DETERMINACIÓN DE LAS PROPIEDADES FISICO MECANICAS DE LAS ROCAS Y MONITOREO DE LA MASA ROCOSA-tesis

O” UNIVERSIDAD NACIONAL DE ANCASH “SANTIAGO ANTUNEZ DE MAYOLO” FACULTAD DE INGENIERIA DE MINAS GEOLOGÍA Y METALURGIADETERMINACIÓN DE LAS PROPIEDADES FISICO-MECANICAS DE LAS ROCAS Y MONITOREO DE LA MASA ROCOSA INGº LUIS TORRES YUPANQUI HUARAZ – 2004 AL SEÑOR TODOPODEROSO QUIEN GUIA MI VIDA HASTA LA LARGURA DE MIS DIAS A MI PADRE POLÍTICO ROBERTO Y MADRE TERESA A QUIENES SIEMPRE LOS LLEVO PRESENTE A MI ESPOSA ADELAIDA E HIJA CAROLINA QUIENES ME APOYAN EN CADA INSTANTE DE MI VIDA PRESENTACIÓN La globalización ha convertido a nuestro planeta en una aldea, la aldea global, esto ha traido consigo una variedad de aportes, partiendo en muchos casos de la democratización del conocimiento, abaratamiento de tecno logías y el manejo de información. La mecánica de rocas no ha sido ajena a este proceso, es evidente que hasta hace poco tiempo, las empresas de mayor inversión y en situaciones casi obligadas, priorizaban los estudios de mecánica de rocas en sus operaciones, ahora y con los años, se ha demostrado lo rentable que podría ser en el tiempo la inversión, para garantizar la estabilidad del macizo rocoso de nuestras operaciones mineras ya sean subterraneas como a cielo abierto, así como también para las obras de infraestructura en la ingeniería civil. No cabe duda que mientras mas información fluya en el ámbito profesional, tendremos mayor disposición de herramientas para la toma de decisiones, ahora bien, considero que la presente publicación que me honro en presentarlo, recoge las experiencias vividas in-situ, en diferentes operaciones de nuestro país, aplicado con conceptos que son difundidos universalmente. Asimismo considero que este trabajo técnico “Determinación de las Propiedades físico-mecánicas de las r ocas y Monitoreo de la Masa Rocosa” posibilitará a los estudiantes a profundizar el conocimiento respecto al tema, como también a los profesionales dedicados en actividades relacionadas, les servirá como un complemento o guía importante a utilizar en un trabajo de Proyecto, Construcción, Dirección y/o Control de Obra, puesto que el trabajo se presenta de manera didáctica y los gráficos permitirán mayor entendimiento de este tema que de por sí es fascinante. El INGEMMET como entidad dedicada a la investigación, es una de las mas interesadas en que la información especializada sea difundida y que mejor si esta información es desarrollada por profesionales que aman su profesion, les gusta compartir sus experiencias y tambien hábidos de seguir aprendiendo más sobre las Ciencias de la Tierra, en tal sentido es que en esta oportunidad quedo complacido al presentar este documento, que esperamos como siempre, se convierta en referente de posteriores publicaciones que beneficien a la sociedad en general, puesto que la ingeniería tiene solo un objetivo mayor, el dar bienestar a la humanidad. Congratulamos al Ing. nuestro pais tiene aún mucho camino por recorrer. Rómulo Mucho Mamani Presidente Consejo Directivo INGEMMET . si consideramos que en producción técnica – cientifica. sino también al propio autor que haciendo un gran esfuerzo ha cumplido con lo estipulado en el ámbito universitario. Luis Torres Yupanqui y auguramos éxitos en sus próximas investigaciones. por ello esperamos que colme las expectivas no sólo de los lectores.Esta Publicación tiene un doble merito. 2) Evaluación de la calidad del macizo rocoso que nos permita ponderar los parámetros de resistencia obtenidos del laboratorio.A. la experiencia y el profesionalismo del autor tras una larga trayectoria en este campo garantizan ya de por sí la calidad del trabajo expuesto. tan importantes para el Diseño y la Operación de una mina y puede ser usado sin lugar a duda como un texto de consulta para todos los profesionales inmersos en la Mecánica de Rocas. Asimismo. mediante Técnicas de Monitoreo y de Mapeo superficial de bancos del minado. En este sentido los conceptos básicos son expuestos de una manera clara y concisa y los objetivos son fácilmente comprensibles en cada capítulo. para que la estructura pueda sostenerse estable durante el periodo de vida establecido en el diseño: 1) Obtención de parámetros representativos de la roca intacta mediante ensayos de laboratorio y/o ensayos in-situ. Eduardo Medina Jefe del Area Geotecnia Minera Barrick Misquichilca S. El texto que tengo el honor de presentar ante ustedes cubre ampliamente estos aspectos antes mencionados. 3) Calibración y ajuste de los parámetros usados en el diseño durante la etapa de Operación. .PRESENTACIÓN Hay tres aspectos fundamentales que deben de ser considerados en el diseño de una excavación superficial o subterránea. a valores mas reales del macizo rocoso. Este campo de por sí fascinante pero a su vez desafiante cuando los principios que lo gobiernan no son adecuadamente entendidos. incentivándome más aún al desarrollo del presente trabajo técnico. donde labore en el Area de Mecánica de Rocas. al Instituto Geológico Minero y Metalúrgico INGEMMET. a los integrantes del Grupo de Mecánica de Rocas del INGEMMET. Ingº Ramón Zuloaga Sota e Ingº Gloria Samame y Técnico Oscar Mechán Elias. Ingº Pedro Alca Flores. quienes me impartieron muchas enseñanzas en esta Especialidad de Mecánica de Rocas. por haberme concedido año sabático. . Compañías Mineras y Obras Civiles que me permitieron el acceso a sus labores de operación. que mediante el marco convenio me permitió realizar un Stage de Capacitación en las áreas de Operación Mina. Ex Director General de Minería del INGEMMET. a la Universidad Nacional San Cristóbal de Huamanga. desempeñándome como Jefe de Grupo. quienes coadyuvaron a la ejecución de los ensayos para la cuantificación de los parámetros de las Propiedades Físico-Mecánicas de las Rocas. a las diferentes Empresas. a Minera Barrick Misquichilca.AGRADECIMIENTO A la Universidad Nacional de Ancash “Santiago Antunez de Mayolo” – Facultad de Ingenieria de Minas Geología y Metalurgia. en la persona del señor Rector Ingº Cesar Cruz Carvajal y del Señor Decano de la Facultad de Ingeniería de Minas Geología y Civil Ingº Carlos Prado Prado. Ingº Raúl Molina Gutierrez. por haberme permitido instalar. como Ingeniero de Minas. por los 25 años de labor profesional. al Dr. Por último al Colegio de Ingenieros de Minas del Perú. Antonio Samaniego Alcántara e Ingº David Córdova Rojas. que permitió el desarrollo del presente trabajo técnico. Loss Control y Geotecnia. por haberme concedido Honor al Mérito por mis Bodas de Plata. de la Departamental de Lima. calibrar y poner en operación el Laboratorio de Mecánica de Rocas donado por el INGEMMET. CONTENIDO CAPITULO I 1.- Resumen ................................................................................................. 2.- Introducción ............................................................................................. 3.- Antecedentes .......................................................................................... 4.- Objetivos ................................................................................................. 4.1.- Objetivos Generales ...................................................................... 4.2.- Objetivos Específicos .................................................................... 5.- Alcances .................................................................................................. 6.- Definiciones de términos aplicados a Mecánica de rocas ....................... Pág. 1 1 2 3 3 3 3 4 CAPITULO II 2.- Consideraciones geológicas ................................................................... 2.1.- Litología ........................................................................................ 2.2.- Rocas y Suelos ............................................................................ 2.2.1.- Rocas .............................................................................. 2.3.- Color ............................................................................................. 2.4.- Tamaño de grano ......................................................................... 2.5.- Textura y Estructura ...................................................................... 2.6.- Meteorización de las rocas ............................................................ 2.6.1.- Roca fresca ...................................................................... 2.6.2.- Roca débilmente meteorizada ......................................... 2.6.3.- Roca medianamente meteorizada ................................... 2.6.4.- Roca altamente meteorizada ........................................... 2.6.5.- Roca completamente meteorizada .................................. 2.7.- Clasificación de las rocas en ingeniería ........................................ 2.7.1.- Ciclo de las rocas ............................................................. 2.7.2.- Rocas Igneas .................................................................... 2.7.3.- Rocas Metamórficas ......................................................... 2.7.3.- Rocas sedimentarias ........................................................ 2.8.- Mineral (Química) .......................................................................... 2.9.- Condición de fractura .................................................................... 2.9.1.- Relleno de fracturas ......................................................... 2.9.2.- Rugosidad de las superficies de fractura ......................... 2.9.3.- Fracturas abiertas ............................................................ 2.10.- Clasificación de las rocas in-situ ................................................... 2.10.1.- Indice de la calidad de la roca – RQD ............................. 6 6 6 6 7 7 8 8 10 10 11 11 11 12 12 13 13 14 15 15 15 16 16 16 16 CAPITULO III 3.- Características del Macizo Rocoso ......................................................... 20 3.1.- Fundamentación .......................................................................... 3.2.- Caracterización del Macizo Rocoso ............................................. 3.2.1.- Levantamiento Litológico-Estructural .............................. 3.3.- Características del comportamiento mecánico de la masa rocosa y sus componentes ........................................................... 3.3.1.- Ensayos de Laboratorio ..................................................... 3.3.2.- Ensayos In-situ .................................................................. 3.3.2.1.- Indice de calidad de la roca ................................. 3.4.- Clasificaciones Geomecánicas del macizo Rocoso ...................... 3.5.- Zoneamiento ................................................................................. 3.6.- Aplicaciones .................................................................................. 3.6.1.- Diseño de labores mineras ............................................... 3.6.2.- Método de Explotación ..................................................... 3.6.3.- Perforación y Voladura ..................................................... 3.6.4.- Sostenimiento ................................................................... 3.6.5.- Relleno y Drenaje ............................................................. 3.6.6.- Conservación del medio Ambiente ................................... 3.6.7.- Productividad y Loss Control ............................................ 3.6.8.- Economía y Gestión ......................................................... 20 20 20 21 21 22 22 23 23 23 23 24 24 24 24 25 25 25 CAPITULO IV 4.- Comportamiento de la labor minera ....................................................... 26 4.1.- Antes de la construcción .............................................................. 26 4.2.- Durante la construcción ............................................................... 26 4.3.- Después de la construcción ......................................................... 26 4.4.- Control instrumental ..................................................................... 26 4.5.- Sistemas de Monitoreo ................................................................ 28 4.5.1.- Características de los sistemas de monitoreo ................ 28 4.5.2.- Componentes sensores y/o detectores .......................... 29 4.5.3.- Componentes transmisores ............................................ 29 4.5.4.- Componentes de lectura ................................................. 30 4.6.- Modos de operación .................................................................... 30 4.7.- Fases de aplicación de la instrumentación .................................. 31 4.7.1.- Control durante la construcción de labores mineras ....... 31 4.7.2.- Control después de la construcción ................................ 32 4.8.- Esquema de control instrumental (monitoreo) ............................. 32 4.9.- Factores ....................................................................................... 32 4.10.-Consideraciones Generales ......................................................... 33 4.10.1.- Estudio del medio ........................................................... 33 4.10.2.- Estudio del campo y su cambio en el tiempo ................. 34 4.10.3.- Masa rocosa ................................................................... 34 4.10.4.- Tensiones Internas ......................................................... 34 4.10.5.- Deformaciones de la masa rocosa ................................. 34 4.10.6.- Filtraciones y Presiones Insterticiales ............................ 34 4.10.7.- Rotura ............................................................................ 35 4.10.8.- Trabajos en Minería ....................................................... 35 4.11.- Instrumentación ........................................................................... 35 4.11.1.- Medidas de carga .......................................................... 35 4.11.2.- Esfuerzo – Deformación ............................................... 4.11.3.- Presión Insterticial y Tensiones debidas a la humedad del suelo ....................................................................... 4.11.4.- Presión de tierra, presión dinámica, tensión normal y estado de tensiones en masas de roca o de suelo ...... 4.11.5.- Movimientos Subterráneos .......................................... 4.11.6.- Movimientos Superficiales ........................................... 35 36 36 36 36 CAPITULO V 5.- Equipos e Instrumentos ........................................................................ 5.1.- Preparación de probetas ........................................................... 5.1.1.- Sonda Sacatestigos ..................................................... 5.1.2.- Cortadora de Disco Diamantino ................................... 5.2.- Ensayos y Mediciones en Laboratorio ....................................... 5.2.1.- Propiedades Físicas .................................................... 5.2.2.- Propiedades Mecánicas .............................................. 5.2.2.1.- Máquina de Compresión de rocas .............. 5.2.2.2.- Máquina de Corte Directo ........................... 5.2.2.3.- Máquina de Carga Puntual ......................... 5.3.- Ensayos y mediciones In-situ .................................................... 5.3.1.- Sismógrafo .................................................................. 5.3.2.- Máquina de Arranque de Pernos ................................ 5.3.3.- Extensometro de Varillas e Inclinómetro ..................... 5.3.4.- Extensometro .............................................................. 5.3.5.- Inclinómetros ............................................................... 5.3.6.- Extensometro de cinta y Barra telescópica ................. 5.3.6.1.- Extensometro de cinta .................................. 5.3.6.2.- Barra telescópica extensometrica ................. 5.3.7.- Martillo Schmidt de Dureza .......................................... 5.3.8.- Piezómetros ................................................................. 5.3.9.- Estación Total .............................................................. 37 37 37 39 40 40 40 40 41 41 42 42 43 44 44 44 45 45 46 46 46 47 CAPITULO VI 6.- Procedimientos de ensayos ................................................................. 6.1.- Laboratorio ................................................................................. 6.1.1.- Propiedades Físicas .................................................... 6.1.2.- Propiedades Mecánicas ............................................... 6.1.2.1.- Ensayo de Compresión Simple ..................... 6.1.2.1.1.- Relación de Esbeltez .................. 6.1.2.1.2.- Factor de corrección de Protodyakonov ........................... 6.1.2.1.3.- Factor de Corrección de Overt Duvall ................................ 6.1.2.1.4.- Formula matemática ................... 6.1.2.2.- Ensayo de Tracción Indirecta – Método Brasilero ........................................................ 6.1.2.2.1.- Relación de esbeltez .................. 48 48 48 49 49 49 49 50 50 51 51 ......4......3.........2..... 6................1..1...2.2...1...4.....Métodos de Perforación ..2................2..Diseño e Instalación de Piezómetros y Pozos de Monitoreo .........2........ 6......2..............3.................4..Instalación del extensometro de varillas .....................Procedimiento de Ensayo ..2......4. 6.. 6........... 6.........6...........2.......2............Criterios para el Control de la Voladura ..........1.........2..........1. 6.......2....2........3.....2....1. 6..4................ 6...1.1... 6...2......1...2................... 6.6....2...... 6.2...Ensayo de Corte Directo sobre Discontinuidades ....4.... 6..........Equipo para el Control de la Voladura...........Ensayo de Compresión Triaxial .Velocidad Máxima de Onda ....Sistema de Control Instrumental Subterráneo ............4......1..Mediciones durante la Voladura .............. 6.1....2.2....... 6..4................2.....4..................5.............. 6....1..Fórmula Matemática ..2.................Trabajo de Gabinete .Condición de Ensayos ......... 6............. 6...1................. 6............Detalles de la Perforación ................Equipo de lectura o indicador .1...1.......3...................2..2..1.Relación de Esbeltez ...........In-situ ..........1...1..........................2...... 6...1...2......Tipos de Martillos ....2...1........2.Ensayo de resistencia a la Carga Puntual .1...Control de Calidad – Garantía de Calidad .2...........3........ 6..Formula Matemática ......Relación de Esbeltez ....4........3......2..4...........1.........2.2......2......................1....3..........1............Ensayo para determinar Constantes Elásticas ..2. 51 52 52 52 53 53 54 54 54 55 55 57 57 57 58 58 59 59 59 60 60 60 61 61 61 62 63 64 64 64 64 66 66 66 ..1................................ 6....Desplazamiento de Ondas .........Secuencia de instalación del anclaje múltiple .1..........1...........2......... 6.1.4.2.....2.......Elementos Sensores o detectores .3......2...2............1..Ensayo de Rebote “R” ............2.....Fórmula Matemática .2......2..... 6.............................1..........2.2... 6........ 6...... 6.2...........3........................................Ensayo de Carga Puntual “Franklin” ........ 6....... 6...4.Ensayo de carga Puntual “Louis” ........2........ 6.. 6..........1...................4. 6......3...Variables a Considerarse .2..............................2.............................................. 6.........2....Componentes del sistema para mediciones Convergencia ...2................Protección de la cabeza del instrumento .4. 6.....2...........2.2.........4............................4... .3.........Segundo Procedimiento ........4.....1. 8.... 8............1.3..................Resultados de los Ensayos ............2............................ 8......................... 8.........Fórmula matemática .....Esfuerzos in-situ e inducidos ....Clasificaciones Geomecánicas .......2.................3..Recomendaciones para el sostenimiento ............................... 8.........2...4.............. 8........Primer Procedimiento ........Tamaño ......5..RMR .................. 8.............2..........Clasificación geomecánica de Bieniawski ....5.......Clasificación Geomecánica de Protodyakonov ..........2......... 8.......Ajustes combinados ..... 69 6..6.............4.. 8... 8..............1............................Recomendaciones para el uso de los cuadros .....2..................2......... 8....Corrección de Laubscher and Taylor ................5..........Resistencia Compresiva de la roca .....Tercer Procedimiento .. 68 6.......5..2....... 8.................. 8.... 8...2..5.....2.....1..2....................... 69 CAPITULO VII 7..................................................2..............2...........................Meteorización ........Primer Procedimiento .1...............2... 8.2......3..2...Influencia de las orientaciones del rumbo y buzamiento 8.........3...... 8................................. 8..........................1.................3........ 8...................4....6. 8......... 8.......Clasificación Geomecánica de Barton .......F2 .3................2.. 74 CAPITULO VIII 8.....................Cambios de los Esfuerzos .2..............3..............1.5.Condición de Juntas .....4................Espaciamiento de Juntas .1..... 8...2....Rugosidad ...........4..... 8...4..6......1..................... 8............................3.....2....2..5......4......Dureza de los labios de la discontinuidad ...2........Relleno ...........Instalación de los elementos sensores ......4.....1..2....... 8..2............5......4.............2........Indice de la Calidad de la Roca – RQD ..............Equipos o unidades de lectura y/o registro ................................................................3......................... 79 79 80 80 81 81 81 81 81 81 81 82 82 83 83 83 83 83 83 83 85 85 86 86 86 87 87 87 89 93 95 96 96 96 .Apertura ... 8...Presencia de agua ...........2.......................2.2....... 8.1........................................ 8................... 8.................................Clasificación Geomecánica SMR para taludes .......Segundo procedimiento ........................Metodología del monitoreo subterráneo ..2.......................................2..................................2....2.................4................. 8.................3.............Efectos de la voladura ..........4. 8...........Corrección por orientación ... 68 6.................................................2..................2...F1 .2........7......4................................................................4............3...- Elementos de Transmisión de datos ..4....................... 8....3.................3..........................2............ 8.....2......1................. ..................................Mina San Miguel ......7........................F3 …………………………………………………………… 8................................Calculo de constantes ...................................................Mina Quiruvilca ...............7... 115 9..........................Mina Colquijirca ................17.............. 109 9.......5..................... 117 9................. 116 9.............Aspectos de la Minería Peruana .....Mina Raura ............ 96 98 100 100 101 102 102 102 102 102 105 106 106 108 CAPITULO IX 9.................................................................... 8....El factor de ajuste según el método de excavación .........7................................................................15........ 110 9.........Para determinar las constantes ...................................... 8.............................4.7..............Cementos Norte Pacasmayo .............................................................................................................................1...................................Propiedades Físico-Mecánicas del macizo rocoso ...................................Uso de las clasificaciones geomecánicas del macizo rocoso para la estimación del GSI .........................6....... 8....... 114 9.................Mina Casapalca .........................3...7..........................6..9... 121 Conclusiones ...........13...5...............1...................Oleoducto Nor Peruano .............................2................................. 119 9................................. 109 9..................... 124 Recomendaciones ...............11....6..................7........... 8... 118 9.......................................5........................................Proyecto Chavimochic .................................................... 8....... 8...................7............. 135 ...............1................. 114 9.....................5.................................22.............................7................................................................1.....14.............8.... 8............................Irrigación de Lunahuana ...................... 111 9.................... 120 9.. 109 9. 116 9... 8.Túnel Kovire ...................................Hidroeléctrica Machupichu .......................Túnel de Carhuaquero ........................Estimación de las propiedades del macizo rocoso .............................20.......................10.................4....................... 113 9......... 118 9...Clasificación Geomecánica de Bieniawski de 1976 ..Modelo Geomecánico ....................Clasificaciones Geomecánicas .....................Mina San Nicolás .. 131 Referencias Bibliografías .......................................................... 120 9.. 8.... 112 9.................................... 117 9.................Datos iniciales ............2......................................7................ 133 Anexos .........Ensayo de laboratorio .......7.....1.19....7..........................................Clasificación Geomecánica “Q” modificada .........Mina Cerro de Pasco ........... 115 9..........................8......16................... 119 9...............3...............Presa Lagunillas ......Mina Raúl ....Clasificación Geomecánica de Bieniawski de 1989 .......................3........6................. 8..................Mina Iscaycruz ... 8........ 8.....................Mina Juanita ...................21.... 112 9.......................1.18..........................................Mina San Vicente ....................................1.....................12......................................5...2....4.......GSI – Indice de Resistencia Geológica ....Mina Pierina .......Mina Huanzala .......................... sostenimiento. Economía y gestión. 2. selección de equipos. estando además su utilización orientada a: diseño de labores mineras. la cuantificación de las características geomecánicas del macizo rocoso.. con la finalidad de determinar las propiedades físico mecánicas de las rocas y minerales y el monitoreo de la masa rocosa. relacionado a las características del comportamiento mecánico de la masa rocosa y sus componentes. perforación y voladura. para este caso referido a características geomecánicas se aplica los estándares de la Sociedad Internacional de Mecánica de Rocas – ISRM (Society Internacional For Rock Mechanic´s). de una operación minera. En el presente trabajo se detalla el procedimiento de cada uno de los ensayos.RESUMEN Durante la explotación de una mina se pone de manifiesto una serie de condicionantes y problemas de mecánica de rocas que si no se tienen en consideración con anterioridad y no se estudia a fondo pueden alterar significativamente las características de la operación de minado. son los ensayos de laboratorio y los ensayos insitu. relleno y drenaje.CAPITULO I 1. conservación del medio ambiente. ejecutada de acuerdo a los estándares conocidos a nivel mundial. Entre los aspectos más relevantes del sistema de información geomecánica. se ponen de manifiesto una serie de condicionantes y problemas que se relacionan con el comportamiento mecánico del macizo rocoso que deben de tomarse en cuenta o estudiarse a fin de hacer más racional dicha actividad minera.. para la determinación de las propiedades físico-mecánicas de las rocas y minerales. teniendo una justificación técnico. y el monitoreo de la masa rocosa de una operación minera. . por lo que es necesario. En el planeamiento de minado se considera la construcción y/o ejecución de labores mineras subterráneas y superficiales. segura y rentable. diseño del método de explotación. productividad y loss control.INTRODUCCION Cuando se diseñan labores mineras subterráneas y superficiales para propósitos de explotación de un yacimiento minero.económica para una explotación racional. personal e infraestructura. subterráneas y superficiales.loss control y mayor conservación del medio ambiente . 3. distribución de presiones. codyuvará al entendimiento. puesto que en la actualidad. razón que el presente trabajo. se determina mediante los ensayos de laboratorio y ensayos in-situ. y la implementación de un sistema de control instrumental para garantizar la estabilidad de una operación minera. redundando todo esto en el aumento de la productividad. discontinuidades estructurales. etc. La caracterización del comportamiento mecánico de la masa rocosa y sus componentes. referido a la determinación de propiedades fisico-mecánicas de las rocas y mineral. con el objetivo de determinar las propiedades fisicomecánicas de las rocas y minerales .ANTECEDENTES La elaboración del presente trabajo referido a los procedimientos para ejecutar los ensayos de acuerdo a los estándares del ISRM (Society International For Rock mechanic´s). razón que en presente trabajo detallamos cada uno de los procedimientos de los diferentes ensayos y la implementación de un sistema de control instrumental. y monitoreo de la masa rocosa. Del empleo de la Tecnología que la mecánica de rocas pone a nuestra disposición podemos sacar una rotunda y probada afirmación: Racionar el diseño. . es un material muy complejo cuyas composiciones variadas.2 La mecánica de rocas pone de relieve los puntos que se han de considerar para evitar o al menos paliar en lo posible el resultado de las fuerzas que se promueven al alterar el equilibrio del macizo rocoso en el que se ejecuta las labores mineras subterráneas y superficiales. Dar seguridad a la ejecución de labores mineras. bajos índices de accidentes . las vibraciones sísmicas debido a la voladura o sismos terrestres. es necesaria la aplicación de estos parámetros cuantificados. tiene un carácter de particular relevancia e importancia. al actuar con datos reales. Es de conocimiento que en estos últimos años. los costos de operación minera. este macizo. en el diseño de las diferentes labores mineras. conocimiento y aplicación en forma sencilla y práctica dicha Ciencia.. complicadas por la presencia del agua. se viene dando con mayor énfasis. como componente de un sistema de información geomecánica. así como también se tiene bibliografía técnica referida a dicha especialidad. hacen que sea un autentico mosaico de problemas técnicos. cuyo objetivo es la determinación de las propiedades físico-mecánicas de la roca y minerales y el monitoreo de la masa rocosa. facilitar el control de la ejecución de las labores mineras. la aplicación de la mecánica de rocas en muchas proyectos mineros de nuestro país. Conocer. 4. discriminar.. teniendo en consideración los estándares sugeridos por el ISRM (Society International For Rock Mechanic´s). Saber identificar y representar las propiedades de las rocas y minerales y monitoreo de la masa rocosa que serán aplicadas al diseño de labores mineras subterráneas y superficiales.. 5. Dominar los conceptos básicos acerca de las características y propiedades físico-mecánicas de las diferentes rocas y minerales y monitoreo de la masa rocosa existentes en nuestro país para ser aplicadas por la ciencia de mecánica de rocas. Desarrollar la capacidad de atención. elaborar. análisis y las habilidades necesarias para: identificar.OBJETIVOS GENERALES Saber y dominar los fundamentos teóricos y prácticos acerca de los procedimientos para ejecutar los ensayos de acuerdo a los estándares y evaluar los parámetros cuantificados de dichas propiedades y monitoreo.1. diferenciar. seleccionar los datos e informaciones de los ensayos más relevantes y de máxima importancia al ejecutar mediciones de los componentes de la masa rocosa. .. seleccionar y evaluar las propiedades físico-mecánicas de las rocas y minerales y monitoreo de la masa rocosa que constituyen las variedades de las rocas y control instrumental localizadas durante la ejecución de los ensayos y mediciones de los componentes de la masa rocosa.3 4.ALCANCES Entender y explicar los procedimientos y resultados de los parámetros cuantificados. mediante la ejecución de los ensayos sobre muestras rocosas y monitoreo de la masa rocosa que se aplicarán para el modelamiento y garantizar la estabilidad de labores en la diversidad de excavaciones subterráneas y labores superficiales. 4. analizar..OBJETIVOS El presente trabajo tiene por objetivo primordial.2. discriminar. dominar y aplicar correctamente los conceptos teóricos y prácticos acerca de los estandares del ISRM (Society International For Rock Mechanic´s). conocer y aplicar los procedimientos para determinar las propiedades físico -mecánicas de las rocas y minerales y el monitoreo de la masa rocosa.OBJETIVOS ESPECIFICOS Adquirir gran destreza para observar. . Desplazamiento. consolidados generalmente por materiales finos (arena. Esta textura es característica de las rocas volcánicas. sol. Cizallamiento. limo. heterogéneos en cuanto a forma y composición .. Aglomerado.Roca sedimentaria compuesta de cantos rodados cementados en una matriz fina. Alteración. meteorización. pertenecientes a una o más especies. sólo pueden ser discriminadas al microscopio. 6.Es la distancia recorrida por un bloque rocoso a través de un plano de movimiento.. Compactación.... arcilla).Textura de las rocas constituidas por minerales o partículas muy finas. Buzamiento.cuando una roca o material se deforma por acción de un esfuerzo y al cesar dicho esfuerzo la roca o material alterado conserva su deformación.. etc.disminución del espesor o potencia de la secuencia estratigráfica por el peso y la presión de las rocas suprayacentes.Fragmento de roca de dimensiones superiores a 20 cms.Conjunto de minerales más o menos uniformes.4 Conocimiento de las propiedades fisico-mecánicas de rocas y minerales más representativas. hielo.... Deformación.Conjunto de fragmentos rocosos. viento.Modificación que sufre una roca o material por acción de una o más esfuerzos. Brújula.Instrumento que sirve para medir el rumbo y azimut y el buzamiento de las estructuras geológicas.. de diámetro. que servirá de data base para la correlación e implementación de nuevos proyectos en la industria minera. Sinónimo: Intemperismo. Deformación elástica.Cuando una roca se deforma por acción de un esfuerzo.. y al cesar dicho esfuerzo la roca o material deformado recupera su forma original.Es el proceso de fracturamiento de las rocas debido a los esfuerzos tectónicos.(dip). término usado para indicar el ángulo de inclinación de las rocas estratificadas o de estructuras geológicas. Conglomerado. Deformación plástica..Proceso de modificación de los minerales y rocas por acción de los agentes de erosión: agua.. y sistemas de control instrumental de proyectos mineros...DEFINICIONES DE TERMINOS APLICADOS EN MECANICA DE ROCAS En el presente trabajo se definirán términos comunes usados en Mecánica de rocas : Afanítica. Bloque. Agregado. metamórficas y sedimentarias... cuando se refiere a minerales es sinónimo de clivaje..Desplazamiento de un bloque rocoso con respecto a otro colindante a esta o de ambos bloques.. de un tamaño y peso adecuado que pueda servir de elemento del cual se pueda obtener toda la información necesaria para realizar un estudio propuesto. Proyección. Estructura. Plasticidad.. topográficas o cualquier tipo de estructura. forma y disposición de los minerales componentes de las rocas.Disposición paralela o subparalela que toman las capas de las rocas sedimentarias. que se ubica encima o debajo de este plano. Porosidad.5 Detrítico.Cobertura superficial de la corteza terrestre producto de la alteración de los minerales de las rocas pre-existentes.fuerza aplicada sobre un área y/o superficie que tiende a cero. Falla..Propiedad de las rocas de separarse en forma de láminas.Superficie inclinada del terreno que se extiende de la base a la cumbre del mismo. Granulometría. Estrato...Es la roca formada por la sedimentación de fragmentos o partículas provenientes de la desintegración de las rocas pre-existentes.. durante su sedimentación. a través de un plano denominado “plano de falla”. Muestra. Suelo. .Cantidad de agua necesaria para que una roca porosa y permeable tenga todo su volumen de vacíos lleno de agua. Macizo. Estratificación. Esfuerzo. La porosidad se expresa siempre en porcentaje..tamaño.Esta referido a la disposición.. La formación del suelo implica la meteorización química de los minerales primarios dando lugar a nuevos minerales...Es la relación existente entre el volumen de los intersticios porosos y el volumen total de la roca o suelo.roca formada por fragmentos o detritus provenientes de la erosión de rocas pre-existentes.-Termino usado en geotecnia para referirse a áreas rocosas cuyo núcleo esta constituido de rocas ígneas. Talud. Exfoliación.representación grafica sobre un plano horizontal de las diferentes estructuras geológicas.Dirección que sigue la línea de intersección formada entre el plano horizontal y el plano del estrato o estructura geológica. arreglo y cohesión de los materiales constituyentes de un determinado cuerpo rocoso. con respecto al norte o al sur.Tecnología que se encarga de dictar normas correspondientes para determinar las dimensiones y las formas de los fragmentos de los materiales detríticos.Propiedad de las rocas de deformarse al recibir un esfuerzo conservando la deformación al cesar el esfuerzo. Gravedad...Es la fuerza de atracción que ejerce la tierra sobre los cuerpos que se ubican en la superficie terrestre. Saturación.. Rumbo..Pedazo de roca o mineral.. Textura. . Por razones de simplicidad es necesario minimizar el número de nombres empleados para la roca y complementar nomenclatura con términos que las califiquen adecuadamente.Textura y estructura ...1. 2. empleándose sufijos para indicar sus principales propiedades geotécnicas...Prefijos : .2.por otro lado. empleando para la distinción entre ambos la siguiente definición sugerida por terzaghi y Peck Suelo.. Roca.ROCAS Y SUELOS A continuación se presenta una guía practica Para la descripción de suelos y rocas..1. 2. Se ha sugerido el siguiente esquema para ser empleado en las descripciones: A.. siendo difícil inferir sus propiedades geotécnicas en base a su descripción geológica usual.Rocas La clasificación de rocas empleadas por los geólogos resulta muy complicada para su aplicación en trabajos de ingeniería.es un agregado de granos minerales que puede ser separado por medio de agitación en agua. Siguiendo este criterio se recomienda el empleo de prefijos para los términos descriptivos microscópicos de la roca en muestras de mano tanto para el material intacto como para la masa rocosa.Color .CAPITULO II 2.Discontinuidades en la masa rocosa .2.LITOLOGÍA Se refiere al tratado o estudio de las rocas y suelos.Tamaño de grano .CONSIDERACIONES GEOLÓGICAS 2. es un agregado natural de minerales enlazados entre si por fuerzas cohesivas permanentes considerando que el termino permanente esta sujeto a diferencias interpretaciones el limite entre suelo y roca será necesariamente arbitraria. En este contexto los términos suelo y roca serán empleados en el sentido geotécnico y no en sentido geológico o pedológico. TAMAÑO DEL GRANO Para la descripción del tamaño de los granos. basado en una tabla propuesta por Munsell (1941) 1 Rosado Rojo Amarillo Marrón Oliva Verde Azul Blanco Gris Negro 2 Rosáceo Rojizo Amarillento Oliváceo Verdoso Azulado Grisáceo 3 Claro Oscuro 2. independientemente de si el nombre de la roca lo incluye o no.Sufijos : ..Resistencia Compresiva de la roca 2.Estado de Intemperismo . se podrá indicar el tamaño de los granos.Estado de alteración . sobre todo para determinaciones de campo y trabajos de laboratorio. hay sin embargo ciertas dificultades.7 . En algunos casos en los que se requiere de mayor precisión. parece adecuado emplear los mismos términos descriptivos utilizados para suelos. por ejemplo grano medio 1mm. . siendo las calizas una de las pocas excepciones mientras los términos descriptivos existentes contemplan este aspecto. su importancia no debe ser dejado de lado. El color de la roca debe ser expresado cuantitativamente en términos de 3 parámetros el matiz referido a un color básico el brillo o intensidad de un color y el valor o la claridad del color La “Geological Society Of. parece conveniente incluir alguna referencia al tamaño de grano.3.. pudiera suceder que un observador no sea capaz de darle el nombre a un roca o que el nombre asignado no sea el correcto debiendo ser modificado. América” ha publicado un cuadro de colores de roca en 1963.Características Litológicas menores NOMBRE DE LA ROCA B.4..COLOR el color de una roca es una propiedad que es fácil de apreciar pero difícil de cuantificar: aunque no siempre de gran valor como índice de propiedades mecánicas. ya que muchos nombres de rocas comunes tienen implicaciones inherentes al tamaño de grano. ondulados o cuarteados.METEORIZACION DE LAS ROCAS Se refiere a la modificación sufrida en la composición o estructura de una roca. clivada. En la medida de lo posible. los planos de estratificación pueden ser: lisos.5. 2 mm. pero depende del clima el hecho que una u otra sea predominante. porfirítica. debido a la acción de agentes atmosféricos. los términos adicionales no se justifican al menos que la característica a describirse no esta implícita en el nombre de la roca los términos utilizados con más frecuencia incluyen: ciza llada. bandeamiento de flujo.60 mm. Las rocas sedimentarias se presentan en estratos que pueden ser: regulares.. incluyendo esta última la disolución. .8 Los términos recomendados son: GRADO EQUIVALENTE DE SUELO Piedras y Cantos Rodados Grava Arena Limo DESCRIPCION DEL TAMAÑO DE GRANO Muy Grueso Grueso Grueso Fino TAMAÑO DE LAS PARTICULAS = 60 mm. veteada. masiva. 2. o una descomposición por agentes químicos. .6. Generalmente los efectos físicos y químicos de la meteorización se producen simultáneamente. visibles con lupa de 10 aumentos) = 2 micras Arcilla Muy fino 2. la exfoliación en rocas metamórficas y el bandeamiento de flujo de rocas ígneas. exfoliada. 60 micras-2mm. con laminación cruzada o diferenciada. laminares.60 micras (Granos mayores de 60 micras. Se recomienda emplear términos descriptivos para los planos de separación entre estructuras planares incluyendo la estratificación y la laminación en rocas sedimentarias. 2 micras . y homogénea. deberá emplearse términos comunes. Existen dos clases de meteorización según se produzca una desintegración de la roca por agentes físicos.TEXTURA Y ESTRUCTURA la textura de la roca se refiere a los granos individuales y al arreglo de los mismos pudiendo este último mostrar alguna orientación preferencial. situada en la superficie terrestre o en sus proximidades.. Moye.. no pueden romperse a mano. la primera propuesta por D.Moye) Grado de Denominación Meteorización I Sana Sana con juntas teñidas de oxidos Moderadamente Meteorizada Criterios de Reconocimiento Roca no meteorizada.G. carbonatación y disolución. el oxigeno. Pueden establecerse otras escalas más precisas. pero su resistencia es muy similar a la roca sana.G. Deere y Patton. la alteración de la dureza. Meteorización en conjunto. Escala de Meteorización del Granito (Según D. que se puede determinar mediante el Martillo Schmidt.9 La meteorización física comprende: * Arranque directo por partículas por erosión. * Acción de las plantas. utilizando por ejemplo.G.. pero se puede reconocer todavía la fabrica original. La meteorización química comprende: una serie de reacciones de oxidación. para el granito y la segunda basada en ella. hidratación. Para rocas metamórficas e Ígneas intrusitas. hidrólisis. El clima es el factor que condiciona el tipo de meteorización que se produce: * Meteorización física en climas cálidos y secos o fríos y secos * Meteorización química en climas cálidos o templados y húmedos. * Cambios de volumen en la roca. el dióxido de carbono y los ácidos orgánicos. aplicada sobre todo para las rocas sedimentarias de orden detrítico: Areniscas. debido a variaciones de temperatura. pero con resistencia tal que piezas aproximadamente de 25 cm2 de sección transversal. especialmente de las raíces de los árboles. pero el bloque de la roca entre juntas no está meteorizado. Claramente meteorizada a través de la petrofábrica que se observa por manchas de oxido de fierro y ligera descomposición de los Feldespatos. Las micas y los Feldespatos están lustrosos Las caras de las juntas están manchadas y cubiertas con hematitas y limonitas. proponen un perfil tipo de meteorización. siendo los reactivos más importantes: el agua. * Congelación del agua en grietas y fracturas. II III IV Muy Meteorizada Completamente Meteorizada V . – Moye. Roca intensamente meteorizada con aspecto de suelo que puede romperse y desmenuzarse a mano. Limonitas y argilitas. Se han creado una serie de escalas empíricas para el trabajo de campo. Actualmente existe dos escalas de meteorización. que comprende cinco niveles similares a los cinco grados de meteori zación de la escala de D. 2. Solamente con ayuda de la lupa se pueden distinguir minerales teñidos aislados. Roca intensamente meteorizada. pero en el cual se puede reconocer la estructura de la roca original. generalmente a colores típicos de óxidos de fierro. Conserva el color y el lustre en toda la masa. Material con aspecto de suelo. que puede desmenuzarse y romperse a mano. la resistencia de la roca puede variar desde muy análoga a la roca grado II a bastante más baja.6. Las caras de las juntas están manchadas de óxidos pero el bloque unitario entre ellas mantiene el color y el lustre de la roca sana. Los elementos constitutivos de la roca se encuentran diferenciados. es aquella que no posee ningún grado de descomposición.ROCA DEBILMENTE METEORIZADA La superficie de la roca se encuentra descolorada y/o los minerales teñidos u oxidados.1. pero tal que trozos de 25 cm2 de sección no pueden romperse a mano. Los colores más comunes en que suele teñirse son: pardo . El cambio de color puede ser desde simples manchas a variación de color en toda la masa. aunque totalmente diferenciados Grado de meteorización de Deere y Patton en cinco clases : 2.2.G. Moye) Grado de Meteorización I II Denominación Criterios de Reconocimiento Sana Sana con juntas teñidas de óxidos III Moderadamente Meteorizada IV Muy Meteorizada V Completamente Meteorizada Roca no meteorizada.. no se encuentra teñida ni descolorada y se puede distinguir todas sus características texturales y estructurales sin dificultad. completamente descompuesto por meteorización “in-situ"..ROCA FRESCA Denominada también roca sana.10 Escala de Meteorización de las Rocas Sedimentarias Detríticas (Basada en la de D. Claramente meteorizada a través de la petrofábrica reconociéndose el cambio de color respecto de la roca sana.6. aunque sus elementos son perfectamente reconocibles. ...ROCA ALTAMENTE METEORIZADA Más de la mitad de la roca a devenido a suelo.. dejando núcleos de roca más dura..... pero en este caso aún la textura y las estructuras son reconocibles..............80 Completamente meteorizada .......... ocre......4... Altamente meteorizada ...................... marrón............................ Medianamente meteorizada ... pardo amarillento............... la estructura y la textura (o minerales individuales) en las partes blandas aún son claramente reconocible.. UW SW MW HW CW El grado de meteorización de las rocas ha sido descrito en las tablas anteriores.......94 Medianamente meteorizada ........................... 89 ................ se describe en el siguiente cuadro: ... 75 .................6......... 2.... aunque aún podría reconocerse eventualmente estructuras y texturas...............88 Altamente meteorizada ............................... Para la clasificación de Laubscher utilizar los siguientes ratings: Roca no meteorizada ....... 81 . 2.... 2......5......11 anaranjado.......... etc......ROCA MEDIANAMENTE METEORIZADA En esta etapa la mitad o menos de la roca se ha degradado a casi suelo.... En todo caso........ 95 ......... en cuanto al grado de meteorización (o alteración) en los labios de las discontinuidades.. estos u otros colores pueden manchar los dedos............................6................... Las partes blandas son deformables con poca dificultad y las partes rocosas son friables (que se puede desmenuzar con cierta facilidad)..... Débilmente meteorizada . En algunos casos se puede reconocer el avance de la meteorización desde la superficie de la fractura algunos milímetros o centímetros hacia el interior de la roca.... 76 .. pardo.......... Se pueden apreciar bastantes cristales descolorados o teñidos..... pardo rojizo.........................ROCA COMPLETAMENTE METEORIZADA La roca se ha degradado completamente a suelo residual.... Eventualmente..........0 Para la clasificación de Bieniawski................. Completamente meteorizada ... emplear la siguiente nomenclatura: Roca no meteorizada ..3.6................................100 Débilmente meteorizada ..................... 1. Hay que indicar el grado de cambio de color original. pero algunos o todos los granos minerales están descompuestos. Asimismo.7. El ciclo clásico de las rocas que se acaba de describir. También hay que mencionar el caso en el que el cambio de color solo afecta a determinados minerales. El material del continente se acumula en sus . por ejemplo. Descompuesto Desintegrado 2. puede transformarse en metamórfica por efecto del calor y la presión sin pasar por la fase sedimentaria. La roca es fiable pero los granos minerales están descompuestos. se ha puesto recientemente en relación con la tectónica de placas. las rocas sedimentarias y metamórficas pueden convertirse en material que forma nuevas rocas sedimentarias.. La roca está meteorizada hasta alcanzar el grado de un suelo en el que la Fábrica del material todavía permanece intacta.CLASIFICACION DE LAS ROCAS EN INGENIERIA 2. Una roca ígnea. El ciclo comienza con la erosión de un continente. El color es distinto del que tenia el material original sano.12 Grado de Meteorización de las discontinuidades Termino Fresco Descolorido Descripción No hay signos visibles de meteorización de la masa rocosa.CICLO DE LAS ROCAS El orden de este ciclo no es rígido.. La roca esta meteorizada hasta alcanzar el grado de un suelo en el que la fábrica del material todavía permanece intacta.7. Sin embargo. las transportan hasta el borde continental y el ciclo comienza de nuevo. el borde continental se transforma en borde de placa convergente (es decir.2.7. Según las condiciones bajo las que el magma se enfríe.3. En esta línea. bien por exposición de la roca ígnea intrusiva a consecuencia de la erosión. 2. formadas a partir de un enfriamiento lento y en profundidad del magma. y las rocas volcánicas o extrusivas formadas por el enfriamiento rápido y en superficie. Existe una correspondencia mineralógica entre la serie de rocas plutónicas y la serie volcánica. pueden clasificarse según su contenido de sílice. Las rocas ígneas. Con el tiempo.. las rocas que resultan pueden tener granulado grueso o fino. de forma que la riolita y el granito tienen la misma composición.7. del magma. Las principales categorías son ácidas o básicas. 2. o cerca de ella. empujada contra otra placa).ROCAS IGNEAS En geología. bien en forma extrusiva. Éste a su vez se convierte en roca ígnea que puede volver a la superficie terrestre.. Son de tipo intermedio las dioritas y andesitas. Pero poco a poco los sedimentos que no han formado montañas se ven arrastrados por subducción hacia el fondo de la corteza. conocida como magma. Finalmente hay otro tipo de . hasta alcanzar grados de presión y temperatura tan elevados que se funden y se convierten en magma. las rocas sedimentarias pueden transformarse por efecto de las altas presiones en cinturones de rocas metamórficas. a través de un volcán.13 bordes y se puede compactar por litificación y transfo rmarse en roca sedimentaria. La meteorización y la erosión atacan las rocas ígneas. compuesta en su mayor parte de sílice. mientras que entre las básicas se encuentran el gabro y el basalto. La razón de ello estriba en que proceden del enfriamiento de magmas con composición diferente y mayor o menor enriquecimiento en sílice. compuestas casi en su totalidad por minerales silicatos. El metamorfismo producido por el calor o la intrusión de rocas ígneas recibe el nombre de térmico o de contacto. En el extremo de las rocas ácidas o silíceas están el granito y la riolita. del mismo modo que el gabro y el basalto.ROCAS METAMORFICAS Rocas cuya composición y textura originales han sido alteradas por calor y presión. Allí sufren un metamorfismo aún mayor. rocas formadas por el enfriamiento y la solidificación de materia rocosa fundida. Diorita La diorita es una roca ígnea de grano fino a grueso y de color gris a gris oscuro. la textura y el aspecto de las rocas plutónicas y volcánicas son diferentes. Las rocas ígneas se subdividen en dos grandes grupos: las rocas plutónicas o intrusivas. en menor medida. de color claro en la que todos los granos de arena de una arenisca se han recristalizado formando una trama de cristales de cuarzo imbricados entre sí. depositada por la acción del agua y. pero si es calentada a temperaturas lo suficientemente elevadas como para que se recristalicen sus minerales arcillosos formando laminillas de mica. Las rocas sedimentarias se clasifican según su origen en detríticas o químicas. Las lutitas. Las rocas sedimentarias químicas se forman por sedimentación química de materiales que han estado en disolución durante su fase de transporte. que origina extensas zonas de rocas metamórficas. dando lugar a una estructura en bandas. el gneis.. la lutita se metamorfiza en pizarra a baja temperatura.4. . El mármol es una roca más blanda y frágil de colores variados en la que se ha recristalizado por completo la dolomita o la calcita de la roca sedimentaria madre. se metamorfiza en una filita. 2. se componen de partículas minerales producidas por la desintegración mecánica de otras rocas y transportadas. Las rocas detríticas. sin deterioro químico. La mayoría de las rocas sedimentarias se caracterizan por presentar lechos paralelos o discordantes que reflejan cambios en la velocidad de sedimentación o en la naturaleza de la materia depositada. las más comunes son la cuarcita y el mármol. los minerales de color claro (cuarzo y feldespato sobre todo) están distribuidos homogéneamente entre las micas de color oscuro. Son acarreadas hasta masas mayores de agua. Hay cuatro variedades comunes de rocas metamórficas que pueden provenir de rocas sedimentarias o de rocas ígneas. La cuarcita es una roca dura. formadas por la acumulación y consolidación de materia mineral pulverizada.ROCAS SEDIMENTARIAS En geología. En los esquistos. Entre las rocas metamórficas no foliadas. gracias al agua. dependiendo de la cantidad de calor y presión a la que se han visto sometidas. Así. por el contrario. relacionado con la tectónica de placas y la orogénesis y motivado por los aumentos de presión y temperatura cercanos a la zona de colisión y subducción.14 metamorfismo a gran escala. Gneis El gneis es una roca metamórfica formada durante un metamorfismo regional de alto grado.7. la arenisca y el conglomerado son rocas sedimentarias comunes de origen detrítico. según el grado de metamorfismo que presenten. o fragmentarias. donde se depositan en capas. del viento o del hielo glaciar. exhibe bandas de color características. rocas compuestas por materiales transformados. que se forman por la descomposición de la materia orgánica..1. Se pueden clasificar según su composición química. 35 . 0 ............................... Los rellenos más importantes pueden ser: Clorita (lubricante con el agua).....35 Material de flujo ....................9.. sino que éste se evalúa solamente en base a sus propiedades físicas..79 Material de cizalle blando y fino .......….... carbonatos (se deshacen en la vida de las obras)......... la clasificación de Laubscher asigna los siguientes ratings a los diferentes tipos de relleno: Sin relle no (solamente pátina) ........ 50 .......... abiertas o contener un relleno.......... la mayoría de los cuales se caracterizan por su composición química.15 Arenisca La arenisca es una roca sedimentaria constituida... no son minerales en sentido estricto.............… 90 .... calcita u óxidos de hierro....... Yeso (particularmente peligroso). Los granos pueden estar cementados por sílice........ Grafito (lubricante)... tipo de cristal...... En relación a estas propiedades...... 12 .....90 Material de ciza lle blando y grueso ..... 2..CONDICION DE FRACTURA En la condición de las superficies de fractura..... por granos de cuarzo..... compuestos y elementos químicos formados mediante procesos inorgánicos.... 100 Material de cizalle duro y grueso . 2.. cualquier elemento o compuesto químico que se encuentre en la naturaleza.................. en mineralogía y geología..8......... la Epidota...... predominantemente.11 ....RELLENO DE FRACTURAS Las discontinuidades pueden ser cerradas........... siendo los únicos líquidos el mercurio y el agua.............. dureza y apariencia (color........ arcillas (la Montmorillonita y la Caolinita es particularmente importante)......... se ha agrupado los siguientes parámetros: el relleno y la rugosidad. su estructura cristalina y sus propiedades físicas. brillo y opacidad).. 2... etc..... Todas las rocas que constituyen la corteza terrestre están formadas por minerales.................. Serpentina (similar a la Clorita).............................. Zeolitas (intercambian agua molecular con el medio fácilmente).9....... Se conocen actualmente más de 3..59 Salvanda < que las rugosidades .....…… 80 .......... la Anhidrita etc..... El petróleo y el carbón....MINERAL (QUÍMICA) En general....99 Material de cizalle duro y fino ............. En general los minerales son sustancias sólidas....000 especies de minerales......49 Salvanda > las rugosidades . 60 ... para la clasificación de Laubscher y para la de Bieniawski no se necesita definir el tipo de relleno...... además de otros rellenos más inocuos como el Cuarzo...... ............................. ........ R Superficie suave .2.............................. pero la oxidación solamente ocurre en un ambiente de aguas flucturantes y tampoco permite conocer la amplitud de la abertura........................................................................…........98 81 ....100 87 ........ 6 4 2 1 0 2............................... en este caso para cuantificar la valoración.... Relleno blando < 5 mm de espesor .......................................................................... 99 ....................... 2......9......................... Moderadamente rugosa ....RQD Para determinar el RQD (Rock Quality Designation) en el campo y /o zona de estudio de una operación minera...........................................................10............RUGOSIDAD DE LAS SUPERFICIES DE FRACTURA Aunque Laubscher divide los grados de rugosidad a pequeña escala en 3 clases...................................16 Para la clasificación de Bieniawski se debe emplear la siguiente nomenclatura: Sin relleno ........... S Espejo de falla.............. Relleno duro > 5 mm de espesor ............CLASIFICACION DE LAS ROCAS “IN-SITU” 2......10......... solamente se requiere 5 tipos de rugosidad..INDICE DE LA CALIDAD DE LA ROCA ............ SK 2.............. Rugosa .............. Relleno blando > 5 mm de espesor .... Relleno duro < 5 mm de espesor ............................ subdividida a su vez en otras 3 subclases. existen hoy en día tres procedimientos de calculo....... A lo más se reconocerán vetillas lavadas.............................................................................86 60 .............59 Para la clasificación de Bieniawski se empleará la siguiente nomenclatura: Muy rugosa ............9............................FRACTURAS ABIERTAS En un sondaje es muy difícil o prácticamente imposible detectar las fracturas abiertas.............................1... Superficie suave....................................................................................... Espejo de falla ................................................................. con el siguiente rating: Muy rugosa ......................…....................3.......80 50 ............................ VR Rugosa ...... las cuales generalmente son discontinuas y de muy corta corrida... En algunos casos se pueden inferir las fracturas abiertas debido a los óxidos de fierro que tiñen sus superficies.............. SR Superficie lisa .... y se reúnen en tres grupos.5m). según las figuras 2.5 m. En un caso extremo se puede partir un testigo y comparar.1 y 2. y además se aprovechan para definir la frecuencia de fractura.5 m. Además. donde se suman todas aquellas cuyo manteo mide entre 0° y 30°. pueden compararse la características de las fracturas inequívocamente naturales con las conflictivas. En caso de duda considerarla como natural. y finalmente entre 60° y 90°.2. RQD% = ∑ trozos > 10cm 150 cm Nota : Un criterio para diferenciar las fracturas naturales de las artificiales o inducidas es que las fracturas inducidas suelen ser más irregulares. entonces se suman los tres grupos y se dividen por el intervalo de 1. limpias (pero no siempre) y se suele distinguir los granos minerales individualmente de manera más destacada. La frecuencia de fractura se determina considerando solamente las fracturas naturales. otro grupo para las que miden entre 31° y 60°.2 aclara la partición de las fracturas de algunos casos conflictivos. Las medidas se toman con respecto al eje del testigo. observando si conservan una actitud y aspecto similar. que existen sobre el soporte de estudio (1. Medición del RQD . es decir se considerará que la fractura es inducida (artificial). La sumatoria de estos trozos se expresarán en porcentaje del intervalo de 1.17 PRIMER PROCEDIMIENTO: Se calcula midiendo y sumando el largo de todos los trozos de testigo mayores que 10 cm en el intervalo de testigo de 1.5 m. Figura 2. En el caso que exista duda respecto al origen de la discontinuidad (natural o inducida) se toma el caso más conservador. contando únicamente las discontinuidades naturales del testigo. Especialmente el esquema de la figura 2.1. Formas correctas de medir R.Q.18 Figura 2.2.D . 3 (Jv) Siendo: Jv = Número de fisuras por metro cúbico.90 % 90 .50 % 50 .100 % Calidad de la roca Muy mala Mala Regular Buena Muy buena . por metro lineal.1 ? RQD = 100? Siendo: ( 0.0. determinadas al realizar el levantamiento litologico-estructural (Detail line) en el área y/o zona predeterminada de la operación minera.75 % 75 .19 SEGUNDO PROCEDIMIENTO Comprende el cálculo del RQD en función del número de fisuras. por metro cúbico. determinadas al realizar el levantamiento litológico-estructural (Detail line) en el área y/o zona predeterminada de la operación minera. La fórmula matemática: RQD = 115 – 3. Deere propuso la siguiente relación entre el valor numérico RQD y la Calidad de la roca desde el punto de vista en la Ingeniería: RQD < 25% 25 .1 ? + 1) λ = N º deFisuras SPAN TERCER PROCEDIMIENTO Comprende el cálculo del RQD en función del número de fisuras. La fórmula matemática: . tipo.ESTRUCTURAL Consiste en registrar información Litológica-estructural de la masa rocosa. º Ensayos In-situ. diseño de la perforación.1.2. * Clasificación geomecánica del macizo rocoso.2. * Zoneamiento de la masa rocosa. mediante las observaciones de campo. desarrollo y preparación para la explotación futura de la operación minera. este trabajo debe ser ejecutado. tienen una justificación técnica y económica para una explotación racional.. comprenderá realizar los siguientes estudios: * Caracterización del macizo rocoso. 3. en las diferentes labores de acceso. presencia de agua.. estará constituidos por litología. alteraciones. La información entre otras.CAPITULO III 3. * Caracterización del comportamiento mecánico de la masa rocosa y sus componentes. su utilización esta orientada para el planeamiento y diseño. segura y rentable. forma de superficie de las .1. a través de: Levantamiento litológico – estructural. utilizando normas sugeridas por la Sociedad Internacional de Mecánica de Rocas ISRM (Society International For Rock Mechanic´s). La implementación de un sistema de información geomecánica en las diferentes actividades mineras.FUNDAMENTACION La cuantificación de las características estructurales y geomecánicas de las rocas circundantes a las estructuras mineralizadas.CARACTERIZACION DEL MACIZO ROCOSO 3.LEVANTAMIENTO LITOLÓGICO . selección de equipos. Índice de la calidad de la roca: RQD. voladura y sostenimiento de labores mineras superficiales y subterráneas. para su aplicación en el diseño de labores mineras..CARACTERISTICAS DEL MACIZO ROCOSO 3.. a través de: º Ensayos de laboratorio: Determinación de Propiedades Físicas y Propiedades Mecánicas de la roca y mineral. meteorización. ENSAYOS DE LABORATORIO Comprenderá determinar las propiedades físicas y mecánicas de los diferentes materiales rocosos. Skarn. cuantificada a través de un tratamiento computarizado. 3. En complemento a la información litológica estructural es necesario realizar estudios petromineralógicos de las rocas y minerales caracte rísticos y representativos de la zona. continuidad y frecuencia de las diaclasas. Goyllirisquisga. utilizando normas sugeridas por la Sociedad Internacional de Mecánica de Rocas . Estos deben ser sometidos a los siguientes ensayos : Propiedades Físicas: Densidad. entre roca y mineral a partir de un muestreo selectivo y representativo en sectores característicos de la operación minera. Porosidad en peso..1. Carhuaz y diferentes tipos de mineral como por ejemplo: piritoso. Chiroje. incluyendo rocas de la diversidad de formaciones geológicas como por ejemplo: formaciones Chimú. Aparente.3. y la orientación y rumbo de las estructuras y/o discontinuidades. espaciado. Los ensayos deben realizarse en el laboratorio de Mecánica de Rocas.ISRM (Society International For Rock Mechanic´s). en planos geológicos estructurales.. Absorción Propiedades Mecánicas: Ensayo de Compresión Uniaxial. se adjuntan los formatos en los anexos para la toma de los datos de campo. ubicación de las estaciones de muestreo. .3. Toda la información servirá como base para establecer la clasificación geomecánica de la masa rocosa entorno de la operación minera. consecuentemente la elaboración de un plano composito de las características estructurales.CARACTERÍSTICAS DEL COMPORTAMIENTO MECANICO DE LA MASA ROCOSA Y SUS COMPONENTES 3. Ensayo de Carga Puntual. Peso Especifico Aparente. Santa. Esta información debe ser evaluada. Marmatita.. Vuggy Silica. en el caso de labores subterráneas y labores superficiales. mediante la aplicación de Software: “DIP´S” para determinar el número de familias de discontinuidades “Jn” (Joint Set Number) y “UNWEDGE” para determinar la presencia de cuñas. a partir de muestras de roca y /o mineral procedente de la mina técnicamente extraídos y transportados.21 discontinuidades. y/o áreas inestables. Los resultados serán ploteados en cada en estación por niveles. debiendo de analizar además de la información estructural las orientaciones preferentes de las discontinuidades. ÍNDICE DE CALIDAD DE LA ROCA La Calidad de la roca se determina mediante el RQD Designation) por tres métodos descritos en el capitulo anterior: (Rock Quality Primer método: Se basa en la recuperación en porcentaje de piezas enteras mayores a 100 mm. con relación a longitud total de una perforación diamantina. Esta información representa datos adicionales para garantizar la estabilidad de labores subterráneas y superficiales de una operación minera.ENSAYOS IN –SITU En la operación minera se debe implementar un sistema de control instrumental para garantizar la estabilidad de las labores mineras subterráneas y superficiales.22 Ensayo de Corte Directo. de las características estructurares. A través de : Convergencia mediante: Extensómetros de varillas Extensómetros de cinta Extensómetros de hilo Extensómetros eléctricos Subsidencia mediante: Inclinómetros Estación Total ( Teodolito y distanciómetro Electrónico) Rebote mediante: El martillo Schmidt de Dureza Nivel y/o caudal del agua mediante: Piezómetros Los resultados serán ploteados en planos.3. Segundo método: Se basa en el número de discontinuidades por metro lineal Tercer método: Se basa en el número de discontinuidades por metro cúbico . 3.2. Ensayo de Compresión Triaxial.2. Los resultados serán ploteados en un plano composito por niveles en caso de labores subterráneas y labores superficiales.. 3. Ensayo para la determinación de Constantes Elásticas. Ensayo de Tracción Indirecta – Brasilero.1.3.. se debe elaborar la clasificación geomecánica del macizo rocoso utilizando criterios de Bieniawski (CSIR). De no ser así podría presentarse problemas inesperados después en la ejecución de una labor minera.4. A fin de preparar información básica para establecer una clasificación geomecánica del macizo rocoso en torno a la explotación de un yacimiento mineralizado. en este caso al ingeniero de minas o a la persona especializada de la operación minera. es decir la zona de similar comportamiento geomecánico el mismo que debe estar representado en los planos de la operación minera. Marinos and Hoek (GSI).. En este sentido conviene aprovechar la mayor información disponible a partir de la ejecución de la labores de las fases de una investigación minera.APLICACIONES La caracterización del macizo rocoso es una información básica para el diseño de labores mineras esto implica que en todo proyecto de excavaciones subterráneas habrá que invertir recurso económico como trabajo y tiempo suficiente para la recolección e investigación de campo. Laubscher and Taylor.23 El valor RQD es representativo para cada tramo. . Determinar el modulo de deformación In-situ. mapeos geológicos estructurales testigos de perforación diamantinas: labores mineras. Barton (NGI). El sistema de clasificación servirá al proyectista. en algunos casos Protodyakonov. para el diseño y dominio de las operaciones mineras. se determinará los dominios estructurales.. entre labores de explotación.CLASIFICACIONES ROCOSO . la resistencia compresiva uniaxial de las rocas y/o mineral. para adquirir experiencia en el manejo de la información geomecánica del macizo rocoso. es necesario utilizar toda la información de las perforaciones diamantinas y los datos de campo referidos al número de discontinuidades.DISEÑO DE LABORES MINERAS Estimación de la resistencia de la roca.ZONEAMIENTO Con la data básica..6.. GEOMECÁNICAS DEL MACIZO Con los resultados y análisis de la información litológica-estructural. A continuación mencionamos algunas de las aplicaciones del sistema de información geomecánica. 3.6. especificamos en los siguientes aspectos: 3. 3. representa además un valor numérico de la calidad de la roca. Con el objetivo de determinar la calidad del macizo rocoso.5. 3.1. etc. en este sentido. Evaluación y análisis de estabilidad en labores mineras. túneles. bancos y labores mineras superficiales en general. Diseño de galería. entre diferentes tipos de roca. 3. Estabilidad de taludes. Establecer las secuencia y ritmo del rellenaje. Planeamiento de la producción: esquemas y secuencias de explotación. bermas. Determinar el consumo de barrenos.METODO DE EXPLOTACIÓN Selección y diseño del método de explotación. Diseño de voladura en masa. Dimensión de los polígonos de explotación.4.6. Diseño de voladura controlada (Smooth Blasting).. Optimizar la fragmentación de roca y mineral. Selección del equipo de perforación. 3.SOSTENIMIENTO Diseño de refuerzos a partir de la calidad del macizo rocoso. Dimensión de los bloques de explotación. Evaluar efectos de la construcción de excavaciones subterráneas (Perforación y Voladura). broca.RELLENO Y DRENAJE Selección del tipo de sistema de relleno para el restablecimiento del equilibrio del macizo rocoso..6. Selección de explosivos.3.2. Evaluar la inestabilidad por efectos de las características estructurales subterráneas y superficiales. etc. 3.6. 3. Requerimiento de sostenimiento. Selección de elementos de refuerzo y soporte en excavaciones subterráneas. chimeneas y excavaciones subterráneas en general..24 Estimar los esfuerzos máximos en las superficies (perfiles) de las excavaciones.. Evaluación hidrológica y diseño del drenaje en una operación minera. Requerimiento de la resistencia de relleno. .5. piques. Estimar dimensiones de excavaciones autosoportadas. Determinar las velocidades de las ondas sísmicas.6. Dimensiones de las operaciones unitarias mineras. Diseño de rampas.PERFORACION Y VOLADURA Velocidad de penetración de perforación. Selección del tamaño del equipo minero. uso de equipos en todas las operaciones de minado.6.6. Selección y ubicación de las canchas de relave y/ú otros sistemas de disposición de residuos mineros. cimentaciones. Planificación minera.6.6. Desarrollo y avance tecnológico: Aplicación y utilización de nuevas tecnología s...PRODUCTIVIDAD Y LOSS CONTROL Protección del trabajador y/o equipo minero. Asegurar y mejorar condiciones de trabajo para el trabajador minero. Predicción e inestabilidad de taludes y/o riesgos naturales..8.ECONOMIA Y GESTION Asegura una explotación racional del yacimiento. 3. Provee una inversión anticipada y necesaria. Remediación de zonas reclamadas.7. Diseño de inversión planificada. campamentos. i nstalaciones. Formulación. . Manejo y control de las operaciones mineras. Definición de criterios técnicos – económicos adecuados. etc.25 3. evaluación y control de proyectos. Disponer de un banco de datos. Trabajos mecanizados.CONSERVACIÓN DEL MEDIO AMBIENTE Conservación de la ecología en torno a las áreas de explotación. Prevenir riesgos físicos y /o accidentes de trabajo. 3. Producción y aprovechamiento de agua de mina. Construcción de carreteras. Asegurar operaciones con mayor productividad. CAPITULO IV 4.- COMPORTAMIENTO DE LA LABOR MINERA Para analizar 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 superficial y/o subterránea (rampa, banco, galería, crucero, tajeo, entre otras) con una diversidad y/o gama de equipos e instrumentos mecánicos, hidráulicos, eléctricos, electrónicos. 4.1.- ANTES DE LA CONSTRUCCIÓN Para recabar la información que se necesita para el diseño de la ejecución de la labor minera. Esta información incluye el modulo de deformación de la roca, la resistencia de la roca in-situ y el estado de los esfuerzos in-situ. 4.2.- DURANTE LA CONSTRUCCIÓN Para confirmar la idoneidad del diseño y para proporcionar las bases necesarias para su cambio. Además el control de los desplazamientos tiene un papel importante en la información que se necesita para aumentar la seguridad en las labores mineras superficiales y subterráneas. 4.3.- DESPUÉS DE LA CONSTRUCCIÓN Para controlar el comportamiento general de la labor minera durante la operación o para medir la reacción de una operación minera adyacente a otra más cercana. Un programa sobre el sistema de instrumentación superficial y/o subterránea deberá enfrentarse a estas fases en una forma mas eficiente y económica que sea posible. No se deberán sobreestimar las fases de sencillez, solidez y confiabilidad ya que los instrumentos a emplearse en labores mineras se someterán a condiciones muy rudas de temperatura, de humedad y de manejo. 4.4.- CONTROL INSTRUMENTAL El monitoreo es la observación del comportamiento de las estructuras, ya sea visualmente o con la ayuda de instrumentos. Dentro del contexto geomecánico, el control instrumental puede llevarse a cabo por las siguientes razones: A.- Para el registro de los valores naturales y variaciones en los parámetros 27 geotécnicos tales como el nivel freático, nivel de agua y eventos sísmicos antes del inicio de la puesta en marcha de un proyecto. B.- Para garantizar la seguridad durante la construcción y operación por ejemplo: Mediante la advertencia del desarrollo del exceso de deformaciones en el terreno, presiones de agua y carga de los elementos de soporte. C.- Para verificar la validez de las suposiciones, modelos conceptuales y los valores del suelo o las propiedades del macizo rocoso, usados en los cálculos para el diseño. D.- Para el control de la implementación del tratamiento del terreno y remediar trabajos tales como glaciares durante la profundización de piques, túneles y tajos (bancos) a través de la napa freática, enlechado, drenaje o la provisión de soporte mediante el tensionado de cables. En la Mecánica de rocas la mayor parte del control instrumental se lleva a cabo por la segunda y tercera de las razones anteriormente mencionadas. Es importante llevar a cabo un control instrumental de la seguridad y para controlar el comportamiento del macizo rocoso y como consecuencia de ello hacer los ajustes en el diseño global de la operación minera y tomar las medidas apropiadas. Las masas rocosas son extremadamente complejas y cuyas propiedades son difíciles por no decir imposibles de predeterminar con exactitud los frentes de operación. También quedara claro que los modelos usados para predecir los variados aspectos del comportamiento del macizo rocoso para los diferentes tipos de minado, están basados sobre idealizaciones, suposiciones y simplificaciones: por esto es vitalmente necesario comprobar la posición de las predicaciones hechas en los cálculos para el diseño. El uso del sistema de monitoreo en las operaciones mineras superficiales y subterráneas modernas y de gran escala pueden ser sofisticadas y caras. Sin embargo, debe recordarse que conclusiones valiosas acerca del comportamiento del macizo 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 superficiales y subterráneas son: * Desplazamiento de la roca en los limites del tajo y/o excavación. * Movimiento a lo largo o a través de una diaclasa. * Desplazamientos relativos a la convergencia de puntos de anclaje de referencia en lo limites de una excavación. * Desplazamientos ocurridos en el macizo rocoso lejos de la periferia de la labor minera. * Desplazamientos superficiales y/o de subsidencia. * Cambios en la inclinación de un taladro. 28 * Niveles de agua subterránea. * Cambios en el esfuerzo en un punto en la masa rocosa. * Cambios en las cargas y en los elementos de sostenimiento, tales como de refuerzo, soporte, revestimiento y relleno. * Los esfuerzos y las presiones de agua generadas en el terreno. * Sedimentación del terreno. * Emisiones sísmicas y microcósmicas. * Velocidad de propagación de las ondas. Aunque pueda parecer que en la relación hay una gran cantidad de variables que pueden ser monitoreadas, solo el desplazamiento y la presión pueden ser medidas relativamente y directamente usando tecnología simple. Las mediciones pueden realizarse de desplazamientos absolutos de una serie de puntos en los limites de la labor minera o con una mayor dificultad dentro del macizo rocoso. El desplazamiento relativo o de convergencia de dos puntos en los limites de una excavación es más fácil de medir que el desplazamiento absoluto. Debido a que el desplazamiento relativo de dos puntos puede medirse comúnmente y puede obtenerse una medida de deformación normal asumiendo que la perforación es uniforme sobre la longitud referencial considerada. Las presiones de agua subterránea y los esfuerzos normales en el contacto de los elementos de sostenimiento del macizo rocoso o con el relleno pueden medirse mediante presiones inducidas en celdas de presión rellenadas con fluido. Es importante reconocer que la medición de muchas otras variables de interés, especialmente fuerzas y esfuerzos, requieren del uso de modelos matemáticos y de las propiedades del material para calcular los valores requeridos de los desplazamientos, deformaciones o presiones. 4.5.- SISTEMAS DE MONITOREO 4.5.1.- CARACTERÍSTICAS GENERALES DE LOS SISTEMAS DE MONITOREO El sistema de instrumentación usado para monitorear una variable tendrá generalmente tres componentes diferentes: Un sensor o detector que registra los cambios dentro de la variable que se esta monitoreando. Un sistema de transmisión, el cual puede usar barras, cables electrónicos, líneas hidráulicas o aparatos radiotelemétricos que transmite al sensor como datos de salida de los detalles ubicados. E..COMPONENTES TRANSMISORES Son elementos que forman parte de un sistema de control instrumental. desplazamientos y movimientos que los elementos sensores y/o detectores han registrado durante un control instrumental (monitoreo). entre notros.2.COMPONENTES SENSORES Y/O DETECTORES Son elementos que constituyen un sistema de control instrumental. registrador de cinta magnética o del tipo digital que convierte los datos en usables y lo presenta al especialista. precisión y reproducción de las mediciones. deformaciones. desplazamientos.Que no interfiera con las operaciones mineras. dependiendo del tipo de control instrumental (monitoreo). estos componentes van conectados a los componentes de la lectura. se caracterizan por ser los elementos que transmiten las variaciones. D..5.3. C..De fácil instalación. se caracteriza por ser los elementos que detectan las variaciones.. el elemento transmisor es la barra de aluminio tabular que hace contacto (hemisférico) en cada extremo.5.Protección adecuada y duradera para asegurar la durabilidad en los periodos de operación requeridas. En el caso del extensometro de varillas los elementos transmisores son las varillas de acero de ¼ “ de diámetro forrados con tubos PVC de ½ “ de diámetro.Adecuada sensibilidad. 4. por ejemplo: En el caso de la barra telescópica Extensometrica. B. 4.. movimientos. En el mercado existe una gran variedad de sensores y/o detectores y con diferentes ángulos de precisión. indicador de presión. anclado en el punto donde se registran las mediciones.. estos componentes van conectados a los otros componentes de transmisión y lectura. Por ejemplo en el caso de extensometros de varillas el elemento sensor y/o detector serian los anclajes. barras cilíndricas de acero estriadas en el caso del extensometro de cinta el elemento sensor y/o detector seria el fierro corrugado con su perno de ojillo. que se registran para un control instrumental. si es necesario bajo condiciones adversas.29 Y un sistema de lectura y/o unidad de registro tales como un calibrador de dial. con dos puntos a medirse.De fácil lectura y de disponibilidad inmediata de los datos para el ingeniero. A. .. transmisores y sistemas de lectura. 4.5. A menudo resultan los métodos mas sencillos. transmisión y lectura a distancia o un grabado continuo de los datos que se están tomando. hecho de metal. movimientos registrados por los elementos sensores y/o detectores y transmitidas hacia los componentes de lectura por los elementos transmisores durante el control instrumental (monitoreo). En el pasado se le dio un uso considerable a los conectores fotoelásticos y discos para monitores. como son: eléctricos. .COMPONENTES DE LECTURA Son elementos que forman parte de un sistema de control instrumental. usados como aparatos de monitoreo pueden ser mecánicos. precisas y fotogramétricas. soportes de carga. por ser los elementos donde se efectúa la lectura de las variaciones. indicando en un dispositivo de lectura del desplazamiento entre ambos puntos. hidráulicos y eléctricos. En esta celda. en el mercado existe una variedad o gama de elementos de lectura con diferentes rangos de precisión. cambios de esfuerzos en los alrededores de las labores mineras y en los elementos de sostenimiento.. ópticos. son ajustados mediante un pin de oreja. baratos y confiables de detección. cargas de cable de anclaje. por ejemplo: El sistema de control instrumental (óptico).MODOS DE OPERACIÓN Las formas de operación de los sensores.30 4. jebe o plástico. En todos los casos el método de operación es el mismo. desplazamientos. mecánicos. Los sistemas ópticos se usan en métodos de mediciones convencionales. el instrumental de estación total esta compuesta por un teodolito electrónico y un distanciometro. la carga del perno de roca es transmitida a los diámetros de los discos de vidrio montados entre los platos de cargas de acero. Los sistemas mecánicos miden las variaciones dimensiónales de secciones transversales de labores mineras superficiales y/o subterráneas o de las deformaciones en profundidad del macizo rocoso. componente normales de esfuerzos y subsidencias. para el establecimiento de perfiles de excavación y para el registro de fracturas naturales o inducidas para la operación minera. entre otros. ópticos. En el caso de la barra telescópica extensometrica.4. Los diámetros transductores hidráulicos y neumáticos se usan para medir presiones de agua. Quizás el elemento más común que continua como instrumento de este tipo es la celda de carga de pernos de roca fotoelástica. se caracterizan.. el equipo constituido por dos barras: un fija colocada en un punto de referencia y otro movible colocado en el otro punto de referencia.6. La cantidad medida es la presión de un fluido el cual actúa en un lado un diagrama flexible. La mayor parte de las celdas de carga. Existen varios métodos para el control de desplazamientos. B.. pero o siempre no es un trabajo tan sencillo como parece. Las deformaciones registradas por los equipos y/o aparatos son medidas por captores eléctricos. Los sistemas eléctricos operan generalmente con uno a tres básicos.7. Los equipos eléctricos probablemente son la base de los instrumentos usados en el presente para monitorear la performance del entorno de la masa rocosa de las estructuras del minado.FASES DE APLICACIÓN DE LA INSTRUMENTACIÓN 4.Las deformaciones son medidas sobre las longitudes relativamente cortas.31 La toma de lecturas de aire. transductores de presión y algunos tipos de inclinómetros. Estas pueden ser efectuadas a distancia y centralizadas en las salas o zonas de lectura fijas. y que su instalación y control afecte lo menos posible al trabajo de construcción de una labor minera superficial y/o subterránea. aunque los sistemas mecánicos siguen siendo utilizados en el monitoreo de los desplazamientos.CONTROL DURANTE LA CONSTRUCCIÓN DE LABORES MINERAS Las mediciones que se efectúan durante la construcción deberán proporcionar la información necesaria para verificar la validez del diseño o permitir la culminación del trabajo en curso.1. 4. Estos métodos son usados ampliamente en el monitoreo de superficies de subsidencia asociados con la operación minera.Es difícil obtener una buena adherencia entre el medidor de deformación y la roca. Estos materiales . C.... Además esas mediciones deberán proporcionar anticipos sobre los problemas potenciales para que se puedan tomar medidas correctivas antes de que estas se hayan manifestado a tal punto que las medidas correctivas resulten muy caras e imposibles de ejecutar. como muchas veces se han intentado llevar el registro de los controles durante la construcción y/o ejecución de la operación minera. Al estudiarse el uso de instrumentos. usan medidores de deformación de resistencia eléctrica. Las principales desventajas en el uso de medidores de deformación de resistencia eléctrica son: A.. se ha insistido que estos sean resistentes y sencillos. nitrógeno o presiones de aceite hidráulico se efectúa en la unidad de lectura a través de uno de los tubos del diafragma. La mayoría de los instrumentos de medición son de un material plástico y se fijan a la roca con un cementante de resina.Los efectos de la temperatura no solo pueden eliminarse.7. ESQUEMA DE CONTROL INSTRUMENTAL (MONITOREO) El establecimiento de un esquema instrumental debe responder a diversos aspectos que se enumeran a continuación: * La naturaleza y características del macizo rocosa(características lito -estructurales). * La calidad del macizo rocoso. * Los dominios estructurales. 4..9. pasan por poleas. Las técnicas de control son idénticas a las del control durante la construcción de labores mineras. En otros casos se pueden construir indicadores mediante el anclaje de una serie de alambres en superficie. galerías. por lo que los instrumentos son más adecuados a corto que a largo plazo. En labores mineras de explotación subterránea donde se utilizan grandes cámaras el control de la construcción de estas puede ser importante. * Naturaleza y métodos de explotación a emplearse.8. para controlar la estabilidad de los taludes (deslizamientos).32 sintéticos tienden a deformarse con el tiempo.2. Sobre todo en lo que se refiere a labores mineras subterráneas donde se utiliza el control instrumental de convergencia por la estabilidad a largo plazo que ofrecen estos instrumentos. 4. 4. las cuales dan una buena indicación sobre el desarrollo de la cámara. * Condiciones y fases de la ejecución de la labor minera. bancos. * Forma y dimensiones de la explotación y de la labor minera. etc).CONTROL DESPUÉS DE LA CONSTRUCCIÓN Una vez finalizada la construcción de una labor minera. sobre todo cuando hay en superficie instalaciones en las inmediaciones de la excavación. la geometría de las labores mineras empleadas. el dimensionamiento de las labores mineras (rampas. de los factores como el método de porcentajes de extracción. * Los esfuerzos debidos a las condiciones del método de explotación o uso de la labor minera. El movimiento de las pesas indican el movimiento de las anclas en el macizo rocoso. * Importancia y duración de la labor minera. También se utilizan técnicas precisas de topografía.FACTORES Todas las posibilidades de investigar el efecto sobre la estabilidad y el comportamiento del macizo rocoso para la aplicación de un método de explotación.7. las que están tensadas con pesas.. escombreras.. será necesario algunas veces controlar su comportamiento. Los alambres salen del taladro. chimeneas. . en un caso particular exige siempre un estudio especifico basado en una investigación “In-situ”. El propósito primario de la investigación “in-situ” es de determinar hasta que punto afecta o puede afectar a la explotación del deposito y/o yacimiento minero y viceversa. . B. electrónicos. no solamente como base de todo el control de seguridad.La especialización en el procedimiento de la operatividad de los equipos y/o instrumentos ópticos. D.Aportación de varias ciencias. etc.. C. Como es obvio.33 además de las variaciones geológicas del medio representan una gran economía y rentabilidad en el diseño e instalación de un sistema de control instrumental (monitoreo) con el fin de dar seguridad a las labores ejecutadas. Para elaborar el presente trabajo técnico se ha considerado lo siguiente: A. eléctricos. Los limites del equilibrio y los coeficientes de seguridad resultan necesariamente del conocimiento y de la importancia del medio-explotación..El reconocimiento de la validez de la técnicas y/o procedimientos de monitoreo en minería. mecánicos. como la Geotecnia. Mecánica de Rocas y de Suelos. Que permitan cuantificar con mayor precisión parámetros y magnitudes que afectan o pueden afectar.La experiencia obtenida en trabajos de diseño de sistemas de control instrumental(monitoreo) en labores subterráneas y superficiales. .. sino como una imperiosa necesidad de protección del recurso humano. y ramas afines.. DEFORMACIONES DE LA MASA ROCOSA * Relación esfuerzo . * Anisotropías. porosidad. * Estratificación y esquistocidad. defectos en la roca o en la masa rocosa. sobrecarga y rotura de revestimiento y soportes. clasificaciones. colapsos. etc. zonas descomprimidas. * Ensayos de carga “In-situ”.. * Elasticidad. efectos del tiempo.. zonas de alteración. disyunción de la masa rocosa.10. 4. etc.4. fluencia. composición. * Expansión de la masa rocosa en zonas profundas. hundimiento. presiones insterticiales. dilatación.. inelasticidad..10.1. anisotropía. plegamientos. temperatura. * Comportamiento reologico. discontinuidades.ESTUDIO DEL MEDIO Geometría y propiedades: Muestra representativa de la roca intacta.10. 4.4. consolidación. * Filtración y presiones insterticiales. reología de las masas rocosas.10.10. macizo rocoso.3.2. fisuras tectónicas.10.ESTUDIO DEL CAMPO Y SU CAMBIO EN EL TIEMPO * Tensiones internas – compresión natural. * Tensiones tectónicas residuales. heterogeneidades. diaclasas. . endurecimiento.MASA ROCOSA * Tipos de rocas. * Rotura. alteradas y 4.deformación. * Deformaciones y tensiones que son originadas debidas a cargas impuestas.5. CONSIDERACIONES GENERALES A continuación se detalla esquemáticamente las consideraciones generales para el estudio 4. * Temperatura. * Ciclo de carga y descarga asentamientos.TENSIONES INTERNAS * Efectos del peso. cierre de diaclasas. * Petrografía. * Influencia en las te nsiones internas de fallas. estructura interna. 4.. * Estado de cierre de fallas. * Coeficiente de permeabilidad.). grouting. cimentaciones. * Tensiones efectivas y tensiones neutras. * Maquinas. chimeneas. * Desmonte....FILTRACIONES Y PRESIONES INSTERTICIALES * Definición del medio poroso y del régimen de filtración. relleno.INSTRUMENTACIÓN A continuación se describe una relación de aparatos. * Voladuras (Cálculos. Algunos de los instrumentos utilizados para el monitoreo o control. efectos. frentes de explotación. laderas. galerías. soporte. etc.10.1. Su influencia en el medio. * Materiales de refuerzo. tajos.* Estudios geofísicos de deformación. Las mediciones en un control instrumental (monitoreo) deben ser tomadas con bastante cuidado para obtener un alto porcentaje de confiabilidad (o credibilidad) en los análisis de los datos. etc.8..MEDIDAS DE CARGA . asentamientos. 35 4.10. * Deslizamientos. equipos y/o instrumentos más utilizados en el control instrumental (monitoreo). equipos. motores. * Percolación.10. * Tratamiento del macizo rocoso y de los suelos. * Muros y obras de soporte. * Escombreras. trabajan con el fin de aportar la mas exacta información para el mismo modo llegar a la mejor solución. etc. hundimientos. túneles. superficies. etc. bancos.11. * Anclaje y pretensado. 4. 4. * Efectos del estado tensional en la filtración. pilares. escombreras. colapsos. transporte y deposito.6. * Estabilidad de vertientes. instrumentos. diques.ROTURA * Rotura de los materiales.TRABAJOS EN MINERIA * Sistemas de perforación.11. retención y contención. revestimiento..7. 4. 4. PRESION DE TIERRA..PRESION INSTERTICIAL Y TENSIONES DEBIDAS A LA HUMEDAD DEL SUELO * Piezómetros eléctricos.11. * Triangulación. múltiples y de rodillos. * Extensometros simples. 4.MOVIMIENTOS SUBTERRÁNEOS * Métodos convencionales. * Inclinómetros.6. * Exte nsometros.2. * Piezómetros pneumáticos. * Células de presión Hidráulicas. 4.5. * Fotogrametría. múltiples y de rodillos.ESFUERZO – DEFORMACIÓN Estas mediciones se realizan por medio de equipos y/o instrumentos: * Células de presión. * Rayos láser.11. * Equipos de cuerda vibrante.MOVIMIENTOS SUPERFICIALES * Métodos convencionales * Triangulación * Rayos láser * Cintas extensometricas * Extensometros simples.. . PRESION DINAMICA. * Aparatos de hilo tensionado (hilo invar)..11...11. * Inclinómetros.11.* Ensayos en galería con permeabilidad de la roca. 36 4. el fin de conocer su estabilidad y 4. * Cintas extensometricas. TENSIÓN NORMAL Y DE CORTE Y ESTADO DE TENSIONES EN MASAS DE ROCA O DE SUELO * Células de presión eléctricas.4. * Cintas extensometricas.3. 4. . por ejemplo: . En la Foto Nº 1 se aprecia la sonda sacatestigos perforando una muestra de acuerdo al programa de ensayos a ejecutarse para un determinado Estudio de Mecánica de Rocas.PREPARACION DE PROBETAS: La preparación de probetas.. Esta maquina se caracteriza por ser manual y automática.. Foto Nº 1 En la Foto Nº 2 se aprecia la Maquina Sonda Sacatestigos refrentando una probeta para ser ensayada de acuerdo a los estándares el ISRM.CAPITULO V 5. 5.1.SONDA SACATESTIGOS La sonda sacatestigos tiene como objetivo primordial la obtención de probetas de roca y/o mineral.1.. se reali za mediante la Sonda Sacatestigos y la Cortadora de Disco Diamantino con sus respectivos accesorios. 5.1.EQUIPOS E INSTRUMENTOS En el presente Capitulo se detalla una serie de equipos e instrumentos de Laboratorio de Mecánica de Rocas. de muestras rocosas y minerales. ajustador de tuercas. Donde se requiere que las bases superior e inferior de las probetas. por la razón que al momento de ejecutar el ensayo la carga aplicada debe ser uniformemente repartida en toda la superficie de ambas bases. para el ensayo Triaxial. 3”.5”. para el ensayo de Constantes Elasticas. Foto N º 2 En la Foto Nº 3 se aprecia Brocas de diferentes diámetros (2”. Foto Nº 3 . refrentadora y accesorio para refrentar. tienen que estar refrentadas. 4”. 3. tornillo de ajuste para cada diámetro de probeta. 5”). Nivelador.38 para el ensayo de Compresión Simple y/o Uniaxial. Foto Nº 5 En la Foto Nº 6 se aprecia una probeta rocosa cortándose de acuerdo a su relación de esbeltez (L/D).1. que resulta de la perforación con la sonda sacatestigos. maquina que se caracteriza por ser manual y automática.2. . que se instala en la Sonda Sacatestigos..CORTADORA DE DISCO DIAMANTINO El objetivo de la Cortadora de disco diamantino es dimensionar a cada probeta de roca y/o mineral.39 En la Foto Nº 4 se aprecia el equipo completo para el refrentado. en su longitud en relación a su diámetro. sobre la cual será realizado el ensayo de laboratorio para la determinación de sus propiedades fisico-mecanicas. de acuerdo a los estándares (Relación de Esbeltez) de cada uno de los ensayos ha ejecutarse en el programa planificado. En la Foto Nº 5 se puede apreciar a la Cortadora de disco diamantino. Foto Nº 4 5. 40 Foto Nº 6 5.2.- ENSAYOS Y MEDICIONES EN LABORATORIO 5.2.1.- PROPIEDADES FÍSICAS La determinación de las propiedades físicas se basa en el establecimiento de los pesos y volumen de la probeta de roca y/o mineral, siendo los equipos y accesorios en la mayoría de los casos los de un laboratorio químico y/o metalúrgico. Y están constituidas por: Una balanza de precisión en grs. Un horno ventilado. Vasos de precipitación. Lunas de reloj. Tenazas de fierro. Agua destilada. 5.2.2.- PROPIEDADES MECANICAS 5.2.2.1.- MAQUINA DE COMPRESIÓN DE ROCAS La determinación de las propiedades mecánicas, como es el caso de los ensayos de compresión simple y/ uniaxial, ensayo de tracción indirecta brasilero, ensayo Triaxial, ensayo para la determinación de constantes elásticas, son ejecutados en la Maquina de Compresión de Rocas, con la finalidad de determinar las características de deformabilidad y de rotura de la roca y/o mineral, en compresión. En la Foto Nº 7 se aprecia a la maquina de compresión de rocas, consta de tres partes importantes al lado derecho un tablero de control de carga; caracterizada por su capacidad de carga en este caso la maquina tiene una capacidad de 100 Tn. métricas, en el centro se ubica la parte de la maquina donde se ejecutan los ensayos, caracterizado por dos columnas con roscado sin fin y un puente con sus respectivos platos para ejecutar el ensayo y en la parte izquierda se encuentra un tablero donde se encuentra los manómetros y llaves para ejecutar el ensayo Triaxial, con su respectivo compresor, esta maquina se caracteriza por ser alimentada por corriente eléctrica trifásica. 41 Foto Nº 7 5.2.2.2.- MAQUINA DE CORTE DIRECTO En esta maquina portátil se ejecuta el ensayo de corte directo sobre discontinuidades, cuyo objetivo es la determinación de los parámetros friccionantes: Cohesión “C” y ángulo de fricción “øi” basica y residual. En la Foto Nº 8 se puede apreciar la maquina de corte directo, constituida por dos gatas hidráulicas, una caja metálica para los moldes de concreto, con sus respectivos accesorios. Foto Nº 8 5.2.2.3.- MAQUINA DE CARGA PUNTUAL Esta Maquina portátil se caracteriza por ser una pequeña prensa hidráulica provista de “conos de carga” entre cuyos vértices se colocan probetas de roca y/o mineral, sometiéndolas a cargas compresivas, según la disposición de la probeta entre conos se mide ya sea el índice Franklin o el índice Louis, éstos asisten al ingeniero en la caracterización de la resistencia mecánica y comportamiento más probable de la roca, puesto que pueden ser 42 correlacionados experimentalmente a la resistencia compresiva uniaxial y a la resistencia a la tracción. En la Foto Nº 9 se puede apreciar la maquina portátil de carga puntual, cuyos componentes son: la gata hidráulica, un manómetro de lectura de carga en lbs, un ajustador de la probeta. Foto Nº 9 5.3.- ENSAYOS Y MEDICIONES IN-SITU 5.3.1.- SISMOGRAFO Utilizando ondas ultrasónicas que se hacen propagar en el medio rocoso, se realizan mediciones de las velocidades de ondas longitudinales y transversales, a partir de los cuales se determinan las constantes elásticas dinámicas: Modulo de Elasticidad Dinámico “Ed” y Relación de Poisson Dinámico “?d”. Se usa para tal fin un sismógrafo que puede efectuar mediciones en la misma operación minera. En la Foto Nº 10, se aprecia el sismógrafo en el tajo Raúl Rojas de la Unidad minera de Cerro de Pasco, durante la fase minera unitaria de Voladura. Foto Nº 10 esta determinado por 4 aspectos importantes: Longitud del perno.43 5. En la Foto Nº 11 se aprecia a los componentes de la maquina de arranque de pernos (Rock Bolt Tester). ensayo ejecutado sobre un perno cementado en el Nivel APN.3.. bomba hidráulica.2.MAQUINA DE ARRANQUE DE PERNOS La maquina de arranque de pernos permite determinar la capacidad de carga o de anclaje de los pernos de roca (anclaje puntual o repartido) en un determinado macizo rocoso. esta capacidad de anclaje de un perno de roca (Rock Bolt). mediante el ensayo del “Pull Test”. diámetro del taladro. la gata hidráulica. tiempo de instalación y calidad del macizo rocoso. Foto Nº 11 En la Foto Nº 12 se aprecia el ensayo de arranque de pernos en la mina Huanzala de la Compañía Minera Santa Luisa. pistón con el arrancador del perno y un guía de orientación de la perforación del taladro. Nivel principal de extracción. Foto Nº 12 . además permite controlar su comportamiento del perno de roca durante y después de su instalación. los puentes. batería.4.3. con el cual se evalúa los desplazamientos midiendo los cambios progresivos de la componente axial de la deformación y un Inclinómetro para evaluar los desplazamientos horizontales. cables y accesorios de medición.3. placas de medición y dirección.44 5.INCLINÓMETROS En la Foto Nº 14 se aprecia a los componentes del inclinómetro y sus accesorios: canales de aluminio. equipos de medición.5.EXTENSOMETRO En la Foto Nº 13 se aprecia a los componentes del extensometro hidráulico de varillas y sus accesorios. producido como resultado de la deformación de la masa rocosa. . utilizando un Extensometro Mecánico y/o Hidráulico de Varillas de Anclaje Múltiple. 5.3..3. a través de los cambios progresivos en el ángulo de inclinación del taladro vertical instrumentado. tubo de anclaje. instrumento de medición. instrumentándose taladros de gran profundidad. accesorios de la cabeza de lectura.. Foto Nº 13 5.. gata hidráulica y cableado. instrumento de lectura.EXTENSOMETRO DE VARRILLAS E INCLINOMETRO Las mediciones de desplazamientos en el interior del macizo rocoso se realizan con el fin de controlar los desplazamientos o movimientos relativos dentro del macizo rocoso asociados con problemas de inestabilidad o durante la ejecución de labores mineras subterráneas y superficiales. 6.6. en el by pass 725.3.EXTENSOMETRO DE CINTA Y BARRA TELESCOPICA El objetivo es medir la convergencia o expansión..EXTENSOMETRO DE CINTA En la Foto Nº 15 se aprecia. es decir las variaciones de las distancias en función del tiempo. de la mina San Vicente de la Compañía Minera San Ignacio de Morococha. siendo estas mediciones importantes para el control de deformaciones en estudios relacionados al comportamiento del macizo rocoso y al diseño de excavaciones subterráneas : utilizando el extensometro de cinta y la Barra telescópica extensometrica. de la Rampa norte del Nivel 1870.1. entre los puntos de referencia situados sobre el contorno de una excavación subterránea.3.45 Foto Nº 14 5. 5. utilizando el extensometro de cinta. ejecutándose mediciones de convergencia.. Foto Nº 15 . PIEZOMETROS Un sistema adecuado de instalación y diseño de piezómetros proporcionará información para tomar decisiones referentes a: .3.. .La superficie potenciométrica del acuífero de interés.3.La necesidad de piezómetros adicionales o el abandono de aquellos existentes. .MARTILLO SCHMIDT DE DUREZA Denominado también esclerómetro o martillo estandarizado..Datos sobre la calidad del agua a lo largo de la vida de la mina. realizándose mediciones entre dos puntos (techo piso) de la labor minera subterránea. 5. Foto Nº 16 5. .A. con la Barra telescópica extensometrica. dichas mediciones se realizan en la Mina Juanita de la Compañía Minera Perubar S.3.6.46 5.. . con el fin de determinar en forma rápida valores aproximados de parámetros de diseño como la estimación de la resistencia compresiva. con el objeto de ver su comportamiento del techo respecto al piso de la excavación.Propiedades geológicas e hidrológicas de acuíferos. en función a la densidad de la roca.Migración de contaminantes tales como drenaje de aguas ácidas.8. .BARRA TELESCOPICA EXTENSOMETRICA En la Foto Nº 16 se aprecia.7.2. nos permite obtener valores de dureza de la roca por el procedimiento del rebote. prismas. del blocK 18. porta prismas. El problema consistirá en la velocidad con la cual serán procesados los datos obtenidos en el campo y la interpretación de estos.47 5. control superficial de labores mineras subterráneas). trípodes y demás accesorios de topografía. ya que al no poder ser evitados pueden al menos ser controlados.3. Existen varias fuentes que pueden producir el colapso total o parcial de un determinado sector de la operación. el cual a su vez alteraría el proceso de producción. para el control del comportamiento de las labores mineras subterráneas de la mina Juanita (Block 18). un distanciometro.ESTACION TOTAL El control de la Subsidencia (Estabilidad de taludes. En la Foto Nº 17 se aprecia el punto fijo (punto Nº1). Para lo cual se hará uso de una estación total. del control de subsidencia en la mina Graciela. Foto Nº 17 En la Foto Nº 18 se aprecia los puntos de monitoreo. Foto Nº 18 . mediante prismas. Una de las técnicas que es muy conveniente aplicar es los puntos de monitoreo. ubicados en los bordes de la carretera central.9. Es necesario llevar un control continuo de estos efectos. constituida por un teodolito electrónico. juega un papel muy importante en el proceso de extracción de minerales.. ya que cada uno de estos refleja en forma rápida y eficaz la tendencia al desplazamiento de los bloques de material a los que representan. . mediante el secado de las probetas dentro de un horno ventilado a una temperatura promedio entre 105º . El Peso Saturado.Peso Seco ? w x Volumen x 100 (%) ..PROCEDIMIENTOS DE ENSAYO Ensayos estándares para la determinación de las propiedades FísicoMecánicas de las rocas. se obtiene sumergiendo a la probeta en agua destilada.CAPITULO VI 6.) = Peso Saturado .1.a.1. mediante el principio de Arquímedes. en el establecimiento de los Pesos Natural.01 grs.LABORATORIO 6. Las relaciones matemáticas que definen las propiedades físicas son: (gr/cm2 ) Densidad = Peso Seco Volumen Peso especifico Aparente (P.PROPIEDADES FÍSICAS La determinación de las Propiedades Físicas se basa. Seco y Saturado.81 Volumen (KN/m³) Porosidad Aparente (P.) = Peso Seco x 9.110ºC.. en el caso particular de probetas irregulares.a. 6.1.. El Peso Seco se determina.. de la muestra debe tener como mínimo 50 grs.E. El Volumen de la probeta rocosa y/o mineral a ser ensayada se determina mediante probetas simétricas y/o probetas irregulares. El Peso Natural de acuerdo al ISRM (Society International For Rock Mechanic´s). Para determinar dichos pesos se lleva un registro periódico de los pesos. el lapso de secado y saturado de las muestras rocosas se obtiene aproximadamente en 48 horas. determinado cuando la diferencia entre dos pesadas sucesivas no exceda de 0. y el volumen de probetas rocosas y/o minerales. D = Diámetro de la probeta (cms). Foto Nº 19 6.1.1....2.FACTOR DE CORRECCIÓN DE PROTODYAKONOV: Cuando la relación de esbeltez es L/D ? 2. hasta producir su rotura.2. (en peso) = Peso Saturado .1.49 Absorción Donde: ?w = Densidad del agua (gr/cm³).ENSAYO DE COMPRESIÓN SIMPLE Denominado también ensayo de Compresión Uniaxial. este ensayo consiste en aplicar cargas compresivas axiales cada vez mayores. a probetas rocosas y/o minerales cilíndricas.2. 6. se puede aplicar el factor de Corrección de Protodyakonov.RELACIÓN DE ESBELTEZ: La probeta rocosa y/o mineral a ser ensayada debe tener la siguiente relación: L/D = 2 Donde: L = Longitud de la probeta (cms).1.PROPIEDADES MECANICAS 6.1.1.Peso Seco Peso Seco x 100 (%) 6.2.1.2..1. cuya relación matemática es la siguiente: . como se aprecia en la Foto Nº 19. FACTOR DE CORRECCION DE OVERT DUVALL Cuando la relación de esbeltez es L/D ? 2. D = Diámetro de la Probeta.222D / L σ0 do = Resistencia Compresiva uniaxial con L/D = 1. A = Area de la probeta (cm²).1. y/o mineral en (Kg/cm²).2. dc = Resistencia Compresiva uniaxial con L/D ? 2. basado en la teoría estadística del “t” de Student.778 + 0.50 σc = 8σ c 7 + 2D / L Donde: do = Resistencia Compresiva uniaxial con L/D = 2. se puede aplicar el factor de corrección dado por Overt Duvall – 1981 (Rock Mechanic´s and the desing of Structures in Rock): σc = Donde: 0.1. L = Longitud de la Probeta.1. dc = Resistencia Compresiva uniaxial con 2 >L/D >1/3.. L = Longitud de la Probeta. . Estos ensayos por su fácil determinación se pueden ejecutar en máquinas de compresión de rocas de laboratorios de resistencia materiales y/o mecánica de suelos.2.FÓRMULA MATEMÁTICA: dc = P/A Donde: dc= Resistencia Compresiva de la roca P = Carga última de rotura de la probeta (Kg).4. En algunos casos se aplica el procedimiento de Protodyakonov.3.. para la determinación de la Resistencia Compresiva de probetas irregulares.1. 6. a mayor cantidad de muestras ensayas mayor será el grado de confiabilidad. D = Diámetro de la Probeta. 6. cuyas muestras rocosas y de minerales se preparan teniendo en cuenta la relación de esbeltez (L/D = 1”). La probeta rocosa y/o mineral se suele romper en la mayoría de los casos separándose en dos mitades según el eje de carga diametral.1.RELACIÓN DE ESBELTEZ: La probeta rocosa y/o mineral a ser ensayada debe tener la siguiente relación: L/D = 0.2.1..1.2.ENSAYO DE BRASILERO TRACCIÓN INDIRECTA – METODO El ensayo consiste en someter a una probeta cilíndrica (disco de roca y/ mineral) a una carga lineal compresiva actuando a lo largo de su diámetro. El resultado de este esfuerzo compresivo es una tensión horizontal y un esfuerzo compresivo variable..2. 6.51 6. como se aprecia en la Foto Nº 20. D = Diámetro de la probeta (cms).2.1.FÓRMULA MATEMÁTICA: dt = 2P/pDL Donde: dt = Resistencia a la tracción indirecta de la roca y/o mineral en (Kg/cm²). .2.5 Donde: L = Longitud de la probeta (cms). Foto Nº 20 6.2.2.. 52 P D L p = Carga última de rotura de la probeta (Kg). d1 = 50% de la Resistencia Compresiva. = Longitud de la probeta (cm). 6..ENSAYO DE RESISTENCIA A LA CARGA PUNTUAL 6.4.ENSAYO DE CARGA PUNTUAL “FRANKLIN” El ensayo de carga puntual denominado también “Diametral” se ejecuta sobre muestras de roca y/o mineral por lo general sobre testigos de perforaciones de raise boring. eA = Deformación Unitaria Axial..2.1. .2.1. eD = Deformación Unitaria Diametral.ENSAYO PARA ELASTICAS DETERMINAR CONSTANTES Es igual al ensayo de compresión uniaxial y/o simple. Las constantes elásticas “E” (Modulo de Deformación) y “?” (Relación de Poisson) están definidas por las siguientes formulas matemáticas: Ε= ν= Donde: σ εA 1 εD εA E = Modulo de Deformación y/o de Elasticidad. teniendo en consideración el estándar del IS RM.5 dc).4. = Diámetro de la probeta (cm). Estos valores corresponden al 50% de la Resistencia Compresiva o carga de rotura (d1 = 0..1. 6.3. como se aprecia en la Foto Nº 21. = Constante. con la adición de que durante la aplicación de la carga axial compresiva se miden las deformaciones unitarias axiales “eA” (acortamiento longitudinal) y diametrales “eD” (expansión lateral).1. ? = Relación de Poisson.2. El modulo de deformación es el secante. 6. P = Carga última de rotura (Kg).175 D) Is .4.1..RELACIÓN DE ESBELTEZ: La probeta a ser ensayada debe tener la siguiente relación: L/D = 1.1. D = Diámetro de la probeta (cms).2. Estimación de la “dc”.. D = Diámetro de la probeta (cms). 6.1.4.53 Foto Nº 21 6.FÓRMULA MATEMÁTICA: Is = P/D² Donde: Is = Índice de Carga Puntual Franklin (Kg/cm²).1.FÓRMULA MATEMÁTICA: dc = ( 14 + 0. en relación a la Carga Puntual.2..2.1.2.1.4 Donde: L = Longitud de la probeta (cms).1.3.4. .2.ENSAYO DE CARGA PUNTUAL “LOUIS” El ensayo de carga puntual denominado también “Axial” se ejecuta sobre muestras de roca y/o mineral por lo general sobre testigos de perforaciones de raise boring.2. como se aprecia en la Foto Nº 22. 6..1.2.RELACIÓN DE ESBELTEZ: La probeta a ser ensayada debe tener la siguiente relación: L/D = 1 Donde: L = Longitud de la probeta (cms)..2.4. teniendo en consideración el estándar del ISRM.4. Foto Nº 22 6.FÓRMULA MATEMÁTICA: IL = P/S Donde: IL = Índice de Carga Puntual Louis (Kg/cm²).2. D = Diámetro de la probeta en mm.4. D = Diámetro de la probeta (cms).2.1. 6.54 Donde: dc = Resistencia Compresiva de la roca en (Kg/cm²)..2.1.1. 1. para luego ser transferidos a la maquina de corte. .6. los cuales fueron colocados en moldes de concreto. se somete a estas a un cargado axial hasta producir su rotura. (50 mm...ENSAYO DE COMPRESIÓN TRIAXIAL Colocando probetas cilíndricas con relaciones L/D = 2. como se aprecia en la Foto Nº 23. Foto Nº 23 6.2. 6. obteniéndose de la misma los parámetros de Resistencia al Corte: Cohesión So y el Angulo de Fricción Interna øi de la roca y/o mineral. se construye la Envolvente de Mohr. dentro de un rango establecido. dentro de una celda triaxial y aplicando una presión de confinamiento lateral d3 constante (Esfuerzo Principal Menor). en esfuerzos que corresponden a d1 (Esfuerzo principal mayor). Con los datos de d1 y d3 registrados.5.1. D = Area de rotura (cms²).ENSAYO DE CORTE DISCONTINUIDADES DIRECTO SOBRE Los ensayos se llevan a cabo a través de superficies de discontinuidad contenidas en testigos rocosos y/o minerales de 5 cm.) de diámetro.2. como se aprecia en la Foto Nº 24. de acuerdo al estándar del ISRM.55 P = Carga última de rotura (Kg). Foto Nº 25 .56 Foto Nº 24 El ensayo consiste en cizallar la probeta a través de la superficie de discontinuidad. producidas como consecuencia de la aplicación de los esfuerzos. determinándose así los respectivos parámetros de resistencia al corte: cohesión y ángulos de fricción básica y residual. sometiéndola a un Esfuerzo Normal constante “dn”. Con la información registrada se construyen las envolventes máximo y residual. a través de la superficie de discontinuidad. como se aprecia en la Foto Nº 25. Durante los ensayos se miden los desplazamientos “?“ de la parte superior de la probeta en relación a la parte inferior. es determinado para un rango de esfuerzos normales. El Esfuerzo de Corte “tc” para iniciar y mantener el desplazamiento. obteniéndose las ecuaciones de Coulomb mediante el ajuste por mínimos cuadrados. En cuanto a la representatividad de las muestras y de los resultados de los ensayos. (0. con respecto al segundo punto.57 6. se enmarcan dentro de los procedimientos estandarizados para este tipo de trabajo especialmente se deben tener en cuenta los métodos sugeridos por la comisión de estandarización de Ensayos de Laboratorio e In-situ de la Sociedad Internacional de Mecánica de Rocas (ISRM). De acuerdo a las características del agua subterránea de los lugares donde se han de extraer las muestras rocosas y minerales. de modo tal que los parámetros obtenidos sean utilizados en los diferentes modelos de análisis. De modo general.ENSAYO DE REBOTE “R” El objeto de conocer la dureza de una roca. 6. que durante la campaña de muestreo o acopio de muestras rocosas y/o minerales se debe t ratar en lo posible de extraer muestras representativas de su entorno físico. de humedad natural o saturada.1.0 MPa/seg. las resistencias compresivas reportadas pueden ser obtenidas de los ensayos de constantes elásticas (Deformabilidad en Compresión Uniaxial).5 MPa – 1.CONDICION DE ENSAYOS Los diferentes detalles sobre las condiciones particulares de cada ensayo a ejecutarse en el Laboratorio de mecánica de Rocas..2.3. para una mejor interpretación de los resultados.1. teniendo en consideración aún la opción de promediar parámetros en concordancia con los otros aspectos que comprende el proyecto integral. mediante el Martillo Schmidt. lo que se señala oportunamente en cada ensayo o de lo contrario hay que guiarse del programa de ensayos a ejecutarse. . en especial con los resultados de algunos ensayos in-situ y del análisis litológico-estructural. Así mismo en el ensayo triaxial se pueden utilizar datos de la resistencia compresiva uniaxial. las velocidades de carga aplicadas durante los ensayos compresivos deben estar en el rango recomendado de 5 a 10 Kg/cm²/seg. los resultados obtenidos son el promedio de ensayos ha ejecutarse sobre probetas que en número que varían de 4 a 5 por muestra. estas serán ensayadas ya sea en condiciones seca. se debe señalar con respecto al primero.. éstas velocidades de carga le dan el carácter de estático a las propiedades mecánicas determinadas.).. resistencia a la tracción para el calculo de la Envolvente de Morh. En este sentido. A fin de racionalizar la cantidad de ensayos. el dimensionamiento y/o el programa de los ensayos deben ser ejecutados de acuerdo a los objetivos del estudio de Mecánica de Rocas.IN-SITU 6.2. 8 . en un mismo tipo de roca.6 .2.83 RN ) + ( 0. considerando que para los calculos en ganibete se debe corregir sobre cada uno de los rebotes ejecutados : REBOTE “R” 10 20 30 40 50 60 HACIA ABAJO a = .0.3.9 .3 .6.2.3.8 . procediéndose además a r ecolectar una muestra de la roca ensayada.90º 0 0 0 0 0 0 a = .2.8 .. el Dr.2.7 . al momento de realizarse el ensayo. E.7 . se puede estimar su Resistencia Compresiva. que mediante un proceso no destructivo de la roca. para los efectos de los trabajos se dispone de una fórmula que lo relaciona con el Martillo tipo “N”. se determina la cantidad de rebotes necesarios para un mejor análisis.2. de rebote.2 .4 HACIA ARRIBA a = + 90º a = + 45º .3 . considerando que a mayor cantidad de ensayos mayor será el grado de confiabilidad en los resultados “t” Student.8. en diferentes posiciones.2 .PROCEDIMIENTO DE ENSAYO Con el Martillo Schmidt de Dureza.6 .6. existen diferentes tipos de Martillo.8 .0.45º .4 + ( 0. según los fines y objetivos que se planifica.3.1.1 .4.1.6.7 . Precisamente para este fin.4 . ideó el ensayo respectivo.-TIPOS DE MARTILLOS Como todo instrumento de medición.58 es poder estimar su Resistencia Compresiva.9 .7. tomando en cuenta la longitud ensayada o el área.3 HORIZONTAL a = 0º .3 .1. El martillo tipo “L” es el que se adecua a la aplicación de la Mecánica de Rocas.3. para ser tomada en cuenta en el diseño de las Fases y/u operaciones Mineras Subterráneas y Superficiales.5. en cuanto se refiere al número de rebote “ R “: RL = -3. 6.2 .1. A continuación se presenta una tabla para la corrección por la posición del martillo Schmidt de Dureza.0.0.0 .5.4.0. Schmidt.00295 RN² ) Donde: RL = Número de rebote en el martillo tipo “L” RN = Número de rebote en el martillo tipo “N” 6.0. ? = Densidad de la roca en KN/m³.. R = Rebote del Martillo tipo “L”. ..Transversal.2. El registro de estas ondas nos permite predecir el efecto que producirán al efectuarse la voladura. 6.2. el balance químico.01 Donde: dc = Resistencia Compresiva de la roca en MPa.MEDICIONES DURANTE LA VOLADURA Durante el proceso de la voladura se producen vibraciones a través del macizo rocoso. transporte. que permiten relacionar la resistencia a los . limpieza.Longitudinal. 6.1.. considerando sus: relaciones químicas. Las propiedades geomecánicas del macizo rocoso. de la masa y energía.1. considerando el Número de rebote. las leyes de la termodinámica para el calculo. el efecto de las presiones sobre la roca y las propiedades físicas y químicas del explosivo. cuantificando además el esfuerzo compresivo dinámico y el esfuerzo tensivo dinámico. La voladura como operación minera unitaria de un plan de minado para la explotación de un yacimiento y/o deposito minero tiene una incidencia importante en la secuencia del ciclo de minado: Perforación. carguio. el macizo rocoso con relación a la geometría y el tiempo con relación a los tres estados de la materia (liquidosolido-gaseoso).CRITERIOS PARA EL CONTROL DE LA VOLADURA La tecnología moderna en el ámbito de la voladura considera aspectos como: la energía con la relación a la potencia.00088?R + 1.2. . considerando.TRABAJO DE GABINETE Para el calculo de la estimación de la resistencia compresiva se debe tomar en cuenta los estándares del ISRM (Society International For Rock Mechanic´s).Vertical. definido como: “ La media aritmética de los 5 valores o índices más altos de todos los ensayos ejecutados con el Martillo Schmidt de Dureza” y aplicando la siguiente formula matemática: Log dc = 0.2. estas vibraciones son detectadas mediante el registro de las ondas: . Los factores que influyen en la voladura son: El explosivo .2. El macizo rocoso.59 6.3. estos parámetros están referidos al efecto de inercia.2. tendencias y cambios que podrían realizarse para optimizar la voladura de rocas en cualquier plan de minado.. diseñar. la velocidad. longitudinal y transversal).EQUIPO PARA EL CONTROL DE LA VOLADURA Como se puede apreciar en la Foto Nº 26. vertical y transversal) es calculada a través de los registros del sismógrafo utilizando la siguiente relación: V= πA tMAG . Foto Nº 26 6.60 cambios de forma que el macizo rocoso pueda tolerar antes y después del fracturamiento. predecir y analizar los resultados.2. el control de la voladura (medición de las ondas después de la detonación). hoy en día existen una variedad de equipos para este tipo de control.3.2.2. Geometría de la voladura. la base de la tecnología moderna de voladura de rocas es la “Interacción explosivo/roca”.1. cuantificando el movimiento del macizo rocoso. afectada por la detonación.3. mediante el cual se puede: planificar.2. de tal forma que se puede medir y expresar con valores reales los efectos. se esta efectuando con un sismógrafo en el Tajo Raúl Rojas de la U..2. en sus tres direcciones (vertical..2.VELOCIDAD MÁXIMA DE ONDA La velocidad de la onda (longitudinal.VARIABLES A CONSIDERARSE 6.P. amplitud y frecuencia de onda. de Centromin Perú. 6. 2. se utilizará métodos de perforación que no requieran la introducción de agua o fluidos de perforación . El barreno debe ser estable.3. (1/2)A = Distancia del punto medio de la onda a la cúspide en el instante de su mayor desplazamiento aparente. la perforación de roto-percusión para pozo de sondeo y es el método recomendado. recto y perpendicular. 6. se debe tener en cuenta que la instalación de piezómetros requiere más que un agujero en el suelo. MAG = Constante de amplificación del sismógrafo usado. Sin embargo.61 Donde : A = Amplitud de onda.Como resultado. se ha utilizado la circulación invertida.2. Cuando sea posible. hidrológica del emplazamiento y de la profundidad requerida de la instalación. . Además. p = Constante. sin una desviación excesiva de la línea vertical.2. el perforador debe recordar que “más lento es más recto”.2. mayores de 50 metros). 6.2.1.. La causa principal de que un agujero no esté recto o perpendicular es la presión de tracción excesiva en la broca. Por lo tanto.DESPLAZAMIENTO DE ONDAS El desplazamiento de la onda como consecuencia de las vibraciones se calcula con la siguiente relación: (1/2) A D= MAG Donde: D = Desplazamiento de la onda resultante. es decir. t = Intervalo de tiempo de arribo de la onda. estable para la instalación de un piezómetro dependerá de la geología.3.. MAG = Magnificación estática del sismógrafo. Normalmente en minería los piezómetros construidos hasta la fecha y previstos a futuro.DISEÑO E INSTALACIÓN DE PIEZOMETROS Y POZOS DE MONITOREO 6. se aplicara métodos que retiran eficazmente los detritus de perforación. puede considerarse como instalaciones “profundas” ( es decir.3.METODOS DE PERFORACIÓN El equipo de perforación necesario para obtener un barreno abierto.. De manera ideal. desde el inicio hasta el termino del proyecto. Este registro debe incluir: .Diámetro del interior y exterior.2.Un bosquejo del montaje del barreno tendido como trépanos.Formaciones geológicas y zonas de fallas. Rubros tales como registro del equipo utilizado. Este garantiza que los datos reunidos estén completos.62 6. . se debe hacer un conteo continuo de todas las herramientas utilizadas en el barreno.Inicio y detención de la obra. El control de calidad empieza con un registro de lo siguiente: . se debe medir cuidadosamente la profundidad total. La garantía de calidad empieza con el registro de todas las actividades que se realizan en el emplazamiento. Un aspecto critico del control de calidad incluye conocer siempre la profundidad del barreno. .Cualquier falla mecánica.Longitud de cada junta de la tubería de perforación y entubado. sean precisos.Descripción completa de las herramientas utilizadas en el agujero. martillo y brocas trepano de paso.2.Materiales utilizados.Accidentes o lesiones. un plan QA/QC esta integrado al programa de perforación y se aplica como una parte importante de cada etapa del plan. . Cuando el agujero alcanza la profundidad final. como la preparación.Condiciones de la perforación. registro de situaciones disconformes.CONTROL DE CALIDAD – GARANTIA DE CALIDAD Un plan para el control de calidad/garantia de calidad (QC/QA) es una parte integral de cualquier programa exitoso de instalación de piezómetros. .Nivel del agua en reposo antes de empezar el trabajo y al final de cada turno .. La descripción de las herramientas debe incluir: . procedimientos de campo y registro. . limpieza y desinfección adecuadas del equipo y mantenimiento de registros. . exactos y puedan utilizarse para sus propósitos sin reserva. . Para facilitar esto. . Se debe llevar un registro diario de todas las actividades. La información contenida en el Sistema Operativo de Perforación (SOP) se relaciona con QA/QC. Generalmente la garantía de calidad (QA) se refiere a aquellas áreas de la obra que no se relacionan directamente con el control del investigador y el control de calidad (QC) se refiere a aquellas áreas que se relacionan directamente con el control de la persona responsable de la recopilación de la información.Zonas productoras de agua. .3. las cuales consisten en medir los cambios del contorno de la excavación a través de mediciones periódicas de las distancias de un punto de referencia respecto a otros y viceversa. paquete de filtro.2. El agua utilizada para perforar el barreno. cierre anular y lechada de relleno anular mezclada introducidas en el barreno deben ser retenidas como muestras de QA/QC hasta el término de la primera ronda de muestreo y análisis de aguas subterráneas. conjuntamente con los profesionales a cargo de la operación de la mina. El sistema de control subterráneo se estable en base a: .Los métodos sugeridos por el ISRM (Society International For Rock mechanic’s). limpiar el equipo. velocidad y repetitivamente. se basa en el control instrumental de las deformaciones de sus diferentes componentes estructurales. Preparación y Explotación. Las muestras de agua para la perforación y desarrollo (limpieza). mezclar la lechada y limpiar (desarrollar) el piezómetro debe obtenerse de una fuente de química conocida que no contenga contaminantes que puedan afectar los materiales utilizados en la instalación o de muestras de calidad de agua que van a tomarse.Las observaciones visuales detalladas durante los trabajos de campo. . principalmente en las Labores de Desarrollo.La experiencia de la especialidad en este tipo de trabajos. Una diferencia entre el conteo de tubería y el conteo de entubado puede indicar el derrumbe del agujero y requerir una limpieza adicional del barreno antes de instalar la criba y el entubado. . es el uso de extensometros mecánicos. SISTEMA DE CONTROL INSTRUMENTAL SUBTERRANEO El programa de control de estabilidad en el interior de la mina. . lo cual permitirá conocer el grado de su estabilidad. . Así se cuantificará la evolución del proceso de relajación o concentración de esfuerzos alrededor de la excavación.63 Se debe realizar un conteo similar cuando se instala la criba y el entubado. controlará la deformación y/o movimiento de un determinado componente estructural de la mina. El relativo desplazamiento o cambio en la distancia entre puntos de referencia situados sobre los bordes de la excavación en un periodo de tiempo dado. Actualmente el método más adecuado y útil para el control de las deformaciones son las mediciones de “Convergencia”.Las especificaciones del diseño inicial. Uno de los procedimientos para medir distancias entre dos puntos con precisión. 6.4. 6..4.1. el taladro puede ser enfundado con un entubado de juntas lisas de 3 pulgadas de diámetro interno. 8. removible.64 Según estas consideraciones se ubicarán los sensores en zonas criticas y accesibles para la periodicidad de las mediciones.2. Estos son: 1.Ensamblaje de la cabeza de referencia.Tapa protectora de tubería.80 tubos protectores rígidos de PVC de ¼ “.3.DETALLES DE LA PERFORACIÓN El sistema esta diseñado para una medida de taladro mínimo NX (3” de diámetro). Los tres o cuatro pies del tope del taladro debe ser lo suficientemente grande para acomodar el tubo galvanizado interior del collar de referencia la cual soporta el ensamblaje de la cabeza..2. posible mantenimiento y protección del daño.2.1..2.1..INSTALACION DEL EXTENSOMETRO DE VARILLAS DE 6 POSICIONES MODELO 518119 El extensometro de varillas de 6 posiciones está compuesto por ocho componentes principales. La varillas de acero inoxidable son encajados dentro de los tubos PVC y el taladro es rellenado con lechada de cemento después de su instalación. 5. Una adecuada cubierta o recinto hecho de acero. inclinado u horizontalmente. 6..Varillas de medición de acero inoxidable de ½ “de diámetro.1. 7. 3.. 4. Antes y durante la instalación.. de alta ..Un tubo galvanizado para collar de referencia de 3 “ de diámetro.Placa de referencia de acero inoxidable. 6.1.2..4.. 6.PROTECCIÓN DE LA CABEZA DEL INSTRUMENTO La cabeza de referencia con su tapa `protectora deberá ser protegida de los daños debido a la actividad de construcción.Anclajes hidráulicos 2.Mecanismo mecánico de lectura. La cabeza de referencia esta diseñada para permitir un fácil acceso a la placa de referencia. concreto o ladrillo deberá ser lo suficientemente grande para acomodar la cabeza del instrumento y al mismo tiempo permitir el acceso para la toma de lecturas y para el mantenimiento.4. El taladro debe ser estable y libre de obstrucciones antes de la instalación del instrumento..SECUENCIA MÚLTIPLE DE INSTALACIÓN DEL ANCLAJE Los anclajes hidráulicos están equipados con tubería de nylon de ¼“. 6.4.. El extensometro es capaz de operar verticalmente. 65 presión. antes de insertarlos dentro del taladro. se dispone sobre el terreno la ubicación del anclaje y de la cabeza de referencia.Cuando se utiliza la inyección..En una ubicación conveniente cercano al taladro. los tubos pueden ser cementados juntos. Forrar ligeramente con una cinta el tubo de lechada de cemento al anclaje de fondo. el ensamblaje de los anclajes hidráulicos. Use cinta negra de vinilo.. Se puede usar el siguiente procedimiento: 1.El tubo PVC de ¼ “ acoplado a ras tiene un acoplamiento hembra / macho excepto la sección del fondo la cual esta roscado para su adhesión al anclaje. en el terreno. Abastecerse de una suficiente longitud de varillas. 3. tierra. Esto se efectúa colocando las varillas de acero inoxidable de ½” en el interior de los tubos PVC de ¼ ” conforme el ensamblaje vaya progresando.Roscar la varilla de acero inoxidable a los anclajes y el acoplamiento especial PVC del fondo al anclaje y colóquelos a sus marcas correctas sobre el terreno. 2. . También. rellenados de aceite y con suficiente longitud. del tipo cuerpo mediano y de color gris.Utilizando llaves. 4. disponga el tubo de lechada de cemento a lo largo del tubo PVC fijado al anclaje de fondo. La sección corta del fondo entre la tubería PVC y el anclaje esta roscado en un extremo y hembrado en el otro. incluyendo tubos de unión y cabeza de referencia. durante la operación de ensamblaje y encolado. 5. Cuando todas las varillas se encuentran encajadas dentro de los tubos PVC. marque la tubería hidráulica en conformidad a cada anclaje... El cemento PVC utilizado deberá ser firme. etc.. las varillas de acero inoxidable de ½ “ y los tubos de PVC de ¼ “ pueden ser instalados afuera. El alargamiento de la tubería hidráulica puede ser completada en el campo con conectores mecánicos de tubo. marque los extremos de los tubos del 1 al 6 en un orden adecuado para su identificación. Si se dispone de una suficiente área de andamiaje.Usando una lima. dejar alguna longitud extra la cual podría estar pedida a una longitud exacta o posteriormente ser recortada. para ser ubicados a una profundidad adecuada dentro del sondaje o taladro. cola. todas las partes y superficies de conexión que están siendo introducidas dentro del tubo PVC de ¼ “ deberán ser guardados limpios de barro. el extremo del fondo del tubo de lechada de cemento deberá ser cortado con un cuchillo de bolsillo de forma tal que su longitud quede rematada en punta. alicates de agarre y cemento PVC ensamble las varillas de acero inoxidable de ½” de diámetro y tubos PVC de ¼ “ de pulgada a sus longitudes aproximadas. 6.. comenzando en el extremo superior.. Inserte la varilla del micrómetro por el hueco apropiado de la superficie de medición e invierta el trinquete hasta que este suene con un golpe.1. Los bloques estándares de referencia son opcionales.4.4. El uso del micrómetro es muy simple y recto hacia delante. Trabar la lectura. En la página Nº 67 se puede apreciar el esquema del extensometro de varillas con cada uno de sus componentes.001 pulgadas.66 7.2. asegurándose que la base del micrómetro esté asentado firmemente y bien encuadrado sobre la superficie de medición. la barra . asegurando que el tubo de lechada de cemento este en el medio.COMPONENTES DEL SISTEMA PARA MEDICIONES DE CONVERGENCIA 6.. atar a ls varillas montantes con un cinta.2.4. Una armella es fijada al extremo del instrumento mecánico y la otra al extremo de la cinta.2. 6.ELEMENTOS SENSORES O DETECTORES Extensometro de Cinta: Dos armellas son usadas para enganchar el extensometro a los puntos de anclajes especiales (punto de referencia). Los micronómetros son suministrados con varillas de extensión para extender el rango de cero (0) hasta 6 pulgadas. Disponga las varillas y anclajes del extensometro en una secuencia que corresponda al sentido de las agujas del reloj (mirando hacia los anclajes) y que a su vez corresponden con la placa de referencia.2. que los tubos PVC estén paralelos y que los tubos hidráulicos estén encerrados dentro del atado.EQUIPO DE LECTURA O INDICADOR El indicador es un micrómetro mecánico de profundidad con una traba para detener la lectura hasta que ésta sea soltada.. 6.4. retirar el micrómetro y registrar la lectura..2. Chequee que los anclaje estén bien encintados al atado a fin de prevenir el desvastamiento de los nudos sobresalientes al introducirlos dentro del taladro.1. por lo que las mediciones no son afectadas por el ángulo de la conexión. Barra Telescópica Extensometrica Dos bolillas de acero son usadas para hacer contacto con la barra extensometrica en los puntos de anclaje (puntos de referencia). El micrómetro es preciso hasta 0.Si el ensamblaje completo es pre-ensamblado sobre el terreno. En general el atado podría ser encintado aproximadamente cada 5 a 6 pies. de tal manera que las mediciones no sean afectadas por el ángulo de la conexión. Barra Telescópica Extensometrica El equipo constituido por dos barras una fija colocada en un punto de referencia y el otro movible colocado en el otro punto de referencia. Intervalo de los huecos prepunzados: 5 cm. considerando que una parte de barra es fija y la otra parte es movible. 6. Barra Telescópica Extensometrica El transmisor de datos esta constituido por una barra maestra de aluminio tubular telescópica. Precisión del calibrador del dial: 0. que alcanza un bajo coeficiente de dilatación térmica. la barra se extiende hacia los dos puntos anclados en la superficie de la roca.2.4.0125 mm.2. Longitud estándar de la cinta: 20 m.. 6.2.4. La cinta es montada sobre el instrumento como un carrete y manivela.68 extensometrica posee en cada extremo un acople cóncavo. son ajustados .2. La lectura del dial es el incremento de distancia a ser adicionado a la lectura de la distancia. este pin entra a huecos de precisión punzados en la cinta a ciertos intervalos regulares de distancia.EQUIPOS O UNIDADES DE LECTURA Y/O REGISTRO Extensometro de Cinta El instrumento mecánico del extensometro de cinta es portátil y esta previsto de un mecanismo que dá compresión a un resorte para una carga repetible y un calibrador de dial sensible que indica el viaje del tornillo requerido para aplicar tensión conveniente sobre la cinta. Distancia mínima que puede medir: 74 cm. Modelo : 518115 Tensión sobre la cinta: 23 libras (10.ELEMENTOS DE TRASMISIÓN DE DATOS Extensometro de Cinta Esta compuesta por una cinta de ingeniero estándar de acero plano y unido al instrumento mecánico por un sistema de pestillo y pin de trabadura sobre unos de los extremos.. Precisión promedio: 0.2. (extra fuerte).3.0025.45 Kg). Especificaciones técnicas de un extensometro de cinta conocida: Marca : SINCO (Slope Indicator Company). .2. .2. en el (techo / piso) para realizar las mediciones de convergencia. El equipo utilizado por lo general es de la marca Grecian-Whittam Bolton England.69 mediante un pin de oreja. mide deformaciones verticales (piso / techo) y también deformaciones horizontales (paredes).Indicador del dial rango de 2” con incremento de 0. 6. se perforan taladros de 3 pies de longitud y 39 mm.METODOLOGÍA DEL MONITOREO SUBTERRÁNEO A. en donde se fija el perno de ojillo del instrumento.Accesorios utilizados barra de calibración para conversión métrica en aluminio fundido. En esta posición se registra las lecturas en el calibrador del dial. indicando en un dispositivo la lectura del desplazamiento entre ambos puntos.PROCEDIMIENTO DE INSTALACIÓN Extensometro de cinta El primer paso para realizar una medición es conectar el sistema extensiométrico fijando el gancho de mosquetón del extremo de la cinta a unos de los puntos de anclaje de referencia. Luego de perforar los taladros se procede a la instalación de las varillas de fierro corrugado de 1” F con roscado hembra y pernos de ojillo.INSTALACIÓN DE LOS ELEMENTOS SENSORES: En las estaciones determinadas donde se realizarán las mediciones. de F. para ser utilizadas con la barra telescópica Extensometrica.4. de acero de 1/16” de espesor de la pared del tubo.4.2. luego se desenrolla la cinta.. Con excepción de los que llevan bolilla esférica. modelo 1936. Repitiendo el alineamiento de las líneas de marca se pueden registrar nuevas lecturas del calibrador de dial. Tiene las siguientes especificaciones técnicas: . .Tubo de extensión telescopio letrado y numerado.2.001” montado sobre base tubular. . . fijan los enchufes hemisféricos. 6. Realizada la conexión. se comienza a tensar la cinta hasta que las líneas de marca del instrumento queden alineados.. Las varillas deben ser ancladas en los taladros con resina Epo rock en caso contrario con mortero (cemento / arena).Punto de referencia sockets cónicos.Ajuste grueso conexión cubierta por un pin.. . .5.Resorte ensamblado sostiene el extensometro en posición sobre puntos de referencia. mientras se traslada el instrumento hacia otro punto de anclaje de referencia.4.Modelos utilizados para las mediciones 6 a 11 pies de longitud. B. en donde el equipo queda fijado haciendo contacto hemisférico con las dos bolillas de los puntos de referencia. En la página Nº 71 se muestra: El Esquema sobre los detalles del Monitoreo Subterráneo en la Mina Juanita. esquematizando las mediciones con el Extensometro de Cinta y con la Barra telescópica Extensometrica con sus respectivos detalles.REGISTRO DE DATOS Una vez realizado la instalación de los puntos de referencia en las estaciones de control. del cambio o desplazamiento en relación a los días de medición..70 Barra Telescópica Extensometrica El primer paso para realizar una medición es conectar la varilla fija de la Barra telescópica extensometrica al punto de anclaje (piso). considerando las estaciones de monitoreo.A. además se dispone un programa para la presentación grafica de los registros acumulados. en los 7 puntos de medición. Repitiendo este mismo proceso se realiza las posteriores mediciones. En la página Nº 73 se muestra: la representación grafica de las mediciones de Convergencia.. . y elaborándose un programa `para crear un banco de datos de los registros acumulados.PROCESAMIENTO RESULTADOS DE DATOS Y PRESENTACIÓN DE En relación al procesamiento de datos se implementa un programa de predicción de convergencias. Realizado el contacto correcto en ambos extremos. hoy en dia a cargo de CETEMIN. en la estación de Control Nº 3. Los resultados de estas mediciones son registradas en formatos especialmente preparados para este fin. C. con sus respectivos puntos de referencia. En la página Nº 72 se muestra: La Información grafica de mediciones de Convergencia en la Estación de Control Nº 3. se ajusta con el pin de oreja las varillas fija y movible. luego la varilla movible se desplaza hacia el punto de anclaje de referencia (techo). con el Extensometro de Cinta y la barra telescópica Extensometrica.. el sistema queda apto para realizar mediciones. de la Mina Juanita de Perubar S. registrando luego la lectura en el calibrador de dial. de la Mina Juanita. . (KN/m ) P. (%) 0. esta muestra se caracteriza por ser de la roca encajonante del cuerpo mineralizado.44 1485.RESULTADOS DE LOS ENSAYOS En el presente capitulo se presenta resultados de diversas tipos de roca en diferentes minas.45 145. Cuadro Nº 1 ROCA ANDESITA PROPIEDADES FISICAS ? (gr/cm³ ) P.13 En el Cuadro Nº 2. esta muestra se caracteriza por ser de la roca encajonante del cuerpo mineralizado. esta muestra se caracteriza por ser roca encajonante del cuerpo mineralizado. Cuadro Nº 2 ROCA CARGA DE FALLA (Kg.E. de la Resistencia Compresiva "dc” de una muestra de roca Andesita. proveniente de la mina Juanita. del esfuerzo a la tracción indirecto brasilero "dt”.a. se puede apreciar los resultados de la determinación de las propiedades físicas de una muestra de roca Andesita. f) 11268 13263 14049 Resistencia Compresiva "dc” (Kg/cm²) MPa 1191. ubicado en el Nivel 1200. se puede apreciar los resultados de la Propiedad Mecánica.60 Andesita En el Cuadro Nº 3.a. se puede apreciar los resultados de la Propiedad Mecánica. para lo cual se analizará dichos resultados..739 26.748 26. En el Cuadro Nº 1.87 0.31 2.96 0. proveniente de la mina Juanita de Perubar.11 0. de una muestra de roca Andesita. (%) 2.35 Abs. .60 116.48 1402.CAPITULO VII 7. proveniente de la mina Juanita. ubicado en el Nivel 1174.77 137. de la determinación de las Constantes Elásticas. se puede apreciar los resultados de la Propiedad Mecánica.13 108.83 9. ubicado en el Nivel 1207.51 97. Grafico Nº 1 .80 10.75 Cuadro Nº 3 ROCA CARGA DE FALLA (Kg. proveniente de la mina Juanita. f) 1030 900 1020 Resistencia a la Tracción "dt” (Kg/cm²) MPa 110. de una muestra de roca Andesita. esta muestra se caracteriza por ser de la roca encajonante del cuerpo mineralizado. del Modulo de Deformación y/o Elasticidad “E” y la relación de Poisson ”?”. pero también en función a estos parámetros podemos calcular los Módulos de Rigidez “G” y de Bulk “K” y la constante de Lame “?”.52 10.66 Andesita En el Grafico Nº 1. 6 16.76 De los resultados del Grafico Nº 1. con la finalidad de diseñar la Envolvente de Mohrs. Cuadro Nº 4 ROCA ESFUERZO DE ROTURA PRESION DE CONFINAMIENTO “d1” Kg/ Cm² “d3” Kg/ cm² 407.11 692. se puede apreciar los resultados de la Propiedad Mecánica. ubicado en el Nivel 1178.33 La Resistencia Compresiva "dc” = 1392.62 6. este tipo de Ensayo se ejecuto sobre una muestra saturada. de una muestra de roca Andesita.27 x 10 Kg/cm². Calculados en el Grafico Nº 2. resultados del ensayo de Compresión Triaxial. para analizar la reacción de la roca en presencia de agua. La Relación de Poisson “?” = 0. proveniente de la mina Juanita. se puede deducir que: El Modulo de Elasticidad “E” = 4. denominado “Esfuerzo Principal Menor”. denominado “Esfuerzo Principal Mayor” y la Presión de Confinamiento"d3”. ensayo ejecutado en el Laboratorio del INGEMMET. En el Grafico Nº 2.63 Kg/cm².0 ANDESITA . teniendo en cuenta que los parámetros cuantificados deben realizarse sobre el mismo tipo de roca y muestra rocosa. teniendo en consideración además el Esfuerzo a la Tracción Indirecto Brasilero "dt”. se puede apreciar el resumen del esfuerzo de rotura"d1”. para la determinación de la Cohesión “C” y el ángulo de Fricción interna “øi”. Grafico Nº 2 En el Cuadro Nº 4. esta muestra se caracteriza por ser de la roca encajonante del cuerpo mineralizado. 00 1.97 20.50 0.97 0.20 20.20 5.20 0.25 18.30 0.49 2.10 0.00 1.20 0. y el desplazamiento.00 1.50 0.50 15.20 RESUMEN ESFUERZO NORMAL"dn” ESFUERZO DE CORTE“?c” Kg/cm 8.32 4. este ensayo se realizo sobre una muestra rocosa de roca granodiorita.00 15.02 2.55 0.55 0.05 0. Cuadro Nº 5 ESFUERZO NORMAL "dn” ESFUERZO DE CORTE“?c” DESPLAZAMIENTO “µ” Kg/cm MPa 8.94 . muestra rocosa recopilada de la Bocatoma del Proyecto de CHAVIMOCHIC.31 0.56 1.80 2.75 1.00 1.10 0.50 11. 0.05 Kg/cm 1.40 0.01 MPa 0.19 15.00 0.20 7.27 1.32 MPa 0.00 2.30 0.05 0.90 10.40 30.11 2.34 22.43 30.00 1.08 5.60 7.10 1.30 28.60 6.00 1.25 0.75 1.60 30.75 1.43 2.95 41.93 1.30 0.25 13.40 1.20 3.30 0.25 2.02 2.50 0.50 2.01 MPa 0.49 0.31 0.40 10. se puede apreciar el resumen del esfuerzo de Normal "dn”.50 0.10 0.11 41.81 2.50 20.83 0.06 8.77 0.55 4.95 4.05 0.05 Kg/cm 8.05 0.77 En el Cuadro Nº 5.25 0.77 1.19 14.80 2.90 9.83 1.94 mm.48 2.10 0.10 0.55 3.59 0.89 18.75 1.02 30.92 25.88 20. Básico y Residual.88 2. al momento de ejecutar el ensayo de Corte Directo para determinar la Cohesión “C” y el ángulo de Fricción “øi”. y el Esfuerzo de Corte “?c”. en condiciones normales. sobre una roca Andesita. proveniente de la mina Juanita.78 Del resumen se puede calcular los Parámetros de la Cohesión “C” y el Angulo de Fricción interna básica “ øib”.02 º En el Grafico Nº 3. estos parámetros se cuantificó mediante minimos cuadrados.04 Kg/cm² = 33. esta muestra se caracteriza por ser de la roca encajonante del cuerpo mineralizado. Cohesión “C” Angulo de Fricción basica “ øib ” = 2. se puede apreciar los resultados de la Propiedad Mecánica. resultados del ensayo de Corte Directo. para la determinación de la Cohesión “C” y el ángulo de Fricción interna “øi”. Grafico Nº 3 . este tipo de Ensayo se ejecuto sobre una muestra rocosa. ya que no se obtuvo datos para el calculo del ángulo de fricción residual. ubicado en el Nivel 1200. Resistencia baja Gravas. cuyos componentes son estructuras complejas. margas.5 0. Basalto y rocas de resistencia excepcional "f" 20 15-20 8-6 5 4 3 2 1. gravas compactas y arcillas preconsolidas Arcillas y gravas arcillosas Resistencia muy Suelos vegetales. que nos determinarán la calidad del macizo rocoso. entre otros. Para tener el conocimiento del macizo rocoso hoy en día existen muchas Clasificaciones Geomecánicas.1. areniscas flojas y conglomerados friables Lutitas. como: Litología. Romaña. cuya finalidad es dividir al macizo rocoso en dominios estructurales.CLASIFICACIONES GEOMECANICAS Las labores mineras subterráneas y superficiales.CAPITULO VIII 8.. bolos cementados Lutitas fisuradas y rotas.. cada uno de ellos tendrán características similares. Barton.5 1.CLASIFICACION GEOMECANICA DE PROTODYAKONOV Mediante esta clasificación geomecánica se define la calidad del macizo rocoso. que es el coeficiente de resistencia.0 0. como: Protodyakonov. tales como fallas o diques. areniscas friables. por medio de un parámetro “f”. Los limites de un dominio estructural pueden coincidir con rasgos geológicos. areniscas silíceas y calizas muy competentes Calizas. Bieniawski. esquistos y margas compactas Calizas. espaciado de juntas. 8. es necesario poseer el máximo conocimiento del macizo rocoso.3 Granito. Laubscher and Taylor. lutitas blandas. para ejecutar dichas labores mineras.6 0. Cuadro Nº 6 CATEGORIA Excepcional Alta resistencia DESCRIPCION Cuarcita. turbas y arenas húmedas baja arenas y gravas finas Limos y loess El coeficiente “f” esta definido por la siguiente formula matemática: f = σc 10 . granito algo alterado y areniscas Resistencia media Areniscas medias y Pizarras Lutitas. CLASIFICACIÓN GEOMECANICA DE BIENIAWSKI Esta clasificación geomecánica se basa en el índice RMR “Rock Mass Rating”.1. Índice de la Calidad de la Roca . La resistencia compresiva “dc” de una roca se puede determinar por tres procedimientos: .Dividir el macizo rocoso en grupos de conducta análoga. proporcionando datos cuantitativos necesarios para la solución real de los problemas de ingeniería. Se clasifican las rocas en 5 categorías.RQD.Proporcionar una buena base de entendimiento de las características del macizo rocoso. 8. Los objetivos de esta clasificación son: .Determinar y/o Estimar la calidad del macizo rocoso.80 Siendo: dc = La resistencia a Compresión Simple de la roca expresada en MPa. Presencia de Agua.Facilitar la planificación y el diseño de estructuras en roca. Estos factores se cuantifican mediante una serie de parámetros definiéndose unos valores para dichos parámetros. . Espaciamiento de Juntas. Condición de Juntas. A continuación se definen y valoran cada uno de los factores que intervienen en la clasificación. que da una estimación de la calidad del macizo rocoso.2. teniendo en cuenta los siguientes factores: Resistencia Compresiva de la roca. Corrección por orientación. cuya suma. . en cada caso nos da el índice de Calidad del RMR que varia entre 0 – 100. En cada categoría se estiman los valores de la cohesión y el ángulo de fricción interna del macizo rocoso (Cuadro Nº 9)..RESISTENCIA COMPRESIVA DE LA ROCA. Teniendo en cuenta este coeficiente y las dimensiones de la excavación subterránea.2.. . se definen las cargas de cálculo para dimensionar el tipo de sostenimiento. 8. 2.2.. testigo RQD = ∑ trozos 10cms ≥ 150cms 8. existen hoy en día tres procedimientos de calculo.SEGUNDO PROCEDIMIENTO Determinación de la Resistencia Compresiva mediante el Ensayo de Carga Puntual “Franklin”. 8.2.1.0.1.1.2.5 m.3....2.1? + 1) . 8..2.81 8. determinadas al realiza r el levantamiento litológico-estructural (Detail line) en el área y/o zona predeterminada de la operación minera.1? RQD =100? Siendo: λ= N º deFisuras SPAN ( 0.2.2.2.INDICE DE LA CALIDAD DE LA ROCA .PRIMER PROCEDIMIENTO: Estimación de la Resistencia Compresiva mediante el martillo Schmidt de Dureza. por metro lineal.1.PRIMER PROCEDIMIENTO: Se calcula midiendo y sumando el largo de todos los trozos de mayores q ue 10 cm en el intervalo de testigo de 1.SEGUNDO PROCEDIMIENTO Comprende el cálculo del RQD en función del número de fisuras.2.. 8.TERCER PROCEDIMIENTO Determinación de la Resistencia Compresiva mediante el Ensayo de Compresión Simple y/o Uniaxial 8.2.2..1.2. 8.Fórmula matemática: .2.1.RQD Para determinar el RQD (Rock Quality Designation) en el campo y /o zona de estudio de una operación minera. 2.Tamaño.2.3 . La resistencia del macizo rocoso va disminuyendo según va aumentando el número de juntas.3.1 m 50 . 8.4.2.3.. 8.2.Apertura. En lo referente al espaciamiento de juntas. A continuación se presenta la clasificación de Deere de los macizos rocosos. . Cuadro Nº 7 DESCRIPCION ESPACIAMIENTO ESPACIO DE JUNTAS TIPO MACIZO ROCOSO Muy ancho Ancho Moderadamente cerrado Cerrado Muy cerrado >3m 1-3m 0.Fórmula matemática: RQD = 115 – 3.. por metro cúbico.TERCER PROCEDIMIENTO Comprende el cálculo del RQD en función del número de fisuras. que esté muy fracturado con un espaciamiento de juntas de 5 cm.300 mm < 50 mm Sólido Masivo En bloques Fracturado Machacado 8.ESPACIAMIENTO DE JUNTAS Se ha comprobado que el espaciamiento de juntas tiene gran influencia sobre la estructura del macizo rocoso. .3.2.3 (Jv) Siendo: Jv = Número de fisuras por metro cúbico. Así resulta que un material rocoso de alta resistencia de 100 a 200 MPa.. siendo el espaciado de las juntas el factor más influyente en esta disminución de resistencia. determinadas al realizar el levantamiento litológico-estructural (Detail line) en el área y/o zona predeterminada de la operación minera..82 8. que es la que recomienda utilizar en la clasificación geomecánica de Bieniawski.2.1.CONDICION DE JUNTAS En este apartado se tienen en cuenta los siguientes parámetros: . corresponde a un macizo rocoso débil. 4..2.PRESENCIA DE AGUA El efecto del agua tiene especial importancia en los macizos rocosos diaclasados.2. suave y espejo de falla. . húmedo.4.TAMAÑO El tamaño de las juntas influye en la importancia que el material rocoso y la separación de las juntas tienen en el comportamiento del macizo rocoso.3.5.1..2.. tipo de material. La clasificación de Bieniawski es la siguiente: Descripción Abierta Moderadamente abierta Cerrada Muy cerrada Separación > 5 mm 1 .Rugosidad.2.RELLENO Se define por su espesor.RUGOSIDAD En esta clasificación se establecen 5 categorías de rugosidad: muy rugosa. media y blanda.5.4. 8. consistencia y continuidad. Se tendrá en cuenta el flujo agua en el macizo rocoso.4.5 mm 0. agua a presión moderada y agua a presión fuerte. 8. con vistas a la construcción de una . El criterio que se utilizará será el siguiente: completamente seco.Relleno.DUREZA DE LOS LABIOS DE LA DISCONTINUIDAD Se consideran 3 categorías de dureza: dura.. 8.1 8..2.2. 8...83 .2.Dureza de los labios de la discontinuidad. 8.4. rugosa.4.2. ligeramente rugosa.1 – 1 mm < 0.6. 8. .CORRECCION POR ORIENTACION A la hora de considerar los efectos de la orientación de las discontinuidades para la clasificación del macizo rocoso.APERTURA La apertura de las juntas es un criterio para descripción cuantitativa de un macizo rocoso. Clasificación de los parámetros y sus valores Cuadro Nº 9 Parámetros Resistencia de la roca intacta Carga Puntual A Compresión Simple 80 kg/cm² 2000 Kg/cm² 15 90-100% 20 3m 30 Muy rugosas ESCALA DE 40-80 kg/cm² 1000 .1 m 20 Ligeramente 10-20 kg/cm² 250 . ó abiertas <5 mm. de túnel Aguas Presión de agua Situación General VALOR Subterráneas Esfuer..3 . Infiltracion 10 m. 7 FisurasContinuas 6 25-125 litros/min 0. Bieniawski ha propuesto la siguiente clasificación: Cuadro Nº 8 RUMBO PERPENDICULAR AL EJE Dirección según Buzamiento 45-90º Muy Favorable 20-45º Favorable Dirección contra Buzamiento 45-90º Regular 20-45º Desfavorable RUMBO PARALELO AL EJE DEL TUNEL BUZAMIENTO 0-20º (Independiente Buzamiento Buzamiento Buzamiento Buzamiento Buzamiento Buzamiento del Rumbo) 45-90º Muy Desfavorable 20-45º Regular Desfavorable Esta clasificación no es aplicable a rocas expansivas fluyentes.2000 Kg/cm² 12 75-90% 17 1-3m 25 Ligeramente VALORES 20-40 kg/cm² 500 .D. es suficiente considerar si las orientaciones del rumbo y del buzamiento son más o menos favorables con relación a la labor minera que se va ejecutar.500 kg/cm² 4 25-50% 8 50-300 mm 10 Espejo de falla 10 kg/cm² 100-250 kg/cm² 2 30-100 10-30 kg/cm² Kg/cm² 1 25% 3 50 mm 5 0 VALOR R.5 Ligera presión de agua 4 Serios problemas de agua 0 0 >125 litros/min. VALOR Espaciado de Juntas VALOR Condición de Juntas sin continuidad rugosa < 1 mm.0-0.2-0.5 25 VALOR Cant. A. o relleno de relleno blando de espesor cerradas. Q.1000 Kg/cm² 7 50-75% 13 0.84 excavación subterránea y una labor minera superficial.2 Solo húmedo agua insterst. Paredes de Paredes de Paredes de ó abiertos 1-5mm fisuras continuas roca dura roca dura 20 Ninguna Cero Totalmente Seco 10 roca suave 12 25 litros/min 0. principal . rugosa < 1 mm. 0. de separación de separación espesor < 5mm < 5mm. han propuesto algunas modificaciones a la clasificación geomecánica de Bieniawski y recomendaciones para el sostenimiento. afectando a tres parámetros.5 m. 30º-40º IV 5 horas para 1.85 B.3. 30º-35º V 10 minutos para 0.Ajuste de valores por orientación de las juntas Cuadro Nº 10 Orientación de rumbo y Muy Favorable Regular Desfavorable Muy Desfavorable -2 -2 -5 -5 -7 -25 -10 -15 -50 -12 -25 -60 buzamiento de las fisuras Favorable Túneles Valores Cimentaciones Taludes 0 0 0 C. < 30º 1.. 2-3 Kg/cm² 40º-45º III 1 semana para 3 m.CORRECCION DE LAUBSCHER AND TAYLOR Laubscher and Taylor.Significado de las clases de macizos rocosos Cuadro Nº 12 Clase Número Tiempo de Mantenimiento Cohesión Angulo de fricción I 10 años para 5m.Determinación de la clase del macizo rocoso Cuadro Nº 11 Valor total del RMR Clase Número Descripción 81-100 I Muy Bueno 61-80 II Bueno 41-60 III Medio 21-40 IV Malo <20 V Muy Malo D..1. consisten en la modificación del valor original. .3. Los ajustes que proponen Laubscher and Taylor.5 m.Meteorización Algunos tipos de roca se meteorizan rápidamente cuando entran en contacto con el aire. > 3 Kg/cm² > 45º II 6 meses para 4 m.5-2 Kg/cm² 1-1.. siendo los siguientes: 8...5 Kg/cm² < 1 Kg/cm² 8. 3.4.3.3. Aumenta hasta 120% Disminuye hasta un 90% Disminuye hasta un 76% Observaciones Las juntas quedan en compresión Si el riesgo de un movimiento cortante aumenta Si las fisuras están abiertas y con relleno delgado 8.Cambios de los esfuerzos Cuando hay cambios importantes por operaciones mineras. Cuadro Nº 15 Parámetro Condición de Juntas Cambios de Esfuerzos Aumenta hasta un 120% Disminuye hasta en 60% Observaciones Las fisuras siempre están en compresión Causan movimientos cortantes importantes 8. y aumentan el riesgo de un movimiento cortante.Influencia de las orientaciones del rumbo y buzamiento El tamaño.86 Cuadro Nº 13 Parámetro Metereorización Disminuye hasta 96% Disminuye hasta 95% se reduce hasta un 82% Observaciones Afecta las microfisuras de la roca La roca aumenta sus fracturas Si la meteorización es motivo de deterioro en las superficies de la fisura ó su relleno dc RQD Condición de Juntas 8.Esfuerzos In-situ e inducidos Los esfuerzos. mantenimiento sus superficies en compresión o permitiendo que las fisuras se aflojen. Laubscher and Taylor opinan.3...2. la forma y la dirección del avance de una excavación subterránea tendrán una influencia sobre su estabilidad cuando se consideran en función del sistema de fisuras del macizo rocoso. la situación de las fisuras es afectada.. para garantizar la estabilidad de una excavación subterránea en una roca fisurada depende de la cantidad de fisuras y de los frentes de excavación que se desvían de la vertical y recomiendan los siguientes ajustes: . Cuadro Nº 14 Parámetro Condición de Juntas Esfuerzos In-situ e ind. tanto in-situ como los inducidos pueden incidir sobre las fisuras. ...Recomendaciones para el sostenimiento Considerando los valores de clasificación ajustados y tomando en cuenta prácticas normales de sostenimiento en minas....... 100% Voladuras de sección lisa ......3..5....87 Cuadro Nº 16 Porcentaje(*) 75% Parámetro Cantidad de fisuras 3 4 5 6 70% 3 4 5 6 80% 2 85% 90% Espaciado de juntas 3 4 3 4 2 2 3 1 2... Perforaciones de reconocimiento ........... 8......... 94% Voladuras convencionales deficientes ..7.. Se proponen las siguientes reducciones para los valores del RQD y la Condición de Juntas...... 80% 8.1 (*) Ajuste en porcentaje dependiendo de la cantidad de frentes inclinados en la excavación Se propone además los siguientes ajustes para los valores del espaciado de juntas.3....Ajustes combinados En algunos casos la clasificación geomecánica se encuentra sujeta a más de un ajuste.6.. para las zonas de cortantes que se ubican en operaciones mineras: 0-15º = 76% 15º-45º = 84% 45º-75º = 92% 8.... Laubscher and Taylor han propuesto el siguiente cuadro: .....3....... El ajuste total no debe pasar de un 50%.... 97% Voladuras convencionales buenas ..Efectos de la voladura Las voladuras crean nuevas fracturas y provocan movimientos en las fisuras existentes..... luego cimbras de acero a manera de técnica de reparación si los cambios en los esfuerzos son excesivos. y 100 mm de concreto lanzado.d.75 m.Cuadricula de pernos cementados con espaciamiento de 1 m y 100 mm de concreto lanzado.75 m.BIENIAWSKI 90-100 80-90 70-80 60-70 50-60 40-50 30-40 20-30 10-20 0-10 Leyenda: a. c. j.d a b c.50 30 .Cuadricula de pernos cementados con espaciamiento de 1 m. i.30 10 .e f.j i k f. como técnica de reparación donde los cambios en los esfuerzos son excesivos..j l l VALORES GEOMECANICOS ORIGINALES .i.h.Estabilizar con refuerzo de cable protector y concreto colado de 450 mm de espesor si los cambios en los esfuerzos no son excesivos..75 m si hay un refuerzo potencial a la mano.10 a a b a b c. Notas Adicionales 1.. l. o usar las técnicas j ó k. h...40 20 ..Cuadricula de pernos cementados con espaciamiento de 1 m y concreto colado de 300 mm.No trabajar en este terreno..Cuadricula de pernos cementados con espaciamiento de 0. e. y 100 mm de concreto lanzado.g i d.e f.... b.Cuadricula de pernos cementados con espaciamiento de 0.Pernos cementados con espaciamiento de 0.Generalmente no hay sostenimiento. si los cambios de los esfuerzos no son excesivos.100 50 . f.Cuadricula de pernos cementados con espaciamiento de 0.Al evaluar los requerimientos de los esfuerzos hay que tomar en .Estabilizar con refuerzo de cable protector seguido de concreto lanzado hasta e incluyendo el frente si es necesario y luego cimbras de acero poco separados..j k h.Concreto colado de 450 mm de espesor con una cuadricula de pernos cementados con espaciamiento de 1 m.60 40 ..d e b c. k. d.g. pero algunas intersecciones de fisuras pueden necesitar pernos.75 m y 10 mm de concreto lanzado y malla. g.20 0 . y que solo se usará si los cambios de los esfuerzos no son excesivos.j h.88 Cuadro Nº 17 VALORES AJUSTADOS 70 .. factor de reducción por presencia de agua en las juntas. que da una estimación de la calidad del macizo rocoso.. incluyendo cero.. 90 son precisos. SRF : Stress reduction factor.Los pernos son de poca utilidad en un terreno intensamente fisurado y no deberán usarse como único refuerzo cuando los valores de espaciado de juntas sea menor de 6.Galerías grandes solo se excavarán en roca con un valor de clasificación totalmente ajustado con valores de 50 ó más. Jw : Joint water reduction factor. teniendo en cuenta los siguientes factores: Q= RQD Jr Jw x x Jn Ja SRF Donde : RQD : Rock Quality Designation Jn : Joint Set Number.89 cuenta la clasificación geomecánica original así como los valores ajustados.4. Jr : Joint roughness number.Mala C... 3.. A continuación se definen y valoran cada uno de los factores que intervienen en la clasificación: Cuadro Nº 18 Índice de Calidad de roca A.. se puede utilizar el valor 10 para el RQD. Índice de diaclasado que tiene en cuenta el número de Familias. 95.cuando RQD 10. 4. . 2.Intervalos de 5 para RQD. factor de reducción por esfuerzos.Buena E.. Ja : Joint alteration number. 2.Las recomendaciones del cuadro son aplicables a las operaciones mineras con niveles de esfuerzos menores de 30 MPa.Muy mala B. índice de rugosidad de las juntas. índice de alteración de las juntas.Regular D.Excelente RQD 0 – 25 25 – 50 50 – 75 75 – 90 90 – 100 Observaciones 1.. ó sea 100.. 8..CLASIFICACION GEOMECANICA DE BARTON Esta clasificación geomecánica se basa en el índice de calidad “Q” denominado también índice de Calidad tunelera.. Espejo de falla o superficie de fricción plana.Suave plana G..Juntas discontinuas B.Rugosa o irregulares plana F.. 2.Una familia y algunas juntas ocasionales D.-Cuatro familias o más..0 0.-Tres familias y algunas juntas H.Tres familias de juntas G.Dos familias y algunas juntas F.Contacto entre las dos caras de la junta . I.90 Cuadro Nº 19 Número de Familias A.Contacto entre las dos caras de la junta mediante un desplazamiento lateral 10 cm A. ondulada E...Zona arenosa de grava o roca triturada suficientemente gruesa para impedir el contacto entre las dos caras de la junta...Una familia de juntas C..5 .0 si el espaciamiento medio juntas es mayor de 3 m.5 se puede usar Para juntas de fricción Planas y que tengan alineaciones orientadas para resistencia mínima.Jr = 0. 1 1 . sin o con pocas juntas B.Zona que contiene minerales arcillosos de espesor suficientemente gruesa para impedir el contacto entre las dos caras.suave ondulada D.Roca triturada terrosa Jn 0..Masivo....5 1..5 1.Junta rugosa o irregular ondulada C.Para Portales utilizar (2 x Jn) Cuadro Nº 20 Número de rugosidad de las Juntas ...Espejo de falla.. Jr Observaciones 4 3 2 1..Sin contacto entre las dos caras de la Junta desplazados lateralmente H.Para cruces en túneles utilizar ( 3 x Jn) 2.. roca muy fracturada.. .5 1..1 2 3 4 6 9 12 15 20 Observaciones 1.Se añade 1.Dos familias de juntas E. Terrones de azúcar I. H. 6 16º . A. rellenos de minerales arcillosos no reblandecidos Los recubrimientos son continuos menores de 5 mm. Los recubrimientos son continuos menores de 5 mm.. relleno de mineral arcilloso.12 6º . ej. El Valor Ja depende del porcentaje de particulas del tamaño de la arcilla expansiva. G.30º 1.Zonas o capas gruesas de arcilla. los recubrimientos son discontinuos con espesores de 1ó2 mm . de espesor continuo de 5mm.20 6º .Recubrimiento de limo o arena arcillosa.) Observación 0. reblandecimiento. ej. 6-8 ó 8 . sin reblandamiento relleno impermeable. D.24º 6º . dura.30º 3 20º .Contacto entre las dos caras de la junta con menos de 10 cm de desplazamiento lateral.Partículas de arena.. L. de espesor. E.Las caras de la junta están alteradas ligeramente y contienen minerales no reblandecibles. . roca desintegrada libre de arcilla. Cuarzo. de espesor.No existe contacto entre las dos caras de la junta cuando esta es cizallada.Relleno de arcillas expansivas ej.16º 8 . partículas de arena. pequeña fracción arcillosa no reblandecible..12 Ja ør (aprox. y pequeñas cantidades de arcillas expansivas.24º . libre de arcilla. K.Contacto entre las dos caras de la junta.91 Cuadro Nº 21 Número de alteración de las juntas .Zonas o bandas de roca desintegrada o machacada y arcilla.Zonas blandas de arcilla limosa o arenosa con pequeña fracción de arcilla sin reblandamiento... B. talco..25º 4 8º ..16º 4 25º .75 1 25º .Sobreconsolidación media a baja. Caolinita.Los valores de de ør el ángulo De fricción residual. Montmorillonita... clorita.13 13 .Junta sellada. F. roca desintegrada.24º 5 10 .12º 6º . I.35º 2 25º ... mica.. se indican como guía aproximada de de las propiedades mineralógicas de los productos de la alteración si es que están presentes.Recubrimiento de minerales arcillosos blandos o de baja fricción. J.Fuertemente sobreconsolidados..Caras de la junta únicamente manchadas.24º 8 8º . C. . C...Solo una zona débil conteniendo arcilla o roca desintegrada químicamente ( profundidad de excavación menor de 50 m.Fluencia o presión media.1 .. redúzcase: a 0.5 SRF Observaciones 7.. menos de 5 l/min. Localmente.Los problemas especiales causados por la presencia de hielo no se toman en consideración.8 la dc y el dt. (cualquier profundidad)..... medidas: cuando 5 <d1/d 3 < 10..Fluencia o presión de agua excepcionalmente altas con las voladuras diminuyendo con el tiempo.Redúzcanse estos valores SRF de 25%-50% si las zonas de fractura solo se intersectan pero no cruzan la excavación. ocasional lavado de los rellenos de las juntas. 0. F..2 > 10 2.. roca muy suelta alrededor (cualquier profundidad)..Solo una zona fracturada en roca competente (libre de arcilla)... B.Varias zonas de fractura en roca competente (libre de arcilla)..Excavaciones secas o de fluencia poco importante.5 5 10 1. sin disminución..Juntas abiertas sueltas.Varias zonas débiles conteniendo arcilla o roca desintegrada químicamente.6 la dc y el dt. A..05 . . Cuando d 1 y d3 >10.).. (profundidad de excavación menor de 50 m. donde: dc = Resistencia Compresiva.. roca suelta alrededor (cualquier profundidad).92 Cuadro Nº 22 Factor de reducción por presencia de agua en las juntas. E.... G.Los factores de C a E.. 5 5 2. C..10 0. dt = Esfuerzo a la tracción d1 = Esfuerzo Principal Mayor.. redúzcase: a 0. 0.0. etc. 2.2..1 > 10 Cuadro Nº 23 Factor de Reducción de esfuerzos Zonas débiles que intersectan la excavación y pueden causar caídas de bloques.5 1. D.. D... 2.0. son estimaciones aproximadas aumenta Jw si se instalan drenes.. B. d3 = Esfuerzo Principal Menor.Para un campo virgen de esfuerzos fuertemente anisotropico... Jw Presión agua Kg/cm² Observaciones 1 0.33 2.). considerable lavado de los rellenos de las juntas..Fluencia grande o presión alta... muy fracturadas.Solo una zona fracturada en roca competente (libre de arcilla). E.).).5 Continua. (profundidad de excavación mayor de 50 m.66 <1 1 .5 ... según avanza la m isma.Solo una zona débil conteniendo arcilla o roca Desintegrada químicamente ( profundidad de excavación mayor de 50 m..Fluencia o presión de agua excepcionalmente altas y continuas. A. 93 Cuadro Nº 24 Factor de Reducción de esfuerzos - Roca Competente, problemas de esfuerzos. H.- Esfuerzo bajo, cerca de la superficie. I.- Esfuerzo medio. J.- Esfuerzo grande, estructura muy cerrada (generalmente favorable para la estabilidad. Pude ser des favorable para la estabilidad de los hastíales. K.- Desprendimiento moderado de la roca masiva. L.- Desprendimiento de la roca masiva. - Roca fluyente, flujo plástico de roca incompetente bajo la influencia de altas presiones litostaticas. M.- Presión de flujo moderado. N.- Presión de Flujo Intenso. - Roca expansiva, actividad 5-10 intenso < 2.5 < 0.16 10-20 10-5 5-2.5 0.66-0.33 0.33-0.16 0.5-2 05-10 > 200 200-10 > 13 13-0.66 2.5 1.0 dc / d1 dt / d1 SRF Observaciones 3.- Hay pocos casos reportados donde el techo debajo de la superficie sea menor que el ancho del claro. Se sugiere Que el SRF sea aumentado de 2.5 a 5 para estos casos, ver H 10-20 actividad química expanSiva dependiendo de la presencia de agua. O.- Presión de expansión Moderado. P.- Presión de expansión Intensa. 5-10 10-15 8.4.1.- Recomendaciones para el uso de los cuadros: 1.- El parámetro Jn, que representa en número de familia de juntas, puede estar afectado por foliación, esquistosidad, clivaje y laminaciones. Si las juntas paralelas tienen suficiente desarrollo, deben contabilizarse como una familia completa. Si hay pocas juntas visibles, roturas ocasionales en los 94 testigos debido a estos planos, se contabilizan como juntas ocasionales al considerar el Jn en la tabla. 2.- Los parámetros Jr y Ja, cuyo cociente representa la resistencia al esfuerzo cortante, serán los de la familia de juntas o discontinuidad rellena de arcilla, más débil que exista en la roca, además es necesario tener en cuenta la orientación de las familias o discontinuidades, de tal forma que deban ser representativas. 3.- El valor SRF, en el caso de que el macizo rocoso contenga arcilla, en este caso la resistencia de la roca es factor determinante de la estabilidad de la excavación subterránea. Cuando el macizo rocoso no contenga arcilla y el número de Juntas sea pequeño la resistencia de la roca puede convertirse en factor, tal que el cociente de dt/dc, defina la estabilidad de la roca. 4.- En el caso de rocas muy anisotropicas, la resistencia compresiva de la roca dc y el esfuerzo a la tracción dt, se evaluarán en la dirección más favorable para la estabilidad. Los parámetros que definen “ Q”, representan el siguiente aspecto: RQD/Jn : Tamaño de bloques, representa la estructura global del macizo rocoso. Jr/Ja : Resistencia al corte entre bloques. Jw/SRF : Estado tensional en el macizo rocoso. Para relacionar Q índice de calidad tunelera, con el comportamiento de una excavación subterránea y con las necesidades de sostenimiento de la misma. Barton Lien y Lunde desarrollaron la relación denominada Dimensión Equivalente “De” de la excavación, esta relación se obtiene de dividir el ancho, diámetro o altura de la excavación por un factor denominado Relación de soporte de la excavación ESR (Excavation Support Ratio). De = Ancho de la excavación, diámetro o altura (m) Relación de soporte de la excavación ESR La relación de soporte de la excavación ESR tiene que ver con el uso que se pretende dar a la excavación y hasta donde se le puede permitir cierto grado de inestabilidad Barton da los siguientes valores supuestos para ESR: 95 Cuadro Nº 25 Tipo de excavación A.- Excavaciones mineras provisionales. B.- Excavaciones mineras permanentes, túneles de conducción de agua para obras hidroeléctricas (con la excepción de las cámaras de alta presión para compuertas), túneles pilotos (exploración), excavaciones parciales para cámaras subterráneas grandes. C.- Cámaras de almacenamiento, plantas subterráneas para el tratamiento de aguas, túneles carreteros y ferrocarriles pequeños, cámaras de alta presión, túneles auxiliares. D.- Casas de maquinas, túneles carreteros y ferrocarriles mayores, refugios de defensa civil, portales y cruces de túnel. E.- Estaciones nucleoelectricas subterráneas, estaciones de ferrocarril, instalaciones para deportes y reuniones, fabricas. ESR 3-5 1.6 1.3 1.0 0.8 La relación entre el Índice de calidad tunelera “Q” y la dimensión equivalente “De” de una excavación, Barton Lien y Lunde, elaboraron una tabla a partir de las cual se puede diagnosticar las necesidades de sostenimiento. ( ver en los anexos del trabajo). 8.5.- CLASIFICACION GEOMECANICA SMR PARA TALUDES La clasificación SMR (Slope Mass Rating) es un método de determinación de los factores de ajuste adecuados para aplicar la clasificación RMR de BIENIAWSKI a los taludes. Tras su publicación en inglés (ROMANA 1985, 1988, 1991, 1995) la clasificación SMR ha despertado cierto interés y el propio BIENIAWSKI (1989) la recomienda en su último libro para su aplicación en taludes. Las últimas publicaciones "in extenso" corresponden en inglés a un capítulo del compendio "Comprehensive Rock Engineering" editado por HUDSON (Vol. 3. ROMANA 1993) y al reciente Simposio de ICFL de Granada (ROMANA, 1996) y en castellano a los Simposios de Taludes de La Coruña (ROMANA, 1993) y Granada (ROMANA, 1997) publicaciones de las que tomaremos algunos puntos en el desarrollo del presente Trabajo. Cualquier clasificación debe considerar, en primer lugar que la falla de un talud rocoso puede ocurrir según formas muy diferentes. En la mayoría de los casos la falla de la masa rocosa está gobernada por las discontinuidades y se produce según superficies formadas por una o varias juntas. El índice SMR para la clasificación de taludes se obtiene del índice RMR básico sumando un "factor de ajuste", que es función de la orientación de las juntas (y producto de tres subfactores) y un "factor de excavación" que depende del bj > 10º). o "desfavorables" lo que supone un valor de F3 de -50 (para 0 < bs . establecidos empíricamente.F1 depende del paralelismo entre el rumbo de las juntas y de la cara del talud.1. Fue establecido empíricamente pero puede ajustarse aproximadamente según la relación: F2=(tg² bj )² Donde bj es el buzamiento de la junta.bj < 10º). Estos valores. F2 vale 1.sen aj .. Cuando el talud buza más que las juntas.RMR (rango de 0 a 100) se calcula de acuerdo con los coeficientes de BIENIAWSKI (1979).F3 refleja la relación entre los buzamientos de la junta y el talud.96 método utilizado: SMR = RMR + (F1xF2xF3) + F4 8.5. Varía entre 1. Varia entre 1.4. .. y por lo tanto aflorarán algunas pocas juntas.. La diferencia con el valor de F3 "normal" (que es -25) es muy grande. 8.00 (para juntas con buzamiento superior a 45º) y 0.00 (cuando ambos rumbos son paralelos) y 0.15 (para juntas con buzamiento inferior a 20º).00 para las fallas por vuelco. se ajustan aproximadamente a la expresión: F1=( 1 . En cierto sentido es una medida de la probabilidad de la resistencia a esfuerzo cortante de la junta..as )² Siendo aj y as los valores del buzamiento de la junta (aj) y del talud (as).5.5. casi todas afloran y las condiciones "serán muy desfavorables" lo que supone un valor de F3 de -60 (para bs . Para fallas planas F3 expresa la probabilidad de que las juntas afloren en el talud. como la suma de las valoraciones correspondientes a cinco parámetros (tabla Nº 9): El factor de ajuste de las juntas es producto de tres subfactores (Cuadro Nº 26): 8.5.3. Se supone que las condiciones son "normales" cuando el buzamiento medio de la familia de juntas es igual al del talud. Se han mantenido los valores propuestos por BIENIAWSKI en 1976 que son siempre negativos. 8.15 (cuando el ángulo entre ambos rumbos es mayor de 30º y la probabilidad de falla es muy baja).F2 depende del buzamiento de la junta en la falla plana.2. 00 1 < 10º .97 Para la falla por vuelco no se supone que puedan existir condiciones desfavorables.20º 20º . aj = Dirección de Buzamiento de las juntas.00 > 45º 1.30º 0.. Cuadro Nº 26 Factor de ajuste para las juntas (Romaña. La citada condición de GOODMAN-BRAY sólo es válida para el caso de fallas con pie (toe) volcador (que son más frecuentes en la práctica). . 1976). as = Dirección de Buzamiento del talud...5º Favorable Normal Desfavorable Muy Desfavorable < 5º 0. Sin embargo se ha observado que muchos vuelcos se producen para valores ligeramente distintos. bs = Buzamiento del talud.40 1 10º .45º 0..85 35º . lo que puede interpretarse como que la resistencia al esfuerzo cortante se reduce unos 5%.15 1 > 10º < 110º 0 0.10º 10º . 1985) CASO Muy Favorable P T P/T P T P T P/T aj-as aj-as-180º F1 bj F2 F2 bj-bs bj-bs F3 > 30º 30º . o porque el ángulo de rozamiento experimente una ligera reducción en el caso de fallas rotacionales (GOODMAN. -60 -50 Leyenda: P = Falla Plana. pero no para el caso de pie deslizante donde la superficie basal del macizo roto aflora en el talud con el aspecto de una junta deslizada.15 < 20º 0..35º 0. o muy desfavorables. bj = Buzamiento de las juntas.70 30º . sea por el hecho de que en muchos taludes volcados las juntas están meteorizadas.0º 110º -120º -6 0. ya que el vuelco rara vez produce fallas bruscas y en muchos casos los taludes con vuelcos de estratos se mantienen. T = Falla por Vuelco.85 1 0º (-10º) 1. Se ha utilizado la condición de GOODMAN-BRAY (1977) para evaluar la probabilidad de vuelco.70 1 0º > 120º -25 0.40 20º . bien ejecutadas.80 Buena Estable Algunos bloques I 81 .98 Cuadro Nº 27 Factor de ajuste según el método de excavación (Romaña.40 Mala Inestable Juntas o grandes cuñas Corrección III 41 . . Las voladuras defectuosas son muy frecuentes y pueden dañar seriamente a la estabilidad F4= -8. Las voladuras normales aplicadas con métodos razonables no modifican la estabilidad.60 Normal Parcialmente Estable Algunas juntas o muchas cuñas Sistemático II 61 .. desecación superficial. F4= 0.El factor de ajuste según el método de excavación. a causa de los procesos previos de erosión sufridos por el talud.5.1985) Método Talud Natural +15 Precorte Voladura Suave +8 Voladura Voladura Mecanizada deficiente 0 -8 F4 +10 Cuadro Nº 28 Clases de estabilidad según el SMR (Romaña. etc).100 Muy Buena Totalmente Estable Ninguna Fallas Tratamiento Ocasional Ninguno 8. ha sido establecido empíricamente (Cuadro Nº 27): Los taludes naturales son más estables. y de los mecanismos internos de protección que muchos de ellos poseen (vegetación.20 Muy Mala Totalmente Inestable Grandes roturas por planos continuos o por masa Reexcavación IV 21 . F4.5. drenaje torrencial. F4= + 15 El precorte aumenta la estabilidad de los taludes en media clase F4= + 10. también aumentan la estabilidad de los taludes. 1985) Clase Nº SMR Descripción Estabilidad V 0 . Las técnicas de voladura suave (recorte). F4= + 8. En rocas meteorizadas y en las evolutivas la clasificación debe ser aplicada dos veces: para la situación inicial de roca sana y para la situación futura de roca meteorizada. El valor final del índice de clasificación SMR es: SMR = RMR + (F1xF2xF3) + F4 La clasificación no tiene instrucciones específicas para las fallas en cuña. Según el valor del índice SMR se obtienen 5 clases de estabilidad. . Los valores límites del SMR encontrados empíricamente para cada forma de falla son: Cuadro Nº 29 FALLAS PLANAS SMR > 60 Ninguna Cuadro Nº 30 FALLAS EN CUÑA SMR > 75 75 > SMR > 49 55 > SMR > 40 Muy Pocas Algunas Muchas 60 > SMR > 40 Importantes 40 > SMR > 15 Muy grandes Cuadro Nº 31 FALLAS POR VUELCO SMR > 65 Ninguno Cuadro Nº 32 FALLAS CIRCULARES (Tipo suelo) SMR > 30 Ninguna 30 > SMR > 10 Posible 65 > SMR > 50 Menores 40 > SMR > 30 Muy grandes Todos los taludes con valores del SMR inferiores a 20 se caen rápidamente.99 La excavación mecánica de los taludes por ripado sólo es posible cuando el macizo rocoso está muy fracturado o la roca blanda. Con frecuencia se combina con prevoladuras poco cuidadas. Por ello el método ni mejora ni empeora la estabilidad F4= 0. Las caras del talud presentan dificultades de acabado. Se adoptará para el talud el valor menor del índice SMR obtenido para cada familia de juntas. Los índices obtenidos serán distintos. El procedimiento a seguir es obtener el índice SMR para cada una de las familias de las juntas. No se han encontrado taludes con valores del SMR inferiores a 10 lo que indica que no son físicamente factibles. definidas simplificadamente en el Cuadro Nº 28. ESTIMACION DE ROCOSO. 2000). la información es requerida antes de que las pruebas del laboratorio hayan sido completadas. Este escrito presenta una revisión de la estimación de propiedades de resistencia del macizo rocoso a través del uso de GSI..C. Un debate relaciona los rangos del índice de resistencia geológica (Strength Geological Index) para macizos rocosos típicos. Esto se calculará a través del Geological Strength Index – GSI.1.6.Grecia. El sistema de clasificación GSI grandemente respeta las restricciones geológicas que ocurren en la naturaleza y están reflejadas en la información geológica. para determinar la calidad del macizo rocoso es el proceso de reducir la dc del material y la constante m i. El GSI ha sido desarrollado. El componente más importante de Hoek – Brown. con la finalidad de estimar la resistencia del macizo rocoso. Hoek ha trabajado alrededor del mundo. LAS PROPIEDADES DEL MACIZO La entrada básica consta de estimaciones o medidas de la resistencia compresiva uniaxial (dc) y una constante del material (mi). índice de resistencia geológica. esto es relacionada con las propiedades de fricción de la roca. . desarrollaron el GSI. Idealmente.GSI – INDICE DE RESISTENCIA GEOLOGICA Paul Marinos. Razón para estimar estos parámetros reproducimos el cuadro Nº 33. en muchos casos. estas propiedades básicas deberían calcularse en el laboratorio.. para respetar las condiciones geológicas existente en la naturaleza. con quienes E. calculados en el laboratorio. valores que serán asignados en relación a los valores in-situ. B. de Canadá. Notándose que esta actualizada de la versión (Marinos y Hoek.100 8. y Evert Hoek Ingeniero Consultor de Vancouver. descrito por Hoek y Brown (1997) empero. 8.6. como resultado de muchos años de debates con geólogos. profesor de Ingeniería Geológica de la Universidad Nacional Técnica de Atenas . enfatizando para macizos rocosos heterogéneos. La consideración ponderada ha sido dado al léxico preciso en cada caso y a los pesos relativos asignados a cada combinación de las condiciones estructurales de la superficie y. Granito. Esquisto.25 .250 4 – 10 tillo de geólogo para romper la muestra. GRADO TERMINO dC MPa Is MPa Estimación de la resistencia en el Campo Ejemplos * R6 Extremadamente dura > 250 > 10 Solo se pueden romper esquirlas de la muestra con el martillo de geólogo. Parte puntiaguda del martillo de geólogo puede desconcharse con una navaja.50 1-2 navaja. Chert.100 2–4 tillo de geólogo para romper la muestra. Roca alterada. Puede desconcharse con dificultad con R2 Débil 5. R0 Extremadamente Débil 0.5. Shale. No se puede rayar o desconchar con una R3 Media 25 . Grabo. Diabasa Gneiss. Shale.1 ** Rayado por la uña del dedo pulgar. Se necesitan muchos golpes con el marR5 Muy dura 100 . Falla delgada rígida. Deleznable bajo golpes fuertes R1 Muy débil 1. Gneiss. arenisca. ** La prueba de carga puntual sobre rocas con una resistencia compresiva uniaxial debajo de 25 MPa. Siltstone.7. Basalto..0 . se deben considerar los siguientes parámetros. Basalto. Yeso.101 Cuadro Nº 33 Estimación en el campo de la resistencia Compresiva Uniaxial de la roca intacta. es probable que los resultados son ambiguos. Se necesita más de un golpe con el marR4 Dura 50 . 8. Caliza. * Grado adecuado por Brown (1981). las muestras se pueden romper con un golpe firme con el martillo.25 ** Una navaja. Anfibolita.0 ** con la Concreto. se pueden hacer marcas poca profundas golpeando fuertemente la roca con la punta del martillo. Granodiorita. Mármol Esquisto. .0 . Esquisto.PROPIEDADES ROCOSO FISICO-MECANICAS DEL MACIZO Para la determinación de las propiedades físico-mecánicas del macizo rocoso. 2 . s3 = Esfuerzo principal menor aplicado a la muestra.7. σ 1 = σ 3 + mσ cσ 3 + sσ c2 Donde: s1 = Esfuerzo Principal mayor en el debilitamiento.1.2.Para determinar las constantes (m. 8.3. es necesario calcular mediante el cuadro del anexo referido a (relaciones aproximadas entre la calidad del macizo rocoso y las constantes empíricas). 8.CALCULO DE CONSTANTES: m. ? BX Β= nΣ ( xLnY) − Σ x * Σ LnY nΣx 2 − ( Σx )2 Σ LnY − Β * Σx ) n Α = e( Es necesario constantes.. aplicando la formula estadística de regresión exponencial Y = A.7...ENSAYO DE LABORATORIO: “dc ” Resistencia Compresiva de la roca Intacta.. La Clasificación Geomecánica de Barton – “Q” (Índice de Calidad Tunelera).Datos Iniciales: 8.A y B.1. sc = Resistencia Compresiva de la roca inalterada.1. A y B).102 8.7.7. desarrollan por medio de un proceso de aproximaciones la relación empírica entre los esfuerzos principales que intervienen en el fenómeno del debilitamiento de la roca. s. considerar que el calculo.7. 8.. s .1. práctica y teórica Hoek and Brown. es para cada uno de las Basado en la experiencia.1.CLASIFICACIONES GEOMECANICAS: La Clasificación Geomecánica de Bieniawski – RMR (Rock Mass Rating). m y s son constantes que dependen de las propiedades de la roca y el . En función a este criterio de fallamiento de Hoek and Brown se determina las propiedades mecánicas del macizo rocoso: . .Cohesión y Angulo de Fricción del Macizo Rocoso: Los parámetros de Cohesión y Angulo de fricción del macizo Rocoso.75 RMR – 85 Valida para valores de RMR superiores a 48. Bieniawski – 1984). donde esta ubicado la labor minera en estudio. en GPa.Esfuerzo al Corte del macizo Rocoso: i cmr = A s c Siendo: 〈 σn −Τ〉 Β σc s n = Esfuerzo de campo vertical máximo.Resistencia Compresiva del Macizo Rocoso: s cmr = s c s .Modulo de Deformación “In-situ”. se determina : s n = dh Donde: d = Peso especifico Aparente del terreno o roca de recubrimiento o suprayacente (Kn/m³).103 grado de su fracturación antes de ser sometida a los esfuerzos s 1 y s 3. se transcribe de la tabla de Clasificación Geomecánica de Bieniawski (Cohesión y Øi de Rock Mechanic´s Desing in Mining And Tunneling By Z.Resistencia a la Tracción del Macizo Rocoso: s tmr = s c T Siendo: Τ= 1 〈 m − m2 + 4 s 〉 2 . del Macizo Rocoso: E mr = 1. h = Altura de la roca suprayacente. . .T. . 2 9 a = 0.... se estima un conjunto ....... hasta 100.... se aplica la siguiente formula matemática: ?mr = (RMR x 0.......................... Hoek and Brown (1988) sugirieron que estas constantes podrían ser estimadas a partir de la versión de 1976 de la Valoración del Macizo Rocoso (RMR) de Bieniawski..... 4 a = 0.. 3 Para GSI < 25 (Macizo Rocoso no disturbado) S = 0 ...... s y a y el Índice de resistencia Geológica (GSI) son como siguen: Para GSI > 25 (Macizo Rocoso no disturbado) m / mi = exp〈 GSI − 100 〉 ...... 5 200 En términos del criterio de falla de Mohr – Coulomb..... Ec............ donde el valor mínimo que se determina del RMR es de 18.... Ec.. Ec.............002 + 0............ A fin de superar esta limitación.5 ...... 1 28 s = exp〈 GSI − 100 〉 .... asumiendo condiciones completamente secas y orientaciones muy favorables de las discontinuidades.…. este no es aplicable para macizos rocosos de mala calidad.. Las relaciones entre m/mi..... Dr = Densidad de la roca intacta .Densidad de macizo Rocoso: Para determinar la densidad del macizo Rocoso...... Mientras que este procedimiento es aceptable para macizos rocosos con valores de RMR de más de 25.. para la roca i ntacta........... Los valores del GSI varia desde cerca de 10.. para macizos rocosos extremadamente malas........ Ec............8) x D r Donde: ?mr = Densidad del macizo Rocoso.65 − GSI ....104 .….... se introduce un nuevo índice llamado Índice de resistencia Geológica (GSI)... Ec. ..... 6 ∂σ 1 / ∂σ 3 + 1 τ = 〈σ 1 − σ 3 〉 ∂σ 1 / ∂σ 3 ..................... se puede calcular mediante análisis de regresión lineal...............105 equivalente de parámetros de cohesión y fricción para valores Hoek and Brown dados.... 8 ∂σ 3 2(σ1 − σ 3 ) Para GSI < 25 cuando a = 0: σ  ∂σ 1 = 1 + ama  3  ∂σ 3 σc  a −1 ........ Ec.. Ec.....3.. valores promedios de la Cohesión “C” y del ángulo de fricción “F ”. en el cual los esfuerzos normal y de corte son expresados en términos de los correspondientes esfuerzos normales como sigue: σ n = σ3 + σ1 − σ 3 ............ 7 Para GSI < 25 cuando a = 0..... A fin de minimizar estos problemas potenciales....... hay un problema potencial en el uso de estos sistemas de clasificación geomecánica... ... propusieron utilizar para la estimación de las constantes del material: m y s... 9 Una vez calculados un conjunto de valores ( s n. sin embargo. las clasificaciones geomecánicas de Bieniawski (1974) y de Barton (1974)... de tomar en cuenta doblemente algún factor........ lo cual puede hacerse aplicando una solución por Balmer (1952)..USO DE LAS CLASIFICACIONES GEOMECANICAS DEL MACIZO ROCOSO PARA LA ESTIMACIÓN DEL GSI Hoek and Brown(1980).... t) a partir de las ecuaciones 6 y 7. 10 1 − SenΦ 8.. t). se ofrecen las siguientes guías para la selección de parámetros cuando se utilizan las clasificaciones geomecánicas del macizo rocoso como base para la estimación de los valores m y s del criterio de falla de Hoek and Brown...5: ∂σ 1 mσ c =1= ..... Ec.... La resistencia compresiva uniaxial del macizo rocoso definida por una resistencia cohesiva “C” y un ángulo de fricción F esta dada: σ cm = 2cCosΦ .... en la cual el mejor ajuste de la línea recta es calculado para el rango de pares ( s n.....7.... Ec......... Ec....... llamada RMR76 . en este caso.106 8. Para RMR89 > 23 .5. se muestra los parámetros que se consideran para determinar la calidad del macizo rocoso. puede luego ser utilizada para estimar el valor de GSI. Condición de juntas. la valorización final.. asumiendo que el macizo rocoso esta completamente seco y al valor de la presencia de agua subterránea se le debe asignar una valoración de 10.. los parámetros que se tomaran en cuenta para los cálculos estarán referidos a: resistencia Compresiva de la roca. RQD (Rock Quality designation). que define la Clasificación Geomecánica o valoración del macizo rocoso (RMR)... en general. Lien y Lunde. esta da un valor ligeramente más alto que la clasificación de 1976. La valoración final... se debe usar el cuadro Nº 9. Parte del cuadro Nº 9 de Bieniawski de 1976. También se deberá asumir que la orientación de juntas corresponde a una condición favorable y el valor de ajuste por orientación de juntas será (0).4. Espaciamiento de juntas.....7...... puede ser utilizada para estimar el valor de GSI..... Ec..7.CLASIFICACION GEOMECANICA DE BIENIAWSKI DE 1989 La clasificación geomecánica de Bieniawski de 1989..... En el cuadro Nº 9. Para RMR76 > 18 GSI = RMR76 . 8. Para estimar el valor de utilizando la valoración del Macizo rocoso (RMR) de Bieniawski de 1976. llamada RMR89. Nótese que el valor mínimo que se puede obtener con la clasificación geomecánica de 1989 es 23 y que.. 11 Para RMR76 < 18 No se puede utilizar la Clasificación Geomecánica de Bieniawski de 1976 para estimar GSI.. en cambio se debería usar el valor de Q de Barton. puede ser utilizada para estimar el valor GSI de una manera similar a lo descrito para versión de 1976..CLASIFICACION GEOMECANICA RMR DE BIENIAWSKI DE 1976 El articulo de Bieniawski de 1976 es la referencia básica para el presente análisis.. con los parámetros descritos anteriormente. se asigna un valor de 15 a la valoración del agua subterránea y de nuevo se considera como cero (0) el ajuste por orientación de Juntas.. ............. (8-21) Caliza Caliza Esparítica Micrítica (10) 8 Yeso Anhidrita 16 13 Cuarcita 24 Milonita 6 Filita Pizarra (10) 9 Riolita Obsidiana (16) (19) Dacita (17) Andesita 19 Basalto (17) Hornfels (19) Anfibolita 31 Esquisto (10) Orgánica Sedimentaria No Clástica Carbonatada Química No foliada Metamórfica Ligeramente foliada Foliada * Mármol 9 Magmatita 30 Gneis 33 Granito 33 Granodiorita (30) Diorita (28) Gabro 27 Norita 22 Brecha (20) Transparente Ignea Opaco Dolerita (19) Tipo extrusiva piroclástica Aglomerado Brecha Tufo (20) (18) (15) (*) Estos valores son para especimenes rocosos intactos ensayados normal a la foliación.. 7 .....Greda.. en cambio se debería usar el valor de Q de Barton.. Lien y Lunde........ 1983). 12 Para RMR 89 < 23 No se puede utilizar la clasificación geomecánica de Bieniawski de 1989 para estimar el valor GSI. Ec....... ....Carbón...... (18) ................Grauvaca.... Valores de la constante mi para rocas intactas por grupos de roca Los valores entre paréntesis son estimados Tipo de Roca Clástica Clase Grupo Grueso Conglomerado (22) Textura Mediano Fino Muy fino Lutita 4 Arenisca Limonita 19 9 .....107 GSI = RMR 89 – 5……........... Los valores de mi serán significativamente diferentes si la falla ocurriera a lo largo de loa planos de foliación (Hoek...... . 14 Estimación de las constantes m/mi.. exactamente como están definidas en los cuadros Nº 18..CLASIFICACION GEOMECANICA “Q” MODIFICADA DE BARTON LIEN Y LUNDE Para estimar el valor de GSI utilizando esta clasificación geomecánica... d’3 = Esfuerzo efectivo principal mínimo de falla..108 8.... .6. Modulo de Deformación “E” y la relación de Poisson “ ν ” para el criterio de falla generalizado de Hoek and Brown. Es necesario observar que los valores del cuadro corresponden a un macizo rocoso no disturbado.... s.. son las constantes de la composición. de Barton (1974)... Ec. se deben usar el RQD (Rock Quality Designation)... y a. estructura y condiciones superficiales del macizo rocoso... basado en la estructura del macizo rocoso y en la condición de las superficies de discontinuidades. dc = Resistencia Compresiva uniaxial de las piezas de la roca intacta... el número de la rugosidad de las Juntas (Jr) y el número de alteración de las Junta (Ja)....... a.. s. Nº 23.. el número del sistema de juntas (Jn).. y Nº 24... se debe utilizar un valor de 1 para ambos parámetros...7..... Nº 19.. m. 13 Jn Ja Este Valor de Q´ puede ser utilizado para estimar el valor GSI a partir de: GSI = 9 LogeQ´ + 44 . De aquí para sustituir a partir de la ecuación Nº 1... (*) Criterio Generalizado de Hoek and Brown: ' σ 1' = σ 3 + σ c ( m3 (σ 3' /σ c )+ s )a Donde: d’1 = Esfuerzo efectivo principal máximo de falla. Nº 22... Nº 21.. lo que equivale a condiciones secas del macizo rocoso sometido a esfuerzos medios. el Índice de calidad Tunelera modificada (Q´) es calculada a partir de: Q´= RQD J r x .. Ec.. Nº 20.. Para el factor de reducción por agua en juntas (Jw) y el factor de reducción por esfuerzos (SRF)... acopio de muestras rocosas.02 .22 0. con la finalidad de correlacionar estas propiedades. siendo su altitud. Provincia de Lauricocha y Distrito de san miguel de cauri y es accesible a través de la carretera Lima-Huacho-Oyon-Raura y/o Lima-Rio Seco-Oyon– Raura de 303 Km. 9.41 0.96 3.. en un total de 5 ensayos por muestra y la revisión de la información geológica estructural. estas informaciones de campo. ensayos in-situ de resistencia. en labores mineras subterráneas existentes.72 3. % 3.a. Para determinar la calidad del macizo rocoso mediante las clasificaciones geomecánicas. Es necesario remarcar que en algunos casos se presentan promedios de estas propiedades físico-mecánicas y solamente resultados de los ensayos de laboratorio. de minas subterráneas y superficiales representativas de nuestra minería peruana.17 1.1.86 Densidad gr/cm³ 3..32 26. considerando en algunos casos obras civiles de importancia. fueron complementados con trabajos de investigación de laboratorio y gabinete. como los ensayos para la determinación de las propiedades físicas y mecánicas de las rocas involucradas con el área de evaluación.29 2. 9.s.MINA RAURA La Mina Raura se encuentra ubicada en el Departamento de Huanuco.. Cuadro Nº 34 Propiedades Fisicas TIPO DE ROCA Skarn Mármol Skarn (*) Caliza Mineral (**) P.m. para determinar rangos de resistencia y de calidad de roca existente en nuestro pais.98 32.68 29. variable desde 4300 a 4800 m.MODELO GEOMECANICO Se realizo el acopio de información de campo.CAPITULO IX 9.n..ASPECTOS DE LA MINERIA PERUANA En este capitulo se presenta cuadros de las Propiedades físico-mecánicas de rocas y minerales. mediante el levantamiento litológicoestructural.E. considerando los estándares del ISRM.33 2.12 Absorción % 1.67 26.02 P.47 3.05 0.75 3.99 0. KN/m³ 32.a.36 1. consiste nte en la aplicación del sistema de información geomecánica.2. Departamento de La Libertad.. Geológicamente se encuentra en el Cuadrángulo de Santiago de Chuco y la parte Sur de cuadrángulo de Cajabamba.40 7.00 Absorción % 0.40 x 10 0.00 5.110 (*) Skarn Granatitico (**) Mineral (Zn.a.18 0...35 0. Provincia de Santiago de Chuco.MINA QUIRUVILCA La Mina Quiruvilca..3.73 M-1 M -2 Andesita M-3 M-4 M-5 Mineral M-6 .80 2.... Pb.69 2.. 5 5 5 Elasticas Corte Directo "C" Kg/cm² .... .22 .61 2. .30 26.52 P...00 1. políticamente pertenece al Distrito de Quiruvilca.17 Constantes "E" Kg/cm² 1. 0.31 492.a.. el acceso a la mina se realiza por medio de una carretera afirmada desde Trujillo -ShoreyQuiruvilca de 131 Km.80 7.91 x 10 1..... Pirita) 9..65 2. Cuadro Nº 36 Propiedades Físicas TIPO DE ROCA MUESTRA Densidad gr/cm ³ 2.65 2.m.70 1..98 25.87 522..00 2. Su altitud varia entre los 3500 a 4050 m. "F i" º .10 3..00 24... % 2. Pirita) Cuadro Nº 35 Propiedades Mecánicas TIPO DE ROCA Skarn Mármol Skarn (*) Caliza Mineral (**) dc Kg/cm² 508.76 26.53 25.27 .n..70 360.10 651.7 . KN/m³ 25.. su clima es de templado a frio cuyas variaciones de temperatura van en promedio de 3º a 13ºC. (*) Skarn Granatitico (**) Mineral (Zn.s.43 x 10 5 0...60 1.67 2. ...89 x 10 ..00 P. 30.00 2.. .15 0.. "?" 0.E. Pb. 42 48. su clima es de cálido a templado cuyas variaciones de temperatura van en promedio de 15º a 22ºC.56 1318.65 Corte Directo "Fi" º 48 51 "Fi" º 31 . capital del Perú.8 . .05 1336....a.75 398.65 x 10 2. En los cuadrángulos Norte 1527 y Este 15288..75 336.. "?" 0......n. Geológicamente se encuentra en el Cuadrángulo de Mala. Desde la Ciudad de Lima.5 49.. 80 229 .. Departamento de Lima.55 28..91 2. "Fi" º 46.16 ..34 31 . Cuadro Nº 38 Propiedades Físicas TIPO DE ROCA Andesita Andesita P. Su altitud varia entre los 250 a 540 m..4..87 0....m.37 ..22 Compresión Triaxial "So" Kg/cm² 306. Compresión Triaxial "So" Kg/cm² 153 246 .a. 5 5 5 5 TIPO DE MUESTRA ROCA M-1 M -2 Andesita M-3 M-4 M-5 Mineral M-6 dc Kg/cm² 876.111 Cuadro Nº 37 Propiedades Mecánicas Constantes Elasticas "E" Kg/cm² 1.33 . Provincia de Lima.s.55 38.63 130. ..7 2033.E. 0.52 883. .....02 340.22 x 10 1..86 177.85 P.. KN/m³ 28.. 1..04 Densidad gr/cm³ 2..56 x 10 .09 dt Kg/cm² 81... el acceso a la mina se realiza por medio de la Panamericana Sur...24 ..71 123. 9..1 dt Kg/cm² 163.MINA RAUL La Mina Raúl políticamente pertenece al Distrito de Mala. % 0.61 Cuadro Nº 39 Propiedades Mecánicas TIPO DE ROCA Andesita Andesita dc Kg/cm² 1704...03 x 10 ..1 . 45 Absorcion % 1. con la explotación subterránea de la mina Limpe centro.5.6..38 25..79 15.19 0.77 36.218000 El acceso a la mina es por la carretera hacia el Callejón de Huaylash hasta el distrito de Jangas. KN/m³ 25..28 0. Actualmente tiene dos minas más en explotación: las minas Chupa (Subterránea) y Tinyag (Cielo Abierto) Cuadro Nº 40 Propiedades Físicas TIPO DE ROCA Caliza Arenisca Cuarcita Pirita Mineral-Zn P. .44 x 10 3.25 0.12 x 10 5 5 5 dt Kg/cm² 61..93 2.04 3. Departamento de Lima.a. 17. las coordenadas que indican su ubicación dentro de la zona de derechos superficiales son las siguientes: N 8948700 . .59 x 10 1.30 P. Provincia de Huaraz. .a. departamento de Ancash..24 0...85 x 10 5 2.90 84. Provincia de Oyòn. aproximadamente a 36 kms. esta ubicado en el Distrito de Jangas.91 42.21 Cuadro Nº 41 Propiedades Mecánicas TIPO DE ROCA Caliza Arenisca Cuarcita Pirita Mineral Zn Constantes Elásticas "E" Kg/cm² 2..112 9. .50 30.55 R (Rebote) .74 1.E. Inició sus operaciones en 1996.13 x 10 5 2.56 "?" 0.. de Huaraz.22 9..81 0.71 52.8956500 E 211300 ...36 0.78 0..MINA PIERINA La Mina Pierina .. % 4.00 25.MINA ISCAYCRUZ La Mina Iscaycruz se ubica en el Distrito de Pachangara.24 4.62 0. a una altitud de 4700 msnm. 87 21.1 28.25 “Fi” º 31.70 686.94 738.28 0.32 0.021 x 10 5 Elásticas Corte Directo “C” Kg/cm² 1.84 11.7 0.46 .10 87.27 P.10 Constantes “E” Kg/cm² 2.91 12.95 1.E.59 1.70 2.3 1.21 31.7. KN/m³ 26.31 Fuente: Laboratorio de mecánica de rocas – UNI Cuadro Nº 43 Propiedades mecánicas TIPO DE ROCA Cuarzo Alunita Vuggy Silica Argilica Steam dc Kg/cm² 1138.29 1.71 Absorción % 0.a.16 18.E.98 28.30 dt Kg/cm² 95.a.58 4.92 2..29 Head 250.96 24.02 5.702 x 10 Fuente: Laboratorio de Mecánica de rocas .00 “?” 0.28 0.20 0.113 Cuadro Nº 42 Propiedades Físicas TIPO DE ROCA Cuarzo Alunita Vuggy Silica Argilica Steam Head Densidad gr/cm³ 2.MINA SAN NICOLAS La Mina San Nicolás esta ubicado en la Provincia de Hualgayoc. % 5.70 1.56 P.90 30.60 5.a.21 P. KN/m³ 22.UNI 5 9. Cuadro Nº 44 Propiedades Físicas TIPO DE ROCA Caliza Mineral Densidad gr/cm³ 2.10 13.319 x 10 5 5 0.60 23.a.14 19.31 P.206 x 10 0.21 Absorción % 2. Departamento de Cajamarca.67 3. % 1. 28 0.87 “?” 0.31 x 10 5 Elásticas dt Kg/cm² 68.26 9. % 6.48 “?” 0.114 Cuadro Nº 45 Propiedades Mecánicas TIPO DE ROCA Caliza Mineral Constantes “E” Kg/cm² 1.66 Constantes “E” Kg/cm² 1.16 9.96 Absorción % 2. ubicado en el Departamento de la Libertad.TUNEL KOVIRE Obra civil ubicado en el Departamento de Tacna.37 Cuadro Nº 47 Propiedades Mecánicas TIPO DE ROCA Caliza Is Kg/cm² 78.11 P.a.a.. KN/m³ 24. KN/m³ 26. Cuadro Nº 46 Propiedades Fisicas TIPO DE ROCA Caliza Densidad gr/cm³ 2.04 x 10 5 2.99 Absorción % 0.E.a.a.25 1409.8.CEMENTOS NORTE PACASMAYO Mina a cielo abierto .E. Provincia de Pacasmayo.9.65 P. Cuadro Nº 48 Propiedades Físicas TIPO DE ROCA Granodiorita P..01 P.83 .13 x 10 5 Elásticas dc Kg/cm² 619. distrito de tembladera. % 0. 34 P.TUNEL DE CARHUAQUERO Obra civil ubicado en el Departamento de Cajamarca.76 x 10 5 "?" 0.89 Cuadro Nº 51 Propiedades Mecánicas TIPO DE ROCA Granodiorita dc Kg/cm² 563.89 84.40 885.11.E.60 0.12 Directo “Fi” º 32. Cajamarca y Amazonas.20 21. KN/m³ 20.10.65 x 10 5 Elásticas dt Kg/cm² 56.53 0. del tramo del Km 548.95 ..10 9. Cuadro Nº 52 Propiedades Mecánicas TIPO DE ROCA Caliza Lutita dc Kg/cm² 579.24 Absorción % 1.69 169.13 9.4 "?" 0.27 "Fi" º 35.74 Constantes "E" Kg/cm² 0. Cuadro Nº 50 Propiedades Físicas TIPO DE ROCA Granodiorita P. % 5. que recorre los en los Departamentos de Piura.115 Cuadro Nº 49 Propiedades Mecánicas Constantes Elásticas TIPO DE ROCA Granodiorita Is dc dt Corte "C" Kg/cm² 0.80 Directo Kg/cm² Kg/cm² Kg/cm² "E" Kg/cm² 79..10 Corte “C” Kg/cm² 0.a.a.OLEODUCTO NOR PERUANO Muestras procedentes. del Oleoducto Nor Peruano. a.15 "F i" º 47 .13.65 P.116 9.75x10 5 "?" 0. Departamento de Ica. Cuadro Nº 53 Propiedades Mecánicas TIPO DE ROCA Andesita Granito dc Kg/cm² 2759. en la Provincia de Chincha . Cuadro Nº 54 Propiedades Fisicas TIPO DE ROCA Granodiorita P. Tercera Etapa : desde el Valle de Moche hasta el valle de Chicama. Segunda Etapa: comprende desde el Valle de Virú hasta el Valle de Moche.IRRIGACIÓN DE LUNAHUANA Este proyecto es un canal de irrigación ubicado en Lunahuana. El paquete “A” y el paquete “B”.12.20 Kg/cm² "E" Kg/cm² 812..E..81 2548.00 Densidad gr/cm³ 2.30 Is Kg/cm² 89.72 Absorción % 0. Las obras de la primera etapa contractualmente se han dividido a su vez en dos tramos o paquetes.43 Corte Directo “Fr” º 32 26 9.PROYECTO CHAVIMOCHIC El proyecto de Irrigación de Chavimochic comprende tres etapas: Primera Etapa : comprende desde la captación (bocatoma) Valle del Chao hasta el valle de Virú.20 0.00 dt Kg/cm² 84. % 0. KN/m³ 26. TIPO DE ROCA Granodiorita dc Corte Directo "C" Kg/cm² 2.27 Cuadro Nº 55 Propiedades Mecánicas Constantes Elast.a. E:a. Caliza con calcita.69 2..15 1. pirita y galena.47 0. Al sur de la Ciudad de Cerro de Pasco y a 175 Km. Y a una distancia de 122 Km. Marga arcillosa grisáceo. provincia de Huarochiri. Cuadro Nº 56 Propiedades Mecánicas Muestra M-1 M-2 M-3 M-4 M-5 M-6 M-7 M -8 Tipo de Roca Caliza fuertemente silicificada con hematita. se encuentra en el Distrito de Chicla.86 44.15. Dolomita.08 9. fracturada.31 Densidad gr/cm³ 2. En línea recta esta a 8 Km.14. a una elevación de 4.23 Absorción % 1. Distrito de Tinyahuarco. Is Kg/cm 86. % 3.a. Marga calcárea grisáceo. Caliza margosa color verde con venillas de calcita. localizada en la zona central.36 26. Caliza moderadamente limonitizada con calcita.MINA COLQUIJIRCA El Yacimiento Minero de Colquijirca se encuentra ubicado en el pueblo del mismo nombre. sobre la carretera Central del Perú.68 P.43 2.00 3.200 a 4.42 0.92 60.54 3.94 1.MINA CASAPALCA La Mina Casapalca. A NE de la Ciudad de Lima. de la Ciudad de Lima.117 9.. Caliza gris con chert. Departamento de Lima.46 .70 2. provincia y departamento de Pasco.54 4.57 26. Cuadro Nº 57 Propiedades Fisicas TIPO DE ROCA Dacita Porfiritica Brecha Conglomerado P.99 17. flanco occidental de la Cordillera de los Andes. venillas de cuarzo. a una altitud de 4200 msnm.400 msnm. KN/m³ 26. . Accesible desde la Ciudad de Lima por la vía que une con la Ciudad de Tarma.12 8.. se encuentra ubicado en el Valle de Chanchamayo.16.380x10 2..17..E:a.46 10.. Desvío Conococha – Mina Huanzala..95 "?" 0..26 0.412x10 1. Distrito de Vitoc.. (asfaltado). ....89 135.MINA SAN VICENTE La Mina San Vicente.MINA HUANZALA La Mina Huanzala ..84 9.11 1...74 Constantes Elásticas "E" Kg/cm² 1. Pativilca – Desvío Conococha.... Departamento de Huanuco.. 203 Km..... Provincia de la Merced.118 Cuadro Nº 58 Propiedades Mecánicas TIPO DE ROCA Dacita Porfiritica Brecha Conglomerado dc Kg/cm² 118... cuya razón social es San Ignacio de Morococha...29 "F i" º 55 56 57 9.. Cuadro Nº 59 Propiedades Físicas TIPO DE ROCA Dolomita P.90 Densidad gr/cm³ 2.. % 0. 140 Km...... 65 Km. Departamento de Junín...........22 Cuadro Nº 60 Propiedades Mecánicas TIPO DE ROCA Dolomita dc Kg/cm² 618....... (asfaltado)....Pativilca.23 0...60 Absorción % 0...a.97 2. KN/m³ 25....94 dt Kg/cm² 8.. se encuentra ubicada en el Distrito de Huallanca. (asfaltado)...... Provincia de Dos de Mayo...65 191.113x10 5 5 5 Corte Directo "C" Kg/cm² 2. su comunicación con la red vial nacional es de la siguiente forma: Lima ......64 P.. 20 40.31 Constantes "E" Kg/cm² 2.67 4. Cuadro Nº 64 Propiedades Mecánicas TIPO DE ROCA Andesita dc Kg/cm² 614.119 Cuadro Nº 61 Propiedades Físicas TIPO DE ROCA Caliza Negra Mineral P.72 2.60 Cuadro Nº 62 Propiedades Mecánicas TIPO DE ROCA Caliza Negra Mineral dc Kg/cm² 1654.98 9. Departamento del Cuzco.17x10 5 Elásticas Corte Directo "C" Kg/cm² 1. KN/m³ 26.21 "Fi" º 32. estuvo a cargo del Ministerio de Agricultura.a.10 P.E.18.22 Densidad gr/cm³ 2. el Proyecto Especial REHATI – INAF.. se encuentra ubicado en el Departamento de Puno.02 469.76 0.a.HIDROELECTRICA MACHUPICHU Hidroeléctrica ubicada en la Provincia de Quillabamba.19.096 "?" 0.45 Absorción % 1.15 9.84 2135..PRESA LAGUNILLAS La Presa Lagunillas. Cuadro Nº 63 Propiedades Mecánicas TIPO DE ROCA Granito Filita dc Kg/cm² 1116.36 . % 4. ..81x10 5 Corte Directo "C" Kg/cm² 0..93 Densidad 3 gr/cm 2..35 0. Cuadro Nº 66 Propiedades Físicas TIPO DE ROCA Andesitas Mineral masivo Mineral Diseminado Doleritas y Porfidos P. de la ex razón social Perubar S.92 2.03 2.72 0.a.15 "Fi" º 31.3 103. Caracterizada por ser pequeña minería.5 60.18 0.95 Constantes Elásticas "E" Kg/cm² 2.0 1778..25 0.60x10 1.73 4.2 . hoy perteneciente al centro tecnológico Minero – CETEMIN..50 9..53x10 5 5 TIPO DE ROCA Andesitas Mineral Masivo Mineral Diseminado Doleritas y Porfidos dc Kg/cm² 1320. a una elevación promedio de 1250 msnm.120 9. 57 dt "?" 0.61 26.1 719.20 54 0. 2.74 P.49 0..21.54 29.58 0.40 0.21x10 6. % 0.66x10 5 2.48 39..23 49 .48 0. a la altura del Km. departamento de Lima.20.6 404. en la Provincia de Cerro de Pasco. Cuadro Nº 65 Propiedades Mecánicas TIPO DE ROCA Caliza dt Kg/cm² 109.35 º Kg/cm² 140. se encuentra ubicado en la zona de Corcona.E:a.4 115.A. en el Departamento de Pasco.80 "?" 0.15 0.MINA JUANITA La Mina Juanita.18 Cuadro Nº 67 Propiedades Mecánicas Constantes Elásticas "E" Kg/cm² 5 4. del Distrito de Santa cruz de Cocachacra. Provincia de Huarochiri.3 Corte Directo "C" Kg/cm² "F i" 2.9 .52 Absorción % 0.. 49 de la carretera central. KN/m³ 26.MINA SAN MIGUEL La Mina San Miguel se encuentra ubicado. 18 Cuadro Nº 69 Propiedades mecánicas TIPO DE ROCA Aglomerado Volcánico Caliza dc Kg/cm² 599... . A y B.13 2.E. % 5.Tipo de roca y/o mineral.MINA CERRO DE PASCO El Yacimiento de Cerro de Pasco . KN/m³ 24.La Resistencia Compresiva de la roca intacta. . se presenta las propiedades FísicoMecánicas del Macizo rocoso de las Minas de Raura y de la Mina el Gigante de la División Norte de la Compañía Minera Marsa.90 P. . Cuadro Nº 68 Propiedades Físicas TIPO DE ROCA Aglomerado Volcánico Caliza 26. con una altitud Promedio de 4340 msnm.a.22. en la zona 18 con Coordenadas UTM: E 3623530 N 8818845 El acceso de Lima a Cerro de Pasco es a través de la Carretera Central que se conecta con la Oroya. Para luego con estos parámetros cuantificar las Propiedades Fisico-Mecánicas del Macizo Rocoso. .39 0.El RMR de Bieniawski.Indice de Calidad Tunelera “Q”..A. s. hasta Cerro de Pasco.75 1611. .66 2.121 9.57 Densidad gr/cm² 2.Ubicación de la muestra rocosa y/o mineral. en los Distritos de Simón Bolívar. La mina esta ubicada sobre el flanco Occidental de la Cordillera central del Perú.Las constantes m.50 P. perteneciente a la Compañía Minera Volcan S. . considerando cada uno de los datos iniciales de campo y gabinete: . Chaupimarca y Yanacancha.a. Existiendo también una ruta conexa a través de Canta aproximadamente de 410 Km.44 En el Cuadro Nº 70 y Cuadro Nº 71.47 Absorción % 2. esta situado en la Provincia de Cerro de Pasco y Departamento de Pasco. .23 2. Absorción % 0.77 32.a.96 Absorción % 0.45 3. Huanzala.73 .60 0. 2.66 2.75 4.69 2.46 0.46 gr/cm³ KN/m³ % 2.35 3.1. % 2.93 25. Quiruvilca.En el cuadro adjunto se presenta resultados promedios de las Propiedades Físicas de las Rocas más representativas de las Minas del Perú. considerando los estándares del ISRM (Society International For Rock Mechanic´s). tomando en cuenta la ubicación geográfica de estas minas y obras civiles. siendo sus rangos: Muestra Mineral Densidad P.25 1.70 2.66 2. KN/m³ 26. varia en función a sus componentes del masivo.15 2.85 0.31 2.39 1.96 4.71 PROPIEDADES FÍSICAS DE LAS ROCAS TIPO DE ROCA Aglomerado Volcánico Andesita Arenisca Argilica Brecha Caliza Conglomerado Cuarcita Cuarzo Alunita Dacita Doleritas y Porfidos Dolomita Granodiorita Mármol Pirita Skarn Steam head Vuggi Silica Densidad gr/cm³ 2.91 22.59 1.13 26.E. San Nicolás.a. En el caso especifico de las muestras de Mineral de la Minas Raura.87 26.E.75 2.47 0.La ejecución de los ensayos se realizó sobre probetas extraídas de muestras rocosas.52 0.31 25. no se ha considerado resultado de menor de 5 ensayos por muestra de roca.29 1.16 P.70 5.18 0.94 0.10 24.93 24.50 21.31 0.66 0.70 11.a.. P.52 – 4.31 26.22 1.83 25.78 2. Juanita. en algunos casos de minerales.46 1.93 0.74 2.48 26.27 2.97 0.36 26.22 0.68 2.60 4.58 .04 5.36 12.90 23.42 0.92 2. para un mejor análisis y representatividad.14 5.21 3.91 .14 1.57 26.36 1.64 2.4.84 1.98 42.15 .40.90 0.95 P.31 2.07 26. como también de Obras Civiles de mayor relevancia.64 2.a. Iscaycruz.38 18.CONCLUSIONES 1.02 19. estos resultados promedios son consecuencia de una serie de ensayos por muestra.39 2. ..89 8..319 x 10 5 5 5 5 "?" .. . ...20 618.05 .50 1.48 PROPIEDADES MECANICAS DE LAS ROCAS Constantes Elásticas TIPO DE ROCA dc dt Is Corte Directo "C" Kg/cm² .9 "?" "Fi" º 49 Mineral 340.. 26 41....10 6......720 x 10 .. .....65 1102.97 ....28 0...... 28.. 1.04 ...30 115.65 . San Nicolás.......... .. como también de Obras Civiles de mayor relevancia..... .. 0. ..... .32 0. . 84...206 x 10 5 .55 ... ..... 492....440 x 10 1..00 2..06 191. 75... tomando en cuenta la ubicación geográfica de estas minas y obras civiles...113 x 10 5 5 5 2....60.. siendo sus rangos de: Constantes Elásticas "E" Kg/cm² 5 Muestra dc Kg/cm² dt Kg/cm² Corte Directo "C" Kg/cm² 0...26 0. para un mejor análisis y representatividad.7 Kg/cm² Kg/cm² Kg/cm² "E" Kg/cm² ....850 x 10 0...84 469...80 2.. .98 Aglomerado Volcánico 599.29 28.25 0.910 x 10 1...12x10 0.. .3. 5 0.21 0..08 . 0...... .....88 .30 1...23 753.. 31.. "Fi" º . .....15 1832..60 738. 15...... . .... 30.. 0....797 x 10 2... .......09 250.. .... Huanzala...... 44.............20 87....50 57 .En el cuadro adjunto se presenta resultados promedios de las Propiedades Mecánicas de las Rocas más representativas de las Minas del Perú. 37...25 0.29 0.......28 0.. estos resultados promedios son consecuencia de una serie de ensayos por muestra.......10 .. .30 3..75 Andesita Arenisca Argilica Brecha Caliza Conglomerado Cuarcita Cuarzo Alunita Dacita Pofiritica Doleritas y Porfidos Dolomita Filita Granito Granodiorita Marga Arcillosa Mármol Pirita Skarn Steam head Vuggi Silica 1505.25 0..94 . 0.....19 0.. 686.70 .. .. no se ha considerado resultado de menor de 5 ensayos por muestra de roca.09 . y Juanita. ..74 ........ 0.380 x 10 1..18 .. Quiruvilca. ...70 10.. Iscaycruz...97 0.636 x 10 2..1 0.40 .87 .530 x 10 .....35 ...590 x 10 2. .......3 1.. 8... .0.22 ...24 0...94 .....702 x 10 .24 134..90 13... 1..28 5 5 5 0....021 x 10 1.. 30..2135..412 x 10 1138...10 118....... ... 2.... En el caso especifico de las muestras de Mineral de la Minas Raura. 75... 1.71 ...10 135.......27 1....46 5 5 5 1778.23 .. ..70 30. ....98 52.30 95..420 x 10 5 0.. 580..43 .23 0..12 .... . varia en función a sus componentes del masivo....18 0. 23.94 55 57 ....95 84.... 1.....90 56 31.66 -3..11 2.... En el caso especifico de las muestras de Mineral de las Minas Raura. Brown. varia en función a sus componentes del masivo.10 618.T. varia en función a sus componentes del masivo. Quiruvilca.).06 1138.70 469. esta clasificación se calcula en función a la Resistencia Compresiva de la Roca.T.94 580.84 753.74 118.60 135.24 1102.Elevado ..23 599.89 DESCRIPCION Resistencia Alta Resistencia Alta Resistencia Alta Resistencia Alta Resistencia Alta Resistencia Media Resistencia Media Resistencia Media Resistencia Media Resistencia Media Resistencia Media Resistencia Baja Resistencia Baja Resistencia Baja Resistencia Muy Baja Resistencia Muy Baja Resistencia Muy baja 5. siguiendo los criterios de Deere and Miller. Hoek/ E. En el caso especifico de las muestras de Mineral de las Minas: Raura. San Nicolás.).30 1832. Quiruvilca.En el cuadro adjunto se presenta la clasificación de las rocas de acuerdo a su Modulo Relativo . Hoek / E.15 492. siendo sus rangos que va desde: Muestra Mineral Clase M-H Descripción Modulo Relativo Medio . San Nicolás. Iscaycruz.30 1778. Huanzala y Juanita. la cual se determina en función al Modulo tangencial al 50% de la Resistencia Compresiva de la roca. siendo sus rangos que va desde la Resistencia Baja hasta Resistencia Alta. CLASIFICACIÓN DE LAS ROCAS DE ACUERDO A DEERE AND MILLER TIPO DE ROCA Andesita Caliza Cuarzo Alunita Doleritas y Porfidos Granito Aglomerado Volcánico Argilica Dolomita Granodiorita Skarn Vuggi Silica Filita Mármol Steam head Brecha Conglomerado Dacita Pofiritica dc Kg/cm² 1505.75 686.10 250.65 191. Iscaycruz. (Fuente: E.En el cuadro adjunto se presenta la Clasificación de la resistencia de la Roca Inalterada de Acuerdo a Deere and Miller (Fuente: E.4..09 738. Huanzala y Juanita. Brown. (Fuente: Farmer). Quiruvilca..MODULO RELATIVO DE LAS ROCAS TIPO DE ROCA Andesita Caliza Cuarzo Alunita Doleritas y Porfidos Granito Aglomerado Volcánico Argilica Dolomita Granodiorita Skarn Vuggi Silica Filita Mármol Steam head Brecha Conglomerado Dacita Pofiritica Modulo Relativo Alto Modulo Relativo Alto Modulo Relativo Alto Modulo Relativo Alto Modulo Relativo Alto Modulo Relativo Medio Modulo Relativo Medio Modulo Relativo Medio Modulo Relativo Medio Modulo Relativo Medio Modulo Relativo Medio Modulo Relativo Medio Modulo Relativo Medio Modulo Relativo Bajo Modulo Relativo Bajo Modulo Relativo Bajo Modulo Relativo Bajo H H H H H M M M M M M M M L L L L DESCRIPCION CLASE 6. Huanzala y Juanita. Iscaycruz. siendo sus rangos que va desde: Muestra Mineral Descripción No Elástica . San Nicolás.Cuasi Elástica Clase NE .QE . calculado mediante la expresión matemática siguiente: Ei = 350 x dc (Kg/cm²) En el caso especifico de las muestras de Mineral de las Minas Raura.En el cuadro adjunto se presenta la clasificación de las rocas de acuerdo a su Modulo de Deformación. varia en función a sus componentes del masivo. la cual se determina en función al modulo tangencial inicial Ei. En función a los parámetros del Modulo de Deformación y/o Elasticidad y la Relación de Poisson de la roca. para el presente trabajo técnico.Es necesario para un mejor entendimiento del comportamiento de las rocas. en condiciones húmedas y secas. para ser aplicado dichos Parámetros en el diseño de proyectos de ingeniería con la aplicación de la Mecánica de Rocas. en función a su Resistencia y Calidad... conllevando un mejor análisis.Incompresibilidad o Expansión “K”.MODULO DE DEFORMACIÓN TIPO DE ROCA Doleritas y Porfidos Granito Andesita Aglomerado Volcánico Argilica Brecha Caliza Conglomerado Cuarzo Alunita Dacita Pofiritica Dolomita Filita Granodiorita Mármol Skarn Steam head Vuggi Silica DESCRIPCION Cuasi Elástica Cuasi Elástica Semi Elástica No Elástica No Elástica No Elástica No Elástica No Elástica No Elástica No Elástica No Elástica No Elástica No Elástica No Elástica No Elástica No Elástica No Elástica CLASE QE QE SE NE NE NE NE NE NE NE NE NE NE NE NE NE NE 7. 10. coadyuvado por la determinación de sus Propiedades Físico-Mecánicas. 8. 9. no se han tomado en cuenta muestras rocosas y minerales. el Modulo de Rigidez “G” y el Modulo de Bulk .. considerando . teniendo en consideración su ratio..En función a los parámetros de la Resistencia Compresiva y la Resistencia a la Tracción Indirecta de la roca se puede calcular el Indice de Volabilidad de la roca. se puede calcular: los parámetros de la Constante de Lamé “ λ ”. con la finalidad de analizar la calidad de la fragmentación de la roca después de la voladura.Las propiedades Físico-Mecánicas de las rocas y de algunos minerales determinados en el Laboratorio de Mecánica de rocas se ejecutaron en condiciones normales tanto de humedad y temperatura. donde se puede notar que los parámetros cuantificados de resistencia del macizo rocoso. el tipo de sostenimiento que requiere una excavación subterránea en función al recalculo de los datos originales. la Corrección realizada por Laubscher and Taylor a la Clasificación de Bieniawski nos diagnóstica. rugosidad de las discontinuidades. estructura. en el presente trabajo en el Cuadro Nº 70 y Cuadro Nº 71. Ja. se presenta las propiedades físico. que constituye la parte final de la modelización de la operación minera. de Paul Marinos.. para la detección de signos de inestabilidad potencial y el control de los problemas de inestabilidad. relleno de fracturas. para el análisis de estabilidad global. se determina mediante las Clasificaciones Geomecánicas de Bieniawski “RMR” y de Barton “Q”. Jw . con la finalidad de tener datos reales de campo. 11. 13. textura.La Calidad del Macizo Rocoso. SRF) y a la Dimensión Equivalente “D e”. s. en función a la calidad del macizo rocoso. considerando los estandares del ISRM. y Evert Hoek en este escrito presenta una revisión de la estimación de propiedades de resistencia del macizo rocoso a través de su aplicación. se debe tener en cuenta el Sistema de Control Instrumental (monitoreo) de los componentes estructurales rocosos. para su posterior aplicación en el diseños de labores mineras subterráneas y superficiales. Resistencia Compresiva “dc ” de la roca Intacta y el calculo de las constantes m. la Clasificación de Barton ”Q”(Indice de Calidad Tunelera) en función a los seis parámetros (RQD. nos determina el tipo de Sostenimiento a ser utilizado. realizar investigaciones integrales sobre este evento. asi como tambien en obras civiles. Jr. y en función al criterio de fallamiento de Hoek and Brown. antes. en general.además el tipo de roca.Las Propiedades Físico-Mecánicas del macizo rocoso. hoy en día han llegado a constituirse en una parte integrante de las operaciones mineras.. es determinar aproximadamente cuanto tiempo puede una excavación subterránea autosoportarse. A y B. coadyuvado por las relaciones aproximadas entre la calidad del macizo rocoso y las constantes empíricas. pueden ser aplicados desde el punto de la Mecánica de rocas. con la finalidad de garantizar la . tamaño de grano.mecánicas del macizo rocoso de las minas de Raura y de la mina el Gigante de la División Norte de la Compañía Minera Marsa.En relación al comportamiento de la Labor Minera. durante y después de la construcción de dicha labor minera. Jn . condición de fractura. la Clasificación “SMR” (Slope Mass Rating). la Meteorización e intemperismo. El GSI (Strength Geological Index). se determina mediante la aplicación de las Clasificaciones Geomecánicas: como la Clasificación de Bieniawski “RMR” (Rock Mass Rating) cuyo objetivo.. 12. es un método de determinación de los factores de ajuste adecuados para aplicar la clasificación RMR de Bieniawski a los taludes. vertical y transversal. los piezómetros construidos hasta la fecha y previstos a futuro. usados en los cálculos para el diseño. son provenientes de las minas y obras civiles representativas de nuestro país. obras civiles de gran envergadura. así como también relevando lo más importante se dio el primer paso. empleando el Martillo Schmidt de dureza. y. que puede estimar la Resistencia Compresiva. las interpretaciones y evaluaciones de los resultados de los ensayos ejecutados sobre muestras rocosas y minerales. según Langerford la Velocidad de Onda debe ser V< 2”/seg.. mediante la Ciencia de la Mecánica de Rocas. puede considerarse como instalaciones “profundas” ( es decir. la perforación de roto . mayores de 50 metros). y.El Dr. un proceso no destructivo de la roca. propiedades del macizo rocoso. actualmente el método más adecuado y útil para el control de las deformaciones son las mediciones de “Convergencia”. 15. 14. esperando además que el presente trabajo técnico sea el inicio de muchas investigaciones referidas a la Determinación de las Propiedades Físico-Mecánicas de las Rocas y Monitoreo de la Masa Rocosa de minas y obras civiles. considerando los estándares del ISRM. para este tipo d mediciones se utiliza el Extensometro de Cinta. . el Extensometro de varillas mecánico de 6 posiciones. verificación de la validez de los modelos conceptuales. estas ondas pueden ser medidas por el sismógrafo y/o blaster. el registro de estas ondas nos permite predecir el efecto que producirán al efectuarse la voladura.Los trabajos relacionados a los objetivos y alcances planteados han sido cumplidos en su totalidad según el cronograma pre-establecido. para que no afecte la operación minera. se ha utilizado la circulación invertida. estas vibraciones son detectadas mediante el registro de las ondas: longitudinal. E..percusión para pozo de sondeo. ideó el ensayo respectivo de rebote. la Barra Telescópica Extensometrica e Inclinómetro. para ser aplicado en el diseño de construcción de labores mineras Subterráneas y Superficiales. el Sistema de Control Instrumental subterráneo.. las cuales consisten en medir los cambios del contorno de la excavación a través de mediciones periódicas de las distancias de un punto de referencia respecto a otros y viceversa. la instalación de Piezómetros nos permiten analizar las formaciones geológicas.seguridad. Schmidt. durante la voladura se producen vibraciones a través del macizo rocoso. para el control de la implementación del tratamiento para remediar y/o mitigar el ecosistema impactado. así como también nos permite medir la columna de agua. zonas de fallas y zonas productoras de agua (Nivel Freático). razón que cuando se aplica la carga-fuerza (Kg-f) esta sea uniformente repartida en la superficie u área de la base de la probeta. se tomen en el cuenta las consideraciones técnicas. . como ubicación de la muestra.En la preparación de probetas rocosas y/o minerales para ser ensayadas se debe considerar: . para preparar las probetas necesarias a ensayarse. .Es necesario refrentar las bases de la Probeta para el caso de los ensayos de compresión simple y/o uniaxial..En la ejecución de los ensayos sobre las probetas rocosas y/o minerales se debe considerar: Es recomendable antes de iniciar el ensayo tomar las medidas del diámetro y largo de la probeta.Todas las probetas deben conservar el paralelismo. 3. considerando además la relación de esbeltez para cada ensayo. se describa en las observaciones. si fuera posible la posición de acuerdo a los estratos (Rumbo y Buzamiento). ... - . . y. para el ensayo de compresión triaxial. en caso contrario se debe refrentar las bases. discontinuidad si hubiera. para que los resultados sean representativos. para que cuando se ejecuten los ensayos.RECOMENDACIONES 1.Es recomendable en lo posible realizar los cortes de las probetas en relación a la esbeltez. solo es necesario tener en cuenta su peso de acuerdo al estándar del ISRM. para evitar las correcciones aplicadas para el calculo del parámetro a cuantificarse.Las probetas a ser preparadas para los ensayos de determinación de Propiedades Físicas. y que los resultados del ensayo sean representativos.Al momento de preparar las muestras rocosas y mineral es necesario tener muy en cuenta la dirección de las discontinuidades.Es recomendable que al realizarse la recolección de muestras rocosas y de mineral. Es recomendable tener presente la relación de esbeltez de la probeta. en el campo. . de las operaciones mineras y/o de la construcción de la obra Civil. porque el volumen se puede calcular por el principio de Arquímedes.Es recomendable tener en cuenta la planificación de los ensayos a ejecutarse en función a la cantidad de muestras rocosas y minerales. estado de la muestra (secasaturada). antes de iniciarse el ensayo. 2. sus características como: tamaño de grano. y otras peculiaridades relevantes de la probeta. 4. principalmente en las labores de desarrollo... 5. 9. para que los resultados pueden ser representativos. 10. y en función a su evaluación mitigar y/o prevenir cualquier ocurrencia en la operación minera. 6. de los componentes estructurales de la mina. conocer la razón social que solicita el servicio de ensayos. hoy en día que la información es más accesible. mediante la aplicación de sistemas de control computarizados. la instalación precisa de cada uno de los elementos que constituyen los equipos de control. basado en la medición de las deformaciones (desplazamientos) de los diferentes componentes estructurales de la mina. para obtener mayor cantidad de datos y realizar correlaciones y realizar un diagnostico preciso. para diseñar un sistema de Control instrumental. en una operación minera y/u obra civil.Es recomendable.. al determinarse el peso seco y saturado controlar el tiempo de sequedad en la mufla y la saturación en el agua destilada para que los resultados obtenidos sean más realistas.Es recomendable en lo relacionado al monitoreo superficial. su ubicación.Es recomendable cuando se realiza la determinación de las propiedades físicas. establecer el método más adecuado y útil para el control de la deformaciones. 8. establecer el método más adecuado y útil para el control de las deformaciones.. tipo de roca y otros aspectos relevantes para que se pueda realizar las correlaciones respectivas y realizar mejores análisis. considerar los equipos más adecuados para dicho control. considerando la utilización correcta del equipo y/o máquina de ensayo.. es necesario al momento de ejecutarse los ensayos sobre las probetas de rocas y/ minerales .Es recomendable. como: rampas. con la finalidad de obtener un ensayo representativo. principalmente en las labores de desarrollo y preparación como: pilares. basado en las mediciones de subsidencia. ..Es recomendable realizar como mínimo cinco ensayos de acuerdo a los estándares del ISRM.Es recomendable en lo relacionado al monitoreo subterráneo. bancos. preparación y explotación. 7. así como también las mediciones de convergencia controlando los cambios del contorno de la excavación en el tiempo por efectos del proceso de concentración o relajación de los esfuerzos inducidos por el minado. cruceros y rampas.Es recomendable seguir los procedimientos para cada ensayo. considerando la ubicación precisa de los sensores y transmisores de los equipos de control. la procedencia de la muestra. del presente trabajo técnico. e incrementar los estándares de las propiedades Físico-Mecánicas de las rocas en nuestro país. 1983.Obert L.David Córdova Rojas.M. 12. And Duvall W.. Lían Huerta R. Vol. España. 28003. 1970.. 1980. Madrid. Editorial – Blume.Instituto Tecnológico Geominero de España “MANUAL DE PERFORACION Y VOLADURA DE ROCAS”. IBERGESA.S. “MECANICA DE ROCAS APLICADA A LA MINERIA METALICA SUBTERRÁNEA”. Rock Mech..N.INFORMES TÉCNICOS DE MINAS PERUANAS: * * * * * SOSTENIMIENTO MINA SAN VICENTE PRUEBAS DE ARRANQUE DE PERNOS MINA MILPO ESTALLIDO DE ROCAS MINA CASAPALCA MECANICA DE ROCAS MINA QUIRUVILCA CONTROL DE SUBSIDENCIA PERUBAR S. “CURSO MECANICA DE ROCAS”. “SUGGESTED METHOD FOR THE CUANTITATIVE DESCRIPTION OF DISCONTINUITES IN ROCK MASSES”.Ramírez Oyanguren P. Madrid. Lima . Universidad Nacional de Ingeniería .G. Grigalbo Obeso E. España. 8. England. Davis.. Geomech. 11. B. 6. 1977. “STRUCTURAL GEOLOGY OF ROCKS AND REGIONS” The University of Arizona.. ET.H. F.REFERENCIAS BIBLIOGRAFICAS 1. “ROCKS MECHANICS AND DESIGN OF STRUCTURES IN ROCK” John Wiley And Sons Ing.. 4. “ENGINEERING PROPERTIES OF ROCKS”. 7. E. “ MECANICA DE ROCAS PRACTICA”. Fernando. E.Brady.. traducido de la primera edición. Perú – 2001. 5.Stagg – Zienkiewicz. U. España. 1967. Scie.. London Sydney. 23. Brown. 1968.Farmer. Spon Limited Great Britain..I.. J.Hoek E.A.George H.. “LA MECANICA DE ROCAS EN LA MINERIA”. London. New York. 1984. 1984.. Canada. And Brown. 15.....A.S. EN LA INGENIERIA 9. Ian William..R.Gamero Sanpedro. ..T “ROCK MECHANICS FOR UNDERGROUND MINING”. 1984 3.. 2.UNI. “EXCAVACIONES SUBTERRÁNEAS EN ROCA” México.. de la Cuadra Irizar l. Min. Abstr. 10. Ríos Rosas. A.REVISTAS ESPECIALIZADAS * TECNITERRAE * ROCAS Y MINERALES * TUNELLING . II * INSTALACION DE PIEZOMETROS – MINERA BARRICK MISQUICHILCA 13.* EVALUACIÓN DE SOSTENIMIENTO MINA HUANZALA * AVANCE EN LA EXPLOTACIÓN MINA JUANITA * MODELO GEOMECÁNICO ANTAMINA S.MANUALES DE OPERACIÓN * MAQUINA CORTADORA DE DISCO DIAMANTINO * MAQUINA DE CORTE DIRECTO * SONDA SACATESTIGOS * MAQUINA DE COMPRESIÓN DE ROCAS * MAQUINA DE CARGA PUNTUAL * MAQUINA DE ARRANQUE DE PERNOS * EXTENSOMETRO DE CINTA * BARRA TELESCOPICA EXTENSOMETRICA * INCLINÓMETRO * ESTACION TOTAL 14.. * PROPIEDADES MECANICAS MINA PIERINA * CONTROL DE LA ESTABILIDAD MINA JUANITA I. ANEXOS . .Clorita Epidota .T. Brown.2000 > 2000 MPa 1 .Magnetita Sericita Actinolita .C.XXVI Convención Minera.100 100 .. Hoek / E.25 25 .Calcita Denominación Caolinización Sericilización Caolinización Sericilización Oxidos Sericilización Anfibolita Hidrotermal y Hiperstena (Orto px) Tremolita Meteorización 9 Anfiboles Hidrotermal y Tremolita .50 50 .200 >200 MODULO RELATIVO DE LAS ROCAS Clase Descripción Modulo Relativo H Modulo Relativo Elevado > 500 M Modulo relativo medio 200 .CUADRO DE ALTERACIONES FRECUENTES Número 1 2 3 4 5 6 7 Mineral Cuarzo ortosa Plagioclasa Sódica Plagioclasa Cálcica Biotita Muscovita Hornblenda Alteración No se altera Hidrotermal y Meteorización Hidrotermal y Meteorización Hidrotermal y Meteorización Hidrotermal y Meteorización Hidrotermal y Meteorización Hidrotermal y Meteorización Producto Caolín Sericita Caolín Sericita Epidota Calcita Clorita Hematita . 8 Piroxenos CLASIFICACIÓN DE ROCA INALTERADA DE DEERE AND MILLER DESCRIPCION Resistencia muy baja Resistencia Baja Resistencia Media Resistencia Alta Resistencia muy Alta Fuente: E. "Agentes Inestibilizadores de rocas que afectan la explotación de yacimientos mineros". Compañía Minera Ares S.2003.250 250 . Brow Resistencia Compresiva "dC " Kg/cm² 10 .T.Actinolita Uralita Meteorización Hornblenda Fuente : Ingº Luis Maldonado Zorrilla.A.1000 1000 .500 L Modulo relativo Bajo < 200 Fuente : E. Hoek / E.500 500 . Elástica NE No .6 x 10 5 < 4 x 10 CONSTANTE DE LAME: La constante de lamé se calcula mediante la formula matemática: λ= MODULO DE RIGIDEZ : ν xΕ (1 +ν )(1 − 2ν ) El Modulo de rigidez se calcula mediante la formula matemática: G= Ε 2(1 +ν ) MODULO DE BULK – INCOMPRESIBILIDAD O EXPASION El Modulo de Bulk o incompresibilidad o de expansión se calcula mediante la formula matemática: Κ= Ε 3(1 − 2 ν) INDICE DE VOLABILIDAD (HINO 1959) El indice de volabilidad se calcula mediante la formula matemática: Iv = σ c σt .MODULOS DE DEFORMACION DE LAS ROCAS Clase Descripción QE Cuasi .Elástica SE Semi .11 x 10 5 4 . "E" (Kg/cm²) 5 6 .Elástica Fuente : Farmer. Caliza Calcarudita rocas ígneas. Feldespato y minerales arcillosos. Microgranito Microdiorita corneanas. ARCILLOSAS O LUTITICAS Fangolita Pizarra Fangolita fisible. de minerales Dolomia. Feldes. Caliza. RODITICAS Los granos fragmentos de roca Granos redondos Conglomerado Granos angulosos Brecha Rocas 50% de granos 50% de granos Cuarzo. Dolerita Grauvaca 73% de Cuarzo ma 0.06 Granular Fina 0. granulares Lignito y Hulla. Anhidrita Bandas alternas Yeso. Resinita.CLASIFICACION DE LOS TIPOS DE ROCAS GRUPO GENERICO Estructura SEDIMENTARIAS METAMORFICAS IGNEAS Estratificada Detrítica Foliada Masiva Diaclasada Cristalina o vítrea (criptocristalina) Tamaño de grano (mm). Calcarutita Riolita Andesita Basalto Argilita 50% de partículas de muy fino. Pedernal Cristales Volcánicos: Obsidiana. Rocas salinas: Gneiss: Halita. Anfibolita. o laminares.Depende dela Minerales ligeramente coloreados cuarzo finos son de finos son de Organoquimicas patos micas mi. Taquilita. Turba. nerales oscuros Acida Pegmatita Granito Intermedia Básica Cenizas Volcánicas Brecha Volcánica 60 6 gruesa Granular gruesa Diorita Gabro ARENOSAS Arenisca los granos son 95% fragmentos de minerales.roca matriz Feldespato mica y minerales feldespáticos carbonatos. Limonita 50% de partículas de grano fino. Granulitas.002 Granular muy fina Vítrea triz detrítica fina poros vacíos. Fuente: DEARMAN 1974 ISRM 1981 . Calcarenita Arcosa 75% de Cuarzo hasta 23% feldespato poros vacíos. Granular media Arenisca Cuarcilitica de Cuarzo poros vacíos. Textura Granular muy Granos de Cuarzo. Tobas Volcánicas Cuarcita Mármol. . CUADRO PARA EL DISEÑO DE REFORZAMIENTO MEDIANTE EL “Q” DE BARTON . . . . . de avance en el socavón Iniciar el sostenimiento despues de cada Voladura.Pautas para la excavación y sostenimiento de un túnel rocoso de 10 m. Pernos sistematicos de 5 . 150 . de longitud espaciados 1 . en la corona y en las paredes. 50 .5m en la corona corona y 100 mm. pernos de 3m.150 mm. en el frente. donde sea requerido. de avance en el socavón.5-2. de longitud espaciados 1. Con malla de alambre ocasionalmente.5 .0 de avance en el socavón de Tope Instalar el sostenimiento con el avance de la excavación. completar el sostenimiento a 10 m. Shotcrete tan pronto se haya producido la voladura.5 . en la corona y 30 mm. 1.1. en las paredes y 50 mm. de avance.100 mm. En la corona espaciados a 2. Galerias Multiples 0. completamente inyectados). en y en las paredes. Ninguno Ninguno Pernos sistematicos de 4 . del frente . Socavón en el Tope y Banqueo. con malla de alambre.5 m. de ancho de acuerdo con el sistema RMR (Según Bieniawski. donde sean requeridos.5 m. en la corona. Con encostillado de acero y marchavantesde ser necesario la sección (invertida) .100 Roca Buena II RMR: 61 . Pernos sistematicos de 4m. Instalar el sostenimiento con el avance de la excavación.60 Roca Mala IV RMR: 21 . 1989).6 m.0 .1. 10 m. 3 m. De diametro.0 m.75m. 1 . las paredes.80 Roca Regular III RMR: 41 . 50 mm.1.200 mm.1.de frente.5 m. Generalmente no se requiere ningun tipo de sostenimiento excepto pernos ocasionales. de 100 .40 Pernos de Roca Excavacion ( 20 mm.5 m. Shotcrete Cimbras Roca Regular V RMR: 20 Frente Completo. Pernos en el piso. Localmente. Frente Completo.5 de avance. del frente de avance. Arcos ligeros a medianos espaciados a 1. 150 mm. en la corona y en las paredes. En la corona. Clase de Macizo Rocoso Roca Muy Buena I RMR: 81 .3 m. en las paredes. en la longitud espaciados 1-1. Arcos medianos a pesados espaciados a 0. Socavón en el Tope y Banqueo. Sostenimiento completo a 20 m. 1. con malla de alambre en la corona.5 m. 695 B = 0.883 A = 0. diaclasas = 0.0003 T = .739 A = 0.198 A = 0. Diabasa.RELACIONES APROXIMADAS ENTRE LA CALIDAD DEL MACIZO ROCOSO Y LAS CONSTANTES EMPIRICAS Rocas carbonatadas Rocas Sedimentarias y Meta Rocas Sedimentarias Rocas Igneas Cristalinas Rocas Cristalinas Igneas Calidad del macizo Caliza morficas de origen arcilloso de grano grueso: de grano fino: Andesita.1 s = 0.002 T = .0.0001 s = 0.0002 Q : 1.0.546 B = 0.655 B = 0.09 m = 0.0.0001 Q : 0.651 A = 0.0001 s = 0.040 Q : 500 Muy Buena calidad m = 3.0.998 RMR : 85 B = 0. A = 0.0. dias = 0 s = 0 s = 0 s = 0 s = 0 clasamiento muy fuerte. Dolomita y grano fino: Lodolita.065 A = 0.346 RMR : 44 B = 0.0002 T = .0.0.013 T = 0.0001 espaciados moderados.7 m = 1.0.129 A = 0.006 T = .50 Diversos grupos de juntas s = 0.0 m = 7.00001 miento fuerte.686 T = .501 A = 0. y Metamorficas de grano Rocoso.0.0.050 A = 0.534 B = 0.427 A = 0.0003 T = .0007 T = .0.1 s = 0.1 Muy pobre calidad m = 0.848 A = 0.548 B = 0.0001 s = 0.30 m = 0.658 B = 0.14 m = 0.044 A = 1.0 m = 15.525 A = 0.691 B = 0.705 T = .698 B = 0.662 B = 0.692 B = 0.004 s = 0.010 m = 0. Cuarcita y Mineral.675 B = 0. A = 0.0.0 Libre de Juntas.004 mente disturbada. A = 0. Granito.0001 T = .0 m = 1.0 Pobre calidad m = 0.004 s = 0.01 .0.688 B = 0.280 A = 0.700 T = .00001 s = 0.0 s = 1.0 s = 1.5 m = 8.646 B = 0.004 s = 0.603 RMR : 65 B = 0.696 B = 0.061 A = 0.203 RMR : 23 B = 0.707 T = .172 A = 0.702 B = 0.012 T = .00001 s = 0.7 m = 2. A = 0.5 m = 1.0.712 T = 0.220 RMR : 100 B = 0.086 A = 1.705 B = 0.692 B = 0.00001 s = 0.5 Roca sin disturbar ligada s = 0.025 Muy imtemperizada.00001 s = 0.1 s = 0.0.0.003 T = . Norita y Skarn.162 A = 0.369 A = 0.1 s = 0.015 m = 0.677 B = 0.295 A = 0.5 m = 5.0.0002 T = .5 Roca por el tiempo ligeras = 0.34 m = 0.0 m = 17.679 B = 0.059 T = .1 en el tiempo.05 m = 0.017 m = 0.08 m = 0.0 m = 10.0 s = 1.004 T = .13 Imtemperizada.556 T = 0 T = 0 T = 0 T = 0 T = 0 Q : 0.067 T = .020 T = 0.115 A = 0.0.539 B = 0.04 m = 0.918 A = 1.672 B = 0.5 m = 12.0.683 B = 0.234 A = 0.0005 T = .0.004 s = 0.0 m = 25.816 A = 0. lutita Arenisca Dolerita.20 m = 0.140 T = .669 B = 0.078 RMR : 3 B = 0.007 m = 0. Roca Intacta m = 7.0 Ensayos en laboratorio s = 1. Riolitagrueso: Anfibolita Gabro Marmol Pizarra y esquisto.042 A = 0. A = 0.008 Q : 100 Buena Calidad m = 0.002 Q : 10 Regular Calidad m = 0.0 s = 1.0.676 B = 0.0001 T = .099 T = .028 T = 0.0001 s = 0. A = 0. y Metamorficas de grano Anfibolita Gabro . .79 .. 78... ......47 4...88 2...62 1.........00 26. ... 5 5 5 5 5 "?" 0......72 28.80 ..88 25...... . .59 0.. ..... .37 1.... ............. .76 0.17 1.. 0..48 .....89 x 10 2.58 0.. .. ...67 2..25 .13 P....13 x 10 1..01 26.. dc Constantes Elasticas Corte Directo "C" Kg/cm² "Fi" .. % 4.27 .81x10 .39 Absorción % 0.a.. 109.. .....59 2.... .25 0. 1611..a... ...72 2. 619........99 4.66 P.75 ......32 0. % 0. ....... ..... .........RESUMEN DE CUADROS PARA ANÁLISIS Cuadro Nº 72 PROPIEDADES FÍSICAS DE LA CALIZA MINA Raura Iscaycruz San Nicolás Cementos Norte Pacasmayo Huanzala Cerro de Pasco Densidad gr/cm³ 2.a.......... º Kg/cm² ...22 0..30 26.E.. .........20 26.... 61.. KN/m³ 25.72 2.67 2...16 .. . ..44 0...a.......84 .. 0.65 Raúl Juanita 2.... . 31.49 Absorción % 1.....48 P.. 68.. . 73.. dt Kg/cm² "E" Kg/cm² 522..21 26.15 ...81 0.66 ....74 0.. .. Cuadro Nº 74 PROPIEDADES FÍSICAS DE LA ANDESITA Densidad gr/cm³ Quiruvilca 2.50 .... KN/m³ 26.... .73 MINA P.28 0...04 x 10 1........... 0....18 . .....90 Cuadro Nº 73 PROPIEDADES MECÁNICAS DE LA CALIZA Is Kg/cm² Raura Iscaycruz San Nicolas Cemento Norte Pacasmayo Colquijirca Huanzala San Miguel Cerro de Pasco .70 .....95 .65 2.31 x 10 .............E. 2...... .. 1654. 1. ... . 2.E.36 54 ...34 26..15 "Fi" º 35...... º "E" Kg/cm² 1.. ........ 1320.65 x 10 5 0. .........31 ....89 0...24 0.13 0.10 ..Cuadro Nº 75 PROPIEDADES MECANICAS DE LA ANDESITA Mina Obra Civil Juanita dc dt Compresión Triaxial Constantes Elásticas Corte Directo Kg/cm² Kg/cm² "So" Kg/cm² "Fi" 962.50 Cuadro Nº 76 PROPIEDADES FÍSICAS DE LA GRANODIORITA OBRA CIVIL Túnel Kovire Túnel Carhuaquero Chavimochic Densidad gr/cm³ 2..07 2...21 0. % 6.5 .a.6 49.75 x 10 5 "?" 0..76 x 10 5 0.11 20..........89 563. . 31 .. KN/m³ 24..........20 .27 Cuadro Nº 77 PROPIEDADES MECANICAS DE LA GRANODIORITA OBRA CIVIL Túnel Kovire Túnel Carhuaquero Chavimochic Is Kg/cm² 79.200 Raúl 1868.a...30 0.17x10 4......54 Lunahuana 2759. 46.96 5.35 "F i" º "C" Kg/cm² . ..40 ..57 177 321..83 1.00 Directo Kg/cm² Kg/cm² "E" Kg/cm² 885.....62x105 . Lagunillas Juanita 614.. ....40 84...46 2...7 .80 .27 0.65 P..74 812...81 . 89.58 93.60x10 5 5 "?" 0.72 Absorción % 2.. 2..096 2.. 0...20 84... .....90 170...00 P.20 dc dt Constantes Elásticas Corte "C" Kg/cm² 0.34 32 32.60 140... 47 .53 56. 5 = 24000 ν = 0. Bloqueada/Seamy plegada y fallada con intersección de muchas discontinuidades.001 = 0.16 = 0.16 = 0.Condición de la Superficie *Criterio generalizado de Hoek and Brown Muy Buena Muy rugosa.5 = 9000 = 0.53 = 2500 = 0.2 ν m/mi s a Em GSI m/mi s a Em = 0.25 = 62 = 0.25 = 34 = 0.60 = 1000 = 0.5 = 40000 = 0.damente intemperizadas rizadas y manchadas.5 = 6000 ν = 0.5 = 3000 = 0. no superficie Buena Regular Mala Espejo de falla.5 = 6000 ν = 0. m/mi = 0.55 = 2000 ν = 0.25 = 38 = 0. o alteradas.004 a = 0.08 =0 = 0.3 GSI = 30 m/mi s a Em ν m/mi s a Em GSI = 0.06 =0 = 0.001 = 0.5 = 20000 = 0.012 = 0.08 =0 = 0. bloques cúbicos formados por tres sistemas de discontinuidades ortogonales.12 = 0.25 GSI = 40 m/mi s a Em m/mi = 0.1 = 0. = 75 = 0.2 GSI = 75 = 0.04 =0 = 0.021 = 0.062 a = 0.2 GSI = 85 m/mi = 0.5 = 5000 = 0.26 = 0. superficies muy intemperizadas con cobertura compacta o relleno que contiene fragmentos rocosos angulares.24 = 0.60 s = 0.40 = 0. macizo rocoso severamente fracturado con bloques angulares y redondeados.004 = 0. Muy mala Espejo de falla.3 = 30 ν m/mi s a Em GSI m/mi s a Em = 0.3 = 10 Triturada pobremente entrelazada.062 = 0. intemperizada.190 a = 0.25 = 48 = 0.003 = 0.06 s =0 a = 0.001 = 0.5 = 3000 = 0. no disturbada. superficies moderaligeramente intempe.5 = 10000 = 0.5 = 18000 ν = 0. Rugosa.25 = 48 ν m/mi s a Em = 0.40 s = 0.25 GSI = 50 m/mi s a Em ν m/mi s a Em GSI m/mi s a Em = 0.5 = 9000 = 0.5 Em = 40000 ν = 0.015 = 0.3 GSI = 20 m/mi s a Em = 0.5 = 3000 ν = 0.25 GSI = 40 = 0.17 s = 0.3 = 25 Muy Bloqueado entrelazado Macizo rocoso parcialmente disturbada con bloques angu lares de varias caras formados por cuatro o más sistemás de discontinuidades. formando bloques angulares. = 0.08 = 0.003 = 0.17 = 0.07 =0 = 0. Estructura Bloqueada muy bien entrela zado.25 = 50 ν ν GSI m/mi s a Em GSI ν GSI m/mi s a Em GSI m/mi s a Em ν GSI = 0.25 GSI = 60 m/mi = 0.55 Em = 2000 ν = 0.004 = 0.5 Em = 75000 ν = 0.29 = 0. superficies muy intemperizadas con relleno de arcilla suave.12 = 0.3 GSI = 20 ν GSI .25 GSI = 65 m/mi s a Em = 0.5 Em = 10000 ν = 0. superficies Lisa. 67 . 00 115..284 -³ A 0.43 5.59 32..988 3815 Microdiorita 0.088 0.00 115. 2.78 0. .. Dr Densidad de la roca intacta.249 2.378 0.377 2. Modulo de Elasticidad del macizo rocoso.….028 0.89 57.365 3900 Microdiorita 0. Densidad del macizo rocoso: ?mr = (RMR x 0.694 449.005 0. .17 7.088 0.59 63.00 115. 85.416 2.864 2..3114 0.096 Mineral 0.4780 0..5 La Española La Españolita NIVEL ROCA MINERAL Q RMR 27 44 30 50 37 51 dc MPa. Esfuerzo a la tracción del macizo rocoso. .26 3..01 Donde: dc dcmr t cmr dtmr Emr C Fi Resistencia Compresiva Uniaxial de la roca intacta.29 Emr GPa . Cohesión del macizo rocoso..826 2.203 0. Resistencia Compresiva del macizo rocoso.1145 0.198 0.57 0.346 0.37 0.55 t cmr MPa 2. Esfuerzo ce corte del macizo rocoso.002 + 0..328 0.00 85.00 m 0.686 Kpa 190.712 1781.203 0.5134 CONSTA NTES dcmr B 0.240 0.360 2.1889 0.39 3...07 dtmr Kpa 4.47 64.Cuadro Nº 71 PARÁMETROS FISICO-MECANICOS DEL MACIZO ROCOSO DE LA MINA EL GIGANTE-DIVISION NORTE COMPAÑÍA MINERA MARSA DIVISION NORTE Nivel .0925 0.870 S X 10 0.8 ) x D r Donde: ?mr Densidad del macizo rocoso.80 0.145 Mineral Mineral 2..728 1938.580 3715 Microdiorita 0.25 C Kpa 100-200 200-300 100-200 200-300 100-200 200-300 Fi º 15-25 25-35 15-25 25-35 15-25 25-35 ? gr/cm³ 2. Angulo de fricción. 4.50 ….700 1078.79 9.688 797.68 12.00 85... . 68 8.368724 dcmr B 0.40 150-200 35 .0 49.02 2.3 35.08 19.3 45.8635 150-200 35 .510648 0.9 3.45 215.4 15 3 1 6 5 10 10 14 590 700 700 690 690 630 630 590 Caliza Skarn Skarn Mármol Mármol Mineral Mármol Mármol 1.53 2.4 1905.6 Donde: dC dcmr dtmr Tmr Emr Resistencia Compresiva Uniaxial de la roca Intacta. Esfuerzo a la tracción del macizo rocoso.2 CONST ANTES m 0.95 21.5 dC MPa.96 6.124376 0.00 ?mr MPa 3.1 7.589860 1.01 3.7233 0.40 150-200 35 .447512 0.77 2.15 154.002 + 0.40 150-200 35 .266590 0.8 6.63 18.518627 0.40 150-200 35 .261987 0.4320 0.15 3.97 4.10 2.1890 1.49 2.49 2.4 60.6 2187.305413 0. Modulo de elasticidad del macizo rocoso.30204 0.51 S X 10 -3 A 0. Cohesión Angulo de fricción.4 58.3 1212.704628 0.6 56.0 57.0 1762.5208 1.13 9.5 54.2 1324.704803 0.508707 0.9 59.6 3.3 RMR 58.88 “C” Kpa Fi º ? gr/cm 2.40 150-200 35 .666592 1357.40 0.49 3.291360 1.2940 1.69 85.4 6.5 59.4077 1.9 46.5 48. c Fi Densidad del Macizo Rocoso: ?mr = (RMR x 0.00 1.5760 0.668280 dtmr Kpa 121. 44.40 150-200 35 . esfuerzo de corte del macizo rocoso.40 150-200 35 .1 53.81 44.2 1102.86 49. Densidad de la roca .321966 0.667380 0.44 39.8 9.8) x Dr Donde: ?mr Dr Densidad del macizo rocoso.60 3.64 94.666520 0.428030 1.12 2.20 18.696180 0.8 50.665360 0.Cuadro Nº 70 PARAMETROS FISICO MECANICOS DEL MACIZO ROCOSO DE LA MINA RAURA MUESTRA NIVEL TIPO DE ROCA Q 5. Resistencia Compresiva del macizo rocoso.18 Emr Gpa 17.05 13.6 5.665607 0.285800 Kpa 1517. . . mediante el refuerzo. como elemento de refuerzo. para una mayor producción y productividad. Anclaje Combinado : Pernos Kiruna Para la aplicación de los pernos de roca en el diseño del sostenimiento. carguio. repartido y combinado. MAQUINA DE ARRANQUE DE PERNOS La máquina de arranque de pernos permite determinar la capacidad de carga o de anclaje de los pernos de roca (anclaje puntual. maquinarias e infraestructura de la operación minera. con la finalidad de garantizar la estabilidad de la labor minera. Diámetro del taladro. El Sostenimiento de labores mineras subterráneas y superficiales mediante el refuerzo considera la aplicación de los pernos de roca (Rock Bolt). se determina mediante el ensayo de tracción (Pull Test). diseño del sistema y/o elemento de sostenimiento. está basado en criterios de teorización e investigaciones de campo. equipos .CAPACIDAD DE ANCLAJE DE LOS PERNOS DE ROCA Por: Ingº Luis Torres Yupanqui* En el Planeamiento de minado. entre otras. . empleando la maquina de arranque de pernos (Rock Bolt Tester). que son clasificados de acuerdo a su tipo de anclaje: Anclaje Puntual: Pernos mariposa Anclaje Repartido Químico: Perno cementado Perno con resina Mecánico: Split Set Swelllex. soporte . limpieza. * Ingº Especialista en Instrumentación de campo – Mecánica de Rocas. sostenimiento. de anclaje puntual. revestimiento. cuyo objetivo es el restablecimiento del equilibrio del macizo rocoso. para la explotación racional de un yacimiento o depósito minero. de una labor minera subterránea y superficial. esta capacidad de anclaje de un perno de roca. es su capacidad de anclaje. voladura. repartido y combinado). mediante el ensayo del “Pull Test”. cada una de estas operaciones mineras unitarias en este caso el Sostenimiento. uno de los aspectos ha considerarse. están consideradas como operaciones y/o fases mineras unitarias: La perforación. es determinado considerando aspectos importantes como: Longitud del perno. subterráneo o superficial. con seguridad para el personal. instalado en un determinado macizo rocoso. grouting. La capacidad de anclaje de un perno de roca. relleno. que consideran parámetros como: La Clasificación Geomecánica del Macizo Rocoso. durante y después de su instalación. Además permite controlar su comportamiento del perno de roca.Calibrador. Calidad del macizo rocoso. Espaciadores. Puente de cabeza. Abrazadera grande.Soporte Universal. Tuercas.Manguera de transmisión de presión. La máquina de arranque de pernos. . UNIDAD DE LECTURA DE MEDICIONES Esta unidad de lectura de mediciones esta constituida por las siguientes componentes: . Foto Nº 1 . Perno de ojillo. .Reloj de lectura de presión. Llaves hexagonales. ACCESORIOS Cabeza de jalado.Tiempo de instalación. Guía Metálica de perforación.Gata central. consta de tres partes: UNIDAD DE PRESIÓN Esta unidad de presión esta constituida por las siguientes componentes: . Tornillo de jalado.Bomba Hidráulica. Sujetador de punto cero. Manija (manipulador de ajuste). como se aprecia en la Foto Nº 1. Arandelas. . . como sistema de sostenimiento de labores mineras subterráneas y superficiales. * Es necesario considerar la importancia de la Placa de Apoyo. 1.00 Ton/pie lineal ancl. Rep.Rep. 3.96 Ton/pie lineal ancl. 40.CAPACIDAD DE ANCLAJE DE PERNOS DE ROCA EN MINAS PERUANAS Compañía Ubicación Características del perno Material Longitud Diámetro Fe/cemento Fe con resina Split set Split Set Split Set Split Set Fe/cemento 7 pies 7 pies 7 pies 7 pies 5 pies 3 pies 7 pies Capacidad de anclaje Cia Minera Milpo Piq. con lechada de cemento. mortero. Rep. Corp. PERUBAR S. 0. 40.40 Ton/pie lineal ancl.Rep.8 m. Quiruvilca Mariposa 6 pies 3/4" 2. 0. diámetro del fierro corrugado. tiempo de instalación y calidad del macizo rocoso. diámetro del fierro corrugado. 7 pies 5 pies 7 pies 40. al momento de su instalación.Rep. 3/4" . 0.5 mm. 1" 0. Picasso Tajeo Cia Minera San San Vicente Ignacio de Nv. 1" 0. 5 y 7 pies) se puede demostrar que varia su capacidad de anclaje. 40.Rep.Rep.8 Ton/pie lineal ancl. 0.79 Ton/pie lineal ancl.5 mm. debe estar en contacto con la superficie de la roca.84 Ton/pie lineal ancl.Rep. Minera Nor Perú S.5 m.Rep.5 mm.0 Ton/pie lineal ancl. a su diámetro de taladro. * En el caso de un perno de Fierro Corrugado (perno con resina).Rep.1 " 1. su capacidad de anclaje. 40.0 mm.93 Ton/pie lineal ancl. a mayor tiempo de instalación menor deformación y calidad del macizo rocoso. 0. 40.1 " 1. el número de aletas y dientes de la mariposa y la calidad del macizo rocoso. 1" 0.90 Ton/pie lineal ancl. su capacidad de anclaje.8 Ton/pie lineal ancl.4 Ton/pie lineal ancl.08 Ton/pie lineal ancl. 2. por ejemplo: * En el caso de un Split Set en función a la longitud del perno (3. tiempo de instalación y calidad del macizo rocoso. Rep. 1870 Morococha 3/4" .A. Juanita Split Set Fe con resina Fe con resina Split Set Split Set Fe/cemento 7 pies 2. estará determinado en función al número de cartuchos de resina introducidos en el taladro. Rep.90 Ton/pie lineal ancl. * En el caso de un Perno Mariposa. . 40.5 mm.A.0 Ton de anclaje puntual. su capacidad de anclaje. estará determinado en función al tipo de relleno del taladro. estará determinado por la longitud y diámetro de la varilla insertada a la mariposa. a menor diámetro de taladro mayor adherencia.Rep.5 mm. a su tiempo de instalación. Centromin Peru San Cristobal Casapalca Cia Minera Santa Luisa Huanzala Las capacidades de Anclaje de los pernos son el promedio de una tanda de ensayos considerando. 3/4" 1. puesto que existe diversas formas de placas. * En el caso de un perno de Fierro Corrugado (perno cementado).5 mm. Nivel principal de extracción. y evitar caídas y/o desprendimientos de rocas. * Es necesario para un mejor entendimiento del comportamiento de los pernos de roca (Rock Bolt) en general. la posición de la tuerca hexagonal.* Es necesario tener en cuenta al momento de determinar la capacidad de anclaje la composición del material y propiedades del perno. contando para ello con los instrumentos y equipos necesarios. como elemento de refuerzo. para racionalizar su uso y aplicaciones. como del sistema de sostenimiento. en labores mineras subterráneas y superficiales. en el sostenimiento de labores mineras subterráneas y superficiales. ensayo ejecutado sobre un perno cementado en el Nivel APN. de la arandela en caso se utilice y la soldadura del collarín en el caso especifico del Split Set. Foto Nº 2 CONCLUSIONES * Actualmente varias Compañías y/o Empresas Mineras nacionales vienen utilizando pernos de roca. en diferentes tipos de Calidad del Macizo rocoso y condiciones naturales del yacimiento. a fin de mejorar la calidad del elemento de refuerzo. el comportamiento de la excavación y el tiempo de estabilización del mismo. En la Foto Nº 2 se aprecia el ensayo de arranque de pernos en la mina Huanzala de la Compañía Minera Santa Luisa. realizar investigaciones integrales sobre este evento. Febrero del 2004. la misma que considera diferentes tipos y condiciones del macizo rocoso. para lo cual es necesario el conocimiento del comportamiento del perno de roca (Capacidad de anclaje) para obtener mejores resultados. . que hoy en día es uno de los mayores índices de accidentes fatales. Lima.