Riesgos Geotécnicos en la Minería a Rajo Abierto

Jorge Manrique Civera

Etapa inicial.

El principal problema geotécnico en la minería a rajo abierto afecta a la estabilidad de los grandes taludes que se generan pudiendo darse deslizamientos o caída de bloques .

La estabilidad depende básicamente de las características del macizo y de la orientación y manteo de los taludes .

Así, un talud NS podrá ser estable estructuralmente respecto las características del macizo mientras uno EW no.

A mayor estabilidad de un talud mayor inclinación podrá tener ahorrando muchos costes.

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Clasificación geomecánica del macizo.

El GSI evalúa la calidad del macizo rocoso en función delgrado y características de fracturación, estructura geológica, tamaño de los bloques y alteración de las discontinuidades.

Tiene más en cuenta las características geológicas y se ajusta mejor para macizos rocosos de baja calidad, teniendo en cuenta que su utilización proporciona los parámetros que se emplean en los posteriores análisis numéricos del comportamiento del macizo.

Su valoración requiere de un cuidadoso examen y conocimiento de las característicasgeológicas del macizo rocoso.

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Clasificación geomecánica del macizo.

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Para el análisis de estabilidad de taludes hay que tener en cuenta:

- Profundidad y longitud de los taludes.

- Condiciones hidrogeológicas.

- Litología y estructuras geológicas.- Requisitos del proyecto (geometría, duración…)

Las posibilidades de rotura están determinados principalmente por factores geométricos.

Los factores geológicos, hidrogeológicos y geotécnicos se consideran factores condicionantes de la estabilidad y son intrínsecos a los materiales naturales.

Tipos de falla.

Los modos de falla o rotura que se dan en las rocas pueden dividirse en tres tipos:

Falla planar, es la más simple y es ocasionada por una discontinuidad dominante favorable al talud.

Falla por cuña, ocasionada a través de dos planos de discontinuidad dispuestos oblicuamente al plano del talud, en el cual el desplazamiento está gobernado la recta de intersección de los dos planos.

Falla por vuelco, este tipo de rotura se caracteriza por una rotación de la columna o bloque de roca sobre su base.

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Falla planar.Puede darse a escala de banco o bien para el talud completo. Angulo de talud > Angulo plano > Ang. de Rozamiento Rumbo talud ≈ Rumbo plano ± 20-30°

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Falla por cuña.

Deslizamiento por dos planos de discontinuidad. Los dos planos deben de aflorar en la superficie del talud y se debe cumplir los criterios de falla plana pero referidos al plano de intersección de la cuña.

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Falla por vuelco.Volcamiento de bloques con discontinuidades que mantean fuerte hacia dentro del talud. Su estabilidad no depende solo de su resistencia al rozamiento. Rumbo talud ≈ Rumbo plano ± 30º

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Estos tipos de falla son facilmente identificables mediante un análisis cinemático en una red estereográfica:

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Análisis de estabilidad.

Una vez identificado posibles riesgos de falla se realizará un análisis de estabilidad obteniendo el factor de seguridad del talud.

Existen muchas metodologías para obtener el factor de seguridad. Mediante los ábacos de Hoek y Bray y conociendo los parámetros de la roca se puede obtener rápidamente un valor estimativo en campo para macizos muy fracturados.

Una vez analizada la estabilidad de un talud, éste se podrá considerar estable o tomar medidas bien que afecten a su geometría o bien tipo colocación de elementos de contención para garantizar su estabilidad mejorando su factor de seguridad.

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Ábaco Hoek y Bray para condiciones secas.

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Etapa de mantenimiento.

La siguiente labor del geotécnico será la de identificar y controlar posibles factores externos que puedan desencadenar en inestabilidades:- Sobrecargas estáticas.- Cargas dinámicas.- Cambios en las condiciones hidrogeológicas.- Factores climáticos.- Variaciones en la geometría del talud.- Deterioro de elementos de sostenimiento.

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Sobrecargas estáticas

Una escombrera mal situada o paso de maquinaria pueden hacer que el aumento del peso en la cabecera del talud sea significativo provocando su inestabilidad.

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Cargas dinámicas

Se deben a los movimientos sísmicos naturales o inducidos y a las vibraciones producidas por voladuras cercanas al talud.El principal efecto que causan es la apertura de discontinuidades existentes disminuyendo su resistencia al corte y generando caída de bloques en macizos rocosos.En los cálculos se puede considerar la acción dinámica como una fuerza pseudoestática función de la aceleración máxima horizontal debida al sismo.

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Condiciones hidrogeológicas

Muchas de las fallas se producen por los efectos del agua generando presiones intersticiales.

El agua es el mayor enemigo de la estabilidad de taludes.

El agua disminuye la resistencia de un terreno y aumenta las fuerzas que tienden a la inestabilidad.

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Factores climáticos

Las precipitaciones y el régimen climático influyen en la estabilidad de los taludes al modificar el contenido de agua del terreno.

La alternancia de periodos de sequía y lluvia producen pérdida de resistencia.

En macizos rocosos blandos los procesos de meteorización juegan un papel importante en la reducción de sus propiedades resistentes dando lugar a una alteración y degradación intensas.

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Variaciones en la geometría del talud

El agua puede causar erosión interna arrastrando materiales o erosión externa como descalces en la base por lo que la geometría de un talud puede quedar modificada volviéndose inestable. Por acciones antrópicas como excavaciones cercanas sin criterio geotécnico también puede verse afectada la estabilidad.

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Deterioro de elementos de sostenimiento

En caso de que se hubieran aplicado medidas de sostenimiento tipo anclajes, pernos, mallas, etc. se debería inspeccionar su estado con el paso del tiempo.

Este deterioro podría deberse bien a corrosión por lluvia/nieve o a fallas en su diseño o ejecución.

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Procesos de deterioro de un talud