Mecánica de Rocas II 1
CURSO DE GEOMECÁNICA APLICADA
GRUPO DE GEOMECÁNICA Y GEOTECNIA MINERA
ASPECTOS GEOTÉCNICOS DE LA MINERÍA SUBTERRÁNEA
HUNDIBILIDAD
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CURSO DE GEOMECÁNICA APLICADA
GRUPO DE GEOMECÁNICA Y GEOTECNIA MINERA
ABACO DE LAUBSCHER(Karzulovic, 1999)
0 10 20 30 40 50 60 70 80
RADIO HIDRAULICO DEL AREA SOCAVADA (m)
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100
MR
MR
ZONA DE T
RANSICIO
NZONA ESTABLE
ZONA INESTABLE
SECTOR INCA OESTE
NORTHPARKES
EL T
ENIE
NTE
(ROCA
PRI
MAR
IA)
3
CURSO DE GEOMECÁNICA APLICADA
GRUPO DE GEOMECÁNICA Y GEOTECNIA MINERA
METODO GRAFICO DE ESTABILIDAD
MATHEWS 1981
0 5 10 15 20 25
Factor de Forma, S = Area / Perímetro (m)
0.1
1
10
100
1000
Núm
ero
de E
stab
ilida
d, N
Zona Estable
Zona Poten
cialm
ente
Inestab
le
Zona de Potencial Hundim
iento
4
CURSO DE GEOMECÁNICA APLICADA
GRUPO DE GEOMECÁNICA Y GEOTECNIA MINERA
POTVIN 1988
0 5 10 15 20 25
Radio Hidráulico (m)
0.1
1
10
100
1000
Núm
ero
de E
stab
ilida
d M
odifi
cado
(N')
ZONA ESTABLE
ZONA HUNDIDAZONA DE TRANSICIÓN
5
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GRUPO DE GEOMECÁNICA Y GEOTECNIA MINERA
NICKSON 1992
0 5 10 15 20 25
Radio Hidráulico S (m)
0.1
1
10
100
1000
Núm
ero
de E
stab
ilida
d N
'
Zona Hundida
Zona de Transición sin Soporte
Zona
Est
able
con
Sop
orte
Zona Estable
Zona
Sop
orta
da d
e Tr
ansi
ción
6
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GRUPO DE GEOMECÁNICA Y GEOTECNIA MINERA
POTVIN ET AL 1989
0 5 10 15 20 25
Radio Hidráulico (m)
0.1
1
10
100
1000
Núm
ero
de E
stab
ilida
d M
odifi
cado
(N')
Línea de cable bolting
ZONA ESTABLE
ZONA HUNDIDA
ZONA DE TRANSICIÓN
Se RequiereSoporte
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CURSO DE GEOMECÁNICA APLICADA
GRUPO DE GEOMECÁNICA Y GEOTECNIA MINERA
STEWART &FORSYTH 1995
0 5 10 15 20 25
Factor de Forma, S, (m)
0.1
1
10
100
1000
Núm
ero
de E
stab
ilida
d, N
Poten
cialm
ente
Estable
Pote
ncial
men
tePo
tenc
ial
Potencia
l Hund
imien
to
Inestab
le
Falla
Mayor
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GRUPO DE GEOMECÁNICA Y GEOTECNIA MINERA
NUMERO DE ESTABILIDAD (N’)
CBAQ'N' ×××=
Donde:Q’ = Índice Q de calidad de túneles modificado.A = Factor de esfuerzo de la roca.B = Factor de ajuste por orientación de estructuras.C = Factor de ajuste de gravedad.
wa
r
nj
jj
jRQDQ' ⋅
⋅
=
⋅
=
a
r
n jj
jRQDQ'
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GRUPO DE GEOMECÁNICA Y GEOTECNIA MINERA
FACTOR A, ESFUERZOS EN LA ROCA
Para
1
c
σσ < 2 ⇒ Factor A = 0.1
Para 2 <
1
c
σσ < 10 ⇒ Factor A = 0.1125 ⋅
1
c
σσ - 0.125
Para
1
c
σσ > 10 ⇒ Factor A = 1.0
Representa los esfuerzos que actúan sobre las superficies libres del caserón abierto. Este factor es determinado a partir de la resistenciaen compresión no confinada de la roca intacta y los esfuerzos que actúan paralelos a las caras expuestas en el caserón de interés.
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GRUPO DE GEOMECÁNICA Y GEOTECNIA MINERA
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15
Razón entre la Resistencia Uniaxial / Esfuerzo inducido σc/σ1
0
0.1
0.2
0.3
0.4
0.5
0.6
0.7
0.8
0.9
1
Fact
or A
- Es
fuer
zo d
e la
Roc
a
FACTOR A
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GRUPO DE GEOMECÁNICA Y GEOTECNIA MINERA
FACTOR B, AJUSTE DE ORIENTACION DE ESTRUCTURAS
Representa la influencia de las estructuras geológicas sobre la estabilidad de las caras del caserón. Muchos de los casos de fallas controladas estructuralmente ocurren a lo largo de estructuras críticas (discontinuidades) las cuales forman un ángulo pequeño (menor a 30°) con las superficies libres.
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GRUPO DE GEOMECÁNICA Y GEOTECNIA MINERA
FACTOR B
0 10 20 30 40 50 60 70 80 90
Diferencia relativa en el manteo entre la estructura crítica y la superficie inclinada
0
0.1
0.2
0.3
0.4
0.5
0.6
0.7
0.8
0.9
1
Fact
or B
, Aju
ste
por O
rient
ació
n de
Est
ruct
uras
Diferencia en Rumbo90º
60º
45º
30º
El Factor B, el cual depende de la diferencia entre la orientación de la estructura crítica y cada una de las caras (techo y paredes) del caserón
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GRUPO DE GEOMECÁNICA Y GEOTECNIA MINERA
FACTOR C, AJUSTE POR GRAVEDAD
Corresponde a un ajuste por efecto de la gravedad. La falla puede ocurrir desde el techo debido a una caída inducida por la gravedad o, eventualmente, desde las paredes del caserón por desprendimiento o deslizamiento.
)cos(α68C °⋅−=
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FACTOR CEl Factor C, falla gravitacional y desprendimiento (after Potvin, 1988).
0 10 20 30 40 50 60 70 80 90
Inclinación de la superficie del caserón α (°)
0
1
2
3
4
5
6
7
8
Fact
or C
de
ajus
te p
or g
rave
dad
(Fal
la p
or g
rave
dad
y de
spre
ndim
ient
o)
α
Superficiedel caserón
Falla por gravedad
Desprendimiento
Estructura
α
Superficiedel caserón
Falla por gravedad
Desprendimiento
Estructura
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FACTOR C
El Factor C, Modo de falla por deslizamiento (after Potvin, 1988).
0 10 20 30 40 50 60 70 80 90
Inclinación β (°) de la estructura crítica
0
1
2
3
4
5
6
7
8Fa
ctor
C d
e aj
uste
por
gra
veda
d(D
esliz
amie
nto)
β
Deslizamiento
Estructura
β
Deslizamiento
Estructura
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GRUPO DE GEOMECÁNICA Y GEOTECNIA MINERA
FACTOR DE FORMA, S
Denominado también radio hidráulico, se calcula para cada una de las superficies del caserón que está siendo analizada.
=
=PA
AnalizadaSuperficieladePerímetroAnalizadaSuperficieladeAreaS
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GRUPO DE GEOMECÁNICA Y GEOTECNIA MINERA
GRAFICO DE ESTABILIDAD
0 5 10 15 20 25
Radio Hidráulico S (m)
0.1
1
10
100
1000
Núm
ero
de E
stab
ilida
d N
'
Zona Hundida
Zona de Transición sin SoporteZo
na E
stab
le c
on S
opor
te
Zona EstableZo
na S
opor
tada
de
Tran
sici
ón
NICKSON 1992
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CURSO DE GEOMECÁNICA APLICADA
GRUPO DE GEOMECÁNICA Y GEOTECNIA MINERA
DISEÑO DE CABLEADO
0 1 2 3 4 5 6 7 8
(RQD/Jn) / Radio Hidráulico S (m)
0
0.05
0.1
0.15
0.2
0.25
0.3
0.35
0.4
Den
sida
d de
Cab
les
de A
ncla
je (C
able
s de
Anc
laje
/m2 )
Zona de diseño muy conservador
Zona de diseño conservador
Zona de diseño minero non-entry
Densidad de cables de anclaje inadecuada
Sopo
rte
no e
fect
ivo
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GRUPO DE GEOMECÁNICA Y GEOTECNIA MINERA
CONSIDERACIONES AL METODO• Los gráficos de diseño deben ser limitados a condiciones similares
a las encontradas en las faenas mineras usadas como casos históricos en el desarrollo de la base de datos empírica.
• “Anomalías” en la condición geológica, tales como la presencia de fallas, zonas de cizalle, diques o inclusiones de estéril, la creación de un slot o visera al interior del caserón y la deficiente instalación de cables pueden todas, individual o colectivamente, llevar a unresultado inadecuado.
• El diseño de soporte en el método supone que los sistemas de cables forman una zona continua de roca reforzada en torno del caserón de interés.
• Observaciones prácticas sugieren que la principal área de incertezaal utilizar el método es respecto a la densidad de estructuras en el macizo rocoso. El número de discontinuidades y otras estructuras por unidad de volumen de roca es altamente variable.
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CURSO DE GEOMECÁNICA APLICADA
GRUPO DE GEOMECÁNICA Y GEOTECNIA MINERA
El diseño y todas las recomendaciones derivadas del uso de este método deben ser consideradas un primer paso en el proceso de diseño. Se deberán realizar todos los ajustes pertinentes sobre la base de las condiciones observadas en el caserón de interés.
La calidad en la instalación de los cables es otra variable a ser considerada al usar el método. Cuando exista duda en la calidad del lechado de cables se deberá adoptar medidas conservadoras.
El uso de accesorios y elementos modificadores, tales como planchuelas o cables birdcages no han sido incluidos en el método de diseño; muy probablemente porque estos elementos no fueron usados en gran cantidad durante el desarrollo de los ábacos de diseño.
CONSIDERACIONES AL METODO
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