DISEÑO DE CASERONES DISEÑO DE CASERONES

DISEÑO DE CASERONES

ROSARIO SUR 91 OF. 802, LAS CONDES, 202-1502, WWW.INGEROC.COM



GENERALMENTE LA OCURRENCIA DE GRANDES CATÁSTROFES AYUDAN AL AVANCE DEL CONOCIMIENTO E INVESTIGACIÓN. ACELERARON EL

DESARROLLO DE LA MECÁNICA DE ROCAS

Nota: de “The development of Rock Engineering”, de Hoek



ESTALLIDOS DE ROCAS

FALLAS POR MALA CALIDAD DE LA MASA ROCOSA

LAS ESTRUCTURAS JUEGAN UN ROL CLAVE Y EXPLICAN ALGUNOS COLAPSOS



SERÁ NECESARIO ESPERAR ESTE TIPO DE CATÁSTROFES PARA UTILIZAR LAS TÉCNICAS QUE HOY DISPONEMOS PARA DISEÑAR UNA MINA?



ES POSIBLE DISEÑAR UNA OBRA DE LA ENVERGADURA DE ESTA CENTRAL ELÉCTRICA CON SÓLO UN SONDAJE GEOTÉCNICO?

DISEÑO DE CASERONESLO QUE DEBE HACERSE


Al ver la foto se desprenden algunos re q ue r im ie n t o s de l d i s eño de explotación de una veta:

Debe asegurarse la estabilidad de las cajas para evitar dilución Debe def inirse el tamaño del

caserón para evitar que colapse



Al ver e stas nuevas fotos se desprenden otros requerimientos del diseño de explotación de una veta:

Debe definirse el tamaño de los pilares

Debe def inirse e l tamaño de puentes o crown pillars



De la presencia de estructuras

De la calidad geotécnica de la roca

De los esfuerzos inducidos en el contorno y la resistencia de la masa rocosa

En la cota 920 se muestran los esfuerzos principales mínimos, con las paredes de Milenium en una situación de esfuerzos traccionales. LO ANTERIOR ORIENTA LA BÚSQUEDA DE INFORMACIÓN Y EL

ANÁLISIS DE DISEÑO

DE QUÉ DEP ENDE E L D ISEÑO Y LA ESTABILIDAD?:



Caracterizar las estructuras Orientación Resistencia Frecuencia

Pozo F 97 – 88 Los siguientes diagramas muestran el comportamiento general de todas las estructuras (independiente de su rank), identificadas a lo largo del pozo. En ellos se aprecia una orientación preferencial de rumbo NNW y una orientación secundaria de rumbo NE.



Caracterizar la masa rocosaRMR (número que permite

estimar la calidad entre 0 y 100)Criterio de falla (Criterio que

permite verificar si la roca falla cuando es sometida a una condición

dada de esfuerzos)



Caracterizar el medio ambiente geotécnico (esfuerzos y aguas)







MEDICIÓN DE ESFUERZOS NATURALES:

Overcoring con celda trixial Hollow Inclusion (Celda CSIRO)

Overcoring con Borre Probe a gran profundidad

DISEÑO DE CASERONESSelección método de explotación


Magnitud de desplazamientos en roca de contorno

Acumulación de energía en roca remanente



MÉTODO�DE�EXPLOTACIÓN CALIDAD�GEEOMECÁNICA�DELL�MINERAL CALIDAD�GGEOMECÁNICA�DEL�ESTÉRIL PRODUCCTIVIDAD

BAJA MEDIA ALTA BAJA MEDIA ALTA ALTA MEDIA

CASERONES�VACÍOS

MÉTODOS�CON�RELLENO

POST�PILLAR

SUB�LEVEL�CAVING

BLOCK�CAVING



Es posible concebir métodos combinados: Para optimizar la recuperación Para un mayor control de la estabilidad Para mejorar las condiciones de seguridad



Es posible concebir métodos combinados: Para optimizar la recuperación Para un mayor control de la estabilidad Para mejorar las condiciones de seguridad

DISEÑO DE CASERONESDiseño del método


MÉTODO EMPÍRICO DE DISEÑO

Los métodos empíricos, pese a su simplicidad, siguen siendo herramientas poderosas de análisis, en muchos casos, entregan respuestas más acertadas que modelos o métodos de mayor sofisticación. Las grandes ventajas son las siguientes:

Se basan en índices de calidad de rocas relativamente fáciles de estimar Cuentan con una extensa experiencia asociada a las diferentes calidades de

rocas, obtenida de muchas minas o excavaciones Han demostrado, en su aplicación, que las recomendaciones de diseño son

acertadas Siempre es posible ajustar las recomendaciones según la propia experiencia

observada. En general estos métodos han sido dinámicos, ya que se enriquecen con nuevas experiencias Es posible hacer diseños aún sin contar con una base de datos tan exigente y

completa como en el caso de modelos numéricos. Sin embargo, mientras mayor y más completa sea la base de datos, mejor serán las recomendaciones de diseño Sirven además como un método de comparación y/o evaluación de métodos

alternativos de diseño, incluyendo a los modelos numéricos



CLASE SEGÚN LAUBSCHER

5 4 3 2 1

PUNTAJES 0 20 21 40 41 60 61 80 81 100

Ancho de la dimensión menor

1 - 5m 5 - 20m 20 - 30m 30 - 80m 80m

Radio hidráulico de área estable

0.5 - 3m 3 - 8m 8 - 12m 12 - 20m 30m

La tabla muestra las recomendaciones de diseño para dimensionar caserones en base a la calidad geomecánica de las cajas de la veta. Las calidades de rocas se expresan en valores de 0 a 100 y corresponden a calidades ajustadas de Laubscher. Por ejemplo, si el valor ajustado de Laubscher es 40 puntos, el ancho del caserón puede llegar hasta 20m y el radio hidráulico no debe superar los 8m

Rh = Area/perímetro




CLASIFICACIÓN DE LAUBSCHER (RMR)RMR = Rating FF + Rating condición fracturas + Rating resistencia de la rocaMRMR = RMR ajustado por esfuerzos, intemperismo, orientación de estructuras, voladura

Forma excavación genera esfuerzos traccionales, factor de ajuste por ejemplo de 0,7

Forma cicular genera esfuerzos compresivos, factor de ajuste 1,1

Condición estructural desfavorable, factor 0,7

Condición estructural más favorable, factor

de ajuste, 0,9-1

Túnel desarrollado con Alpine, sin daño, factor de ajuste 1

Túnel con mucho daño a las tablas y techo, factor de

ajuste 0,8

Ajuste por tronadura

Ajuste por estructurasAjuste por esfuerzos

Ajuste por intemperismo




Túnel desarrollado con Alpine, sin daño, factor de ajuste 1

Túnel con mucho daño a las tablas y techo, factor de

ajuste 0,8



A´

H

A´

LRh = L x A´/ (2L + 2A´)

E n e s t e c a s o e x i s t e l a posibilidad de que el ancho máximo sea superado por el valor de A´, lo que implica que deben acortarse los caserones y dejar pilares verticales. La otra opción es disminuir el valor de H, dejando puentes




Con el método empírico se pueden estimar los tamaños de los Caserones, pero no el tamaño de los pilares o puentes. Para ello se pueden utilizar dos criterios:

Tamaño mínimo de pilares cuando éstos no se recuperan El tamaño debe ser tal, sin embargo, que soportan las solicitaciones a las que

estarán sometidos. Para estimar esas solicitaciones y la resistencia de los pilares, se podrán utilizar

métodos numéricos. Eventualmente métodos analít icos dependiendo de la complejidad geométrica.

Tamaño de pilares de tal forma que puedan ser recuperados. Ello significa pilares de gran tamaño, tales que puedan desarrollarse trabajos mineros al interior de ellos para su recuperación.

En general, será más fácil recuperar pilares puentes, en especial si no se utiliza rellenos cementados.



MÉTODO NUMÉRICO DE DISEÑO

La tendencia actual es al uso de métodos numéricos para el diseño, en 2 ó 3 dimensiones. Es tos mode los permi ten de terminar la dis t r ibuc ión de e sf ue rzos a lre dedor de e xcavac ione s, mineras o c i v i le s, y las deformaciones que tales esfuerzos generan en la roca. Estos modelos requieren:

Un conoc imiento de ta l lado de las propiedades resistentes y de deformación de las diferentes unidades de rocas Un conocimiento de los e sf uerzos

naturales presentes en la roca Una ge ome t ría y se cuenc ia de la

construcción de las excavaciones a realizar




En la cota 920 se muestran los esfuerzos principales mínimos, con las paredes de Milenium en una situación de esfuerzos traccionales.

ESFUERZOS TRACCIONALES

(NORMALMENTE

SINÓNIMO DE FALLA)




Se muestran los desplazamientos horizontales en la pared interior de Milenium con movimientos que alcanzan los 2 metros de deformación. Existe una alta probabilidad de falla y caída de material.

De s p l a z a m i e n t o s d e g r a n magnitud, implican serio riesgo de colapsos. En este caso, debido al método de explotación (con Caserones Vacíos), no afecta al personal, que trabaja fuera del Case rón, pe ro que s i pue de originar un problema de dilución y/o pérdida de mineral




Los resultados del modelo se evalúan en función de lo siguiente:

Factores de seguridad alrededor de las excavaciones mineras. Si el factor de seguridad es inferior a un valor mínimo pre-establecido, se considera que la excavación podría tener problemas de estabilidad

Deformaciones excesivas alrededor de las excavaciones, las que tenderán al colapso de las mismas

Concentraciones de esfuerzos en elementos estructurales remanentes, pilares verticales, pilares corona




Si bien este tipo de modelos pueden ser muy poderosos, tienen algunos problemas:

Requieren de una base datos completa y representativa de las propiedades de los materiales, lo que no siempre está disponible

Algunos modelos presentan limitaciones en cuanto al ingreso de estructuras, cuyo papel en el comportamiento de la roca es relevante

Requieren un conocimiento adecuado de los esfuerzos naturales, esfuerzos que pueden ser muy variables en la masa rocosa, según los tipos litológicos, la presencia de estructuras mayores, otros factores.

En consideración a lo anterior, al usar los modelos debe considerarse lo siguiente:

Los modelos deben emplearse para identificar tendencias de comportamiento de un macizo rocoso, más que para conocer en detalle este comportamiento

Ningún modelo reemplazará el buen criterio minero, de especialistas e ingenieros experimentados, que usarán los resultados para corroborar el comportamiento esperado

Los modelos en general deberán complementarse con otros métodos de análisis, la mayoría de ellos más simples



OTROS CRITERIOS DE DISEÑO

Secuencia de avance

Ubicación infraestructura



ALGUNOS CASOS



ALGUNOS CASOS



ALGUNOS CASOS



ALGUNOS CASOS

Figure 23. Model before starting draw from the base

Figure 24. After 25% of extraction, no signs of dilution. Walls

remain stables.

Figure 25. After 75% of extraction, no dilution is observed.

After extraction of the ore, signs of failure of the walls are

shown



ALGUNOS CASOS

� �

CLASE SEGÚN LAUBSCHER

5 4 3 2 1

PUNTAJES 0 20 21 40 41 60 61 80 81 100

Ancho de la dimensión menor

1 - 5m 5 - 20m 20 - 30m 30 - 80m 80m

Radio hidráulico de área estable

0.5 - 3m 3 - 8m 8 - 12m 12 - 20m 30m



Puente

CASO TAMAYA

Método de Corte y Relleno ascendente.

Un método s imi lar de recuperación de pilares se puede lograr con relleno posterior.

L o m i s m o n o p u e d e h a c e r s e c o n p i l a r e s verticales

DISEÑO DE CASERONESLO ÚLTIMO PERO NO MENOS IMPORTANTE


INSTRUMENTACIÓN Y MONITOREO

OBJETIVOS:

CONFIRMAR LOS DISEÑOS Y SUS SUPUESTOS COMO SISTEMA DE SEGURIDAD PARA EL PERSONAL Y EQUIPOS



INSTRUMENTACIÓN Y MONITOREOTENDENCIAS:

Equipos simples y robustos ALta tecnología Lecturas remotas Sistemas de telemetría

Radio Celular Otros

Uso de Internet



INSTRUMENTACIÓN Y MONITOREOINSTRUMENTOS MÁS COMUNES:

Extensómetros para medir deformaciones Variaciones de esfuerzos Micro sísmico




Micrómetro

Inclinómetro Celdas de Presión

Micrómetro

Monitoreo 3D

Strainmeters




Visualizing and Reporting data

Designers’ &

Contractors’ offices

(also in site)

Other authorized

(anytime-anyplace)

Recording and Distribution

WEB server Backup

Acquiring, processing and validation

Data analysis & validation Local server & Database

(data acquisition center)

Local data acquisition units

Instruments

DISEÑO DE CASERONESY ALGO MÁS, QUE LOS MINEROS ESPERAN (PERO QUE PUEDE CAUSAR ACCIDENTES)


RECUPERACIÓN DE PILARES (En caso de vetas)

En general corresponde a la actividad minera de mayor riesgo, la que estadísticamente causa el mayor número de accidentes en las operaciones mineras. El caso de San José, aparentemente, pudo deberse a un trabajo de esa naturaleza.

Sin perjuicio de ello, hay ejemplos de recuperaciones de pilares, en vetas, que han permitido recuperaciones de prácticamente el 100% del mineral. (Caso mina Tamaya).

En general, para el caso de vetas, la recuperación de pilares requiere el empleo de relleno, en algunos casos cementados, en otros caso, relleno suelto.

Por lo general, la recuperación de puentes es más simple que recuperar pilares verticales. Puede lograrse sin necesidad de relleno cementado.

Para la recuperación de pilares, es necesario que éstos se diseñen de tamaños tales que permitan su posterior recuperación.



Para el caso de pilares verticales, puede considerarse el empleo de relleno cementado. También puede considerarse el uso de pastas.

Aggregate Bins

Aggregate Scale

Batch Mixer

Paste Hoppers

Continuous Mixer

Cement Silos

Tailings Scale

Cement Scale

Tailings Surge Tank

Water Tanks

Uso de Pastas y rellenos cementados

Permite optimizar la recuperación de mineral Permite almacenar el relave evitando las presas con sus problemas medio-ambientales

Coarse & Fine Particles

Low Water Seepage to the EnvironmentLow Water Seepage to the Environment

Low Permeability Little Bleed-off Water





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