INFLUENCIA MUTUA DE VARIAS CAPAS DE CARBON

Instituto Tecnológico
GeoMinero de España
INFLUENCIA MUTUA DE VARIAS CAPAS DE
CARBON EXPLOTADAS EN PROXIMIDAD
1989
MINISTERIO DE INDUSTRIA Y ENERGIA
0
YO
INFLUENCIA MUTUA DE VARIAS CAPAS DE CARBON
EXPLOTADAS EN PROXIMIDAD
Este
estudio
ha
sido
desarrollado
Departamento de Explotación de Minas de la E.T.S.I.
de Madrid
para el
Area de
Seguridad Minera
por
el
de Minas
del Instituto
Tecnológico GeoMinero de España.
En la realización de este trabajo han participado:
Por el I.T.G.E.:
J. M$ Pernía Llera
Ingeniero de Minas
Por la E.T.S.I.M.:
P. Ramírez Oyanguren
Dr.
Ingeniero de Minas
R. Laín Huerta
Dr.
Ingeniero de Minas
J. J. Rodrigo López
Estudiante de 64 curso
J. A. Ojeda Ruiz
Ingeniero de Minas
AÑO 1989
INDICE
Página
1.
INTRODUCCION
1
2.
DESCRIPCION DEL METODO DE EXPLOTACION DE TESTEROS
2
3.
ESTUDIOS ANTERIORES SOBRE LA DISTRIBUCION DE CARGAS
EN UNA EXPLOTACION
3.1.
7
Distribución de tensiones en sólidos semiinfinitos
bajo cargas puntuales
3.1.1.
7
Ecuaciones generales de equilibrio y de
compatibilidad
3.1.2.
8
Fuerza concentrada en un punto de un borde
10
rectilíneo
3.2.
Distribución de tensiones y desplazamientos en los
frentes de testeros
(RAMIREZ,
LAIN et al,
1985-b)
14
3.3. Volumen de influencia de una explotación en una
capa de carbón de fuerte pendiente
(DEJEAN Y ENCHAYAN,
3.4.
22
1979)
Planificación de la explotación en capas inclinadas
(MARROQUIN et al,
27
1989)
3.5. Interacción de explotaciones en capas próximas
(WU et al,
27
1987)
-
I
-
4.
DESCRIPCION DEL MODELO DE CALCULO
31
4.1.
Consideraciones teóricas.
31
4.2.
Programa de cálculo
Elección del método
32
4.3. Dimensiones y geometría del modelo
4.3.1. Disposición de los materiales incluidos en el modelo
4.4.
4.4.1.
34
36
Justificación de los parámetros
37
Inclinación
37
4.4.2. Anchura
38
4.4.3.
Tensiones naturales
38
4.4.4.
Propiedades del carbón
39
4.4.5.
Propiedades del estéril
41
4.4.6.
Características del relleno
42
43
4.5. Datos de entrada
5. ANALISIS PARAMETRICO EN UN SOLO CUARTEL
46
5.1. Fases de explotación
5.2.
46
46
Características del relleno
5.3. Anchura de la capa
47
5.4.
Roca de caja
47
5.5.
Tensiones naturales
54
INFLUENCIA MUTUA DE DOS CAPAS PROXIMAS
55
Resultados obtenidos
56
6.
6.1.
6.2. Distribución de tensiones y convergencias
6.2.1.
Isolíneas de tensiones
(Szz)
perpendiculares a la
57
capa
6.2.2.
Isolíneas de convergencias
57
(Dz)
perpendiculares a
la capa
61
-
II
-
6.3.
Tensiones normales a la capa por delante del frente
en función de la distancia a éste y del desfase
entre talleres
65
6.3.1. Forma general de las curvas
80
6.3.2.
Capa de techo
80
6.3.3.
Capa de muro
81
6.4. Angulo de influencia lateral de los frentes de los
talleres
6.5. Tensión en el frente,
6.5.1.
82
en función del desfase,
según
la separación entre capas
84
Descripción de las curvas
89
6.5.2. Angulo de descompresión
6.6.
6.6.1.
89
Comparación de la tensión en el frente entre el caso
de dos capas y una sola capa
92
Descripción de las curvas
92
6.7. Tensión normal mínima por delante del frente
6.7.1. Descripción de las curvas
96
96
INFLUENCIA DE UN PILAR DE CARBON
101
7.1.
Isolíneas de tensiones normales
101
7.2.
Tensiones producidas por el pilar
107
7.
7.2.1. Tensión normal según la separación entre capas
7.2.2.
Incremento de la tensión normal provocada por el
110
pilar
114
8. CRITICA DEL MODELO ELASTICO
9.
10.
107
CONCLUSIONES
119
REFERENCIAS
123
-
III
-
1.
INTRODUCCION
Una gran
España se
parte de
las explotaciones
desarrollan en capas fuertemente
poca potencia.
inclinadas y de
La proximidad entre ellas origina unas condi-
ciones de trabajo un tanto difíciles;
capas,
de carbón en
cuando se explotan dos
debido a la influencia mutua hay que tomar precaucio-
nes.
empleado en la mayoría de
El método de explotación
es el de testeros,
los casos
el cual se adapta
Asturiana.
características de la Cuenca
bien a las
Sin embargo,
la se-
guridad minera en este tipo de explotaciones se ve continuamente afectada por una serie de fenómenos geodinámicos sobre
los cuales
poco se
hasta ahora,
ha investigado
debido en
parte a que el ámbito de aplicación de este método se reduce
a zonas
de España
muy concretas.
cabo hasta la fecha acerca
Los estudios
llevados a
de la influencia de varias capas
próximas explotadas progresiva o simultáneamente han simplificado,
te.
Los
en general,
el problema tratándolo bidimensionalmen-
análisis tridimensionales
nivel práctico,
recogiendo
sólo se
experiencias
han realizado,
de
minas,
a
en la
URSS.
El presente
estado tensional
que pueden
carbón,
estudio
evalúa
producidas por
dar como
las
variaciones
la extracción
resultado desprendimientos
del
del carbón,
de roca
particularmente en las capas de fuerte pendiente.
y
2
A partir
se han
de los resultados
del análisis realizado
deducido algunos criterios de
racionalizar más
las
operación tendentes a
explotaciones,
sobre
punto de vista de la seguridad minera.
cen recomendaciones
sobre:
de avance de los talleres
pilares
todo
desde el
En concreto,
abandonados,
se ofre-
secuencias
y evaluación del efecto protector
de unas capas sobre otras.
2.
DESCRIPCION DEL METODO DE EXPLOTACION DE TESTEROS
De los
métodos de relleno utilizados
estrechas y de fuerte pendiente,
viene empleando
limitación,
españolas.
Este
aire comprimido
forma tradicional en
método
ya que los rendimientos
fuerzo personal del hombre que
llo de
el de testeros es el que se
sistemáticamente y de
las explotaciones
en las capas
tiene una clara
están basados en el es-
arranca el carbón con marti-
y postea
el hueco
que abre
en su
avance.
En la
Cuenca
Asturiana
aproximadamente el 70% de la
en testeros,
y Palencia
manual,
se
puede
considerar que
producción de hulla se obtiene
al igual que en gran parte de las capas de León
(RAMIREZ,
con ayuda del
LAIN
et al,
1985-a). El
martillo picador;
arranque es
el sostenimiento se
hace con madera y el tratamiento del hueco con relleno,
cada
vez más calibrado y preparado.
En el
método de
testeros el
dividiendo el macizo de capa
arranque se
realiza
comprendido entre las guías de
3
cabeza y base ,
80 y
m,
120
cuya longitud
en series de
denomina testeros
"tajo",
que
carbón por
es
(fig.
el frente
el minero
según la pendiente oscila
escalones
1).
Un
se
se realiza
la niveladura,
protección frente a la caída de
teros
testero
en el que
y de
invertidos
a
entre
los que
compone
se
del
el arranque de
que le
sirve de
carbón o piedra de los
tes-
superiores.
NIVELADURA
zj
JUGADA
MAMPOSTA
'así
BASTIDOR
TAJO
Figura
1
Las dimensiones del testero vienen determinadas por
las longitudes del tajo y la niveladura.
cada tajo
sea una
" serie " de
normal son las series de 5 m.
Lo corriente es que
múltiplos de
2,5 m;
lo más
4
El tajo
unitario tiene
la longitud
del bastidor,
que sirve para armar el elemento de la entibación, denominado jugada.
La jugada está compuesta de un bastidor de 2,5 m de
largo
que
apoya
"mampostas ",
en
tres
por la
que
parte del
bastidor y por la parte del
se abre en el hastial ,
Cuando el
piezas
madera
de
techo se
llamadas
encajan en el
muro en una pequeña cavidad que
llamada "balsa".
añade otro bastidor al
muro es falso se
muro,
suprimiendo
llama
" posteo de chulana".
las balsas ;
este tipo de
a
jugada se le
Las jugadas se colocan siguiendo la línea de máxima
pendiente,
bien
alineadas,
de
al
paralelas
avance
del metro ,
oscilan alrededor
del
frente,
de los
y formando
(" encadenadas ")
bastidores enlacen unas con otras
calles
las puntas
modo que
cuyas
anchuras
consistencia de los
según la
hastiales y capa.
Como el relleno tiene que
tas de
los testeros ,
serán iguales a
en capas
seguir la línea de cres-
verticales las
los tajos si se lleva
niveladuras
el relleno con talud
de 45°.
En algunas
ocasiones la niveladura es
hay que contener o frenar
ros,
más corta y
el relleno con barreras de table-
o bien se lleva el frente inclinado.
5
El picador trabaja apoyándose en andamios ,
colocan-
do tablas entre las mampostas.
En las cuencas hulleras
del Norte se utilizan sólo
dos calidades de madera en el posteo:
- Pino
- Eucalipto
El número de mampostas por m2 de techo sostenido es
función de la altura de la serie,
de los frenos de seguridad
que sean precisos y de la anchura de la calle.
El freno
refuerzo de la entiba-
es un elemento de
ción que se coloca cuando la niveladura presiona o es falsa,
para sujetarla mejor.
Los frenos son de distintos tipos según las funciones que vayan a desempeñar ; pueden ser de simple refuerzo de
la mamposta
más próxima
a la
niveladura ,
coloca en la "jugada " una cuarta mamposta,
para
próxima a aquella
y se afianzan entre sí con una pieza o "codal"
Si la calle es
por haber
hecho un
este
(fig.
2-a).
demasiado ancha para la niveladura,
posteo espaciado,
intermedio " para disminuir el vano
la mitad;
lo cual se
se coloca
un "freno
libre de la niveladura a
freno es una mamposta con
muro o balsa y bastidor según los casos
"balsa " a techo y
( fig.
2-b).
6
sobre los anteriores,
este
presiona:
(fig.
2-c)
si la corona
de refuerzo
(carbón de la niveladura)
"freno de refuerzo" o "longarina de refuerzo"
lleva
las mampostas supe-
una pieza de apoyo de
las jugadas y
riores de
un freno
puede colocar
Finalmente se
frenos intermedios,
que
se sujeta
con ayuda de tornapuntas a techo y muro.
(c)
(b)
(a)
Figura 2
La disposición más general
la de "rasgado",
tección de
sin
es decir,
el empleo de macizos de pro-
carbón en las galerías;
número de talleres es el 86%
de las explotaciones es
con esta disposición el
del total,
mientras sólo el
14
% sigue utilizando macizos.
La galería inferior se lleva ,
sos,
por la misma capa y
esta galería en estéril..
en el 79% de los ca-
sólo el 21% de los talleres tienen
7
3.
ESTUDIOS ANTERIORES
SOBRE LA DISTRIBUCION DE
CARGAS EN UNA
EXPLOTACION
3.1. Distribución de
tensiones
en
sólidos
semiinfinitos
bajo
cargas puntuales
El problema de la
distribución de tensiones en só-
lidos semiinfinitos bajo cargas puntuales o repartidas aplicadas en su superficie fue
resuelto por Boussinesq
recogido posteriormente
ha sido
por Timoshenko
(1892)
(1968).
y
Se
podrá observar la relación existente entre el caso que se va
a exponer
(fuerza sobre un borde)
subterránea,
en donde las fuerzas
de carbón en otros
nados,
etc.).
y una explotación minera
son debidas a los macizos
elementos estructurales
(pilares abando-
8
3.1.1.
Ecuaciones generales de equilibrio y de compatibilidad
Considérese el elemento plano de la figura 3
O
x
%- = OP
Figura 3
Las componentes normales de la tensión en dirección
radial y tangencial son designadas
mente y la componente tangencial
dos estos
elemento,
símbolos a la
a= y ae respectiva-
por Tre ,
tensión en el
refiriéndose to-
punto central P del
definido por r y 8.
Estableciendo el
mento se
por
llega
a
las
nulas las fuerzas másicas
equilibrio de fuerzas
en el ele-
siguientes ecuaciones , considerando
9
tY�
1
Qr
1
t�2
0
+
=
r
vO =
Ztr
r2
d92
(1)
T
Ytr2
do
1
T ra
Para
que 0,
que
tensiones
la
1
función
represente
s
LLr2
0
ha
1
d2
r
1
-d2O
TY�
r
d0
la función de tensión.
una
distribución
de
condición
de
la
do
r2
dO2
Esta ecuación
r
dr
diferencial
en
llr2
1
-&-0
r2
1.102
+
+
+
j
LLr
ttr
satisfacer
de
1
=
que en coordenadas polares tiene la forma
d
+
es
r y e,
posible
-
o
drdO
r
dO
función de
compatibilidad,
d-2
d2
-
=
r2
en las
1
= 0
(2)
derivadas parciales
permite resolver el siguiente problema de elasticidad plana.
10
3.1.2.
Fuerza concentrada en un punto de un borde rectilíneo
sobre el borde recto y
nita
(fig.
4-a).
concentrada
vertical
fuerza
Sea una
horizontal AB de una placa semiinfila carga a través de la
La distribución de
la figura 4-b,
tal como se muestra en
placa es uniforme,
de forma que
el espesor es uno ,
P que actúa
y
P es la carga por unidad de
espesor.
La distribución de tensiones
que se origina recibe
Cualquier elemento
el nombre de distribución
radial simple.
C distante r del punto de
aplicación de la carga se encuen-
tra sometido
radial,
a una
de valor
2P
Qr
cos e
(3)
=
r
n
dirección tangencial Ue
a la tensión de
En cuanto
y a
la dirección
compresión en
tensión de
tangencial cortante
la tensión
propiamente dicha T=e,
son en este caso nulas.
Se
componentes de
equilibrio
que
fácilmente
ve
la
(1);
tensión
satisfacen
las
también quedan satisfechas
de contorno porque
la
<y«> y T=a son nulas a
placa,
rectilíneo
de
exteriores.
En el
Qr alcanza
un valor infinito.
que
está
ecuaciones
las
de
las condiciones
lo largo del borde
de
fuerzas
carga
(r = 0),
libre
punto de aplicación de la
La
de
valores
estos
resultante de las fuerzas
que actúan sobre una superficie cilíndrica de radio r
11
P
o
A
B
r�
�©
Pes,
r
O-r
�rr-d9
-
`d9
(b)
¡a)
Fig. 4
debe equilibrar
a la fuerza
integración
las
a= cos
de
e rd8 ,
P
(fig.
componentes
que obran
4-b)
y se obtiene por
verticales
sobre cada
elementales,
elemento r
d8 de
cose 0 d0 =
-
la
superficie
n
7f
2
2
a= cos 0 rd0 =
0
Para probar
exacta del
problema
que la
hay
ecuación de compatibilidad
la función de tensión
4P
- n
expresión
que
( 2).
hacer
P
0
( 3)
es la
solución
intervenir también la
Dicha solución se deduce de
12
p
0 =
(4)
r e sen 8
It
utilizando las ecuaciones
como puede verificarse,
-do
1
Ur
=
+
.
0
-d
1
do
dr
r
de
resultado
la
r
cos e
-
n
r2.d82
=
Q® _
=
-
-dr
r
2P
-d 2o
1
-
(1)
r
(5)
-dr2
Tra
que dan
función
como
(4)
en
esta ecuación
=
-
la ecuación
( 2)
de tensión
se puede
por
lo que
y las
Sustituyendo la
(3).
ecuación
es satisfecha,
verdadera función
0
=
ver fácilmente que
(4)
representa la
ecuaciones
(5)
dan la
distribución de tensiones correcta.
Si se
centrada en el
diámetro d
(fig.
4-a)
cos 8 = r.
(3),
considera
ocurre
circunferencia
eje x y
de cualquier
tangente al eje
que para cualquier punto C
En consecuencia,
resulta
una
y en O
de la misma d
como se deduce de las ecuaciones
13
-2P
Qr
=
nd
mismo en todos los
que la tensión vale lo
lo que significa
punto de aplica-
en el O,
puntos de la circunferencia salvo
ción de la carga.
de un plano horizontal mn
En un punto cualquiera M
borde de la placa,
distante a del
componentes normal y
las
tangencial de la tensión se
calculan partiendo del valor de
la compresión simple radial.
Se tiene así
2P
aX =
ar
Cos3 e
-
2P
coso e
=
cos2 e =
ira
r
n
4-a):
(fig.
2P
ay =
ar
sen2
e
=
sen2 6 cose e
ira
T xy
=
ar
sen e cose e
2P
ir
A partir
general
de
una
de
2P
-
sen e cosa e
=
sen e cos e =
este
placa
normalmente varias-fuerzas
ira
r
se
puede
llegar al caso
cuyo
borde
recto
caso
sobre
P,,
P2,
P3 ,
...
o
actúan
una fuerza de
intensidad q sobre una determinada porción del borde.
14
3.2.
Distribución de
de testeros
( RAMIREZ ,
En este
LAIN et al,
inclinada
testeros
5):
(80°)
frentes
1985-b)
capa de carbón,de
trabajo se modelizó una
poca potencia,
(fig.
en los
tensiones y desplazamientos
explotada por el método de
y
Galería de
9 �d o 9 °
O
.
ep a.
o
oe`. :Ci•po o t
;CAPA DE CARBON
(
Qp�^
OoQÓ QOot� 00.0Q0..
cabeza
oo
Relleno
Galería de
base
.W1-
Figura 5
Para llevar a cabo el análisis de tensiones,
maciones y
desplazamientos que se producen
defor-
en las capas de
carbón delgadas y muy inclinadas explotadas por este método,
se utilizó el modelo numérico tridimensional de elementos de
contorno BESOL/55201
del profesor Crouch.
la las tensiones normales y cortantes,
las deformaciones en el techo y
Este modelo calcu-
los desplazamientos y
muro de la capa,
y suminis-
tra datos de tensiones y deformaciones en el macizo rocoso a
diversas distancias de la capa.
15
se
El modelo
estudio;
extensión de la zona objeto de
el rumbo
m según
y 150
primeramente
eligiendo
preparó
el buzamiento
la
se tomó 150 m según
capa,
de la
y una
potencia de 1,5 m.
La zona
comprendía cuatro tipos
objeto de estudio
de materiales:
- El carbón,
con
un módulo de elasticidad de
5000 MPa y un
módulo de rigidez de 1923 MPa.
- Un primer
relleno,
poco compacto,
próximo
al hueco de la
explotación y con un módulo de elasticidad de 10 MPa y una
rigidez de 4 MPa.
- Un segundo relleno más compacto,
para simular el que lleva
tiempo colocado y se ha
ya un cierto
su propio peso
compactado debido a
y a la convergencia de
características de
este segundo
los hastiales.
relleno son:
Las
módulo de
elasticidad 30 MPa y rigidez 11,5 MPa.
- El
macizo
rocoso
de
los
hastiales
con
módulo
de
elasticidad 15000 MPa y coeficiente de Poisson 0,25.
Por otra parte se
consideró la igualdad de tensio-
nes horizontales y verticales
rocoso,
en cualquier punto del macizo
con un aumento de tensión en función de la profundi-
dad de 27 KPa/m.
16
La parte
inferior del
500 m de profundidad.
camente el
En
modelo se
supuso situada a
la figura 6 se presenta esquemáti-
cuartel de explotación y
la línea de referencia
para representar las tensiones.
'
a
y
L
�f
•1V +
400.
alerta
l
e ca
za
J
j'� b `O
*
42
+
�
Relleno compacto
CO
iS�Ó
.
440j:T
AoAOO,(!
4
�-'p a ü
+`*
de
referencia
opeo�
460
��
o '00
0 '
r.
s
+r,
r
Calena de base
480_
500
Figura 6
Se
obtuvieron
las
siguientes
distribuciones
tensionales:
-
Tensiones en
buzamiento
el techo
paralelas al
paralelas
al
y perpendiculares a la capa
- Tensiones paralelas al rumbo a 3
capa
rumbo,
y 9 m de distancia de la
17
- Tensiones paralelas al buzamiento a iguales distancias
- Tensiones
perpendiculares
la
a
capa
a
las
mismas
3 y
9 m de
distancias
- Desplazamientos perpendiculares
a la
capa a
distancia
El análisis
de
información
la
obtenida
de
los
cálculos permitió emitir varias conclusiones:
En lo referente a
(fig.
-
las tensiones paralelas al rumbo
7):
Hay una zona de fuerte concentración de tensiones entre el
frente y unos
15 m por delante de
distinguirse a 3 m de la
éste que puede también
capa. A esta distancia la máxima
concentración de tensiones alcanza un valor bastante menor
capa y aparece en una zona
que en la
del frente.
techo de
En el macizo
la capa ,
rocoso,
apenas se
a 9
situada a unos 10 m
m de distancia del
puede apreciar la concentra-
ción de tensiones.
- En la
zona de
trabajo la
tensión disminuye
rápidamente
hasta un valor mínimo cercano a cero a unos dos metros por
metros de la capa esta disminu-
detrás del frente.
A tres
ción de tensiones
es mucho más pequeña . A 9
m de la capa
la influencia de la explotación es despreciable.
1.20
.0
X1.15
o Distancia a la capa: 3 m
A Distancia a la capa: 9 m
E 1.10
1.051.00-
l-
8)
L_0.95
o
gigr-�
o
o
NS.0.90
80.8520.800. 5zw
-40
80
40
-20
0
20
Distancia a l frente (m)
80
100
TENSIONES PARALELAS RL RUMBO EN EL MACIZO
ROCOSO A 3 Y 9 m DE DISTANCIA A LR CAPA
FIGURA 7
co
1.20
.v
1.15
o Distancia a la capa: 3 m
° Distancia a la capa: 9 m
E 1.10
21.00-
0 --o
U
p
--- --
�
0.80
80.8
m0.80
0.75
_40
D istan 0 i a ai0 frente Cj
80
100
TENSIONES PARALELAS AL BUZAMIENTO EN EL MACIZO
ROCOSO A 3 Y 9 m DE DISTANCIA A LA CAPA
FIGURA 8
E 1.0
10.8_
L
CD0.0
0
O
X 0.4
o Distancia ala capa: 3 m
o Distancia a la capa: 9 m
0
0.20. 00
-40
40
00
20
0
-20
Distancia al frente ( m)
80
TENSIONES NORMALES R LA CAPA EN EL MRCIZO
ROCOSO A 3 Y 9 m DE DISTANCIA
FIGURA 9
100
21
base y de cabeza aparece una
- Alrededor de las galerías de
zona de pequeña concentración
de tensiones que también es
apreciable a 9 m de la capa.
- La zona extraída y rellena alcanza una presión más o menos
igual a
la carga de recubrimiento
sin ninguna concentra-
ción ulterior de tensiones.
Los valores de las tensiones paralelas al buzamiento de la capa
( fig.
En lo
la capa
( fig.
8)
son análogos a los anteriores.
referente a las
9 ),
las únicas
tensiones perpendiculares a
diferencias con las tensiones
previamente mencionadas fueron las siguientes:
- La concentración de tensión delente
del frente es un poco
mayor.
- La disminución
de tensión
correspondiente a
la zona
de
trabajo se nota claramente a una distancia de 3. m sobre la
capa.
- A 9
m la distribución de
por la explotación.
tensiones esta aún influenciada
22
influencia
3.3. Volumen de
de
carbón de fuerte pendiente
La investigación
las Hulleras
90°
y están
de Lorena,
una
( DEJEAN y ENCHAYAN,
se llevó a
que
1979)
cabo en las
capas de
tienen pendientes entre
separadas unos 20 m entre sí.
plotación es
en una capa de
explotación
de frente ascendente y
60°
y
El método de ex-
relleno hidráulico,
en
ciclos de 4 m de avance.
En primer
influencia general
lugar se trató de
de
la
determinar la zona de
explotación.
Para
esta primera
parte del estudio se utilizó un modelo numérico de elementos
finitos.
Los cálculos se realizaron con modelos de elementos
finitos en dos dimensiones.
En el
primer
cálculo
taller aislado
con un
avance de
potencia y
60° de
pendiente,
no
realizado
se
unos 60
m,
modelizó
un
dos metros de
habiéndose considerado el
relleno.
En la figura 10 se
tensión perpendicular
rresponde al estado
brimiento.
taje.
a los
virgen,
Hay dos zonas de
representan las curvas de igual
El
valor "1,0" co-
a la
carga del recu-
hastiales.
es decir,
sobrecarga:
el frente y el mon-
23
figura
En la
que
relleno,
11
simula
se
se
presenta el caso
mediante
un
de un taller
material elástico de
rigidez variable.
?9
�6� X90
O�O
7
O40
��0
�0
0
__.-
p0
1,0
Í
0
� 29
ig89
30
Figura
La única
10
Figura
variación de
importancia que
11
se observó
entre ambos casos fue la ligera disminución de la sobrecarga
en la parte baja del taller ,
análogamente a lo que ocurre en
los tajos largos en capa echada.
Además ,
y expansiones en
de éste .
se analizó la evolución de las compresiones
líneas paralelas al tajo y
sobre el techo
La figura 12 representa la evolución de las tensio-
nes normales a los hastiales en dirección normal a la capa.
24
1, 75
relleno
Frente
c
0
1,50
1,25
1,00
U
.�
0,75
C)
0,50
u
0,25
-100
-80 - 60 •-40 - 20
0
20
40
Distancia al frente (m)
Figura
12
Se compararon los resultados del modelo con medidas
in situ,
estudiando la situación de las tensiones máximas en
planos paralelos
presentan las
con captadores
La
magnitud
capa. En
las figuras
tensiones resultantes
medidas in situ ,
sometidas a
a la
respectivamente .
de presión
del cálculo
la
situados en
expansión
y b
y de
se
las
Las medidas se realizaron
el relleno, en capas
la influencia de explotaciones
de
13 a
sobre
la
disminuye al alejarse del plano de la capa.
a techo y muro.
zona
explotada
25
o�r
Máxima
sobrepresión
Normal a los
hastiales
(a) Resultado del modelo
(h) Resultado de medidas " in situ"
Figura 13
Se observó que las
ciadas por
la potencia de
del techo sí influye,
%.
la capa .
pero
potencia pasa de 2 m a
tensiones apenas están influenEn
los desplazamientos
no proporcionalmente.
6 m,
Así,
si la
el desplazamiento aumenta un 29
Las convergencias son proporcionales a la potencia.
Se observó
también que ,
según
los resultados pro-
porcionados por el modelo , las curvas de compresión y expansión no dependen de la pendiente de los estratos.
El avance de la
de influencia.
explotación sí modifica el volumen
La figura 14 muestra las curvas de sobrecarga
y de expansión para tres avances del frente.
26
�
IqG
010
0
0
29
0
lo
011
�r��í
o�
v
i.óc
o51
1.19
J
q
�.n�
14
I 14
Avance tajo 15 m
Avance tajo 35 m
Avance tajo 60 m
Figura 14
Al haberse
considerado en el modelo
tropo y en realidad ser
ortótropo,
dad diferentes en dirección
la estratificación,
aproximados.
un medio isó-
con módulos de elastici-
paralela y perpendicularmente a
los resultados obtenidos
son solamente
27
3.4.
Planificación
(MARROQUIN et al,
en paquetes
se realizó
unas a otras y de
carbón muy próximas
puede
ser
dejar pilares residuales;
rrolló un
capas
inclinadas
1989)
Este estudio
ciertos casos
en
explotación
la
de
de capas
de
fuerte pendiente. En
por diversas razones,
necesario,
para estudiar sus efectos se desa-
algoritmo basado
fórmulas de Boussinesq.
en las
para pasar de macizos ho-
Estas fórmulas han sido adaptadas
rizontales a
inclinados mediante las
que permiten
descomponer un
hipótesis de Bráuner,
macizo inclinado
en rebanadas
horizontales.
3.5.
Interacción de
explotaciones en
capas próximas
( WU et al,
1987)
En este estudio se analizó la transmisión de cargas
entre explotaciones en capas próximas.
La carga del recubrimiento
lares-de
y se transmite
las capas superiores
llegar hasta
niveles inferiores.
explotaciones 60 m
del modelo de distribución de
tratificación.
a una cierta
de modo que llega a afectar
distancia a través del terreno,
a los trabajos en
se concentra en los pi-
Esta influencia puede
más profundas,
cargas,
dependiendo
la litología y la es-
28
La magnitud y la distribución de las tensiones bajo
los pilares
dichos investigadores usando
fue calculada por
una solución analítica modificada basada
en la Teoría de la
Elasticidad.
inicial de tensiones
La determinación
P(x,z)
bajo un pilar en una capa superior se puede obtener a
partir de las siguientes ecuaciones:
Xi2
z(x-E)2 qi
2
(E)
dE
a'. = E
Tr
Ex E)
-
xi,
2
+
z2
Xi2
2
Q'z
z3 qi
(E)
dE
E
Tr
Ex 2 + 1
-
x--L,
E)
Z2
Xi2
2
(E)
z2(x-E)
qi
ExE2
+ z21
dE
t X� = E
ir
xi,
qi
(E)
en un punto
= Ki f (E)
2
29
donde
v'x
es la tensión horizontal
a'=
es la tensión vertical
t'..
es la tensión cortante
xs, y x�2 son los límites de integración
x
es la distancia horizontal
z
es la distancia vertical
f«I(E)
es la función de carga en el elemento i
ki.
es el factor de concentración de tensiones
E
es una variable intermedia
De acuerdo
tensiones ,
con
principio
el
de superposición de
una capa inferior es igual a
la tensión final en
la suma del incremento de carga más la carga de recubrimiento.
Las tensiones
riores suponen
consecuencia ,
calculadas por las
ecuaciones anteisotropía,
elasticidad e
condiciones de
en
han de modificarse para incluir los efectos de
la estratificación.
Se utilizan
para ello
dos factores de
intensidad de tensión:
Para capas de más de 1,5 m de espesor
a = 0,0172 n2
-
0,284 n +
1,03
30
Para capas de menor espesor
a = 0,00956 n2
0,1977 n + 0,9889
-
donde, a es el factor de intensidad de tensión y n la relación entre distancia vertical bajo el pilar y su anchura.
La tensión
final en los puntos
riores viene dada por:
a
=
a.a,
de las capas infe-
31
4.
DESCRIPCION DEL MODELO DE CALCULO
4.1. Consideraciones teóricas . Elección del método
abordar de
matemático permite
El análisis
los problemas de la
maneras diferentes
En líneas
según sea
el enfoque teórico
continuos como
elementos finitos,
generales se
puede disponer ,
del cálculo,
de métodos
y elementos
diferencias finitas
Mecánica.
varias
discontinuos como el de bloques
de contorno
y de
métodos
(U.D.E.C.).
Los elementos finitos y las diferencias finitas son
adecuados para
modelizar
materiales
no
lineales,
aspecto
éste en el que tropiezan los elementos de contorno.
Para obtener los valores de la función en cualquier
estudio,
el método de elementos fini-
tos calcula primero la solución
en los nodos del mallado y,
punto de la región en
a partir de
ahí,
los valores en otros
puntos son asignados
según combinaciones lineales de esas soluciones.
mentos de contorno,
directamente en
nodos.
por el contrario,
cada punto,
sin
En los ele-
se calcula la solución
el paso intermedio
de los
32
de contorno ,
Los elementos
indica ,
sólo
como su
precisan la discretización del
superficie ,
propio nombre
contorno de la
considera el espacio,
si se
o una
región
(una
línea,
si se trata de un dominio plano ). Los elementos fini-
tos,
en
cambio ,
el objeto
por tanto,
como en
si,
del dominio exterior
estudio o
mina ,
modelización de la
requieren la
región en
el caso de una
habrá que mallar,
del estudio es un hueco;
una extensión más amplia . Aunque se pueda concen-
trar el mallado alrededor del contorno más que en los puntos
existe
alejados ,
afinamiento de la
un límite de
malla que
viene impuesto por las inestabilidades derivadas de un brusco gradiente entre elementos.
4.2.
Programa de cálculo
numérico se ha usado
Como modelo
Crouch Research ,
Solution ),
Inc.
versión
BESOL
denominado
MS221
( 1987),
que
el realizado por
(Boundary
Elements
permite modelizar va-
rias capas en una región semiinfinita.
Este programa
calcula
desplazamientos alrededor
de excavaciones
en yacimientos tabulares . Es,
para la modelización de capas
tudio de
la interacción
macizos homogéneos ,
tensiones,
pues,
tridimensionales
una herramienta adecuada
inclinadas de carbón y el es-
entre ellas .
isótropos
deformaciones y
El modelo
considera
y constituidos por materiales
de comportamiento linealmente elástico.
33
El paquete informático lleva incorporado un preprocesador gráfico para la construcción del modelo de la explotación .
Con
herramienta
esta
discretiza
se
la geometría
mediante una malla de elementos cuadrados y se asigna a cada
elemento su
relleno)
hueco o
( mineral,
función
y su altura
correspondiente.
La obtención
de resultados
determinadas áreas denominadas
tes de ejecutar el programa,
con la ayuda del preprocesador.
las explotaciones .
láminas en
proporciona unas
tensiones y las
visualizan las
que son cuadrados
"ventanas ",
cuya situación ha de elegirse an-
de 30 elementos de lado y
El modelo
hacerse sólo en
ha de
las que se
convergencias existentes en
Las líneas dibujadas en
cada lámina re-
presentan:
- Las curvas
de isovalores
en la que
correspondiente leyenda
convergencia)
(tensión y
con su
cada número representa
un valor.
- La geometría
de la
explotación ,
que
establece el límite
entre mineral y hueco.
En los
numeración de las
mallado.
bordes
de
cada
ventana
filas y de las columnas
se
encuentra la
de elementos del
34
4.3.
Dimensiones y geometría del modelo
Se ha
representado una explotación
tipo,
cuya es-
tructura y dimensiones son usuales en los talleres de testeros
(fig.
15).
LAIN et al
En RAMIREZ,
(1985-a)
se sientan
las bases de gran parte de las suposiciones que se han hecho
en este modelo.
superior
Cuartel
relleno
_qa-2en-La de cabeza
°ao
CARBON INTACTO
°ow°r
tir
RELLENO
ga-Cen-La de base
Escala: i
10 m
Figura 15
Se han considerado dos cuarteles en cada capa:
Cuartel superior,
de
profundidad,
cuya galería de cabeza está a unos 340 m
explotado y con el relleno ya introducido
35
en
- Cuartel inferior,
la
misma
que el
carbón
de
capa
por debajo de él y que se encuentra en fase de
anterior y
explotación
buzamiento )
de
unos 80 m,
no
(en la dirección del
altura
Cada cuartel tiene una
planteándose limitación en el
sentido de la corrida.
La unidad
elemental del
cual se adapta bastante bien
y de
las
que
niveladuras,
cuando la pendiente de la
mallado es
de 2,5
m,
la
a las dimensiones de los tajos
son
de
5 m.
Se considera que
capa está comprendida entre 65°
y
90°,
la relación óptima entre niveladura y altura de tajo es
1/1;
además,
por razones de seguridad ,
las niveladuras
de 6
m. En
no deben sobrepasarse
el modelo
planteado ,
la
capa
tiene una pendiente de 80°.
Se ha añadido a los
y otra de base.
(2,5 m)
Sus alturas
talleres una galería de cabeza
son las de la unidad de mallado
y están situadas en la misma capa ,
pues en la reali-
dad sólo en un 20% de los casos se llevan en estéril.
En la
explotación en
17,5 m de lado
última parte de
la que
se ha
este estudio se
dejado un
( 7 elementos de mallado).
simula una
pilar de carbón de
36
4.3.1.
Disposición de los materiales incluidos en el modelo
El
taller
superior
se
ha
supuesto
que
está
explotado y completamente relleno.
En el
avance,
inferior,
según
la
dirección
de
aparecen los siguientes materiales:
- Relleno,
con la
cuartel
que
forma un ángulo de
pendiente de la capa.
- Hueco sin rellenar de unos
13 m.
- Carbón fracturado en unos 8 m.
- Carbón intacto.
talud de 45°,
compatible
37
4.4.
Justificación de los parámetros
Para poder
obtener unos resultados
realidad es necesario que
acordes con la
los datos de partida introducidos
en el modelo tengan un fundamento sólido . Este es un aspecto
muy importante cuando se trabaja sobre un caso concreto;
embargo,
al plantearse este estudio de una forma general,
se pueden tomar como datos los
demasiado
intentar afinar
procurar ,
más
bien ,
amplio espectro
elegir
en
sin
no
de una mina en particular ni
las
estimaciones .
unos parámetros
de valores posibles
Habrá que
que cubran
y ver cuáles
un
de ellos
tienen mayor influencia en los resultados . La bibliografía y
las estadísticas
existentes son las
fuentes más apropiadas
para la asignación de valores a los diversos parámetros.
4.4.1.
Inclinación
Una característica muy propia de las cuencas carboníferas del Norte de España
capas,
causada por la
es la fuerte inclinación de las
intensa actividad tectónica sufrida a
lo largo de su historia geológica . Es bastante representatiexplotaciones de
80° para las
vo tomar una inclinación de
testeros ,
ticales.
que corresponde a la denominación de talleres ver-
38
4.4.2. Anchura
1,5 m para la potencia de
Se ha tomado un valor de
la capa, que es un valor medio.
Más adelante se exponen los resultados derivados de
considerar distintas potencias.
4.4.3.
Tensiones naturales
Debido a
la ausencia
de medidas
naturales en las cuencas carboníferas
generalizar el presente estudio,
de las tensiones
y con el propósito de
se han hecho las siguientes
suposiciones:,
-
Igualdad entre tensiones verticales y horizontales.
- Eje z de las tensiones principales naturales perpendicular
a la superficie del terreno.
- Peso específico del recubrimiento
g/cm3),
es
decir ,
un
profundidad de 24,5 kPa/m.
gradiente
igual a 24,5 kN/m3
de
tensión
con
(2,5
la
39
4.4.4.
Propiedades del carbón
Módulo de Young
se presentan
A continuación
módulo de elasticidad
(E,
y
(SZWILSKI,
a)
obtenidos
E2 ),
diversos valores
del
según dos direcciones perpendiculares
partir
a
de ensayos de laboratorio
1984):
aplicada
Tensión
paralelamente
plano
al
de
estratificación
E,
NQ del ensayo
E2
(GPa)
3,57
3,66
3,53
3,67
3,69
3,88
3,43
3,57
1
2
3
4
b)
(GPa)
Tensión aplicada perpendicularmente a la estratificación
N4 del ensayo
1
2
3
4
E,
(GPa)
3,08
4,16
6,04
9,50
E2
(GPa)
2,10
2,67
3,20
3,61
40
Sin considerar
el modelo un
tomado en
las
posibles
anisotropías,
se ha
de elasticidad de
valor del módulo
4000 MPa.
Coeficiente de Poisson
En
la
HEERDEN,
coeficiente de
valores del
presentan diversos
(van
tabla
siguiente
1985)
se
Poisson del
carbón:
tipo de ensayo
campo (velocidades de ondas sísmicas)
campo (frecuencia de ondas transversales)
dinámico de laboratorio
0,38
0,35
0,30
Para este modelo se ha tomado
0,35
Módulo cortante
Se calcula a partir del
módulo de Young y del coe-
según la relación:
ficiente de Poisson,
4000
E
G =
_
2
(1
+
=
2
(1
+ 0,35)
1480 MPa
41
parte ,
Por otra
resto,
por lo
Para simular
tenido en cuenta
que en el
más fracturado
que en el
carbón está
avance el
frente de
se ha
su rigidez es menor.
cual se ha supuesto que
carbón fracturado,
la distinta rigidez del
le ha asignado una potencia de 2 m,
se
ya que en este modelo se
introducen distintas rigideces de un mismo material variando
la potencia de la capa.
4.4.5. Propiedades del estéril
Es frecuente
tratos de pizarras ,
que el carbón se
las
encuentre entre es-
cuales poseen las siguientes carac-
terísticas elásticas:
Módulo de
HUNOSA ,
elasticidad :
según información
proporcionada por
su valor depende del tipo de pizarra:
- Pizarra fuerte :
- Pizarra media:
8000 MPa
- Pizarra floja:
3000 MPa
modelo se
Para el
- fuerte,
Módulo de
anterior.
ha elegido
con módulo de Young:
Poisson :
que corresponde
15000 MPa
a
tipo
media-
10000 MPa.
un valor de 0,2
se ha tomado
este
una pizarra
de
que es el
pizarras según la fuente
42
4.4.6.
Características del relleno
Se ha
caracterizado el comportamiento
como la representada en
según una curva tensión-deformación
la figura
16,
que se
del relleno
base de experiencias y
ha obtenido a
responde a una ecuación del tipo:
Qn = a
en /
.
(b - en)
donde,
: presión normal
en : deformación normal
an
b
= deformación máxima
experientar el
que puede
relleno,
que se ha supuesto igual a 0,4
a
= presión correspondiente
mitad de la máxima ,
deformación igual
a una
en este modelo 2 MPa.
Q-n
a
b/2
Figura
b
16
n
a la
43
encontrar curvas
Se pueden
de comportamiento
relleno en The Institution of Mining and Metallurgy
4.5.
del
(1981).
Datos de entrada
A continuación se presentan los datos que se han
proporcionado al programa de ordenador:
- Número de capas:
2
- Número de ventanas:
3
(una en la capa de techo y dos en la
de muro).
- Número de diferentes tipos de relleno:
- Tipo de relleno:
2
1
(quiere decir que el comportamiento del
relleno está definido por una fórmula empírica).
- Curva tensión - deformación del relleno:
vn = a
.
en /
a = 2 MPa
b = 0,4
(b -
en)
44
de 9 elementos:
- Número de grupos de filas
El programa
18.
pide el número de filas con las que se va a representar la
9). En total se han cogido
explotación ( se eligen de 9 en
9 x 18
= 162 filas de elementos,
suficientes para repreya que cada
sentar dos cuarteles de testeros en cada capa ,
cuadrícula es de
por consiguiente ,
2,5 m y,
en cada capa se cubren 81
x
con 81
filas
2,5 = 202,5 m en la dirección
del buzamiento de las capas.
- Angulo de inclinación de la capa:
80°
- Profundidad del elemento superior discretizado:
- Módulo de Young del macizo rocoso:
10000 MPa
- Coeficiente de Poisson del macizo rocoso:
- Módulo de Young de la capa:
4000 Mpa
- Módulo cortante de la capa :
1480 MPa
- Dimensión de cada
0,20
elemento o unidad de mallado:
lado.
- Peso específico del recubrimiento:
320 m
24,5 kN/m3.
2,5 m de
45
Tensor
de
tensiones
en
la
superficie :
componentes nulas.
Tensor de tensiones a 400 m de profundidad:
9,8
0
0
0
9,8
0
0
0
9,8
todas
las
46
5. ANALISIS PARAMETRICO EN UN SOLO CUARTEL
Con el fin
de sentar las bases para
la influencia mutua de
el estudio de
dos capas próximas explotadas simul-
se ha analizado en primer lugar la influencia de
táneamente,
los siguientes factores:
5.1.
Fases de explotación
En un
el relleno
extraído y
entre estas
introducido en
Sin embargo,
dos acciones.
sultados con los
es
consideró que
el mineral
era
fases de explotación
simulando así el decalage que existe en el tiempo
distintas,
ción,
principio se
al comparar los re-
del supuesto de una sola
decir arranque
y relleno
fase de explota-
simultáneos,
se observó
que se alcanzaban valores muy similares para las tensiones y
con un
decidió operar
por lo que se
los desplazamientos,
solo paso de explotación.
5.2.
Características del relleno
Dado que este material
absorbe poca carga,
las va-
riaciones en los resultados del modelo al considerar distintos parámetros en la curva tensión-deformación son de escasa
importancia.
47
5.3. Anchura de la capa
realizó otra
doble
(3 m).
la potencia,
Las figuras
siones correspondientes al
figuras
idénticos datos que la
pasada de programa con
anterior salvo
valor
asignó un
que se
a la
parámetro se
de este
la influencia
Para estudiar
las isolíneas de ten-
17 y 18 son
potencia y las
caso de 1,5 m de
19 y 20 son las de potencia 3 m. Comparando las isode tensiones es
que la distribución
ambas se ve
líneas de
muy similar en los dos casos.
También Dejean et al.
que
cambios
los
(1979)
potencia
de
observó en su estudio
influyen
en
las
influencia
de
los
apenas
tensiones.
5.4 Roca de caja
Con
a estos
correspondiente a
la
pasada en la que
y muro se ejecutó una
materiales de techo
se asignó
estudiar
de
objeto
un módulo
la
de elasticidad
pizarra
media-floja.
mantuvo con el valor que tenía previamente
MPa,
de 4000
El
carbón
se
(4000 MPa).
Comparando las isolíneas de tensiones obtenidas con
el nuevo módulo
macizo rocoso:
(figs.
21
10000 MPa)
y 22)
con el
se .observa
distribución
caso general
que la repartición de
similar.
tensiones adopta
una
cuando el macizo
tiene un módulo más alto,
deformación que sufre es menor ,
(E del
Sin
embargo,
debido a que la
las tensiones se reparten en
una zona más amplia por delante del frente del taller.
MSPOSTA - iso 1 ineee
TRABAJO
- -ITGE:
te ns iones
de
(SZZ)
E ra l DE MINAS -MADRID
1 capa—
1
Ventana
Fase
de
explotaq_ion:1
Nota:
---
Intervalos
eo
%
1
-1
-
-
pea) :
1
----
13
2
3
4
----
14
----
5
----
15
20
28
70
~J
70
Explotacion
FIGURA 17
-'
i!
79
-
41
!9
94
aqua+
RtSEARCM INC.
MSPOSTA - i eo 1 ineee
TRABAJO
--ITBE;
de
tene ionee
(SZZ)
ETSI DE MINAS -MADRID
i capa--
95
!i
i!
414
3
120
Ventana
Fase
de
2
explotacion:l
45
0
/4
50
4
Nota:
4
Explotacion
55
55
4
Intervalos
(MPs):
44
0
W
f9
65
0
!
2
-------
3
4
5
5
-------------
i5
20
25
2
35
45
50
70
70
FIGURA 18
75
1 00
10
11
1i
120
CROUCH RESEARCH INC .
MSPOSTA - ie oii neee
TRABAJO
-- ITGE:
-�
de
t ene lonee
_
__
i capa - Influ encia de le potencia--
----.7,T.._ -
-
(SZZ)
fTOI 0! NINM -NAOgIO
94
-� ---�
Ventana
1
Fase de explotacion:1
Nota:
4
Explotacion
Intervalos
(MPa):
1
2
------
13
i4
3
4
--------
18
20
22
4
t6
70
FIGURA 19
BQOdGI NEflMC11 INC.
MSPOSTA - ieo l ineee
--ITSE:
TRABAJO
de
tensiones
(SZZ)
1 cepa - Influencia dele potencia--
Ventana
g
Fase
de
:
2
exp lotac ion: 1
Nota:
55
Explotecion
55
3
Intervalos
(MPa) :
2
/g3
3
4
-------
5
----
20
25
35
40
2�
z
en
4--4
FIGURA 20
C~ R~ IM.
MSPOSTA - l eolinese
TRABAJO
-- ITGE:
®
de
ten s iones
( SZZ)
ET9 1oe M1NA 2 -MAMIC
1 cepa - Influencia de los mater iales-74
79
-
M
-----
--
94
99
-
Ventana
1
Fase de explotacion: 1
-
1
-
Nota:
Explotecion
-�-7
Intervalos
(MPa) :
3
-�-/4
13
14
1
2
3
4
5
--------------
15
20
25
6
----
30
70
--�
-_`
FIGURA 21
175
74
T
79
-
b4
d9
9,1
caOUCH ��
ine.
MSPOSTA -- aso 1 anees
:--ITGE:
TRABAJO
95
de
tene ionee
(SZZ)
ETSI DE MINAS - MADRID
1 capa - Influencia de los materiales-10
!0
!i0
!!
¡20
Ventana
-
--- ---' �J 3 4
Fase
3
de
2
explotacion:i
/3
Nota:
3
4,4
55
Explotacion
55
e'3
Intervalos
(MPa ) :
í3
a'3
1
2
3
4
5
----------------
15
20
35
45
55
95
2
70
70
c�+
3
3
FIGURR 22
5
75
95
!
!O
!!
�!
120
CRDUCH RESEARCH INC.
54
De todas maneras ,
las
diferencias no son tan gran-
des como para quitar representatividad a los datos adoptados
para este modelo.
5.5.
Tensiones naturales
Evidentemente,
considerable.
Sin
embargo,
reales de las tensiones
ras no se
se ha
este
es
como
un
factor
no se
de importancia
conocen los valores
naturales en las cuencas carbonífe-
ha investigado la influencia de
adoptado una hipótesis neutra
este parámetro y
consistente en suponer
que el tensor de tensiones es de tipo hidrostático.
De los cálculos que
con esta hipótesis realizó DE-
se deduce que al
variar la pendiente de la capa
JEAN (1979)
entre 60°
taller.
y 90°
apenas se
modifican las
tensiones en
el
55
6.
INFLUENCIA MUTUA DE DOS CAPAS PROXIMAS
Una vez que los
distintos parámetros quedaron ple-
namente definidos se diseñó una metodología de operación que
permitiera obtener un volumen suficiente y representativo de
datos para el estudio propuesto.
Se decidió actuar sobre dos
parámetros fundamentales:
- El desfase entre
cir,
los
el frente de una capa y
metros que va adelantado
de la capa
la otra,
(o atrasado)
de techo respecto del de la
de muro.
es de-
el taller
Se estu-
diaron los siguientes casos:
50
m (más adelantado el de la capa de techo)
25
m
12,5 m
5
m
0
m (ambos tajos igual de avanzados)
5
m (el de la capa de muro está más avanzado)
12,5 m
25
- La.separación
muy normales
realidad,
son:
30 m
20 m
10 m
m
(en horizontal)
entre capas.
en las minas españolas,
Unos valores
contrastados con la
56
6.1.
Resultados obtenidos
La visualización
de los
cálculos realizados
tras
cada ejecución del programa se ha llevado a cabo mediante el
postprocesador gráfico
permite obtener,
que
BESOL
por ejemplo,
lleva
curvas de
sión o de convergencia en cada
Sin embargo,
cuciones del
de ábacos y
de las capas.
clara y cómoda aconsejó
gráficos a partir
numéricos proporcionados por el modelo.
podido analizar
el
efecto
entre capas explotadas,
y otra,
(área en la que se
la necesidad de comparar diversas eje-
programa de una forma
la realización
isovalores de ten-
"ventana"
muestran los resultados del cálculo)
incorporado y que
de
las
de los datos
De esta manera se ha
distintas separaciones
el desfase entre frentes en una capa
etc.
Para facilitar la presentación de los resultados se
han utilizado las siguientes abreviaturas:
SC
:
separación entre capas
ST
:
separación
entre
(en horizontal).
talleres
o
desfase
entre
frentes en la dirección de la corrida.
En todos los ábacos,
sidera positiva
cuando es del
cuando se encuentra del lado
la distancia al frente se conlado del relleno
del carbón,
rencia el taller en la capa de techo.
y negativa
tomando como refe-
57
6.2.
Distribución de tensiones y convergencias
Para estudiar
láminas de
esta distribución
isolíneas proporcionadas por
pondientes al caso de 30 m
de desfase de talleres
éste el caso
se presentan
el modelo,
las
corres-
de separación entre capas y 50 m
(la capa de muro va más atrasada).
de los simulados en el
más alejados uno de otro y por
Es
que los talleres están
tanto,
en el que se nota me-
nos la influencia mutua de las explotaciones.
6.2.1.
Isolíneas de
(figs.
tensiones
(Szz)
perpendiculares
a
la
capa
23,24 y 25)
En los
dos
(Ventanas 2 y 3),
talleres:
mayor,
frente es
y muro
1)
a medida que la
de testeros;
líneas tienden
estas
que al desaparecer la
horizontales ya
(Ventana
que las isolíneas se disponen más o
se ve
menos paralelamente a la línea
distancia al
techo
a ser
influencia del hueco
lo que quedan son las isolíneas de carga del recubrimiento.
En un
mismo cuartel,
acercarse a
la parte
cabeza está
expuesta a
Esto es
debido a
superior,
que en
volumen del hueco es más
obtuso)
que
en la parte
la tensión
de
modo que
tensiones mayores
la parte
grande
va creciendo
al
la galería de
que la
de base.
superior del cuartel el
(la esquina forma un ángulo
inferior
(ángulo agudo),
hueco no es más que un mero "entrante" en el carbón.
donde el
M8P08TA - ieo l inees
de
tensiones
-- ITBE - INFLUENCIA ENTRE CAPAS - SC:
TRABAJO
e9
741
791
30;
e4
ST:
(SZZ)
50 -94
e9
Ventana
Á,4
Fase
:
i
de explotacion:i
50
i
Nota:
14
93
Explatacion
55
/4e
Intervalos
(4Pe):
i
2
3
----
4
5
-------
----
iB
20
30
40
BO
G
70
u
'`
FIGURR 23
♦
75
.751
69
74
79
e4
e9
94
�r
g�,
MSPOSTA - ieolineee
TRABAJO
de
teneionee
--ITSE - INFLUENCIA ENTRE CAPAS - SC:
691
741
791
841
30:
ST:
(SZZ)
a
50
891
94
Ventana
Fase
131
2
de exploteclon: i
131
Nota:
Exploteeion
i
141
Intervalos
141
146
1
1
2
3
4
5
(MP.):
--------------
B
10
12
14
17
d
15i
ri
151
FIGURR 24
15s
74 1
79 i
e4
89
`~4 ,
94
.
a~ fea~ ZW
MSPOSTA - isoliness
TRABAJO
de
tens i ones
-- ITBE - INFLUENCIA ENTRE CAPAS - SC:
95
1
f0
30:
ST:
-lío
( SZZ)
50 -11
i
Ventana
Fase
131
de
:
3
explotacion:1
131
Nota:
-01,
4fa
i36
Explotacion
1d
rr
Intervalos
(MP.):
a
f�f
4
116
f
oí
181
2
9
4
S
-------------
0.3
10
15
20
25
rn
FIGURA 25
1
9s
i
f
1
11
11
1
�� �,
�
61
Estas mismas diferencias se dan también,
1).
esquina superior del testero está so-
Se observa que la
mayor tensión,
metida a una
(véase Ventana
y niveladura unitarios
en cada tajo
cuartel,
dentro del
adentra en el hueco.
ya que se
En los ábacos posteriores se verá claramente esta particulaal analizar las tensiones en dos filas de un tajo.
ridad,
Finalmente,
alcanzados en
comparar los valores
al
se observa que la explota-
muro,
los talleres de techo y de
ción de muro está protegida por la de techo ya que el taller
debajo del relleno
de aquella está situado en zona relajada,
ábacos que
más adelante se
se presentan
de techo.
En los
verá como
este efecto protector se
acentúa al disminuir la
separación entre capas.
6.2.2.
convergencias
Isolíneas de
(figs.
26,
distribución de
de
perpendiculares a
la capa
27 y 28)
al igual
Se observa,
frente,
(Dz)
dirección del
una
línea
del
a
la
convergencias van creciendo
En la
relleno.
las tensiones,
paralelamente
isolíneas
modo que las
que con
ventana
1
(capa
en la
de techo)
se
llega hasta los 15 cm.
Algo menores
muro
son las
(Ventanas 2 y 3). En la
7 cm y por delante del
rría con
las tensiones,
de la capa de techo:
convergencias en
la capa de
zona de relleno se llega a los
frente se observa,
el efecto
al igual que ocu-
despresurizador del tajo
las convergencias disminuyen inmediata-
mente por delante del frente
adentrando en la capa.
para volver a aumentar al irse
MSPOSTA - Seo l i neae
TRABAJO
de
converp .
-- ITOE - INFLUENCIA ENTRE CAPAS - SC:
e9
71
79
._
81
30:
3T:
DZ
em DE, ..
50 --
89
94
9
Ventana
Fase
i
de explota.pion: i
90
Nota:
55
Explotacion
55
Intervalos
1
2
3
4
5
t a ):
--------------
0.001
0.003
0.01
0.1
0.14
65
70
70
rn
N
FIGURA 26
7s
c9
74
79
e4
e9
94
OMM ata*
m.
MSPOSTA - ieo l ineee
TRABAJO
de
converp.
-- ITBE - INFLUENCIA ENTRE CAPAS - SC:
69
74
_79
30:
ST:
e9
DZ
fra,,.
50 -94
Ventana
Fase
191
de
2
explotacion:1
131
Nota:
136
f
Explotacion
136
Intervalos
i4i
141
i4B
f 1
161
t a
1
-0.001
2
3
-------
4
5
-------
0.001
0.002
0.01
6
----
0.02
O
151
FIGURA 27
1
1
e9
74
79
84
e9
74-
c~ aeW~ Dc.
MSPOSTA - ieolineee
TRABAJO
converg.
de
--ITGE - INFLUENCIA ENTRE CAPAS - SC:
10
109
_
110
30;
ST:
DZ
50 --
115
12
3
Ventana
Fase
de explotacion:I
131
131
Nota:
Explotacion
136
136
Intervalos t o
141
141
146
140
151
151
1
----
2
3
4
5
5
----------------
-0.001
0
0.01
0.03
0.05
0.07
FIGURA 28
95
1
10
11
11
1
p�� qp__ >_C.
65
6.3.
Tensiones normales a la capa
por delante del frente en fun-
ción de la distancia a éste y del desfase entre talleres
En los ábacos de las
la tensión
es decir,
normal
en
figuras 29 a 40 se representa
(en forma de
concentración de tensiones,
relación con la carga del
largo de una fila horizontal del modelo,
carbón hasta llegar al frente
de la
que discurre por el
dibujado ocho curvas,
simulados entre
que co-
(en la dirección
los ocho diferentes desfases
corrida)
a lo
(abscisa cero).
En cada ábaco se han
rresponden a
recubrimiento)
derecha del
talleres. A la
ábaco se encuentran los desfases a que corresponde cada curva.
elegido cuatro
Se han
tensiones:
filas 60
y 61
filas para
en la capa
representar las
de techo
(su situación
en el cuartel se puede apreciar en la figura 41)
y filas 141
igual profundidad que las anteriores,
en la capa
y 142,
de muro
de
(fig.
42). La
razón de coger dos filas consecutivas
en cada capa estriba en el hecho,
de su
diferente
filas inferiores
niveladura del
las superiores
posición
(61
y
ya apuntado anteriormente,
relativa
142),
testero de abajo,
al
Wilson,
el
un mismo tajo.
Las
encontrarse cerca de la
reciben
mayor tensión que
(60 y 141).
Parece más indicado seguir
tensión pues,
en
como más adelante
las filas que dan menor
se explica con la Teoría de
carbón del frente suele
estar fracturado y esto
provoca una fuerte caída de tensión en los dos o tres metros
próximos al frente.
DesfnseCm)
3.5
í3.0
.12.5-
25.0
12.5
5.0
0.0
2.0
L
-12.6
�1.5
-26 . o
1.0
m o.5
0.0�
-35
-20
-25
-15
-30
-10
Distancia al frente (m)
-5
TENSIONES NORMALES PARA UNA SEPRRACION ENTRE
CAPAS DE 30 m.
CAPA DE TECHO (fila 60).
FIGURA 29
0
Desfase(m)
3.5
50.0
25.0
O
-bj 3.0
12.5
5.0
0.0
-5.0
.12.5-
-12.5
L`r 2.0
m
-25.0
L
O
X
1.0t0.5
m
0.040
-35
-30
-20
-10
-25
- 15
Distancia al frente (m)
-5
0
TENSIONES NORMALES PARA UNA SEPARACION ENTRE
CAPAS DE 30 m.
CAPA DE TECHO Cfila 61).
FIGURA 30
cr*
1-4
DesfaseCm)
3.5
o
3.0
-25
E2.5
-12.
6
'8:8
L
5.0
2.0
12.5
L
L
25
.0
L
O
50.0
U 1.0
110.5
o
oo
-90
- 80
-30 -20
-40
-70 -eo -50
Distancia al frente Cm)
-10
o
TENSIONES NORMALES PARA UNA SEPRRACION ENTRE
CAPAS DE 30 m.
CAPA DE MURO Cfilo
FIGURR 31
141).
Oeafnae(m)
3.5
-25.0
03
-12.5
-5.0
O.O
6.0
•0
E 2 .5
12.5
L
(D
2 .0
25.0
X1.5
50.0
L
Lo-
00.5en
o'0iao
-90
-80
-eo
-7o
-50
-4o
-30
Distancia al frente ( m)
- 20
-10
0
TENSIONES NORMALES PARA UNA SEPARACION ENTRE
CAPAS DE 30 m.
CAPA DE MURO Cfila
FIGURA 32
142).
Oasfnse(m)
3.5
o
3.0
50.0
25.0
-12.5-
12.5
5.0
2.0
0.0
-12.5
-25.0
1 .0
00.5cn
0.040
-36
-30
-25
-20
- 15
-10
Distancia al frente ( m)
-5
0
TENSIONES NORMALES PARA UNA SEPARACION ENTRE
CAPAS DE 20 m.
CAPA DE TECHO (fila 60).
FIGURA 33
°
Desfaee(m)
3.5
50.0
25.0
12.5
-v 3.0
5.0
.12.52.0-
-12.5
01.5C)
0
Lo-
0.5
rl
0.040
- 35
-20
-15
-10
-30
-25
Distancia al frente (m)
-5
0
TENSIONES NORMALES PARA UNA SEPARACION ENTRE
CAPAS DE 20 m.
CAPA DE TECHO (fila 61D.
FIGURA 34
Desfase(m)
3.5
�2
-25.0
-12.5
-5.0
O.O
5.0
5
62.01(D
12.5
X1.5
25.0
0
1.0
50.0
N 0.5
0.=100
-90
-80
-30
-20
-50
-40
-70
-00
Distancia al frente (m)
-1 0
o
TENSIONES NORMALES PARA UNA SEPRRACION ENTRE
CAPAS DE 20 m.
CAPA DE MURO
FIGURA 35
(fila
141).
099fase(m)
3.5
-26.0
-12.6
O
-5.0
3.0
0.0
E
5.0
�.5
12.0
12.5
25.0
L
o
60.0
v 1.0
m0. 5
en
0. 00
-90
-80
-eo
40
-30
-�
50
Distancia al frente ( m)
-70
-10
0
TENSIONES NORMALES PARA UNA SEPARRCION ENTRE
CAPAS DE 20 m.
CAPA DE MURO Cfilo
FIGURA 36
142).
DeefaeeCm)
3.5
o
�3.0
.12.5-
12.5
L
6.0
y
v 2.0
(D
L
C). O
- 5 .0
L
O
0 1.0
-12.5
-26.0
ñi0.5
U)
0.040
-35
-25
- 20
-15
-10
-30
Distancia al frente Cm)
-6
0
TENSIONES NORMALES PARA UNA SEPARACION ENTRE
CAPAS DE
10 m.
CAPA DE TECHO (fila 60).
FIGURA 37
Des f ase ( m)
3.5
12.5
3.0
5.0
E 2'5
0.0
2.0
6.0
&1.5
-12.5
1.0
-25.0
tM 0.5
0.0
40
-
35
-25
-30
-20
- 15
-10
Dist an cia al frente (m)
-5
0
TENSIONES NORMALES PARA UNA SEPARRCION ENTRE
CAPAS DE
10 m.
CAPA DE TECHO (fila 61).
FIGURA 38
Desfaeecm)
3.5
o
3.0
E 2.5
O.O
2.0-
12.5
Lo-
25.0
60.0
m o.5
o 4 00 -90
-80
- 70
-M
- 50
- 40
- 30
Distancia al frente ( m)
- 20
-10
0
TENSIONES NORMALES PARA UNA SEPARACION ENTRE
CAPAS DE
10 m.
CAPA DE MURO Cfila
FIGURA 39
141).
Desfase(m)
3.5
O
-5.0
3.0
o.o
E 2.5
L
5.0
2.0
12.5
1.0
25.0
50.0
M0.5
cn
°•g00
-90
-80
-70
-e0 -50 -40 -30 -20
Distancia al frente (m)
-10
o
TENSIONES NORMALES PARA UNA SEPARACION ENTRE
CAPAS DE
10 m.
CAPA DE MURO (fila
FIGURA 40
142).
78
.....:°
r.r.r.r.r.r.r
..
..........................................................................�....... . . . . . .
fila 60
fila 61
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...... .
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Modelo geométrico de los cuarteles de techo, con situación de la
Ventana nº 1.
Nota: lado de los cuadrados = 2,5 m
Leyenda:
elemento explotado y relleno
$
elemento explotado y no relleno
h-i
elemento no explotado
Figura 41
79
.►: r.r_•r:
.r.►:'r:
:•r.
.r.►.r.r.r.r.r.r. ;: .: :: . . .r.
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.►.r.►.r.r ►
.
fila 130
fila 141
fila 142
fila 152
21
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: 1: :1: . . ;. .:
Modelo geométrico de los cuarteles de muro , con situación de las ventanas 2 (izquierda) y 3 (derecha).
Nota : lado de los cuadrados = 2,5 m
Leyenda:
elemento explotado y relleno
a
elemento explotado y no relleno
:::1
elemento no explotado
Figura 42
80
Los ábacos
(uno por cada fila )
cada separación entre capas
se han dibujado para
20 y 10 m).
(30,
6.3.1. Forma general de las curvas
plotaciones de
las dos
desfases altos)
entre capas
(separaciones
capas
a la exponen-
una curva de forma similar
del modelo siguen
por Wilson,
del frente,
salvo cerca
un comportamiento elástico,
por simular el modelo
y
del frente obtenidas
las presiones delante
cial propuesta
entre las ex-
hay interferencias mutuas
Cuando no
donde,
no recoge
la caída de tensión debida a la fracturación del carbón.
La tensión
disminuyendo al
valores
alejarse,
cada- vez
recubrimiento.
más
Véase,
máxima
pues,
es,
de
forma
próximos
por ejemplo,
a
el
en
que
los
frente y va
llega a alcanzar
de
una fila
la
carga
de techo
de
con
y desfase entre
tajos 50 m (ó
Aunque no sea una práctica habitual,
la explotación
separación entre
capas 30 m
-25 m para las filas de muro).
6.3.2.
Capa de techo
de una capa puede proteger a otra situada al techo.
to protector
acercando e
que la mayor
es tanto
capas.
aumenta a medida
incluso pasa al
que el taller
de techo.
En
cuanto menor
es la
de muro se va
los ábacos se ve
relajación se da para el desfase
más acusado
El efec-
-25 m y esto
separación entre
81
En los ábacos se puede obtener el desfase necesario
para que en
el frente del taller del
techo no se sobrepase
la tensión correspondiente a la carga de recubrimiento.
para la fila 60,
por ejemplo,
se ve que:
- Cuando la separación entre capas es de 30 m (fig.
falta
Así,
29)
hace
que el tajo de muro haya sobrepasado al de techo en
más de 25 m
- Para una
separación entre
alcanza la
capas de
20 m
tensión de recubrimiento en
(fig.
33),
se
el frente para el
mismo desfase
-
Para una
desfase
6.3.3.
separación de 10
sea de unos
m
(fig.
37),
basta con que el
-10 m.
Capa de muro
Al igual
que en el caso
anterior, hay efecto pro-
tector de la capa de techo sobre la de muro cuando el taller
de muro se lleva bajo el hueco abierto en la capa de techo.
Cuando se trata de proteger la capa de muro,
lo que
sucede normalmente,
sobrepasar en el frente de
(fila 141)
los desfases
necesarios para no
ésta la tensión de recubrimiento
son los siguientes:
Para una separación entre capas de 30 m
sita que
que es
(fig.
31 )
se nece-
el tajo de techo vaya unos 50 m más adelantado
82
20 m (fig.
- Para una separación entre capas de
35)
es pre-
ciso más o menos el mismo adelanto
- Cuando la
separación entre
Comparando estas
m
(fig.
39),
que
la
cifras
con
las
de
la
capa de
capa de muro necesita desfases algo
se deduce que la
mayores
de 10
desfase de unos 15 m
basta un
techo,
capas es
techo
de
alcanzar
para
protecciones
similares.
Es de resaltar,
que se dan cuando hay
a ser nulas,
las bajas tensiones
por otra parte,
grandes desfases y que llegan incluso
a 10 ó 20 m por
delante del frente,
cuando la
separación entre capas es de 10 m.
6.4. Angulo de influencia lateral de los frentes de los talleres
Una vez
anteriormente se
llegar a
pasada
zona
la
observa que
valores superiores
relajación comentada
la tensión
a la
Donde mejor se observa este fenómeno
para una
de
separación entre capas de
va subiendo hasta
carga del recubrimiento.
es en la capa de muro,
10 m (figs.
39
y 40)
y
desfases de 25 y 50 m.
te del
La causa de este aumento es la influencia del frenesta es una
de techo. Por tanto,
taller de la capa
vía para calcular el ángulo
(en horizontal)
con que un maci-
83
zo transmite
de los ábacos se
las sobrepresiones. A partir
puede obtener el valor de a
al punto en el que se da
(ver figura 43),
el pico de tensión ,
correspondiente
y con este va-
lor y el de la separación entre capas se deduce el valor del
ángulo i.
capa de muro
capa de techo
SC
a
ST
Figura 43
a
i = arc tg
SC
Los valores obtenidos para el
de
las
separaciones
capas
entre
ángulo i en cada una
analizadas
siguientes:
SC
a
i
10
20
30
5
11
15
27°
29°
27°
son
los
84
de error de estas es-
Teniendo en cuenta el margen
timaciones
valor de a
(el
= 30 es
para con SC
difícil de
se puede afirmar que el ángulo i estará comprendi-
apreciar)
do entre 25°
y 30°.
este ángulo de influencia se
Un valor similar para
Dejean et
trabajo de
en el
obtuvo también
donde se calculó de dos formas
(fig.
al.
(1979),
en
13):
- A partir de los resultados del modelo
- A partir de las medidas in situ
6.5.
Tensión en
frente,
el
en
desfase,
del
función
según la
separación entre capas
En las
figuras 44 a 47
frente de los cuarteles
tensiones normales en el
ciones de
y muro para
de techo
se muestran las concentra-
varios desfases y
separaciones entre
capas.
Estas curvas se han obtenido
a partir de los valo-
res de la tensión en el frente de los ábacos anteriores.
En abscisas
está el desfase entre
ocho los desfases simulados,
ocho puntos.
curvas,
En
un
mismo
tajos;
como son
cada curva está constituida por
ábaco
se han representado tres
que son las correspondientes a las tres separaciones
entre capas
anterior,
(30,
20
y
10
m).
Al
se han estudiado las filas:
igual
60,
61,
que en el caso
141
y 142.
2 3.0
E2.5
2.0
❑j
m
o 1.5
D
L
ti
0
1.0
❑S.C. -30m
°
AS. C. - 20 m
o S.C. - 10 m
N
¡ñ 0.5
0.01
-20
-10
0
10
20,
30
40
5fl
90
desfase Cm)
TENSION NORMAL EN EL FRENTE PARA VARIAS SEPARACIONES
co
ENTRE CAPAS.
CAPA DE TECHO
FIGURA 44
Cfiia 60).
C) 3.0
E 2.5
a�❑
2.0
L
/
01.5
L
\
o S. C. - 30 m
1.0
S.C. - 20 m
o S.C. a 1 0 m
Con 005
0.0�
_�
- 10
0
10
Z0
30
40
50
80
desfase (m)
TENSION NORMAL EN EL FRENTE PRRR VARIAS SEPARACIONES
ENTRE CAPAS.
CAPA DE TECHO Cfila 61).
FIGURA 45
eD
°'
$3.0
E 2.5
t2.0-
1.0
N
X0.5
o S. C. v 30 m
AS. C. a 20 m
o
oS.C.s10m
-20
- 10
o
0
10
20
30
desfase ( m)
40
50
60
TENSION NORMAL EN EL FRENTE PARA VARIAS SEPARACIONES
ENTRE CAPAS.
CAPA DE MURO (fila
FIGURA 46
141).
0 3.0
E2.5
°\o
2.0
m
L
B1.5
0
L
o
U1.0
(0 0.5
0.030
°
ci S.C. -30m
° S. C. = 20 m
o S.C. = 10 m
-20
-10
0
10
30
20
desfase ( m)
40
50
co
TENSION NORMAL EN EL FRENTE PARA VARIAS SEPARACIONES
co
ENTRE CAPAS.
CAPA DE MURO Cfila
FIGURA 47
142).
89
6.5.1.
Descripción de las curvas
Se aprecia un comportamiento
de techo
y
en
el
de
muro.
similar en el cuartel
Cuando
cuartel
un
no está
protegido por el adyacente se alcanzan tensiones entre 2,5 y
3,5 veces
la carga del recubrimiento,
superiores
(60
y 141)
o las
según sean las filas
inferiores
(61
y 142).
Este
valor coincide aproximadamente con lo predicho por la teoría
de Wilson y con las medidas realizadas en las minas.
El efecto
otro cuartel se
protector se
empieza a
acerca a unos 10 m por
notar cuando el
detrás;
a partir de
aquí se provoca una relajación cada vez mayor según el cuartel avanza y lo pasa.
Cuando el cuartel de una capa es reba-
sado en más de 20 m por el de la otra,
la tensión
en el frente
recubrimiento,
al
se dan diferencias de
del orden de
una vez la
variar la separación entre
carga de
capas de 30 a
10 m.
6.5.2.
Angulo de descompresión
Si se admite como descomprimido un frente cuando la
tensión a la que está expuesto
miento,
es menor que la del recubri-
se podrá estimar un ángulo de influencia de un cuarproduce una descompresión a partir de
tel sobre otro al que
ciertos valores del desfase.
Siguiendo este criterio se han
obtenido los siguientes valores aproximados:
a)
Descompresión en
la
cuartel de la de muro
capa
de
(fig.
48)
techo
producida
por
el
90
a
i = arc tg
SC
capa de
capa de muro
techo
a
SC
Figura 48
Donde a es
en la
capa de techo
el desfase a partir del
alcanza una
tensión
cual el frente
menor que la del
recubrimiento.
Los valores del ángulo de influencia i calculados a
los desfases determinados mediante
partir de
el modelo son
los siguientes:
L
SC
(m)
10
20
luego se puede decir que el
50°.
a
(m)
10
27
i
45°
53°
ángulo de influencia es de unos
91
b)
Descompresión en la capa de muro producida por el cuartel
del techo
( fig.
49)
capa de techo
capa de muro
�\\
a
\
_I
SC
Figura 49
En este
caso los valores del
ángulo de influencia
que se han obtenido son los siguientes:
SC
a
(m)
16
38
52
10
20
30
en consecuencia
(m)
se deduce que el
este ángulo es de 60°.
i
.58°
62°
60°
valor medio aproximado de
92
6.6.
Comparación de la tensión en el
frente entre el caso de dos
capas y una sola capa
En los ábacos de las figuras
senta la tensión
la tensión
valor que
51
en el frente en función
varias separaciones
ábacos,
50,
y 52 se repre-
del desfase,
entre capas.
A diferencia
se ha referido
(en tanto
alcanza la tensión
para
del resto de
por ciento)
en el frente
al
cuando sólo hay
una capa explotada.
Para la comparación se han elegido tres filas de la
muro: una
capa de
130),
otra
(152).
La
a la
en la
mitad
parte superior
(141)
situación de estas
y otra
del cuartel
en la
(fila
parte inferior
filas puede observarse
en la
figura 42.
6.6.1.
Descripción de las curvas
Como era obvio,
situación más
en las tres filas se observa que la
de tensiones es
favorecida por la relajación
cuando el cuartel de la capa de muro está retrasado respecto
al de techo y esta protección es tanto mayor cuanto menor es
la separación entre capas
del 20%
de la carga
desfases negativos
presión es
fila 130)
(se llega incluso hasta tensiones
del recubrimiento).
(tajo de muro más
más acentuada cuando las
y en
todos los
Sin
embargo,
adelantado)
la sobre-
capas están cerca
casos aparecen
para
tensiones en
frente mayores que las correspondientes a una capa sola.
(ver
el
p1
00
C
co 80
-
5
L-
0\0
00 .
o S.C . = 30 m
á
eS.C. =20m
o
ó 40 - 0S .C. = 10m
a�_
o
20
N
N
(1)
X30
-20
- 10
0
30
10
20
Desfase ( m)
4
p�
i
p�
60
TENSION NORMAL EN EL FRENTE EN FUNCION DEL DESFASE PARA
VARIAS SEPARACIONES ENTRE CAPAS.
FIGURA 50
CAPA DE MURO CFILA 130)
U
O
g�
°80
0
CO
7
O
O\
L-cl
o S.C. = 30 m
o S.C.
20 m
=
o S.C.
10 m
ó
ó 40
o
� \o
(D
N
N
U7
30
-20
- 10
0
10
30
20
Desfase ( m)
40
50
60
TENSION NORMAL EN EL FRENTE EN FUNCION DEL DESFASE PARA
VARIAS SEPARACIONES ENTRE CAPAS.
FIGURA 51
CAPA DE MURO CFILA
141)
100
p
p\
ó
CL
oS.C. =30m
o S.C. = 20 m
L-0
ó
40
p
°
S .C. = 10 m
v
20N
N
U)
30
-20
•10
0
10
20
30
Desfase ( m)
40
50
60
TENSION NORMAL EN EL FRENTE EN FUNCION DEL DESFASE PARA
VARIAS SEPARACIONES ENTRE CAPAS.
FIGURA 52
CAPA DE MURO ( FILA
152)
96
6.7. Tensión normal mínima por delante del frente
Los ábacos
mínima tensión
61)
6.7.1.
las
figuras
normal que se
explotación según
capas.
de
sean
el
53
(figs.
a
56 muestran la
da por delante
desfase
Se han estudiado dos filas
y otras dos en la de muro
53-56)
del frente de
la separación entre
y
en la capa de techo
(141
(60 y
y 142).
Descripción de las curvas
Los valores
las curvas
tensión
figuras 29-40.
mayoría de
aquí introducidos
En
los
normal
-
distancia
ellos
se
puede
desfases
la
mínima
alcanza lejos del frente,
son los
es decir,
al
mínimos de
frente de las
observar
cómo para la
tensión
es la que se
prácticamente la tensión
de recubrimiento.
cuando el cuartel de
Sin embargo,
brepasado por
el de
valores menores
que la tensión
esto es tanto más
ración entre
capas;
zonas totalmente
capas de 10 m.
entra en
se da entonces cerca
mínima tensión
mente,
la otra,
en
una capa es so-
zona relajada y la
del frente,
de recubrimiento.
lográndose
Evidente-
acentuado cuanto menor es la sepala capa
de muro
descomprimidas para
se consigue tener
una separación
entre
1.0
E
0.80.0
9
L
V 0.4
o S. C. - 30 m
NI.
AS. C. - 20 m
10.2
o.-
OS.C. s 10 m
o
-20
-10
0
10
20
desfase Cm
30
40
50
co
TENSION NORMAL MINIMA POR DELANTE DEL FRENTE PARA VARIAS
SEPARACIONES ENTRE CAPAS.
CAPA DE TECHO
FIGURA 53
Cfila 60)
c
E
L
0.8
m
L
B0.800.4-
m o.2
0. 30
o S .C. - 30 m
S.C. v 20 m
o S .C. = 10 m
0
-20
-10
C
10
20
30
desfase ( m)
40
50
60
TENSION NORMAL MINIMA POR DELANTE DEL FRENTE PARA VARIAS
'o
SEPARACIONES
ENTRE
CAPAS.
CAPA DE
FIGURA 54
TECHO
Cfiia 61)
01.2
�_
��®`ó'`�❑
0.8
m
L
0 0.6
°
C80.4-
N
0.2
0.0
30
❑ S. C. - 30 m
S. C. - 20 m
0 S . C. = 10 m
-20
- 10
0
10
30
20
desfase ( m)
40
50
00
TENSION NORMAL MINIMR POR DELANTE DEL FRENTE PARA VARIAS
SEPARACIONES
ENTRE CAPAS.
CAPA DE MURO
FIGURA 55
(fila
141)
tO
E
°
\
0.8(D
O
80.4NI,
os .C.-30m
° S.C. - 20 m
00.2-
o S .C. = 10 m
0.030
-20
-10
°
0
10
20
30
desfase Cm)
40
50
co
TENSION NORMAL MINIMA POR DELANTE DEL FRENTE PARA VARIAS
SEPARACIONES
ENTRE CAPAS.
CAPA DE MURO
FIGURA 56
(fila
142)
101
7.
INFLUENCIA DE UN PILAR DE CARBON
Al objeto de estudiar la
carbón dejado en
una capa sobre una explotación
la anterior se simularon dos
rísticas que en el caso
les de 50
capa de
influencia de un pilar de
capas,
con las mismas caracte-
anterior y un desfase entre cuarte-
m (más adelantado el de la
techo se
situó un
tres
carbón
57),
al
(17,5 m).
pasadas
del
simular las tres separaciones entre capas:
A continuación
(fig.
en la
y con unas dimensiones de 7
unidades de mallado por cada lado
ejecutaron
capa de techo);
pilar de
principio de la zona de relleno
Se
al muro de
se explican
30,
programa
para
20 y 10 m.
los gráficos
y ábacos
obtenidos.
7.1.
Isolíneas de tensiones normales
Si se comparan las
láminas 58 y 59,
correspondien-
tes a la simulación de la existencia de un pilar en el cuartel de
(SC =
61),
techo,
10 m;
con las
ST = 50 m)
mismas condiciones
pero sin pilar de carbón
(figs.
60 y
se observará lo siguiente:
En la ventana
tribución de
dos casos,
MPa).
obtenidas en las
1
(capa de techo)
tensiones en la explotación
pero en el
se
ve que la dis-
es similar en los
pilar se alcanzan altas tensiones
(60
102
r:�:•i.•r:r.r.r:r.i•.r:r.raer:r.r.r:r.r:r.i:r:r:ir:r:r.i•:r:i•�i:r:i:•r.r:r:r:��•r:raer:r:r.r.r:r.i:r:r:r.r:ra:•r:r:r.r.r.r.i
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Modelo geométrico de la capa de techo para el estudio de la influencia
de un pilar abandonado en ella , con situación de la Ventana n4 1.
Nota : lado de los cuadrados = 2,5 m
Leyenda:
elemento explotado y relleno
elemento explotado y no relleno
elemento no explotado
Figura 57
MSPOSTA - leo l innes
de
tensiones
-- ITf3E - INFLUENCIA DE UN PILAR DE CARBON - SC:
TRABAJO
941 2
,3
99
10:
( SZZ)
ST:
ETSI DE MINAS - MADRID
50-10
1
Fase de explotacion: 1
Ventana
2í
0
50
2
9
Nota:
2
Explotación
55
55
."2
Intervalos
(MPa):
�2
60
1
2
9
4
5
�2
�2
SS
t2
----------------
10
30
40
50
60
5
70
70
0
�.
FIGURA 58
2
75
75
79
84
e9
94
99
in
CROUCH RESEARCH INC
MSPOSTA TRABAJO
ieo l i neee
de
tens i ones
--ITGE - INFLUENCIA DE UN PILAR DE CARBON - SC:
85
_ 90 _
95
4
3
100
,2
10 _
(SZZ)
10;
_
ST:
I
ETSI DE MINAS -MADR D
50-11
1
Ventana
Fase
131
de
:
2
explotacion:1
1 131
Nota:
1�
136
Explotacion
136
Intervalos
(MPa):
2
\3
141
14 1
4
3
146
4
1
----
5
2
3
4
----------
10
15
20
5
----
25
146
2
E2
!51
151
-2
3
5-�
4
4
158
65
90
95
FIGURA 59
156
100
10
11
CROUCH RESF.ARCH INC.
0
4u.
MSPOSTA -
lso 1 aneas
--ITGE -
TRABAJO
69
de
tensiones
INFLUENCIA ENTRE CAPAS
74
- SC:
!
ST:
10:
84
50
(SZZ)
ETSI DE MINAS - MADRID
--
69
94
2
9
. ,mol
4
Ventana
Fase
4
de
1
explotacion:1
���
50
4
4
Nota:
9
1
í,44
55
Explotacion
55
Intervalos
/g
(MPa) :
d 1
1
2
�3
70
15
----
20
3
----
30
4
----
40
5
----
50
0
r
1}
9-
O
-
---
--3
FIGURA 60
75
74
79
841
991
CROUCH RESEARCÑ INC.
MSPOSTA - ieo l ineee
TRABAJO
de
tens iones
-- ITGE - INFLUENCIA ENTRE CAPAS - SC:
95
Z,,7
6
100
3
4
5
10
2
10:
ST:
11 0
t
( SZZ)
115
,2
i
120
Ventana
2
Fase
¿2
131
n
Vt
i
ETSI DE MINAS -MADRID
50 --
de
:
3
explotacion:1
131
/2
Nota:
�2
136
Explotecion
136
2
Intervalos
(MPe) :
2
/2
t41
141
2
2
146
1 46
1
----
1
2
----
5
3
4
----------
10
15
20
25
28
5
8
7
E 2
151
-------
151
-7
_
95
100
101
6
11
11
F I GURA 61
156
120
CROUCH RESEARCH INC.
107
Lo más
(figs.
59
interesante se produce
y 61 )
pues se
en la capa
pasa de tener la
de muro
zona por delante
del frente relajada casi por completo,
a recibir la "sombra"
del pilar
tensiones de hasta 25
MPa.
de la
Por la
capa de
techo,
con
existencia del pilar el efecto
protector de la
capa de techo se ha eliminado en su mayor parte.
7.2.
Tensiones producidas por el pilar
Para obtener una visión
del pilar
sobre la
siguientes ábacos
relación a
la
distancia al
(fig.
62).
está 50
capa de
más clara de la influencia
muro se
han confeccionado los
en
los
que
carga
del
recubrimiento)
frente para
Debido al
se
la fila
expresa la tensión
141 de
desfase elegido
m más atrasado)
el
(con
en función de la
la capa
de muro
(el cuartel
de muro
pilar de la capa
de techo está
unos metros por delante del frente de la capa de muro.
7.2.1.
Tensión normal según la separación entre capas
En este
pilar a
10
m
ábaco se
de
distancia.
sobretensión
(más
por delante
del frente,
para contrarrestar,
de modo que
aprecia la
de dos veces la
en
63)
gran influencia
efecto
del
producido es una
carga del recubrimiento)
la zona de
"sombra" del pilar;
la repartición de tensiones se establece
entre 30 y 40 m por
zona relajada.
El
(fig.
delante del frente hay una
108
:"
.
.......................... ......................................
fila 141
...........................
......................................
Modelo geométrico de la capa de muro para el estudio de la influencia de
un pilar abandonado en la capa de techo, con situación de la Ventana n4 2.
Nota : lado de los cuadrados = 2,5 m
Leyenda:
elemento explotado y re lleno
■!
elemento explotado y no relleno
C:I
elemento no explotado
Figura 62
2,5
.w
§ 2.0
o S.C. = 10 m
o S. C. = 20 m
o S.C. = 30 m
o--O-0-0
%
o
m
°
CD
1.5
í
0-0
°N°
°
1.0
\o
Ñ 0.5
1-10,10
U)
-50
-45
-10 -35 -30 -25 -20 -15 -10
Distancia al frente Cm)
-5
0
TENSIONES NORMALES EN UNA CAPA DE MURO POR DELANTE DEL
FRENTE COMO CONSECUENCIA DE UN PILAR ABANDONADO EN UNA
CAPA DE TECHO,
PARA VARIAS SEPARACIONES ENTRE CAPAS_
FIGURA 63
110
A 20 m la influencia es
7.2.2.
bastante menor y a 30 m es
imperceptible:
la curva discurre casi sin alteraciones.
Incremento de
la
(figs.
64,
tensión
normal
comparan las
se
por
el pilar
65 y 66)
En estos tres ábacos,
capas,
provocada
uno por cada separación entre
curvas del
correspondientes al caso sin pilar
ábaco anterior
(ST = 50 m,
SC =
con las
10,
20 6
30 m).
En el ábaco
se aprecia
la mayor
para SC = 10 m (fig.
influencia del
tener zonas completamente relajadas
64)
pilar pues
es en el que
se pasa de
a alcanzar tensiones de
más de dos veces la carga del recubrimiento.
A medida que la
puede comprobar
separación entre capas aumenta,
en los ábacos que
se
el incremento de tensión
provocado por el pilar va perdiendo importancia.
o con pilar
o sin pi lar
01,o-o-
§2.0
/
0/
1.5
o-e
o--o\o
\o\
o
o
0
\o
\o
ó
ó1.0
o
0
�o o
0.5
tn
0.0
-50
- 45
_qp -35 -30 -25 -20 - 15 -10
Distancia al frente ( m)
-5
0
INCREMENTO DE LAS TENSIONES NORMALES EN UNR CAPA DE MURO
POR DELANTE DEL FRENTE COMO CONSECUENCIA DE UN PILAR
ABANDONADO EN UNA CAPA DE TECHO. SEPARADA 10 m
FIGURA 64
2.15-
o con pilar
° sin pilar
§2.0
E
1.5
o_o
orn
-�
°
o-o-o
--o-o-o -0-0 /
-50
-45
-40 -35 -30 -25 -20 -15 -10
Diatania al frente (m)
-5
0
INCREMENTO DE LAS TENSIONES NORMALES EN UNR CAPA DE MURO
POR DELANTE DEL FRENTE COMO CONSECUENCIA DE UN PILAR
ABANDONADO EN UNR CAPA DE TECHO.
FIGURA 65
SEPARADA 20 m
2.5
.2
o con pilar
°sin pilar
§ 2.0
0
X1.5
-20-0--0-o-o-o-0-o-a-o-o-o_
1.0 -
Ñ0.5
Cn
o.-
50
-45
-40 -35 -30 -25 -20 -15 -10
Distancia al frente ( m)
-5
0
INCREMENTO DE LAS TENSIONES NORMALES EN UNA CAPA DE MURO
POR DELANTE DEL FRENTE COMO CONSECUENCIA DE UN PILAR
ABANDONADO EN UNA CAPA DE TECHO.
FIGURA 66
SEPARADA 30 m
114
8.
CRITICA DEL MODELO ELASTICO
Ninguna de
la Mecánica de
las teorías de
el comportamiento de las
del Suelo explicaban completamente
rocas relativamente
no armonizaban en absoluto con
lución de reglas básicas que
Estas consideraciones lle-
disciplinas.
los modelos de esas
(1980)
de carbón.
del carbón han visto la evo-
Los cientos de años de minería
varon a Wilson
los yacimientos
blandas de
Rocas o
a estudiar los fenómenos relacionados
con las rocas blandas del carbonífero y a proponer hipótesis
que los expliquen.
sí mismos una mate-
Estos estudios constituyen por
el nombre de Mecánica de Ro-
ria que puede distinguirse con
cas Blandas,
para diferenciarla de la
Mecánica del Suelo y
de la Mecánica de las Rocas Duras.
En las
29-40
figuras
observa
se
que las curvas
tensión - distancia al frente calculadas por el modelo elástico suponen un decrecimiento exponencial de la presión,
el frente.
el máximo exactamente en
alcanza su
la tensión
frente y
a partir
resistencia del
67). Wilson
recoge ambos
rado;
máximo unos
de este
mineral,
(1980)
la
punto,
con
Realmente,
sin embargo,
metros por
delante del
donde
tensión cae
se ha superado la
bruscamente
(fig.
propone un modelo
de comportamiento que
el
elástico y el fractu-
estados del mineral:
la extensión de la zona fracturada dará una idea de en
qué medida el modelo elástico usado en este estudio se acerca al modelo de Wilson y por ende a la realidad.
115
una
Para obtener
delante del frente,
ximación llamado
Wilson
(1980)
"balance de
presiones
de las
estimación
por
empleó el método de apro-
tensiones".
Como
el total de
las fuerzas que gravitan sobre la explotación debe ser igual
carga del recubrimiento, cualquier aumento de la tena la
sión sobre el borde del
ducción equivalente
versa. El
otra,
macizo debe compensarse con una re-
servir para estimar la
conocimiento de una puede
con tal
el relleno y vice-
de la tensión sobre
forma general de dis-
que se sepa cuál es la
tribución de tensiones.
Wilson
Seguidamente se expone según
culo del ancho de la
zona de plastificación
(1980)
(fig.
el cál-
67);
esta
zona es la más inmediata al frente y en ella la tensión proindicado, este hecho
del carbón. Como se ha
voca la rotura
no está recogido
que allí se supone
ya
en el modelo BESOL,
un comportamiento totalmente elástico.
T
ao
c
w
v
,
ay
C
J
_
Q
Figura 67
-YH
116
Si se
grieta,
considera
Sin embargo,
las
como una extensa
explotación
haber teóricamente
debe
infinita.
la
en el
frente una
tensión
rocas blandas no pueden soportar
tensiones altas por lo que se desarrollará una zona de fracturación.
En esta zona
te. Medidas
la tensión no crecerá indefinidamen-
realizadas sugieren
que la
punta de
carga de
de tres a cinco veces la
apoyo alcanzada puede llegar a ser
carga del recubrimiento.
Para explicar
que
confinamiento
el
lateral
deformación y puede alcanzar un
tener en cuenta
hay que
este hecho
aumenta
en
la
zona
de
valor que iguala la tensión
virgen horizontal q (considerada igual a la tensión vertical
original).
este valor del confinamiento
Con
el criterio de
rotura de Mohr-Coulomb predice que:
a = Kq + ao
en zona elástica
a = Kq
en zona de fracturación
1 + sen 0
donde,
K =
1 - sen 0
ao
:
resistencia a compresión simple
q
:
carga del recubrimiento
k
:
coeficiente de tensión triaxial
0
ángulo de fricción interna
A continuación se expone
la fórmula que permite el
cálculo del ancho xb de la zona de fracturación:
117
M
Xb =
q
ln
F
P
+
p•
donde,
M : potencia de la capa
p : presión
suministrada
horizontal
por
el
sostenimiento del macizo
p':
resistencia a compresión simple de la roca rota
K-
1
K-
+
F =
1
2
tg -' IK
Ik
Ik
con tg -' Ik en radianes,
En el caso concreto
estudiado en este trabajo,
valores de los mencionados parámetros son los siguientes:
M = 1,5 m
K = 3,7
q = 11,5 MPa
p + p'= 0,1
H = 468 m
MPa
(fila 60)
los
118
Aplicando estos
valores a
la fórmula
anterior se
obtiene:
xb= 2,0 m
es decir ,
frante,
el pico de
como
predice
encuentra en el propio
presión no se
la
teoría
elástica,
sino
unos dos
metros por delante del mismo.
Esta es
decir que
los
una distancia pequeña por
resultados
obtenidos
elástico son aplicables con
a
lo que se puede
partir
del modelo
esta ligera corrección ; de esta
forma la simulación será más real pues se habrán considerado
los dos tipos de
en las proximidades del frente ,
Por otra
presión máxima
por la
resumen,
si
teórico el
parte ,
se
y el elástico.
ha
comparado
proporcionado por el modelo
teoría de
encontrándose
el fracturado,
comportamiento del mineral:
que
bien
modelo
Wilson y
las
desde
tiene
con los
punto
algunos
con el previsto
medidos en
discrepancias
un
el valor de la
de
son
las minas,
pequeñas.
En
vista estrictamente
defectos ,
los resultados
obtenidos pueden considerarse en la práctica suficientemente
precisos en relación con los objetivos del estudio abordado.
119
9.
CONCLUSIONES
Toda simulación matemática es forzosamente una simplificación de la realidad y por ello los resultados obtenidos se deben
contrastar con la experiencia y
observaciones efectuadas
desde el
coinciden con lo deducido
mineras. Las
en las explotaciones
conclusiones obtenidas del modelo
totalmente razonables
con medidas y
numérico en este caso son
punto de
vista práctico
por otros investigadores ,
y
no obs-
tante no deben ser aplicadas sin comprobación experimental.
Según el
por testeros de
estudio efectuado ,
explotaciones
en las
un paquete de capas estrechas
y con fuerte
pendiente serían de aplicación las siguientes conclusiones:
- Como es
obvio,
protecciones )
la
entre
influencia
intensa
ellas.
las capas simuladas ,
m)
cuanto
y fuertemente inclinadas
menor
con
cierta
seguridad
y
varias capas es
la separación entre
es
potencia pequeña
con
(80°),
bastante por encima de los 30
decir
( sobrepresiones
las explotaciones de
tanto más
En
mutua
(1,5
la influencia disminuye
m de alejamiento y se puede
que
a
60
m
apenas
hay
interacción.
- La sobrepresión
frente de un
producida en el
cuartel en
una capa de techo se transmite a las capas de muro y puede
provocar problemas de estabilidad .
en qué
Se ha intentado deducir
dirección se transmiten estas
resultado ha sido que,
del paquete ,
sobrepresiones y el
considerando una sección horizontal
los puntos más afectados
de los talleres de
muro estarían situados a lo largo de una línea que se adelanta ,
formando un ángulo de unos
estratos ,
68).
en
el frente
de la
30 °
capa de
con la normal a los
techo
( ver figura
120
CAPA DE TECHO
CAPA DE MURO
/
/
\e-ínea de pnes-iones
mdx-i.mas
30'
SECCION
HORIZONTAL
SC
Figura 68
Así,
según
entre capas
la separación
( SC),
los
de muro serían los más
siguientes puntos de los cuarteles
afectados:
Adelanto
(m)
Sc
5
8,5
11
14
17
10
15
20
25
30
La explotación
ción de
de muro se puede
tensiones
cuartel de
techo.
una posición del
(m)
que
produce
beneficiar de la relajahueco abierto por el
el
Para cada separación
entre capas habrá
frente del cuartel de muro
en la que la
presión en él sea similar o inferior a la del recubrimiento (bastante menor que los picos de tensión en los frentes
desprotegidos).
línea que ,
cho,
Estas posiciones están delimitadas por una
partiendo del frente de
se dirige
la explotación de te-
hacia atrás y forma un
con la normal a la estratificación
ángulo de unos 60°
( ver figura 69).
121
CAPA DE
CAPA DE
TECHO
MURO
7-1
SC
s0
SECCION
HORIZONTAL
2-í.nea de ne •ealaci.ón
Figura
69
En la tabla siguiente se muestra el adelanto mínimo
la explotación de techo sobre
que debe llevar
para que esta resulte descomprimida,
la de muro
en función de la se-
paración entre capas:
SC
Adelanto
(m)
17
26
35
43
52
10
15
20
25
30
Si las
(m)
capas
están
descompresión en el frente del
suficientemente
próximas,
la
cuartel de muro puede llegar
a ser casi total.
Los efectos
más alejadas están
protectores son
las capas,
tanto menores
de modo que a
de separación la influencia es pequeña.
cuanto
partir de 20 m
122
De los cálculos efectuados se deduce,
de exponer,
que
debe haber un desfase mínimo
de techo y la de muro
como se acaba
entre la capa
para que ésta quede protegida,
dicándose nada sobre la distancia máxima .
Sin embargo,
no inno es
conveniente que ambos frentes estén muy alejados pues entonces la protección sería menor,
de muro quedaría debajo de una
ya
que el cuartel de la capa
zona en la que el relleno de
la capa de techo está más compimido.
Otro objetivo
de este trabajo ha
influencia de un pilar abandonado .
existencia de
un pilar en la
ancho para que
sido estudiar la
Se simuló,
mantuviera en estado
elástico y pudiera resistir altas presiones.
tes,
siendo
la influencia del
separación entre capas
ello no
Se ha demostra-
transmite a las capas adyacenpilar muy notable
es menor de 15 m.
dejar este tipo
la
capa de techo suficientemente
el centro del mismo se
do que dicha sobrepresión se
a tal fin,
de pilares en
cuando la
Se recomienda por
los talleres cuando
haya que explotar a muro alguna capa próxima.
Por último hay que subrayar que,
do,
como se ha indica-
este trabajo debe ser complementado con medidas en mina,
tales como:
- Tensiones y desplazamientos por
delante del frente de los
tal-leres.
- Convergencias en la zona de trabajo.
- Tensiones en el relleno.
123
10.
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