análisis de estabilidad en minería subterránea por cámaras y pilares
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21 d’octubre de 2014 ANÁLISIS DE ESTABILIDAD EN MINERÍA SUBTERRÁNEA POR CÁMARAS Y PILARES: CASO PRÁCTICO LUIS JESÚS GARCIAMUÑOZ MIRAS Índice Introducción Alcance y Objetivos Metodología del estudio Caracterización del macizo Estabilidad de las Cámaras y Pilares Influencia de los Esfuerzos en la Estabilidad Influencia del Agua Subterránea Influencia de la Forma, Tamaño y Orientación de las Labores Influencia del Esquema y Secuencia del avance de las labores Estabilidad de cuñas Diseño y Evaluación del Sostenimiento Análisis de Discontinuidades Caracterización Geomecánica del macizo. Resistencia y Deformabilidad del macizo rocoso Análisis de Estabilidad Trabajos de campo. Trabajos de gabinete. Estimación del sostenimiento inicial Sostenimiento específico de cuñas Conclusiones Introducción Explotación subterránea: Localización: Recurso: Sistema de explotación: “XAUXA” (AYMAR S.A.U.) Gualba, Macizo del Montseny Mármol calcítico/dolomítico · Uso industrial “Cámaras y pilares clásico” Alcance y Objetivos “Nivel Medio-Sot2” • Análisis de las condiciones geotécnicas y geomecánicas del macizo rocoso en la zona de extracción, su comportamiento y estabilidad. • Recomendaciones: diseño de labores, orientación de galerías, esquema y planeamiento de pilares, secuencias de desarrollo y el sostenimiento general y de cuñas inestables. Metodología del estudio • Trabajos de campo. – – • Toma de datos de discontinuidades y estratificación del macizo. Ensayo de rebote en diversos materiales con el martillo Schmidt. Trabajos de gabinete. – – – – – – – – – Estimación de los valores de resistencia a compresión simple de la roca Estudio de la diaclasación Caracterización geomecánica del macizo rocoso. Análisis de estabilidad de los pilares y su factor de seguridad a compresión y a deslizamiento Análisis de la influencia de los esfuerzos en la estabilidad Análisis de la influencia en la estabilidad de la forma, tamaño y orientación de las labores. Análisis de la influencia en la estabilidad del esquema y secuencia del avance de las labores Estudio de la estabilidad de las cuñas formadas Análisis del sostenimiento Caracterización del macizo • Análisis de discontinuidades. – – Estudio de la diaclasación (programa DIPS Rocscience Inc). Propiedades mecánicas de las familias de juntas predominantes. Designación J1 J2 J3 J4 J11 S0 FAMILIAS DE DISCONTINUIDADES PREDOMINANTES Buzamiento / Dirección buzamiento 44/295 46/161 76/82 53/343 30/248 (localizada en el límite este de la explotación) 28/146; 52/155; 30/168 (Según zona del macizo, evidenciado en bandeado en cotas superiores del estrato marmóreo) Caracterización del macizo • Caracterización Geomecánica del macizo. – – – Cálculo del RQD Clasificación Bieniawski - Cálculo RMR (Bieniawski ,1989) Clasificación de Barton - Índice de calidad Q – – – – – Criterio de rotura de Hoek-Browm Modulo de deformación, (Em) Estimación del coeficiente de Poisson del macizo rocoso (νM) Criterio de rotura de Mohr-Coulomb Resistencia a compresión del macizo rocoso CALIDAD DEL MACIZO ROCOSO CON RELACIÓN AL ÍNDICE RMR Mármol Pizarras Granito 66 63 71 RMR Clase de II II II macizo Descripción Roca Buena Roca Buena Roca Buena Q Descripción 10,21 3,56 10,46 Roca Buena Roca Mala Roca Buena PROPIEDADES GEOMECÁNICAS DE LOS LITOTIPOS, CÁLCULO MEDIANTE RMR Litología Roca intacta sci (MPa) Macizo rocoso Sheorey, 1989 mi RMR mb s a scm (MPa) E (MPa) MÁRMOL 91,1 MPa 9 66 2,67 0,0229 0,5 16,64 MPa 32000 MPa PIZARRAS 153,5 MPa 9 63 2,40 0,0164 0,5 24,14 MPa 26000 MPa GRANITO 159,7 MPa 33 71 11,71 0,0399 0,5 37,46 MPa 42000 MPa 6 Análisis de Estabilidad • Estabilidad de las Cámaras y Pilares – Tensión sobre los pilares • – Capacidad portante de los pilares • – – Método del “Área Atribuida” Correcciones de efecto escala y de forma del pilar Factor de seguridad a compresión (FS) – (Lunder & Pakalnis (1997) Factor de seguridad por deslizamiento (FSd) COEFICIENTES DE SEGURIDAD APLICADOS AL DIMENSIONADO DE LOS PILARES Estado Descripción FS Fallado Falla total <1 Rotura incipiente inestabilidad local 1 < FS < 1,4 Aceptable Pilar sano > 1,4 Análisis de Estabilidad • Estabilidad de las Cámaras y Pilares • Determinada la idoneidad de las fórmulas para el cálculo de la tensión admisible utilizada y seleccionado la expresión más idónea para fututos proyectos de desarrollo de las labores. – González-Nicieza (2006) • Determinada la estabilidad general de los talleres en explotación según FS y FSd Análisis de Estabilidad • Influencia de los Esfuerzos en la Estabilidad Análisis de Estabilidad • Influencia de los Esfuerzos en la Estabilidad – Análisis de los esfuerzos • Programa “Examine2D” (Rocscience Inc.) Análisis de Estabilidad • Influencia de la Forma, Tamaño y Orientación de las Labores – Forma de la excavación – Tamaño de la cámara Análisis de Estabilidad • Influencia de la Forma, Tamaño y Orientación de las Labores – Orientación de las excavaciones Análisis de Estabilidad • Influencia de la Forma, Tamaño y Orientación de las Labores – Orientación de las excavaciones • Programa “DIPS” (Rocscience Inc.) Análisis de Estabilidad • Influencia de la Forma, Tamaño y Orientación de las Labores – Orientación de las excavaciones • Respecto a zonas de pliegues con anticlinales y sinclinales. Análisis de Estabilidad • Influencia del esquema y secuencia del avance de las labores – Diseño de los pilares • Factores que afectan su resistencia y que están relacionados a los defectos o rasgos estructurales que están presentes en el pilar y la forma y orientación de los mismos – Tres sistemas de discontinuidades, dos de ellos de rumbos más o menso paralelos y buzamientos opuestos, el tercero con rumbo más o menso perpendicular a los anteriores y cualquier buzamiento Análisis de Estabilidad • Influencia del esquema y secuencia del avance de las labores – Diseño de los pilares • Factores que afectan su resistencia y que están relacionados a los defectos o rasgos estructurales que están presentes en el pilar y la forma y orientación de los mismos – Intersección de los pilares por fallas geológicas o zonas de corte Análisis de Estabilidad • Influencia del esquema y secuencia del avance de las labores ◦ Avance hacia estructuras principales ◦ Avance hacia excavaciones adyacentes ◦ Avance hacia rocas de diferente calidad Análisis de Estabilidad • Influencia del esquema y secuencia del avance de las labores – Secuencia de avance • Analizar el esquema y secuencias de avance del proceso de excavación durante la explotación Simulación de secuencia de desarrollo de paño de explotación T21-T23, considerando las condiciones geomecánicas del terreno . establecidas Diseño y Evaluación del Sostenimiento • Sostenimiento específico de cuñas – Identificación de las cuñas potenciales con riesgo de desprendimiento (“UNWEDGE”- Rocscience Inc.) – Elección del tipo de sostenimiento • Sistema de anclaje por fricción SWELLEX Conclusiones • Los resultados obtenidos indican que el diseño del Nivel Medio-Sot2 es estable bajo las siguientes condiciones: 21 d’octubre de 2014 ANÁLISIS DE ESTABILIDAD EN MINERÍA SUBTERRÁNEA POR CÁMARAS Y PILARES: CASO PRÁCTICO LUIS JESÚS GARCIAMUÑOZ MIRAS [email protected]
