Post on 21-Jan-2016
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FAENA TALCUNA
Diseño de Caserón en Veta Daniela
Federico Brunner (Ing. Geotécnico Departamento Ingeniería de Minas U.L.S) Jorge González (Ing. Geotécnico Compañía Minera San Gerónimo)
Compañía Minera San Gerónimo Compañía Minera San Gerónimo 2
1. Introducción
Con el objetivo de diseñar caserones y pilares estables en Veta Daniela
con un ancho de 4 metros, se tomaron cuatro Líneas de Detalle (mapeo
Geomecánico) . Línea de Detalle (DL1) , se tomó perpendicular a la
veta ; Línea de Detalle 2 (LD2) en caja techo ; Línea de Detalle 3 (LD3)
en la caja piso de la Veta . Además se realizaron dos Líneas de Detalle
en la misma frente de la Veta las cuales fueron combinadas. Posterior a
esto se procedió a obtener las Orientaciones Principales de los set de
fracturas, sus Propiedades Geométricas y los rating (RMR 76-89) , GSI,
RQD%, pertenecientes a la Unidad Geotécnica Toba Brechosa ,que
predomina en la Veta analizada.
El próximo paso fue obtener las propiedades que involucran la obtención
del radio hidráulico .
Cálculo del Número Modificado de Estabilidad (N’)
N’ =Q’*A*B*C
El Número Modificado de estabilidad implica el cálculo de Q’ de Barton Modificado:
Q’=RDQ%/Jn*Jr/Ja ; Jw/SRF=1;
Q’= (RDQ%/ Jn)* (Jr / Ja)
RH=(Hc * Lc )/(2*( Lc + Hc))
Compañía Minera San Gerónimo Compañía Minera San Gerónimo 3
N
2. Planta Veta Daniela Zona en Estudio .
Figura 1.-Ubicaciones de las Líneas
Mapeadas.
Compañía Minera San Gerónimo Compañía Minera San Gerónimo 4
Calculo de Q ’
Línea de Detalle N°2(Daniela 595) Techo
RQD%=69
Línea
detalle
RQD%=86
Sondaje
Jn Jr Ja
(Geología)
Jw/SRF Q’
RDQ%=78 15 1 2.5 1 2.08
RDQ%=86
15 1 3 1 2.08
3.-Diseño Caserón de Explotación en Veta Daniela .
El valor calculado del Índice de Barton Modificado Q’ se presenta
en la Tabla 5 los valores representativos correspondientes a las
variables que determinen el tamaño del Bloque y la Resistencia al
corte entre Bloques se analizan en los puntos 3.1 a 3.3
Tabla 5. Determinación del Índice de Barton Modificado Q’
Compañía Minera San Gerónimo Compañía Minera San Gerónimo 5
.
# of Joint Sets Jn # of Joint Sets
Intact Rock No Joints
0.5 1 Few Random
Joints Only
1 Set
2 3 1 Set
+ Random
2 Sets
4 6 2 Sets
+Random
3 Sets
9 12 3 Sets
+Random
>4 Sets
Heavly Jointed
15 20 Earthlike Crushed Rock
3 .1 . Jn: Número de Set de Fracturas (LD2 Caja Techo Veta)
Compañía Minera San Gerónimo Compañía Minera San Gerónimo 6
3 .2 . Jr : Número de Rugosidad de las Fracturas
Analizando la Rugosidad de los Set (Jr) , involucrados en la Caja Techo ; de estos,
cuatro de ellos presentan una Rugosidad Suave Planar y el otro , una condición
Levemente Rugosa . Así , este parámetro tendrá un valor asignado igual a 1 .
Compañía Minera San Gerónimo Compañía Minera San Gerónimo 7
Typical Description(Critical Joint Set) Ja
Tightly Healed 0.75
Surface Staining Only 1.0
Slightly Altered Joint Walls, Sparse Mineral Coating 2.0-3.0
Low Friction Coating(Chlorite, Mica, Talc, Clay) < 1mm thick 3.0-6.0
Thin Gouge, Low Friction or Swelling Clay 1-5 mm thick 6.0-10.0
Thick Gouge, Low Friction or Swelling Clay > 5mm thick 10.0-20.0
3 .3 . Ja : Número de Alteración de las Fracturas
Este parámetro se obtuvo mediante un análisis conjunto con el Área de Geología . El
valor asignado a éste , fue establecido que puede variar entre 2 a 3. Barton (1974)
Compañía Minera San Gerónimo Compañía Minera San Gerónimo 8
3.4.1 . Factor A
A= RCU/ σ1=144/16= 1.0
Figura 6 . Resultado del Modelamiento Numérico de Diseño. del Caserón.
3.4. La determinación del Numero Modificado de Estabilidad N’
se realizo como sigue
Para el Modelamiento se estimaron los valores de los Esfuerzos Insitu
considerando los Esfuerzos Geológicos presentes en la formación de
Yacimiento, las estructuras principales y las propiedades de macizo
rocoso. El resultado de la simulación numérica se presenta en la Figura 6.
Compañía Minera San Gerónimo Compañía Minera San Gerónimo 9
Plano Ángulo Inter Plano Polar
1 125
2 149
3 50
4 21
5 117
3.4.2 . Cálculo del Factor B
El Factor B se obtiene considerando el set más critico de la Línea de Detalle (LD2).
Este se elige calculando el ángulo Inter Plano menor de los cinco set pertenecientes a
la Línea de Detalle .. El ángulo Inter Plano puede ser calculado de dos maneras :Por
algoritmos matemáticos (Tabla 6) o a través del Ploteo en la red Schmidt de los sets
involucrados en la caja techo y la Veta respectiva (Figura 7), una vez calculado este
ángulo crítico se ingresa a la Figura 8 para determinar el Factor B.
Tabla 6.- Determinación de los Ángulos Inter Plano .
Compañía Minera San Gerónimo Compañía Minera San Gerónimo 10
Angulo Polar 21°
Figura 8.Rating Factor B. Figura 7.-Determinacion Grafica Angulo Polar .
Veta Set Critico
Compañía Minera San Gerónimo Compañía Minera San Gerónimo 11
3.4.3 . Calculo del Factor C
El Factor C es calculado con respecto al set de fractura más crítico elegido
anteriormente Figura 7 y su manteo promedio igual a 68° (Tabla 7), con esto
ingresamos a la Figura 15 o aplicamos la formula siguiente:
C=8-6*COS (68)= 5.8
Set #4( 13 Fracturas) Media (M) Desviación Estándar(S.D)
Manteo 68 10.01
Dirección de Manteo 100 12.32
Longitud o Persistencia 0.88 0.47
Espaciamiento 0.22 0.24
Figura 8.-Ajustes por Gravedad.
Tabla 7.- Características de set de fracturas #4 Línea de Detalle 2
Finalmente el calculo del N’ es como sigue:
N’ =Q’*A*B*C Q´=86/15 * 1/2 =2.8
A=1
B =0.2
C =5.8
N’ = 3.3
Compañía Minera San Gerónimo Compañía Minera San Gerónimo 12
3.5. Resumen para un Diseño Máximo de Cámara :
Q´=RDQ%/Jn * Jr/Ja
Consideraremos un RQD%= 86 máximo para la Roca Intacta (Toba
Brechosa café) a partir de sondajes, un Jn=15, Jr=1.0 y la variación la
haremos en el Ja=3.0 ya que anteriormente habíamos tomado un
promedio entre 2 y 3 Jr=2
Q´=86/15 * 1/2 =2.8
A=1
B =0.2
C =5.8
N’ =Q’*A*B*C= 2.8*1*0.2*5.8= 3.3
Considerando RH=6.5
6.5=16*y/2(y+16)
6.5=16*y/(2y+32)
13*y+208=16*y
208=3*y
Y=69 m=70 m (Longitud del rajo Máximo)
Compañía Minera San Gerónimo Compañía Minera San Gerónimo 13
La longitud para el caserón analizado será la optima de 60 metros esto dependiendo de la
altura del banco en cuestión y para una Roca del Tipo Toba Brechosa este valor se obtuvo para
un caserón de altura 14-20 metros, con un numero de alteración de 2.5 y un RQD% promedio
entre el obtenido de terreno RDQ%=78 y el del mapeo de sondajes RDQ%=86. La longitud
máxima calculada será de 70 metros este valor se obtuvo reduciendo el Número de alteración
de 2.5 a 2 y ocupando un RQD%=86 obtenido del mapeo de sondajes. El análisis siempre es
recomendado hacerlo para la caja techo o colgante ya que es desde allí donde se producen las
mayores inestabilidades.
Se deberá realizar el mismo procedimiento a todos los caserones hasta que se identifiquen los
Dominios estructurales por zona de explotación y solo entonces podremos aplicar diseños sin
realizar los mapeos Geomecánicos correspondientes.
El rango de variación de los set en la caja piso para la obtención de los set de diseño
preliminar, se empleo “ANALISIS DE JUICIO INGENIERIL “. En una etapa de diseño mas
avanzada se deberá actuar en una forma mas rigurosa en la localización y toma de
información en terreno junto con un análisis estadístico avanzado.
Conclusiones
Compañía Minera San Gerónimo Compañía Minera San Gerónimo 14
2.1 . Línea de Detalle 1 Sector Rampa # 7 (LD1)
N
Compañía Minera San Gerónimo Compañía Minera San Gerónimo
Tabla 1. Propiedades Geométricas de los Set de fracturas y Rating de la
Unidad Geotécnica Toba Brechosa.. Tabla resumen de Valores
Variable
Set #1 Set #2 Set#3
Valor Rating Valor Rating Valor Rating
Resistencia Compresión
Uniaxial 57 7 70 7 59 7
Calidad de (RQD%) 65 13 65 13 65 13
Espaciamiento
Discontinuidades 0.33 10 0.6 10 0.10 8
Condiciones Discontinuidades
24 20 24
Condiciones de Agua Seco 15 Seco 15 Seco 15
Total 69 65 67
Resistencia del macizo Rocoso (RMR 89)= 67(Roca Buena)
Índice de Resistencia Geológica ( GSI=62)
RQD(%)=65
15
Figura 2 . Set de Fracturas presentes en la Línea de Detalle 1.
Compañía Minera San Gerónimo Compañía Minera San Gerónimo 16
2.2. Línea de Detalle N°2 Sector Daniela 595(Caja Techo Veta)(LD2)
Dan
iela
59
5 N
ort
e
N
Compañía Minera San Gerónimo Compañía Minera San Gerónimo
Tabla 2. Propiedades Geométricas de los Set de fracturas y Rating de la
Unidad Geotécnica Toba Brechosa..
17
.
Figura 3 . Set de Fracturas presentes en la Línea de Detalle 2 .
Tabla resumen de Valores
Variable
Set #1 Set #2 Set#3 Set#4 Set#5
Valor Rating Valor Rating Valor Rating Valor Rating Valor Rating
Resistencia Compresión
Uniaxial 75 7 75 7 51 7 69 7 75
7
Calidad de la Roca (RQD%) 69 17 69 17 69 17
69 17 69 17
Espaciamiento
Discontinuidades 2.3 20 0.26 10 0.2 10 0.22 10 0.54 10
Condiciones
Discontinuidades 24 24 21 26 24
Condiciones de Agua Seco 15 Seco 15 Seco 15 Seco 15
Seco 15
Total 83 73 70 75 70
Resistencia del macizo Rocoso (RMR 89)= (Roca Media) 74
Índice de Resistencia Geológica ( GSI=) 69
RQD% 69
Compañía Minera San Gerónimo Compañía Minera San Gerónimo 18
2.3. Línea de Detalle N°3 Sector Daniela 605 (Caja Piso Veta) (LD3)
N
Compañía Minera San Gerónimo Compañía Minera San Gerónimo
Tabla 3. Propiedades Geométricas de los Set de fracturas y Rating de la
Unidad Geotécnica Toba Brechosa.. Tabla resumen de Valores
Variable
Set #1 Set #2 Set#3 Set#4
Valor Rating Valor Rating Valor Rating Valor Rating
Resistencia Compresión
Uniaxial 12.5 2 12.4 2 47 4 40 4
Calidad de la Roca
(RQD%) 57 13 57 13 57 13
57 13
Espaciamiento
Discontinuidades 0.236 10 0.20 10 0.60 10
0.12 8
Condiciones
Discontinuidades 13.3 13.4 25
23
Condiciones de Agua
Seco 15 Seco 14 Seco 15
6 Seco
1Humedo
14
Total 53 52 67 62
Resistencia del macizo Rocoso (RMR 89)= (Roca Media) 59
Índice de Resistencia Geológica ( GSI=) 54
RQD% 57
Figura 4 . Set de Fracturas presentes en la Línea de Detalle 3 ..
Compañía Minera San Gerónimo Compañía Minera San Gerónimo 20
2.4. Línea de Detalle N°4 Mena (LD4)
N
Compañía Minera San Gerónimo Compañía Minera San Gerónimo
Tabla 4 .Propiedades Geométricas de los Sets de Fracturas(LD4) y
Rating de la Unidad Geotécnia Veta.
21
Tabla resumen de Valores
Variable
Set #1 Set #2 Set#3 Set#4
Valor Rating Valor Rating Valor Rating Valor Rating
Resistencia Compresión
Uniaxial 38 4 32 4 43 4 28 4
Calidad de la Roca (RQD%)
46 8 46 8 46 8 46 8
Espaciamiento
Discontinuidades 0.10 8 0.20 8 0.40 10 0.23 10
Condiciones
Discontinuidades 18 16 18
16
Condiciones de Agua
Seco 15 Seco 15 Seco 15 Seco 15
Total 53 51 55 53
Resistencia del macizo Rocoso (RMR 89)= (Roca Media) 53
Índice de Resistencia Geológica ( GSI=) 48
RQD% 46
.
Figura 5 . Set de Fracturas combinados presentes en la Línea de Detalle Mena.
Compañía Minera San Gerónimo Compañía Minera San Gerónimo 22
Diseño de un Pilar Optimo de estabilidad cada 70 m
Compañía Minera San Gerónimo Compañía Minera San Gerónimo 23
Figura 1.-Perfil Transversal Esfuerzos Máximos Inducidos.
Compañía Minera San Gerónimo Compañía Minera San Gerónimo 24
Figura 2.-Perfil Transversal Desplazamientos Totales.
Compañía Minera San Gerónimo Compañía Minera San Gerónimo 25
Figura 16.-Diseño para un ancho de 6m*4 m Ancho de la Veta*16 m (Planta) σz=0 MPa (Esfuerzos Inducidos).
Perfil longitudinal
Compañía Minera San Gerónimo Compañía Minera San Gerónimo
Figura 19.-Diseño para un ancho de 6m*4 m Ancho de la Veta*16 m (Planta)
σz=2 MPa (Desplazamientos Totales).
Perfil longitudinal
26
Compañía Minera San Gerónimo Compañía Minera San Gerónimo 27
Figura 17.-Diseño para un ancho de 6m*4 m Ancho de la Veta*16 m (Planta) σz=2 MPa (Esfuerzos Inducidos). Perfil longitudinal
Compañía Minera San Gerónimo Compañía Minera San Gerónimo 28
Figura 18.-Diseño para un ancho de 6m*4 m Ancho de la Veta*16 m
(Planta) σz=0 MPa (Desplazamientos Totales).
Perfil longitudinal
Compañía Minera San Gerónimo Compañía Minera San Gerónimo 29
Figura 19.-Diseño para un ancho de 6m*4 m Ancho de la Veta*16 m (Planta)
σz=2 MPa (Desplazamientos Totales). Perfil longitudinal
Compañía Minera San Gerónimo Compañía Minera San Gerónimo 30
Figura 16.-Diseño para un ancho de 6m*4 m Ancho de la Veta*16 m
(Planta) σz=0 MPa (Esfuerzos Inducidos).
Compañía Minera San Gerónimo Compañía Minera San Gerónimo 31
Dip ° Dip Direction ° Dip ° Dip Direction °
44-76 109-150 60 130
76-77 25-83 77 54
22-44 150-250 33 200
Se llevaron a cabo una serie de Modelamientos de perfiles longitudinales,
transversales y Plantas, de anchos de pilares de 8 m, 6 m y 4 m variando el
esfuerzo Horizontal Intermedio de 0 a 2 MPa. Se observan que los esfuerzos
Inducidos máximos alcanzados (20 MPa) y Desplazamientos (2
mm)permanecen constantes al pasar de un pilar de ancho 6 metros a 8
metros, no así el de 4 metros aumenta considerablemente los esfuerzos y
deformaciones por lo que no se Recomienda este ancho.
Finalmente se Recomienda dejar un Pilar de 6 m*ancho de la Veta *
longitud del nivel en explotación una vez explotados 70 metros de
longitud de un caserón.
Los esfuerzos son estimaciones a partir de John F. Abel y una vez que la
compañía cuente con un programa en 3D, se deberán realizar nuevos diseños
de pilares