Universidad de Santiago de Chile Ingeniera en Ejecucin de Minas
Geomecnica Aplicada de Rocas
DISEO GEOMECANICO BIDIMENCIONAL
Integrantes:
Luis Hueilquil C. Jos Llanca P. Matas Sanhueza D. Alejandro San
Juan H. Manuel Seplveda H. Luis Quiones A. Dallen Chacn J.
Profesor: Ayudante:
Santiago, 8 de octubre del 2011
Introduccin.
En Geomecnica es fundamental el estudio tanto terico, como
prctico de las propiedades y el comportamiento mecnico de los
materiales rocosos y de su respuesta ante accin de fuerzas
aplicadas en su entorno fsico, ya que estos condicionan como se
comportaran las obras de ingeniera que deseamos construir dentro de
una mina.
Es con respecto a esto ltimo que se relaciona el siguiente
informe, en donde se evaluara la factibilidad de la explotacin de
un macizo rocoso por el mtodo de explotacin Sublevel Open Stope, el
que se encuentra bajo un rajo abierto ya explotado relleno con
estril.
Teniendo en cuenta que la finalidad de la mecnica de rocas es
conocer y predecir el comportamiento mecnico de esta ante la accin
de fuerzas internas como externas, es que el anlisis de estas
estructuras se hace a travs programas computacionales, empezando
por el programa Rock Lab, en el cual se ingresan los datos
entregados sobre el macizo rocoso donde estn inmersos tanto el rajo
como el casern, logrando obtener la caracterizacin geomecanica del
modelo. En segundo lugar se pueden ocupar tanto el programa Examine
2d y el Phase 2, en los cuales se logran modelar los esfuerzos y
las deformaciones a las que se ver sometido nuestro sistema de
explotacin, o bien aquellas que puede soportar el macizo rocoso.
Para que de esta forma se determinen las condiciones de seguridad
aceptables, siendo necesario un diseo adecuado del sistema de
fortificacin, el cual se define en base a los estudios geotcnicos.
Dentro de este sistema de seguridad, se estima conveniente analizar
correctamente la capacidad de auto soporte que tenga el macizo
rocoso.
Caracterizacin Geomecnica.
Problema: La Superintendencia de Planificacin de una Mina
Subterrnea desea explotar un sector de alta ley en una roca Sangre
de Cristo mediante el mtodo de Sublevel Open Stope. Este casern
tiene las siguientes dimensiones 50X90X90 y se encuentra a 150 m.
bajo la base de un rajo ya explotado y se encuentra con un relleno
de material estril. Se pide al rea de Geomecnica de la Mina revisar
este diseo entregado por planificacin y emitir las recomendaciones
en cuanto a su estabilidad del casern y conexin con el rajo. Con
los datos entregados junto al programa Rock Lab, establecemos la
siguiente caracterizacin geomecnica
Geotcnica
Parmetros Geomecnicos Roca Sangre de Cristo Peso unitario,
(tn/m3)
Valor 2.7
SANGRE DE CRISTO
ci 120 Parametros del criterio de (MPa) Hoek-Brown roca intacta
mi 22 Modulo de deformabilidad E (Gpa) 50 Razn de Poisson, v 0.20
45-50 Parmetros Clasificacin GSI de rocas Macizo Rocoso s 0,0009
1,763 Parametros del criterio de mb Hoek-Brown a 0.50 Modulo de
deformabilidad E (GPa) RQD 27-50 3 sistemas estructurales 010/60
200/75 330/80 Discontinuidades: lisas, rugosas, sin relleno,
espesor 0,5 mm y sin alteracin
Tabla 1. Datos principales del macizo.
Resultando dos grficos de los cuales, obtenemos diversos valores
los que vienen clasificados segn parmetros distintos, los que se
presentan a continuacin:
Grafico 1. Extraido del programa Rock Lab. Datos que se ocuparan
para la creacion de la situacion expresada, en el programa Examine
2d, podiendo obtener una imagen visual del comportamiento del
macizo.
Anlisis de estabilidad de la Caverna Junto con la caracterizacin
del macizo, ocupamos el programa examine2d para analizar el
comportamiento del macizo dado los esfuerzo. Esto nos modelo segn
la imagen
Al interior del rajo se ven los esfuerzos provenientes del peso
del material de relleno, el cual afecta por su gran tonelaje que
este entrega de manera adicional. Se observa que los esfuerzos de
van de manera regular por todo el macizo hacia abajo. Al llegar a
nuestro casern, vemos como los esfuerzos deforman las cajas
izquierda y derecha, pero por sobretodo el techo, ya que estos
llegan en forma directa, sin desviaciones. A diferencia de las
cajas laterales, en las cuales los esfuerzos afectan de manera
diagonal sobre las cajas. Segn el programa, son alrededor de 14
metros los que se deformara el techo en la parte media. Las paredes
solo se deformaran cerca de 5 metros como mximo hacia adentro del
casern. Segn la imagen, tanto las cajas como el techo nos arrojan
un factor de seguridad bajo para los estndares actuales, los que
recomiendan un mnimo de 1.25. En el
techo tenemos valores del factor de seguridad entre 0,4 y 1,0;
con un promedio de 0,5. En las paredes, tenemos valores entre 0,5 a
1,2 con un promedio de 0,6.Segn lo analizado desde el programa
examine y sus factores de seguridad de cada pared y techo, la
caverna est en una zona de alta inestabilidad, y dado sus bajos
factores de seguridad, ser necesario fortificacin en las paredes,
techos.
Segn el sistema de clasificacin Bienlawski, obtendremos el RMR
de nuestro casern con el cual podremos elegir el mejor sistema de
fortificacin. Para poder obtener los puntajes, tuvimos que deducir
ciertos valores, los cuales mencionaremos a continuacin: Parmetros
Resist. compresin RQD (80%) Separacin entre diaclasas Longitud
discontinuidad Abertura discontinuidad Rugosidad de discontinuidad
Relleno discontinuidad Alteracin Ligeramente hmedo Correccin por
orientacin discontinuidad Sumatoria Puntaje 12 6 10 4 1 5 6 6 10 -2
58
Segn la clasificacin geomecnica dada por Bienlawski, la suma
total de puntos es 58, por lo tanto, podemos ver que nuestro ndice
de calidad geomecnico es medio. Clase Calidad Puntuacin I Muy buena
100-81 II Buena 80-61 III Media 60-41 IV Mala 40-21 V Muy mala