MINISTERIO DE INDUSTRIAY ENERGIASECRETARIA DE LA ENERGIA Y RECURSOS MINERALES

INVESTIGACION GEOMECANICA DEDEFORMACIONES GRANDES Y SU CAUSALIDAD

Y DISEÑO DE LABORES MINERASBAJO LAS MISMAS

Vol.I MEMORIA

INSTITUTO GEOLOGICO Y MINERO DE ESPAÑA9YDiciembre 1983

INVESTIGACION GEOMECANICA DE DEFORMACIONES

GRANDES Y SU CAUSALIDAD Y DIS EÑO DE LABORES

MINERAS BAJO LAS MISMAS

d

Este trabajo ha sido realizado por la División de Geolo

gía Aplicada a la Ingeniería del Instituto Geológico y Minero -

de España ( IGME), en regimen de convenio con la Empresa Naciceial

Adaro de Investigaciones Mineras, S . A., (ENADIMSA) con la parti

cipación de:

Por parte del IGME:

D. José María Pernía Llera . Director del Estudio

Por parte de ENADIMSA:

- D. Antonio J. Campos de Orellana Pardesa. Jefe del Pro

yecto.

- D. José Luis Herrera

- D. Juan Herrera

- D. José Barbero

- Dña. Julia Saint-Aubin

Asimismo han colaborado en la realización los señores,

J.A. Manrique y L. Osorio de la Empresa Nacional Carbonífera del

Sur (ENCASUR).

INDICE

Págs.

1.- INTRODUCCION ...................................... 1

1.1.- ANTECEDENTES ................................ 2

1.2.- JUSTIFICACION DEL PROYECTO .................. 3

1.2.1.- Necesidad y utilidad del Proyecto ... 3

1.2.2.- Justificación del Proyecto dentro delos planes nacionales y del plan deactividades del IGME ................ 3

1.2.3.- Resultados que se esperan alcanzar delProyecto ............................ 4

1.3.- OBJETIVOS DEL PROYECTO ...................... 5

1.4.- AREA DE ESTUDIO ............................. 6

1.5.- PLAN DE TRABAJOS ............................ 8

1.6.- AGRADECIMIENTOS ............................. 8

2.- DEFINICION DEL PROBLEMA ........................... 10

2.1.- PROBLEMATICA ................................ 11

2.2.- SECUENCIA HISTORICA ......................... 13

3.- VALORACION DEL PROBLEMA ........................... 19

3.1.- DIAGNOSTICO PRELIMINAR ...................... 20

3.2.- COMPLEJIDAD DEL PROBLEMA ..................... 23

4.- PLAN DE ACCION .................................... 25

4.1.- CRITERIOS ................................... 26

4.2.- ANALISIS GEOLOGICO ESTRUCTURAL .............. 26

4.2.1.- Análisis Estructural Regional ....... 27

4.2.2.- Análisis Estructural de Area ........ 27

Págs.

4.2.3.- Análisis Estructural Local .......... 28

4.3.- ANALISIS CON DILATOMETRO .................... 29

4.3.1.- Características Elásticas ........... 29

4.3.2.- Anisotropía ......................... 30

4.3.3.- Comportamientos Plásticos. Análisis -de Carga y Descarga ................. 30

4.4.- ANALISIS DE LABORATORIO ..................... 30

4.4.1.- Resistencia a la Compresión Uniaxial. 31

4.4.2.- Densidades .......................... 31

4.4.3.- Cohesión y Fricción Interna ......... 31

4.4.4.- Análisis Mineralógico (Rayos X ) ..... 32

4.5.- MEDIDAS DE TENSIONES IN-SITU . ............... 32

4.6.- ANALISIS MICROSISMICO ....................... 34

4.7.- COMPORTAMIENTO TIEMPO-DEPENDIENTE ( VISCO-ELASTICIDAD ). ENSAYOS DE FLUENCIA TRIAXIALES ... 36

4.8.- ZONIFICACION GEOTECNICA DE LOS MATERIALES GEOLOGICOS DEL MURO DE LA CAPA ................ 38

4.9.- ANALISIS NUMERICO POR ELEMENTOS FINITOS ..... 41

4.9.1.- Modelo General de la Estructura Mine-ra .................................. 41

4.9.1.1.- Condiciones de Contorno dela Estructura General ..... 41

4.9.1.2.- Análisis de sensibilidad .. 45

4.9.2.- Localización de la galería de arras-tre ................................. 47

4.9.2.1.- Modelo Reducido Elasto-Plá stico ..................... 47

4.9.2.2.- Análisis de la posición 1 -(primitiva de la galería).. 47

4.9.2.3.- Situación óptima de la gal ería ...................... 52

4.9.3.- Diseño de la entibación ............. 62

4.9.3.1.- Definición del problema ... 62

4.9.3.2.- Modelo Estructural. Crite-rios ...................... 62

Págs.

4.9.3.3.- Análisis de Sensibilidad -del Espaciamiento ......... 65

4.9.3.4.- Análisis de Tipos de Cuadro 65

4.9.3.5.- Análisis del tipo de perfil 66

5.- CONCLUSIONES ...................................... 67

6.- RECOMENDACIONES ................................... 70

7.- BIBLIOGRAFIA ...................................... 73

1.- INTRODUCCION

1.1.- ANTECEDENTES

El problema de las grandes deformaciones experimentadas

en los huecos subterráneos y, específicamente, en las labores

mineras en ciertos ámbitos geológicos requiere una previa y -

atenta consideración de las condiciones bajo las cuales se ma

nifiestan aquéllas. En realidad , la Geomecánica está hoy dota

da de la herramienta conceptual y práctica que permite una re

lativa aproximación a las mismas y, consecuentemente, su,en bue

na medida, identificación objetiva.

Aunque esta identificación no sea la exacta y cabal que

sería de desear, sí va a permitir, en cualquier caso, la elabo

ración de criterios con que afrontar la inserción de una expío

tación minera em un ámbito en que, potencialmente, se registre

una concentración elevada de tensiones, traducible en las alu

didas deformaciones; específicamente, criterios con que abor-

dar la disposición o localización de las labores, su diseño y

hasta la estrategia de su ejecución.

Todo ello redundable en una contribución a la optimiza

ción técnica y económica de la explotación , en una seguridad -

mayor en las condiciones de trabajo personal y en una protección,

obligada, del medio exterior en que, eventualmente, puede tener

repercusión los efectos de laboreo.

En España no se han efectuado, que se sepa, estudios de

- 2 -

determinación de estos campos de esfuerzos regionales y locales

orientados básicamente a: 1) la investigación de configuracio

nes anómalas de los mismos -concentraciones de tensiones re

siduales , por ejemplo- y la problematización de la apertura y

conservación de excavaciones y huecos mineros; 2) la neutrali-

zación o remedio de estas operaciones problematizadoras.

1.2.- JUSTIFICACION DEL PROYECTO

1.2.1.- Necesidad y utilidad del Proyecto

Al instalarse en un yacimiento de carbón la localización

del ámbito en que debe desarrollarse el Proyecto , resulta evi

dente la adecuación de la asignación de recursos que éste entra

ña con las necesidades planteadas en el sector energético y,con

cretamente , en el del carbón, sector urgido de una rápida pues

ta en activo de sus recursos ante el imperativo de disminuir al

mínimo posible la dependencia energética de España.

Pero esta potenciación de los recursos energéticos y de

sacentuación de la dependencia de recursos exteriores debe, ob

viamente, efectuarse con el menor coste posible: la adopción de

las conclusiones del Proyecto en el proceso de diseño y en la

conducción de la explotación va a significar una mejora del sis

tema conjunto , aún en el caso de que la implantación de solucio

nes afecte sólo a subsistemas parciales del conjunto.

1.2.2.- Justificación del Proyecto dentro de los planes nacio

nales y del plan de actividades del IGME

La necesidad existente de cargar sobre el carbón gran -

parte de la responsabilidad del consumo energético primario y

de atender a las circunstancias concretas de los yacimientos y

- 3 -

explotaciones respalda el propósito del Instituto Geológico y

Minero de España de acometer un estudio geomecánico de las de

formaciones grandes, y de su causalidad, de un lado , y, de otro,

el diseño de labores mineras bajo las condiciones de estas de-

formaciones grandes, considerándose simultáneamente la convenien

cia de situar este estudio en la Cuenca del Guadiato -provincia

de Córdoba- por estimarse que en las explotaciones de hullas y

antracitas de esta Cuenca se dan las circunstancias de que pre

cisa la investigación o estudio propuesto , contribuyéndose, de

paso, a facilitar la puesta en juego de importantes recursos -

carboníferos para el país y para la provincia en cuestión: la

pretensión de implantar una galería general de arrastre -por -

ejemplo-, de imperativa disponibilidad para una explotación ra

cional, se ha visto permanentemente obstaculizada por las pre-

siones presentes y las grandes deformaciones generadas,culminan

tes siempre en la ruina de la labor cuestionada y en la imposi

bilidad de proseguirla.

1.2.3.- Resultados que se esperan alcanzar del Proyecto

Los resultados de este Proyecto deben redundar en una im

portante contribución al conocimiento de la configuración de -

los esfuerzos tectónicos y sus operaciones sobre los huecos o

labores, básicamente de los esfuerzos residuales potencialmente

presentes en la zona donde se ha decidido centrar el estudio,in

ferible de las manifestaciones exhibidas por las labores mine-

ras allí insertas.

Pueden ser muy reveladores estos resultados en el cuadro

de una estrategia metodológica con que afrontar problemas simi

lares en otras latitudes de nuestra minería y ayudar así a la

solución de problemas cuya causalidad no se ha identificado aún

en la mayoría de los casos.

- 4 -

La seguridad de definir criterios o directrices con que

operar en los trabajos de diseño y explotación es, desde un án

gulo práctico , un resultado imperativamente subseguible del Pro

yecto en cuestión.

Dada la interrelación de los distintos elementos de unsistema de explotación , dispuesto en un ámbito geológico caracterizado por ciertas regularidades como suele ser el de estosyacimientos tabulares de carbón, la investigación considerada

debe traducirse, al final de la misma, en un tratamiento glo

bal y eminentemente dinámico de la evolución de la explotacióny su influencia sobre las restantes labores.

1.3.- OBJETIVOS DEL PROYECTO

Los objetivos del estudio proyectado estriban, prioritariamente, en:

- Identificar las interrelaciones potenciales de la ex

plotación " sensu stricto " con las restantes labores -

del sistema de explotación.

- Elaboración de criterios para el establecimiento de las

secuencias de explotación y/o programas de construcción

de las labores en cuestión.

- Definir los niveles adecuados para la disposición de

labores mineras: galerías, transversales, etc.

- Dimensionamiento y fortificación pertinentes: seccio-

nes, tipo, espaciamiento, especificaciones, etc.

Secundariamente, pero no menos trascendente no sólo para

la zona en cuestión sino para muchas otras explotaciones mine-

ras:- 5 -

- Definición del campo de esfuerzos tectónicos regiona

les y, en función de las singularidades introducidas -

por las estructuras de la zona en consideración, orien

tación tentativa del elipsoide de tensiones.

- Establecimiento de relaciones de carácter geotécnico -

que vinculen estos sistemas de esfuerzos regionales y

locales con la creación de huecos subterráneos y la me

cánica operativa de su ejecución.

Resulta evidente que el logro de estos objetivos va a

incidir en la disponibilidad, en la zona , de mayores recursos -

carboníferos a costes económicamente asimilables al posibilitar

se la implantación de sistemas técnicamente viables, hecho hoy

contradicho por las dificultades ofrecidas por el medio geológi

co: caso de las galerías de arrastre o el de ciertas modalida

des del laboreo puestas en entredicho por la incertidumbre de

las respuestas geotécnicas de este medio.

1.4.- AREA DE ESTUDIO

El estudio se acometerá en la Cuenca del Guadiato,concre

tamente en el ámbito correspondiente al pozo San José , intere

sando problablemente al del pozo Cervantes: desde los pisos su

periores las galerías de arrastre han tenido problemas graves

de conservación y, en el nivel 325 -cota de profundidad- , to

dos los empeños de disponer de una galería tal han fracasado :

las presiones del terreno y, en especial , las del piso y las

laterales han arruinado este empeño , al operarse en dirección ,

según la disposición de las capas.

Por otro lado , no resulta posible sin una cierta investi

gación establecer la existencia de unas interacciones entre las

- 6 -

labores de consecución de estas galerías y la evolución de lostajos de la explotación : objetivos también, como se ha vistodel estudio.

Las reservas de carbón en la zona de repercusión del estudio, de acuerdo con la última cubicación efectuada en 1979 ,asciende a unos 16,5 Mt.

El yacimiento se sitúa en la ya citada Cuenca del Guadiato y, por tanto , en la parte de las Mariánicas Occidentales. Data del viseense - westfaliense , con sedimentación muy irregulardel tipo fluvio - lacustre, con movimientos singenéticos de diferente alcance . Posteriormente, en etapas diferentes, la seriecarbonífera experimentó diversas solicitaciones tectónicas adoptando una disposición sinclinal con grandes fallas inversas, seguidas, a su vez, de otros avatares de descompresión y fracturao fallamiento.

En conjunto: irregularidad y heterogeneidad de las condiciones geológico-mineras originadas por trastornos de operaciones, a su vez, muy diferenciadas.

Las capas alcanzan hasta más de los 30º de pendiente,disponiéndose, a veces , ya verticalmente ya horizontalmente. Lostechos y muros consisten en pizarras, de competencias muy diversas: se requiere una identificación cabal de las mismas así como de sus propiedades mecánicas . También se da la existencia deconglomerados y hasta de pórfidos , con presencia registrada enel muro de las propias capas de carbón. Debe tenerse en cuentael proceso de metamorfismo que originó las actuales antracitas

de la zona específica de estudio del pozo de San José en consi

deración.

7 -

En cuanto al método de explotación, el normalmente utili

zado consiste en el trazado de capa de unos niveles horizontales

-galerías de cabeza y base- que se comunican entre sí mediante

rampas inclinadas -unos 30s cada 70-150 m- , según los casos.Con

explosivos y a través de una suerte de souritage , el carbón va

por gravedad al nivel inferior de donde, por transportador, va

a las rampas y galerías de base, respectivamente ; de aquí, lógi

camente, a las galerías de arrastre general hacia los pozos, si

tuados, en general y en lo posible, al muro de las capas para -

evitar incendios y los mayores costes de conservación de toda -

la galería en carbón.

1.5.- PLAN DE TRABAJOS

El plan de trabajos -de una duración de tres años-verte

brado para la materialización de los objetivos propuestos es el

que, concisamente, se describe a continuación, plan consciente

de que se dan en su desarrollo, forzosamente, puntos críticos

en los que debe prestarse concreción a las fases siguientes pre

sumidas de la investigación . Dado, por otro lado, la compleji

dad de los objetivos propuestos , el estudio ha de extenderse a

lo largo de tres años, debiendo definirse al final del 1er año,

a partir de la información colectada y de su pertinente trata

miento y análisis, las actuaciones necesarias para el 2s año,in

tuidas desde la perspectiva presente pero no susceptibles de un

diseño concreto. Igualmente , a finales del 22 año -1982- en re

lación a los trabajos requeridos para el 3er año.

1.6.- AGRADECIMIENTOS

A lo largo de los tres años de este proyecto, quisiera

agradecer la colaboración prestada en el desarrollo de los mis

mos, en especial a:

8 -

- D. José María Pernía Llera, del Instituto Geológico y Minero

por la facilitación y adecuación a las necesidades que este

proyecto ha experimentado durante su desarrollo.

- D. Juan Ignacio Artieda, Presidente de ENCASUR , por su inte

rés en el desarrollo de estos trabajos.

- D. José Antonio Manrique y D. Longinos Osorio , Director de Mi

nas y Jefe del Pozo San José de ENCASUR en Peñarroya, por sus

múltiples ayudas, colaboración , asistencia e información, que

han sido necesarias en múltiples facetas de este proyecto.

- D. Juan Herrera , D. José Luis Herrera, D. Juan Barbero y a

la Srta. Julia Saint-Aubin de ENADIMSA, por su valiosa colabo

ración y cooperación en aspectos específicos de este estudio.

- D. Mario Xavier de Faría, representante del Laboratorio Nacio

nal de Enghenaria Civil de Lisboa , por su eficiente colabora

ción en la organización y planificación de los trabajos con

dicha institución.

- A nuestra Secretaria Angela Rubio por su paciente labor en la

mecanografía de todo el informe.

A todos muchas gracias les son debidas.

9 -

2.- DEFINICION DEL PROBLEMA

2.1.- PROBLEMATICA

En el pozo S. José que la Compañía ENCASUR explota en las

proximidades de Peñarroya , Córdoba; se decidió hace algunos -

años definir las labores y el programa de explotación del car

bón de la capa Cervantes existente por debajo del nivel 325.

La Compañía intentó repetidamente la apertura de una ga

leria a muro de la capa Cervantes con el objetivo de utilizarla

como galería de arrastre de todo el mineral que se explotase por

debajo del nivel 325.

Esta galería de arrastre de 9 m2 de sección ha venido ex

perimentando muy fuertes problemas de estabilidad con fuertes -

levantamientos del suelo de la galería y convergencias latera

les, teniéndose que llegar al abandono de la misma.

La galería se había intentado abrir a unos 16 metros en

sentido perpendicular a la capa, y curiosamente los problemas

de estabilidad aparecían cuando la galería se encontraba en di

rección es decir paralela a la capa, no así cuando tomaba una -

orientación transversal , perpendicular a la dirección de la ca

pa.

Los perfiles de los arcos metálicos usados eran standards

2 UA (TH - 21), y no daban el resultado esperado para soportar

las presiones originadas.

- 11 -

El problema planteado era el de definir la posición ópti

ma de situación de la galería , al muro de la capa, si existía,

de forma que se minimizasen las deformaciones y permitiese la

apertura de la galería . Para ello era necesario hacer esta valo

ración para situaciones comprendidas entre los 5 metros y los 25

metros en dirección perpendicular a la capa. Situaciones fuera

de este rango , según nos informó el personal directivo de la mi

na, no eran consideradas factibles por la empresa por razones -

técnicas y principalmente económicas, de alejamiento de la gale

ría sobre la capa.

En segundo lugar, sería conveniente estudiar además de

la ubicación óptima de la galería en el muro de la capa , el tipo

de entibación que mejores resultados diese en términos de rigi-

dez y minoración de deformaciones. Para ello se pensó de acuer

do con los intereses de la empresa minera, estudiar los efectos

desarrollados al utilizar cuadros 2 UA (TH-21) 2 UB (TA-21) y

(TH-29 ). Se trataría de definir cual de estos cuadros se ajusta

ba mejor a los condicionantes geotécnicos específicos de la gale

ría de arrastre en su posición óptima, así como definir el tipo

de espaciamiento entre cuadros , dentro de un rango lógico que se

consideró entre 0.8 metros y 1.20 metros, con el fin de detectar

la influencia de este factor en todo el sistema estructural de -

la galería.

A continuación exponemos una secuencia histórica de los

fenómenos ocurridos de inestabilidad al intentar abrir la gale-

ría, tal y como ha venido ocurriendo en la mina.

- 12 -

7.2.- SECUENCIA HISTORICA

Se comenzó la excavación en el mes de Abril de 1976,

efectuándose en ese mes 15,50 m lineales, trabajando a dos y

tres relevos. La sección de excavación era de unos 9 m2, con

perfil tipo de 3,5 x 2,50 (h). El avance unitario era de un.

metro (1 m). Los barrenos promedio eran 3 6 4 uds por m2 y

una vez desescombrado se colocaban los cuadros metálicos ca-

da metro lineal de la forma que arroja la Fig. 1.

Los cuadros eran de 4

cuer-pos,de perfil standard, -

sin contrabóveda.

El terreno era del ti

po de lutita masiva arenosa -

que se fracturaba de forma

cristalina y de manera instan

tanea en tamaños entre 10 y Fig. 120 cm.

Durante la excavación no se observaron ni fallas, ni

pliegues importantes.

Las labores de recuperación eran fundamentalmente las

de "banqueo ", en base a un picado de la solera y pala mecáni-

ca.

A medida que la galería avanzaba y aumentaban los pro

blemas, disminución ostensible de la sección, se introdujo un

cuadro intermedio más.

- 13 -

Durante el mes de Mayo se avanzaron otros 27 m linea-les más, llegándose a 42,50 m. Las características del trabajo ydel terreno eran las mismas que la anterior.

Durante el mes de Junio se avanzaron 50 m lineales másen las mismas condiciones que los anteriores.

A partir del mes de Julio-76, se presentan problemas notables -en la sección de la galería , que he-

mos representado en la Fig. n° 2. Seefectua un banqueo de 35 m y un avan-:ce de 8,10 m.l. -♦quedando en 100,60 m:l

n tiÍLos 'problemas que se pre-

sentaron�S

en la excavación de la gale-ría, desde el principio de la misma hasta el abandono de las labores, fueron fundamentalmente de este tipo . En la Fig. n° 3 se ha-ce una representación del terreno y dela estratificación en ese tramo de ga-leria , que es sensiblemente paralelo ala misma y con buzamiento entre 19 1 y / �•�i'22° S.

Los empujes lógicos en un - ¡material con el buzamiento indicado - L -- --+-tendrían que haber producido una deformación lateral del tipo que se repre - Fig. 3

senta en la Fig. 4. Pero prácticamente,salvo contadas excepciones , las defor-

maciones observadas se traducen a dos. 1Un empuje vertical descendente , mani - 1 lfestado en la clavazón de los cuadros N

- 14 - Fig. 4

metálicos, entre 10 y 90 cm y una elevación del terreno de la solera, vertical ascendente, de mayor o igual magnitud que el señalado antes.

En cuanto a la forma de manifestarse estas deformacio

nes, presentaron una secuencia del siguiente tipo. Una vez abier

to un tramo se producían simultaneamente fracturaciones masivas

de la roca, de manera instantanea , sin responder a un sistema de

finido de diaclasas 6 fracturaciones preexistentes. Estas frac-

turaciones concluían o al menos disminuían grandemente al cabo -

de unas decenas de horas, produciendo una ligera sobreexcavación

y continuando a lo largo del tiempo sin mayor importancia. A me-

dida que se atenuaban las fracturaciones comenzaban lentamente,y en algunos tramos a mayor velocidad, los dos tipos de deforma-

ciones señalados antes, que poco a poco aumentaban sus efectos,

agravados por la inundación de Febrero - 77, hasta hacer imposi -

ble, aun aumentando al doble la densidad de cuadros metálicos, -

el mantenimiento de un perfil mínimo de galería y la continuación

de la excavación de la misma.

Durante el . mes de agosto - 76, de disminuyeron el núme

ro de horas y relevos -vacaciones estivales- y solo se hicieron

25 m de banqueo de recuperación y 5,00 m.l. de avance, quedando

la galería en 105,60 m.l. Los problemas de clavazón de cuadros y

elevación de solera aumentaban paulatinamente.

En el mes de Septiembre - 76, sólo se puedieron hacer la

bores de recuperación y banqueo en 25 m, quedando a finales de -

mes la galería más o menos saneada

En el mes de Octubre- 76, se hicieron , con relevos nor-

malizados 22,50 m.l. de avance , pero con los mismos problemas -

apuntados anteriormente.

- 15 -

Durante el mes de Noviembre- 76, se hicieron 33 m.l. deavance, quedando la galería en 160,60 m en total, pero con tan -fuertes problemas en la sección tipo que se decidió abandonar laexcavación en el ataque y comenzarlo por la zona Oeste a contra -ataque.

El el mes de Diciembre- 76, se comenzó la excavación -por el contraataque, a muro colindante con la traza de la capa -Norte de Cervantes y con unas características muy similares a lasapuntadas para el ataque . El terreno era prácticamente el mismo,aumentando ligeremante las fracciones de lutita de menor espesoren los bancos . En este mes de hicieron 30 m.l . de avance.

Durante el mes de Enero de 1977, se prosiguió la exca-vación de la galería en 20 m.l., haciendo un total de 50 m.l. yadurante este mes los problemas de la sección tipo eran graves yhubo que hacer una recuperación de 15 m.

Durante los meses de Febrero y Marzo-77, por otras ra-zones que no vienen al caso, la mina permaneció inundada duranteuna gran parte del tiempo y prácticamente salvo algunas labores -de recuperación y banqueo a finales de Marzo no se pudo hacer na-da.

En Abril-77 se hicieron labores de banqueo en arwos -avances por un total de 98 m.l., sin avanzar en ninguna de las galerias.

Durante el mes de Mayo-77, se continuó en el contraataque, efectuandose un avance de 35 m.l., con problemas en la sec -ción tipo . La galería queda en 85 m.l.

En el mes de Junio-77, solo se pueden hacer 20 m de -banqueo en el contraataque y se abandona la ejecución de la mismahasta la fecha.

- 16 -

Estos hechos y fenómenos observados nos llevan a poder -hacer las siguientes recapitulaciones:

1.- Todas las galerías en dirección ( E-W) realizadas en esta zo

na de la mina presentaron en más o en menos este tipo de pro

blemas.

2.- Hay que analizar los problemas que pueden derivarse por efec

to de la inundación de la mina , ( presencia de minerales arci

liosos expansivos ), pero también no olvidar que hubo que aban

donar las labores de ataque estando la mina desde el punto -

de vista de presencia de aguas en condiciones óptimas, sin

ninguna existencia de humedad del terreno.

3.- Los cuadros metálicos , a nuestro juicio, se comportaron fran

camente bien al resistir y transmitir empujes, sin grandes -

deformaciones parciales ostensibles ; aunque evidentemente los

fuertes levantamientos de la solera de la galería producían

las complicaciones comentadas en los cuadros.

4.- Los empujes, en gran parte importantes en direcciones parale

las a la capa (convergencias laterales observadas), termina

ron absorvidos por las cerchas, dando una componente verti

cal que agravaba el fuerte levantamiento del suelo de la ga

lería.

5.- Los fenómenos de inestabilidad se manifestaban de dos formas

o modos:

a) Fracturación con instantánea de las paredes de la galería,

conducentes a ligeras sobreexcavaciones, y que desapare-

cían al cabo de unas horas, sin mayor importancia.

17 -

b) A medida que desaparecían las fracturaciones anteriores,

iban apareciendo las fuertes deformaciones laterales y de

levantamiento del piso a lo largo del tiempo,indicándonos

una componente en el mecanismo de deformación de tipo plás

tico y tiempo-dependiente ( viscoelástico ) que habría que

investigar y definir.

18 -

3.- VALORACION DEL PROBLEMA

3.1.- DIAGNOSTICO PRELIMINAR

La fracturación inmediata inicial observada al abrir la

galería de arrastre al muro y la sobreexcavación a que daba lu-

gar, y teniendo en cuenta que nos encontrabamos por debajo de -

una capa explotada , hasta el piso 325, con la consiguiente des

carga de tensiones verticales a que esta configuración daba lu

gar (Fig. 5),nos hacía pensar en la presencia de fuertes tensio

nes horizontales de origen tectónico asociado al plegamiento de

la estructura (sinclinal), o residual , de forma que originase -

una fuerte concentración de tensiones inducidas asociadas a la

apertura de la galería, dando lugar a la fracturación rápida del

material circundante a la galería , por rebasamiento de la capa

cidad resistente de estos materiales.

Por otro lado , la deformación irrecuperable en el tiempo

y las fuertes convergencias laterales y levantamiento de la so

lera de la galería , nos llevaba a tener que estudiar las carac

terísticas de un comportamiento elasto-plástico y visco - elásti

co (tiempo dependiente ) de los materiales del muro de la capa

de carbón , con el fin de encontrar una posición óptima en que

las características de los materiales nos minimice las deforma

ciones experimentadas por la galería.

Por otro lado podría haber un efecto empeorante de la si

tuación, si hubiese existencia de materiales arcillosos en las

pizarras de muro de carácter expansivo (montmorillonita), que -

20 -

con la presencia de agua diese lugar a fuertes deformaciones .

Esto seria un agravante a la situación, la cual claramente mani

festaba de por si un fuerte estado tensional por la ruptura ins

tantánea de la roca que formaba las paredes de la galería.

Teníamos en definitiva que analizar la estabilidad de -

una galería en las pizarras del muro de la capa de carbón, en

las siguientes posibles condiciones a analizar.

a) Estado tensional atípico . Posibles fuertes tensiones horizon

tales.

b) Influencia de la geología estructural de la región , del área

y de forma local en la mina sobre este estado tensional.

c) Influencia de la estructura geológica de los materiales en

el problema de estabilidad . Cosa no probable dado el fuerte

comportamiento plástico y visco-elástico que aparentemente -

presentaban los materiales que constituían el entorno de la

galería.

d) Comportamiento elasto-plástico de las pizarras del muro, has

ta una profundidad de 25-30 metros (entorno posible de ubica

ci6n económica de la galería ) por debajo de la capa.

e) Comportamiento tiempo-dependiente de los mismos materiales -

del apartado ( d), para conocer sus características visco-elás

ticas.

f) Grado de falta de homogeneidad en las pizarras de muro, en

cuanto a sus características geomecánicas , y su influencia -

en las condiciones deformantes.

- 22 -

g) Anisotropia de los materiales del muro, tanto en un plano ho

rizontal como en planos verticales.

h) Interacción de capas explotadas (" efecto paraguas") en el es

tado tensional en la zona de situación de la galería, esto -

es geometría no convencional.

3.2.- COMPLEJIDAD DEL PROBLEMA

Todos estos aspectos que se manifestaban o que podían es

tar actuando e incidiendo en el comportamiento de las galerías,

debían de ser analizados y estudiados , con el fin de evaluar su

incidencia en la estabilidad de las galerías y el comportamien

to de la entibación.

En principio y aunque solo parte de los supuestos enume

rados se confirmasen, la existencia posible de un estado tensio

nal atípico , de una falta de homogeneidad en los materiales del

muro de la capa, el comportamiento elasto-plástico y visco-elás

tico de los mismos, la posible anisotropía horizontal y verti

cal, la interacción de capas explotadas y la geometría poco con

vencional de la estructura o arquitectura minera, nos estaba -

llevando forzosamente a la necesidad de un análisis del proble

ma mediante métodos numéricos con el soporte informático de or

denadores de gran capacidad capaces de tratar programas numéri

cos de Elementos Finitos de grandes estructuras, con comporta-

mientos no lineales y tiempo - dependiente.

No creemos que nunca se halla presentado en nuestro país

un problema de geotecnia minera, con la complejidad que este ca

so presentaba en principio , a falta de confirmar por una instru

mentacibn y un programa de consecución de datos geotécnicosapró

piados; y en el que se ha tratado de utilizar las técnicas más

- 23 -

modernas de análisis y diagnóstico existentes en el momento.

El proceso aquí desarrollado tanto en las técnicas de

diagnóstico como en el análisis de la estabilidad estructural

de la galería y el dimensionamiento y definición de su entiba

ción, pueden perfectamente considerarse típico y perfectamente

aplicable como metodología general en el estudio de estabilidad

de labores subterráneas con materiales no-líneales y tiempo- de

pendientes tan frecuentes y normales en la minería del carbón y

en general en la de todos los yacimientos sedimentarios.

- 24 -

4.- PLAN DE ACCION

4.1.- CRITERIOS

Una vez definido el diagnóstico y la complejidad del problema, se hacia evidente que los criterios a que teníamos que -ajustarnos para establecer el plan de acción, dada la posibleexistencia de tensiones horizontales atípicas y de comportamientos elasto-plásticos y viscoelásticos, era el centrarnos de entrada en el análisis de estos temas y como medida preliminar s ería el análisis geológico-estructural de la zona con el fin dedefinir la posible incidencia de la configuración estructuralen el estado tensional del terreno y en el mecanismo de fracturación, deformación y colapso de la galería.

Para ello comenzamos con un estudio general de la historia geológica de la región , que aparece detallado en el Anexo 1del volumen de anexos que acompaña a esta memoria. En ella serecogen las distintas evoluciones orogénicas y tectónicas, quepudieran influir o hallan influido en la estructura geológica -que se aprecia actualmente a niveles regionales en la cuencadel Guadiato.

4.2.- ANALISIS GEOLOGICO ESTRUCTURAL

Este análisis se dividió su estudio a tres niveles distintos , regional , de área y local en las mismas labores del pozo San José ; con el objeto de ir pasando desde una visión "ma-cro" del tema a una escala " micro", entendiendo por "micro",aque

- 26 -

llos aspectos estructurales detectables a nivel de galerías ylabores subterráneas.

4.2.1.- Análisis Estructural Regional

En el Anexo 2 de este trabajo, se encuentra todo este a specto del proyecto, incluyendo un estudio de la litología,estratigrafia, discontinuidades y fallas principales, pliegues, fa-llas longitudinales y fallas transversales que están afectandoa todo lo que se conoce como cuenca del Guadiato, haciéndose e special hincapié en la dinámica estructural del sistema, esto estratar en lo posible de definir el sentido de los desplazamientos de las fallas más significativas.

4.2.2.- Análisis Estructural de Area

Se hizo un estudio semejante al anterior, pero de más detalle concentrándonos en la zona de Peñarroya-Pueblonuevo, e -igualmente recogido en todos sus aspectos en el Anexo 2.

Los materiales son todos paleozoicos y comprendidos enlos pisos: Devoniano Inferior/Superior, Viseano Medio/Superior,Namuriense y Westfaliense B; con materiales que variaban desdebrechas hasta pizarras (lutitas) pasando por conglomerados y areniscas; si bien a techo y a muro de la capa Cervantes son todopizaras (masivas, tableadas y hojosas) y algunos muy reducidosestratos de areniscas.

En cuanto a los pliegues, el principal y que condicionaa toda la estructura es E-W y los conjugados, si existen, estánvolcados al norte con ejes cabeceantes.

Las fallas longitudinales, predominantemente en el flan

27 -

co sur , son posteriores a los pliegues y hunden el flanco sur -dentro de aquel mismo.

Las fallas transversales son abundantes en ambos flancosno presentando direcciones predominantes ; siendo de reajuste ypor tanto posteriores a los pliegues y fallas longitudinales.E stas fallas tienen una componente de desgarre y otra de gravedad,desplazando el bloque occidental hacia el norte, al mismo tiempo que lo hunden y a veces lo basculan.

4.2.3.- Análisis Estructural Local

Este análisis, también incluido con detalle en el Anexo2nos situa en el flanco norte del sinclinal del Porvenir que esdonde se encuentra la Unidad Cervantes y el Pozo San José.

Se realizó un estudio de superficie y se exploraron doszanjas ( estaciones de superficie ES-1 y ES-2) al techo de la capa Cervantes.

En el interior se hizo una cartografía estructural enlas estaciones El-I, II, III , IV, V y VI, correspondientes a cu_latones y tramos de galerías del piso 325 y del piso 283, es decir en aquellos puntos y zonas en las que la galería y su ent ibación permitiesen un facil reconocimiento de las condicionesestructurales de la roca.

De los resultados de este análisis estructural y de lasactitudes geométrico-espaciales de las principales fallas y si stemas de fracturas más destacables, presentados en las proyeccionesestereográficas aquí adjuntas y en el Anexo 2,se tratará de def inir la correlación e incidencia de las mismas en el estado tensionaldel terreno, así cono la incidencia de todo el sistema de pliegues

- 28 -

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ESTACION : E.I.-=( Global)

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sinclinales que caracterizan a la zona.

Antes de pasar a una campaña de medidas de tensiones in-

situ, se realizó un análisis con dilatómetro para definir las

características geomecánicas elásticas y plásticas de los mate

riales de techo y principalmente del muro de la capa Cervantes.

4.3.- ANALISIS CON DILATOMETRO

Este análisis con todos sus pormenores se comenta en el -

Anexo 3. En 61 vemos como este análisis se realizó en un son

deo de 76 mm 0 y 31.50 metros de profundidad abierto en el cula

tón intermedio (Fig. 5 ) del piso 325 , correspondiente a la esta

ción interior de análisis estructural ES-II, de esta forma se

analizaba y estudiaba tanto el techo inmediato a la capa de car

bón, como la misma capa y unos 25 metros por debajo de la capa

que era la zona donde se encontraba la galería de arrastre y -

que era el entorno donde la misma podía colocarse dentro de las

limitaciones económicas propias de las labores subterráneas y

aconsejadas por la dirección de ENCASUR . En el estudio se rea-

lizaron 15 ensayos de dilatometría, utilizando el dilatómetro

(BHD)(Borehole Deformation Gage ) desarrollado por M. Rocha (pri

mer presidente de la Sociedad Internacional de Mecánica de Ro-

cas).

4.3.1.- Características Elásticas

Este análisis tenia la ventaja de poder definirnos los

módulos elásticos de los materiales en estudio ( pizarras de te

cho, carbón , areniscas , pizarras masivas y pizarras tableadas -

de comportamiento plástico , con valores que oscilaban desde -

3.000 kg/cm2 para el carbón hasta 200.000 kg/cm2 para la arenis

ca de muro.

- 29 -

4.3.2.- Anisotropía

El método dilatométrico también nos permitió definir elgrado de anisotropía horizontal de los materiales ensayados,siendo las pizarras de techo, el carbón y las pizarras masivas lasque presentaban mayor anisotropía, en especial las dos primerasformaciones que detectan una mayor deformabilidad en el planohorizontal en dirección de capa que perpendicular a la mismaen una relacion de 2 a 3.

Las areniscas y las pizarras de fondo (plásticas) presentaban un comportamiento prácticamente isbtropo.

4.3.3.- Comportamientos Plásticos. Análisis de Carga y Descarga

El análisis de carga y descarga nos permitó definir conel dilat6metro, aquellos materiales en la zona en estudio con -un comportamiento plástico claramente definido en las pizarrasarenosas plásticas a 15.5 metros de profundidad y en las pizarras de fondo plásticas, con puntos de fluencia de 300 y 250 -kg/cm2 y, módulos elásticos (E) de 140.000 y 27.000 kg/cm2,plá sticos (Et) de 70.000 y 13.500 kg/cm2 y Strain Hardening Factor

E(H' = t ) de 2 y 5 respectivamente. Este factor H',es una

1-Et/E

medida del grado de aumento de la deformabilidad pasado el punto de fluencia o limite entre el comportamiento elástico y el -elasto-plástico.

4.4.- ANALISIS DE LABORATORIO

Aprovechando un conjunto de sondeos realizados por ENCASUR en las proximidades del pozo S. Rafael, se tomaron muestras

- 30 -

de los mismos y se realizaron 483 ensayos de laboratorio (Anexo4), con el fin de enriquecer las características geomecánicasde los materiales de la cuenca del Guadiato, en especial, aquellos que hacían referencia a la resistencia uniaxial, densidad,velocidad sónica , cohesión y fricción interna.

4.4.1.- Resistencia a la Compresión Uniaxial

Los resultados de estos ensayos, tienen los siguientesvalores para los principales materiales del techo y muro de lacapa:

Pizarra de techo 350 kg/cm2

Carbón 300 kg/cm2

Pizarra Arenosa 400 kg/cm2

Pizarra Masiva 550 kg/cm2

Pizarras Arenosas Plásticas 450 kg/cm2

Pizarras de Fondo Plásticas 375 kg/cm2

4.4.2.- Densidades

Las densidades tienen valores que exceptuando la antracita para la que se tomó un valor igual a 1.0, podían considerar

se en su conjunto como valor medio el de 2 .4, y éste es el quese aceptó para el cálculo del peso de la columna.

4.4.3.- Cohesión y Fricción Interna

Los valores de estos parámetros para los seis materiales

definidos por el sondeo 1 de dilatometría, y luego confirmados

por la microsismica , de la que luego hablaremos, fueron los si

guientes en su valor medio ponderado:

31 -

c (kg/cm2) (gr)

Pizarra de techo 75 25

Carbón 65 25Pizarra Arenosa 75 25

Pizarra masiva 110 30

Pizarra Arenosa Plástica 85 30

Pizarra de Fondo Plástica 85 20

4.4.4.- Análisis Mineralógico ( Rayos X )

Este análisis demostró la total ausencia de minerales arcillosos tipo montmorilonita en las pizarras de muro de la ca-pa Cervantes , y por tanto quedó excluida la hipótesis de presencia de arcillas expansivas como causa del fuerte levantamientodel suelo de la galería , teniendo que ser explicado el mismo porcondicionamientos tenso-deformacionales y comportamientos plásticos y tiempo-dependientes , como nos parecia que podrían ser -en el diagnóstico preliminar comentado y basado en los fenómenos históricos ocurridos en la apartura de la galería de arrastre.

4.5.- MEDIDAS DE TENSIONES IN-SITU

Una vez terminadas las pruebas de dilatometria y los aná

lisis de laboratorio , era necesario de acuerdo a los criteriosdel plan de acción definir el estado tensional existente en elmuro de la capa Cervantes , eligiéndose para ello los culatones

del piso 325, al igual que se hizo con la dilatometria (Anexo S).

La primera campaña se realizó sobre el sondeo 2 en el -

culatón intermedio , con un diámetro de 115 mm y 26 metros de pro

fundidad y dos con el mismo diámetro (sondeo 3 y 4) en el pri

mer culatón a 120 metros del primero con profundidades de 25 y

- 32 -

20 metros respectivamente . Se realizaron 75 metros de sondeo,

71 a 115 mm 0 y 4 metros de 37 mm 0 para la instalación de losaparatos de medida ( STG - Stress Tensor Gage), con un total de

21 ensayos.

Los sondeos fueron todos verticales y cubrieron la zonadel muro que interesaba estudiar . El equipo utilizado fue el -STG, del Laboratorio Nacional de Engheneria Civil ( LNEC) de Lisboa.

En el anexo 5, se recoge con detalle toda la metodolo-gía y técnica de realización de estas pruebas , de las cuales Podemos establecer las siguientes conclusiones:

ls) En el 75% de los resultados la tensión vertical medida esigual (1 5%) a la teórica, y en el restante 25% esta tensiónmedida es un 20% superior al peso de la columna teórica.

2De forma semejante para las tensiones horizontales, éstas

presentan valores el 75% de las veces igual al 70-80% de latensión vertical y en un 25% de las veces esta tensión es -un 30% por encima de la vertical , indicandonos como diagnosticabamos fuertes tensiones horizontales atípicas, superiores a lo normal , que es del orden del 30% de la tensión vertical.

3La actitud espacial de las tensiones de campo está fuertemente condicionada a la geometría del sinclinal , con una Tensión Principal Intermedia horizontal o subhorizontal y endirección de la capa y una Tensión Principal Mínima siguiendo la linea de máxima pendiente o buzamiento de la forma-

ción carbonífera.

33 -

42) La presencia de fallas importantes y significativas, fuerza

localmente y en sus proximidades la disposición geométrica

del estado tensional , como es lo que se ha observado en una

de las pruebas del sondeo 2, ante la presencia de una falla

(N 102 SE / 332 N) en el culatón intermedio (ES-I).

Queda pues definido que el estado tensional es atípico,

con fuertes tensiones horizontales de origen tectónico o resi-

dual; que este estado tensional está intimamente ligado a la geó

metría del sinclinal y que solo queda afectado por la presencia

de fuertes fallas en forma muy local y no por el conjunto de -

sistemas de discontinuidades que en este caso puedan existir.

4.6.- ANALISIS MICROSISMICO

Se consideré que los datos sobre características geomecá

nicas y en los de medidas de tensiones ( sondeos 2 y 4), nos pro

porcionaba una información el primero local para los puntos y -

cotas definidos y los segundos junto con el sondeo 1, nos mos

traban la existencia por debajo de los 20 metros de un material

(pizarras de fondo) de una gran deformabilidad. Nos interesaba

confirmar estos resultados al mismo tiempo que ampliar esta in

formación a un entorno de masa rocosa del muro más ámplio ensen

tido horizontal, al mismo tiempo nos interesaba conocer el gra

do de anisotropia en sentido vertical que tuviesen estos mate-

riales. Para ello se pensó y se realizó un análisis microsismi

co de la forma explicada en el anexo 6, sobre tres sondeos ver

ticales de 76 mm 0 realizados en el culatón intermedio del piso

325, para lo cual se utilizó el sondeo 1 utilizado en la dilato

metría más dos sondeos nuevos el 5 y el 6 que se abrieron con -

el diámetro dicho alineados con el 1, y con profundidades de 17

y 16.5 metros.

- 34 -

Este ensayo permite mediante la generación de un impulso

sísmico en el interior de los sondeos o en la superficie de los

mismos, detectar la velocidad de transmisión de ondas longitud¡

nales y de corte mediante un sistema de geofonos , en las distin

tas formaciones que están formando el muro de la capa Cervantes.

Estas velocidades nos permiten definir los Módulos de Deforma

ción y ratios de Poisson de la forma expresada y desarrollada -

en el Anexo 6.

De los resultados de estos ensayos y de su comparación -

con los ensayos ultrasónicos desarrollados en el LNEC y con los

de la dilatometrla , llegamos a las siguientes conclusiones:

1Las pizarras de techo próximas a la capa de carbón están -fuertemente fracturadas y alteradas.

2El carbón se encuentra ante un fuerte estado tensional (probablemente residual).

3Las pizarras arenosas están poco comprimidas y ligeramente

fracturadas.

4Las pizarras masivas están algo más comprimidas y muy pocofracturadas.

5Las pizarras arenosas plásticas , presentan una mayor discre

pancia entre sus módulos de deformación dinámicos y dilato

métricos , lo cual corrobora y está de acuerdo con su compor

tamiento plástico, presentando fuertes caidas en su deforma

bilidad ante cargas estáticas (dilatómetro) en comparación

con cargas dinámicas (microsismica).

64) El perfil de características deformantes de los materiales

- 35 -

ensayados , tanto el obtenido por dilatometria como el obte

nido por microsísmica, presentan una misma configuración ,

confirmando los datos dilatométricos, salvo las desviaciones normales comentadas debido al grado de fracturaciSn yestado tensional que detecta obviamente el ensayo dinámico.

07-) Se ha determinado un grado de anisotropía entre la direc-

ción horizontal (1) y la vertical (2) en cuanto a Módulos

de Deformación del orden de 0.8 (E1/E2) por lo que esta ani

sotropia vertical es poco significativa a efectos de cálcu

lo e incidencias en los resultados.

4.7.- COMPORTAMIENTO TIEMPO-DEPENDIENTE (VISCO-ELASTICIDAD).

ENSAYOS DE FLUENCIA TRIAXIALES

El hecho de que la galería presentase fenómenos observables de deformación con el tiempo, junto con el conocimiento dela no existencia de minerales arcillosos expansivos tipo montmorilonita, nos condujeron a la necesidad de tener que investigareste comprtamiento a través de ensayos de fluencia triaxiales -con confinamiento lateral y control de humedad, tal y como seespecifica en el anexo 7, con el fin de simular las condicionestensionales existentes en el terreno y detectada en las campa

. ñas de medidas explicadas.

Estos ensayos, en número de 28 testigos de pizarra del -muro, procedentes de los sondeos 1 y 2, se desarrollan en las m3quinas de fluencia especiales que tiene el LNEC en Lisboa,y porun espacio de más de dos meses, con cargas axiales que iban de35 a 300 kg/cm2 y confinamientos laterales desde 0 a 70 kg/cm2

Los resultados de estos ensayos nos llevaron a las siguientes conclusiones:

- 36 -

10) Las deformaciones en todos los casos quedaban estacionadas

a los 10-15 días permaneciendo así durante el resto del en

sayo, indicándonos pues un comportamiento visco-elástico,sin

llegar nunca al colapso de la muestra , por disparo exponen

cial de las deformaciones.

2El Módulo de Elasticidad evoluciona con el tiempo con valo

res comprendidos entre el 55% y el 85% de los valores ins-

tantáneos ( t = 0), no detectándose variaciones con el incre

mento de la compresión lateral. Es destacable el hecho de

que las muestras sometidas a ensayos de fluencia uniaxiales

presentan menos reducción en el módulo de elasticidad.

3El ratio de Poisson , aumenta con el tiempo , siendo este au

mento menos marcado en compresión uniaxial . Los incremen

tos fueron del 12% en compresión uniaxial y de más del 100%

en triaxial.

4En forma reducida podemos establecer que la reducción del -

módulo de elasticidad con el tiempo en función del Desvia

dor de Tensiones (s = 61 - v3) es tal que , se experimentan

por encima de un S superior a 180 kg/cm2 disminuciones del

25% y de más del 40% para S menores de 180 kg/cm2.

5También se observó que el Módulo de Elasticidad instantá-

neo (t = 0) aumenta con muy pequeños confinamientos latera

les manteniéndose prácticamente estable para confinamien-

tos mayores , dando unos valores del mismo orden y semejan

tes a los desarrollados por la dilatometría y microsísmica;

lo cual es lógico ya que estos ensayos se hacen in-situ con

condiciones de confinamiento ; tal y como los ensayos de -

fluencia.

- 37 -

4.8.- ZONIFICACION GEOTECNICA DE LOS MATERIALES GEOLOGICOS DEL

MURO DE LA CAPA

De los resultados obtenidos con los ensayos comentados -

(BHD, STG, Microsísmica , Fluencia, análisis de laboratorio, tes

tigos de sondeos , ultrasónicos, etc.), llegamos aunando la in

formaci6h por ellos recogida a una zonificación geotécnica de -

los materiales que forman el entorno que estamos estudiando. Es

ta zonificación (Fig. 6 ), con materiales que vienen a tener de

2 a 3 metros de espesor , con características geomecánicas bien

diferenciadas, aunque aparentemente tengan una apariencia homo

génea de pizarras más o menos arenosas , se definen de la siguien

te manera:

Material 1 : Pizarras de Techo

E = 70.000 kg/cm2, qu = 350 kg/cm2, v = 0.2

0 = 252, C = 75 kg/cm2

Comportamiento Elástico

Material 2 : Carbón

E = 13.500 kg/cm2, qu = 300 kg/cm2, v = 0.3

0 = 252, C = 65 kg/cm2

Comportamiento Elástico

Material 3 : Pizarra Arenosa

E = 70.000 kg/cm2, qu = 400 kg/cm2, v = 0.2

� = 252, C = 75 kg/cm2

Comportamiento Elástico

- 38 -

Tm

2m

7m

N24lb m

T N"3

3m2m 3m N°2

3m 3m t0 151 -0 25 3 35 40

3Z,Sm �N95

L3,5,»Q 2m

5 2m

d 3m

S3m

m

6

3

Fig.6 - ZONIFICACION GEOTECNICA DE LOS MATERIALES DELMURO DE LA CAPA

39

Material 4 : Pizarras Masiva

E = 200.000 kg/cm2, qu = 550 kg/cm2, v = 0.15

0 = 304, C = 110 kg/cm2

Comportamiento Elástico

Material 5 : Pizarra Arenosa Plástica

E = 140.000 kg/cm2, E = 70.000 kg/cm2, H' = 2, Y = 300 kg/cm2

qu = 450 kg/cm2, v = 0.15, = 304, C = 85 kg/cm2

Comportamiento Elasto-Plástico

Material 6 : Pizarras de Fondo

E = 27.000 kg/cm2, E = 13.500 kg/cm2, H' = 5 1 Y 250 kg/cm2

qu = 375 kg/cm2, v = 0.15, 0 = 204, C = 85 kg/cm2

Comportamiento Elasto-Plástico

Todo presentan un comportamiento viscoelástico con reduc

ciones en los Módulos Elásticos del orden del 40% para desvia-

ciones de tensiones inferiores a 180 kg/cm2.

Con esta caracterización de los materiales así como con

el estado tensional descrito, con variaciones de las tensiones

horizontales entre 0.7 y 1.0 la vertical y tensiones verticales

iguales a 1.0 ó 1.2 veces la del peso teórico de la columna, pa

samos al tratamiento numérico del problema, que comentamos y de

sarrollamos en el capitulo siguiente.

- 40 -

4.9.- ANALISIS NUMERICO POR ELEMENTOS FINITOS

4.9.1.- Modelo General de la Estructura Minera

En la Figura 7, vemos en un corte vertical a la altura

del culatón intermedio cual es la estructura minera existente ,

junto con la zona explotada de carbón . La galería en estudio -

estaría situada al nivel 325 y a 18 metros de distancia verti

cal al muro de la capa de carbón.

Esta estructura era necesaria conocer en cuanto a su es

tado tensional y deformacional , partiendo de todos los datos e

información recogidos . Para ello se definió el modelo de la Fi

gura 8, en el que aparece una malla de 272 elementos y 309 nodos

(Fig. 9 ) y con unas dimensiones de 62 metros de altura por 70

metros de ancho . La posición de la galería de arrastre, el cu

latón, los sondeos realizados en el mismo , los puntos donde se

hicieron mediciones de tensiones y los distintos tipos de mate

riales , quedan también expresados en la Figura 8. La forma an

gular del contorno AFE, simula , como comentaremos , la zona que

ha estado sometida a hundimiento por extracción de la capa de - .

carbón ( material 2) hasta el punto F. Por debajo de F, el car

bón no ha sido adn extraido.

4.9.1.1 .- Condiciones de Contorno de la Estructura General

Lógicamente hay contornos en la estructura cuyos condi

cionamientos están claros, como son la pared BC, que ha de ser

libre en sus desplazamientos y sobre la que actúan unas tensio

nes horizontales definidas. La pared ED , tampoco presenta nin

guna duda sobre sus condiciones de restricción de desplazamien

tos horizontales ( soporte en rodillos ). La arista AB, igualmen

te tiene que estar sometida a una carga vertical y totalmente -

- 41 -

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� t 9 71� z 3 1 Fig. 8

70 ni D

GRLERIA DE PENARROYS. MRLI_A PRELIMINAR PRRR SRPI'd. FINR

libre en sus desplazamientos horizontales y verticales. La pared EF es totalmente libre en sus desplazamientos, y sometida auna carga igual al peso de la masa del techo que halla hundidoy gravite sobre el muro de la capa . Este peso, suele ser alrededor de 2 veces el espesor de la capa , y así se considera uníversalmente en el diseño de la entibación automarchante, nosotros como veremos en el análisis de sensibilidad realizado hicimos variar esta carga desde 1.5 veces la potencia de la capa ,hasta 2.5 y 3.5 veces. Ahora en este estadio de definición decondiciones de contorno , consideramos una carga sobre el muro -de la capa de 6.200 kg / m2 correspondiente al supuesto de1.5 veces la capa.

El problema crucial estaba en definir las condiciones decontorno en cuanto a los deplazamientos permisibles en los contornos CD ( base ) que podía ser fijo o sobre rodillos ( solo desplazamientos horizontales ) y en AF. Este último contorno debíatomar una posición intermedia , ya que está afectada por el hundimiento , entre la de total libre desplazamiento como si no eKistiera nada en el entorno AFE, a la de fijo empotrado como si nohubiera existido ningún hundimiento ni extracción de carbón.

En el anexo 8, se presentan el estado tensional y las deformadas de la estructura para las distintas condiciones de contorno de la base (CD) y de la pared vertical AF, con cargas horizontales de 0.7 veces el peso de la columna actuando sobre BC,el peso de la columna actuando sobre AB y 6.200 kg/ m2 sobre elmuro de la capa de carbón FE.

Del resultado de este análisis se ha obtenido como con-clusión que las condiciones de contorno que mejor simulan lastensiones medidas en los elementos 97, 113 y 121 (Fig. 8), corresponden a base (CD) libre sobre rodillos y la aplicación de

- 44 -

resortes-muelles sobre la pared vertical AF que permitan unosdesplazamientos que sean el 5% de los que presentaría tal paredsi fuese totalmente libre. De esta forma el modelo de la es-tructura quedaba perfectamente calibrado en sus condiciones decontorno , utilizando las tensiones calculadas para los elemen-tos 97, 113 y 121 como medio de control sobre las tensiones medidas en esos mismos puntos , hasta la total coincidencia.

4.9.1.2.- Análisis de sensibilidad

Una vez fijadas las condiciones de contorno tal como seha comentado en el punto anterior , era necesario realizar un análisis de sensibilidad para definir como las variaciones o gradode incertidumbre de las medidas realizadas podrían afectar alestado tenso-deformacional de la estructura.

Para ello se supuso que la tensión vertical podía variarentre 1 y 1.2el peso de la columna, la tensión horiozontal se

variaría entre 0. 7 y 1.0 veces la vertical , tal y como eran losdatos de medidas in-situ realizadas (STG) y el peso del techo -

hundido y que gravita sobre el muro de la capa de carbón (EF)

podía variar desde 6.200 kg/m2 ( 1.5 veces la capa ) hasta 14.500

kg/m2 ( 3.5 veces la capa ) ( ver anexo 9). Con estos campos de

variabilidad o incertidumbre y con las condiciones de contornodefinidas anteriormente llegamos a las siguientes conclusiones:

Las variaciones ( 1-1.2) en las tensiones verticales y -(0.7-1) en las horizontales tienen muy poca influencia ( despre

ciable ) en las tensiones verticales inducidas en la zona de lagalería de arrastre, aumentándolas tanto si son compresiones como tracciones , pero en un rango muy pequeño.

Las variaciones en las tensiones verticales y horizonta

- 45 -

les que actuan en la estructura , tienen encambio más inciden-

cia en las tensiones horizontales inducidas , tendiendo siempre

a aumentarlas, tanto una como la otra. El efecto conjunto de

ambas (ov = 1 . 2 columna y ch = av ) caso más desfavorable elevaría las tensiones horizontales inducidas en 40-45 kg /cm2 lo cual

tampoco es mucho para los materiales que estamos tratando.

El efecto de la carga sobre el muro de la capa de carbón

debido a la zona hundida es totalmente despreciable, no llegan

do a significar incrementos de 1 kg/cm2 en las zonas más próxi

mas a la explotación.

Todo esto nos ha llevado a considerar como condiciones -"standards " de contorno y de carga sobre la estructura:

- Carga vertical : 1.1 columna

- Carga horizontal: 0.8 vertical

- Carga sobre muro de la capa: 10 . 400 kg/m2 (2.5 veces la potencia)

- Base Inferior: libre sobre rodillos

- Pared EF ( zona hundida ) : Resortes con 5% , desplazamiento libre

- Pared ED: Libre sobre rodillos

los demás contornos son totalmente libres.

Tanto el análisis de definición de condiciones de contorno como el de sensibilidad, fueron realizados utilizando el programa de Elementos Finitos SAP-IV ( Structural Analysis Programfor Static and Dynamic Response of Linar Systems ) desarrolladospor E.L. Wilson , K.I. Bathe y F.E. Peterson de la Universidad

de California, Berkeley . Cada pasada de ordenador ha necesita

do la resolución de 571 ecuaciones con un ancho de banda de -

- 46 -

116, unas necesidades de memoria de 600 k y 1.25 minutos de -CPU. Para su realización se ha utilizado un ordenador IBM 4341de 8.192 k de memoria.

4.9.2.- Localización de la galería de arrastre

4.9.2.1.- Modelo Reducido Elasto-Plástico

En la Figura 6, se definían las 5 posiciones en las queera factible económicamente la ubicación de la galería de arrastre a distintas distancias de la capa (14, 10, 6 y 20 m).

Para el análisis tenso-deformacional de estas galerías -en cada una de estas posiciones, con la complejidad de heterogeneidad de los materiales,comportamientos no-lineales (elastoplasticidad y viscoelasticidad), estados tensionales atípicose interacción de labores de explotación, se hizo necesario crearuna estructura, más pequeña que la anterior y que analizase conmayor detalle el entorno de la galería. Para ello se eligió la

estructura de la Figura 10 y 11 (red de elementos y nodos res-pectivamente) de 12 x 13 metros, 144 elementos y 169 nodos. Esta estructura reducida lleva impuesta en su contorno unas condiciones de deformación definida para esos puntos (nodos) por elmodelo de la estructura general que ya hemos analizado.

4.9.2.2.- Análisis de la posición 1 (primitiva de la galería)

En el análisis de la galería se hicieron dos considera-ciones:

1Era necesario conocer el comportamiento de la galería, practicamente en el momento de apertura de la galería (t = 0) ya un tiempo de más de 10-15 días, lo cual dadas las curvas

- 47 -

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Fig. 10

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PRRR RNRLIM LOCRL PLRSTICO.

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12 I 5T

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26

13 Fig. 11

P�NhRRQYh. M LF!O FARF; NNALIS!S LOCAL PLÁSTICO.I;F,LFR!h ORIGiri�+lI

de fluencia observadas equivale a t = �. Esto implicaba dadas las características viscoelásticas de los materiales unareducción en los Módulos de Elasticidad (E y ET) y del punto de Fluencia del 40%, esto es dejarlos al 60% del corre spondiente a t = 0.

251) Los valores de cohesión definidos para los materiales aquíestudiados han sido analizados en ensayos de laboratorio sobre probetas intactas. La experiencia en el tratamiento porElementos Finitos ha probado que estos valores, para simular y asemejarse al comportamiento real in-situ deben reducirse al 30 o al 20% de su valor detectado en laboratorio.

Al analizar la galería a t = 0 con la cohesión reducidaal 30% y al 20% se observó que no se producía ninguna plastif icación ni deformación considerable. Se hizo, consecuentemente,la reducción del 40% para los Módulos de Elasticidad y Puntos deFluencia correspondientes a t = 20 días (infinito), y se observó que para una cohesión del 30% se producía una ligera plastificación (Fig. 12) y para una cohesión del 20% se producía ya -una mayor plasticidad a una carga del 80% (Fig. 13) y una práctica total plastificación en la primera iteración a carga 100%(Fig. 14).

Se probaba pues numericamente, y mediante una simulaciónpor Elementos Finitos, que la galería en su posición inicial(1)entra en un proceso de plastificación con el tiempo y de inestabilidad estructural total, tal y como se había observado en elterreno.

En las Figuras 15 y 16, se presentan el estado tensionaloriginado en la estructura alrededor de la galería en la posi-ción 1 a 16 metros de la capa, y la deformada de la galería, enla que se detectan fuertes levantamientos del suelo y convergen

- 50 -

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12

Fig.12

CRCE ÓRIGTNRL0PRRR RNRLISIS LOCRL PLRSTICO.

cias laterales como se observaba en la apertura de la galería.

Esta zona donde se encontraba ubicada la galería era unazona que en los resultados y ensayos realizados en los sondeosdaban unas características muy pobres y de gran deformabilidad(BHD, STG, Microsismica , Sondeos 1, 2, 3 y 4 ), a su vez recientemente ( Julio 83) un sondeo horizontal (S. José 5 ) de 80 me-tros, en el piso 325 desde la galería en carbón (Fig. 6) dabapara el tramo de 35 a 45 metros , zona donde está ubicada la galería unas condiciones muy pobres de recuperación (ver plano -

Si-5 del Anexo 2 ) .

4.9.2.3. - Situación óptima de la galería

Una vez analizada la situación tenso-deformacional de la

galería en su posición original 1, y vista su total falta de es

tabilidad estructural, se analizaron cuatro posiciones más en -

el muro de la capa (posiciones 2, 3, 4 y 5, Fig . 6), a 14, 10 ,

6 y 20 metros respectivamente.

Las condiciones de tensión y deformadas de cada una de

estas posiciones así como las mallas empleadas aparecen en el -

Anexo 10.

Las Figuras 17, 18, 19 y 20, representan el grado de plas

tificación del entorno de la galería en las posiciones 2, 3, 4

y 5 respectivamente . En todas ellas se observa un levantamien

to del suelo y una convergencia lateral, ( ver Anexo 10) al igual

que en la posición 1 (Fig. 16), sin embargo de todas ellas es

la posición 4, situada a 7 m de la capa la que presenta las mí

nimas deformaciones de las 5 posiciones posibles y económicamente

ensayadas e indicadas por la dirección de ENCASUR.

- 52 -

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Fig. 15

55 -

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INCREMENTO DE CARGA DE 1.Q:

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i

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iI

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Fig. 16

8C�8� Y�H �8g�FOPA RA ANÁLISIS LOCAL PLÁSTICO.

En la posición 4, no se detecta ninguna convergencia vertical,con valores por debajo de 1 mm , mientras que en las res-tantes posiciones esta convergencia vertical se hace 100% ó 200%veces mayor y en la posición 1 como vimos el colapso es total ,con deformaciones fortísimas , que hacían perder convergenciade los resultados obtenidos iterativamente por el tratamiento -computarizado con Elementos Finitos.

El hinchamiento de la solera en esta posición es también

mínimo, siendo un 15%, 35%, 50% y 70% mayores en las posiciones

5, 3, 2 y 1. Así mismo la convergencia lateral de la galería

es un 500% , 200%, 600% y 600% mayor en las mismas posicionescon

respecto a la de la situación 4.

Quedaba pues definida la posición 4 a 7 metros del muro

de la capa ubicada en un banco de 3 metros de pizarras masivas

(material 4) con 3 metros de pizarras arenosas en el techo inme

diato y dos metros de pizarras arenosas plásticas ( material 5 )

en el muro subyacente ; como situación más óptima al muro de la

capa Cervantes y la que ofrecía las condiciones más favorables

para la apertura de la galería con unas fuertes ventajas en com

paración con las otras alternativas , en especial con la posi-

ción primitiva , sobre la cual presenta deformaciones laterales

del orden de 600 % menor y de hinchamiento del suelo 70% menor ,

con lo que las ventajas son totalmente evidentes y decisorias.

El análisis aquí desarrollado se llevó a cabo utilizando

el programa PLANET para elementos elastoplásticos del paquete

SWANPACK desarrollados por D.R.J. Owen y E. Hinton en 1980 en

la Universidad de Swansea , cuna y centro universal del desarro

llo de la metología de Elementos Finitos en la ingeniería, bajo

la dirección del Prof. O.C. Zienkiewicz . Este programa codifi

cado en una formulación isoparamétrica, se utilizó con elemen-

tos Lagrangianos de 9 nodos , dos puntos de Gauss en la integra

57 -

t 4' '

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i

PRRR ANALISIS LOCK PLRSTICO. IVII

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]6 c al 20%21

lz Fig. 20

A Y 0 PRRR RULIM LOCRL PLRSTICO. i

ción numérica , un algoritmo combinado , en el que las rigideces

elementales se recalculan para la segunda iteracción de cada in

cremento de carga, y una función de fluencia de Mohr-Coulomb.Las

necesidades de memoria fueron de 2.000 K con 1.5 minutos de -

CPU. Se utilizaron incrementos de carga del 50%, 80%, 90%, 95%

y 100% en un proceso iterativo , realizado en una máquina IBM -

4341, de 8.192 K de capacidad de almacenamiento.

El siguiente paso era el de la definición de la entiba-

ción a utilizr para minimizar las deformaciones experimentadas

en la posición 4; tema que desarrollamos a continuación.

4.9.3. Diseño de la entibación

4.9.3.1 .- Definición del problema

En la entibación de la galería de arrastre en su posi-

ción óptima, se trataba de analizar el comportamiento de tres

tipos de cuadros metálicos indicados por ENCASUR . Estos cuadros

eran el 2UA (TH- 21) y 2UB ( TH-21 ) y (TH-29). (Fig. 21).

A su vez se trataba de estudiar la influencia del espa-

ciamiento de los cuadros en las cargas a que se sometían los cua

dros. Este espaciamiento se consideró en un rango entre 0.8 y

1.2 metros.

4.9.3.2 .- Modelo Estructural . Criterios

El modelo estructural utilizado es la malla de Elementos

Finitos de las figuras 22 y 23 de 15 x 12 metros , y con los ma

teriales señalados.

Los cuadros metálicos se modelizaron con 14 elementos vi

- 62 -

Fig. 21

t

ti3pp 2300 �

400,�ro0 3�0 f ;

Q C �pO yoO

O� N

NO M

S = 2'6M2 co N S = 9m2O

1600 3600

TH-13 TH-16,5 TH-21 TM-11 TH-16.5 TH-21, TH-2979,8 Kgs. 101.1 Kgs . 127.4 K s . 134 K s . 169.8 Kgs. 214 ,2 K s. 394,8 K s.

4100� ��pp 2300

400

a��0

MO00�

Co` O OO N

S=9'4m2 Ñ Ñ S=9'1m2N

N

- N N� N

L 3800 , 3930

TH-13 TH- 16,5 TH-21:x TH-29 TH-16.5 TH-21 TH-29K134 K 5 . 169.8 K s. 214.2 K s . 349,8 s. 122 ,7 K s. 155 , 5 K s. 196.7 K s 307,8 K s.

óppO �

400 X00� O00

O NO OO coO

S = 8'9rn2 N

q� S = 8'4m2

3810 J 3600

IWTH-13 H- 16,5 TH -21 TH-29 TH-1 TH -21 TH-29

K s . 141,3 K s. 179,2 K s 265 . 5 K s. 126 .6 K s. 160 ,5 Kgs. 203 K s. 316,3 K s.

63 -

34 (3)

al a•

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n 2• 2121s a (4 )

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7764

.121 210 :4 7z 7ets

l0 17 al 1 07 73 7ela! (5)7 14 te s � e! • Isa

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lee talta! tN I 54 lp lN las

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In 149 t4011111

111Ip

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lao

IFig. 22

GALERIA Ot PENARROYA. CALCULO DE LA ENTIBACION. - -0000i

ga (beam ) ( 1 al 14 ), y en su modelación se utilizaron las si-guientes características de los cuadros utilizados de Duro- Felguera:

Perfiles TH - 21 TH - 29

Altura .. ............ 10 cm 12,5 cmAncho ............... 12 cm 15 cmSección ............. 27 cm2 37 cm2Momento de Inercia .. 341 cm4 616 cm4Módulo de Elasticidad 21.000 kg /mm2 21.000 kg/mm2Ratio Poisson ....... 0.3 0.3

Igualmente se modelizó la madera que constituye el reves

timiento entre el cuadro y la pared de la roca , mediante 11 ele

mentos "Truss" que transmiten solo cargas axiales. Los pies de

los cuadros se calzaron con planchas metálicas fijas a los cua

dros con características mecánicas semejantes a los mismos,con

el fin de evitar que los cuadros se hundiesen en la solera de -

la galería . Esto está modelizado en los elementos 11, 12, 13 y

14.

El modelo estructural utilizado se le condicionó en su -

contorno , al igual que en el análisis elasto-plástico de búsque

da de situación óptima, con desplazamientos definidos en el aná

lisis de la estructura anterior.

En el análisis de sensibilidad del espaciamiento, el uti

lizar espaciamientos diferentes a 1 metro , y al estar trabajan-

do con un modelo plano, se hicieron las correcciones oportunas

en la sección del perfil de los cuadros y en sus correspondien-

tes Momentos de Inercia.

El programa utilizado en este análisis fue el SAP-IV, de

- 66 -

la Universidad de Berkeley , comentado anteriormente. Se resol-vieron en cada pasada 813 ecuaciones con un ancho de banda de224, con 277 nodos y 222 elementos . Para su realización se ut ilizó igualmente que en los casos anteriores una máquina IBM4341.

4.9.3.3.- Análisis de Sensibilidad del Espaciamiento

En el Anexo 11, aparecen los estados tensionales y deformados de cada uno de los casos estudiados , al variar espacia-

mientos y tipos de cuadros.

De los resultados obtenidos , se observa que los cuadros

se comportan todos ellos perfectamente para la situación 4 de -

la galería . Es interesante observar crue el paso de una entiba

ción de 0.8 metros de espaciamiento a 1.2 metros , repercute en

un incremento de carga sobre los cuadros ( empuje axial) del 50%.

Es evidente pues que el espaciamiento juega un papel importante

y que es un factor de fuerte incidencia en el caso que aquí es

tamos estudiando con todas sus particularidades que ya conoce-

mos. En cualquier caso y en este problema particular de las ga

lerias de arrastre, las cargas axiales a que están sometidos los

cuadros están muy lejos de su limite de carga, y una reducción

del espaciamiento a pesar de la disminución en un 50% de la car

ga al pasar de 1.2 a 0.8 metros de espaciamiento no va a supo-

ner ningún desequilibrio en el comportamiento de los mismos,siem

pre y cuando , por supuesto, ubiquemos la galería en la posición

4.

4.9.3.4. - Análisis de Tipos de Cuadro

La utilización de cuadros tipo 2UA ó 2UB, no reporta nin

guna variación substancial a las cargas (axiales, corte y momen

tos flectores ), a que están sometidos los cuadros ( Anexo 11).

- 67 -

Las variaciones que se aprecian son del orden del 8%, por lo queel tipo de cuadro no tiene ninguna relevancia.

4.9.3.5. - Análisis del tipo de perfil

El tipo de perfil TH-21 b TH-29, y la utilizaciSn de uno

y otro de ellos , conlleva una disminución de la carga en los cua

dros al pasar del TH-21 al TH-29 del orden del 25% (Anexo 11) ,

aunque siempre dando valores muy alejados del limite de resis

tencia a la carga de los cuadros.

- 68 -

S.- CONCLUSIONES

El estudio aquí desarrollado nos ha dejado ver como elanálisis de la estabilidad en galerías mineras, su ubicación -más óptima y el dimensionamiento y definición de su entibación,dentro de una configuración extremadamente compleja como la aquípresentada sólo es posible mediante el seguimiento y ejecución

de una planificación y programa de trabajos y ensayos específi

cos que nos conduzcan a la posibilidad de utilización de ordena

dores y programas de análisis numérico del tipo de Elementos Finitos.

En el caso de la galería de arrastre del muro de la capa

Cervantes del Pozo San José de Peñarroya , nos encontramos con

unos fenómenos observados que nos condujeron a definir un pro-

grama de ensayos y pruebas in situ que nos llevaro.n a estable

cer la existencia de unos materiales no homogéneos , anisótro-

pos, con comportimientos elasto-plásticos y visco-elásticos ,

junto con un estado tensional atípico y con la influencia de

la proximidad de las zonas de explotación, en las que era total

mente imposible una solución válida y aceptable que no pasase

por un tratamiento numérico computarizado del mismo, en búsque-

da de la ubicación óptima de la galería y de su entibación.

Creemos que ésta ha sido la gran aportación de este tra

bajo , ésto es, la aportación de unas técnicas de diagnóstico y

de una metodología adecuada y apropiada con rigor a unos condi

cionamientos específicos y que en sus líneas maestras es perfec

tamente aplicable a cualquier problema estructural de cualquier

- 70 -

tipo de excavación y labor minera en rocas de tipo sedimentariocomo es el carbón, en el que los sistemas de discontinuidades -

no representan un factor decisivo en el comportamiento de di-chos materiales.

Ha sido la primera vez que se ha empleado esta metodolo

gía en la minería española , y en este sentido creemos que la

aquí realizada y los resultados obtenidos constituyen la aporta

ción y conclusión mas importante a que se ha llegado.

71

6.- RECOMENDACIONES

Las recomendaciones a que llegamos con la ejecución de

este proyecto y que interesan en forma especifica no solo al

Instituto Geológico y Minero, sino a la misma ENCASUR, se han

venido desglosando a lo largo de los últimos capítulos de es

te trabajo y que son en resumen:

1) Situación óptima de la galería de arrastre que minimice las

deformaciones y la estabilidad estructural de la misma es

la de ubicarla a unos 6 metros de la capa de carbón explota

da. En ella se consiguen unas reducciones de las deformacio

nes del 70% en el levantamiento de la solera y del 500% en

la convergencia lateral.

2) La entibación más apropiada nos orienta hacia la 2UA con per

fil TH- 21 con espaciamiento de 1 metro.

El cambio al cuadro 2UB implica muy pocas mejoras en cuanto

a las cargas que se generan en la entibación.

La utilización de perfiles TH-29, mejora estas cargas en un

25%, que aunque relativamente considerable no va a suponer,

dadas las condiciones de carga en la entibación que se gene

ra en la posición de la galería elegida , una mejora sensi-

ble en cuanto al comportamiento de la entibación.

En cuanto al espaciamiento, entre 0,2 a 1,2 metros , con una

incidencia del 50% de incremento de carga en el cuadro al pa

- 73 -

sar de una a otra, no nos va a influir por las mismas razones que en el cambio de perfil , de una forma sensible en elcomportamiento del cuadro , una vez que tenemos ubicada la galería en su nueva posición.

Se ha hecho asimismo evidente, el calzar los cuadros en subase, con el fin de evitar la penetración en el suelo.

3) Los resultados y directrices recomendadas , son totalmente -aplicables , con la consideración de que la zonificación delmuro aqui estudiada se mantiene razonablemente a lo largo delrecorrido que vaya a tener la galería.

A su vez el criterio personal y juicio del ingeniero encargado de la explotación pueden aconsejar consideraciones adicionales y complementarias a lo aqui expresado.

En cualquier caso la rigurosidad utilizada así como la tecnología más avanzada existente para el estudio de estos problemas, nos permite hacer las recomendaciones operacionales comentadas, con los condicionamientos explicados.

Las recomendaciones , son pues breves pero queremos quesean concisas y claras, ya que tienen una orientación enteramente operacional y decisoria . Ello no quita para que el poder -llegar a este tipo de recomendaciones se halla tenido que desarrollar un complejo programa de toma de datos y análisis, en elcual el problema y la dificultad no está en dicho programa o -análisis , sino en establecer los medios, la planificación y laprogramación que nos conduzca a los objetivos reales y al problema que se quiera resolver.

- 74 -

7.- BIBLIOGRAFIA

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- "Sixth International Strata Control Conference ", Banff, Alber

ta, Canadá. 1977.

- "Fifth International Strata Control Conference", London, U.K.

1972.

- "Seventh International Strata Control Conference ", Liege, Bel

gium. 1982.

- "Symposium on Strata Mechanics". University of New Castle-Upon

-Tyne, U..K. 1982.

- "Coal Ground Control", S . S. Peng. 1978.

- "Symposium on Strata Control in Roadways", University of No-

ttingham. 1970.

- "SAP-IV. A Structural Analysis Program For Static and Dynamic

Response of Linear System". K.J. Bathe, E . L. Wilson, F.E. Pe

terson, University of California , Report EERC . 73-11 , April.

1974.

- "Finite Elements in Plasticity ". Owen , D.R.J., Hinton,E.,Pine

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