02 problemas en las labores subterraneas
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8/12/2019 02 Problemas en Las Labores Subterraneas
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PROBLEMAS EN LABORES SUBTERRNEAS
1.0 INTRODUCCION
La cada de rocas constituye uno de los mayores riesgos en el laboreo
subterrneo. Por esta razn, para que las operaciones subterrneas sean
seguras, es esencial que el personal identifique los problemas de inestabilidad de
la masa rocosa, que pueden conducir a la falla potencial de la misma. De esta
manera se podrn adoptar medidas adecuadas para prevenir los accidentes
ocasionados por la cada de rocas.
Los factores que influyen en las condiciones de estabilidad de la masa rocosa de
las excavaciones subterrneas, que son de particular inters en trminos de la
operacin minera da a da, son: la litologa, intemperizacin y alteracin, la
estructura de la masa rocosa, los esfuerzos, el agua subterrnea, la forma de
excavacin, el tamao y orientacin de las excavaciones, el esquema y secuencia
de avance del minado, la voladura, el tiempo de exposicin abierta de la
excavacin y los estndares de sostenimiento, altas presiones y el mtodo de
minado.
Es tambin importante entender y conocer como est relacionada cada una de las
estructuras de la masa rocosa con relacin a nuestra labor minera, al entender
estos principios fundamentales podremos proponer orientaciones favorables con
un mnimo de fallamiento de bloques.
Antes de realizar una excavacin, la masa rocosa se encuentra en equilibrio, sin
embargo, cuando la excavacin se ha creado, sta rompe las condiciones de
equilibrio pre-existentes, la cual crea perturbaciones en la masa rocosa que esnecesario controlar. Cuando estas perturbaciones son adversas, pueden resultar
en inestabilidades de la masa rocosa como fracturamientos y aflojamientos de la
roca, deslizamientos a travs de superficies de discontinuidad, deflexiones
excesivas del techo, convergencia o cierre de los contornos de la excavacin o de
las cajas de una labor en veta, astillamientos, lajamientos, reventazones y
estallidos de rocas.
La identificacin de las inestabilidades de la masa rocosa, debe ser llevada a caboen forma continua durante el desarrollo de la operacin subterranea a medida que
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avance el minado, en base a la informacin geomecnica que se tenga disponible
y las inspecciones de rutina de la masa rocosa de las aberturas mineras.
En el presente captulo, se tratan los diversos aspectos relacionados a cmo
identificar los problemas de inestabilidad de la masa rocosa. Para cada aspecto
tratado se dan consideraciones de lo que es correcto e incorrecto, para que el
personal que trabaja en labores subterrneas tenga plano conocimiento de dichos
problemas y practique apropiadamente lo primero y pueda desechar las prcticas
incorrectas.
2.0 ASPECTOS INFLUYENTES DE LA MASA ROCOSA
2.1 INFLUENCIA DE LA LITOLOGA
El tipo de roca influye en las condiciones de estabilidad de la masa rocosa de las
excavaciones, por ejemplo, las margas, tufos y tobas volcnicas de textura
granular o brechoide, caracterizadas por su baja densidad y alta porosidad, son
rocas que absorben rpidamente la humedad y se deterioran, pudiendo llegar
paulatinamente al fallamiento si es que no se adoptan medidas de control de la
estabilidad de la masa rocosa de las excavaciones.
Las condiciones inestables de estos tipos de roca, se incrementan en condiciones
de mayor presencia de agua (goteos y flujos), presencia de altos esfuerzos y
cuando se ubican entre capas de roca de mejor calidad, por ejemplo, brechas
tufceas entre lavas andesticas o margas entre calizas.
Particularmente en la roca estratificada, se presentan horizontes de rocas de mala
calidad como lutitas, margas, calizas carbonosas, calizas porosas u otras rocas
que contienen arcillas. Estos materiales constituyen estratos dbiles,
principalmente en presencia de agua, que pueden influir adversamente en las
condiciones de estabilidad de la masa rocosa de las excavaciones.
Por otro lado, las rocas intemperizadas y alteradas tambin pueden influir en las
condiciones de estabilidad de la masa rocosa.Las rocas alteradas tienen caractersticas ms complejas. Las alteraciones
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hidrotermales son muy relevantes en el minado, desde que estn asociadas con la
formacin y tipo de los yacimientos minerales. Las caractersticas de la alteracin
influyen en forma adversa o en forma favorable a las condiciones de estabilidad
de la masa rocosa de las excavaciones.
A manera de ejemplo, presentamos el zoneamiento simplificado de una estructura
mineralizada en un ambiente de alteracin hidrotermal en vetas:
Figura 1.0 Zonemaiento de estructu ras
1. Zona de alteracin silcea o cuarzo sericita, asociada con la mineralizacin dela veta, en donde ocurren rocas de calidad regular.
2. Zona de alteracin arglica (tipo de alteracin hidrotermal), avanzada o
intermedia, correspondiente a las cajas inmediatas, donde ocurren rocas de
mala calidad y propensas al fallamiento.
3. Zona de alteracin propiltica potsica, asociada a la periferie de las cajas, en
donde la roca mejora su calidad, sin embargo, las fracturas presentan
minerales de clorita formando superficies lisas.
4. Zona de roca estril no afectada por la alteracin, en donde ocurren
condiciones geomecnicas caractersticas de los macizos rocosos.
Adems del zoneamiento de la alteracin local (en la veta), algunos yacimientos
presentan un zoneamiento hidrotermal regional, mostrando las diferentes zonas
de alteracin, condiciones geomecnicas que la caracterizan y que influyen en la
estabilidad de la masa rocosa de las excavaciones.
Tambin es importante anotar que algunas rocas presentan en su composicin
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mineralgica, materiales de caractersticas expansivas como la anhidrita (sulfato
de calcio) y la montmorillonita (tipo de arcilla), la primera relacionada con las
calizas y la segunda con tufos volcnicos o rocas como las filitas.
2.2 INFLUENCIA DE LAS ESTRUCTURAS
Es de vital importancia que el personal que trabaja en laboreo subterrneo y
superficial tenga pleno conocimiento no solo de la existencia e incidencia de
dichas estructuras si no de la forma (buzamiento y direccin de buzamiento),
como se presentan estas estructuras en la masa rocosa, de esta forma poder
definir orientaciones de avance favorables, las cuales tengas un mnimo de
fallamiento o desprendimiento de bloques en toda la operacin.
A continuacin presentamos en forma general los tipos de masas rocosas segn
la influencia de las estructuras en la misma y como influencian en la excavacin:
Roca masiva o levemente fracturada
Roca fracturada
Roca intensamente fracturada y dbil
Roca estratificada
Roca con presencia de fallas y zonas de corte
2.2.1 Excavaciones en Roca Masiva
Las rocas masivas se caracterizan por presentar pocas discontinuidades, con baja
persistencia y ampliamente espaciadas, generalmente son rocas de buena calidadque estn asociadas a cuerpos mineralizados polimetlicos en rocas volcnicas,
estos tipos de rocas ofrecen aberturas rocosas estables sin necesidad de
sostenimiento artificial, solo requieren de un buen desatado o sostenimiento
localizado.
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Figura 2.0 Roca masiva con pocas fracturas, que presenta condic ion es favorablespara la estabi lidad de las excavaciones asociadas al m inado
2.2.2 Excavaciones en Roca Fracturada
La roca fracturada se caracteriza por presentar familias de discontinuidades
conformadas principalmente por diaclasas, por lo que se les denomina tambin
roca diaclasada, que se presentan en la mayora de los depsitos mineralizados
del pas (vetas y cuerpos). Las diaclasas y otros tipos de discontinuidades
constituyen planos de debilidad.
El factor clave que determina la estabilidad de la excavacin es la interseccin de
las discontinuidades, que conforman piezas o bloques de roca intacta de
diferentes formas y tamaos, definidas por las superficies de las diaclasas y la
superficie de la excavacin. Desde que las piezas o bloques rocosos se
encuentran en la periferie de la excavacin, stos pueden ser liberados desde el
techo y las paredes de la excavacin y pueden caer o deslizarse debido a las
cargas gravitacionales.
Para que una excavacin sea estable, los bloques de roca deben ser capaces de
interactuar o de hacer presin uno contra el otro, cuando esto ocurre, la
excavacin tiende a autosostenerse. Alguna irregularidad en el contorno de la
excavacin es la clave indicadora para un problema potencial de inestabilidad,
donde las piezas de roca no van a tener la capacidad de interactuar y por lo tanto
de permanecer en su lugar. Cuando se descubre una irregularidad basndose en
el sonido de la roca, esto indica que se est aflojando cerca de la superficie y que
se puede reconocer y evaluar un peligro potencial.
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Las discontinuidades o planos de debilidad pueden intersectarse formando varias
combinaciones. Segn esto, las fallas comnmente vistas en el minado
subterrneo son: las cuas biplanares, las cuas tetrahedrales, los bloques
tabulares o lajas y los bloques irregulares. Desde luego, no solo las diaclasas
pueden intervenir para generar estos modos de falla de la roca, sino que la
combinacin puede ser con cualquier otro tipo de discontinuidades como fallas,
zonas de corte, estratos, etc.
2.2.2.1 Cuas Biplanares
El modo ms simple de falla est formado por la interseccin de dos diaclasas o
sistemas de diaclasas, en general dos discontinuidades o sistemas de
discontinuidades, cuyo rumbo es paralelo o subparalelo al eje de la excavacin.
En este caso, en el techo o en las paredes se forma una cua biplanar o prisma
rocoso, que podra desprenderse desde el techo o deslizarse desde las paredes
inesperadamente.
Figu ra 3.0 Cuas bip lanares li berad as po r lasinterseccio nes de diaclasas en rocas fracturadas.
2.2.2.2 Cuas Tetrahedrales
Es otro modo de falla que considera la interseccin de tres diaclasas o sistemas
de diaclasas, en general tres discontinuidades o sistemas de discontinuidades,
para formar una cua tetrahedral que podra caer o deslizarse por peso propio, ya
sea desde el techo o desde las paredes de la excavacin.
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En la figura 4.0se aprecia la forma como se presentan los planos representativos
de las tres familias de discontinuidades con respecto a la orientacin de la labor
subterrnea, formando una cua tetrahedral que desliza desde el techo de la labor
subterrnea, en la figura 5.0 se aprecia la cua tetrahedral formada por los tres
planos representativos
Figura 4.0 Presenta plan os represen tativos tpico s q ue fo rman c uas tetrah edrales entecho
Figura 5.0 Presenta la cua tetrahedrales definid a en el prog rama Unw edge 3.0
En la siguiente figura podemos apreciar cuas tetrahedrales liberadas por las
intersecciones de diaclasas en rocas, en techo y en las paredes de la excavacin
subterrnea.
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Figura 7.0 Bloq ues tabu lares o lajas liberadas en lacaja techo, en donde se presentan las falsas cajas.
2.2.2.4 Bloques Irregulares
En este caso, la roca de los contornos de la excavacin est formada como un
edificio de bloques que se autosostienen. Los bloques liberados por las
intersecciones de las diaclasas presentan formas complejas, como en la Figura
8.0. La falla puede ocurrir por cada o deslizamiento de los bloques debido al
efecto de la gravedad.
Figura 8.0 Blo ques irregu lares liberados p or lasinterseccio nes de las diaclasas en rocas fracturadas,
2.2.3 Excavaciones en Roca Intensamente Fracturada y Dbil
La roca intensamente fracturada presenta muchos sistemas de diaclasas y otrasfracturas, las cuales crean pequeas piezas o fragmentos rocosos, constituyendo
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por lo general masas rocosas de mala calidad, que son comunes en los depsitos
mineralizados del pas. La falla del terreno en este caso ocurre por el
deslizamiento y cada de estas pequeas piezas y fragmentos rocosos o por el
desmoronamiento de los mismos desde las superficies de la excavacin. La falla
del terreno progresivamente puede ir agrandando la excavacin y eventualmente
llevarla al colapso si no se adoptan medidas oportunas de sostenimiento artificial.
Las excavaciones en este tipo de material son bastante complicadas por el tiempo
de auto-sostenimiento que presenta la roca.
Figura 9.0 Roca intens amente fractur ada. La sup erf icie de la excavacinfalla com o res ul tado d el desm oro nam ient o de pequeos blo qu es y cuas.
2.2.4 Excavaciones en Roca Estratificada
Muchos depsitos mineralizados del pas estn emplazados en roca sedimentaria,
en la cual el rasgo estructural ms importante son los estratos. Las principales
caractersticas de los planos de estratificacin son su geometra planar y su alta
persistencia, las cuales hacen que estos planos constituyan debilidades de la
masa rocosa al momento de desarrollar la excavacin en esta zona.
Cuando los estratos tienen bajo buzamiento (< 20), generalmente el techo y piso
de los tajeos concuerdan con los estratos y los mtodos de minado que se utilizan
involucran el ingreso del personal dentro del vaco minado, por lo que es
importante asegurar la estabilidad de la excavacin, principalmente del techo de la
labor. Los problemas que pueden generarse en estos casos, tienen relacin con la
separacin o despegue de los bloques tabulares del techo inmediato y su cargado
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y deflexin hacia el vaco minado por efecto de la gravedad.
Es muy importante poder conocer el ancho de cada bloque o estrato para
determinar el tipo de sostenimiento adecuado.
Figura 9.0 Separacin o d espegue d e los estratossu bh orizo ntal es, flexi n y cada h acia el vaco m inad o.
Cuando los estratos tienen buzamiento de moderado a empinado, stos se
constituyen en la caja piso y techo de la labor o tajeo. Principalmente en la caja
techo, los estratos se constituyen en falsas cajas, formando bloques tabularesque pueden separarse o despegarse de la caja techo inmediata por el efecto de la
gravedad y caer hacia el vaco minado.
Figura 10.0 Separacin o despegu e de los estratos empinado s osubv erticales , pand eo y cada h acia el vaco m inad o.
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Figura 12.0 Zonas de co rte como estruct uras mltiples
Generalmente hablando, las fallas estn relacionadas a terrenos dbiles que
pueden estar muy fracturados y la falla misma puede contener arcilla dbil o
panizo, este ultimo hace que la roca se desprenda fcilmente entre sus fracturas
provocando de esa manera un colapso en toda la zona de influencia de dicha
falla, en la siguiente figura se muestra cmo afecta una falla geolgica a una
excavacin subterrnea.
Figura 13.0 Zonas de falla, desprend imiento del techo enpequ eos blo qu es d e ro ca
En la foto se aprecia el desprendimiento del techo y las paredes de la excavacin
en pequeos trozos de roca, los cuales se encuentran envueltos en panizo, la
calidad de roca de esta zona era del tipo II-Buena. Es muy importante comprender
que tales zonas de alteracin influyen significativamente en toda excavacin
subterrnea.
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Por tal motivo es muy importante realizar un estudio geolgico detallado que tenga
como consigna el identificar estos tipos de estructuras para poder tomar las
medidas del caso al momento de realizar los diseos de preparacin de las
labores subterrneas.
2.3 INFLUENCIA DE LOS ESFUERZOS
Cualquier excavacin practicada en un medio rocoso, produce un desequilibrio en
el mismo; al extraer volmenes de roca, se produce inevitablemente la eliminacin
del soporte natural de la masa rocosa circundante, esto da origen a la alteracin
de las condiciones de equilibrio y produce una redistribucin de los esfuerzos que
actan sobre el macizo rocoso, generando la inestabilidad en forma de cada o
estallido de rocas.
Cuando el minado procede a poca profundidad respecto de la superficie, la
estabilidad de las excavaciones est condicionada principalmente por la influencia
de la estructura de la roca, tal como se ha descrito en el acpite anterior.
A medida que la profundidad del minado aumenta (mayor encampane), en general
los esfuerzos naturales en toda la masa rocosa tambin van incrementndose.
Conforme avanza el minado, los esfuerzos inducidos pueden concentrarse en
ciertos lugares de las excavaciones, en otros pueden disiparse. A esto le
sumamos la influencia de las estructuras de la roca y encontramos una masa
rocosa compleja, la misma que se define como inestable al momento de realizar
una excavacin.
La condicin de tensiones reinantes en un determinado punto de un macizorocoso est dada por la suma de los siguientes factores:
1. Esfuerzos residuales debido a movimientos tectnicos del pasado.
2. Esfuerzos tectnicos actuales debido a la continua deformacin de la
corteza continental.
3. Esfuerzos generados por presiones de agua de niveles freticos.
4. Esfuerzos gravitacionales debido al peso del terreno superior.
5. Esfuerzos inducidos por la operacin minera tales como excavacionescercanas vacas, rellenas o en ejecucin.
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2.3.1 Esfuerzo y Deformacin
Para tener un mayor conocimiento acerca de este fenmeno aremos un pequeo
estudio sobre esfuerzo y deformacin a la que es sometida la masa rocosa
El diseo de cualquier elemento o de un sistema estructural implica responder dos
preguntas: El elemento es resistente a las cargas aplicadas? y Tendr la
suficiente rigidez para que las deformaciones no sean excesivas e inadmisibles?
Las respuestas a estas preguntas implican el anlisis de la resistencia y rigidez de
una estructura, aspectos que forman parte de sus requisitos. Estos anlisis
comienzan por la introduccin de nuevos conceptos que son el esfuerzo y la
deformacin, aspectos que sern definidos a continuacin (Salvadori y Heller,1998; Timoshenko y Young, 2000).
2.3.1.1 Esfuerzo
Las fuerzas internas de un elemento estn ubicadas dentro del material por lo que
se distribuyen en toda el rea; justamente se denomina esfuerzo a la fuerza por
unidad de rea, la cual se denota con la letra griega sigma () yes un parmetro
que permite comparar la resistencia de dos materiales, ya que establece una base
comn de referencia.
= P/A
Donde:
P = Fuerza Axial
A = rea de la Seccin Transversal
Cabe destacar que la fuerza empleada en la ecuacin anterior debe ser
perpendicular al rea analizada y aplicada en el centroide del rea para as tener
un valor de constante que se distribuye uniformemente en el rea aplicada. La
ecuacin anterior no es vlida para los otros tipos de fuerzas internas; existe otro
tipo de ecuacin que determine el esfuerzo para las otras fuerzas, ya que los
esfuerzos se distribuyen de otra forma.
Unidades
El esfuerzo utiliza unidades de fuerza sobre unidades de rea, en el sistema
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internacional (SI) la fuerza es en Newton (N) y el rea en metros cuadrados (m 2),
el esfuerzo se expresa por N/m2o pascal (Pa). Esta unidad es pequea por lo que
se emplean mltiplos como el es el kilopascal (kPa), megapascal (MPa) o
gigapascal (GPa). En el sistema americano, la fuerza es en libras y el rea en
pulgadas cuadradas, as el esfuerzo queda en libras sobre pulgadas cuadradas
(psi). Particularmente en Per la unidad ms empleada es el kgf/cm2para denotar
los valores relacionados con el esfuerzo (Beer y Johnston, 1993; Popov, 1996;
Singer y Pytel, 1982; Timoshenko y Young, 2000).
2.3.1.2 Deformacin
La resistencia de la masa rocosa no es el nico parmetro que debe utilizarse al
disear o analizar su estructura; controlar las deformaciones tiene la misma o
mayor importancia. El anlisis de las deformaciones se relaciona con los cambios
en la forma de la masa rocosa que generan las cargas aplicadas.
Para poder entender mejor este principio lo graficamos de la siguiente manera,
bajo el principio de causa - efecto.
Causa Efecto = Ac cin - Reaccin
Causa:Esfuerzo _______________(Normal (), Corte ())
Efecto:Deformacin ____________ (Axial (), De Corte ())
Si suponemos un paralelepipedo rectangular con sus lados orientados segn los
ejes coordenados, sobre el cual acta un esfuerzo normal el efecto observado es
un acortamiento en la direccin de la aplicacin de la carga (z) y a la vez unaexpansin en las direcciones perpendiculares a ella (x e y), tal como se observa
en la figura 14.0.
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Figura 14.0 Ejemplo de esfuerzo y d eform acin
En materiales elsticos los esfuerzos y las deformaciones estn determinadas a
travs de dos coeficientes Young (E) y Poisson ()
z = z / E
y = - z / E
x = - z / E
Si el paralelepipedo estuviera sometido a esfuerzos normales en las tres
direcciones x, y, z, tal como ocurre en la practica en la masa rocosa, las
deformaciones resultantes pueden obtenerse aplicando el principio de
superposicin:
x = 1/E (x - (y + z))
y = 1/E (y - (x + z))
z = 1/E (z - (x + y))
Donde:
= Esfuerzo
= Deformacin
Coeficientes:
E = Coeficiente de Young (modulo de elasticidad), o rigidez de material
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= Coeficiente de Poisson
E = /
2.3.1.3 Tipos de Deformacin
Las rocas, al igual que cualquier otro material, se deforman ante la accin de
esfuerzos externos. Nosotros no captamos esa deformacin, pero s podemos
saber cundo una roca est deformada. Estudiando la deformacin podemos
saber cmo han sido los esfuerzos que la produjeron y, por tanto, reconstruir la
actividad tectnica pasada en una regin.
Cualquier materia l se puede deform ar de tres maneras:
Defo rm acin elst ica:el material se deforma, pero cuando cesa el esfuerzo,
la deformacin desaparece (por ejemplo una goma elstica). Es, por tanto, una
deformacin reversible.
Defo rm acin p lst ica: la deformacin se mantiene aunque el esfuerzo
desaparezca (como ocurre con la plastilina). La deformacin es irreversible.
Defo rm acin frgil :el material se fractura como respuesta al esfuerzo (sera
el caso de un vidrio roto). Al igual que la anterior, tambin es irreversible.
Figura 15.0 Grafico de esfuerzo y deform acin
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Curva de esfuerzo-deformacin tpica obtenida en un ensayo triaxial en
laboratorio.
Figura 16.0 Grafico de ensayo tr iaxial de una roc a
Cuando estas deformaciones se producen en los materiales terrestres dan lugar a
estructuras geolgicas reconocibles, como son:
Pliegues, cuando la deformacin sufrida por las rocas es de tipo plstica. Los
materiales se doblan dndonos idea de qu fuerzas los plegaron.
Figura 17.0 Plegamient o prod ucto d e fuerzas externas
Fal las y Diaclasas, son deformaciones frgiles. Las rocas aparecen rotas y,
generalmente, hay separacin entre las partes fracturadas.
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Figura 18.0 Fallamiento p rodu cto d e fuerzas externas
2.3.1.4 Efecto de la excavacin en el campo de las tensiones
Mientras no se altere la continuidad de la masa rocosa, esta se mantendr en
equilibrio esttico, debido al estado de confinamiento natural en que se encuentra
Figura 19.0 Esfuerzos antes de la excavac in
Al producirse una excavacin, se altera el equilibrio pre-existente y las tenciones
de campo son obligadas a Redistribuirse alrededor de la excavacin, tal como
muestra la figura 20.0
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Figura 20.0 Esfuerzos indu cido s alrededor de una excavacin
Los puntos A, B, C y D han pasado de una situacin confiada en el equilibrio a
otra en que las tenciones se han incrementado y ha desaparecido el
confinamiento lateral que antes tenan afectndose de esa manera la capacidad
del macizo rocoso circundante para resistir cargas.
Los puntos E, F o G ubicados al interior del macizo rocoso (pero alejados de la
periferia de la excavacin), han sufrido tambin un incremento en las tensiones a
las que estaban sometidos, pero mantienen cierto grado de confinamiento por lamasa rocosa circundante.
El siguiente grafico muestra los esfuerzos representados en una excavacin de
una masa rocosa por el programa Phase2 5.0, se aprecia como los esfuerzos de
la roca cambian de orientacin con respecto a la abertura, se puede apreciar la
deformacin futura de la seccin inicial de la excavacin causada por los
esfuerzos, (esfuerzo-deformacin).
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Figura 21.0 Deformacin p roducto de esfuerzos inducidos en unaexcavacin graficado p or el prog rama Phase2 5.0
Lo segundo que se aprecia en el grafico es la direccin de las tenciones, que es lo
segundo ms importante al interpretar las posibles deformaciones y/o esfuerzos
de la masa rocosa, a continuacin en el grafico 22.0apreciaremos como al variar
la direccin de los esfuerzos la deformacin que sufre la abertura en la roca varia,
debido a que la deformacin en una masa rocosa estn ntimamente ligada a la
direccin de las tenciones.
Figura 22.0 Variacin en la deform acin prod ucto de la variacin deesfuerzos en una excavacin graficado po r el programa Phase2 5.0
En los grficos 21.0 y 22.0 apreciamos la misma masa rocosa as como las
mismas dimensiones de la excavacin, con la diferencia que la direccin de los
esfuerzos principales en el grafico 21.0 es vertical (tpico), y en el grafico 22.0 la
direccin de los esfuerzos principales tiene un ngulo de 45, en este grafico
apreciamos como varia la zona donde influyen los esfuerzos, es por tal motivo que
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recalcamos que es sumamente importante conocer no solo las magnitudes de los
esfuerzos si no tambin su direccin, para tener en cuenta las zonas de influencia
de estos a la hora de desarrollar un diseo en roca.
2.3.1.5 Medicin de Esfuerzos In-Situ
Aunque no es habitual, la medicin de las magnitudes y direcciones de las
tensiones principales existentes en la roca, se debe integrar en el diseo de
cualquier excavacin subterrnea, ya que influye de forma evidente en la
respuesta de la roca frente a la variacin de tensiones causadas por dichas
excavaciones y, por lo tanto, en la estabilidad de las mismas.
Existen diversos mtodos para medir tensiones in-situ, entre las que se puedecitar amanera de ejemplo:
Sobreperforado:se basa en el procedimiento de relajacin, realizndose en el
interior de un sondeo. Como ventaja de su aplicacin hay que citar que es el
mtodo que proporciona los resultados ms completos.
En forma resumida, se siguen los siguientes pasos para la realizacin del ensayo:
a) Se perfora un sondeo hasta la profundidad que se pretende investigar.
b) Se perforan unos 50 cm. A partir de este punto con dimetro inferior y se
coloca el instrumento de medida en su interior.
c) Se perfora el tramo anterior con el dimetro inicial y,
d) Se somete al testigo obtenido, que contiene el instrumento de medida en
su interior, a una presin radial para determinar el mdulo de elasticidad.
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Figu ra 23.0 Ejemp lo de medi cin de esf uerzo s in -situ mtod osobreperforado
Sensorusbmdg: Roceta de deformacin de resistencia elctrica
Figu ra 24.0 Senso r de med icin de esfuerzo s in -situ mtod o
sobreperforado
El control debe realizarse tanto antes como durante y despus de la construccin
de una excavacin.
Antes de la const ruc cin:para contar con informacin necesaria para el diseo
de las excavaciones. esta informacin incluye datos sobre el modulo de
deformacin, resistencia de la roca y estado de esfuerzosin-situ.
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Durante la con struc cin:para auscultar cargas, tensiones y deformaciones que
confirman la idoneidad del diseo o proporcionen las bases necesarias para su
cambio.
Desp us d e la con str uc ci n: para controlar la evolucin de tensiones y
deformaciones como prevencin frente a posibles roturas.
Es muy importante que toda persona que trabaja en labores subterrneas
comprenda estos principios bsicos de deformacin de la masa rocosa, para de
esa forma tener un conocimiento ms completo de su comportamiento.
2.4 INFLUENCIA DEL AGUA SUBTERRNEA
Sabemos que la mayor parte de las masas rocosas en nuestro pas tienen
fracturas y grietas. La influencia del agua en las fisuras es un aspecto importante
a considerar. Cuando en las fisuras hay presencia de agua, sta ejerce presin y
acta como lubricante, adems puede lavar el relleno dbil de las fracturas,
complicando la situacin de la excavacin.
Figura 25.0 El agua puede lub ricar las famil ias d ediscont inu idades y permit i r que las piezas de rocas s e muevan.
En rocas intensamente fracturadas, la presencia del agua acelera el proceso de
aflojamiento, especialmente en ambientes de altos esfuerzos donde el
aflojamiento de la roca ser muy rpido.
La observacin de cambios en la humedad, en el techo y paredes de la
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excavacin, ayuda en el reconocimiento de posibles fallas de la roca, como
resultado de las variaciones de los esfuerzos. Si el agua empieza a filtrarse a
travs de la roca dentro de un rea que es normalmente seca, es un signo de que
la roca est pasando por cambios de esfuerzos, estos cambios harn que las
fracturas se abran o se extiendan, empezando a manifestarse la humedad.
Similarmente, si un rea normalmente con presencia de agua empieza a secarse,
tambin deber tomarse como una indicacin de que la roca est ganando
esfuerzos.
Figu ra 26.0 Af loj amien to d e la roca y d eslizam iento a travs de unafalla por la presencia d e agua.
La presencia de agua en las fallas geolgicas y zonas de corte, influye
significativamente en la estabilidad de la masa rocosa de una excavacin.
La presencia de agua en la roca intemperizada y dbil, puede acelerar el
aflojamiento y actuar como lubricante para producir deslizamientos. En ambientes
de altos esfuerzos, la situacin de la estabilidad de la masa rocosa se complica.
Finalmente, en las rocas expansivas, el agua es el detonador del hinchamiento de
las mismas, con la consecuente generacin de altas presiones y deformaciones
que pueden llevarla a la falla o daar los sistemas de sostenimiento.
Es importante considerar que la presencia de agua cida daa a los sistemas de
sostenimiento, produciendo corrosin a los elementos de fierro, acero y deterioro
del concreto. Con el tiempo, los elementos de sostenimiento perdern su
efectividad, creando situaciones de peligro de cada de rocas.
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Cuas rocosasExcavaciones inestables
Excavaciones estables
Figura 30.0 Formas de excavacio nes en funcin de los planos g eolgicos estruc turales.
2.5.1 Tamao de la excavacin
El tamao de una excavacin tiene que ser compatible con las condiciones
geomecnicas de la masa rocosa. Cuando las condiciones geomecnicas no lo
permiten y se intenta hacer crecer el tamao de la excavacin, se genera un
peligro potencial, si es que no se adoptan medidas de control de la estabilidad de
la masa rocosa.
Cuando el tamao de la excavacin crece, los techos, paredes o cajas estn
expuestos a mayores rasgos estructurales de la masa rocosa. Luego, los bloques
y cuas que se autosostenan cuando la excavacin era pequea, ahora tienen
menos autosostenimiento, lo cual representa un peligro potencial.
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En rocas fracturadas en donde las familias de diaclasas u otras discontinuidades
forman bloques rocosos de tamao mediano a grande, stos tienden a
presionarse uno contra el otro en el contorno de la excavacin, logrando
autosostenerse, especialmente en excavaciones de tamao pequeo.
Figura 31.0 Cuando las dim ension es de la excavacin crecen, aumenta lapos ibi l idad de qu e la roca pueda deslizarse o caerse.
En masas rocosas de estratificaciones horizontales planas, el agrandamiento de la
excavacin va a afectar la estabilidad de la misma, dependiendo del espesor del
estrato, debido a la capacidad de autosostenimiento de los estratos y tambin delos esfuerzos. Si el tamao de la excavacin permite que las capas rocosas se
muevan unas en relacin a otras, entonces la falla de la excavacin puede ocurrir.
Hay otras formas de cuas en la periferia de la excavacin, por ejemplo la que se
muestra en la Figura 32.0, en donde se est desarrollando la excavacin con
cuas biplanares en el techo, si se ensancha la excavacin, la cua ir creciendo
para llegar inevitablemente al colapso, debido al incremento de su peso. La misma
conclusin se puede establecer para las cuas tetrahedrales. Este ejemplodemuestra que el incremento del ancho de la excavacin puede reducir las
condiciones de su estabilidad.
En rocas intensamente fracturadas y dbiles, obviamente el crecimiento de la
excavacin significar el colapso de la misma.
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Figura 32.0 Cuas po tencialmente in estables co n el increm ento d el ancho de
la excavacin
2.5.2 Orientacin de las excavaciones
La roca puede ser minada con mayor seguridad en una direccin que en otra, la
direccin preferencial de avance de la excavacin es determinada por el rasgo
estructural dominante de la masa rocosa. Minar en la direccin preferencial de
avance, significar tener condiciones ms ventajosas para la estabilidad de la
excavacin. Contrariamente, minar en la direccin de avance menos favorable,
puede alterar o debilitar la estabilidad de la masa rocosa durante la vida de la
mina, representando peligro de cada de rocas.
En la figura 33.0muestra la identificacin del tipo de falla en una excavacin, de
acuerdo a las estructuras predominantes en la masa rocosa, esto es con la ayuda
de una plantilla estereogrfica o en todo caso con ayuda del programa Dips 5.1.
Figura 33.0 Interpretacin d el mo do d e falla segn las estru cturaspredominantes
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Si una excavacin avanza en forma paralela a un sistema principal de
discontinuidades o al rumbo de los estratos, fallas principales y zonas de corte, las
condiciones de estabilidad de la masa rocosa sern muy desfavorables por el
debilitamiento de la roca, principalmente cuando el buzamiento de estas
estructuras es mayor de 45 .
Figura 34.0 Condicio nes de avance mu y desfavo rables para la estabil id ad.La estructura rocosa fun ciona a m anera de vari l las api ladas en formaparalela a la excavacin, las mis mas qu e presentan inestabil idad.
Figura 35.0 Problemas d e inestabil idad cu ando la excavacin avanzaparalela a una falla
En ambientes de altos esfuerzos, el fallamiento de la roca es una constante
preocupacin, particularmente si la excavacin avanza cerca de una falla
geolgica. En este caso, los esfuerzos se concentran en el rea ubicada entre la
falla y la excavacin y si estos esfuerzos exceden la resistencia de la roca, puede
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Figu ra 37.0 En lo pos ibl e, la excavaci n deb e atravesar la cua.
As mismo, mencionado principio tambin es aplicable al caso de labores mineras
en zonas de pliegues con anticlinales y sinclinales. En este caso, la ubicacin y
direccin de avance de las excavaciones influirn en las condiciones de
estabilidad de las excavaciones. En general, las labores cuyo avance es
perpendicular a los ejes de los plegamientos, presentarn mejores condiciones de
estabilidad respecto a las orientadas en forma paralela a los ejes, siendo las ms
desfavorables las paralelas a los ejes de los sinclinales por la concentracin de los
flujos de agua y de los esfuerzos.
Estas consideraciones son particularmente aplicables a los casos de tneles y
galeras para drenajes, transporte, etc., que son labores comunes en una mina.
Figura 38.0 (a) Cond icion es regulares; (b) Condici ones d esfavorables; (c)Condic iones mu y desfavorables.
A) Tramo de g alera de con dicio nes favorabl es; B) Tramo de c ond icion esdesfavorables.
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2.6 INFLUENCIA DEL ESQUEMA Y SECUENCIA DE AVANCE DEL MINADO
2.6.1 Tipos de excavaciones en el minado subterrneo
La explotacin de minas subterrneas, involucra la ejecucin de una serie de
excavaciones en roca de varias formas, tamaos y orientaciones, que cumplen
determinadas funciones para apoyar al proceso de minado. Estas excavaciones
son de tres tipos:
Los tajeos o fuentes de produccin de mineral, que son aberturas
temporales.
Los accesos y aberturas de servicios para los tajeos o denominados tambin
labores de preparacin, como las galeras y cruceros de acceso, cmaras o
galeras de perforacin, chimeneas de acceso, chimeneas para relleno,
chimeneas para evacuacin del mineral, ventanas de carguo, etc., que
tambin son aberturas temporales.
Los accesos y aberturas de servicios permanentes, tales como galeras de
nivel, rampas, piques, conductos de ventilacin, cmaras especiales, etc.
Los tajeos usualmente constituyen las excavaciones ms grandes, generados
durante la explotacin de un yacimiento, por lo que su rea de influencia en la
perturbacin de la masa rocosa circundante ser mayor que otros tipos de
excavaciones. Los efectos adversos del minado en tajeos pueden ser disminuidos
o an eliminados, por apropiados esquemas y secuencias de avance del minado.
Los accesos y aberturas de servicios para los tajeos generalmente estn ubicados
dentro del rea de influencia de los mismos, por lo que en ciertos casos, pueden
estar sometidos a condiciones severas y adversas, si no se adoptan medidas de
control de estabilidad adecuadas, segn las condiciones geomecnicas de la
masa rocosa, para asegurar su funcionamiento mientras procedan las
excavaciones adyacentes.
Los accesos y aberturas de servicios permanentes deben mantenerse seguras a
lo largo de la vida de la mina, por lo que es importante ubicarlos en reas donde
las perturbaciones de la masa rocosa sean mnimas o tolerables.
Llevar a cabo el minado de un yacimiento sin considerar todos estos conceptos,
significar generar peligros de cada de rocas y por tanto riesgos para el personal
y los equipos.
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2.6.2 Esquema y secuencia de avance del minado
Se debe partir del principio que un yacimiento mineral puede ser extrado de
muchas maneras. Existen variadas estrategias para establecer esquemas y
secuencias de avance del proceso de excavacin durante la explotacin de una
mina. De estas estrategias, algunas se adaptan mejor que otras a las condiciones
geomecnicas y condiciones naturales presentes en el yacimiento (principalmente
a la morfologa de la mineralizacin), de tal manera que se puedan obtener
ventajas significativas en la estabilidad de la masa rocosa.
El esquema y secuencia de avance del minado no puede ser generalizado para
todas las minas. Cada mina tiene sus propias particularidades, dependiendo de
sus propias condiciones geomecnicas y naturales, por ello es importante que el
esquema y secuencia de avance del minado sea definido para cada mina, como
parte del planeamiento y diseo del minado. A continuacin se darn algunos
criterios para ilustrar el tema.
2.6.2.1 El caso de Pilares
En el minado subterrneo se utilizan diferentes tipos de pilares: pilares cuadrados,
rectangulares o irregulares asociados al mtodo de minado por cmaras y pilares;
pilares largos o denominados tambin pilares de costilla, asociados al mtodo de
minado de tajeos abiertos por subniveles con taladros largos, en el cual los pilares
son recuperados como tajeos secundarios, despus del relleno de los tajeos
primarios; o denominados tambin pilares puentes, asociados principalmente al
mtodo de minado por corte y relleno en yacimientos con alto buzamiento; y losproteccin, que tienen la funcin de proteger al minado adyacente o a
excavaciones permanentes como piques, chimeneas u otras instalaciones
importantes.
En el caso de los pilares, hay factores que afectan su resistencia y que estn
relacionados a los defectos o rasgos estructurales que estn presentes en el pilar
y la forma y orientacin de los mismos.
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Para el caso de los pilares utilizados en el mtodo de minado por cmaras y
pilares, podemos ilustrar mejor la influencia del esquema y la secuencia de
avance del minado en la estabilidad de los mismos.
Consideremos a manera de ejemplo un cuerpo mineralizado en dnde se
presenta una masa rocosa fracturada con tres sistemas tpicos de
discontinuidades, dos de ellos de rumbos ms o menos paralelos y buzamientos
opuestos, el tercero con rumbo ms o menos perpendicular a los anteriores y
cualquier buzamiento. Si se decidiera hacer pilares cuadrados o rectangulares con
relacin W/H = y un esquema como el de la Figura 39.0por ejemplo, en este
caso los dos primeros sistemas de discontinuidades interceptaran al cuerpo del
pilar de pared a pared, si es que los pilares tuvieran una altura determinada y un
ancho limitado. En este caso, ocurrira el debilitamiento de los pilares, lo cual
constituira un problema de falla potencial de la roca.
Figura 39.0 Esquema de pilares desfavorables p ara la estabil id ad de los mism os.
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La solucin sera hacer pilares rectangulares, alineando el lado mayor
perpendicular a los dos primeros sistemas de discontinuidades. En este caso, el
ancho de los pilares no tendra intersecciones de discontinuidades de pared a
pared y por lo tanto seran mucho ms resistentes y estables, aunque las cuas
rocosas en la pared de los pilares podran moverse, esto no afectara
significativamente la estabilidad de los mismos.
Figura 40.0 Esquema de pilares favorables para estabil idad de los mismo s.
Por otro lado, la presencia de fallas geolgicas o zonas de corte pueden influir
significativamente en la adopcin del esquema de minado por cmaras y pilares, y
por lo tanto en las condiciones de estabilidad de las mismas. Los sistemas de
minado deberan integrar las fallas o zonas de corte a los pilares para mantener
los techos de los tajeos en roca competente. Esta ser una razn por la que
algunas veces el esquema de los pilares no ser uniforme, variando sus anchos
de acuerdo a la presencia o ausencia de fallas o zonas de corte.
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En el caso d el dibujo (B),tambin el pilar y la falla tienen rumbos ms o menos
paralelos, pero en este caso por el menor buzamiento de la falla, sta intercepta al
pilar de pared a pared. En este caso habr un debilitamiento del pilar y hasta
podra ocurrir el deslizamiento a travs de la falla. Para una completa estabilidad
se tendra que hacer un pilar de mayor ancho, para mantener a la falla dentro del
pilar.
En el caso del dibu jo (C), el pilar es interceptado por la falla transversalmente y
longitudinalmente. En este caso la estabilidad del pilar disminuir
significativamente, a causa de que los planos de la cua tienen libertad para
moverse horizontal y verticalmente. El incremento del ancho del pilar no mejorara
las condiciones de estabilidad, pero s la disminucin de la altura del pilar, aunque
esto significara una reduccin de la recuperacin del mineral.
En el caso del minado por cmaras y pilares, el esquema de pilares puede ser
planeado para soportar los techos fallados, muy particularmente los pilares
debern ubicarse en las reas de interseccin de las fallas. Este esquema de
pilares es til para controlar mejor las condiciones de estabilidad de las
excavaciones.
Otro aspecto importante a considerar en el caso de vetas o cuerpos mineralizadosinclinados, es la forma y orientacin de pilares.
Los pilares de rumbo, en particular los pilares largos, son inherentemente
inestables y deben ser evitados, ellos sufren una falla progresiva rpida, an
cuando estn reforzados con pernos de roca cementados o cables. Una forma de
estabilizar los pilares de rumbo, es agrandando su ancho o inclinando las paredes
Figura 43.0 Pilar inestable (cargas de m omento). Pilar estable (cargas de co rte).
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Los pilares largos de buzamiento son ms atractivos desde el punto de vista de la
estabilidad, que los pilares largos de rumbo.
La resistencia de los pilares aumenta con el confinamiento del relleno, por lo que
es recomendable su uso. Cuando se van a recuperar pilares, dependiendo de la
altura del pilar, el relleno deber ser cementado para asegurar la estabilidad de
las paredes del mismo.
Tambin es muy importante para la estabilidad de los pilares y de las cmaras,
que los pilares tengan una adecuada cimentacin, es decir, el pilar debe estar
apoyado en la masa rocosa in-situ. Para mantener adecuadas condiciones de
cimentacin, el pilar debe tener continuidad vertical a medida que vayan
avanzando los cortes ascendentes de mineral, de lo contrario, si el pilar no tuviera
una buena base o cimentacin, habra problemas de inestabilidad tanto del pilarcomo de las cmaras, creando situaciones de peligro durante el minado.
Figura 44.0 Incorrecto .
Figura 45.0 Correcto
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A medida que se ejecutan las excavaciones, los esfuerzos continuamente se
reacomodan entre s y cunto ms se acerquen las excavaciones, los esfuerzos
pueden empezar a interactuar con los esfuerzos de campo. Este compuesto o
traslape de esfuerzos puede resultar en la falla de los pilares, por este motivo es
importante un adecuado diseo de stos.
Figura 46.0 Concentrac in de los esfu erzos en el pilar quepuede llevar a su fal lamiento.
Figura 47.0 Puentes o pilares de coro na cuy a altura dependede la calidad de la masa roc osa.
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2.6.2.2 El caso de excavaciones adyacentes
Las labores de preparacin son ejecutadas antes de minar los tajeos.
Principalmente en estas labores y tambin en algunas labores permanentes
cercanas a los tajeos, que inicialmente se encuentran estables, el relajamiento o
la concentracin de los esfuerzos en la periferia de la excavacin, puede llevar al
colapso de las cuas y bloques, generando peligro de cada de rocas.
Figura 48.0 Influen cia del minado adyacente sob re una labor de
preparacin cercana.
La relajacin o concentracin de esfuerzos puede ocurrir por efecto del minado en
tajeos o excavaciones adyacentes, por los efectos de la voladura y por la accin
del tiempo. En general, cualquier actividad de minado, perturbar el estado inicial
de entrelazamiento de las superficies de las diaclasas y reducir la capacidad de
la masa rocosa para soportar sus bloques rocosos de la periferia. Cunto ms
grande sea una excavacin, su efecto sobre las excavaciones vecinas ser
mayor.
2.6.2.3 Minado hacia estructuras principales
El minado hacia estructuras principales como fallas, zonas de corte y diques, es
similar al minado hacia otra excavacin. A medida que la distancia entre las dos
se va reduciendo, los esfuerzos comienzan a concentrarse en un rea cada vez
ms pequea, al punto que puede ocurrir una falla en la excavacin, esto es
particularmente cierto si el minado se lleva a cabo en un rea de altos esfuerzos.
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Figura 46.0 Esquem a de avance desfavorable y fav orable para elmin ado en presencia de fal las.
Cuando el minado sigue hacia arriba del buzamiento (shrinkage o corte y relleno
ascendente) y avanzando hacia una zona de falla, podra encontrarse mayores
dificultades respecto al avance horizontal. En este caso podra resultar en una
falla del terreno an cuando el techo est reforzado con pernos de roca. Tambin
en las intersecciones de las estructuras geolgicas y la geometra del tajeo,
pueden producirse zonas de altos esfuerzos, dando como resultado el fallamiento
de la roca, como se muestra en la Figura 47.0
Figura 47.0 Interaccin entre las inestabil id ades estruct urales y lageometra del tajeo co n p osib les fal lamiento s d e la roca.
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En el caso de diques e intrusiones magmticas, stos tienen un efecto similar a
las fallas sobre la estabilidad de la masa rocosa. Como la roca de stas
estructuras es generalmente competente, aceptan los esfuerzos transferidos
desde las estructuras circundantes, siendo muy propensas a generar inestabilidad
por altos esfuerzos. En particular, cuando estn involucrados con excavaciones
grandes como el caso de tajeos por taladros largos, la posibilidad de inestabilidad
por altos esfuerzos se incrementa. Bajo estas circunstancias, es dificultoso
cambiar el esquema de minado o mtodo de minado, de aqu que es importante
identificar la posicin de las intersecciones dique/mineral en avance.
Figura 48.0 Aum ento de esfuerzos po r la presencia del dique y laextraccin del min eral.
2.6.2.4 Minado hacia rocas de diferente calidad
Si las excavaciones son ejecutadas en lugares donde la masa rocosa es
relativamente de mala calidad y se mueven hacia reas de rocas de mejor calidad,
entonces las rocas de mejor calidad tomarn los esfuerzos desarrollados en la
roca de menor calidad, pudiendo ocurrir la falla en la excavacin, en caso de que
la resistencia de la roca fuera superada por los esfuerzos. Similarmente, si el
minado se lleva a cabo en una roca de mejor calidad y se mueve hacia una roca
de menor calidad, las concentraciones de los esfuerzos entre la excavacin y la
roca de menor calidad puede tambin causar el fallamiento de la roca.
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Figura 49.0 Minado hac ia rocas de m ala calidad.
Tambin puede generarse problemas de inestabilidad de la masa rocosa, si las
formas de cuas en una excavacin de minado se acercan a las cajas laterales de
la estructura, los altos esfuerzos pueden causar el fallamiento de la roca.
Otras situaciones de peligro surgen cuando una excavacin corre paralela a una
falla, muchas fallas son consideradas como componentes crticos estructurales ylas excavaciones situadas junto a ellas estn propensas a fallar.
Los aspectos estructurales y calidad de la masa rocosa son elementos
importantes para el control de la estabilidad de las excavaciones. Por tanto, es
justo establecer que los efectos adversos de los rasgos estructurales y de calidad
de la masa rocosa podran ser disminuidos o an eliminados, por un apropiado
esquema y secuencia de avance del minado.
2.6.2.5 Ubicacin de excavaciones permanentes importantes
En toda mina existen labores mineras permanentes importantes como piques,
galeras de nivel, rampas de acceso, etc. Cuando estas labores no son ubicadas
apropiadamente, en determinado momento pueden estar dentro de reas
perturbadas por la influencia del minado de los tajeos, sometidas a condiciones
adversas severas, significando peligros de cada de rocas.
Casos comnmente observados son por ejemplo, labores mineras permanentes
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El tiempo que se expone abierta una excavacin, est aparejado al ciclo de
minado, lo cual a su vez depende de la secuencia de avance del mismo.
Muy particularmente en las rocas de mala calidad, es importante dar la mayor
velocidad posible al ciclo de minado, de este modo, no se le dar tiempo a la
masa rocosa a perturbarse, controlndose mejor las condiciones de estabilidad de
las excavaciones. La mayor velocidad del ciclo de minado, tambin permitir el
uso racional de los elementos de sostenimiento, puesto que las excavaciones
requerirn menor sostenimiento. Este principio funciona muy bien particularmente
en los mtodos de minado que utilizan el relleno de los tajeos; cunto ms rpido
se rellene un tajeo despus de haber sido abierto, mejor se controlarn las
condiciones de estabilidad del mismo.
2.7 INFLUENCIA DE LA PERFORACIN Y VOLADURA
Prescindiendo de la resistencia y de las propiedades estructurales de la masa
rocosa, la roca suelta siempre est presente en las excavaciones, particularmente
despus de la voladura. Bajo tales circunstancias, la roca suelta tiene que ser
desatada apropiadamente. El desatado remueve la roca suelta del techo y las
paredes de las aberturas mineras. La roca suelta que no puede ser desatada,deber ser volada o sostenida.
Las malas prcticas de perforacin y voladura que pueden contribuir a la falla del
terreno, son brevemente establecidas como sigue:
Las vibraciones causadas por la voladura, pueden causar el fracturamiento
de la masa rocosa y accionar la cada de rocas. Esto es particularmente
importante en tajeos de minados masivos por taladros largos, donde las
voladuras grandes son comunes. Las voladuras en tajeos y labores de desarrollo y preparacin a menudo
resultan en sobre-rotura y aflojamiento de la masa rocosa, requiriendo sta
de un minucioso desatado.
Las voladuras severas que en masas rocosas forman bloques, pueden
acentuar la debilidad de las discontinuidades, debido a que stas son
abiertas, resultando en masas rocosas fracturadas y de mala calidad por la
prdida del ajuste original de sus rasgos estructurales.
La voladura puede tambin afectar a la masa rocosa ya sostenida y debilitarla a
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tal grado que los bloques rocosos podran quedar colgados con los pernos de roca
o caer sobre el piso.
Debido a que una mala voladura causa daos a la roca circundante e induce
grandes movimientos a lo largo de planos de deslizamiento, es importante el usode tcnicas de voladura controlada, particularmente en los terrenos formados por
bloques, para asegurar techos y paredes lisos o firmes y prevenir as movimientos
crticos a lo largo de los planos de deslizamiento.
Figu ra 51.0 Daos cau sados po r vo ladu ra.
Las voladuras en realce producen mayores daos y generan zonas de
debilitamiento de la estructura existente, incrementando la posibilidad de falla de
la masa rocosa de una excavacin subterrnea. Es por tanto recomendable que
en las rocas de inferior calidad a RMR = 45, no se realicen voladuras en realce,
sino en breasting.
Es recomendable tambin que en los tajeos de minado masivo con taladros
largos, se realicen voladuras controladas en las paredes del tajeo, de preferencia
se deben utilizar taladros paralelos en lugar de abanicos. Esto es particularmente
aplicable a las rocas de inferior calidad a RMR = 45.
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2.8 INFLUENCIA DE LOS ESTNDARES DEL SOSTENIMIENTO
Aparte de lo desarrollado anteriormente, hay otros factores que influyen en las
condiciones de estabilidad de las excavaciones y que generan problemas
potenciales de cada de rocas. stos estn referidos a los estndaresinadecuados del sostenimiento, como el retardo en su instalacin y las fallas en
los procedimientos de instalacin y control de calidad de los elementos de
sostenimiento.
Cuando una masa rocosa requiere de sostenimiento y ste no es instalado
oportunamente, se produce el aflojamiento de la roca, en un proceso que puede
durar das, semanas o meses, dependiendo de las caractersticas de la roca.
La instalacin del sostenimiento en una masa rocosa aflojada no resulta efectiva,
creando peligros de cada de rocas. Similar principio se aplica al caso del relleno
de tajeos, el desfase entre el avance del minado y la colocacin del relleno
(retraso del relleno), produce mayor perturbacin de la masa rocosa por el
crecimiento de las excavaciones.
Los errores o malos hbitos en los procedimientos utilizados para la instalacin de
los elementos de sostenimiento, no solamente influyen en el rendimiento de los
mismos, sino que generan peligros de cada de rocas y por tanto riesgos para el
personal y equipos. Es comn observar casos en donde los soportes (cimbras,
cuadros de madera, revestimientos de concreto) no son bien topeados a la roca o
los refuerzos (diferentes tipos de pernos) no son instalados tomando en cuenta la
estructura de la masa rocosa o que stos sean dirigidos paralelos e incluso dentro
de una discontinuidad.
La falta de programas de control de calidad de los sostenimientos instalados,
como el shotcrete (materiales, resistencia, espesor y procedimientos de
aplicacin), el rendimiento de los pernos de roca, etc, influyen tambin en la
estabilidad de la masa rocosa de las excavaciones. Por ello, es importante que en
las operaciones mineras subterrneas se implementen programas de control de
calidad de los sostenimientos instalados.
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