Diseño para caserones con Radio Hidraulico (1)

Minería Regional Minería Responsable

FAENA TALCUNA

Diseño de Caserón en Veta Daniela

Federico Brunner (Ing. Geotécnico Departamento Ingeniería de Minas U.L.S) Jorge González (Ing. Geotécnico Compañía Minera San Gerónimo)

Compañía Minera San Gerónimo Compañía Minera San Gerónimo 2

1. Introducción

Con el objetivo de diseñar caserones y pilares estables en Veta Daniela

con un ancho de 4 metros, se tomaron cuatro Líneas de Detalle (mapeo

Geomecánico) . Línea de Detalle (DL1) , se tomó perpendicular a la

veta ; Línea de Detalle 2 (LD2) en caja techo ; Línea de Detalle 3 (LD3)

en la caja piso de la Veta . Además se realizaron dos Líneas de Detalle

en la misma frente de la Veta las cuales fueron combinadas. Posterior a

esto se procedió a obtener las Orientaciones Principales de los set de

fracturas, sus Propiedades Geométricas y los rating (RMR 76-89) , GSI,

RQD%, pertenecientes a la Unidad Geotécnica Toba Brechosa ,que

predomina en la Veta analizada.

El próximo paso fue obtener las propiedades que involucran la obtención

del radio hidráulico .

Cálculo del Número Modificado de Estabilidad (N’)

N’ =Q’*A*B*C

El Número Modificado de estabilidad implica el cálculo de Q’ de Barton Modificado:

Q’=RDQ%/Jn*Jr/Ja ; Jw/SRF=1;

Q’= (RDQ%/ Jn)* (Jr / Ja)

RH=(Hc * Lc )/(2*( Lc + Hc))


N

2. Planta Veta Daniela Zona en Estudio .

Figura 1.-Ubicaciones de las Líneas

Mapeadas.


Calculo de Q ’

Línea de Detalle N°2(Daniela 595) Techo

RQD%=69

Línea

detalle

RQD%=86

Sondaje

Jn Jr Ja

(Geología)

Jw/SRF Q’

RDQ%=78 15 1 2.5 1 2.08

RDQ%=86

15 1 3 1 2.08

3.-Diseño Caserón de Explotación en Veta Daniela .

El valor calculado del Índice de Barton Modificado Q’ se presenta

en la Tabla 5 los valores representativos correspondientes a las

variables que determinen el tamaño del Bloque y la Resistencia al

corte entre Bloques se analizan en los puntos 3.1 a 3.3

Tabla 5. Determinación del Índice de Barton Modificado Q’


.

# of Joint Sets Jn # of Joint Sets

Intact Rock No Joints

0.5 1 Few Random

Joints Only

1 Set

2 3 1 Set

+ Random

2 Sets

4 6 2 Sets

+Random

3 Sets

9 12 3 Sets

+Random

>4 Sets

Heavly Jointed

15 20 Earthlike Crushed Rock

3 .1 . Jn: Número de Set de Fracturas (LD2 Caja Techo Veta)


3 .2 . Jr : Número de Rugosidad de las Fracturas

Analizando la Rugosidad de los Set (Jr) , involucrados en la Caja Techo ; de estos,

cuatro de ellos presentan una Rugosidad Suave Planar y el otro , una condición

Levemente Rugosa . Así , este parámetro tendrá un valor asignado igual a 1 .


Typical Description(Critical Joint Set) Ja

Tightly Healed 0.75

Surface Staining Only 1.0

Slightly Altered Joint Walls, Sparse Mineral Coating 2.0-3.0

Low Friction Coating(Chlorite, Mica, Talc, Clay) < 1mm thick 3.0-6.0

Thin Gouge, Low Friction or Swelling Clay 1-5 mm thick 6.0-10.0

Thick Gouge, Low Friction or Swelling Clay > 5mm thick 10.0-20.0

3 .3 . Ja : Número de Alteración de las Fracturas

Este parámetro se obtuvo mediante un análisis conjunto con el Área de Geología . El

valor asignado a éste , fue establecido que puede variar entre 2 a 3. Barton (1974)


3.4.1 . Factor A

A= RCU/ σ1=144/16= 1.0

Figura 6 . Resultado del Modelamiento Numérico de Diseño. del Caserón.

3.4. La determinación del Numero Modificado de Estabilidad N’

se realizo como sigue

Para el Modelamiento se estimaron los valores de los Esfuerzos Insitu

considerando los Esfuerzos Geológicos presentes en la formación de

Yacimiento, las estructuras principales y las propiedades de macizo

rocoso. El resultado de la simulación numérica se presenta en la Figura 6.


Plano Ángulo Inter Plano Polar

1 125

2 149

3 50

4 21

5 117

3.4.2 . Cálculo del Factor B

El Factor B se obtiene considerando el set más critico de la Línea de Detalle (LD2).

Este se elige calculando el ángulo Inter Plano menor de los cinco set pertenecientes a

la Línea de Detalle .. El ángulo Inter Plano puede ser calculado de dos maneras :Por

algoritmos matemáticos (Tabla 6) o a través del Ploteo en la red Schmidt de los sets

involucrados en la caja techo y la Veta respectiva (Figura 7), una vez calculado este

ángulo crítico se ingresa a la Figura 8 para determinar el Factor B.

Tabla 6.- Determinación de los Ángulos Inter Plano .


Angulo Polar 21°

Figura 8.Rating Factor B. Figura 7.-Determinacion Grafica Angulo Polar .

Veta Set Critico


3.4.3 . Calculo del Factor C

El Factor C es calculado con respecto al set de fractura más crítico elegido

anteriormente Figura 7 y su manteo promedio igual a 68° (Tabla 7), con esto

ingresamos a la Figura 15 o aplicamos la formula siguiente:

C=8-6*COS (68)= 5.8

Set #4( 13 Fracturas) Media (M) Desviación Estándar(S.D)

Manteo 68 10.01

Dirección de Manteo 100 12.32

Longitud o Persistencia 0.88 0.47

Espaciamiento 0.22 0.24

Figura 8.-Ajustes por Gravedad.

Tabla 7.- Características de set de fracturas #4 Línea de Detalle 2

Finalmente el calculo del N’ es como sigue:

N’ =Q’*A*B*C Q´=86/15 * 1/2 =2.8

A=1

B =0.2

C =5.8

N’ = 3.3


3.5. Resumen para un Diseño Máximo de Cámara :

Q´=RDQ%/Jn * Jr/Ja

Consideraremos un RQD%= 86 máximo para la Roca Intacta (Toba

Brechosa café) a partir de sondajes, un Jn=15, Jr=1.0 y la variación la

haremos en el Ja=3.0 ya que anteriormente habíamos tomado un

promedio entre 2 y 3 Jr=2

Q´=86/15 * 1/2 =2.8

A=1

B =0.2

C =5.8

N’ =Q’*A*B*C= 2.8*1*0.2*5.8= 3.3

Considerando RH=6.5

6.5=16*y/2(y+16)

6.5=16*y/(2y+32)

13*y+208=16*y

208=3*y

Y=69 m=70 m (Longitud del rajo Máximo)


La longitud para el caserón analizado será la optima de 60 metros esto dependiendo de la

altura del banco en cuestión y para una Roca del Tipo Toba Brechosa este valor se obtuvo para

un caserón de altura 14-20 metros, con un numero de alteración de 2.5 y un RQD% promedio

entre el obtenido de terreno RDQ%=78 y el del mapeo de sondajes RDQ%=86. La longitud

máxima calculada será de 70 metros este valor se obtuvo reduciendo el Número de alteración

de 2.5 a 2 y ocupando un RQD%=86 obtenido del mapeo de sondajes. El análisis siempre es

recomendado hacerlo para la caja techo o colgante ya que es desde allí donde se producen las

mayores inestabilidades.

Se deberá realizar el mismo procedimiento a todos los caserones hasta que se identifiquen los

Dominios estructurales por zona de explotación y solo entonces podremos aplicar diseños sin

realizar los mapeos Geomecánicos correspondientes.

El rango de variación de los set en la caja piso para la obtención de los set de diseño

preliminar, se empleo “ANALISIS DE JUICIO INGENIERIL “. En una etapa de diseño mas

avanzada se deberá actuar en una forma mas rigurosa en la localización y toma de

información en terreno junto con un análisis estadístico avanzado.

Conclusiones


2.1 . Línea de Detalle 1 Sector Rampa # 7 (LD1)

N

Compañía Minera San Gerónimo Compañía Minera San Gerónimo

Tabla 1. Propiedades Geométricas de los Set de fracturas y Rating de la

Unidad Geotécnica Toba Brechosa.. Tabla resumen de Valores

Variable

Set #1 Set #2 Set#3

Valor Rating Valor Rating Valor Rating

Resistencia Compresión

Uniaxial 57 7 70 7 59 7

Calidad de (RQD%) 65 13 65 13 65 13

Espaciamiento

Discontinuidades 0.33 10 0.6 10 0.10 8

Condiciones Discontinuidades

24 20 24

Condiciones de Agua Seco 15 Seco 15 Seco 15

Total 69 65 67

Resistencia del macizo Rocoso (RMR 89)= 67(Roca Buena)

Índice de Resistencia Geológica ( GSI=62)

RQD(%)=65

15

Figura 2 . Set de Fracturas presentes en la Línea de Detalle 1.


2.2. Línea de Detalle N°2 Sector Daniela 595(Caja Techo Veta)(LD2)

Dan

iela

59

5 N

ort

e

N



Unidad Geotécnica Toba Brechosa..

17

.

Figura 3 . Set de Fracturas presentes en la Línea de Detalle 2 .

Tabla resumen de Valores

Variable

Set #1 Set #2 Set#3 Set#4 Set#5

Valor Rating Valor Rating Valor Rating Valor Rating Valor Rating


Uniaxial 75 7 75 7 51 7 69 7 75

7

Calidad de la Roca (RQD%) 69 17 69 17 69 17

69 17 69 17

Espaciamiento

Discontinuidades 2.3 20 0.26 10 0.2 10 0.22 10 0.54 10

Condiciones

Discontinuidades 24 24 21 26 24

Condiciones de Agua Seco 15 Seco 15 Seco 15 Seco 15

Seco 15

Total 83 73 70 75 70

Resistencia del macizo Rocoso (RMR 89)= (Roca Media) 74

Índice de Resistencia Geológica ( GSI=) 69

RQD% 69


2.3. Línea de Detalle N°3 Sector Daniela 605 (Caja Piso Veta) (LD3)

N



Unidad Geotécnica Toba Brechosa.. Tabla resumen de Valores

Variable

Set #1 Set #2 Set#3 Set#4

Valor Rating Valor Rating Valor Rating Valor Rating


Uniaxial 12.5 2 12.4 2 47 4 40 4

Calidad de la Roca

(RQD%) 57 13 57 13 57 13

57 13

Espaciamiento

Discontinuidades 0.236 10 0.20 10 0.60 10

0.12 8

Condiciones

Discontinuidades 13.3 13.4 25

23

Condiciones de Agua

Seco 15 Seco 14 Seco 15

6 Seco

1Humedo

14

Total 53 52 67 62



RQD% 57

Figura 4 . Set de Fracturas presentes en la Línea de Detalle 3 ..


2.4. Línea de Detalle N°4 Mena (LD4)

N


Tabla 4 .Propiedades Geométricas de los Sets de Fracturas(LD4) y

Rating de la Unidad Geotécnia Veta.

21

Tabla resumen de Valores

Variable

Set #1 Set #2 Set#3 Set#4

Valor Rating Valor Rating Valor Rating Valor Rating


Uniaxial 38 4 32 4 43 4 28 4

Calidad de la Roca (RQD%)

46 8 46 8 46 8 46 8

Espaciamiento

Discontinuidades 0.10 8 0.20 8 0.40 10 0.23 10

Condiciones

Discontinuidades 18 16 18

16

Condiciones de Agua

Seco 15 Seco 15 Seco 15 Seco 15

Total 53 51 55 53



RQD% 46

.

Figura 5 . Set de Fracturas combinados presentes en la Línea de Detalle Mena.


Diseño de un Pilar Optimo de estabilidad cada 70 m


Figura 1.-Perfil Transversal Esfuerzos Máximos Inducidos.


Figura 2.-Perfil Transversal Desplazamientos Totales.


Figura 16.-Diseño para un ancho de 6m*4 m Ancho de la Veta*16 m (Planta) σz=0 MPa (Esfuerzos Inducidos).

Perfil longitudinal


Figura 19.-Diseño para un ancho de 6m*4 m Ancho de la Veta*16 m (Planta)

σz=2 MPa (Desplazamientos Totales).

Perfil longitudinal

26


Figura 17.-Diseño para un ancho de 6m*4 m Ancho de la Veta*16 m (Planta) σz=2 MPa (Esfuerzos Inducidos). Perfil longitudinal


Figura 18.-Diseño para un ancho de 6m*4 m Ancho de la Veta*16 m

(Planta) σz=0 MPa (Desplazamientos Totales).

Perfil longitudinal


Figura 19.-Diseño para un ancho de 6m*4 m Ancho de la Veta*16 m (Planta)

σz=2 MPa (Desplazamientos Totales). Perfil longitudinal


Figura 16.-Diseño para un ancho de 6m*4 m Ancho de la Veta*16 m

(Planta) σz=0 MPa (Esfuerzos Inducidos).


Dip ° Dip Direction ° Dip ° Dip Direction °

44-76 109-150 60 130

76-77 25-83 77 54

22-44 150-250 33 200

Se llevaron a cabo una serie de Modelamientos de perfiles longitudinales,

transversales y Plantas, de anchos de pilares de 8 m, 6 m y 4 m variando el

esfuerzo Horizontal Intermedio de 0 a 2 MPa. Se observan que los esfuerzos

Inducidos máximos alcanzados (20 MPa) y Desplazamientos (2

mm)permanecen constantes al pasar de un pilar de ancho 6 metros a 8

metros, no así el de 4 metros aumenta considerablemente los esfuerzos y

deformaciones por lo que no se Recomienda este ancho.

Finalmente se Recomienda dejar un Pilar de 6 m*ancho de la Veta *

longitud del nivel en explotación una vez explotados 70 metros de

longitud de un caserón.

Los esfuerzos son estimaciones a partir de John F. Abel y una vez que la

compañía cuente con un programa en 3D, se deberán realizar nuevos diseños

de pilares

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