GEOMECANICAAPLICADAALDIMENSIONADODELMETODODEMINADOPORSUBLEVELSTOPING

RobertoCabrera Ing.deMinasemail:roberto_cabrera27@hotmail.com

AntonioSamaniego Dr.Ing.Minasemail:asamaniego@svs.com.pe

OsvaldoAduvire Dr.Ing.deMinasemail:oaduvire@svs.com.pe

SVSIngenierosSVSIngenieros SRKConsultingSRKConsulting

MASySGMASySG10,(Per10,(Per))

5 Jornada Iberoamericana tcnico-cientfica Red MASyS 2012-1 Ouro Preto Brasil

INDICE

1. Introduccin2. Objetivos3. ModeloGeomecnico4. Dimensionamientoyanlisisdeestabilidad

5. Modelamientonumrico6. Conclusiones

1.0 INTRODUCCION

Unadecuadodimensionamientodetajeosporelmtododeexplotacinsublevelstoping,permitealcanzar:

Altaproductividad Bajoscostosdeexplotaciny Altogradodeseguridad.

Elpresentetrabajoproveeunametodologadediseogeomecnicoparalaexplotacinsubterrneaporelmtodosublevelstoping,mediantelaaplicacindecriteriosempricosynumricos,cuyosobjetivosprincipalesson:

Determinarlasdimensionesptimasdelascmarasdetajeos,pilaresypuentesdeexplotacin.

Realizarunaexplotacinestableysegura.

ProyectoMinero

MinaSanJos ubicadoenelestadodeOaxaca,Mxico.

Explotacindeunyacimientodevetasdemineraldeplatayoro.

GEOLOGIA

Los tipos litolgicos son de origen volcnico, constan predominantemente de derrames lvicos de naturaleza andestica, denominados Flujos Andesticos Porfirticos

2.0 MODELOGEOMECANICO

ESTRUCTURAS

PAF30PAF40

SETPAF3078/349(familia1)y77/068(familia2).

SETPAF4044/304(familia1),83/156(familia2)y83/113(familia3).

80Planosprincipalesdediscontinuiades

Modeloestructuralformadoporfallasnormalesquebuzanconmsde80 haciaelEste,quecoincidenconelalineamientodelasvetas.

Losplanosdelasdiscontinuiadestienensuperficies:

Onduladasrugosasaplanasrugosas.Rellenodecapasdelgadasdearcillamenora1mmSanaaligeramentemeteorizadas.

ROCAINTACTAYMACIZOROCOSO Losresultadosobtenidosenlosdiferentesensayosdelaboratoriofueron

realizadosparatiposlitolgicosdenominadosPAF30yPAF40.Losresultadosseresumenenlossiguientescuadros.

Tipo c c(MPa)

t(MPa)Litolog. (kN/m3) (MPa)

PAF30 25.60 54.10 10.77 95.72 15.44

PAF40 25.60 53.53 14.62 82.12 12.32

PropiedadesFsicas,MecnicasydeResistenciadeRocaIntacta

Tipo E mi Litolog. (GPa)

PAF30 23.13 0.18 26.24

PAF40 16.57 0.24 21.42

PropiedadesElsticasydeDeformacindeRocaIntacta

Item PAF30 PAF40 Mineral

M. Young MPa) 9014 12996 12996

Cohesin (MPa) 2.81 3.49 3.49

Ang. friccin () 50.7 53.9 53.9

mb 4.35 7.49 7.49

s 0.0129 0.0384 0.0384

a 0.501 0.501 0.501

Propiedades del Macizo Rocoso

3.0DOMINIOSESTRUCTURALES

Enfuncinalaestructurageolgica,gradodefracturamiento,ypropiedadesdelasrocasintactas,elmacizorocosodelsectorCentrosehadividoentresdominiosestructuralesquecorrespondenalostiposlitolgicosPAF30,PAF40ylaestructuramineralizada.

ResumendelosIndicesdeCalidaddelMacizoRocoso

DominiosEstructur

alesZona

Indices de Calidad de Macizo Rocoso

RQD RMR Q GSI

PAF 30 B-CT 75 68 12.5 60-70

B-CP 80 69 13.3 65-70

PAF 40B-CT 85 65 7.08 55-60

B-CP, T-CT 60 63 15 70-75

T-CP 60 65 15 75-80

Mineral VT 70 68 11.7 75-80

VB 75 68 12.5 75-80

ROCAINTRUSIVA(PORFIDOANDESITICODEREGULARABUENACALIDADGEOTCNICA

VETAMINERALIZADACONTROLADAESTRUCTURALMENTEPORFALLASDEDISPOSICINSUBVERTICAL,DEREGULARCALIDADGEOTECNICA

ZONADECIZALLEENLACAJATECHOYCAJAPISO.ZONADEMALACALIDADGEOTCNICA

YACIMIENTOVETIFORMEEMPLAZADOENROCASVOLCANICAS.NOSEHADETECTADOAGUAINSITU

MODELOGEOMECNICOEsquema del Modelo Geomecnico

4.0 DIMENSIONAMIENTOYANALISISDEESTABILIDAD

DeacuerdoalaclasificacindemtodosdeexplotacindeDavidE.Nicholas(1981), losmtodosdeminadomsapropiadosparaelyacimientoSanJos son:

Mtododeexplotacinporsublevelstoping

Mtododecorteyrellenoascendente

Enelpresentetrabajoserealizarnlosanlisisdeestabilidadydimensionamientodetajeosparapotenciasdemineralde20mmedianteelmtododeexplotacinSublevelStoping,casotpicodelSectorCentro.

CONSIDERACIONESDELMETODOSUBLEVELSTOPING

Paredesdeexcavacinestabledurantelaextraccin

Cavidadesexplotadassinoconrelleno.

Accesoderampasentresubniveles.

Dimensionesdetajeos quepermitanflexibilidadoperacional.

Laexplotacinnoconsideraelingresodepersonaloequiposalostajeos.

MtodoGrficodeEstabilidadintroducidoporMathews(1980),versinmsreciente,actualizadoporC.MawdesleyyR.Trueman(2000).

AUMENTO DE PROBABILIDAD

DE FALLA

DIMENSIONAMIENTODECAMARAS

Q:RockTunnellingQualityIndexdeBarton(1974)SRF=1A:FactordecondicindeesfuerzosB:FactordeorientacindeestructurasC:Factordecomponentegravitacional

N=Q xAxBxC

Proyecto: Estudio Geomecanico de Metodo de Minado Usuario: Roberto CabreraMina San Jos - Ca Minera Cuzcatlan Fecha:

Zona: Nv 930 - Veta Bonanza

Esfuerzos y tensiones Tipo de roca CT CP MProfundidad (m) 615 RQD (%) 78 68 73Peso especficio (KN/m3) 25.42 Nmero de familias disc 3 3 3Esfuerzo vertical (Mpa) 15.63 Indice Q' 12.9 12.9 12.1Constante K 0.49 Resist. compres. (Mpa) 89 89 100Esfuerzo horizontal (Mpa) 8

TajeoGeometra de Tajeo (m) Angulo Buz () 80

Ancho (m) 20 Direcc. Buz () 0Altura (m) 30 Junta PrincipalLongitud (m) 35 Angulo Buz () 80

Modo de Falla Gravit. Direcc. Buz () 0

Pared A B C RH N'Pared lateral 1 1.00 1 8 6.00 96.80Pared lateral 2 1.00 1 8 6.00 96.80Caja Piso 0.47 0.3 8 8.08 14.59Caja Techo 0.47 0.3 6.78 8.08 12.37Techo 1 1 1.11 6.36 13.39

Prob. Falla0.00%0.00%2.00%5.00%0.00%

Grad. EstabEstableEstableEstableEstableEstable

ESTABILIDAD DE TAJEOS METODO MATHEWS

DATOS DE ENTRADA

DATOS DE SALIDA

20/12/2009

CALCULOMETODOGRAFICODEMATHEWS

Paredlateral1Paredlateral2

CajaPisoCajaTechoTecho

0.1

1

10

100

1000

1 10 100

S

t

a

b

i

l

i

t

y

n

u

m

b

e

r

s

,

N

ShapeFactorS,orHydraulicRadios(inmeters)

MajorFailureIsoprobabilityContours

Paredlateral1

Paredlateral2

CajaPiso

CajaTecho

Techo

N Ancho Altura LargoPared

RHN(m) (m) (m) (m)

1 20 40 30 Caja Techo 8.57 14.90

2 20 30 35 Caja Techo 8.08 12.37

3 20 20 50 Caja Techo 7.14 9.86

Condicinestableconprobabilidaddefallade5%a10%entodosloscasos

DIMENSIONAMIENTODEPILARPUENTE

ParaladeterminacindelespesordelpilarentrenivelesdeminaseempleelmtododeCarter.

Sc oMaximumScaledSpan,factorrepresentativodelacalidaddelmacizorocosoexpresadaatravsdelparmetroQdeBartony

Cs oScaledCrownPillarSpan,factorrepresentativodelacondicingeomtricayfbricadelaroca.LacondicindeinestabilidadsepresentacuandoCsesmayoraSc.

Q=RockQuality(1974)S=luzdelaplaca(puente)L=largodelaplacaT=espesordelaplaca =gravedadespecfica =manteodediscont.princ.

Espesor de Placa (Pilar Puente) - Sector Centro - Factor Seguridad 1.2

PROYECTO SAN JOSE

0

5

10

15

20

25

30

10 20 30 40 50 60 70

Longitud de Placa (m)

E

s

p

e

s

o

r

d

e

P

l

a

c

a

(

m

)

8 10

12 15

18 20

25 28

30

Ancho de Placa(m)

Espesordepuente SectorCentro

DIMENSIONAMIENTODEPILARES

Eldiseodepilaresbasadoensuresistencia,requiereunaestimacindelcampodeesfuerzosactuandosobreelpilaryunaestimacindelaresistenciadelpilar.

UtilizandoelmtodoempricodeObertyDuvallseestimaelcampodeesfuerzosinducidosactuandosobreelpilar,apartirdelcual,esposible calcularlapresinnormalderocaenlospilarestipocostillaenestructurasmineralizadasinclinadas(PrakashR.Sheorey).

Wp

z

mz

p

Wo

).(cos1. 22 senmwpwozp

EsfuerzossobreunpilarInclinado(P.R.Sheorey)

pSpfs

sp =Campodeesfuerzosqueactunsobreelpilarsp=Resistenciadelpilarfs=Factordeseguridaddediseo

Woeselanchodelacmaraolongituddepilar,Wpelanchodelpilar,zlaalturadecolumnalitosttica, ladensidaddelmaterial,mesigualalaconstantekdelosesfuerzosinsituy eselngulodebuzamientodelaestructuramineralizada.

Paraelclculodelaresistenciadepilaresminerosseutiliz lametodologadeLunderyPakalnis(1997).

Relacionaelratiodelpilar(ancho/altura)yresistenciadelmacizorocoso,eintroduceelcriteriodeconfinamientoquecombinadosaproximacionesparadesarrollarunaresistenciahdrida,lafriccindelpilar (K)ylasconstantesempricasderesistencia(C1yC2).

Donde,Sp=Resistenciadelpilarsc=ResistenciaCompresivauniaxialK=FactorderesistenciadebidoafriccinC1,C2=Constantesempricasdemasarocosa

ElconfinamientopromediodelpilarCpavest dadoporlasiguienteexpresin:

)21( kCCKSp c

hw

pav hwC

/4.1

)75.0log(46.0

pavpav CCak 1/1costan

bacoderesultados. AlturasdepilarHp(anchodeminado)AnchosdecmaraWo(longituddecmara).

ResumenDimensionamientodeTajeosdeExplotacin

ResultadodeDimensionamientodePilaresCostilla

ResultadodeDimensionamientodePuentes

Dimensiones Cmaras Pilares Estabilidad

Ancho (m)

Altura (m)

Largo (m)

Ancho Wp (m)

F.S. = 1.2

20 40 30 9 Estable

20 30 35 11 Estable

20 20 50 13.2 Estable

Dimensiones de Puentes Estabilidad

Ancho (m)

Largo (m) Espesor puente (m)

F.S.=1.2

20 30 10.3 Estable

20 35 11 Estable

20 50 12.3 Estable

5.0 ANALISISDEESFUERZOSYDEFORMACIONES

Comouncomplementoalametodologaempricautilizada,serealiz elanlisisdeesfuerzosydeformacionesatravsdelosprogramasPhase2yExamine3D.

Loscriteriosdediseoconsistieronengenerarcmarasdeexplotacinautosoportadasparaelmtodosublevelstoping.

Losresultadosobtenidosmuestranfactoresderesistenciaporencimadelaunidadenloscasossimulados.

Lasdeformacionesmximasalcanzadasenlasparedescolgantes,yacentesytechoestnenelordende0.1a0.2%,indicandonivelesdedaosmenoressegnlaclasificacindeBeck(2005).

Modelodelyacimientoparadiferentesetapasdeexcavacin

DesplazamientoMximode4.72cm

Isocontornosdefactoresderesistencia

CajaPiso

MineralCajaTecho

Tajeo

PAF40

PAF30

MODELAMIENTO CON EL PROGRAMA PHASES2

Anlisisnumricodeestabilidad

20mdeancho,30mdealturay35mdelargo

Factoresderesistenciade1.2enlasparedesdelascmarasytechosdecmaras

Factoresderesistenciade1.2enlasparedesdelascmaras(F.S

6.0CONCLUSIONES

Elmtodosublevelstopingesapropiadoparacuerposmineralizadossubverticalesypotentes,paredesderocasencajonantesestables,accesosderampasentresubnivelesydimensionesdetajeosquepermitanflexibilidadoperacional.

Lospotencialesmecanismosdeinestabilidadquepuedenpresentarseenlostajeosabiertos,puedensercontroladosmanteniendounradiohidrulico(rea/permetro)adecuadoquepermitaqueelmacizorocosodelascajasdeltajeoseautosoporte.

Elmtodoconsideraelusoderellenonocomocondicionantedelciclo deminado,sinoalfinaldelprocesodeminadoparalarecuperacindepilares,ymaximizarlarecuperacindelmineral,sinexponeragrandescavidadesinestablesalpersonal.

Muchas graciasMuchas gracias

5 Jornada Iberoamericana tcnico-cientfica MASyS 2012-1 Ouro Preto Brasil