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Preparado por: Raúl F. QUISPE BUENDIA
HUANCAVELICA - 2015
EXPLOTACIÓN SUPERFICIAL Y
INFRAESTRUCTURA MINERA
TEMA: DISEÑO DE TALUDES EN OPEN PIT
UNIVERSIDAD NACIONAL DE HUANCAVELICA
(Creada por Ley N° 25265)
Facultad de Ingeniería Minas – Civil - Ambiental
Escuela Profesional de Ingeniería de Minas Telefax - 067 - 458061
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TALUD FINAL DE EXPLOTACIÓN.
Es el ángulo del talud estable (seguro) delimitado por la horizontal y la línea que une el pie
del banco inferior y la cabeza del superior
TALUD: Es la cara de un macizo rocoso, que tiene una inclinación, con respecto a un plano
horizontal
ESTABILIDAD DE TALUD
En operaciones Open Pit, la estabilidad de taludes, tiene importancia capital en lo referente a
la seguridad y rentabilidad del negocio minero. Este aspecto se debe considerar en las etapas
iniciales del proyecto
Los factores mas importantes que afectan a la seguridad de las operaciones mineras en open
pit son:
Derrumbe o colapso parcial de un banco
Derrumbe o colapso general del talud de la excavación
Deslizamiento, caída, agrietamientos de materiales sueltos y deleznables.
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RECOMENDACIONES DE CONTROL Y ELIMINACIÓN DE RIESGOS:
Realizar un diseño adecuado de bancos y plataformas para sostener el
desprendimiento de materiales de diverso orden.
Fijación y mantenimiento adecuado de taludes
Diseño y control de voladuras(disparos) en bancos contiguos, o medianamente
próximos, con el fin reducir el daño en el macizo.
Apropiado diseño de las vías de acceso (rampas, carreteras, etc.)
Apropiada aplicación de sistemas de drenaje de los macizos, con el fin de que
este no pueda corroer los planos de fallas, fracturas, diaclasas, etc.
Sostenimiento oportuno y apropiado de las estructuras rocosas y materiales
colgados.
Alcances:
En minería open pit, el ángulo medio de los taludes usados en la excavación deber ser
el máximo posible dentro de las condiciones de estabilidad y durante la vida de la mina.
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ESTABILIDAD DE TALUDES
FLUJO VOLCAMIENTO DEPRESIÓN
DESLIZAMIENTO ARRASTRE CAÍDA
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INCLINACIÓN DEL TALUD SEGÚN TIPO DE ROCA
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Criterio de rotura para rocas y
suelos definidos por la cohesión y
el ángulo de rozamiento, el valor
de la tensión de corte requerido
para causar el deslizamiento
cuando la tensión normal es cero,
se denomina cohesión material.
ESTABILIDAD DE UN MACIZO ROCOSO Depende básicamente, de su
configuración geométrica y sus
propiedades físicas, tales como
densidad, ángulo de
rozamiento y cohesión.
T = c + σ.tngФ ( Ecuación de
Mohr – Coulomb)
Que realmente las estructuras rocosas o macizos rocosos son heterogéneos, esto por la
presencia de diferentes litologías en un sector que presentan variadas discontinuidades, que en
el esencia definen o gobiernan la estabilidad de los taludes.
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Según la opinión de Robert Etal.(1972) El talud final de una explotación open pit
no debería de superar los 60º, para profundidades de 65 metros y 40º para
profundidades de 300aproximadamente
Estudios Previos y Identificación de Tipos de Rotura
Para realizar un diseño geotécnico de un talud, se debe efectuar en primera etapa
una caracterización del macizo rocoso del sector a partir de:
Propiedades geomecánicas de la matriz rocosa
Los sistemas de junturas y discontinuidades
La relación de estos y la excavación con los posibles planos de rotura
Las características hidrogeológicas y las presiones de agua en junturas y fracturas
Los parámetros resistentes de las juntas, las características y propiedades de sus
superficies, así como los materiales que las rellenan.
Efecto de las vibraciones sobre los macizos residuales, etc.
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Condiciones Geotécnicos Macizo rocoso altamente fracturado.
Suelos y rocas blandas.
Taludes formados por roca estéril.
Macizo rocosos altamente meteorizado
y alterados.
ROTURA ROTACIONAL
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Condiciones Geotécnicos Cuando existen dos discontinuidades
dispuestas oblicuamente a la superficie
del talud ( línea de intersección con la
inclinación.
Común en macizos rocosos con
discontinuidades bien marcadas (fallas,
fracturas, etc.)
ROTURA EN CUÑA
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ROTURA PLANAR
Condiciones Geotécnicos Cuando existe una fracturación
dominante en la roca.
Entre terrenos de buenas características
de resistencia, intercalados por otro de
menor calidad
Rumbo de la superficie de rotura ± 20°
con respecto a la frente del talud.
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ROTURA POR VOLCAMIENTO
Condiciones Geotécnicos Rotación de columnas o bloques
de roca sobre una base sobre la
acción de la gravedad y fuerzas
adyacentes.
El concepto de FS no es
aplicable.
Modificación de la geometría
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FACTOR DE SEGURIDAD (FS)
El factor de seguridad se asume que es igual para todos los puntos a lo largo de la
superficie de falla, por lo tanto este valor representa un promedio del valor total en toda la superficie de falla.
FS = ( 𝐹𝑢𝑒𝑟𝑧𝑎𝑠 𝑞𝑢𝑒 𝑠𝑒 𝑜𝑝𝑜𝑛𝑒𝑛 𝑎𝑙 𝑑𝑒𝑠𝑙𝑖𝑧𝑎𝑚𝑖𝑒𝑛𝑡𝑜)
(𝐹𝑢𝑒𝑟𝑧𝑎𝑠 𝑞𝑢𝑒 𝑖𝑛𝑑𝑢𝑐𝑒𝑛 𝑒𝑙 𝑑𝑒𝑠𝑙𝑖𝑧𝑎𝑚𝑖𝑒𝑛𝑡𝑜)
FS = 𝑅𝑒𝑠𝑖𝑠𝑡𝑒𝑛𝑐𝑖𝑎 𝑐𝑖𝑧𝑎𝑙𝑙𝑎𝑚𝑖𝑒𝑛𝑡𝑜 𝑒𝑛 𝑙𝑎 𝑠𝑢𝑝𝑒𝑟𝑓𝑖𝑐𝑖𝑒 𝑟𝑜𝑡𝑢𝑟𝑎 (𝜏)
𝑇𝑒𝑛𝑠𝑖𝑜𝑛 𝑐𝑖𝑧𝑎𝑙𝑙𝑎𝑛𝑡𝑒𝑚𝑜𝑏𝑖𝑙𝑖𝑧𝑎𝑑𝑎 𝑒𝑛 𝑙𝑎 𝑠𝑢𝑝𝑒𝑟𝑓𝑖𝑐𝑖𝑒 𝑟𝑜𝑡𝑢𝑟𝑎 (𝜏𝑚𝑏)
FS <1 Inestable
FS >1 Estable
Alcances:
La experiencia indica que debido a las elevadas implicaciones económica, la
selección de un coeficiente de seguridad F cercano a 1.2 puede ser adecuado
para taludes cuya estabilidad no se considere a largo plazo (corto plazo de
trabajo), mientras que si tales condiciones son críticas o permanentes F, debe
ser de 1,5 a 1,6
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MACISO CONTINUO.- Se trata de un
macizo homogéneo, en el que el tipo de
rotura no esta determinado por las
discontinuidades, los valores de F
dependen , de la altura de talud, del ángulo
del mismo, etc.
MACIZO DISCONTINUO (Macizo fracturado),
En este caso, el macizo esta controlado por las
discontinuidades del macizo (caso de las roturas
planas y del tipo cuña). Los valores de F suelen
ser altos.
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Ecuaciones de Factor de Seguridad (FS)
𝐹 = 𝑐𝑥𝐴 +𝑊𝑥𝑐𝑜𝑠𝛽𝑥𝑡𝑎𝑔𝛷 / 𝑊𝑥𝑠𝑒𝑛𝛽
Donde:
c = cohesión
A = Superficie del plano de rotura
W = Masa del bloque 𝐹 = 𝑐𝑥𝐴 + (𝑊𝑥𝑐𝑜𝑠𝛽 − 𝑈)𝑥𝑡𝑎𝑔𝛷 / 𝑊𝑥𝑠𝑒𝑛𝛽 - 𝑉
U = Es la presión del agua a lo
largo del plano de rotura
potencial.
V = Es el empuje del agua a lo
largo del plano de
deslizamiento potencial
𝛷 = Es el ángulo de
rozamiento (afectado por el
agua)
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