Diapositivas Rocas 2

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CALCULO DE PILARES PUENTEALUMNO: CARI CARCASI RAFAEL GONZALO

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CURSO: MECANICA DE ROCAS II

INTRODUCCION

Un aspecto clave para garantizar la adecuada proteccin del ambiente en el desarrollo de las actividades mineras es asegurar la estabilidad fsica y qumica a largo plazo, luego de concluida la fase de explotacin. La mejor manera de lograr este fin es incorporar el concepto del cierre desde las etapas iniciales del proyecto y aplicar las mejores tcnicas de ingeniera para disear estructuras mineras seguras. En este sentido, la estabilidad de los tabiques de roca ubicados entre la superficie y una labor subterrnea, llamados pilares corona, debe ser cuidadosamente evaluada con el fin de asegurar su estabilidad tanto a corto como a largo plazo, incluso mucho tiempo despus del cierre de las labores mineras, cuando ya nadie recuerda que all funcion una mina.

Por tal motivo, el anlisis de la estabilidad de los pilares corona constituye una tarea fundamental y muy delicada para las empresas mineras y sus consultores, as como para el propio Ministerio de Energa y Minas. De otro modo, la falla de

PILAR PUENTE

Los pilares puentes o tambin denominados pilares de corona estn asociados principalmente al Minado por Corte y Relleno.

.

QUE ES UN PILAR CORONA

El Pilar Corona es el techo de roca que se deja entre una labor subterrnea y la superficie.

El pilar corona debe resistir a perpetuidad.Es realizado en la etapa de plan de cierre de mina.

COMPONENTES CLAVES PARA LA CARACTERIZACION DE PILAR CORONA

Definir los parmetros geomtricos del problema. Determinar las condiciones del agua subterrnea in situ durante la actividad minera y despus del cierre. Evaluar las caractersticas del macizo rocoso y los parmetros de resistencia geomecnica relevantes para cada tipo de material reconocible. Evaluar el potencial de degradacin a largo plazo para la falla de cada tipo de material. Evaluar las condiciones de esfuerzos in situ e inducidas alrededor del tajeo , en el pilar corona y sus correspondientes

COMPONENTES CLAVES PARA LA CARACTERIZACION DE PILAR CORONA

La evaluacin de la estabilidad de las configuraciones geomtricas variables que ocurren en los pilares corona superficiales es compleja. Los tipos de roca varan, las estructuras geolgicas varan, las condiciones del agua superficial difieren y, en la mayora de los casos, la secuenciacin de la excavacin y las proporciones de extraccin son diferentes de un lugar a otro, incluso dentro de la misma mina. Se requiere considerable experiencia en mecnica de rocas aplicada para interpretar estos factores con el propsito de evaluar el riesgo de colapso. Una comprensin detallada de las propiedades del macizo rocoso y la geometra de los pilares es imprescindible para elevar el nivel de confianza en cualquier prediccin de la estabilidad a corto o largo plazo de un pilar

FUNCIONES DEL PILAR CORONA

Limitar los peligros potenciales.Proteger la seguridad pblica. Estabilizar, para evitar la subsidencia superficial y permitir un uso adecuado del terreno. Prevenir el acceso a perforaciones abiertas.

METODOS PARA EL ANALISIS DE ESTABILIDAD

METODOS EMPIRICOS Ancho escalado. METODOS ANALITICOS Desarrollados para estructuras de concreto (usar con precaucin). SIMULACION NUMERICA Elementos finitos. Diferencias finitas. Elementos de contorno.

PROGRAMAS DE SOFTWARE DISPONIBLES PARA LA EVALUACION DE LA ESTABILIDAD DEL PILAR CORONA

DIPS (Rocscience Inc.). UNWEDGE (Rocscience Inc.). UDEC (Itasca Consulting Group, Inc.). Phase2 (Rocscience Inc.). FLAC (Itasca Consulting Group, Inc.). Examine3D (Rocscience Inc.). Map3D (Mine Modelling Pty Limited). FLAC3D (Itasca Consulting Group, Inc.). CPillar (Rocscience Inc.).

METODO DE ANCHO ESCALADO

Mtodo del Ancho Escalado Fue desarrollado por Golder Associates en un Proyecto para CANMET (1990). Un anlisis retrospectivo de un numero de casos histricos de ms de 230 casos de estudio de tajeos poco profundos, incluyendo 32 fallas, fue utilizado para desarrollar una lnea ms precisa para separar los casos fallidos de los no fallidos.

Se deriv una expresin para llegar a las dimensiones lmite del pilar corona de superficie (F.S.=1), considerando a Q como calidad de la masa de roca.El clculo es como se indica a continuacin.

Conociendo Q, se determina el ancho mximo estable (Ancho crtico, Sc):

METODO DE ANCHO ESCALADO

En base a Cs y Sc se determinara el Factor de Seguridad (FS) aproximado. FS=Sc/Cs

Se estim la Probabilidad de Falla a partir de:

APLICACIN PARA EL CALCULO DE PILARES PUENTE

PROBLEMA Dada la geometra de los pilares corona de la mina y los valores Q del macizo rocoso, obtenga lo siguiente: Ancho Escalado (Cs) Ancho crtico (Sc) Graficar Cs vs Q para toda la geometra

PARMETROSDada la geometra y la calidad del macizo rocoso de los pilares corona indicados en la tabla:

Calcular el factor de seguridad (Fc)Determinar la probabilidad de falla (Pf)

Se asume como densidad de la roca de la zona del mineral = 2.8 g/cm3

CLCULOS

Completar la siguiente tabla:

SolucinUsaremos el Area 2 con Qavg= 5.9 como en el ejemplo

Clculo del Ancho Escalado (Cs):

Sc = ancho crtico en m

CLCULOS

Factor de Seguridad:Fs = Sc/Cs

Fs = 7.14/4.15 = 1.72

= Fc

Probabilidad de Falla

Pf ~ 13% Solucin aproximada, deben usarse mtodos de simulacin de montecarlo o hipercubo latino, etc.

Cs vs QQ=5.9 Cs=4.5

CLCULOSResultados

13%

INTERPRETANDO Q vs Cs

PROCEDIMIENTO DE EVALUACIN DE LA ESTABILIDAD

Pf=13%

Pf=2%

MECANISMOS DE FALLA DEL PILAR CORONA

FRACTURAMIENTO DE LA ROCA Puede producirse cuando la resistencia del pilar corona es superada por los esfuerzos aplicados. Esto puede ocurrir como resultado de una falla repentina de un pilar o fondo de galera a cierta profundidad. Tambin podra originarse por la rpida transferencia de esfuerzos al pilar; tajeo rellenado es evacuado, tal como colapso de un tabique o un tapn. Fracturacin progresiva y dependiente del tiempo del macizo

MECANISMOS DE FALLA DEL PILAR CORONA

FALLA DE TAPON Pueden ocurrir en discontinuidades continuas bien definidas que son tpicamente subverticales y limitan con la periferia del pilar corona. Cuando las propiedades de friccin de la superficie limtrofe son muy bajas. Prdida del esfuerzo de confinamiento como resultado de las condiciones de agua subterrnea o intemperizacin del macizo rocoso puede producir una reduccin del factor

MECANISMOS DE FALLA DEL PILAR CORONA

DESMORONAMIENTO El esfuerzo tangencial dentro del macizo rocoso es insuficiente para proporcionar confinamiento o sujecin para autosoporte. Existen tres o ms familia de discontinuidades predominantes para crear bloques bien definidos. La interseccin de los sistemas de diaclasas permite que se forme una cua. Altas presiones del agua o la degradacin inducida por la accin de congelamientodescongelamiento genera la dislocacin de material de roca

MECANISMOS DE FALLA DEL PILAR CORONA

LAMINACION Puede ocurrir si el lmite del tajeo o el pilar corona consta de estratos de roca delgada partida con facilidad (esquistos, rocas sedimentarias metamrfica foliadas o sedimentarias laminadas).

En el caso de algunos esquistos degradables, el desmoronamiento de las capas tambin puede ocurrir bajo condiciones de humedad y sequedad.En el caso de estratos horizontales, dicha

MECANISMOS DE FALLA DEL PILAR CORONA

FALLA DE ESTRATOS Los yacimientos de mineral ocurren en depsitos sedimentarios o en secuencias estratificadas como resultado del metamorfismo. Cuando los depsitos estratificados estn compuestos de secuencias de capas intercaladas con propiedades geomecnicas similares, pero con una cohesin y propiedades friccionales variables entre las capas. El desplazamiento de dichas secuencias estratificadas

MECANISMOS DE FALLA DEL PILAR CORONA

FORMACION DE CHIMENEAS Ocurre en roca dbil con una baja cohesin, el cual genera una deficiente capacidad de autosoporte. Tpicamente genera una falla ascendente continua por gravedad a lo largo de las partes dbiles del macizo rocoso. Tericamente puede ocurrir a lo largo de los contactos donde el buzamiento del contacto es mayor que el ngulo de friccin del material de la chimenea. Sin embargo, se detienen una vez que el terreno de la chimenea

MECANISMOS DE FALLA DEL PILAR CORONA

DERRUMBE El macizo rocoso tiene un conjunto bien definido de discontinuidades persistentes. Por la interceptacin de un conj. de discontinuidades de bajo buz. con otro conj. de discontinuidades de alto buz. que proporcionen las condiciones para el desplazamiento de bloques. El tamao de los bloques es relativamente pequeo en comparacin al espacio excavado subyacente. La roca muestra ngulos de friccin bajos entre los

CONSIDERACIONES DE ESTABILIDAD

La aplicacin de soporte requerido para una corona tan pronto como sea posible como pernos y cables de acero despus de la excavacin. El factor de esponjamiento (volumen colapsado/volumen in-situ) puede oscilar entre 1,05 y 1,4, dependiendo de la naturaleza del suelo puede reducir o eliminar rellenndolo el espacio vaco.

Otras consideraciones para evaluar el potencial de deterioroLa escala de tiempo anticipada de diversos mecanismos de falla. Condiciones inherentes del macizo rocoso.

Prdida de esfuerzo cortante de las discontinuidades.Alteracin de la roca. Oxidacin de sulfuros de hierro diseminados. Espesor del pilar corona.

MEDIDAS CORRECTIVAS

Las medidas correctivas pueden variar desde ninguna accin hasta llenar espacios vacos amplios con relleno cementado, lo que podra implicar un gasto consid