MODELAMIENTO GEOTÉCNICO MINERÍA SUPERFICIAL INTEGRANTES: MARÍN QUISPE QUISPE, Alvar José PENADILLO PALOMINO, Cristina Tessa
2016
¿CÓMO SE PREPARA UN TAJO?
Modelamiento geológico
Estimación de recursos
Ley de corte
Algoritmos de optimización
Parámetros económicos
Modelamiento geotécnico
DEFINICIÓN GEOTECNIA = “Técnica de la Tierra”
El modelo geotécnico es la representac representación ión de las propiedades mecánicas, hidráulicas e ingenieriles de materiales provenientes del medio geológico (suelo y macizo rocoso)
Permite comprender mejor las condiciones determinantes de un lugar para poder tomar decisiones en el diseño de una obra civil, minera o de otro rubro
PARÁMETROS GEOTÉCNICOS Estratigrafía (interpretación, reconocimiento, estudio de rocas sedimentarias, metamórficas, volcánicas) Estructura del macizo rocoso Litología Contactos Características de alteraciones Condiciones de agua Ángulos de talud por tipo de roca y por dominio estructural Bancos
CAUSAS DE DESESTABILIZACIÓN PLANOS DE ESTRA ESTRATIFICACIÓN TIFICACIÓN
• Presencia de capas de distinto material sedimentario – material
MISMO BUZAMIENT BUZAMIENTO O
• Las fuerzas a favor del deslizamiento son mayores
heterogéneo
sueloo sin sin cohe cohesi sión ón será será esta establ blee si el ángu ángulo lo de roza rozami mien ento to inte intern rnoo ( φ) es • Un suel
NO HAY BUENA ADHERENCIA
mayo mayorr al ángu ángulo lo del del talu taludd resp respec ecto to a la hori horizo zont ntal al ( β).
sueloo es cohe cohesi sivo vo cua cuando ndo su fuer fuerza za de roza rozami mien ento to inte intern rnoo que que se opon oponee • Un suel al movi movimi mien ento to se suma suma a la de cohe cohesi sión ón entr entree part partíc ícul ulas as del del suel suelo. o.
ANÁLISIS DE FRACTURAMIENTO FRACTURAS Planos de ruptura en una roca, pueden ser causados por distintos procesos geológicos.
Movimientos y deformaciones corticales (epirogénesis y orogénesis)
Contracción Cambios de temperatura y disección de sedimentos (erosión lineal)
Liberación de tensiones Tensiones ensiones paralelas paralelas a la superficie
MAPEO DE FRACTURAS
MAPEO POR CONJUNTO DE FRACTURAS: Se identifican conjuntos de fracturas durante el mapeo geológico. Es un método de mapeo general. MAPEO POR LÍNEA DE DETALLE: Se hace uso de una línea extendida. De ella se va tomando información (Discontinuidades, orientación, persistencia, abertura, tipo de relleno, rugosidad, etc.)
Se traza la línea con ayuda de brújula, marcador, huincha metálica, entre otros materiales
Si existen saltos en la línea se asume continuidad para evitar correcciones
DESCRIPCIÓN DEL MACIZO ROCOSO POR INTERVALOS
Luego de describir cualitativa y cuantitativamente los intervalos, se toma en cuenta la representación gráfica. Esta usualmente es a mano alzada
Capas verticales; ß=90º
Zonas relativamente homogéneas
Características geológicas
Buen juicio
Ancho = 1-2(Altura)
MAPEO POR CELDAS
NÚCLEO DE TALADRO ORIENTADO
Un proceso por el cual la orientación del núcleo de un cilindro es determinada.
Se usa cuando los tipos de roca no están expuestos. También También nos sirve para saber si las estructuras geológicas que fueron mapeadas en la superficie se extienden más allá de lo visible.
A veces la información puede ser inexacta.
Una de las razones es la falta de coordinación con perforistas y los mismos geotecnistas.
INVESTIGACIONES GEOTÉCNICAS
TALADROS DE EXPLORACIÓN: Se recolecta información geotécnica y mineralógica.
RQD
Grado de alteración
Zonas de falla
Dureza de roca
Tipo de relleno
PRUEBAS DE LABORATORIO Propiedades Físicas Ensayo de corte directo
Resistencia a la tensión indirecta
Ensayo de carga puntual
Tests de laboratorio
Ensayo de compresión triaxial
Velocidad de pulso
Propiedades de elasticidad
ANÁLISIS ANÁLIS IS DE EST ES TABILID ABILIDAD AD DE TALUD TALUD Análisis de estabilidad cinemática
Usado para identifi car potenciales modo modo de d e falla como resultado de la interacción entre la geología estructural del macizo rocoso y la cara del talud.
Sirvió para identificar identi ficar vías inestables en sectores los cuales tenían una calidad de macizo rocoso de promedio a buena. Basado en los potenciales potenci ales planos de falla, la geometría fue diseñada y el ángu lo interrampa interrampa es diseñado. diseñado.
Potenciales modo de falla
Falla planar
Falla de cuña
Falla circular
Falla por volteo
Deslizamientos – Círculos Suecos
Círculo superficial de pie
Círculo profundo
Círculo profundo de pie
Círculo condicionado
ANÁLISIS ESTRUCTURALMENTE CONTROLADO CONTROLADO
Se puede usar el programa Dips se usa para realizar el análisis análisis de estabilidad controlado en cada sector de diseño. Se puede hacer a dos diferentes grupos: Para ángulos de banco Para ángulos interrrampa
Análisis global del macizo rocoso Basado en el criterio de Hoek , se debe usar un factor litológico “mi” que se utiliza para cada unidad geotécnica. Se recomienda que las propiedades del macizo rocoso deben ser ajustadas a la l a alteración esperada, ya que la alteración del tajo usualmente está relacionada con el daño recibido por voladura y en algunos casos producidos p roducidos por los esfuerzos de los taludes.
ÁNGULO DE TALUD TALUD
De la cara del banco
Inter-rampas
ÁNGULO DE TALUD
De un conjunto de bancos
Global (overall)
BERMA BERMA DE TRANSPORTE Permite el adecuado traslado de
BERMA DE SEGURIDAD
los equipos para así evitar
Espacio lateral de la vía de la
derrames de material y choques o
rampa utilizado para
estancamientos estancamientos entre dos
estacionarse por seguridad o
camiones dentro del tajo. Su
dar pase a vehículos o
ancho útil debe ser calculado de
maquinarias que vienen en
modo que los camiones de gran
sentido contrario
tonelaje puedan circular de forma fluida y segura en ambos sentidos.
El muro de seguridad, el que no será menor de ¾ partes de la
Naturaleza del yacimiento (características físicas y distribución)
O C N A B E D A R U T L A
Equipos para la barrenación, traslado y carguío
Considerar condiciones climáticas
Inestabilidad o deslice de las rocas si es muy alto
Oscila entre 13 a 18 metros.
FACTOR DE SEGURIDAD
COEFICIENTE DE SEGURIDAD AL DESLIZAMIENTO (F) . . . .
Determina estabilidad geotécnica del macizo rocoso
FS de 1.2 a 1.3 de acuerdo a Hoek & Bray, Bray, cuando las condiciones geológicas y geotécnicas son simples
FS ≥ 1.2 en sectores de roca
intrusiva donde la estructura geológica tiene orientación orientación desfavorable
No es un valor universal, para calcularlo se requieren de características geomecánicass y físicas de la geomecánica roca
FS ≥ 1.0 en sectores donde
la estructura geológica no es favorable para la estabilidad
FS ≥ 1.0 para condiciones
pseudoestá pseudoestática ticass drenadas drenadas y FS ≥ 1.2 para condiciones
estáticas drenadas
=
.
∆
Trata de ganar la máxima altura y longitud
Tiene en cuenta el desbroce de las paredes
=
(+ − ) × 100
=
100
= ×
A P M A R
Considerar: accesibilidad a chancadoras, chancadoras, botaderos, b otaderos, tolvas, almacenamiento temporal
Para vías de doble sentido debe ser 3 veces el ancho del vehículo más grande que va a trabajar en la mina
Para vías de un solo sentido debe ser de 2 veces el ancho
Su gradiente no debe ser mayor de 12%
Pi = Pendiente i (%) Ci+1 Ci+1 - Ci = Diferencia de Cota i (m) Ai = Ancho i (m) Ri = Radio de Curvatura i (m)
ANÁLISIS DE ESTABILIDAD ESTABILIDAD DE TALUD TALUD Rocas ígneas Fisuras n < 1-2% Porosidad (n) =
n aumenta con la
í () ()
meteorización, desgaste de 20%
()
o más ígneas extrusivas menos porosas
Rocas sedimentarias Poros 0 < n < 90% n disminuye con la profundidad n depende del material material cementante
Rocas metamórficas Fisuras n < 1-2% n aumenta con la meteorización, meteorización, desgaste de 20% o más
Densidad (ρ) =
()
Peso específico ( ɣ) =
1. < ρ < 2.5 Τ3
()
(kN/m3)
(kN/m3)
Basalto 21.66 – 27.15
Arenisca 18.72 – 25.28
Gabro 26.66 – 29.40
Caliza 26.17 – 26.66
()
Granito 24.79 – 25.68
Lutita 19.60 – 23.52
(kN/m3) Cuarcita 25.58 – 26.17 Esquisto 25.48 – 27.93 Gneis 25.58 – 30.58 Mármol 24.60 – 28.03 Pizarra 26.56 – 27.24
Parámetro más usado en geotecnia No es propiedad intrínseca del material No es adecuado para rocas blandas Puede realizarse en ensayos de laboratorio sobre muestras cilíndricas o a través del ensayo de carga puntual Resistencia a la compresión uniaxial ( )
Muestras con una relación
altura (h) diámetro (d)
= 0.5
Tensiones compresivas compresivas a lo largo de la muestra p roducen su rotura, debido a las l as tensiones de tracción Resistencia a la tracción ()
CASO CONST CONSTANCIA ANCIA DOMINIOS ESTRUCTURALES
UNIDADES GEOTÉCNICAS
SECTORES DE DISEÑO DEL DE L TAJO
DOMINIOS ESTRUCTURALES
UNIDADES GEOTÉCNICAS
DOMINIO 1= Zona ligeramente alterada con presencia de fallas DOMINIO 2= Zona altamente alterada con intersección de fallas y zonas de corte
- Zonas de similar estructu estructura ra y caract característ erísticas icas mecánicas - Facilit Facilitaa aplicación de criterios criterios de diseño diseño
UNIDADES GEOTÉCNICAS GUOP1 Depósitos cuaternarios Sedimentos glaciares
Monzonita porfirítica + Micromonzonita porfirítica
GUOP5 MP, ligera a mod. Alterada RMR 51-54 Fracturamiento menor
GUOP2 Material fallado Zonas fracturadas Roca pobre
GUOP3 Moderadamente alterado RMR 36-39
GUOP4 Areniscas + calizas RMR 44-45 Moderadamente alterado
GUOP6 Ligeramente alterada RMR 63-71 Resistencia Resistenc ia a compresión uniaxi uni axial al alta
Monzonita porfirítica + Micromonzonita porfirítica
Monzonita porfirítica
SECTORES DE DISEÑO DEL TAJO
GEOMETRÍA, GEOLOGÍA, CALIDAD DE MACIZO ROCOSO, CARACTERÍSTICAS ESTRUCTURALES SIMILARES.
CASO CONSTANCIA = 9 SECTORES SECTORES DELIMITADOS POR LÍNEAS ROJAS CADA SECTOR SECTOR ESTÁ CONFORMADO POR PARTES DE UNIDADES GEOTÉCNICAS
Diagrama RMR
Diagrama RMR de los taladros
PRUEBA DE PERMEABILIDAD
DETERMINAR LA CONDUCTIVIDAD HIDRÁULICA DEL MACIZO ROCOSO
PRUEBA “LUGEON” / PRUEBA PACKER / PRUEBA DEL OBTURADOR – In situ
ENSAYO IN SITU
DATA OBTENIDA
CARACTERIZACIÓN DE UNA ZONA
MEDIDAS CON PIEZÓMETRO
Monitoreo de aguas subterráneas
Se pueden instalar en taladros y obtener información a gran profundidad
¿Es necesario instalar sistema de drenaje?