Geomecanica Mina Rosaura-libre

8/10/2019 Geomecanica Mina Rosaura-libre

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GEOMECANICA: HERRAMIENTA DE GESTIN OPERATIVA EN LAMINA ROSAURA

Ing. Jaime G. Tapia AguirreJefe Dpto. Geomecnica Rosaura Grupo [email protected], [email protected]

RESUMEN

La Geomecnica es una ciencia emprica quetrata el tema de Mecnica de Rocas y el

comportamiento de los materiales cohesivosen procesos de esfuerzos y deformaciones.La aplicacin correcta de la Geomecnicasirve como herramienta estratgica de gestinen minera. Su importancia radica en la tomade decisiones en las operaciones mineras,buscando lograr labores estables y seguras.El presente trabajo nos ilustra la contribucinde la Divisin de Geomecnica(Superintendencia Tcnica) en el logro de losresultados operativos de nuestra unidadminera.Desde el inicio de las operaciones en Rosaura

(2003), la estabilidad de la mina fue pasandoa un estado bastante critico debido a lainfluencia del mtodo de minado (Sub-levelCaving) en los ltimos niveles y la subsidenciagenerada, esto nos obligo a efectuarconstantes cambios en las actividadesoperacionales y estos giran en torno a lostrabajos de Geomecnicos. Las variables quecondicionan estos cambios son: mala calidadde la roca, ngulo de subsidencia,acercamiento de la mineralizacin al depsitode relaves YN y finalmente la velocidad conque la subsidencia afecta el minado;

consecuentemente se tuvo que adaptarnuevos tipos y formas de soporte de roca.Dada la complejidad del yacimiento y lascondiciones geomecnicas cambiantes, nosobligaron a innovar nuevos elementos desostenimientos de tipo portantes, como: Cimbras deslizantes (tres cuerpos) Wood packs, para pilares artificiales Inverts y arriostres, para formar bloques

de soporte Uso de puntales como reforzamiento

complementario

Despus de los anlisis correspondientes,estos son instalados de acuerdo a la vida tilde las labores; los refuerzos son en formaproactiva (adelantndose a los eventos). A su

vez, los controles de convergencias decimbras nos determina la variable TIEMPOvs. DEFORMACION, muy importante paraclculos de reforzamiento, seguridad yplaneamiento de minado.Damos hincapi a querer justificar el mtodoaplicado en Rosaura que tieneconsideraciones muy diferentes al del mtodotradicional, para llamarlo Mtodo SLCMejorado Tipo Rosaura.Por ultimo, el Dpto. de Geomecnicacontribuye a lograr elevar el valor agregadodel personal minero al aplicar el concepto de

conocer al enemigo para combatirlo. Conla capacitacin continua, el personal deRosaura esta capacitado en reconocer lacalidad de roca de su labor, recomendar susostenimiento y aplicar el TAS para beneficiopropio, contribuyendo as a lograr ceroaccidentes por cada de roca.Con el presente trabajo basado en la mejoracontinua, queremos contribuir alengrandecimiento de la minera peruana.

INTRODUCCION:

El presente trabajo tcnico, fue preparado porel Departamento de Geomecnica Rosaurapara la presentacin del 7 Congreso Nacionalde Minera y en ella se resume toda laexperiencia ganada al cabo de mas de 3 aosde labor en el minado de Rosaura.La Mina Rosaura esta siendo explotada con elmtodo SLC pero con consideraciones ycondiciones muy alejadas a lo propuesto porla teora.Es por ese motivo que la Geomecnica juegaun papel importante en la solucin de losproblemas de estabilidad de las labores.


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El trabajo consiste en: Conocimiento del mtodo terico y su

aplicacin y adaptacin al minado de

Rosaura. Determinacin del entorno Geomecnicopara las soluciones futuras de estabilidad.

Definicin de los ngulos de Subsidencia. Controles de Convergencia de

deformacin y agua subterrneas. Innovacin y aplicacin de nuevos

elementos de sostenimientos portantes. Solucin a problemas operacionales

derivado de la Subsidencia.Esperamos con el presente trabajo, contribuir alengrandecimiento y prestigio de la mineraperuana.El trabajo tiene como objetivo:

Promover la importancia de la Geomecnica enlas operaciones mineras.Difundir el SLC tipo Rosaura como alternativa deminado para futuras operaciones mineras conambientes geomecnicos similares.

MTODO DE EXPLOTACIN SLC

El mtodo Sub Level Caving naci originalmentecomo un mtodo aplicable a roca incompetenteque colapsaba inmediatamente despus de retirarla fortificacin. Se construan galeras fuertementesostenidas a travs del cuerpo mineralizado, se

retiraba la fortificacin y el mineral se hundaespontneamente para luego ser transportadofuera de la mina. Cuando la dilucin llegaba a unpunto excesivo, se retiraba otra corrida defortificacin y se repeta el proceso. Este mtodotena alta dilucin y poca recuperacin, pero fue elnico aplicable a ese tipo de roca en esos tiemposdada la tecnologa involucrada.

En pocas recientes, con el crecimiento de latecnologa, el mtodo ha sido adaptado para rocasde mayor competencia que requieren Perforaciny voladura, dejando de tratarse de un mtodo de

hundimiento en referencia al mineral, pero elnombre original ha perdurado.

CONSIDERACIONES DEL METODO SLC

ngulos de subsidencia:

El mtodo al generar hundimiento duranteel minado, genera unos ngulos desubsidencia que son conocidos comongulos de fracturamiento () y ngulosde desplome ().El ngulo de fracturamiento () esta dadopor el agrietamiento de la rocaencajonante que esta siendo afectado porel hundimiento del mtodo y su valor estarelacionado a su calidad de roca.El ngulo de desplome () se originacuando la roca agrietada dentro delngulo de fracturamiento, sufredesplazamiento vertical. En estas

condiciones, toda roca encima del ngulode desplome se encuentra suelta y secomporta como carga muerta generandopresiones verticales que se incrementancon la profundidad de la excavacin.La Fig. 1 muestra el efecto del fenmenode subsidencia cuando se extrae elmineral y la Fig. 2 muestra los ngulos desubsidencia.

Operacin del Mtodo:La operacin consiste bsicamente en laperforacin de tiros en abanico desde los

subniveles hacia arriba, atravesando elpilar superior, la posterior voladura de lasperforaciones, el carguo y transportesecundario del mineral tronado hasta lospiques de traspaso y su posteriortransporte desde los buzones de descargadel nivel de transporte principal hacia sulugar de destino. En la Fig. 3se aprecianlas distintas etapas involucradas.Desde el comienzo de la explotacin, sedebe producir el hundimiento desde elnivel superior.

ANGULOS DE SUBSIDENCIA

El SLC se adapta a cuerpos

masivos, amplios y

subverticales. El uso del SLCen cuerpos pocos amplios

implica una gran dilucin.

El empleo de este

mtodo recomienda

abrir las operacionespor la caja piso.

METODO SUB LEVEL CAVING


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FFig. 3: Operacin del mtodo SLC

Disposicin de las galeras en funcindel ancho del elipsoide:

Se necesita determinar el ancho delelipsoide de desprendimiento (W) en unaseccin horizontal justo al nivel donde elelipsoide de extraccin tiene su mximoWt.El ancho del elipsoide de desprendimiento

en este nivel indica el espaciamientohorizontal aproximado de las galeras (Sd)(Figura N 4).Asumiendo que las relaciones y principiosdel flujo gravitacional son aplicadas al SubLevel Caving, el ancho total del elipsoidede extraccin Wt es un 60 a 65% delancho del elipsoide de desprendimiento,en el nivel donde el elipsoide deextraccin tiene su mximo ancho Wt.El ancho es de alrededor de un 60% paradistancias verticales entre subniveles (hs),cercanas a los 18 m; sobre 18 m el ancho

Wt es cerca del 65%.De este modo el espaciamiento horizontalSd es:Para extracciones con:hs < 18 mSd< Wt / 0,6Para extracciones con:hs > 18 mSd < Wt / 0,65En Sub Level Caving convencionales setiene la siguiente relacin:Sd < hs

Lo que significa que la geometra bsicatiene una forma de cuadrado o se desvaligeramente de ella.

Fig. 4: Disposicin de las galeras en funcin alancho del elipsoide

Caractersticas del flujo gravitacionalen funcin de la movilidad de laspartculas:El comportamiento del flujo gravitacionalde partculas o fragmentos, tienen relacincon la velocidad de escurrimiento o

relajacin (Fig. N5). Estas son:1. Partculas ms finas y redondeadas,fluyen ms rpidamente.2. Partculas ms gruesas y angulosas,fluyen ms lentamente.3. Partculas ms finas conformanelipsoides ms esbeltos.4. Partculas ms gruesas y angularesconforman elipsoides ms anchos.Por lo tanto, si existe una disposicin defragmentos cuya parte superior es departculas gruesas y angulosas y en suparte inferior partculas finas yredondeadas, entonces, la parte inferiorfluir ms rpidamente, es decir, conmayor movilidad que la parte superior yviceversa.


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CONDICIONES DEL METODO SLC

Las condiciones ideales para la aplicacin

del mtodo dependen de la Geometra delYacimiento, Aspectos Geotcnicos yAspectos Econmicos.Adems el mtodo exige considerar elingreso de las operaciones por la caja piso, controlar la expansin de la zona desubsidencia para proteger rampas,chimeneas, reservas no excavadas y ensuperficie se debe proteger todainfraestructura como carreteras, lagos,ros y poblados.El presente cuadro resume lascondiciones ptimas para la ejecucin delmtodo Sub Level Caving.

1. Geometra delYacimiento

Aceptable Optimo

Forma Tabular Tabular

Potencia Media Grande

Buzamiento Cualquiera Vertical

Tamao Medio Grande

Regularidad Media Alta

2. Aspectos

Geotcnico Aceptable Optimo

Resistencia (Techo) >100 MPa >50 MPa

Resistencia (Mena) >50 MPa >50 MPa

Facturacin (Techo) Media-Alta Alta

Facturacin (Mena) Media Baja

Campo Tensional In-situ (Profundidad)

< 1000 m < 500 m

ComportamientoTenso-Deformacional

Elstico Elstico

3. Aspectos

Econmicos Aceptable Optimo

Valor Unitario de laMena

Bajo Alto

Productividad y ritmode explotacin

Alto Alto

ENTORNO GEOMECNICO DE ROSAURA

El cuerpo mineralizado de Rosaura se

encuentra emplazado dentro de una brechade falla tectnica. Esta brecha tenia unespesor que variaba entre 25 a 30 metros enlos niveles superiores (NV. 3990) eincrementndose hasta 70 metrosaproximadamente en los niveles inferiores,producto de una gran falla regional.La roca encajonarte es un derrame lavico deorigen andesitico, intercaladas con lentescalcreos de calizas margosas.Por indicios de campo, se puede afirmar quela mineralizacin se introdujo por la caja pisode la brecha, reemplazndola con unapotencia de 20 metros de promedio, espesor

que comenz a crecer a partir del nivel 3950hasta aproximadamente 40 metros.Por levantamientos tectnicos regionales, lafalla entro en reactivacin deformando yalterando el cuerpo mineralizado dndole unaforma irregular con potencias variables.Se aprecia que en el contacto de la brecha defalla y la roca caja techo (donde se desarrollanlos accesos y rampa), la alteracin es muyfuerte llegando a reducir considerablementesu calidad hasta los 15 primeros metros decontacto.La brecha de falla que se encuentra entre el

tope de la roca caja techo y la mineralizacin,tiene propiedades expansivas, en este tramose registran las mayores deformaciones porpresiones laterales. Estas deformaciones sedan en los Draw Point que todava no seexplotan, por lo tanto se tendr que controlarestas deformaciones por medio de descarguede los hastales.En la zona mineralizada, la mayordeformacin se da por presiones verticales,producto de la carga muerta que se producepor el mtodo de minado. Esta deformacinrecin se da cuando se empieza con la

explotacin, por lo que requiere una adecuadavelocidad de minado.No se aprecia mucha alteracin en la caja pisoy tampoco se observa una zona panizada enel contacto, por lo que presume que laintrusin del mineral se dio por la caja piso.Se ha zonificado en cinco zonas considerandola calidad de roca que se presentan acontinuacin.


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A B C

?

D E

Se ha determinado cinco zonas en el entorno a lamineralizacin:

Zona A: Corresponde a la caja techopropiamente dicha, se trata de derrames lavicosandesiticos, de regular RQD y condicin hmeda.Geomecanicamente tiene valores RMR > 30; Q >

0.2 y GSI = MF/R.Zona B: Corresponde a la zona dealteracin de la caja techo. La fuerte alteracin sedebe a su cercana con la brecha mineralizada.Tiene pobre RQD y en contacto con la brecha sepresentan goteras de agua. Su calidad de rocadisminuye conforme se acerca al contacto con labrecha de falla. Geomecanicamente tiene valoresRMR < 25; Q < 0.2 y GSI = IF/P-MP. Su espesorvara de 15 a 20 metros y se vuelve muy irregularen los niveles inferiores.Zona C: Brecha de falla tectnica, seencuentra muy alterada y se disgrega fcilmente.

Su calidad se reduce considerablemente por lapresencia de agua. Tiene propiedades expansivasy en esta zona se registran las mayoresdeformaciones de cimbras. Geomecanicamentepresenta valores RMR < 10; Q = 0.004 y GSI =T/MP.Presenta diseminado cerca al mineral masivo y enella se registraban flujos de agua que originan lossoplados, los que fueron reducidos por lacampaa de taladros de drenaje realizados. Suespesor es variable.Zona D: Mineral masivo a diseminado pormovimiento tectnico, se presenta poco dura afriable. En contacto con el piso se presentadiseminado con brecha.Zona E: Zona de alteracin de la caja piso.Se presenta muy alterada, poco dura yextremadamente fracturada. Valor GSI = IF/P.Sus valores geomecnicos son similares al de lazona B, mejorando su calidad conforme se alejade la brecha mineralizada.

GEOMECANICA DE ROSAURA

Los cuadros adjuntos nos resumen losparmetros geomecnicos que se tiene en

Rosaura, los cuales permiten aplicar paraclculos de sostenimiento de acuerdo almapeo geomecnico al detalle.

Rosaura presenta condiciones especialesen su masa rocosa, con caractersticas deexpansin (swelling rock) en presencia deagua y caractersticas de altadeformabilidad (squeezing rock) en lasrocas encajonantes del yacimiento.Las muestras de laboratorio indicaron queel hinchamiento en las muestras delmineral (zona D) llegan a valores de0.44% de expansin libre y 1 KPa para lapresin de control de la expansin. Las

muestras de la caja (zona C), presentaronvalores de 7.8% y 9KPa respectivamente.Esto explica el porque la zona C es laque presenta mayor deformacin durantela etapa de minado.Las rocas de alta deformabilidad(sqeezing rock), son las rocascircundantes a la excavacin quemuestran deformaciones en funcin deltiempo, donde los esfuerzos sonsuperiores a la resistencia de la masarocosa (limite de fluencia), ocurriendo quese deforme plsticamente.

ZONA DESCRIPCION RMR Q GSI Rc mi

A Techo alejado 30 - 40 0,21 - 0,64 MF/R 37 25,19

B Techo inmediato 20 - 30 0,07 - 0,21 IF/P 15 12,8

C Brecha de falla < 20 < 0,07 T/MP 3 10

D Mineral < 20 < 0,07 T/P-MP 3 10

E Piso inmediato 20 - 30 0,07 - 0,21 IF/P 15 12,8

ZONA DESCRIPCION RMR Q GSI Rc mi

A Techo alejado 30 - 40 0,21 - 0,64 MF/R 37 25,19

B Techo inmediato 20 - 30 0,07 - 0,21 IF/P 15 12,8

C Brecha de falla < 20 < 0,07 T/MP 3 10

D Mineral < 20 < 0,07 T/P-MP 3 10

E Piso inmediato 20 - 30 0,07 - 0,21 IF/P 15 12,8

Rc (Mpa) Rt (Mpa) C (Mpa) phi ( ) Em (Mpa)

IV-A A 0,843 0,015 0,286 22 2500 0,28

IV-B B 0,166 0,004 0,145 12 870 0,3

V C - D 0,010 0,0003 0,020 8 190 0,35

ZONAPROPIEDADES DE LA MASA ROCOSATIPO DE

ROCA


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PROBLEMAS INICIALES EN INTERIORMINA

Los problemas se iniciaron desde elprimer momento de la explotacin. Eldesconocimiento inicial de la aplicacindel mtodo y las condiciones muy propiasde Rosaura que no encajaban con lasconsideraciones de un SLC tradicional,ayudaron a incrementar los problemas deestabilidad en las labores. La experienciaganada con el transcurso de lasoperaciones nos llev a improvisarsoluciones que se fueron afinando hastallegar a controlar los problemas.En las fotografas se muestran losproblemas iniciales y se explicaran comose solucionaron:

Deformacin severa de cimbrasLa roca circundante con propiedadesexpansivas y la carga portante originadapor el mtodo superaban ampliamente lacapacidad admisible de carga que tenanlas cimbras.El primer paso fue desentablar loshastales para descargar y desfogar laspresiones, luego seleccionar el tipo decimbras adecuadas e incrementar el

reforzamiento y por ultimo considerar eltiempo de vida de la labor mediantemediciones de convergencia.

Fotografa que muestra roca dela zona B donde se apreciaque la deformacin seincremento en funcin al tiempo,agrietndose y llegando adeformarse en forma plstica.

Valor inicial GSI = IF/P

Fotografa que muestra roca dela zona C donde se apreciaque la deformacin plstica yque en presencia de agua tienepropiedades expansivas queafectan severamente a lascimbras.Valor inicial GSI = T/MP

Fotografa que muestra roca dela zona A. Esta compuesta porroca andesita y se encuentraalejada de la zona demineralizacin.Valor inicial GSI = MF/R


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SoplosLas filtraciones de agua se daban en elcontacto con la estructura del mineral.

El agua saturaba la brecha (zona C) a talpunto que permita el flujo continuo delmaterial con caractersticas de huayco.Un soplo poda cerrar labores enextraccin con personal y equipos.Se soluciono realizando un estudio delnivel fretico y ubicando la direccin delflujo de agua, luego, mediante una seriede taladros de trasvase, se logro modificarel nivel fretico, permitiendo trabajar encondiciones ms seguras.

Desplome en interior minaEl mtodo genera ngulos de subsidencia,

los cuales afectan la estabilidad de laslabores.En las fotografas inferiores se muestra elefecto del ngulo de desplome en interiormina, donde se observa como en unalabor de se cierra por desplome delmaterial dentro del ngulo () desplome yla rampa superior sufre asentamiento detipo escalonado.Por este motivo, se debe planificar desdeel inicio la expansin de la zona desubsidencia para proteger rampas,chimeneas y reservas no excavadas.

EFECTOS DE LA SUBSIDENCIA

La subsidencia es el efecto quecausan los ngulos de fracturamientoy desplome y estos se incrementanconforme se va profundizando lasoperaciones mineras. Lasconsecuencias de la subsidencia songrandes, por lo que se tiene que llevarun control progresivo del rea deinfluencia de la subsidencia ensuperficie y deben estar centradas enproteger infraestructuras comocarreteras, lagos, ros y poblados.

APLICACIN DE LA GEOMECNICA ENROSAURA

Zonificacin GeomecnicaToda aplicacin de la Geomecnica debecomenzar con una zonificacin de la calidadde roca para conocer el entorno y tomardecisiones oportunas.

A

B

CD

E


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Se deben conocer cuales son las fortalezas ydebilidades de cada operacin, en Rosauratenemos lo siguiente:

FORTALEZAS:1. El trasporte del mineral es por gravedad.2. Veta subvertical.3. Se cuenta con la tcnica del bolsillo.4. Buena distancia entre niveles.5. Perfeccionamiento en la tcnica de

sostenimiento.6. Recuperacin y dilucin por encima del

promedio del mtodo.7. Personal staff competente y

comprometido.

DEBILIDADES:

1. Roca de mala a muy mala calidad enmineral y rocas encajonantes.

2. Problema de filtracin contina de aguasubterrnea.

3. Tener la rampa y accesos por la caja piso.4. Mayor desarrollo en estril vs. desarrollo

en mineral.

La zonificacin geomecnica se elabora conel mapeo de campo al detalle y se aprovechanlos taladros DDH de exploracin geolgicapara realizar logeos geomecnicos para conello anticiparnos al sostenimiento que debern

tener las labores futuras mediante laelaboracin de secciones geomecnicas.El logeo geomecnico se realiza en funcin alRMR.

CALCULOS DE PARAMETROSGEOMECANICOSDe los parmetros de campo hallados por el

mapeo geomecnico al detalle, se puedencalcular esfuerzos y presiones que afectan alas labores y son de mucha importancia paradefinir el sostenimiento.CASO 1: CALCULO DE CARGA ENROSAURASe requiere conocer el espaciamientoapropiado para las cimbras utilizadas paracada tipo de roca en Rosaura.Se debe emplear el calculo de carga deTerzaghi para determinar el calculo de cargaportante de roca.

Conociendo el clculo de carga y la capacidadadmisible de las cimbras a utilizar, se procedea calcular el espaciamiento mximo para lazona A.

El mismo procedimiento para el clculo en lazona B y C.

SECCIONES GEOMECANICAS


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Cabe indicar que estos clculos resultan paraesfuerzos estticos que son los que actan

durante la etapa de preparacin, antes que lalabor ingrese dentro del ngulo desubsidencia, donde los esfuerzos pasan a serdinmicos incrementndose la carga enforma proporcional al avance del minado conla inevitable deformacin y perdida decimbras.

CASO 2: CALCULO DE ESTABILIDAD DELABORESSe desea conocer hasta que seccin unachimenea puede ser estable para susostenimiento posterior.

CALCULO DE ESTABILIDAD DE LABORESCALCULO DE ESTABILIDAD DE LABORES(Por medio del RMR)(Por medio del RMR)

OBJETIVO: Determinar la estabilidad de una labor deOBJETIVO: Determinar la estabilidad de una labor deacuerdo al valor RMR.acuerdo al valor RMR.

CALCULO:CALCULO:

Se deber conocerSe deber conocer1.1. ESR (Ratio de soporte de excavacin de la labor).ESR (Ratio de soporte de excavacin de la labor).2.2. Valor del Q terico ( Qt) en base al RMR.Valor del Q terico ( Qt) en base al RMR.3.3. Se calcula el MAA (Mxima abertura de autosoporte).Se calcula el MAA (Mxima abertura de autosoporte).

En el siguiente cuadro se obtiene los valores del ESR de acuerdoEn el siguiente cuadro se obtiene los valores del ESR de acuerdoa la categora de la labor.a la categora de la labor.

Calculo del QtCalculo del Qt

Se puede obtener mediante la relacin:Se puede obtener mediante la relacin:

Qt =Qt = (RMR(RMR 44 /9)44 /9)

Luego el Qt se reemplaza por QLuego el Qt se reemplaza por Q

Obtenido el valor de ESR y el Q se determina el M AA (mxima aberObtenido el valor de ESR y el Q se determina el MAA (mxima aber tura detura deautosoporte)autosoporte)

MAA = 2MAA = 2 xx ESRESR xx QQ 0.40.4

APLICACINAPLICACIN

Se desea calcular la estabilidad de la chimenea OPSe desea calcular la estabilidad de la chimenea OP--3 del nivel 3950.3 del nivel 3950.

Parmetros Geomecnicos:Parmetros Geomecnicos:

Calidad de rocaCalidad de roca GSI = IF/RGSI = IF/R--PP RMR = 30RMR = 30

QQ Qt =Qt = (RMR(RMR 44 /9)44 /9) = 0,21= 0,21

ESR = 3 (categor a de excavacin A, chimenea)ESR = 3 (categora de excavacin A, chimenea)

Calculo del MAA:Calculo del MAA:

MAA = 2MAA = 2 xx ESRESR xx QQ 0.40.4

ReemplazandoReemplazando MAA = 2MAA = 2 xx 33 xx 0.210.21 0.40.4 = 3,2 m.= 3,2 m.

La mxima abertura de autosoporte de la chimenea es de 3,2 metroLa mxima abertura de autosoporte de la chimenea es de 3,2 metro s.s.Una abertura mayor, la labor ser inestable.Una abertura mayor, la labor ser inestable.

CASO 3: CALCULO DE PRESIONESLATERALES

Se desea estimar cuanto es la presin lateralque afectan a las cimbras para definir elreforzamiento necesario.Para los clculos nos valemos de laclasificacin Geomecnica de Protodyakonovque se adecua mejor a rocas con propiedadesexpansivas como en el caso del BP SE 3930.El resultado nos dio 28.6 tn de presin lateraly esto se puede reducir con ayuda de invertsen las cimbras, ayudado de descargue dehastales continuamente.

PRESIONES LATERALES EN BP SE 3930PRESIONES LATERALES EN BP SE 3930

Objetivo:Objetivo: Calcular el sostenimiento adecuado para el BPCalcular el sostenimiento adecuado para el BPconsiderando la vida til de la labor.considerando la vida til de la labor.

Calculo:Calculo: El calculo lo haremos segn la clasificacinEl calculo lo haremos segn la clasificacinGeomecnica de ProtodyakonovGeomecnica de Protodyakonov

Protodyakonov clasifica los terrenos asignndoles un factor fProtodyakonov clasifica los terrenos asignndoles un factor f llamadollamado

coeficiente de resistencia, a partir del cual y de las dimensioncoeficiente de resistencia, a partir del cual y de las dimensiones de laes de la

excavacin, define las cargas de calculo para dimensionar elexcavacin, define las cargas de calculo para dimensionar el

sostenimiento.sostenimiento.

En el caso del BP SE 3930, el factor f es igual a 1, puesto quEn el caso del BP SE 3930, el factor f es igual a 1, puesto qu e lae la

resistencia a la compresion simple (resistencia a la compresion simple (c) tomada del campo es aprox. 10tomada del campo es aprox. 10MPa, por lo tanto:MPa, por lo tanto:c = 10 f = 1.0

PARA ROCAS: f = c/10


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CLASIFICACION DE PROTODYAKONOVCLASIFICACION DE PROTODYAKONOV

DA UN AS REGLAS PARA LADA UNAS REGLAS PARA LADETERMI NACI ON DE f EN FUNCION DEDETERMI NACI ON DE f EN FUNCI ON DELA RESI STENCI A A LA COMPRESI ONLA RESI STENCI A A LA COMPRESI ONSI MPLE, EL ANGULO DE ROZAMI ENTOSI MPLE, EL ANGULO DE ROZAMI ENTOI NTERNO Y LA COHESI ON, ESTAS SON:I NTERNO Y LA COHESI ON, ESTAS SON:

PARA ROCAS: f =PARA ROCAS: f = c/ 1 0c/ 1 0

PARA SUELOS: f = t gPARA SUELOS: f = t g + C/+ C/

cc

DONDE:DONDE:

c = Resistencia compresion simplec = Resistencia compre sion simple(Mpa)(Mpa)

= Angulo de rozamient o interno a= Angulo de rozamient o interno alargo plazolargo plazo

C = CohesiC = Cohesin a largo plazo (Mpa) .n a largo plazo (Mpa) . GRADO DE

RESISTENCIATIPO DE ROCA O SUELO

m

Kg/m3

q uc

Kg/mFACTOR

MUY ALTOGranitos masivos. Cuarcitas o basaltos sanos y engeneral, rocas duras sanas y muy resistentes.

2800-3000 2000 20

MUL ALTOGranitos prcticamente masivos, porfidos, pizarras,arenisca y calizas sanas.

2600-2700 1500 15

ALTOGranitos y formaciones similares, areniscas y calizasprcticamente sanas conglomerados muy resistente,limolitas resistente.

2500-2600 1000 10

ALTOCalizas en general, granitos meteorizados, limolitas,

areniscas relativamente resistes, mrmoles, pirita.2500 800 8

MODERADAMENTE ALTO Areniscas normales 2400 600 6

MODERADAMENTE ALTO Pizarras 2300 500 5

MEDIOLutitas, calizas y areniscas de baja resistencia,conglomerado no muy duros

2400-2800 400 4

MEDIO Lutitas, pizarras arcillosas, margas 2400-2600 300 3

MODERADAMENTE BAJOLutitas blandas, calizas muy fracturadas, yesos,areniscas en bloques, gravas cementadas.

2200-2600200-150

2-1.5

MODERADAMENTE BAJOGravas, lutitas y pizarras fragmentadas, depsitos detalud duros, arcillas duras.

2000 -- 1.5

BAJO Arcilla firme, suelos arcillosos 1700-2000 -- 1.0

BAJOLoes, formaciones de arena y grava, suelos areno-arcillosos o limo-arcillosos

1700-1900 -- 0.8

SUELOS Suelos con vegetacin, turba, arenas hmedas. 1600-1800 -- 0.6

SUELOS GRANULARES Arenas y gravas 1400-1600 -- 0.5

SUELOS PLASTICOS Limos y arcillas blandos. 0.3PROTODYAKONOVPROTODYAKONOV Angulo de rozamiento interno (Angulo de rozamiento interno () = 18) = 18

Caso BP SE nv. 3930Caso BP SE nv. 3930

b = a nchura de la laborb = a nchura de la labor = 3 .3 m= 3 . 3 m

m = al tura del tm = al tura del t ne lne l = 3 .2 m= 3 . 2 m

f = coeficiente de resistenciaf = coeficiente de resistencia = 1 . 0= 1 . 0

= angulo de rozamiento interno= angulo de rozamiento interno = 18= 18 (( segseg nnrocLabrocLab ))

= densidad del terreno= densidad del terreno = 2 . 7 Tn / m= 2 . 7 Tn / m

B =B = b + 2m . tg (45b + 2m . tg (45 -- / 2 )/ 2 ) = 8= 8

h = B/ 2 fh = B/ 2 f = 4= 4

Reemplazando valores en:Reemplazando valores en:

P l =P l = ( h + 0 . 5 m) t g(h + 0 . 5 m ) tg ( 4 5 +( 4 5 + / 2 )/ 2 )

Pl = 28.6 Tn de presin lateral

UTILIZACION DE SOFTWAREGEOMECANICOSEn Rosaura contamos con software delRoscience, los cuales son una herramienta de

ayuda para la interpretacin de los parmetrosgeomecnicos y definir el tipo desostenimiento adecuado considerando el

factor de seguridad que en Rosaura debe serde 1,5.UNWEDGE: Utilizado en forma ocasional parasostenimiento con pernos. En Rosaura suaplicacin esta limitado a sostenimiento decmaras que se encuentran en roca Tipo de lazona A y con valores RMR > 40.

DIPS: Al igual que el Unwedge, su utilizacinesta limitado a definir la forma y tipo de cuade roca.

ROCK LAB: Utilizado para determinarparmetros geomecnicos que solo sepodran obtener de laboratorio y su principioradica en pruebas estadsticas en base a lacalidad de roca (GSI), resistencia compresinde roca (Rc), mi y la profundidad de la labor.

SOFTWARE DIP`S QUE DETERMINAN CUAS EN LAS LABORES

SOFTWARE UNWEDGE UTILIZADO EN LABORES CON RMR MAYORES DE 40.DETERMINAN SOSTENIMIENTOS CON PERNOS.


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PHASES 2 V6.: Es un programa que usa loselementos finitos para realizar anlisis deestabilidad de excavaciones subterrneas y

permite determinar las direcciones deesfuerzos en 2 dimensiones y deformacionesdel macizo rocoso. Utilizado para determinarlos ngulos de subsidencia en base al factorde seguridad y su desplazamiento total de lamasa rocosa.

DETERMINACION DE LOS ANGULOS DESUBSIDENCIALos ngulos de subsidencia se determinanmediante simulaciones de secciones con elprograma Phases, seguimiento de campotanto en interior mina como en superficie.El Dpto. de Geomecnica simulo diferentes

secciones con la calidad de roca existente enel entorno, relacionando el factor de seguridadcon el desplazamiento total.El seguimiento en interior mina sobre losagrietamientos formados tambin se tienenque relacionar para el ajuste respectivo.En superficie, el rea de Topografa lleva uncontrol semanal sobre los agrietamientoscreados, indicando su velocidad desubsidencia.La correlacin de los resultados de lassimulaciones con Phases y el control

topogrfico, determinaron ngulos desubsidencia del siguiente orden:Angulo de fracturamiento () = 52

Angulo de desplome () = 64

INNOVACION DE NUEVOS ELEMENTOS DESOSTENIMIENTOS PORTANTES

CIMBRAS DESLIZANTESActualmente en la mina Rosaura se haimplementado el uso de las cimbrasdeslizantes de viga omega. La necesidad dela cimbra omega se incrementa a medida queavanzamos en profundidad. El principio bsicode este tipo de sostenimiento es la capacidadde deslizar amortiguando los esfuerzos de lasdeformaciones iniciales de las excavaciones.Todas las excavaciones subterrneasmuestran deformaciones causadas por laremocin del material de soporte natural. En

SOFTWARE ROCK LAB P ARA DETERMINAR PARAMETROS GEOMECANICOS


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terrenos de calidad Buena, talesdeformaciones son normalmente pequeas yraras veces se puede notar a simple vista. Sin

embargo en materiales muy pobres ladeformaciones son muy grandes y raras vecesel soporte puede contrarrestar estasdeformaciones, tal como en el caso de la minaRosaura, la deformacin es tan grande quecompromete la abertura mnimo necesariopara la operacin de los equipos, en estoscasos la excavacin debe ser ms grande queel mnimo necesario, de tal manera quedespus de la deformacin haya aun espaciosuficiente para la operacin y el soporte hayasufrido el mnimo dao posible.Las cimbras omegas nos ayudan a lograrestos objetivos a diferencia de las cimbras

rgidas que quedarn fatigadas despus delas primeras deformaciones.La ventaja de las cimbras deslizantes encomparacin con las cimbras rgidas es quetienen alta resistencia a la flexin y al pandeo,adems, son ideales para zonas plsticas y seadaptan mejor a las deformaciones de tipomultidireccionales, como en zonas depropiedades expansivas como son la zona Cde Rosaura.El tiempo de deformacin es mayor que en lasrgidas, permitiendo tener mayor tiempoefectivo para la extraccin de las galeras.

El uso apropiado de la cimbras TH deslizantesusadas en la mina Rosaura fueron analizadas

usando el programa basado en elementosfinitos PHASES 2 de ROCSCIENCE (Versin6.0)

Reaccin del terreno y reaccin del soporte

Figura A

Galera de 3 x 3 m: Factor de seguridad/zonasplsticas


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Figura B

Galera de 3 x 3 m: Factor de seguridad/zonasplsticas. Note que la falla de la cimbrametlica rgida se muestra en color rojo adiferencia de la figura A en la que se muestrala cimbra deslizante en color celeste, que aunno ha llegado al punto de falla. A pesar de

estar sometidos a las mis mas condiciones decarga.

INVERT

Una de las debilidades de las cimbras omegaes la limitada capacidad para controlar losesfuerzos laterales (cuando estos sonpredominantes) producto de lasdeformaciones iniciales de las excavacionesy/o esponjamiento de rocas expansivas(calcreos y arcillas). La necesidad de uso delos invert nace frente a esta limitante de las

cimbras El soldado de rieles como invert halogrado reducir las deformaciones enmagnitud y velocidad dando mayor holgura otiempo para la explotacin de los Draw Point.A continuacin se muestra la capacidad de losrieles de 75 y 90 lb/yd a los esfuerzosflectores con los cuales se trabaja en la minaRosaura. Cabe resaltar que la causa deruptura de los invert son los esfuerzosflectores como consecuencia delesponjamiento del piso.

Consecuencias: Cimbras sin Invert

Cimbras con Invert

CONTROL DE LAS FILTRACIONES DE AGUASUBTERRANEA

Se sabe que el agua es desde todo punto de vistadaina para las condiciones de estabilidad de laslabores mineras. Las zonas con mayor presenciade agua son ms inestables.La mina Rosaura es una mina con gran presenciade agua. Esta agua fluye principalmente por loscontactos mineral - cajas y se percola por laszonas altamente fracturadas ya sea Rampas, ByPass, Zonas minadas o en proceso de minado,etc.Segn el balance Hdrico realizado en el ao 2006en los meses de julio-agosto se llego a algunasconclusiones dentro de las cuales se determinoque las principales fuentes del agua de mina son:Filtraciones del agua de escorrenta de laquebrada Santa Rosa, que aporta mas de 100litros de los 140 litros drenados por en nivel 3890(nivel ms bajo).Agua de escorrenta durante el periodo de lluviasen el rea de subsidencia.El control y reduccin de los efectos negativos delagua en el macizo rocoso se controlan en interiormina y en superficie en el rea de subsidenciamediante:

Rieles Tipo (lb/yd)

Longitud (m) 75 90

3 12 16

2 18 24

1 30 40

* La capacidad est indicada en toneladas.

INVERT

A -A'B

B


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Taladros de Drenaje y taladros detrasvase en zonas estratgicas de la minaque fueron reduciendo el nivel fretico.

Impermeabilizar rea de subsidencia(Dique Norte)Cunetas de coronacin al rea de subsidenciaControl del agua en interior mina

Nivel Fretico 2005 (Sin taladros de trasvase)

CONTROL DE CONVERGENCIASLa tcnica para poder predecir la duracin delas cimbras o el perodo de tolerancia que setiene para terminar con la extraccin de

mineral de un Draw Point, determinarvelocidades de deformacin, cimbras conancho crtico, cimbras prximas al ancho

crtico, se llama monitoreo de convergencias.Este monitoreo de convergencias consiste enla toma de medidas del ancho de las cimbrasde manera peridica (1 vez por semana).Luego de dos mediciones podremos tenerinformacin del estado y del comportamientode nuestras cimbras bajo la influencia delminado.Tanto las cimbras rgidas como deslizantellegado a su limite de soporte muestrandeformaciones laterales t/o verticales. Elmonitoreo y seguimiento de estasdeformaciones en Rosaura se llama Controlde Convergencias. Esta tcnica nos sirve

para predecir con el periodo de tiempo que setiene para que los equipos puedan opera sinque tengan problemas por seccionesreducidas, velocidades de deformacin,cimbras con ancho crtico, cimbras prximasal ancho crtico, etc. Este monitoreo deconvergencias consiste en la toma demedidas del ancho de las cimbras y/o conayuda de un distancimetro lser de maneraperidica (1 vez por semana) y registrarlo enun formato de hoja Excel. Luego de dosmediciones podremos tener informacin delestado y del comportamiento de nuestras

cimbras.A continuacin se muestra un formato deconvergencias en excel el cual se procede aexplicar:

CANCHA DE RELAVE ANTIGUO

OPEN PIT

OPEN PIT

ZONA DE SUBSIDENCIA

Nv 4070

Nv 4050

Nv 4170

Nv 4190

Nv 4210

Nv 4130

Nv 4150

Nv 4110

Nv 4090

Nv 4030

Nv 4010

Nv 3990

Nv 3970

Nv 3910

Nv 3930

Nv3950

Nv 3970

Nv 3990

Nv 4010

Nv 4030

Nv 4050

Nv 4070

Op3

Nv 4150

Nv 4130

Nv 4110

Nv 4090Op2

Op1

Nv 4150

Nv 4170

Nv 4190

Nv4210

Op2


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A continuacin se detalla la leyenda delformato de medicin de convergencias.

Cimbra conancho crticoCimbra nuevavelocidadmximaDeformacinaceleradaInvertPrximos alancho crtico

Los valores de la ultima medicin luego de serregistrados sern inmediatamente graficadosen un diagrama de ejes coordenados ID vsltima medicin.

Todas las cimbras que se encuentren pordebajo de los 2.5m de ancho en lasmediciones horizontales estarn dentro delancho crtico.Se considera cimbra nueva a aquella que seinstalo como reforzamiento, para intermediar oreemplazar una cimbra fatigada o daada.Se considera deformacin acelerada aaquellas cimbras en las que la velocidad dedeformacin supere 1 cm/da.Una cimbra con velocidad mxima es aquellaque presenta la mayor velocidad dedeformacin.

Se dice que una cimbra esta prxima al anchocrtico cuando se predice que esta llegara alancho critico antes de que se haya terminadode extraer el mineral programado de un DrawPoint.

El control de convergencias es una tcnicaque nos ayudan a lograr nuestro objetivo.Sostener lo necesario para un periodo detiempo establecido de acuerdo a la vida til dela labor.

CAPACITACIONEn abril del 2005 se realizo una Convencinde Cada de Rocas organizado por el ISEMcon la participacin de Geomecnicos y Jefesde Seguridad a nivel Nacional.

En dicha Convencin se elaboro un anlisisde Causa Efecto y luego un diagrama deIshikawa en (grafico 1) donde se refleja que

las causas de accidentes por cada de roca enminera subterrnea se agrupa en seis grupos(grafico 2).

Grafico 1 : Diagrama de Causa Efecto

Del grafico 2 se puede observar que laGeomecnica interviene directamente en 5 delos 6 grupos establecidos. La Misin del Dpto.de Geomecnica Rosaura es trabajar enfuncin a los 5 grupos mencionados en lasiguiente forma:

1. Factor Humano: Capacitando al personalen conceptos geomecnicos, el

entrenamiento de campo no tiene limite detiempo, los cursos de geomecnica debenser de acuerdo a la realidad de la mina.

2. Calidad de la masa rocosa: La calidad dela roca es determinante para la seleccindel soporte y del tiempo oportuno decolocacin, por esta razn se realiza lacapacitacin, difusin, aplicacin yseguimiento de los conceptos degeomecnica a los Supervisores.

3. Perforacin y voladura: Caracterizacindel macizo rocoso para propsitos devoladura.

4. Sostenimiento: La buena seleccin delsostenimiento es determinante paraobtener labores seguras y estables, paralo cual se deben realizar pruebas demonitoreo de calidad de los elementos desostenimiento, adems de contar conequipos de control.

5. Mtodo de Minado: Los parmetrosgeomecnicos nos determinan el mtodomas seguro para labores subterrneas.

BP SE - I Nv 3930(Al31 OCTUBRE)

220.0

230.0

240.0

250.0

260.0

270.0

280.0

290.0

300.0

310.0

320.0

330.0

340.0

350.0

360.0

370.0

380.0

N CIMBRAS

ANCHO

DECIMBRA

(cm)

FINAL 3 2 5. 8 2 4 2. 6 3 0 9. 0 2 7 8. 4 3 0 6. 7 3 0 3. 9 2 4 7. 1 2 6 7. 7 2 9 7 . 9 3 0 9. 0 2 9 9. 0 2 9 8. 5 3 0 2. 9 2 9 3 . 9 3 0 9. 1 2 9 4. 1 3 0 5 . 5 2 7 2. 1 2 7 9. 0 2 6 2. 1 2 3 3 . 2 2 2 8. 7 2 3 4. 6 2 6 0. 3 2 4 7. 9 2 6 8. 1 2 5 2. 7 2 5 3. 3 2 6 3 . 7 2 4 7. 1 2 4 8 . 4 2 8 0 . 3 2 7 3. 4 2 8 6 . 5 2 9 7. 4 2 9 1. 0 2 9 3. 4

1 5 6 7 8 8A 9 10 11 11-A 12 13 13-A 14 14-A 15 15-A 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 47

DP 599


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CAUSAS DE ACCIDENTES POR CAIDA DE ROCA EN MINERIACAUSAS DE ACCIDENTES POR CAIDA DE ROCA EN MINERIA

SUBTERRANEASUBTERRANEA

El concepto que manejamos en el Dpto. deGeomecnica Rosaura es conocer alenemigo para combatirlo. Con la

capacitacin constante en temas degeomecnica, logramos aumentar el valoragregado del personal con el objetivo quesean ellos mismos los que reconozcan losriesgos que trae trabajar en rocas de malacalidad, por esta razn el Dpto. deGeomecnica tiene programado cursosmensuales de capacitacin en geomecnicadirigido a los trabajadores y supervisores engeneral, adems, el entrenamiento de campoes diario y sin limites de tiempo.La aplicacin de la tabla geomecnica GSIimplantada desde el ao 2005 ha dado sus

frutos, al punto de asegurar el conocimiento ydominio del personal minero en su aplicacin.La tabla GSI es una buena herramienta degestin, con su aplicacin el personal mineroes capaz de definir la calidad de roca en laque trabaja, recomendar el tipo desostenimiento adecuado y determinar eltiempo oportuno de colocacin desostenimiento (TAS). Adems, lascapacitaciones continas de sostenimiento ycalidad del macizo rocoso son en base a larealidad de Rosaura.La prxima tarea en capacitacin ser eldominio de la tabla GSI modificado, para el

personal minero y el RMR para la Supervisinde mina.

Estandarizacin del tamao de rocaDentro del programa de capacitacin al

personal, se estandarizo la denominacin deltamao de roca con el objetivo de uniformizarcriterio para su definicin y evitar confusiones.Esta denominacin es muy importante almomento de reportar incidentes por cada deroca, puesto que el termino roca es muyamplio.Presentamos el siguiente anlisis:

Trozo de rocaFragmento de roca que puede serlevantado fcilmente con una solamano.

Bloque de rocaFragmento de roca necesita de lasdos manos para ser levantado.


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CONCLUSIONES

El presente trabajo, elaborado en base a lascondiciones cambiantes propias del mtodo,al concepto de prueba error y a losconocimientos elevados de la Geomecnica yla Ingeniera Geolgica, concluimos en losiguiente:1. Las debilidades de Rosaura para la

aplicacin del mtodo tradicional, pasarona ser fortalezas con las innovacionesrealizadas considerando las condiciones

adversas para la aplicacin del mtodo.Por lo tanto, dada las condiciones ycaractersticas geomecnicas propias deRosaura, justifica ser considerado unavariante del mtodo, llamndolo SubLevel Caving Mejorado Tipo Rosaura.

2. La aplicacin de conocimientosgeomecnicos a todo el personal de mina,sirve como una herramienta de gestin enseguridad, logrando aumentar el valoragregado del personal y ayudando alograr el objetivo de cero accidentes porcada de roca.

Por ultimo, no debemos olvidar que el mejorsostenimiento no es el ms caro ni el quemejor acero tenga, sino el que ms se adecuaa las condiciones presentes del terreno y deberesponder a variables tcnicas y econmicas,garantizando la vida til que le ha sidoasignado a la labor minera. Es decir, elnecesario y suficiente para obtener unalabor segura y confiable considerando todoslos parmetros que originan nuestro mtodode explotacin.

BIBLIOGRAFIAS

1. HOEK & BROWN : ESCAVACIONES

SUBTERRANEAS EN ROCA Ed.McGraw-Hill, 2 Edicin, Mxico, 19862. BIENIAWSKI Z.T. ENGINEERING ROCK

MASS CLASIFICATION IntersciencePublication, 1989.

3. HOEK, KAISER & BAWDEN: SUPPORTOF UNDERGROUND EXCAVATIONS INHARD ROCK Ed. Balkema, 1995.

4. DIVERSOS INFORMES Y ESTUDIOSSOBRE ROSAURA DE BVPENGENHARIA, GEOMECANICA LATINA,DCR INGENIEROS , METALICACONSULTORES, GOLDER Y GWI, loscuales fueron analizados e interpretados

por el Dpto. de Geomecnica para suaplicacin.

Banco de rocaRequiere uso de equipo mecnicopara ser levantado.

Documents

Geomecanica Mina Rosaura-libre