁMETROS GOTÉCNICOS OBTENIDOS EN LA MINA SANTA LUISA.S.A y COMPARACIONES CON OTRAS MINAS PARA REFERENCIA Y DISEÑOS:

Propiedades físicas obtenidas:

Propiedades mecánicas obtenidas:

TIPO DE P.E.a. Densidad P.a. Absorción

ROCA KN/m³ gr/cm³ % %

Caliza Negra 26.20 2.67 4.72 1.76

Mineral 40.22 4.10 2.45 0.60

TIPO DE δc

ROCA Kg/cm²

Caliza Negra 1654.84

Mineral 2135.98

RELACIONES APROXIMADAS ENTRE LA CALIDAD DEL MACIZO ROCOSO Y LAS CONSTANTES EMPIRICAS Rocas carbonatadas Rocas Sedimentarias y Meta Rocas Sedimentarias Rocas Igneas Cristalinas Rocas Cristalinas Igneas

Calidad del macizo Caliza morficas de origen arcilloso de grano grueso: de grano fino: Andesita, y Metamorficas de grano Rocoso. Dolomita y grano fino: Lodolita, lutita Arenisca Dolerita, Diabasa, Riolita grueso: Anfibolita Gabro

Marmol Pizarra y esquisto. Cuarcita y Mineral. Granito, Norita y Skarn. Roca Intacta m = 7.0 m = 10.0 m = 15.0 m = 17.0 m = 25.0 Ensayos en laboratorio s = 1.0 s = 1.0 s = 1.0 s = 1.0 s = 1.0 Libre de Juntas. A = 0.816 A = 0.918 A = 1.044 A = 1.086 A = 1.220 RMR : 100 B = 0.658 B = 0.677 B = 0.692 B = 0.696 B = 0.705 Q : 500 T = - 0.140 T = - 0.099 T = - 0.067 T = - 0.059 T = - 0.040

Muy Buena calidad m = 3.5 m = 5.0 m = 7.5 m = 8.5 m = 12.5 Roca sin disturbar ligada s = 0.1 s = 0.1 s = 0.1 s = 0.1 s = 0.1 en el tiempo. A = 0.651 A = 0.739 A = 0.848 A = 0.883 A = 0.998 RMR : 85 B = 0.679 B = 0.692 B = 0.702 B = 0.705 B = 0.712 Q : 100 T = - 0.028 T = - 0.020 T = - 0.013 T = - 0.012 T = - 0.008

Buena Calidad m = 0.7 m = 1.0 m = 1.5 m = 1.7 m = 2.5 Roca por el tiempo ligera- s = 0.004 s = 0.004 s = 0.004 s = 0.004 s = 0.004 mente disturbada. A = 0.369 A = 0.427 A = 0.501 A = 0.525 A = 0.603 RMR : 65 B = 0.669 B = 0.683 B = 0.695 B = 0.698 B = 0.707 Q : 10 T = - 0.006 T = - 0.004 T = - 0.003 T = - 0.002 T = - 0.002

Regular Calidad m = 0.14 m = 0.20 m = 0.30 m = 0.34 m = 0.50 Diversos grupos de juntas s = 0.0001 s = 0.0001 s = 0.0001 s = 0.0001 s = 0.0001 espaciados moderados. A = 0.198 A = 0.234 A = 0.280 A = 0.295 A = 0.346 RMR : 44 B = 0.662 B = 0.675 B = 0.688 B = 0.691 B = 0.700 Q : 1.0 T = - 0.0007 T = - 0.0005 T = - 0.0003 T = - 0.0003 T = - 0.0002

Pobre calidad m = 0.04 m = 0.05 m = 0.08 m = 0.09 m = 0.13 Imtemperizada, diaclasa- s = 0.00001 s = 0.00001 s = 0.00001 s = 0.00001 s = 0.00001 miento fuerte. A = 0.115 A = 0.129 A = 0.162 A = 0.172 A = 0.203 RMR : 23 B = 0.646 B = 0.655 B = 0.672 B = 0.676 B = 0.686 Q : 0.1 T = - 0.0002 T = - 0.0002 T = - 0.0001 T = - 0.0001 T = - 0.0001

Muy pobre calidad m = 0.007 m = 0.010 m = 0.015 m = 0.017 m = 0.025 Muy imtemperizada, dia- s = 0 s = 0 s = 0 s = 0 s = 0 clasamiento muy fuerte. A = 0.042 A = 0.050 A = 0.061 A = 0.065 A = 0.078 RMR : 3 B = 0.534 B = 0.539 B = 0.546 B = 0.548 B = 0.556 Q : 0.01 T = 0 T = 0 T = 0 T = 0 T = 0

Propiedades físicas de la caliza, para referencia y cálculos:

Propiedades mecánicas de la caliza, para referencia y cálculos:

MINA Densidad P.E.a. P.a. Absorción

gr/cm³ KN/m³ % %

Raura 2.72 26.88 0.47 0.17

Iscaycruz 2.59 25.00 4.62 1.81

San Nicolás 2.67 26.21 1.58 0.59

Cementos 2.65 26.01 0.99 0.37

Norte Pacasmayo

Huanzala 2.67 26.20 4.72 1.76

Cerro de Pasco 2.66 26.13 2.39 0.90

Propiedades físicas del pórfidos, para referencia y cálculos:

Propiedades mecánicas del pórfido, para referencia y cálculos:

OBRA Is δc δt Constante

s Elásticas Corte Directo

CIVIL Kg/cm² Kg/cm² Kg/cm² "E" Kg/cm² " "ν "C" Kg/cm² "Φi" º

Túnel Kovire 79.40 885.89 84.53 0.76 x 105 0.27 0.80 35.10

Túnel ...... 563.74 56.40 0.65 x 105 0.13 ...... ......

Is δc Constante

s Elasticas

Corte Directo δt

Kg/cm² Kg/cm² "E" Kg/cm² " "ν "C" Kg/cm² "Φi" º Kg/cm²

Raura ...... 522.70 0.89 x 105 0.22 ...... ...... ......

Iscaycruz ...... ...... 2.13 x 105 0.25 ...... ...... 61.79

San Nicolas ...... 619.25 1.04 x 105 0.28 ...... ...... ......

Cemento Norte 78.66 ...... 1.31 x 105 0.16 ...... ...... 68.48

Pacasmayo ....... ...... ...... ...... ...... ...... ......

Colquijirca 73.27 ...... ...... ...... ...... ...... ......

Huanzala ....... 1654.84 ...... ...... ...... ...... ......

San Miguel ...... ...... 2.81x105 0.15 0.80 31.50 109.95

Cerro de Pasco ....... 1611.44 ...... ...... ...... ...... ......

OBRA CIVIL Densidad P.E.a. P.a. Absorción

gr/cm³ KN/m³ % %

Túnel Kovire 2.46 24.11 6.96 2.83

Túnel Carhuaquero 2.07 20.34 5.24 1.89

Chavimochic 2.65 26.00 0.72 0.27

Carhuaquero

Chavimochic 89.20 812.20 84.30 0.75 x 105 0.15 2.00 47

1.3.1.EQUIPOS DE PROTECCIÓN PERSONAL:

Mameluco con cintas reflectivas

Guantes de jebe

Respirador

Tapones auditivos

Lentes de seguridad

Correa porta lámpara

Casco protector con barbiquejo

Botas de jebe con punta de acero

1.3.2.EQUIPO / HERRAMIENTAS / MATERIALES.

Juego de barretillas

Wincha de 5 m

Brújula Brunton

Picota de geólogo

Tablero

Cuchilla

Martillo de Schmith

Pintura spray

1.3.3.PROCEDIMIENTO:

Antes de iniciar el trabajo debe inspeccionar la labor usando el Formato IPERC de Campo, realizar un chequeo

minucioso de la labor verificando rocas sueltas y presencia de gases; desatar las rocas sueltas antes de realizar el

trabajo (realizar desatado de rocas sueltas y/o fracturadas; utilizar el juego de barretillas, desatar manteniendo la

barretilla en una inclinación de 45 grados con respecto a la horizontal (piso) y aun costado del cuerpo) y ventilar la

labor.

Verificar el trabajo de equipos pesados; coordinar con los operadores de equipos pesados para realizar un trabajo

conjunto.

1.3.4.TOMA DE DATOS GEOMECÁNICOS

Determinar el RMR en cada punto topográfico y/o labores donde se desea mapear y contrastar con el plano

topográfico, geológico todas las estructuras con sus respectivos rumbos y buzamientos en una escala 1/500;

mantener bien limpia la zona a mapear. Identificar fallas geológicas; tomar rumbo y buzamiento.

Los parámetros a tomar en cuenta en el mapeo RMR son:

A. RESISTENCIA COMPRESIVA (Rc): En Huanzala se determina mediante el valor corregido del índice

de rebote del martillo, El objeto de conocer la dureza de una roca, mediante el Martillo Schmidt, es poder

estimar su Resistencia Compresiva, es necesario tomar varios varias muestras de rebote y efectuar el

promedio correspondiente, asimismo el angulo con respecto a la cara de la estructura rocosa. Interceptando

con la densidad del tipo de material que se esta trabajando. Consiguientemente promediamos si fluctúa entre dos

valores Luego en gabinete se corrige mediante una tabla de corrección

B. El RQD (Rock Quality Designation ):

C. EL ESPACIAMIENTO DE LAS DISCONTINUIDADES.

Es la distancia perpendicular entre discontinuidades adyacentes. Éste determina el tamaño de los bloques de roca

intacta. Cuanto menos espaciado tengan, los bloques serán más pequeños y cuanto más espaciado tengan, los

bloques serán más grandes.

PERSISTENCIA

Es la extensión en área o tamaño de una discontinuidad. Cuanto menor sea la persistencia, la masa rocosa será más estable y cuanto mayor sea ésta, será menos estable.

APERTURA

Es la separación entre las paredes rocosas de una discontinuidad o el grado de abierto que ésta presenta. A menor apertura, las condiciones de la masa rocosa serán mejores y a mayor apertura, las condiciones serán másdesfavorables.

RUGOSIDAD

Es la aspereza o irregularidad de la superficie de la discontinuidad. Cuanto menor rugosidad tenga una discontinuidad, la masa rocosa será menos competente y cuanto mayor sea ésta, la masa rocosa será más competente.

RELLENO

Son los materiales que se encuentran dentro de la discontinuidad. Cuando los materiales son suaves, la masa rocosa es menos competente.

ALTERACIONLa alteración de la roca o más propiamente dicha, alteración hidrotermal, se produce por la ascensión de fluidos o gases magmáticos a altas temperaturas a través de fracturas o zonas de falla. Éstos afectan a los rellenos de las zonas de falla y sus cajas, originando reemplazamientos y rellenos, que modifican las condiciones del macizo rocoso en los cuales se emplazan.

La presencia de agua

Corrección por orientación.

Estos factores se cuantifican mediante una serie de parámetros

definiéndose unos valores para dichos parámetros, cuya suma, en cada caso nos

da el índice de Calidad del RMR.MAPEO

En el mapeo geomecánico consideramos las propiedades de las discontinuidades importantes que las caracterizan y

que influyen en el comportamiento de la masa rocosa

del mismo modo algunas características de la excavación estos datos recopilamos en el cuadro que adjuntamos en el

(Anexo ). Este trabajo viene a ser la recolección de datos

de campo, consistente en evaluar las características geomecánicas de las

discontinuidades, para llevar esta información a una interpretación mas clara y sencilla y que nos de una idea del

control de la estabilidad del macizo rocoso. El mapeo es el trabajo más delicado en geomecánica y tiene que ser

realizado por personal debidamente capacitado.

4.3.1 ALTURA Y ANCHO DE LABOR

El tamaño de una excavación tiene que ser compatible con las condiciones Geomecánicas de la

masa rocosa. Cuando las condiciones geomecánicas no lo Permiten y se intenta hacer crecer el tamaño de la

excavación, se genera un peligro potencial, si es que no se adoptan medidas de control de la estabilidad de la

masa rocosa. Cuando el tamaño de la excavación crece, los techos, paredes o cajas están expuestos a mayores

rasgos estructurales de la masa rocosa. Se toma también las

medidas de la altura y el ancho de la labor.

5

RESISTENCIA GEOLOGICA

Paúl Marinos, profesor de Ingeniería Geológica de la Universidad Nacional

Técnica de Atenas - Grecia, y Evert Hoek Ingeniero Consultor de Vancouver, B.C.

de Canadá, desarrollaron el GSI, índice de resistencia geológica, con la

finalidad de estimar la resistencia del macizo rocoso.

El Índice de Resistencia Geológica GSI considera dos parámetros: y la

condición de la estructura de la masa rocosa la condición superficial de la

misma..

La estructura de la masa rocosa considera el grado de fracturamiento o la

cantidad de fracturas (discontinuidades) por metro lineal, según esto, las cinco

categorías consideradas se definen así:

Masiva o Levemente Fracturada (LF)

Moderadamente Fracturada (F)

Muy Fracturada (MF)

Intensamente Fracturada (IF)

Triturada o brechada (T)

La condición superficial de la masa rocosa involucra a la resistencia de la

roca intacta y a las propiedades de las discontinuidades: resistencia, apertura,

rugosidad, relleno y la meteorización o alteración. Según esto, las

cinco

categorías consideradas se definen así:

Cuadro de la Clasificación del GSI

Masa rocosa Muy Buena (MB)

Masa rocosa Buena (B)

Masa rocosa Regular (R)

Masa rocosa Mala (M)

Masa rocosa Muy Mala (MM)

Como ejemplo de aplicación de este criterio, consideremos una roca

que puede indentarse profundamente al golpearlo con la punta de la

picota, correspondiéndole una resistencia muy baja. Si sus fracturas están muy

abiertas con relleno de arcillas blandas, su condición será la de Muy Mala. Si

esta roca tuviera 10 fracturas /metro, su clasificación según el GSI será:

Moderadamente, Fracturada y Muy Mala (F/MM).Cabe señalar que entre los

diferentes criterios

de clasificación geomecánica existen relaciones matemáticas para su correlación.

Por ejemplo, el RMR de Bieniawski (1989) está correlacionado al Q (índice de

calidad de la masa rocosa) de Barton (1974), por la expresión RMR = 9 lnQ +

44. Por otro lado, el RMR de Bieniawski (1989) está correlacionado al GSI de

Hoek y Marinos (2000), por la expresión GSI = RMR - 5, para el caso RMR >

23 y considerando condiciones secas.