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7/24/2019 Geotecnia - Informe N 2
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UNIVERSIDAD NACIONAL DE TRUJILLO
SEDE - HUAMACHUCOINTRODUCCIN
La Geotecnia es la ciencia dedicada a la investigacin, estudio y solucin
de problemas relacionados con las propiedades mecnicas, hidrulicas e
ingenieriles que surgen como resultado de la interaccin entre la
geologa y las obras y actividades del hombre, as como a la prediccin y
desarrollo de medidas para la prevencin o remediacin de peligros
geolgicos. En este caso en especial para la Minera Subterrnea L
geotecnia nos sirve para el estudio de las propiedades mecnicas,
hidrulicas del maci!o rocoso donde se va a llevar a cabo la construccin
de un labor minera.
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SEDE - HUAMACHUCO
OBJETIVOS:
Uno de los objetivos de este tabajo es a!ende "#$o
%tili&a la geote"nia de $anea e'"a& en la (ine)aS%btenea* los !%ntos en los "%ales debe$os de !onees!e"ial aten"i#n + "%idado "on la a+%da de la geote"nia,
Resolve los !oble$as -id%li"os a los .%e nosen/enta$os en %na labo,
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CONTENIDO
0, (INER12 SUBTERR3NE2La e$traccin de minerales mediante minera subterrnea envuelve
la generacin de di%erentes tipos de aberturas, con un considerable
rango de %unciones. En una mina convencional se puede tener& tiros,
niveles de acarreo, contra %rentes, cruceros de e$traccin, cmaras
de bombeo, tiros de ventilacin y entradas de aire que constituyen
desde accesos a la mina hasta e$cavaciones para servicios. Su vida
'til es comparable o en ocasiones e$cede la vida del depsito por ser
minado y normalmente este tipo de obras se lleva a cabo en las
tablas del depsito (roca est)ril*. Las obras de servicio y las deoperaciones directamente asociadas con la recuperacin del mineral
que consisten en cruceros de e$traccin, %rentes, contra po!os de
acceso y metaleras, desde donde o en los cuales se lleva a cabo
varias operaciones de produccin. Estas obras se llevan a cabo en la
!ona minerali!ada o en !onas est)riles cercanas al depsito mineral
y su vida 'til est limitada a la duracin de la actividad del minado
en su vecindad inmediata. Muchas obras van siendo eliminadas
con%orme se va minando. El tercer tipo de obras subterrneas son las
que se encuentran en el depsito mineral. +uede ser un rebae, con
unas tablas bien de-nidas %ormando los limites geom)tricos del
hueco minado, el cual aumenta de tamao con%orme se va minando.
lterno a esto puede ser que el rebae tal ve! tenga relleno de
%ragmentos con unos lmites pobremente de-nidos, que
normalmente coinciden con los lmites del depsito. Las !onas
%ragmentadas son generadas por disgregacin inducida. La vida 'til
de cualquier tipo de estas obras (rebaes* est de-nido por la
duracin de la actividad de la e$traccin del mineral.
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0igura ".# 1bras Mineras
2ndependientemente del sistema de minado subterrneo que se
adopte para la e$traccin de mineral, es posible especi-car cuatro
obetivos comunes de la mecnica de rocas para una buena
eecucin de la estructura del minado, y para los tres tipos de obras
subterrneas que se describieron anteriormente. Estos cuatro puntos
son&
o segurar la estabilidad total de la estructura completa de la mina,
de-nida por los rebaes y los huecos minados, mineral por minar y
la roca est)ril adyacente3
o +roteger las obras principales de servicio de principio a -n seg'n
la vida 'til con la cual se dise.
o +roveer de accesos seguros a lugares de trabao seguros, tanto en
las !onas de produccin y como en sus alrededores.
o +reservar las condiciones de minado para las reservas sin minar.
Es instructivo de-nir las di%erencias signi-cativas en operaciones
re%erentes a e$cavaciones subterrneas diseadas para propsitos
de ingeniera civil y aquellas e$cavaciones envueltas en la prctica
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SEDE - HUAMACHUCOde la ingeniera de minas suetas a la entrada del personal de la
mina. En el 'ltimo caso, el uso de cualquier obra est enteramente
en bao control de los operadores de la mina. 5 durante su uso activo
la super-cie de la e$cavacin est sueta a la virtual inspeccin
continua del personal de la mina. Los trabaos de mantenimiento ode restauracin de las condiciones de seguridad alrededor de las
obras subterrneas, tienen rangos que van desde ama!ice hasta
m)todos de soporte y re%uer!o, que se pueden reali!ar en cualquier
momento, bao la direccin del departamento de operacin o de
planeacin de la mina. Estas operaciones raramente se ven en las
obras en%ocadas a la ingeniera civil. 1tra gran di%erencia es que la
mayora de las e$cavaciones con propsitos mineros tienen una vida
'til signi-cativamente menor que aquellas e$cavaciones usadas para
propsitos de ingeniera civil. 6o es de sorprender, por lo tanto, que
el diseo de una e$cavacin minera re7ee el grado de controlinmediato sobre la utili!acin de la e$cavacin, mediante
inspecciones, mantenimiento y el soporte que pueda o%recer la
operacin en la mina.
dems de los di%erentes lmites de operacin para las e$cavaciones
mineras y civiles, hay una marcada di%erencia en la naturale!a de las
estructuras generadas y esto a%ecta directamente la -loso%a del
diseo. La principal di%erencia es que una estructura de roca de la
ingeniera civil es reparable, considerando que una estructura minera
contin'a su desarrollo desde el inicio hasta el -n de la mina. En el'ltimo caso, la secuencia de los rebaes o del minado por bloques
asume gran importancia. Las dediciones hechas en los primeros aos
de la vida de la mina puede limitar las opciones y el )$ito de la mina,
cuando se est buscando establecer una estrategia ordenada y
e%ectiva para la e$traccin o la recuperacin del mineral remanente.
4, 52 (EC3NIC2 DE ROC2S EN 52 IN6ENIER12 DE (IN2S
La problemtica de la ingeniera mecnica en todos los diseos
estructurales es la prediccin del comportamiento de la estructurabao las cargas actuantes o durante su vida 'til. La temtica de la
ingeniera de mecnica de rocas, como una prctica aplicada a la
ingeniera de minas, es concerniente a las aplicaciones de los
principios de la ingeniera mecnica al diseo de las estructuras de
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estrechamente relacionada con las corrientes principales de la
mecnica clsica y de la mecnica de materiales, pero hay varios
%actores espec-cos que la identi-can como un campo distinto y
coherente de la ingeniera.9na amplia de-nicin de la mecnica de rocas es la que o%reci el 9S
6ational :omite on ;oc< Mechanics en "=>4 y subsecuentemente
modi-cada en "=?4&
La mecnica de rocas es la ciencia terica y prctica del
comportamiento mecnico de las rocas y de los maci!os rocosos3 es
la rama de la mecnica re%erente a la respuesta de la roca y del
maci!o rocoso a los campos de %uer!a de su ambiente %sico.
:omo se de-ne la temtica, es de %undamental importancia para la
ingeniera de minas por que el acto de crear e$cavaciones para
minar cambia los campos de %uer!a del ambiente %sico de la roca. Elestudio de la respuesta de la roca a estos cambios requiere de la
aplicacin de t)cnicas analticas espec-camente desarrolladas para
dicho propsito, los cuales ahora %orman parte de la temtica. La
mecnica de rocas %orma parte de la amplia temtica de la
geomecnica que se en%oca a la respuesta mecnica de todos los
materiales geolgicos, incluyendo los suelos. La erudita sociedad de
geomecnica en ustralia, La ustralian Geomechanics Society,
de-ne a la geomecnica como @la aplicacin de principios geolgicos
y de ingeniera al comportamiento de los suelos, del aguasubterrnea y al uso de estos principios a la ingeniera civil,
ingeniera de minas, ingeniera de costas e ingeniera ambiental en el
sentido ms amplioA.
Esta de-nicin de geomecnica es casi sinnimo del termino
ingeniera geot)cnica, la cual es de-nida como @la aplicacin de la
ciencia de mecnica de suelos, mecnica de rocas, ingeniera
geolgica y de otras disciplinas relacionadas a la construccin en
ingeniera civil, las industrias de e$traccin y a la preservacin y
meora del ambienteA (non, "===*. El termino ingeniera geot)cnica
y el adetivo geotecnia ser usado de igual manera es este te$to.Los principios de aplicacin de la mecnica de rocas en la minera
subterrnea esta basada en premisas simples y qui!s evidentes en
si. +rimero, se postula que a un maci!o rocoso se le puede atribuir un
sistema de propiedades mecnicas que pueden ser medidas en una
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SEDE - HUAMACHUCOprueba estndar o se que pueden ser estimados utili!ando t)cnicas
establecidas. En segundo lugar, se a-rma que el proceso de la
e$plotacin minera subterrnea genera una estructura rocosa con
huecos, elementos de soporte, estribos y que el %uncionamiento
mecnico de la estructura es %avorable al anlisis utili!ando losprincipios de la mecnica clsica. La tercera posicin es la capacidad
de predecir y controlar el comportamiento mecnico de la roca
encaonante en donde el proceso de minado puede garanti!ar o
incrementar la seguridad y el comportamiento econmico de la mina.
Estas ideas pueden ser algo elementales. Sin embargo, incluso la
aplicacin limitada de los conceptos de mecnica en la e$cavacin y
en los diseos estructurales en minas es una innovacin
comparativamente reciente (Bood y CroDn, "===*.
4,0 Co$!lejidades in-eentes en la $e"ni"a de o"as
Se ha observado que la mecnica de rocas representa un uego
de principios, un cuerpo de conocimiento y varios procedimientos
analticos relacionados al campo general de la mecnica aplicada.
La pregunta que surge es que problemas mecnicos se
presentan en los medios geolgicos, su-cientes para usti-car la
%ormulacin o el reconocimiento de una disciplina coherente,
dedicada de la ingenieraF Los cinco temas que se discutirn a
continuacin determinan la naturale!a y el contenido de la
disciplina e ilustra la necesidad de es%or!arse en investigar y para
desarrollar %unciones y metodologas especi-cas en la ingeniera
de minas.
7a"t%as en la o"aLa %ractura en los materiales convencionales de ingeniera
ocurren en un campo de tensin, algunas teoras so-sticadas
han postulado la e$plicacin del comportamiento antes de la
%alla y despu)s de la %alla del material. Los campos de es%uer!os
que se encuentran en estructuras rocosas son de compresin,
as que las teoras establecidas no son inmediatamenteaplicables a la %ractura en la roca. E$iste una complicacin
peculiar en la roca re%erente a la compresin que est asociada
con la %riccin del movimiento que se genera entre las
super-cies de las micro%racturas, las cuales son los lugares
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SEDE - HUAMACHUCOdonde se originan las %racturas. Esto causa que la resistencia de
la roca sea altamente sensible a es%uer!os de con-namiento, y
genera dudas concernientes a la relevancia de los principios de
normalidad, 7uos asociados y la teora plstica en general
dentro de los anlisis de es%uer!os y de%ormaciones antes de la%alla en las propiedades de la roca. 9n problema relacionado es
el %enmeno de la locali!acin, en el cual la ruptura en un medio
rocoso se e$presa como la generacin de uniones debidas a la
intensa de%ormacin de cortante, separando los mbitos del
material rocoso aparentemente sin alterar.
E/e"tos de la es"alaLa respuesta de la roca a cargas impuestas muestra un e%ecto
pronunciado en el tamao o escala de la carga. Este e%ecto es
relacionado en parte a la naturale!a discontinua de los maci!os
rocosos. Las uniones y otras %racturas de origen geolgico estnpresentes en los cuerpos rocosos, y de esta manera la
resistencia y las propiedades de de%ormacin de los maci!os
rocosos estn in7uenciadas tanto por las propiedades del
material rocoso (por eemplo, la continuidad del maci!o rocoso*
y la variacin en las caractersticas estructurales. Estos e%ectos
se pueden apreciar considerando varias escalas de carga como
a los que los maci!os rocosos se encuentran sometidos en la
prctica de la minera. El proceso de la barrenacin
generalmente re7ea las propiedades de la resistencia de la rocaintacta, puesto que el proceso %unciona induciendo %racturas al
material rocoso debao de la herramienta de per%oracin.
Minando un cuele en roca con uniones puede re7ear las
propiedades del sistema de uniones. En este caso, la seccin
-nal de la abertura estar de-nida por el comportamiento de las
uniones. El comportamiento de la roca en la peri%eria de la obra
puede re7ear la presencia de pequeos bloques de roca, en los
cuales la estabilidad esta de-nida por la %riccin y por otras
%uer!as actuando sobre su super-cie. En una escala ms grade,
por eemplo un pilar, las uniones del maci!o pueden demostrarlas propiedades de pseudo continuidad. Los e%ectos de escala se
pueden ver de una manera esquemtica en la -gura ".".
Estas consideraciones sugieren que las especi-caciones de las
propiedades mecnicas de un maci!o rocoso no tienen simple
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SEDE - HUAMACHUCOimportancia. En particular, la inverosmil posibilidad de hacer
pruebas en especimenes de rocas con uniones, a una escala
su-ciente para representar la continuidad equivalente
satis%actoriamente, indica la necesidad de postular y veri-car
m)todos de sinteti!ar las propiedades del maci!o rocoso parasus elementos constitutivos.
Resisten"ia a la tensi#nLas rocas se distinguen de todos los dems materiales comunes
de ingeniera, a e$cepcin del concreto, por su baa resistencia a
la tensin. Los especimenes de roca probados en pruebas de
tensin unia$ial han %allado a es%uer!os muy baos en
comparacin a los valores obtenidos en las pruebas a la
compresin simple (9:S*. Hebido a que las uniones y otras
%racturas o%recen poca o nula resistencia a la tensin, la
resistencia a la tensin en un maci!o rocoso puede asumirsecomo nula. La implicacin de esta propiedad en diseos de
e$cavaciones en roca es que ninguna !ona identi-cada por el
anlisis ser sueta a es%uer!os de tensin, en la prctica,
destensionarla, y causar re distribucin de es%uer!os locales. La
destensin puede dar como resultado una inestabilidad en la
roca, lo cual se ver re7eado en desprendimiento espontneo o
progresivo de la roca.
E/e"tos del ag%a s%btenea
El agua subterrnea puede a%ectar el comportamiento mecnico
de las rocas en dos sentidos. El ms obvio es el que ocurre en la
operacin de la ley del es%uer!o e%ectivo. El agua bao presin
en las uniones que de-nen bloques reduce el es%uer!o normal
e%ectivo entre las super-cies de las rocas y por lo tanto reduce
la potencial resistencia al corte. En las rocas porosas, como la
arenisca, la ley del es%uer!o e%ectivo tiene un comportamiento
igual que al de suelos granulares. El e%ecto de -suras o poros de
agua bao presin reducen el es%uer!o ultimo del maci!o, en
comparacin con las condiciones que se presentan cuando secolocan drenes.
9n e%ecto ms sutil del agua subterrnea sobre las propiedades
mecnicas de las rocas puede surgir de la accin nociva del
agua en determinadas rocas y minerales. +or eemplo, la arcilla
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y aumentando la de%ormabilidad del maci!o rocoso. Las rocas
argili!adas, como las pi!arras y las areniscas argili!adas,
tambi)n demuestran una marcada reduccin en la resistencia de
los materiales seguida de in%usin en el agua (in%usin.Iaccinde introducir en agua caliente ciertas sustancias orgnicas para
e$traer de ellas las partes solubles*.
La implicacin de los e%ectos del agua subterrnea en la
resistencia del maci!o rocoso son muy considerables para las
prcticas de minera. +uesto que el comportamiento de la roca
se pude determinar por su ambiente geohidrolgico, puede ser
esencial en algunos casos mantener un control de las
condiciones del agua subterrnea en el rea de la mina.
dems, puesto que las operaciones de relleno son importantes
en algunas operaciones de e$plotacin de minas, se debeconsiderar cuidadosamente desde el punto de vista de las
caractersticas de los es%uer!os bao las condiciones variables
del agua subterrnea.
J
a* b* c*
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SEDE - HUAMACHUCO0igura "." El e%ecto de la escala en la respuesta de la roca
debida a cargas impuestas& a* %alla de un material rocoso debido
a la barrenacin, b* Las discontinuidades controlan la %orma -nal
de la e$cavacin, c* un pilar de mina opera de una %orma pseudo
continua.
Inte$!eis$o
El intemperismo se puede de-nir como la alteracin %sica o
qumica de la super-cie de la roca debido a las reacciones con
los gases atmos%)ricos y soluciones acuosas. El proceso es
anlogo a los e%ectos de la corrosin en materiales
convencionales. El inter)s ingenieril del intemperismo se genera
debido a su in7uencia en las propiedades mecnicas del
material intacto, as como la potencialidad del e%ecto
signi-cativo del coe-ciente de %riccin en la super-cie de laroca. +arece que mientras el intemperismo causa una reduccin
constante en las propiedades de la roca, el coe-ciente de
%riccin de una super-cie puede su%rir una reduccin (Coyd,
"=?8*.
pesar de que los procesos %sicos como el ciclo termal y la
insolacin pueden ser importantes en la minera a tao abierto,
el proceso del intemperismo subterrneo es en su mayor parte
de origen qumico. Esto incluye disolucin y el %enmeno de
cambio de iones, o$idacin e hidratacin. lgunos e%ectos delintemperismo son %cilmente apreciables, como la disolucin de
cali!as en un ambiente de alteracin debido al agua
subterrnea. En otros casos, como en la o$idacin de la pirrotita,
la susceptibilidad de algunas %ormas de minerales a un rpido
ataque qumico no esta totalmente comprendido. 1tro problema
de alteracin se presenta en rocas bsicas que contienen
minerales como el olivino y piro$enos. La hidrlisis produce
montmorilonita, la cual es una arcilla e$pansiva con un
comportamiento mecnico especialmente intratable.
Esta discusin no identi-ca todos los t)rminos a considerar. Sinembargo, es claro que este tema (el intemperismo* trasciende el
dominio de la mecnica aplicada tradicional y necesita incluir un
n'mero de temas que no tienen que ver con ninguna otra
disciplina de la ingeniera.
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8,CO(PORT2(IENTODE5252BOR(INER2
+ara anali!ar el comportamiento de una labor minera, se debe tener
en cuenta el sistema de control instrumental (monitoreo*de los componentes estructurales rocosos de dicha labor minera
super-cial yo subterrnea (rampa, banco, galera, crucero, taeo,
entre otras* con una diversidad yo gama de equipos e
instrumentos mecnicos, hidrulicos, el)ctricos, electrnicos.
8,0 2NTESDE52CONSTRUCCIN
+ara recabar la in%ormacin que se necesita para el diseo de la
eecucin de la labor minera. Esta in%ormacin incluye el mdulo
de de%ormacin de la roca, la resistencia de la roca inIsitu y elestado de los es%uer!os inIsitu.
8,4 DUR2NTE52CONSTRUCCIN
+ara con-rmar la idoneidad del diseo y para
proporcionar las bases necesarias para su cambio. dems el
control de los despla!amientos tiene un papel importante en la
in%ormacin que se necesita para aumentar la seguridad en las
labores mineras super-ciales y subterrneas.
8,8 DESPU9SDE52CONSTRUCCIN
+ara controlar el comportamiento general de la labor
minera durante la operacin o para medir la reaccin de una
operacin minera adyacente a otra ms cercana.
9n programa sobre el sistema de instrumentacin super-cial
yo subterrnea deber en%rentarse a estas %ases en una %orma
ms e-ciente y econmica que sea posible. 6o se debern
sobreestimar las %ases de sencille!, solide! y con-abilidad
ya que los instrumentos a emplearse en labores minerasse sometern a condiciones muy rudas de temperatura, de
humedad y de maneo.
8, CONTRO5INSTRU(ENT25
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El monitoreo es la observacin del comportamiento de las
estructuras, ya sea visualmente o con la ayuda de instrumentos.
Hentro del conte$to geomecnico, el control instrumental puede
llevarse a cabo por las siguientes ra!ones&
+ara el registro de los valores naturales y variaciones en los
parmetros geot)cnicos tales como el nivel %retico, nivel de
agua y eventos ssmicos antes del inicio de la puesta en marcha
de un proyecto.
+ara garanti!ar la seguridad durante la construccin y
operacin por eemplo& Mediantela advertencia del
desarrollo del e$ceso de de%ormaciones en el
terreno, presiones de agua y carga de los elementos de soporte.
+ara veri-car la valide! de las suposiciones, modelos
conceptuales y los valores del suelo o las propiedades del
maci!o rocoso, usados en los clculos para el diseo.
+ara el control de la implementacin del tratamiento del terreno
y remediar trabaos tales como glaciares durante la
pro%undi!acin de piques, t'neles y taos (bancos* a trav)s de
la napa %retica, enlechado, drenae o la provisin de soporte
mediante el tensionado de cables.
En la Mecnica de rocas la mayor parte del control instrumentalse lleva a cabo por la segunda y tercera de las ra!ones
anteriormente mencionadas. Es importante llevar a cabo un
control instrumental de la seguridad y para controlar el
comportamiento del maci!o rocoso y como consecuencia de
ello hacer los austes en el diseo global de la operacin
minera y tomar las medidas apropiadas.
Las masas rocosas son e$tremadamente compleas y cuyas
propiedades son di%ciles por no decir imposibles de
predeterminar con e$actitud los %rentes de operacin. ambi)n
quedara claro que los modelos usados para predecir los
variados aspectos del comportamiento del maci!o rocoso
para los di%erentes tipos de minado, estn
basados sobre ideali!aciones, suposiciones
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SEDE - HUAMACHUCOy simpli-caciones& por esto es vitalmente necesario comprobar la
posicin de las predicaciones hechas en los clculos para el
diseo.
El uso del sistema de monitoreo en las operaciones minerassuper-ciales y subterrneas modernas y de gran escala pueden
ser so-sticadas y caras. Sin embargo, debe recordarse
que conclusiones valiosas acerca del
comportamiento del maci!o rocoso a menudo puede obtenerse
de operaciones visuales y de las observaciones hechas
usando aparatos de monitoreo muy simples. Los detalles que
pueden ser monitoreados en las operaciones mineras
super-ciales y subterrneas son&
Hespla!amiento de la roca en los lmites del tao yo e$cavacin. Movimiento a lo largo o a trav)s de una diaclasa.
Hespla!amientos relativos a la convergencia de puntos de
anclae de re%erencia en lo limites de una e$cavacin.
Hespla!amientos ocurridos en el maci!o rocoso leos de la
peri%eria de la labor minera.
Hespla!amientos super-ciales yo de subsidencia.
:ambios en la inclinacin de un taladro
6iveles de agua subterrnea.
:ambios en el es%uer!o en un punto en la masa rocosa. :ambios en las cargas y en los elementos de sostenimiento,
tales como de re%uer!o, soporte, revestimiento y relleno.
Los es%uer!os y las presiones de agua generadas en el terreno.
Sedimentacin del terreno.
Emisiones ssmicas y microcsmicas.
Nelocidad de propagacin de las ondas.
unque pueda parecer que en la relacin hay una gran cantidad
de variables que pueden ser monitoreadas, solo eldespla!amiento y la presin pueden ser medidas relativamente y
directamente usando tecnologa simple. Las mediciones pueden
reali!arse de despla!amientos absolutos de una serie de
puntos en los lmites de la labor minera o con una mayor
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SEDE - HUAMACHUCOdi-cultad dentro del maci!o rocoso.
El despla!amiento relativo o de convergencia de dos puntos en
los lmites de una e$cavacin es ms %cil de medir que el
despla!amiento absoluto. Hebido a que el despla!amiento relativode dos puntos puede medirse com'nmente y puede obtenerse
una medida de de%ormacin normal asumiendo que la
per%oracin es uni%orme sobre la longitud re%erencial
considerada. Las presiones de agua subterrnea y los es%uer!os
normales en el contacto de los elementos de sostenimiento del
maci!o rocoso o con el relleno pueden medirse mediante
presiones inducidas en celdas de presin rellenadas con 7uido.
Es importante reconocer que la medicin de muchas otras
variables de inter)s, especialmente %uer!as y es%uer!os, requierendel uso de modelos matemticos
y de las propiedades del material para calcular los valores
requeridos de los
Hespla!amientos, de%ormaciones o presiones.
8,; SISTE(2SDE(ONITOREO
8,;,0C2R2CTER1STIC2S6ENER25ESDE5OSSISTE(2SDE
(ONITOREO
El sistema de instrumentacin usado para monitorear una
variable tendr generalmente tres componentes di%erentes&
9n sensor o detector que registra los cambios dentro de la
variable que se est monitoreando.
9n sistema de transmisin, el cual puede usar barras,
cables electrnicos, lneas hidrulicas o aparatos
radiotelem)tricos que transmite al sensor como datos de
salida de los detalles ubicados.
5 un sistema de lectura yo unidad de registro tales como un
calibrador de dial, indicador de presin, registrador de
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SEDE - HUAMACHUCOcinta magn)tica o del tipo digital que convierte los datos
en usables y lo presenta al especialista.
2,< He %cil instalacin, si es necesario bao condiciones
adversas.
B,< decuada sensibilidad, precisin y reproduccin de lasmediciones.
C,< +roteccin adecuada y duradera para asegurar ladurabilidad en los periodos de operacin requeridas.
D,< He %cil lectura y de disponibilidad inmediata de los datospara el ingeniero.
E,< Oue no inter-era con las operaciones mineras.
8,;,4CO(PONENTESSENSORES=>ODETECTORES
Son elementos que constituyen un sistema de control
instrumental, se caracteri!a por ser los elementos
que detectan las variaciones, despla!amientos,
movimientos, de%ormaciones, entre notros, que se
registran para un control instrumental, dependiendo deltipo de control instrumental (monitoreo*. En el mercado
e$iste una gran variedad de sensores yo detectores y
con di%erentes ngulos de precisin, estos componentes
van conectados a los otros componentes de transmisin y
lectura.
+or eemplo en el caso de e$tensometros de varillas el
elemento sensor yo detector serian los anclaes, barras
cilndricas de acero estriadas en el caso del e$tensometro de
cinta el elemento sensor yo detector seria el -erro corrugadocon su perno de oillo, anclado en el punto donde se registran
las mediciones.
8,;,8CO(PONENTESTR2NS(ISORES
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Son elementos que %orman parte de un sistema de
control instrumental, se caracteri!an por ser los
elementos que transmiten las variaciones,
despla!amientos y movimientos que los elementos sensoresyo detectores han registrado durante un control instrumental
(monitoreo*3 estos componentes van conectados a los
componentes de la lectura, por eemplo&
En el caso de la barra telescpica E$tensometrica, el
elemento transmisor es la barra de aluminio tabular que
hace contacto (hemis%)rico* en cada e$tremo, con dos
puntos a medirse.
En el caso del e$tensometro de varillas los elementostransmisores son las varillas de acero de P @ de
dimetro %orrados con tubos +N: de Q @ de dimetro.
8,;,(ODOSDEOPER2CIN
Las %ormas de operacin de los sensores, transmisores y
sistemas de lectura, usados como aparatos de
monitoreo pueden ser mecnicos, pticos, hidrulicosy el)ctricos.
Los sistemas mecnicos miden las variaciones
dimensinales de secciones transversales de labores
mineras super-ciales yo subterrneas o de las
de%ormaciones en pro%undidad del maci!o rocoso.
menudo resultan los m)todos mas sencillos, baratos y
con-ables de deteccin, transmisin y lectura
a distancia o un grabado continuo de los datos que se estn
tomando.
Los sistemas pticos se usan en m)todos de mediciones
convencionales, precisas y %otogram)tricas, para el
establecimiento de per-les de e$cavacin y para el registro
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7/24/2019 Geotecnia - Informe N 2
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UNIVERSIDAD NACIONAL DE TRUJILLO
SEDE - HUAMACHUCOde %racturas naturales o inducidas para la operacin minera.
En el pasado se le dio un uso considerable a los
conectores %oto elsticos y discos para monitores, cambiosde es%uer!os en los alrededores de las labores mineras y en
los elementos de sostenimiento. Oui!s el elemento ms
com'n que continua como instrumento de este tipo es la
celda de carga de pernos de roca %otoelstica. En esta celda,
la carga del perno de roca es transmitida a los dimetros de
los discos de vidrio montados entre los platos de cargas de
acero.
Los dimetros transductores hidrulicos y neumticos se
usan para medir presiones de agua, soportes de carga,cargas de cable de anclae, componente normales de
es%uer!os y subsidencias. En todos los casos el m)todo
de operacin es el mismo. La cantidad medida es la presin
de un 7uido el cual act'a en un lado un diagrama 7e$ible,
hecho de metal, ebe o plstico.
La toma de lecturas de aire, nitrgeno o presiones de
aceite hidrulico se e%ect'a en la unidad de lectura a trav)s de
uno de los tubos del dia%ragma.
Estos m)todos son usados ampliamente en el monitoreo
de super-cies de subsidencia asociados con la operacin
minera.
Los equipos el)ctricos probablemente son la base de los
instrumentos usados en el presente para monitorear la
per%ormance del entorno de la masa rocosa de las estructuras
del minado, aunque los sistemas mecnicos siguen siendo
utili!ados en el monitoreo de los despla!amientos. Los
sistemas el)ctricos operan generalmente con uno a tres
bsicos.
Las de%ormaciones registradas por los equipos yo aparatos
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SEDE - HUAMACHUCOson medidas por captores el)ctricos. Estas pueden ser
e%ectuadas a distancia y centrali!adas en las salas o !onas de
lectura -as.
La mayor parte de las celdas de carga, transductores depresin y algunos tipos de inclinmetros, usan medidores de
de%ormacin de resistencia el)ctrica. Las principales
desventaas en el uso de medidores de de%ormacin de
resistencia el)ctrica son&
Esdi%cil obtener una buena adherencia entre el
medidor de de%ormacin y la roca.
Las de%ormaciones son medidas sobre las longitudes
relativamente cortas.
Los e%ectos de la temperatura no solo pueden eliminarse.
8,? 72SESDE2P5IC2CINDE52INSTRU(ENT2CIN
8,?,0CONTRO5DUR2NTE52CONSTRUCCINDE52BORES(INER2S
Las mediciones que se e%ect'an durante la construccin
debern proporcionar la in%ormacin necesaria para veri-car
la valide! del diseo o permitir la culminacin del trabaoen curso. dems esas mediciones debern proporcionar
anticipos sobre los problemas potenciales para que se
puedan tomar medidas correctivas antes de que estas se
hayan mani%estado a tal punto que las medidas correctivas
resulten muy caras e imposibles de eecutar.
l estudiarse el uso de instrumentos, se ha insistido que estos
sean resistentes y sencillos, y que su instalacin y control
a%ecte lo menos posible al trabao de construccin de una
labor minera super-cial yo subterrnea. E$isten varios
m)todos para el control de despla!amientos, como muchas
veces se han intentado llevar el registro de los
controles durante la construccin yo eecucin de la
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SEDE - HUAMACHUCOoperacin minera, pero o siempre no es un trabao tan sencillo
como parece. La mayora de los instrumentos de medicin son
de un material plstico y se -an a la roca con un
cementante de resina. Estos materiales sint)ticos tienden a
de%ormarse con el tiempo, por lo que los instrumentos sonms adecuados a corto que a largo pla!o.
8,?,4CONTRO5DESPU9SDE52CONSTRUCCIN
9na ve! -nali!ada la construccin de una labor minera, ser
necesario algunas veces controlar su comportamiento. Las
t)cnicas de control son id)nticas a las del control durante la
construccin de labores mineras. Sobre todo en lo que se
re-ere a labores mineras subterrneas donde se utili!a el
control instrumental de convergencia por la estabilidada largo pla!o que o%recen estos instrumentos.
En labores mineras de e$plotacin subterrnea donde se
utili!an grandes cmaras el control de la construccin de
estas puede ser importante, sobre todo cuando hay en
super-cie instalaciones en las inmediaciones de la
e$cavacin. ambi)n se utili!an t)cnicas precisas de
topogra%a, las cuales dan una buena indicacin sobre el
desarrollo de la cmara. En otros casos se puedenconstruir indicadores mediante el anclae de una serie de
alambres en super-cie, para controlar la estabilidad de los
taludes (desli!amientos*. Los alambres salen del taladro,
pasan por poleas, las que estn tensadas con pesas. El
movimiento de las pesas indica el movimiento de las anclas
en el maci!o rocoso.
8,?,8ES@UE(2DECONTRO5INSTRU(ENT25A(ONITOREO
El establecimiento de un esquema instrumental deberesponder a diversos aspectos que se enumeran a
continuacin&
Lanaturale!a y caractersticas del maci!o rocosa
(caractersticas lito Iestructurales*.
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SEDE - HUAMACHUCO La calidad del maci!o rocoso.
Los dominios estructurales.
6aturale!a y m)todos de e$plotacin a emplearse.
0orma y dimensiones de la e$plotacin y de la labor minera.
:ondiciones y %ases de la eecucin de la labor minera. 2mportancia y duracin de la labor minera.
Los es%uer!os debidos a las condiciones del m)todo dee$plotacin o uso de
la labor minera.
8,72CTORES
odas las posibilidades de investigar el e%ecto sobre la
estabilidad y el comportamiento del maci!o rocoso para laaplicacin de un m)todo de e$plotacin, de los %actores
como el m)todo de porcentaes de e$traccin, la geometra
de las labores mineras empleadas, el dimensionamiento de
las labores mineras (rampas, galeras, bancos, escombreras,
chimeneas, etc*, adems de las variaciones geolgicas del
medio representan una gran economa y rentabilidad en el
diseo e instalacin de un sistema de control instrumental
(monitoreo* con el -n de dar seguridad a las labores eecutadas.
:omo es obvio, en un caso particular e$ige siempre un
estudio espec-co basado en una investigacin @2nIsituA. El
propsito primario de la investigacin @inIsituA es de determinar
hasta qu) punto a%ecta o puede a%ectar a la e$plotacin del
depsito yo yacimiento minero y viceversa. Los lmites del
equilibrio y los coe-cientes de seguridad resultan necesariamente
del conocimiento y de la importancia del medioIe$plotacin.
+ara elaborar el presente trabao t)cnico se ha considerado lo
siguiente&
2,< El reconocimiento de la valide! de la t)cnicas yoprocedimientos de monitoreo en minera, no solamente
como base de todo el control de seguridad, sino como una
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SEDE - HUAMACHUCOimperiosa necesidad de proteccin del recurso humano.
B,< portacin de varias ciencias, como la Geotecnia, Mecnica de;ocas y de
Suelos, y ramas a-nes.
C,< La e$periencia obtenida en trabaos de diseo desistemas de control instrumental (monitoreo* en labores
subterrneas y super-ciales.
D,< La especiali!acin en el procedimiento de la operatividad delos equipos
yoinstrumentos pticos, el)ctricos, electrnicos, mecnicos,
etc. Oue permitan cuanti-car con mayor precisin
parmetros y magnitudes que a%ectan o pueden a%ectar.
CONC5USIONES
Con la a+%da de la geote"nia !ode$os eali&a %n tabajo$as e'"a& + $as d%adeo de n%esta labo,
Una b%ena !e"e!"i#n de la -id%li"a -a"e .%e n%esto
tabajo $ineo sea de $ejo "alidad,
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SEDE - HUAMACHUCO
BIB5IO6R2712
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SEDE - HUAMACHUCO
%dson* J,2, + aison* J,P,("==?*&"En#inee!in# RockMechanics* An In'!o$c'ion 'o 'he +!inci)(es" Ed.
+ergamon +ress. Londres, ;9.
%dson* J,2, + aison* J,P,(#KKK*&"En#inee!in# RockMechanics* I(($s!a'i&e ,o!ke E%a)(es Ed. +ergamon
+ress. Londres, ;9.
Ra$)e& O+ang%en* P, et al, ("=4*& "Mec.nica eRocas a)(icaa a (a Mine!/a Me'.(ica S$0'e!!.nea".
2..G.E., Madrid, Espaa.
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