21 d octubre de 2014 ANÁLISIS DE ESTABILIDAD EN MINERÍA SUBTERRÁNEA POR CÁMARAS Y PILARES: CASO PRÁCTICO LUIS JESÚS GARCIAMUÑOZ MIRAS

Transcripción

1 21 d octubre de 2014 ANÁLISIS DE ESTABILIDAD EN MINERÍA SUBTERRÁNEA POR CÁMARAS Y PILARES: CASO PRÁCTICO LUIS JESÚS GARCIAMUÑOZ MIRAS

2 Índice Introducción Alcance y Objetivos Metodología del estudio Trabajos de campo. Trabajos de gabinete. Caracterización del macizo Análisis de Discontinuidades Caracterización Geomecánica del macizo. Resistencia y Deformabilidad del macizo rocoso Análisis de Estabilidad Estabilidad de las Cámaras y Pilares Influencia de los Esfuerzos en la Estabilidad Influencia del Agua Subterránea Influencia de la Forma, Tamaño y Orientación de las Labores Influencia del Esquema y Secuencia del avance de las labores Estabilidad de cuñas Diseño y Evaluación del Sostenimiento Estimación del sostenimiento inicial Sostenimiento específico de cuñas Conclusiones

3 Introducción Explotación subterránea: Localización: Recurso: Sistema de explotación: Alcance y Objetivos XAUXA (AYMAR S.A.U.) Gualba, Macizo del Montseny Mármol calcítico/dolomítico Uso industrial Cámaras y pilares clásico Nivel Medio-Sot2 Análisis de las condiciones geotécnicas y geomecánicas del macizo rocoso en la zona de extracción, su comportamiento y estabilidad. Recomendaciones: diseño de labores, orientación de galerías, esquema y planeamiento de pilares, secuencias de desarrollo y el sostenimiento general y de cuñas inestables.

4 Metodología del estudio Trabajos de campo. Toma de datos de discontinuidades y estratificación del macizo. Ensayo de rebote en diversos materiales con el martillo Schmidt. Trabajos de gabinete. Estimación de los valores de resistencia a compresión simple de la roca Estudio de la diaclasación Caracterización geomecánica del macizo rocoso. Análisis de estabilidad de los pilares y su factor de seguridad a compresión y a deslizamiento Análisis de la influencia de los esfuerzos en la estabilidad Análisis de la influencia en la estabilidad de la forma, tamaño y orientación de las labores. Análisis de la influencia en la estabilidad del esquema y secuencia del avance de las labores Estudio de la estabilidad de las cuñas formadas Análisis del sostenimiento

5 Caracterización del macizo Análisis de discontinuidades. Estudio de la diaclasación (programa DIPS Rocscience Inc). Propiedades mecánicas de las familias de juntas predominantes. FAMILIAS DE DISCONTINUIDADES PREDOMINANTES Designación Buzamiento / Dirección buzamiento J 1 44/295 J 2 46/161 J 3 76/82 J 4 53/343 J 11 30/248 (localizada en el límite este de la explotación) 28/146; 52/155; 30/168 (Según zona del macizo, evidenciado en bandeado en cotas superiores del estrato marmóreo) S 0

6 Caracterización del macizo Caracterización Geomecánica del macizo. Cálculo del RQD Clasificación Bieniawski - Cálculo RMR (Bieniawski,1989) Clasificación de Barton - Índice de calidad Q Criterio de rotura de Hoek-Browm Modulo de deformación, (Em) Estimación del coeficiente de Poisson del macizo rocoso (ν M ) Criterio de rotura de Mohr-Coulomb Resistencia a compresión del macizo rocoso CALIDAD DEL MACIZO ROCOSO CON RELACIÓN AL ÍNDICE RMR Mármol Pizarras Granito RMR Clase de macizo II II II Descripción Roca Buena Roca Buena Roca Buena Q 10,21 3,56 10,46 Descripción Roca Buena Roca Mala Roca Buena PROPIEDADES GEOMECÁNICAS DE LOS LITOTIPOS, CÁLCULO MEDIANTE RMR Litología Roca intacta Macizo rocoso Sheorey, 1989 sci (MPa) mi RMR mb s a scm (MPa) E (MPa) MÁRMOL 91,1 MPa ,67 0,0229 0,5 16,64 MPa MPa PIZARRAS 153,5 MPa ,40 0,0164 0,5 24,14 MPa MPa GRANITO 159,7 MPa ,71 0,0399 0,5 37,46 MPa MPa 6

7 Estabilidad de las Cámaras y Pilares Tensión sobre los pilares Método del Área Atribuida Capacidad portante de los pilares Correcciones de efecto escala y de forma del pilar Factor de seguridad a compresión (FS) (Lunder & Pakalnis (1997) Factor de seguridad por deslizamiento (FSd) COEFICIENTES DE SEGURIDAD APLICADOS AL DIMENSIONADO DE LOS PILARES Estado Descripción FS Fallado Falla total < 1 Rotura incipiente inestabilidad local 1 < FS < 1,4 Aceptable Pilar sano > 1,4

8 Estabilidad de las Cámaras y Pilares Determinada la idoneidad de las fórmulas para el cálculo de la tensión admisible utilizada y seleccionado la expresión más idónea para fututos proyectos de desarrollo de las labores. González-Nicieza (2006) Determinada la estabilidad general de los talleres en explotación según FS y FSd

9 Influencia de los Esfuerzos en la Estabilidad

10 Influencia de los Esfuerzos en la Estabilidad Análisis de los esfuerzos Programa Examine2D (Rocscience Inc.)

11 Influencia de la Forma, Tamaño y Orientación de las Labores Forma de la excavación Tamaño de la cámara

12 Influencia de la Forma, Tamaño y Orientación de las Labores Orientación de las excavaciones

13 Influencia de la Forma, Tamaño y Orientación de las Labores Orientación de las excavaciones Programa DIPS (Rocscience Inc.)

14 Influencia de la Forma, Tamaño y Orientación de las Labores Orientación de las excavaciones Respecto a zonas de pliegues con anticlinales y sinclinales.

15 Influencia del esquema y secuencia del avance de las labores Diseño de los pilares Factores que afectan su resistencia y que están relacionados a los defectos o rasgos estructurales que están presentes en el pilar y la forma y orientación de los mismos Tres sistemas de discontinuidades, dos de ellos de rumbos más o menso paralelos y buzamientos opuestos, el tercero con rumbo más o menso perpendicular a los anteriores y cualquier buzamiento

16 Influencia del esquema y secuencia del avance de las labores Diseño de los pilares Factores que afectan su resistencia y que están relacionados a los defectos o rasgos estructurales que están presentes en el pilar y la forma y orientación de los mismos Intersección de los pilares por fallas geológicas o zonas de corte

17 Influencia del esquema y secuencia del avance de las labores Avance hacia estructuras principales Avance hacia excavaciones adyacentes Avance hacia rocas de diferente calidad

18 Influencia del esquema y secuencia del avance de las labores Secuencia de avance Analizar el esquema y secuencias de avance del proceso de excavación durante la explotación Simulación de secuencia de desarrollo de paño de explotación T21-T23, considerando las condiciones geomecánicas del terreno establecidas.

19 Diseño y Evaluación del Sostenimiento Sostenimiento específico de cuñas Identificación de las cuñas potenciales con riesgo de desprendimiento ( UNWEDGE - Rocscience Inc.) Elección del tipo de sostenimiento Sistema de anclaje por fricción SWELLEX

20 Conclusiones Los resultados obtenidos indican que el diseño del Nivel Medio-Sot2 es estable bajo las siguientes condiciones:

21 21 d octubre de 2014 ANÁLISIS DE ESTABILIDAD EN MINERÍA SUBTERRÁNEA POR CÁMARAS Y PILARES: CASO PRÁCTICO LUIS JESÚS GARCIAMUÑOZ MIRAS luisjesusgarciamunoz@gmail.com