Evaluacion Nº3 Estabilidad

MINERIA Y METALURGIA

ANALISIS DE ESTABILIDAD DE LABORES Evaluación Nº3

NOMBRE:

Yoseline Mella Tamara Oyarzun Yessie Rivera Catalina Santana Susana Villarroel 

CARRERA:

Ingeniería en Minas

ASIGNATURA: Estabilidad de Macizo Rocoso  PROFESOR: Pablo Fernández Canales FECHA:

21 de diciembre de 2020. 

Contenido ANALISIS DE ESTABILIDAD DE LABORES........................................................................................1 Evaluación Nº3............................................................................................................................................1 2.

Resumen ejecutivo..............................................................................................................................3

3.

Introducción..........................................................................................................................................4

2.

Objetivos...............................................................................................................................................5

3. 3.1.

2.1.

Objetivo General......................................................................................................................5

2.2.

Objetivo especifico..................................................................................................................5

Desarrollo – Resultados.....................................................................................................................6 Metodología de estudio..................................................................................................................7

6. Conclusiones y recomendaciones......................................................................................................14

2. Resumen ejecutivo

pág. 3

3. Introducción

Dentro de los desafíos mas importantes que debe enfrentar la minería subterránea, se destaca principalmente en la importancia de la seguridad y cuidar la integridad física de los trabajadores, además de las instalaciones y equipos. Es necesario establecer metodologías que permitan mejorar aspectos de diseño y estabilidad en excavaciones subterráneas. Para realizar el diseño del sostenimiento de un túnel, generalmente se sigue una metodología progresiva, que aplica sucesivamente diferentes criterios y procedimientos. Son muchos esquemas de clasificación geomecánica de macizos rocosos que se han desarrollado desde que Ritter, en 1879, intentara formalizar un método de diseño de túneles. La mayoría de los métodos de clasificación multiparamétricos (bieniawski, Barton, etc.) se han desarrollado para su uso en obra civil, introduciendo todo tipo de componentes de la caracterización geotécnica del macizo rocoso. Las mas desarrolladas son el Sistema Rock Mass Rating RMR de Bieniawski y el sistema de Q de Barton. De ellos, el sistema Q de Barton es el mas utilizado, pues presenta una definición muy precisa de sostenimientos, adaptados a cualquier terreno, tamaño de la excavación e importancia relativa de la obra proyectada. Con respecto a los cálculos de bloques de roca, estos cálculos meramente cinemáticos de la estabilidad de bloques de roca, considerando su peso y la resistencia al corte de las juntas o discontinuidades que singularizan dichos bloques. En este proyecto se ha empleado el programa de Rocscience, UNWEDGE. Se estudia un caso de un yacimiento minero subterráneo que se encuentra a una profundidad de 150 metros con reservas explotables, se planifica la construcción de una galería de producción, con un largo de 80 metros, con secciones de 9.5 x 8.5 metros; el macizo rocoso presenta presencia de aguas significativa, pero la galería se encuentra en estado de humedad.

Se

presentan todas las características y propiedades de las estructuras. Con el fin de poder determinar la calidad del macizo rocoso, esfuerzos recomendados, según el grafico generado. Separaciones de pernos como así también su longitud. Para finalmente realizar recomendaciones de tipos de fortificación mas adecuados para la labor. pág. 4

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2. Objetivos 2.1. Objetivo General -

Análisis de condiciones geotécnicas y geomecánicas del macizo rocoso en una galería de producción, su comportamiento y estabilidad.

2.2.

Objetivo especifico

-

Determinar calidad del macizo rocoso según Q de Barton.

-

Determinar tipos de esfuerzos según la zona en el grafico de sostenimiento de un túnel por Barton y Bieniawski.

-

Realizar los cálculos necesarios para obtener la separación y longitud de pernos.

-

Determinar Vano/ altura sin sostenimiento.

-

Analizar sección según el software UNWEDGE.

-

Realizar recomendaciones fundamentadas de los tipos de fortificación para la labor y el avance.

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3. Desarrollo – Resultados Un yacimiento minero subterráneo se encuentra a una profundidad de 150 metros con reservas explotables, se planifica la construcción de una galería de producción, con un largo de 80 metros, con secciones de 9,5 x 8,5 metros; el macizo rocoso presenta las siguientes condiciones estructurales. El macizo rocoso se encuentra con presencia de aguas significativas, pero en el lugar de la galería esta localmente humedad, se interceptan estructuras en la galería que tienen las siguientes características. 

RQD 62%.



Número de familias 1.



Rugosidad: lisa planar.



Alteración: paredes con manchas de oxidación.



Factor de reducción de esfuerzos: múltiples zonas de debilidad con contenido de arcillas, roca circundante muy suelta.

Propiedades de las estructuras  Cohesión = 0 ton/m².  Angulo de fricción = 20°

 Densidad de la roca 2.71 ton/m³.

J1 J2 J3

Dip (°) 40 50 50

Dip Dir (°) 300 217 80

 Trend 70°  Plunge 0° Determinar: a) La calidad del macizo rocoso según Q de Barton. b) Tipo de refuerzo recomendado, según la zona en el gráfico. c) Separación y longitud de los pernos. d) Vano sin sostenimiento.

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e) Analizar la sección según Undwege; recomendando y fundamentado el o los tipos de fortificación más adecuados; para la labor completa y el avance por tronadura.



3.1.

Recomendaciones (de acuerdo con los resultados).

Metodología de estudio

a) La calidad del macizo rocoso según Q de Barton. Q=

RQD Jr Jw × × Jn Ja SRF

Q=

62 1 0,66 × × 2 1 10

Q=2,046→ Pobre b) Tipo de refuerzo recomendado, según la zona en el gráfico. DE=

Altura seccion 9,5 m → DE = =5,94 m ESR 1,6

Q=2,046→ Pobre Zona (4) = Empernado sistemático con 40 – 100 mm de Shotcrete sin refuerzo.

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c) Separación y longitud de los pernos.

La separación de pernos será entre 1,0 – 1,5. En cuanto a la longitud de los pernos será:

Longitud de pernos=

Longitud=

2+ ( 0,15+ B ) ERS

2+(0,15+8,5 m) =6,66 m 1,6

d) Vano sin sostenimiento. Vano=2× ESR× Q 0,4 →Vano=2× 1,6 ×6,20,4 =6,64 m

Recomendaciones de sostenimiento en función de la calidad geomecánica. -

Empernado sistemático con 40 – 100 mm de Shotcrete sin refuerzo.

-

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e) Analizar la sección según Undwege; recomendando y fundamentado el o los tipos de fortificación más adecuados; para la labor completa y el avance por tronadura. Para el análisis de estabilidad se ha empleado el programa UNWEDGE. Se trata de un programa para el análisis de la geometría y estabilidad en excavaciones subterráneas. El programa permite considerar la cohesión y fricción en las juntas, aunque también permite obtener las propiedades de las juntas a partir de datos según el criterio de Barton.

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Se realiza una prueba de sostenimiento a base de pernos Swellex para luego determinar cuál es el perno más conveniente para utilizar.

Luego de añadir los pernos, se agrega Shotcrete a la labor. pág. 12

A medida que se van agregando los sistemas de sostenimiento y fortificación en el programa, este arroja valores de los factores de seguridad de cada zona a analizar.

Guíandonos por el factor de seguridad y nuestro criterio de aceptación (1,1), el análisis sería efectivo, ya que cumple con la condición de sostenimiento y soporte. Utilizando pernos “Split set”, por su instalación simple, capacidad de soporte inmediata, además que se mueve junto con la deformación del macizo rocoso, mejora la estabilidad de la roca y los factores de seguridad al apretarse a la roca cuando ocurren movimientos laterales de los estratos. Son de acero de alta resistencia y tienen mayor protección contra la corrosión, tomando en cuenta que hay una alta presencia de agua, el cual es un factor importante para considerar. pág. 13

El objetivo del Shotcrete, al igual que el del empernado, es impedir las deformaciones del terreno para conservar su resistencia y evitar su desintegración. De allí que el Shotcrete no es un elemento estructural soportante, sino una técnica de confinamiento de la roca para evitar su desintegración; por lo tanto, debe ser colocado en el momento oportuno y con la rigidez adecuada.

Dependiendo de las características del terreno, el sostenimiento puede ser ligero o pesado, y combina el Shotcrete con el uso de pernos. El sostenimiento pesado es para terreno de mala calidad. El hormigón proyectado por vía húmeda es el estándar de trabajo, dada su aplicación más fácil y homogénea, el ahorro de tiempo y de mano de obra y las mejores condiciones de trabajo que crea. Se recomienda utilizar Shotcrete donde su uso será complementario a la utilización de pernos, ya que la calidad de la roca según Q de Barton es “pobre”, por ende, se debe hacer un buen sostenimiento del macizo rocoso.

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PROCEDIMIENTO A SEGUIR Realiza los análisis de Estabilidad de Labores (avance y labor completa) con sus captaciones de imágenes. El estudiante realiza este ítem, con todas las indicaciones solicitadas (avance y labor completa).

-

Realiza el análisis de la labor con las indicaciones solicitadas en UNWEDGE: Q de Barton, Zona en el gráfico, Separación y longitud de pernos, vano sin sostenimiento, tipo de sostenimiento y fortificación.

El estudiante realiza este ítem, con todas las indicaciones solicitadas para realizar el análisis de estabilidad de la labor.

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Realiza los análisis con lo solicitado en UNWEDGE: crear la sección con sus dimensiones, ingresar el criterio de aceptabilidad, orientación de los joint, propiedades de los joint, definir las propiedades de los tipos de sostenimiento o fortificación, agregar los tipos de sostenimientos o fortificación en el contorno de la labor.

El estudiante realiza este item, con todas las indicaciones solicitadas y se encuentra todo lo solicitado para el análisis de estabilidad de labores según UNWEDGE. .

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Realiza recomendaciones para el análisis solicitado, de acuerdo con el factor de seguridad con los tipos de sostenimiento y fortificación; utilizando lenguaje técnico (acorde al nivel de estudios).

El estudiante recomienda tres medidas de mitigación correspondiente al daño que se genera, considerando en su totalidad un desarrollo efectivo y tomando en cuenta el objetivo del análisis de estabilidad mediante un criterio técnico. (La justificación de cada una de las medidas está técnicamente correcta)

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6. Conclusiones y recomendaciones

pág. 16