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UNIVERSIDAD NACIONAL SAN ANTONIO ABAD DEL CUSCO

FACULTAD DE INGENIERA ELCTRICA, ELECTRNICA, MECNICA Y DE MINAS

ESTUDIO DE INGENIERA PARA OPTAR AL TITULO DE INGENIERO DE MINAS

PRESENTADO POR : Bach. EDWARD VINICIO DELGADO UNDA1

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PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMAPLANTEAMIENTO CONCEPTUAL Y DISEO METODOLGICO FORMULACIN DEL PROBLEMA: Aplicacin de la geomecanica de rocas en la industria minera subterranea. Analizar, Evaluar y disear un mtodo adecuado a la explotacin de la minera subterrnea. Hacer uso adecuado de ingeniera en contraste a los usos empricos y tradicionales.3

INTERROGANTES: Qu nivel tecnolgico de diseo de un mtodo de

explotacin, permitir disear con suficienciatecnolgica?

Cul es el nivel de desarrollo tcnico y cientfico alcanzado por dichos sistemas geomecnicos?

Qu factores hacen que la aplicacin resulte de gran inters tanto a nivel tcnico como econmico?4

OBJETIVOS OBJETIVOS GENERALES Introducir los sistemas geomecnicos como herramientas para el diseo de un mtodo de explotacin subterrnea. Caracterizar los parmetros geotcnicos de dichos sistemas geomecnicos.

OBJETIVOS ESPECFICOS Dar a conocer el conjunto de herramientas que permitan efectuar un

buen diseo aplicativo. Determinar el grado de anlisis factible para su aplicabilidad. Garantizar el proceso de explotacin con mayores interferencias5

ANTECEDENTESEsta tecnologa geotcnica se aplic por vez primera en

Milpo

la mina Milpo, bajo el criterio del RMR

Fue la segunda empresa minera que aplica la

Ishcaycruz

geomecanica de rocas, aplicando el sistema Q modificado, que en si es ya una tecnologa apropiada.

Posteriormente se aplican e implementan la geotecnica de rocas en el resto del Per, caso Atacocha.

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JUSTIFICACIN La aplicacin de los sistemas geomecnicos de macizosrocosos exige no solamente un alto grado de informacin, sino que tambin se halla relacionado al grado de planificacin. Implementa un sistema geotcnico en el diseo de un mtodo de explotacin de modo confiable y seguro.

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MARCO TERICO CONCEPTUAL DEFINICIN DE TRMINOS

MECNICA DE ROCAS: ciencia terica y prctica del comportamiento mecnico de las rocas y de los macizos rocosos. SISTEMAS DE CLASIFICACIN GEOMECANICA: Conjunto de procedimientos geotcnicos basados en sistemas de valoracin y ajuste de parmetros geomecnicos.

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MACIZOS ROCOSOS: Estructuras geolgicas slidas que

presentan agregados de minerales con sistemas dediscontinuidades.

MINERA SUBTERRNEA: Es la explotacin de recursos mineralespor debajo de la superficie del terreno mediante un conjunto de labores subterrneas. MTODOS DE EXPLOTACIN SUBTERRNEA: Conjunto de procedimientos organizados y secuenciados para la explotacin de un sector delimitado de mineral.

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HIPTESIS

Si se aplican los sistemas de clasificacin geomecnica para el diseo de un determinado mtodo de explotacin, sta nos permitir desarrollar la minera subterrnea de modo seguro y confiable.

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CAPITULO SEGUNDOSISTEMAS DE CLASIFICACIN GEOMECANICA DE MACIZOS ROCOSOS A partir de los aos 70 se ha extendido el uso de sistemas de calificacin y clasificacin geotcnica de macizos rocosos. Emplean un ndice de calidad geotcnica para calificar el macizo rocoso y, de acuerdo a esta calificacin o rating, se clasifican segn su calidad geotcnica.

En la actualidad los sistemas de calificacin y clasificacingeotcnica de macizos rocosos ms usados en la industria minera son los siguientes:

11

CALIFICACIN Y CLASIFICACIN GEOTCNICA DE MACIZOS ROCOSOS. Sistema de Laubscher o calificacin del macizo rocoso

segn los ndices RMR y MRMR (Laubscher, 1975). Sistema de Barton o calificacin del macizo rocoso segn el ndice Q (Barton et al., 1974). Sistema de Bieniawski o calificacin del macizo rocoso segn el ndice RMR (Bieniawski, 1973). Mtodo del ndice de resistencia geolgica, GSI (Hoek, 1994).12

SISTEMA ROCK MASS RATING RMR DEFINICIONES El mtodo de clasificacin de Bieniawski (1973) Estimar estabilidad y fortificacin de tneles en funcin del

ndice RMR de calidad geotcnica, definido como:RMR = P(UCS) + P(RQD) + P(s) + P(JC) + P(WC)

P: puntaje asociado al parmetro x. UCS: Es la resistencia en compresin uniaxial de la roca intacta, y el puntaje asociado a la misma puede variar de 0 (si UCS < 1 MPa) a 15 (si UCS > 250 MPa).13

RQD: Es la designacin de la calidad de la roca, y el puntaje asociado a la misma puede variar de 3 (si RQD < 25%) a 20 (si 90 < RQD 100).

s: Es el espaciamiento entre las estructuras, y el puntaje asociado al mismo puede variar de 5 (si s < 60 mm) a 20 (si s > 2 m).

JC: Es la condicin de las estructuras, y el puntaje asociado a la misma puede variar de 0 (en el caso de estructuras continuas y abiertas mayores a 5 mm, o estn con rellenos arcillosos blandos de potencia mayor a 5 mm) a 30 (en el caso de estructuras discontinuas, muy rugosas, cerradas y sin alteracin de su roca de caja).

14

WC: Es la condicin de aguas, varia de 0 a 15 0= en el caso de estructuras con flujo de aguas que se traduce en un

gasto de ms de 125 lt/min en un tramo de tnel de 10 m de longitud,o donde la presin del agua excede el 50% del esfuerzo principal mayor) a 15 (en el caso de estructuras completamente secas).

15

Tabla 1: PUNTAJES ASOCIADOS A LA RESISTENCIA DE LA ROCA INTACTA P

UCS (MPa) 250UCS PLS

1 a 22 a 4 4 a 10 >10

47 12 15

: Es la resistencia en compresin uniaxial. : Es la resistencia en carga puntual (point load test)

El UCS de la roca intacta se calcula como se indica en la tabla 1, o bien puede evaluarse de la curva de la fig. 116

curva de la fig. 1 El UCS, se calcula como se indica en la tabla 1, o bien

puede evaluarse de la curva de la fig. 1.

Figura 1: Puntaje o rating asociado a la resistencia en compresin uniaxial de la roca intacta, UCS (Bieniawski, 1989).

17

Tabla 2:

PUNTAJES ASOCIADOS AL NDICE RQD RQD (%) 5mm) o con rellenos blandos de salbanda arcillosa (espesor > 5 mm). Estructuras continuas. Estructuras pulidas, o abiertas (apertura de 1 a 5 mm) o con rellenos blandos de salbanda arcillosa (espesor de 1 a 5 mm). Estructuras algo rugosas. Roca de caja muy intemperizada o alterada. Estructuras abiertas (apertura < 1 mm) o con rellenos (espesor < 1 mm). Estructuras algo rugosas. Roca de caja algo intemperizada o alterada. 25

10

20

Estructuras abiertas (apertura < 1 mm) o con rellenos (espesor < 1 mm). Estructuras muy rugosas.Estructuras discontinuas. Roca de caja fresca o sana. Estructuras cerradas o selladas.

3023

Tabla 5: GUAS PARA UNA EVALUACIN DETALLADA DEL PUNTAJE ASOCIADO A JC

Parmetro de la EstructuraPersistencia o Extensin (m) Apertura o Espesor (mm)

Condicin o Caractersticas & Puntaje o Rating20 0 >5 0 Blando 5 mm 0 Descompuesta 0 Descompuesta 024

Rugosidad

Material o Relleno

Ninguno 6 Fresca 6

Intemperizacin o Alteracin

Tabla 6: PUNTAJES ASOCIADOS A LA CONDICIN DE AGUAS, WC

Descripcin Condicin Completamente Seca Condicin Hmeda Condicin Mojada Goteos Infiltraciones de AguaQw Pw Sl

Qw (lt / min)

Pw / Sl

Puntaje

0 125

0 < 0.1 0.1 a 0.2 0.2 a 0.5 >0.5

15 10 7 4 0

: Es la cantidad de flujo que se infiltra en un tramo de 10 mt de longitud. : Es la presin del agua. : Es el esfuerzo principal mayor.

25

Tabla 7:

DETERMINA EL VALOR INSITU DEL NDICE DE RMR Muy Clase V 0 RMR 20 20 < RMR 40 40 < RMR 60 60 < RMR 80 80 < RMR 100

Macizos de calidad Mala Macizos de calidad Macizos de calidad Macizos de calidad Macizos de calidad Buena

Mala Regular Buena Muy

Clase IV Clase III Clase II Clase I

RMR = P(UCS) + P(RQD) + P(s) + P(JC) + P(WC)26

Una vez calculado el valor in situ del ndice RMR, es posible ajustar este valor, para calcular la precisin de la calificacin del macizo rocoso mediante el ndice RMR, considerndose la siguiente tabla:Calidad Muy Buena 80 RMR < 100 RMR 5

Calidad BuenaCalidad Regular Calidad Mala Calidad Muy Mala RMR = RMRINSITU RMR

60 RMR < 8040 RMR < 60 20 RMR < 40 0 RMR < 20

RMR 5RMR 5 RMR 6 RMR 8

Por ejemplo si el RMR= 68 ENTONCES LA PRECISIN DE LA CALIFICACIN DEL MACIZO ROCOSO SERA: RMR= 68+5 = 73 y 68-5= 63 63 50m). Aparecen mltiples zonas dbiles, con roca suelta en su D periferia, en un macizo rocoso competente y libre de arcilla (a 7.5 cualquier z). Aparece una zona dbil, con roca suelta en su periferia, en E 5.0 macizo rocoso competente y libre de arcilla (z 50 m). Aparece una zona dbil, con roca suelta en su periferia, en F 2.5 un macizo rocoso competente y libre de arcilla (z > 50 m) Macizo rocoso muy fracturado, con estructuras abiertas que G 5.0 definen bloques en formas de cubos (a cualquier z).37

(b) Macizos rocosos competentes, problemas UCS/SI UCS SRF asociados a concentraciones de esfuerzos. Estado tensional de magnitud baja, estructuras H >200 5 10 a 20 (d) Macizos rocosos expansivos (sweling rock), expansin o hinchamiento debido a reacciones qumicas causadas por la presencia de agua. R El hinchamiento genera presiones de leves a 5 a 10 moderadas. S El hinchamiento genera presiones importantes. 10 a 15 Z: Es la profundidad de la excavacin subterrnea. Si: Es el esfuerzo principal mayor in situ.

: Es el mximo esfuerzo tangencial en el contorno de la excavacin subterrnea

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precisin de la calificacin del macizo rocoso mediante el ndice QCalidad Excepcionalmente Buena Calidad Extremadamente Buena Calidad Muy Buena Calidad