Cartilla Geomecanica V 1.0
Cartilla Geomecanica V 1.0
Cartilla Geomecanica V 1.0
V. 1.0
AREA DE GEOMECNICA
2017
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CONTENIDO
1. CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES
1.1 Conclusiones
1.2 Recomendaciones
2. INTRODUCCION
2.1 Objetivos
6. CLASIFICACION GEOMECANICA Q
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1. CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES
1.1. Conclusiones
Los resultados de la caracterizacin geomecnica son instrumentos indispensables para
la clasificacin geomecnica del macizo rocoso, proporcionndonos as una base para el
entendimiento de las caractersticas de cada clase de masa rocosa, con objetivo
principal de tener una herramienta prctica, y de fcil aplicacin, que permita un mejor
control y minimizacin por los riesgos debidos al desprendimiento de roca, dando la
seguridad a la operacin minera en su entorno fsico y asegurar la estabilidad global de la
estructura de la mina protegiendo las principales aberturas de servicio a travs de su vida
de diseo proveyendo accesos seguros a los lugares de trabajo en y alrededor de los
centros de produccin de mineral. Cobriza conllevndonos a:
1.2. Recomendaciones
Se recomienda portar siempre las cartillas geomecnicas ya que es un instrumento de
suma importancia para evaluar el tipo de rocas en el que se desarrolla una labor y
evaluar la necesidad de sostenimiento respectivo.
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Se realizara una revisin peridica de la cartilla para mejorar su aplicacin y facilidad de
uso en las labores, cambiando de versin en cada actualizacin y modificacin.
2. INTRODUCCION
En el presente estudio se considerado necesario presentar la forma de la elaboracin de
las cartillas geomecnicas estas se han realizado en base al sistema de Clasificacin
RMR, recogiendo las diferentes caractersticas de los parmetros geomecnicos del lugar
insitu para evaluar su capacidad y permitindonos dimensionar las excavaciones
conjuntamente relacionndolo al sistema de clasificacin Q de Barton y el uso del sistema
de clasificacin GSI de Hoek Brown, permitindonos optar el sostenimiento necesario
dando la seguridad a la operacin minera en su entorno fsico y asegurar la estabilidad
global de la estructura de la mina protegiendo adems las principales aberturas de
servicio (infraestructura) a travs de su vida de diseo proveyendo accesos seguros a los
lugares de trabajo en y alrededor de los centros de produccin de mineral. Cobriza, para
tal efecto se adjuntan resultados de los ensayos de laboratorio de muestras de roca del
manto (Mineralizacin) Cobriza y la rocas circundantes a la estructura mineralizada como
son las pizarra, obtenidos en el laboratorio de mecnica de rocas de la Pontificia
Universidad Catlica del Per, complementndose adems con el modelamiento
geomecnico numrico en relacin al mtodo de explotacin para mantener la estabilidad
del equilibrio del macizo rocoso.
2.1 Objetivos
El objetivo principal es tener una herramienta prctica, y de fcil aplicacin, que permita
un mejor control y minimizacin por los riesgos debidos al desprendimiento de roca, en las
labores subterrneas.
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4.0 CLASIFICACION GEOMECANICA RMR
Para llegar a la clasificacin geomecnica RMR del macizo rocoso de las diferentes reas
de produccin de Coris y Pumagayoc, previamente estas se ha caracterizado en base a
los diferentes parmetros como son las siguientes:
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La resistencia a la compresin (uniaxial) de la roca tambin se obtiene mediante valores
de amplios rangos promedio con de golpes de martillo gelogo sobre la roca
.
Cuadro 01
Fractura de la Se astilla Se rompe con Se rompe con Se indenta Se disgrega o
Roca con golpes varios golpes uno o dos superficialmente indenta
de picota de picota golpes de superficialmente
picota
Resistencia
a la
>250 100 a 250 50 a 100 25 a 50 <25
Compresin en
Mpa.
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rocas encajonantes una resistencia a compresin de entre 50 a 100 Mpa., en la escala de
valores situado 13.
RQD= 100e-0.1(0.1+1)
Dnde:
= 1/(frecuencia de discontinuidades)
Sin embargo tambin depende tambin de la direccin de la lnea de mapeo.
Para el manto (cuerpo mineralizado) se obtiene un valor RQD de entre 75% a 90%, con
escala de valores 17, y para las rocas encajonantes pizarra un RQD situado entre 50 a
75%.
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Fotografa 03
S= dmsen
Dnde:
dm = distancia medida mscomn
= ngulo ms pequeo entre la cinta de medicin y el sistema de discontinuidades.
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Figura 01
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4.4 Persistencia
Este trmino describe la extensin o tamao de las discontinuidades, puede ser
cuantificado observando las longitudes delas trazas enla superficie expuesta. Se
considera como uno de los parmetros ms importantes del macizo rocoso,
4.5 Apertura
Apertura es la distancia perpendicular que separa las paredes adyacentes de una
discontinuidad abierta, como se muestra en el siguiente grafico.
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Fotografa 06:Apertura.
De aqu la apertura para el manto mineralizado se manifiesta muy angosta menores a 0.1
mm. con valoracin 5 y para las rocas caja pizarra la apertura es angosta de entre 0.1 a
1.0 mm. situado en la escala de valores 4.
4.6 Rugosidad
La rugosidad de una discontinuidad es el factor determinante de la resistencia al
cizallamiento. Su importancia disminuye al aumentar la abertura, el espesor derelleno o
cualquier desplazamiento sufrido con anterioridad.
La rugosidad de una discontinuidad viene caracterizada por su ondulacin (macro
rugosidad) y su aspereza (microrugosidad).La aspereza varia cuando se produce un
desplazamiento cizallante al romperse los pequeos picos de roca.
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En la prctica, la ondulacin afecta a la direccin inicial del desplazamiento cizallante
relativa al plano medio dela discontinuidad, mientras que la aspereza afecta a la
resistencia al cizallamiento, esta ltima se obtiene en laboratorio.
Grafico 01: Rugosidad
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De acuerdo a esta descripcin el manto mineralizado es rugoso, con escala de valores 5,
y respecto a las rocas caja pizarra se observan ligeramente rugosa con valoracin 3.
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Figura 03: Tipos de relleno
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El relleno en las juntas del manto es blando con espesores menores a 5 mm., con
valoracin 1, y en las rocas caja pizarra se encuentra relleno blando mayores a 5 mm.,
con valoracin que corresponde a 0 (cero).
4.8 Alteracin
La alteracin se refiere al grado de meteorizacin de roca descompuesta o desintegrada.
Los trminos se definen como sigue:
- Descompuesta: La roca est meteorizada a la condicin de un suelo en el cual se
conservan las estructuras originales, pero algunos o todos los granos minerales se han
descompuesto.
- Desintegrada: la roca est meteorizado a la condicin de un suelo en el cual se conserva
la estructura original. La roca es friable, pero los granos minerales no estn
descompuestos.
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Fotografa 10: Filtraciones en las paredes de una labor
Las rocas del manto mineralizado se muestran completamente seco al que le corresponde
una valoracin 15, de igual manera para las rocas caja pizarra 15.
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De acuerdo a la orientacin de las discontinuidades se muestra perpendicular al eje de las
excavaciones con avance contra el buzamiento de entre 45 a 90 mostrndose en regular
y valoraciones de -5, de igual manera para las rocas caja pizarra con valoracin -5.
Todas estas caractersticas son recopilados en la tabla de mapeo estandarizado que a
continuacin se muestra:
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De lo mencionado anteriormente sumados todas estas valoraciones para las rocas del
manto se obtiene un RMR de 64 y para las rocas caja pizarra un RMR de 48,
clasificndose as en el intervalo del RMR 61-70 en la descripcin Buena B y para la rocas
caja pizarra en el intervalo de RMR 41-50, en la descripcin Regular B.
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5. Influencia del fracturamiento en la direccin de minado
De acuerdo al arreglo estructural que presenta la masa rocosa, se tiene dos sistemas de
fracturamiento NE y NW (Fig. 3, 4, 5). Este conjunto de fracturas representan la
fracturacin ms importante en el yacimiento de Cobriza. En los estereogramas y
diagrama de rosas se puede observar que la mayor densidad de fracturas son
transversales a diagonales al manto Cobriza y tienen un comportamiento que genera una
moderada inestabilidad a las excavaciones, el otro grupo de fracturamiento corresponde a
fracturas con rumbo paralelo al manto y tienen un comportamiento desfavorable a muy
desfavorable para las excavaciones y se presentan en mayor densidad en el rea de
Pumagayoc.
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Figura 6. Familias de fracturamiento rea de Pumagayoc
De acuerdo al tipo de excavacion para excavaciones mineras temporales como son los
tajeos se est utilizando un ESR de 3 con el que puede calcular al ancho maximo de las
excavaciones segn la ecuacion 1 mencionada anteriormente y para escavaciones
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permanentes se est considerando un ESR de 1.6. Con respecto al sostenimiento se esta
usando el Diagrama de Sostenimiento propuesto por Barton tal como se puede apreciar
en el siguiente grafico.
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Categoria de Sostenimiento:
1) Sin sostenimiento
2) Pernos espordicos 6) Shotcrete reforzado con fibras, 90 - 120 mm y pernos
3) Pernos sistemticos7) Shotcrete reforzado con fibras, 120 - 150 mm y pernos
4) Pernos sistemticos con shotcrete sin8) Shotcrete reforzado con fibras, > 150 mm, con arcos
refuerzo, de 40 - 100 mm de espesorde acero (cerchas) reforzados con shotcrete y pernos
5) Shotcrete reforzado con fibras, 50-90mm y perno 9) Revestimiento de concreto armado
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TABLA 4
6. CLASIFICACION GEOMECANICA Q
La otra clasificacin geomecnica utilizada para la caracterizacin de los parmetros del
macizo rocoso es el ndice de Calidad Tunelera (Q) y de los requerimientos de
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sostenimiento, el valor numrico de este ndice Q varia sobre una escala logartmica
desde 0.001 hasta un mximo de 1,000 y est definido por:
Cuadro 3
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Para el sistema de sostenimiento Barton et.al. (1980) proporcionaron tambin informacin
adicional sobre la longitud de los pernos, abiertos mximos sin sostenimiento y presiones
del sostenimiento, para complementar las recomendaciones del sostenimiento publicado
en el artculo original de 1974. La longitud L de los pernos de roca puede ser estimada a
partir del ancho de la excavacin B y la Relacin de Sostenimiento de la Excavacin ESR
mencionado anteriormente:
Ecuacin 3
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El mximo abierto sin sostenimiento es como sigue:
Ecuacin 4
Ecuacin 5
En este criterio, para definir la estructura de la masa rocosa, se considera por un lado el
grado de fracturamiento o la cantidad de fracturas (discontinuidades) por metro lineal,
segn esto, se toman en cuenta las siguientes cinco categoras de fracturamiento:
Por otro lado, se considera la condicin superficial de la masa rocosa, que involucra a la
resistencia de la roca intacta y a las propiedades de las discontinuidades: resistencia,
apertura, rugosidad, relleno y la meteorizacin o alteracin. Segn esto, las cinco
categoras que se toman en cuenta se definen as:
Masa rocosa Muy Buena (MB)
Masa rocosa Buena (B)
Masa rocosa Regular (R)
Masa rocosa Pobre (P)
Masa rocosa Muy Pobre (MP)
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TABLA 6: Caractersticas del macizo rocoso segn GSI modificado.
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La estimacin del valor GSI es similar a lo descrito para la versin de 1976. En este caso,
se asigna un valor de 15 a la valoracin del Agua Subterrnea y de nuevo se considera
como cero (0) el Ajuste por Orientacin de Juntas. Como el valor mnimo de la
clasificacin de 1989 es 23, la valoracin final, llamada RMR89, puede ser utilizada para
estimar el valor de GSI :
Ecuacin 17
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Para estimar el valor de GSI utilizando esta clasificacin, el Indice de CalidadTunelera
Modificada (Q) es calculado a partir de:
Ecuacin 18
rugosa, cerrada con apertura < 1 mm, relleno duro, con meteorizacion y
labio blando.
B/F R/F
Tabla
ROCA8:FRACTURADA
CARTILLAS GEOMECANICAS GSI
Roca con fracturamiento lineal, espaciamiento entre fracturas de F N/A N/A N/A
1 a 3 metros. de 2 familias en tres metros. RQD (75-90%) Manto Hornblenda
DE ROCA
ROCA TRITURADA/BRECHADA
M/T MM/T
Bloques triturados, angulosos, lutitas alrededor de los bloques T N/A N/A N/A
triturados, presencia de fallas, facilmente deleznable, ausencia Relleno de
Coluvial
de familias. RQD (0-25%) falla