UNIVERSIDAD DE SANTIAGO DE CHILEFACULTAD DE INGENIERADPTO. DE INGENIERA EN MINASINGENIERA EN MECNICA DE ROCAS

Tarea 1ESTABILIDAD SISTEMA DE PIQUESJULIO 2014

PROFESORLUIS QUIONES

AYUDANTEFELIPE MORENO

ALUMNOSPIA VIVANCOPOLONIA CABRERACLAUDIO GUAJARDO

ndice

Introduccin3Presentacin de Caso Base4Metodologa61.- Anlisis de Esfuerzos62.- Factor de Seguridad113.- Anlisis de Estructuras184.- Factor de Seguridad segn Stacey Page (1996) y Lunder & Pakalnis19Conclusiones22

IntroduccinEl presente documento corresponde al resultado del anlisis de estabilidad de un sistema de piques de ventilacin conforme a una serie de condiciones presentadas en el curso Ingeniera en Mecnica de Rocas. Posterior a la eleccin del caso de anlisis, se realiz un anlisis del estado tensional de las chimeneas y la determinacin del factor de seguridad.Adems se debi realizar un anlisis de las estructuras presentes en el macizo para verificar la presencia de cuas.Con base en esta informacin, se determin la resistencia del pilar y las medidas de fortificacin asociadas.

Presentacin de Caso BaseSe eligi realizar el anlisis de estabilidad para el caso base (grupo 5) que presenta las siguientes caractersticas:

1.- Sistema de piques de ventilacin de dimetro 4 metros, espaciados 14 metros y a una profundidad de 500 metros, en chimenea rioltica con un GSI de 50.

2.- Condiciones de esfuerzo: K E-W=2.2 K N-S=0.93.- Parmetros geomecnicos de la roca: Peso unitario (tn, m3)=2.51 Parmetros del criterio de Hoek-Brown: =88.5 MPa y Mi=15.61 Mdulo de deformabilidad E (Gpa)=36.00 Razn de Poisson =0.204.- Sistemas estructuras generales:RumboVariacin en GradosManteoVariacin en Grados

S1N74E863SE7

S2N73W1081SW9

S3N39W883NE7

5.- Valores estimados: ngulo de friccin =25 Cohesin=75 kPa Resistencia a la traccin=5 kPa La figura del caso a analizar corresponde a:

Metodologa1.- Anlisis de esfuerzo o estado tensional de los piques de ventilacin conforme al caso base expuesto anteriormente. Adems se debi estimar el factor de seguridad asociado a la obra. Todo esto se realiz con el programa Phase 2D.2.- Con la informacin generada en el tem anterior, se determino las zonas en las cuales el pique podra fallar.3.- Anlisis de las estructuras presentes en el macizo en el cual se construyeron los piques mediante el programa Unwedge, con la finalidad de determinar la presencia de cuas.4.- Determinacin analtica del factor de seguridad del pilar utilizando Stacey y Lunder & Pakalnis.5.- Determinacin de medidas de fortificacin para los piques.A continuacin se analizan cada uno de los puntos realizados.1.- Anlisis de Esfuerzos Previo al anlisis de esfuerzo, se realiz el clculo de parmetros de Hoek & Brown (mb, s, a) con RocLab resultando:

Los valores de los parmetros Hoek & Brown son: mb=2.617 s=0.0039 a= 0.506Posteriormente se efectu el clculo de ,:

Con esta informacin se realiz el modelo en Phase 2D, dando como resultado para las siguientes 4 condiciones:Condicin 1: Pique izquierdo y derecho sin excavar en roca rioltica.Condicin 2: Pique izquierdo excavado, pique derecho sin excavar en roca rioltica.Condicin 3: Pique izquierdo no excavado, pique derecho excavado en roca rioltica.Condicin 4: Pique izquierdo y derecho excavado en roca rioltica.

Las propiedades del material, definidas en el software fueron las siguientes:

A continuacin se presentan las situaciones descritas anteriormente, procesadas en Phase 2DCondicin 1

Condicin 2

Condicin 3

Condicin 4

2.- Factor de Seguridad Los factores de seguridad para cada una de las condiciones descritas anteriormente, calculados con PHASE 2D, se presentan a continuacin:Factor de seguridad condicin1

Factor de seguridad condicin 2

Factor de seguridad condicin 3

Factor de seguridad condicin 4

Sigma 1, condicin 1

Sigma 1, condicin 2

Sigma 1, condicin 3

Sigma 1, condicin 4

Sigma 3, condicin1

Sigma 3, condicin2

Sigma 3, condicin3

Sigma 3, condicin4

Sigma z, condicin1

Sigma z, condicin2

Sigma z, condicin3

Sigma z, condicin4

3.- Anlisis de EstructurasEl anlisis estructural se realiz haciendo uso de UNWEDGE. En primer lugar los datos del problema base, mostrados en la tabla, se convirtieron a la notacin estndar. Estos ltimos se ingresaron en el software.RumboVariacin en GradosManteoVariacin en GradosDIPDIP DIR

S1N74E863SE763164

S2N73W1081SW981197

S3N39W883NE783051

El resultado del anlisis, usando los datos anteriores, indica que existe una cua en el macizo tal como se aprecia en la figura.

4.- Factor de Seguridad segn Stacey Page (1996) y Lunder & Pakalnis

Calcular el esfuerzo del pilar:

p es el esfuerzo en el centro del pilar.Se considera un largo de 4 metros del pilar.Por Lunder y Pakalnis:

Con Wp=14m y hp=4m, asumiendo pilar cuadrado.

Calculando S, que es la resistencia del pilar, se tiene:

Considerando:K=0,44=88,5 MPaC1=0,68 (dato)C2=0,52 (dato)

Clculo de FS para Lunder y Pakalnis:

Segn este criterio no necesitara fortificacin, para poder confirmar esto, se procede a analizar mediante Stacey- Page:Segn Stacey- Page:Se debe calcular el RMR89, a partir de GSI= 50:

Segn RMR89, se cuenta con una roca regular.

Con P(IRS)=10, reemplazando:

Se procede a calcular DRMS con factor de tronadura igual a 0,8:

Correspondiente a macizo rocoso. Calculando la resistencia del pilar (Rp):

Calculando FS:

Mediante este anlisis se tiene que se requiere de fortificacin.

ConclusionesEl anlisis se realiz mediante Q de Burton, el cual se calcula a partir de RMR de Laubscher 1996 y RMR de Bieniawski 1989:

Segn este criterio se tiene una roca clase III, roca regular.Con RMR1996, se calcula Q de Burton:

Analizando la categora de excavacin, se tiene:A: Aperturas mineras temporales, considerando que al ser un pique de ventilacin puede existir la posibilidad de un cambio en el diseo, que haga que estos sean temporales. Con esto se tiene ESR=4.

Del grfico, se tiene que se cuenta con categora 4, correspondiente a pernos sistemticos con shotcrete de 40mm, 1,5m de espaciamiento y 2 m de largo.

13INGENIERA EN MECNICA DE ROCAS | JULIO 2014