j-instrumentaciÓn geomecÁnica_icap

GEOMECANICA LATINA S.A.

Ingeniería de rocas para la Estabilidad y Seguridad de excavaciones

INSTRUMENTACIÓNGEOMECÁNICA EN EXCAVACIONES

SUBTERRÁNEAS

POR: Miguel A. Chávez Mauricio

& Gaither De la Sota Pérez

VAMOS A DAR A CONOCER EL ROL QUE LA GEOMECÁNICA DEBE CUMPLIR EN EL

DESARROLLO ACTUAL Y FUTURO EN MINERÍA SUBTERRÁNEA.

DEBE TENERSE PRESENTE QUE LA GEOMECÁNICA ES UNA HERRAMIENTA QUE HA LOGRADO EN EL

TIEMPO, IMPORTANTES DESARROLLOSTEÓRICOS Y PRÁCTICOS, BASADOS EN EL MEJOR

ENTENDIMIENTO DE LA ROCA.





ESQUEMA TRADICIONAL DE PARTICIPACIÓN GEOMECÁNICA EN EL PERÚ

GEOMECÁNICA

MODELO GEOLÓGICO

MODELO DE RESERVAS

DISEÑO DE LA MINA

EXPLOTACIÓN DE LA MINA

MINERAL

PROBLEMAS DE SOSTENIMIENTO

RECOMENDACIONES DE SOSTENIMIENTO

PLANIFICACIÓN OPERACIONES

PRODUCTO



ESQUEMA POSTULADO - PARTICIPACIÓN GEOMECÁNICA

GEOMECÁNICA

MODELO GEOLÓGICO

MODELO DE RESERVAS

DISEÑO DE LA MINA

EXPLOTACIÓN DE LA MINA

MINERAL

RECOMENDACIONES

PLANIFICACIÓN OPERACIÒN

INPUT GEOMECÁNICO A DETALLE

PRODUCTO

CARACTERIZACIÓN GEOMECANICA.

- MAPEO GEOMECÁNICO (RQD, Q, RMR, RMI, Etc.).

- LOGEO DIAMANTINO. - ENSAYO DE LABORATORIO.

(PROPIEDADES ELÁSTICAS Y MECÁNICAS DE LA ROCA)

MEDICIÓN DE ESFUERZOS IN SITU

- ORIENTACIÓN ESFUERZOS. - MAGNITUD DE ESFUERZOS. - DETERMINAR ESTADO TENSIONAL PRINCIPAL Y SECUNDARIO DE ESFUERZOS.

MODELAMIENTO NUMÉRICO

- EMPLEO DE SOFTWARE GEOMECÁNICOS 2D Y 3D.

- VALIDAR RESULTADOS EN CAMPO

INSTRUMENTACIÓN Y MONITOREO

- IMPLEMENTAR SISTEMAS DE MEDICIÓN Y MONITOREO CON EQUIPOS MÚLTIPLES Y DE PRESICIÓN.

- DETERMINACIÓN TIPO DE SOSTENIMIENTO - GEOMECÁNICA DE LOS MÉTODOS DE EXPLOTACIÓN - GEOMECÁNICA APLICADA A LA VOLADURA.

- DISMINUCIÓN DE PÉRDIDAS. - AUMENTO DE

PRODUCTIVIDAD. - PREVENCIÓN DE CAIDA DE

ROCAS. - REDUCCIÓN DE COSTOS.

INFORMACIÓN GEOESTRUCTURAL DOMINIOS

GEOESTRUCTURALES

GEOMECÁNICA EN MODELO DE BLOQUE

GEOMECÁNICA INVOLUCRADO EN

EL PLAN

PROGRAMAS INCLUYEN VARIABLE

GEOMECÁNICA

PROBLEMAS PLANIFICADOS

ENTRENAMIENTO EN GEOMECÁNICA OPERACIONAL

PREVENCIÓN DE PÉRDIDAS

ALGUNOS TRABAJOS NECESARIOS

ASOCIADO A UN MODELO GEOTÈCNICO

GEOMECÁNICO

INSTRUMENTACIÓN GEOMECÁNICA EN

EXCAVACIONES SUBTERRÁNEAS



INTRODUCCIÓN

LA ETAPA DE INSTRUMENTACIÓN Y MONITOREO ES CONSIDERADA BÁSICA:

- ANTES (PARA RECABAR INFORMACIÓN),

- DURANTE (PARA CONFIRMAR LA IDONEIDAD DEL DISEÑO) Y

- DESPUÉS (PARA CONTROLAR EL COMPORTAMIENTO GENERAL), DE LOS TRABAJOS MINEROS Y EN OBRAS CIVILES.



INSTRUMENTACIÓN GEOMECÁNICA EN EXCAVACIONES SUBTERRÁNEAS



LOS INSTRUMENTOS PERMITEN PREDECIR LA CONDICIÓN DE RIESGO.

CONFIRMAN LA INTEGRIDAD Y ESTABILIDAD DE LAS ESTRUCTURAS.

PERMITE VERIFICAR QUE LOS ELEMENTOS DE SOSTENIMIENTO INSTALADOS, SEAN SUFICIENTES Y NECESARIOS PARA SATISFACER LOS CRITERIOS DE DISEÑO.

OBJETIVOS

MEDIANTE UNA BUENA GESTIÓN DE DATOS, ES FUNDAMENTAL PARA PREDECIR EL COMPORTAMIENTO A FUTURO DE LAS ESTRUCTURAS.

INSTRUMENTACIÓN GEOTÉCNICA – GEOMECÁNICA EN EXCAVACIONES SUBTERRÁNEAS

Definir los criterios utilizados para establecer los sitios de control en un plan Minero.

Aplicar los criterios para generar un plan de instrumentación Geotécnico - Geomecánico para ser implementado en la Mina.




SISTEMA DE INSTRUMENTACIÓN SUBTERRÁNEO

1 Determinación de las Convergencias, Divergencias Cinta Extensómétrica (Digital, Manual)y Deformaciones del contorno de la excavación Topografía

2 Determinación de la Geometría de la excavación Distanciometro LaserTopografía

3 Movimientos de áreas cercanas a la excavación Extensómetro de BarrasInclinómetrosDeflectómetro

4 Monitoreo superficial de estructuras (tajos, taludes, etc) Cinta Extensómétrica (Digital, Manual)Topografía

4 Monitoreo de Pilares y paredes de las excavaciones Extensómetro de BarrasFisurómetros (CrackMeter)

5 Determinación de la ResistenciaSubterráneo (in situ ) Martillo de SchmidtSuperficial Equipo Carga Puntual (Digital, Manual)Logeo Geotécnico Geomecánico Martillo de Schmidt

Cuna para ensayo en TestigosGoniómetro

6 Tensiones en el Sosténimiento Shotcrete Céldas de Presión Celdas de Tensión

Pernos Equipo Pull TestPerno Instrumentado

Cimbras Cinta Extensómétrica (Digital, Manual)7 Mediciones de esfuerzos in situ Indicador de Deformaciones en Perforaciones BDG8 Monitoreo de Esfuerzos in situ Celdas SISC (Tensión y compresión de esfuerzos)

Celdas de Presión en PerforacionesMedidores de Tensiones en Perforaciones

9 Monitoréo de Vibraciones por Voladura en Minera Subterránea Sismógrafos Especializados 10 Nivel Freático Piezómetro de Cuerda Vibrante

Piezómetro CasagrandeMedidor de Nivel de Agua

MEDICIÓN INSTRUMENTACIÓN



INSTRUMENTACIÓN MULTIPLE


INSTRUMENTACIÓN PARA LA MEDICIÓN DE DEFORMACIONES (CONVERGENCIA Y DIVERGENCIA)




EXTENSÓMETROS DE CINTA MANUAL Y DIGITAL

EJEMPLO DE APLICACIÓN EN MINA SUBTERRÁNEAMina Yauricocha - Perú




DISPOSICIÓN DE PUNTOS DE MONITOREO

REPRESENTACIÓN DE LOS RESULTADOS DE DEFORMACIONES POR PUNTOS

CONVERGENCIA GENERAL

-15.000

-13.000

-11.000

-9.000

-7.000

-5.000

-3.000

-1.000

1.000

3.000

5.000

7.000

9.000

19/11/04 24/11/04 29/11/04 04/12/04 09/12/04 14/12/04

PUNTO 1 A-B PUNTO 1 A-C PUNTO 1 B-C

INSTRUMENTACIÓN PARA LA MEDICIÓN DE ESFUERZOS IN SITU POR EL MÉTODO DEL OVERCORING

Mina Poderosa - Perú




SENSOR BOREHOLE DEFORMATION GAGE - BDG Y ACCESORIOS

EJEMPLO DE APLICACIÓN EN MINA SUBTERRÁNEAMina Cairo - Colombia




MEDICIÓN Y PROCESAMIENTO DE RESULTADOS

VERDADERO MODELO DE ELEMENTOS FINITOS APLICANDO LOS RESULTADOS DE MEDICIONES

DE ESFUERZOS IN SITU

σ1 = 19.18 Mpa

σ2 = 8.97 Mpa



1

2

4

3

6

57

8

UBICACIÓN DE ESTACIONES DE MEDICIONES DE ESFUERZO IN SITU

EJEMPLO DE APLICACIÓN EN MINA SUBTERRÁNEAMina Candelaria - Chile




INSTRUMENTACIÓN PARA EL MONITOREO DE CAMBIOS DE ESFUERZOS

STRESS METER (1D)CELDA SISC (1D)CELDA YOKE (2D)CELDA HOLLOW INCLUSION (3D)

UN MONITOREO DE ESFUERZOS GENERALMENTE SE REALIZAN EN LOS SONDAJES OVERCORING:

El monitoreo es debido a la variación de esfuerzos debido a la actividad minera en profundidad.Por ejemplo, uno de sus aportes, es que con estos monitoreos es posible verificar la redistribución de los esfuerzos en el contorno de una labor, durante las etapas de extracción de uno o más tajos, próximos al área instrumentada.




EN LA ACTUALIDAD EXISTEN INSTRUMENTOS GEOTECNICOS PARA MONITOREAR LAS CARGAS EN EL SOPORTE DE EXCAVACIONES, COMO SON EN LOS PERNOS DE REFUERZO, CONCRETO LANZADO, CIMBRAS, etc.

IGUAL EXISTE INSTRUMENTACIÓN PARA PILARES, COMO LOS EXTENSÓMETROS DE VARILLAS Y CRACKMETER.



INSTRUMENTACIÓN PARA MONITOREO DE PILARES Y PAREDES EN EXCAVACIONES


INSTRUMENTACIÓN PARA MONITOREO DE PILARES Y PAREDES EN EXCAVACIONES




FISURÓMETRO (CRACKMETER) EXTENSÓMETROS DE BARRA

Mina El Teniente -

Chile

EJEMPLO DE APLICACIÓN EN MINA SUBTERRÁNEAMina Cairo - Colombia




INSTRUMENTOS INSTALADOS EN

PILARES

RESULTADO DE LA LECTURA DE LOS EXTENSÓMETROS DE BARRA

INSTRUMENTOS INSTALADOS EN EXCAVACIONES



INSTRUMENTACIÓN PARA LA DETERMINACIÓN DE LAS TENSIONES EN LOS ELEMENTOS DE SOPORTE

KIT COMPLETO PARA EL ENSAYO “PULL TEST” EN DIFERENTES TIPOS DE

PERNOS DE ROCA

CELDAS DE PRESIÓN EN CONCRETO

LANZADOCELDAS DE CARGA

PARA PERNOS DE ROCA




DIAGRAMA DE LA PRUEBA

0.0

2.0

4.0

6.0

8.0

10.0

12.0

14.0

0 2 4 6 8 10 12 14

DESPLAZAMIENTO (mm)

CARG

A (T

N)

EJEMPLO DE APLICACIÓN EN MINA SUBTERRÁNEAMina Ares, Pampa de Cobre – Chapi, Chungar, etc. - Perú

DIAGRAMA DE LA PRUEBA

0.0

2.0

4.0

6.0

8.0

10.0

12.0

0 2 4 6 8 10 12 14

DESPLAZAMIENTO (mm)

CARG

A (T

N)

PRUEBA IN SITU DE LA CAPACIDAD DE SOPORTE

DEL PERNO SWELLEX

CUADROS DE REPRESENTACIÓN

GRÁFICA DEL ENSAYO

DESPLAZAMIENTO vs. CARGA APLICADA





INSTRUMENTACIÓN PARA LA DETERMINACIÓN DE LA RESISTENCIA DE LA ROCA

MARTILLO DE SCHMIDT Y CUNA PARA ENSAYO DE TESTIGOS DE ROCA

EQUIPO DE CARGA PUNTUAL

DIGITAL -ITALIANO


MANUAL -INGLES

EJEMPLO DE APLICACIÓN EN MINA SUBTERRÁNEAMARTILLO DE SCHMIDT



CUADRO DE CORRELACIÓN: REBOTE vs. RESISTENCIA CONSIDERANDO

ANGULO DE ENSAYO Y DENSIDAD DEL MATERIAL ENSAYADO

DETERMINACIÓN DE LA

RESISTENCIA DEL MACIZO ROCOSO (ZONIFICACIÓN)

Mina CasapalcaPerú


EJEMPLO DE APLICACIÓN EN MINA SUBTERRÁNEAEQUIPO DE CARGA PUNTUAL




CUADRO DE CORRECCIÓN: PARA DETERMINAR EL INDICE DE CARGA

PUNTUAL CORREGIDO EN MUESTRAS CON DIFERENTES DIÁMETROS

TIPOS DE MUESTRAS Y

RELACIONES DE TAMAÑO PARA EL

ENSAYO DE CARGA PUNTUAL


DIGITAL -AUSTRALIANO

EJEMPLO DE APLICACIÓN EN MINA SUBTERRÁNEAMARTILLO DE SCHMIDT Y EQUIPO DE CARGA PUNTUAL




ENSAYO PARA LA DETERMINACIÓN DE LA RESISTENCIA A LA COMPRESIÓN

EN MUESTRAS DE MINA Y/O SONDAJES

Zonificación - Resistencia

LOGEO GEOMECÁNICO EN

SONDEOS DIAMANTINOS

Mina Yauliyacu

ZONIFICACIÓN GEOMECÁNICA DE ESTRUCTURAS EN

BASE A LA EVALUACIÓN DE LA

RESISTENCIA

100 - 120cm

80 - 60cm




Técnica Protodyakonov

para evaluar cizalle in-situ

INSTRUMENTACIÓN PARA LA DETERMINACIÓN DE LA DEL ÁNGULO DE CIZALLE Y RESISTENCIA IN SITU

Vista Frontal de Excavación paraEnsayo de cizalle

Registro del Angulo de Corte Resultadodel Ensayo de Cizalle




EJEMPLO DE APLICACIÓN EN MINA A TAJO ABIERTOGATO HIDRÁULICO DE PROTODYAKONOV

FUTURO TRABAJO DE APLICACIÓN -

MINAPIERINA



INSTRUMENTACIÓN PARA EL MONITOREO DE VIBRACIONES POR VOLADURA




EJEMPLO DE APLICACIÓN EN MINA SUBTERRÁNEAMinera Yauliyacu (Grupo Glencore), Consorcio Minero Horizonte - Perú

DETERMINACIÓN DEL FACTOR OPTIMO DE CARGA PARA VOLADURA POSTERIOR AL

MONITOREO DE VIBRACIONES

RESULTADOS DE VOLADURA CONTROLADA, CAJAS Y

TECHO ESTABLES




PIEZÓMETROS DE CUERDA VIBRANTE: MEDIDORES DE NIVEL DE AGUA, PRESIÓN DE POROS Y TEMPERATURA

INSTRUMENTACIÓN GEOTÉCNICA – GEOMECÁNICA EN ESCAVACIONES SUBTERRÁNEAS



EJEMPLO DE APLICACIÓN EN RELAVERAS – SUPERFICIEMina Izcaycruz - Perú

INSTALACIÓN DE PIEZÓMETROS DE CUERDA VIBRANTE PARA MONITOREO DEL DIQUE ESCONDIDA




INCLINÓMETROS PARA MONITOREO DE SUBSIDENCIA EN MÉTODOS DE EXPLOTACIÓN “SUBLEVEL CAVING”

INSTRUMENTACIÓN GEOTÉCNICA – GEOMECÁNICA EN ESCAVACIONES SUBTERRÁNEAS



EJEMPLO DE APLICACIÓN EN MINERÍA SUBTERRÁNEAMina Teniente – Chile (CODELCO – CHILE)

CRATER DE SUBSIDENCIA, ASOCIADO A UNA MINA

SUBTERRÁNEA – SUBLEVEL CAVING


CONTROL MEDIANTE PRISMAS

DISTANCIOMETRO LASER DE ALTA PRECISIÓN

OBJETIVO: En Minería Mide las aberturas y formas de las estructuras en forma rápida y precisa.

Aplicado a Minería, Obras Civiles y construcciones.

Prueba en:- Mina Subterránea,- Minería a tajo Abierto,- Obras Civiles- Construcciones




GUIA PARA PLANTEAR UN PLAN DE INSTRUMENTACIÓN GEOMECANICA

Definición del problema... ¿Qué deseamos medir?... ¿Para qué? …¿Dónde?...¿como?... ¿Cuándo?Alternativas de instrumentación.Con que instrumentos podemos medir lo que queremos.Ventajas y desventajas de cada uno de ellos.Costos asociados a cada uno de ellos.Selección del sistema de instrumentación.Diseño de los puntos a instrumentar para optimizar el aprovechamiento de la información resultante.Especificaciones de instalación.Instalación física en terreno.Auscultación (i.e: Medición y observación).Interpretación y análisis.Evaluación del comportamiento y de los resultados obtenidos.




CONCLUSIONES



- LA INSTRUMETACIÓN ES UNA HERRAMIENTA BÁSICA EN TODO TIPO DE TRABAJO SUPERFICIAL Y SUBTERRÁNEO. NOS AYUDA EN LA OBTENCIÓN Y RECOPILACIÓN DE DATOS PARA LA REPRESENTACIÓN DEL ESTADO DEL MATERIAL O ESTRUCTURA.

- LA INSTRUMETACIÓN NOS VA A PERMITIR DETECTAR POSIBLES ZONAS DE INESTABILIDAD Y ESTABILIDAD EN TODO TIPO DE ESTRUCTURAS Y/O MATERIALES.

- LA INSTRUMENTACIÓN ES UNA HERRAMIENTA DE VALIDACIÓNPORQUE COMPRUEBAN LA VERASIDAD DE LOS CÁLCULOS EFECTUADOS DURANTE LA FASE DEL PROYECTO.

- LA INSTRUMENTACIÓN TE AYUDA EN LA TOMA DE DECISIONES Y RECOMENDACIONES.




- OTRO TRABAJO IMPORTANTE ES REPRESENTAR E INTERPRETARLOS DATOS O LECTURAS A FIN DE MOSTRAR LAS TENDENCIAS, ZONAS DE SEGURIDAD, ZONAS DE ESTABILIZACIÓN O DESESTABILIZACIÓN.

- ES NECESARIO QUE LOS INSTRUMENTOS SEAN CORRECTAMENTE INSTALADOS A FIN DE TRABAJAR CON DATOS LO MAS PRECISO POSIBLE.

- POSTERIOR A LA INSTALACIÓN UN INSTRUMENTO, ES NECESARIO LA EVALUACIÓN DE UN ESPECIALISTA INSTRUMENTISTA A FIN DE GARANTIZAR EL BUEN FUNCIONAMIENTO Y LA CAPACITACIÓN EN EL MANEJO DE LOS MISMOS.




“SI NO SE TE OCURRE OTRA COSA, HAZ

ALGUNAS MEDICIONES”


¡ GRACIAS POR SU ATENCIÓN … !

Ing. Miguel A. Chávez M.E- Mail: [email protected]

[email protected]




mailto:[email protected]

mailto:[email protected]

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