Geotecnia - Informe Nº 2

7/24/2019 Geotecnia - Informe N 2

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UNIVERSIDAD NACIONAL DE TRUJILLO

SEDE - HUAMACHUCOINTRODUCCIN

La Geotecnia es la ciencia dedicada a la investigacin, estudio y solucin

de problemas relacionados con las propiedades mecnicas, hidrulicas e

ingenieriles que surgen como resultado de la interaccin entre la

geologa y las obras y actividades del hombre, as como a la prediccin y

desarrollo de medidas para la prevencin o remediacin de peligros

geolgicos. En este caso en especial para la Minera Subterrnea L

geotecnia nos sirve para el estudio de las propiedades mecnicas,

hidrulicas del maci!o rocoso donde se va a llevar a cabo la construccin

de un labor minera.

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SEDE - HUAMACHUCO

OBJETIVOS:

Uno de los objetivos de este tabajo es a!ende "#$o

%tili&a la geote"nia de $anea e'"a& en la (ine)aS%btenea* los !%ntos en los "%ales debe$os de !onees!e"ial aten"i#n + "%idado "on la a+%da de la geote"nia,

Resolve los !oble$as -id%li"os a los .%e nosen/enta$os en %na labo,

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SEDE - HUAMACHUCO

CONTENIDO

0, (INER12 SUBTERR3NE2La e$traccin de minerales mediante minera subterrnea envuelve

la generacin de di%erentes tipos de aberturas, con un considerable

rango de %unciones. En una mina convencional se puede tener& tiros,

niveles de acarreo, contra %rentes, cruceros de e$traccin, cmaras

de bombeo, tiros de ventilacin y entradas de aire que constituyen

desde accesos a la mina hasta e$cavaciones para servicios. Su vida

'til es comparable o en ocasiones e$cede la vida del depsito por ser

minado y normalmente este tipo de obras se lleva a cabo en las

tablas del depsito (roca est)ril*. Las obras de servicio y las deoperaciones directamente asociadas con la recuperacin del mineral

que consisten en cruceros de e$traccin, %rentes, contra po!os de

acceso y metaleras, desde donde o en los cuales se lleva a cabo

varias operaciones de produccin. Estas obras se llevan a cabo en la

!ona minerali!ada o en !onas est)riles cercanas al depsito mineral

y su vida 'til est limitada a la duracin de la actividad del minado

en su vecindad inmediata. Muchas obras van siendo eliminadas

con%orme se va minando. El tercer tipo de obras subterrneas son las

que se encuentran en el depsito mineral. +uede ser un rebae, con

unas tablas bien de-nidas %ormando los limites geom)tricos del

hueco minado, el cual aumenta de tamao con%orme se va minando.

lterno a esto puede ser que el rebae tal ve! tenga relleno de

%ragmentos con unos lmites pobremente de-nidos, que

normalmente coinciden con los lmites del depsito. Las !onas

%ragmentadas son generadas por disgregacin inducida. La vida 'til

de cualquier tipo de estas obras (rebaes* est de-nido por la

duracin de la actividad de la e$traccin del mineral.

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0igura ".# 1bras Mineras

2ndependientemente del sistema de minado subterrneo que se

adopte para la e$traccin de mineral, es posible especi-car cuatro

obetivos comunes de la mecnica de rocas para una buena

eecucin de la estructura del minado, y para los tres tipos de obras

subterrneas que se describieron anteriormente. Estos cuatro puntos

son&

o segurar la estabilidad total de la estructura completa de la mina,

de-nida por los rebaes y los huecos minados, mineral por minar y

la roca est)ril adyacente3

o +roteger las obras principales de servicio de principio a -n seg'n

la vida 'til con la cual se dise.

o +roveer de accesos seguros a lugares de trabao seguros, tanto en

las !onas de produccin y como en sus alrededores.

o +reservar las condiciones de minado para las reservas sin minar.

Es instructivo de-nir las di%erencias signi-cativas en operaciones

re%erentes a e$cavaciones subterrneas diseadas para propsitos

de ingeniera civil y aquellas e$cavaciones envueltas en la prctica

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SEDE - HUAMACHUCOde la ingeniera de minas suetas a la entrada del personal de la

mina. En el 'ltimo caso, el uso de cualquier obra est enteramente

en bao control de los operadores de la mina. 5 durante su uso activo

la super-cie de la e$cavacin est sueta a la virtual inspeccin

continua del personal de la mina. Los trabaos de mantenimiento ode restauracin de las condiciones de seguridad alrededor de las

obras subterrneas, tienen rangos que van desde ama!ice hasta

m)todos de soporte y re%uer!o, que se pueden reali!ar en cualquier

momento, bao la direccin del departamento de operacin o de

planeacin de la mina. Estas operaciones raramente se ven en las

obras en%ocadas a la ingeniera civil. 1tra gran di%erencia es que la

mayora de las e$cavaciones con propsitos mineros tienen una vida

'til signi-cativamente menor que aquellas e$cavaciones usadas para

propsitos de ingeniera civil. 6o es de sorprender, por lo tanto, que

el diseo de una e$cavacin minera re7ee el grado de controlinmediato sobre la utili!acin de la e$cavacin, mediante

inspecciones, mantenimiento y el soporte que pueda o%recer la

operacin en la mina.

dems de los di%erentes lmites de operacin para las e$cavaciones

mineras y civiles, hay una marcada di%erencia en la naturale!a de las

estructuras generadas y esto a%ecta directamente la -loso%a del

diseo. La principal di%erencia es que una estructura de roca de la

ingeniera civil es reparable, considerando que una estructura minera

contin'a su desarrollo desde el inicio hasta el -n de la mina. En el'ltimo caso, la secuencia de los rebaes o del minado por bloques

asume gran importancia. Las dediciones hechas en los primeros aos

de la vida de la mina puede limitar las opciones y el )$ito de la mina,

cuando se est buscando establecer una estrategia ordenada y

e%ectiva para la e$traccin o la recuperacin del mineral remanente.

4, 52 (EC3NIC2 DE ROC2S EN 52 IN6ENIER12 DE (IN2S

La problemtica de la ingeniera mecnica en todos los diseos

estructurales es la prediccin del comportamiento de la estructurabao las cargas actuantes o durante su vida 'til. La temtica de la

ingeniera de mecnica de rocas, como una prctica aplicada a la

ingeniera de minas, es concerniente a las aplicaciones de los

principios de la ingeniera mecnica al diseo de las estructuras de

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SEDE - HUAMACHUCOroca generadas por la actividad minera. Esta disciplina est

estrechamente relacionada con las corrientes principales de la

mecnica clsica y de la mecnica de materiales, pero hay varios

%actores espec-cos que la identi-can como un campo distinto y

coherente de la ingeniera.9na amplia de-nicin de la mecnica de rocas es la que o%reci el 9S

6ational :omite on ;oc< Mechanics en "=>4 y subsecuentemente

modi-cada en "=?4&

La mecnica de rocas es la ciencia terica y prctica del

comportamiento mecnico de las rocas y de los maci!os rocosos3 es

la rama de la mecnica re%erente a la respuesta de la roca y del

maci!o rocoso a los campos de %uer!a de su ambiente %sico.

:omo se de-ne la temtica, es de %undamental importancia para la

ingeniera de minas por que el acto de crear e$cavaciones para

minar cambia los campos de %uer!a del ambiente %sico de la roca. Elestudio de la respuesta de la roca a estos cambios requiere de la

aplicacin de t)cnicas analticas espec-camente desarrolladas para

dicho propsito, los cuales ahora %orman parte de la temtica. La

mecnica de rocas %orma parte de la amplia temtica de la

geomecnica que se en%oca a la respuesta mecnica de todos los

materiales geolgicos, incluyendo los suelos. La erudita sociedad de

geomecnica en ustralia, La ustralian Geomechanics Society,

de-ne a la geomecnica como @la aplicacin de principios geolgicos

y de ingeniera al comportamiento de los suelos, del aguasubterrnea y al uso de estos principios a la ingeniera civil,

ingeniera de minas, ingeniera de costas e ingeniera ambiental en el

sentido ms amplioA.

Esta de-nicin de geomecnica es casi sinnimo del termino

ingeniera geot)cnica, la cual es de-nida como @la aplicacin de la

ciencia de mecnica de suelos, mecnica de rocas, ingeniera

geolgica y de otras disciplinas relacionadas a la construccin en

ingeniera civil, las industrias de e$traccin y a la preservacin y

meora del ambienteA (non, "===*. El termino ingeniera geot)cnica

y el adetivo geotecnia ser usado de igual manera es este te$to.Los principios de aplicacin de la mecnica de rocas en la minera

subterrnea esta basada en premisas simples y qui!s evidentes en

si. +rimero, se postula que a un maci!o rocoso se le puede atribuir un

sistema de propiedades mecnicas que pueden ser medidas en una

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SEDE - HUAMACHUCOprueba estndar o se que pueden ser estimados utili!ando t)cnicas

establecidas. En segundo lugar, se a-rma que el proceso de la

e$plotacin minera subterrnea genera una estructura rocosa con

huecos, elementos de soporte, estribos y que el %uncionamiento

mecnico de la estructura es %avorable al anlisis utili!ando losprincipios de la mecnica clsica. La tercera posicin es la capacidad

de predecir y controlar el comportamiento mecnico de la roca

encaonante en donde el proceso de minado puede garanti!ar o

incrementar la seguridad y el comportamiento econmico de la mina.

Estas ideas pueden ser algo elementales. Sin embargo, incluso la

aplicacin limitada de los conceptos de mecnica en la e$cavacin y

en los diseos estructurales en minas es una innovacin

comparativamente reciente (Bood y CroDn, "===*.

4,0 Co$!lejidades in-eentes en la $e"ni"a de o"as

Se ha observado que la mecnica de rocas representa un uego

de principios, un cuerpo de conocimiento y varios procedimientos

analticos relacionados al campo general de la mecnica aplicada.

La pregunta que surge es que problemas mecnicos se

presentan en los medios geolgicos, su-cientes para usti-car la

%ormulacin o el reconocimiento de una disciplina coherente,

dedicada de la ingenieraF Los cinco temas que se discutirn a

continuacin determinan la naturale!a y el contenido de la

disciplina e ilustra la necesidad de es%or!arse en investigar y para

desarrollar %unciones y metodologas especi-cas en la ingeniera

de minas.

7a"t%as en la o"aLa %ractura en los materiales convencionales de ingeniera

ocurren en un campo de tensin, algunas teoras so-sticadas

han postulado la e$plicacin del comportamiento antes de la

%alla y despu)s de la %alla del material. Los campos de es%uer!os

que se encuentran en estructuras rocosas son de compresin,

as que las teoras establecidas no son inmediatamenteaplicables a la %ractura en la roca. E$iste una complicacin

peculiar en la roca re%erente a la compresin que est asociada

con la %riccin del movimiento que se genera entre las

super-cies de las micro%racturas, las cuales son los lugares

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SEDE - HUAMACHUCOdonde se originan las %racturas. Esto causa que la resistencia de

la roca sea altamente sensible a es%uer!os de con-namiento, y

genera dudas concernientes a la relevancia de los principios de

normalidad, 7uos asociados y la teora plstica en general

dentro de los anlisis de es%uer!os y de%ormaciones antes de la%alla en las propiedades de la roca. 9n problema relacionado es

el %enmeno de la locali!acin, en el cual la ruptura en un medio

rocoso se e$presa como la generacin de uniones debidas a la

intensa de%ormacin de cortante, separando los mbitos del

material rocoso aparentemente sin alterar.

E/e"tos de la es"alaLa respuesta de la roca a cargas impuestas muestra un e%ecto

pronunciado en el tamao o escala de la carga. Este e%ecto es

relacionado en parte a la naturale!a discontinua de los maci!os

rocosos. Las uniones y otras %racturas de origen geolgico estnpresentes en los cuerpos rocosos, y de esta manera la

resistencia y las propiedades de de%ormacin de los maci!os

rocosos estn in7uenciadas tanto por las propiedades del

material rocoso (por eemplo, la continuidad del maci!o rocoso*

y la variacin en las caractersticas estructurales. Estos e%ectos

se pueden apreciar considerando varias escalas de carga como

a los que los maci!os rocosos se encuentran sometidos en la

prctica de la minera. El proceso de la barrenacin

generalmente re7ea las propiedades de la resistencia de la rocaintacta, puesto que el proceso %unciona induciendo %racturas al

material rocoso debao de la herramienta de per%oracin.

Minando un cuele en roca con uniones puede re7ear las

propiedades del sistema de uniones. En este caso, la seccin

-nal de la abertura estar de-nida por el comportamiento de las

uniones. El comportamiento de la roca en la peri%eria de la obra

puede re7ear la presencia de pequeos bloques de roca, en los

cuales la estabilidad esta de-nida por la %riccin y por otras

%uer!as actuando sobre su super-cie. En una escala ms grade,

por eemplo un pilar, las uniones del maci!o pueden demostrarlas propiedades de pseudo continuidad. Los e%ectos de escala se

pueden ver de una manera esquemtica en la -gura ".".

Estas consideraciones sugieren que las especi-caciones de las

propiedades mecnicas de un maci!o rocoso no tienen simple

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SEDE - HUAMACHUCOimportancia. En particular, la inverosmil posibilidad de hacer

pruebas en especimenes de rocas con uniones, a una escala

su-ciente para representar la continuidad equivalente

satis%actoriamente, indica la necesidad de postular y veri-car

m)todos de sinteti!ar las propiedades del maci!o rocoso parasus elementos constitutivos.

Resisten"ia a la tensi#nLas rocas se distinguen de todos los dems materiales comunes

de ingeniera, a e$cepcin del concreto, por su baa resistencia a

la tensin. Los especimenes de roca probados en pruebas de

tensin unia$ial han %allado a es%uer!os muy baos en

comparacin a los valores obtenidos en las pruebas a la

compresin simple (9:S*. Hebido a que las uniones y otras

%racturas o%recen poca o nula resistencia a la tensin, la

resistencia a la tensin en un maci!o rocoso puede asumirsecomo nula. La implicacin de esta propiedad en diseos de

e$cavaciones en roca es que ninguna !ona identi-cada por el

anlisis ser sueta a es%uer!os de tensin, en la prctica,

destensionarla, y causar re distribucin de es%uer!os locales. La

destensin puede dar como resultado una inestabilidad en la

roca, lo cual se ver re7eado en desprendimiento espontneo o

progresivo de la roca.

E/e"tos del ag%a s%btenea

El agua subterrnea puede a%ectar el comportamiento mecnico

de las rocas en dos sentidos. El ms obvio es el que ocurre en la

operacin de la ley del es%uer!o e%ectivo. El agua bao presin

en las uniones que de-nen bloques reduce el es%uer!o normal

e%ectivo entre las super-cies de las rocas y por lo tanto reduce

la potencial resistencia al corte. En las rocas porosas, como la

arenisca, la ley del es%uer!o e%ectivo tiene un comportamiento

igual que al de suelos granulares. El e%ecto de -suras o poros de

agua bao presin reducen el es%uer!o ultimo del maci!o, en

comparacin con las condiciones que se presentan cuando secolocan drenes.

9n e%ecto ms sutil del agua subterrnea sobre las propiedades

mecnicas de las rocas puede surgir de la accin nociva del

agua en determinadas rocas y minerales. +or eemplo, la arcilla

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SEDE - HUAMACHUCOse muestra suave en presencia de agua, reduciendo el es%uer!o

y aumentando la de%ormabilidad del maci!o rocoso. Las rocas

argili!adas, como las pi!arras y las areniscas argili!adas,

tambi)n demuestran una marcada reduccin en la resistencia de

los materiales seguida de in%usin en el agua (in%usin.Iaccinde introducir en agua caliente ciertas sustancias orgnicas para

e$traer de ellas las partes solubles*.

La implicacin de los e%ectos del agua subterrnea en la

resistencia del maci!o rocoso son muy considerables para las

prcticas de minera. +uesto que el comportamiento de la roca

se pude determinar por su ambiente geohidrolgico, puede ser

esencial en algunos casos mantener un control de las

condiciones del agua subterrnea en el rea de la mina.

dems, puesto que las operaciones de relleno son importantes

en algunas operaciones de e$plotacin de minas, se debeconsiderar cuidadosamente desde el punto de vista de las

caractersticas de los es%uer!os bao las condiciones variables

del agua subterrnea.

J

a* b* c*

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SEDE - HUAMACHUCO0igura "." El e%ecto de la escala en la respuesta de la roca

debida a cargas impuestas& a* %alla de un material rocoso debido

a la barrenacin, b* Las discontinuidades controlan la %orma -nal

de la e$cavacin, c* un pilar de mina opera de una %orma pseudo

continua.

Inte$!eis$o

El intemperismo se puede de-nir como la alteracin %sica o

qumica de la super-cie de la roca debido a las reacciones con

los gases atmos%)ricos y soluciones acuosas. El proceso es

anlogo a los e%ectos de la corrosin en materiales

convencionales. El inter)s ingenieril del intemperismo se genera

debido a su in7uencia en las propiedades mecnicas del

material intacto, as como la potencialidad del e%ecto

signi-cativo del coe-ciente de %riccin en la super-cie de laroca. +arece que mientras el intemperismo causa una reduccin

constante en las propiedades de la roca, el coe-ciente de

%riccin de una super-cie puede su%rir una reduccin (Coyd,

"=?8*.

pesar de que los procesos %sicos como el ciclo termal y la

insolacin pueden ser importantes en la minera a tao abierto,

el proceso del intemperismo subterrneo es en su mayor parte

de origen qumico. Esto incluye disolucin y el %enmeno de

cambio de iones, o$idacin e hidratacin. lgunos e%ectos delintemperismo son %cilmente apreciables, como la disolucin de

cali!as en un ambiente de alteracin debido al agua

subterrnea. En otros casos, como en la o$idacin de la pirrotita,

la susceptibilidad de algunas %ormas de minerales a un rpido

ataque qumico no esta totalmente comprendido. 1tro problema

de alteracin se presenta en rocas bsicas que contienen

minerales como el olivino y piro$enos. La hidrlisis produce

montmorilonita, la cual es una arcilla e$pansiva con un

comportamiento mecnico especialmente intratable.

Esta discusin no identi-ca todos los t)rminos a considerar. Sinembargo, es claro que este tema (el intemperismo* trasciende el

dominio de la mecnica aplicada tradicional y necesita incluir un

n'mero de temas que no tienen que ver con ninguna otra

disciplina de la ingeniera.

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8,CO(PORT2(IENTODE5252BOR(INER2

+ara anali!ar el comportamiento de una labor minera, se debe tener

en cuenta el sistema de control instrumental (monitoreo*de los componentes estructurales rocosos de dicha labor minera

super-cial yo subterrnea (rampa, banco, galera, crucero, taeo,

entre otras* con una diversidad yo gama de equipos e

instrumentos mecnicos, hidrulicos, el)ctricos, electrnicos.

8,0 2NTESDE52CONSTRUCCIN

+ara recabar la in%ormacin que se necesita para el diseo de la

eecucin de la labor minera. Esta in%ormacin incluye el mdulo

de de%ormacin de la roca, la resistencia de la roca inIsitu y elestado de los es%uer!os inIsitu.

8,4 DUR2NTE52CONSTRUCCIN

+ara con-rmar la idoneidad del diseo y para

proporcionar las bases necesarias para su cambio. dems el

control de los despla!amientos tiene un papel importante en la

in%ormacin que se necesita para aumentar la seguridad en las

labores mineras super-ciales y subterrneas.

8,8 DESPU9SDE52CONSTRUCCIN

+ara controlar el comportamiento general de la labor

minera durante la operacin o para medir la reaccin de una

operacin minera adyacente a otra ms cercana.

9n programa sobre el sistema de instrumentacin super-cial

yo subterrnea deber en%rentarse a estas %ases en una %orma

ms e-ciente y econmica que sea posible. 6o se debern

sobreestimar las %ases de sencille!, solide! y con-abilidad

ya que los instrumentos a emplearse en labores minerasse sometern a condiciones muy rudas de temperatura, de

humedad y de maneo.

8, CONTRO5INSTRU(ENT25

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El monitoreo es la observacin del comportamiento de las

estructuras, ya sea visualmente o con la ayuda de instrumentos.

Hentro del conte$to geomecnico, el control instrumental puede

llevarse a cabo por las siguientes ra!ones&

+ara el registro de los valores naturales y variaciones en los

parmetros geot)cnicos tales como el nivel %retico, nivel de

agua y eventos ssmicos antes del inicio de la puesta en marcha

de un proyecto.

+ara garanti!ar la seguridad durante la construccin y

operacin por eemplo& Mediantela advertencia del

desarrollo del e$ceso de de%ormaciones en el

terreno, presiones de agua y carga de los elementos de soporte.

+ara veri-car la valide! de las suposiciones, modelos

conceptuales y los valores del suelo o las propiedades del

maci!o rocoso, usados en los clculos para el diseo.

+ara el control de la implementacin del tratamiento del terreno

y remediar trabaos tales como glaciares durante la

pro%undi!acin de piques, t'neles y taos (bancos* a trav)s de

la napa %retica, enlechado, drenae o la provisin de soporte

mediante el tensionado de cables.

En la Mecnica de rocas la mayor parte del control instrumentalse lleva a cabo por la segunda y tercera de las ra!ones

anteriormente mencionadas. Es importante llevar a cabo un

control instrumental de la seguridad y para controlar el

comportamiento del maci!o rocoso y como consecuencia de

ello hacer los austes en el diseo global de la operacin

minera y tomar las medidas apropiadas.

Las masas rocosas son e$tremadamente compleas y cuyas

propiedades son di%ciles por no decir imposibles de

predeterminar con e$actitud los %rentes de operacin. ambi)n

quedara claro que los modelos usados para predecir los

variados aspectos del comportamiento del maci!o rocoso

para los di%erentes tipos de minado, estn

basados sobre ideali!aciones, suposiciones

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SEDE - HUAMACHUCOy simpli-caciones& por esto es vitalmente necesario comprobar la

posicin de las predicaciones hechas en los clculos para el

diseo.

El uso del sistema de monitoreo en las operaciones minerassuper-ciales y subterrneas modernas y de gran escala pueden

ser so-sticadas y caras. Sin embargo, debe recordarse

que conclusiones valiosas acerca del

comportamiento del maci!o rocoso a menudo puede obtenerse

de operaciones visuales y de las observaciones hechas

usando aparatos de monitoreo muy simples. Los detalles que

pueden ser monitoreados en las operaciones mineras

super-ciales y subterrneas son&

Hespla!amiento de la roca en los lmites del tao yo e$cavacin. Movimiento a lo largo o a trav)s de una diaclasa.

Hespla!amientos relativos a la convergencia de puntos de

anclae de re%erencia en lo limites de una e$cavacin.

Hespla!amientos ocurridos en el maci!o rocoso leos de la

peri%eria de la labor minera.

Hespla!amientos super-ciales yo de subsidencia.

:ambios en la inclinacin de un taladro

6iveles de agua subterrnea.

:ambios en el es%uer!o en un punto en la masa rocosa. :ambios en las cargas y en los elementos de sostenimiento,

tales como de re%uer!o, soporte, revestimiento y relleno.

Los es%uer!os y las presiones de agua generadas en el terreno.

Sedimentacin del terreno.

Emisiones ssmicas y microcsmicas.

Nelocidad de propagacin de las ondas.

unque pueda parecer que en la relacin hay una gran cantidad

de variables que pueden ser monitoreadas, solo eldespla!amiento y la presin pueden ser medidas relativamente y

directamente usando tecnologa simple. Las mediciones pueden

reali!arse de despla!amientos absolutos de una serie de

puntos en los lmites de la labor minera o con una mayor

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SEDE - HUAMACHUCOdi-cultad dentro del maci!o rocoso.

El despla!amiento relativo o de convergencia de dos puntos en

los lmites de una e$cavacin es ms %cil de medir que el

despla!amiento absoluto. Hebido a que el despla!amiento relativode dos puntos puede medirse com'nmente y puede obtenerse

una medida de de%ormacin normal asumiendo que la

per%oracin es uni%orme sobre la longitud re%erencial

considerada. Las presiones de agua subterrnea y los es%uer!os

normales en el contacto de los elementos de sostenimiento del

maci!o rocoso o con el relleno pueden medirse mediante

presiones inducidas en celdas de presin rellenadas con 7uido.

Es importante reconocer que la medicin de muchas otras

variables de inter)s, especialmente %uer!as y es%uer!os, requierendel uso de modelos matemticos

y de las propiedades del material para calcular los valores

requeridos de los

Hespla!amientos, de%ormaciones o presiones.

8,; SISTE(2SDE(ONITOREO

8,;,0C2R2CTER1STIC2S6ENER25ESDE5OSSISTE(2SDE

(ONITOREO

El sistema de instrumentacin usado para monitorear una

variable tendr generalmente tres componentes di%erentes&

9n sensor o detector que registra los cambios dentro de la

variable que se est monitoreando.

9n sistema de transmisin, el cual puede usar barras,

cables electrnicos, lneas hidrulicas o aparatos

radiotelem)tricos que transmite al sensor como datos de

salida de los detalles ubicados.

5 un sistema de lectura yo unidad de registro tales como un

calibrador de dial, indicador de presin, registrador de

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SEDE - HUAMACHUCOcinta magn)tica o del tipo digital que convierte los datos

en usables y lo presenta al especialista.

2,< He %cil instalacin, si es necesario bao condiciones

adversas.

B,< decuada sensibilidad, precisin y reproduccin de lasmediciones.

C,< +roteccin adecuada y duradera para asegurar ladurabilidad en los periodos de operacin requeridas.

D,< He %cil lectura y de disponibilidad inmediata de los datospara el ingeniero.

E,< Oue no inter-era con las operaciones mineras.

8,;,4CO(PONENTESSENSORES=>ODETECTORES

Son elementos que constituyen un sistema de control

instrumental, se caracteri!a por ser los elementos

que detectan las variaciones, despla!amientos,

movimientos, de%ormaciones, entre notros, que se

registran para un control instrumental, dependiendo deltipo de control instrumental (monitoreo*. En el mercado

e$iste una gran variedad de sensores yo detectores y

con di%erentes ngulos de precisin, estos componentes

van conectados a los otros componentes de transmisin y

lectura.

+or eemplo en el caso de e$tensometros de varillas el

elemento sensor yo detector serian los anclaes, barras

cilndricas de acero estriadas en el caso del e$tensometro de

cinta el elemento sensor yo detector seria el -erro corrugadocon su perno de oillo, anclado en el punto donde se registran

las mediciones.

8,;,8CO(PONENTESTR2NS(ISORES

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SEDE - HUAMACHUCO

Son elementos que %orman parte de un sistema de

control instrumental, se caracteri!an por ser los

elementos que transmiten las variaciones,

despla!amientos y movimientos que los elementos sensoresyo detectores han registrado durante un control instrumental

(monitoreo*3 estos componentes van conectados a los

componentes de la lectura, por eemplo&

En el caso de la barra telescpica E$tensometrica, el

elemento transmisor es la barra de aluminio tabular que

hace contacto (hemis%)rico* en cada e$tremo, con dos

puntos a medirse.

En el caso del e$tensometro de varillas los elementostransmisores son las varillas de acero de P @ de

dimetro %orrados con tubos +N: de Q @ de dimetro.

8,;,(ODOSDEOPER2CIN

Las %ormas de operacin de los sensores, transmisores y

sistemas de lectura, usados como aparatos de

monitoreo pueden ser mecnicos, pticos, hidrulicosy el)ctricos.

Los sistemas mecnicos miden las variaciones

dimensinales de secciones transversales de labores

mineras super-ciales yo subterrneas o de las

de%ormaciones en pro%undidad del maci!o rocoso.

menudo resultan los m)todos mas sencillos, baratos y

con-ables de deteccin, transmisin y lectura

a distancia o un grabado continuo de los datos que se estn

tomando.

Los sistemas pticos se usan en m)todos de mediciones

convencionales, precisas y %otogram)tricas, para el

establecimiento de per-les de e$cavacin y para el registro

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SEDE - HUAMACHUCOde %racturas naturales o inducidas para la operacin minera.

En el pasado se le dio un uso considerable a los

conectores %oto elsticos y discos para monitores, cambiosde es%uer!os en los alrededores de las labores mineras y en

los elementos de sostenimiento. Oui!s el elemento ms

com'n que continua como instrumento de este tipo es la

celda de carga de pernos de roca %otoelstica. En esta celda,

la carga del perno de roca es transmitida a los dimetros de

los discos de vidrio montados entre los platos de cargas de

acero.

Los dimetros transductores hidrulicos y neumticos se

usan para medir presiones de agua, soportes de carga,cargas de cable de anclae, componente normales de

es%uer!os y subsidencias. En todos los casos el m)todo

de operacin es el mismo. La cantidad medida es la presin

de un 7uido el cual act'a en un lado un diagrama 7e$ible,

hecho de metal, ebe o plstico.

La toma de lecturas de aire, nitrgeno o presiones de

aceite hidrulico se e%ect'a en la unidad de lectura a trav)s de

uno de los tubos del dia%ragma.

Estos m)todos son usados ampliamente en el monitoreo

de super-cies de subsidencia asociados con la operacin

minera.

Los equipos el)ctricos probablemente son la base de los

instrumentos usados en el presente para monitorear la

per%ormance del entorno de la masa rocosa de las estructuras

del minado, aunque los sistemas mecnicos siguen siendo

utili!ados en el monitoreo de los despla!amientos. Los

sistemas el)ctricos operan generalmente con uno a tres

bsicos.

Las de%ormaciones registradas por los equipos yo aparatos

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SEDE - HUAMACHUCOson medidas por captores el)ctricos. Estas pueden ser

e%ectuadas a distancia y centrali!adas en las salas o !onas de

lectura -as.

La mayor parte de las celdas de carga, transductores depresin y algunos tipos de inclinmetros, usan medidores de

de%ormacin de resistencia el)ctrica. Las principales

desventaas en el uso de medidores de de%ormacin de

resistencia el)ctrica son&

Esdi%cil obtener una buena adherencia entre el

medidor de de%ormacin y la roca.

Las de%ormaciones son medidas sobre las longitudes

relativamente cortas.

Los e%ectos de la temperatura no solo pueden eliminarse.

8,? 72SESDE2P5IC2CINDE52INSTRU(ENT2CIN

8,?,0CONTRO5DUR2NTE52CONSTRUCCINDE52BORES(INER2S

Las mediciones que se e%ect'an durante la construccin

debern proporcionar la in%ormacin necesaria para veri-car

la valide! del diseo o permitir la culminacin del trabaoen curso. dems esas mediciones debern proporcionar

anticipos sobre los problemas potenciales para que se

puedan tomar medidas correctivas antes de que estas se

hayan mani%estado a tal punto que las medidas correctivas

resulten muy caras e imposibles de eecutar.

l estudiarse el uso de instrumentos, se ha insistido que estos

sean resistentes y sencillos, y que su instalacin y control

a%ecte lo menos posible al trabao de construccin de una

labor minera super-cial yo subterrnea. E$isten varios

m)todos para el control de despla!amientos, como muchas

veces se han intentado llevar el registro de los

controles durante la construccin yo eecucin de la

Pgina"=


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SEDE - HUAMACHUCOoperacin minera, pero o siempre no es un trabao tan sencillo

como parece. La mayora de los instrumentos de medicin son

de un material plstico y se -an a la roca con un

cementante de resina. Estos materiales sint)ticos tienden a

de%ormarse con el tiempo, por lo que los instrumentos sonms adecuados a corto que a largo pla!o.

8,?,4CONTRO5DESPU9SDE52CONSTRUCCIN

9na ve! -nali!ada la construccin de una labor minera, ser

necesario algunas veces controlar su comportamiento. Las

t)cnicas de control son id)nticas a las del control durante la

construccin de labores mineras. Sobre todo en lo que se

re-ere a labores mineras subterrneas donde se utili!a el

control instrumental de convergencia por la estabilidada largo pla!o que o%recen estos instrumentos.

En labores mineras de e$plotacin subterrnea donde se

utili!an grandes cmaras el control de la construccin de

estas puede ser importante, sobre todo cuando hay en

super-cie instalaciones en las inmediaciones de la

e$cavacin. ambi)n se utili!an t)cnicas precisas de

topogra%a, las cuales dan una buena indicacin sobre el

desarrollo de la cmara. En otros casos se puedenconstruir indicadores mediante el anclae de una serie de

alambres en super-cie, para controlar la estabilidad de los

taludes (desli!amientos*. Los alambres salen del taladro,

pasan por poleas, las que estn tensadas con pesas. El

movimiento de las pesas indica el movimiento de las anclas

en el maci!o rocoso.

8,?,8ES@UE(2DECONTRO5INSTRU(ENT25A(ONITOREO

El establecimiento de un esquema instrumental deberesponder a diversos aspectos que se enumeran a

continuacin&

Lanaturale!a y caractersticas del maci!o rocosa

(caractersticas lito Iestructurales*.

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SEDE - HUAMACHUCO La calidad del maci!o rocoso.

Los dominios estructurales.

6aturale!a y m)todos de e$plotacin a emplearse.

0orma y dimensiones de la e$plotacin y de la labor minera.

:ondiciones y %ases de la eecucin de la labor minera. 2mportancia y duracin de la labor minera.

Los es%uer!os debidos a las condiciones del m)todo dee$plotacin o uso de

la labor minera.

8,72CTORES

odas las posibilidades de investigar el e%ecto sobre la

estabilidad y el comportamiento del maci!o rocoso para laaplicacin de un m)todo de e$plotacin, de los %actores

como el m)todo de porcentaes de e$traccin, la geometra

de las labores mineras empleadas, el dimensionamiento de

las labores mineras (rampas, galeras, bancos, escombreras,

chimeneas, etc*, adems de las variaciones geolgicas del

medio representan una gran economa y rentabilidad en el

diseo e instalacin de un sistema de control instrumental

(monitoreo* con el -n de dar seguridad a las labores eecutadas.

:omo es obvio, en un caso particular e$ige siempre un

estudio espec-co basado en una investigacin @2nIsituA. El

propsito primario de la investigacin @inIsituA es de determinar

hasta qu) punto a%ecta o puede a%ectar a la e$plotacin del

depsito yo yacimiento minero y viceversa. Los lmites del

equilibrio y los coe-cientes de seguridad resultan necesariamente

del conocimiento y de la importancia del medioIe$plotacin.

+ara elaborar el presente trabao t)cnico se ha considerado lo

siguiente&

2,< El reconocimiento de la valide! de la t)cnicas yoprocedimientos de monitoreo en minera, no solamente

como base de todo el control de seguridad, sino como una

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SEDE - HUAMACHUCOimperiosa necesidad de proteccin del recurso humano.

B,< portacin de varias ciencias, como la Geotecnia, Mecnica de;ocas y de

Suelos, y ramas a-nes.

C,< La e$periencia obtenida en trabaos de diseo desistemas de control instrumental (monitoreo* en labores

subterrneas y super-ciales.

D,< La especiali!acin en el procedimiento de la operatividad delos equipos

yoinstrumentos pticos, el)ctricos, electrnicos, mecnicos,

etc. Oue permitan cuanti-car con mayor precisin

parmetros y magnitudes que a%ectan o pueden a%ectar.

CONC5USIONES

Con la a+%da de la geote"nia !ode$os eali&a %n tabajo$as e'"a& + $as d%adeo de n%esta labo,

Una b%ena !e"e!"i#n de la -id%li"a -a"e .%e n%esto

tabajo $ineo sea de $ejo "alidad,

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SEDE - HUAMACHUCO

BIB5IO6R2712

Bad+* E, + Bon* E,T, ("=8*: "Rock Mechanics o!Une!#!o$n Minin#R. Ed. George llen 9nDin.

Londres, ;9.

oeF* E, + Bon* E,T, ("=K*: "Une!#!o$n

E%ca&a'ions in RockR. 2MM. Ed. :hapman Ball.Londres, ;9.

oeF* E, + Ba+* J, ("=?4*: "Rock S(o)e En#inee!in#R.2MM. Ed. :hapman Ball, Londres, ;9.

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SEDE - HUAMACHUCO

%dson* J,2, + aison* J,P,("==?*&"En#inee!in# RockMechanics* An In'!o$c'ion 'o 'he +!inci)(es" Ed.

+ergamon +ress. Londres, ;9.

%dson* J,2, + aison* J,P,(#KKK*&"En#inee!in# RockMechanics* I(($s!a'i&e ,o!ke E%a)(es Ed. +ergamon

+ress. Londres, ;9.

Ra$)e& O+ang%en* P, et al, ("=4*& "Mec.nica eRocas a)(icaa a (a Mine!/a Me'.(ica S$0'e!!.nea".

2..G.E., Madrid, Espaa.

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Geotecnia - Informe Nº 2

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