CLASIFICACION GEOMECANICA EN UNA LABOR MINERA.ppt

Dpto. Geomecánica -
Argentum
Pan American Silver Perú SAC 1
USO DE LAS CLASIFICACIONES GEOMECÁNICAS
PARA LA DETERMINACION DEL SOPORTE EN
EXCAVACIONES SUBTERRÁNEAS

Argentum
ROCAS

Argentum
DESCRIPCIÓN GEOLÓGICO-
GEOTÉCNICA DE UN MACIZO ROCOSO
• Roca intacta + Discontinuidades
1) Propiedades geológicas
– Litología (Clasificación ISRM)
– Color (pátina / fractura)
– Textura – Tamaño grano

Argentum
Tamaño de grano
• Muy grueso > 60 mm bolos y cantos
• Grueso 2 - 60 mm grava
• Medio 0,06 – 2 mm arena
• Fino 0,002 – 0,06 mm limo
• Muy fino < 0,002 mm arcilla

Argentum
• 2) Propiedades físicas
– Densidad y Porosidad
CLASE
DENSIDAD SECA
(t/m3)
DESCRIPCIÓN
POROSIDAD
(%)
1 < 1,8 MUY BAJA > 30
2 1,8 – 2,2 BAJA 30 – 15
3 2,2 – 2,55 MEDIA 15 – 5
4 2,55 – 2,75 ALTA 5 – 1
5 > 2,75 MUY ALTA < 1

Argentum
• 3) Propiedades geomecánicas
– Resistencia (ISRM)
– Meteorización (fresca-sana, decolorada,
desintegrada, descompuesta)
• Escalas
– Fracturación – Discontinuidades (Juntas)

Argentum
3.1) RESISTENCIA DE LAS ROCAS

Argentum
3.2.- ALTERACIÓN y/o METEORIZACIÓN
La alteración está relacionada con la modificación que sufre la roca en su
estructura y composición debido a la acción de agentes atmosféricos u otros
agentes.
El grado de la alteración depende de las condiciones climatológicas, morfológicas
y de la composición de la masa rocosa.
La alteración disminuye las características geomecánicas de las rocas (resistencia
y deformabilidad) pudiendo llegar a originar suelos
Alteración
-Física
(Meteor.)
-Mixta
-Química
Erosión
Gelifracción
Acción de animales y plantas
Variaciones bruscas de temperatura
Oxidación
Hidratación
Hidrólisis
Carbonatación
Disolución

Argentum
GRADO DE
METEORIZACIÓN
DENOMINACIÓN CRITERIOS DE CONOCIMIENTO
I Sana Roca no meteorizada. Conserva el color y el lustre en toda la masa
II
Sana con juntas
teñidas
Las caras de las juntas están manchadas de óxido pero el bloque
unitario entre juntas mantiene el color y el lustre de la roca sana
III Moderadamente
meteorizada
Claramente meteorizada a través de la petrofábrica, reconociéndose
el cambio de color respecto a la roca sana. El cambio de color puede
ser desde simples manchas a variación de color en toda la masa,
generalmente a colores típicos de óxidos de hierro. La resistencia de
la roca puede variar desde muy análoga a la roca grado II a bastante
más baja, pero tal que trozos de 25 cm2 de sección no pueden
romperse a mano
IV Muy meteorizada
Roca intensamente meteorizada, que puede desmenuzarse a mano
y romperse, aunque sus elementos son perfectamente reconocibles
V
Completamente
meteorizada
Material con aspecto de suelo, completamente descompuesto por
meteorización “in situ”, pero en el cual se puede reconocer la
estructura de la roca original.
Los elementos constitutivos de la roca se encuentran diferenciados,
aunque totalmente transformados
VI Suelo residual

Argentum
Cubierta vegetal
Suelo geotécnico
Grupo V
Grupo IV
Grupo III
Grupo II
Grupo I
Suelo residual
Roca meteorizada
Roca sana

Argentum
3.3.- Discontinuidades (Juntas)
Son las superficies o líneas existentes en el macizo rocoso que o
bien están abiertas o bien puede abrirse a causa de las tensiones inducidas en
el macizo por una excavación. Es decir, no en todos los casos la discontinuidad
es un plano de separación preexistente.
Las superficies de discontinuidad pueden aparecer:
- durante la formación de la roca, o
- posteriormente, por causas tectónicas.

Argentum
1. Planos de estratificación
(litología homogénea, origen
deposicional, superficies de erosión)

Argentum

Argentum
2. planos de
laminación (aspecto
laminar)
3. foliación primaria de las rocas
plutónicas

Argentum
4.contactos litológicos: separación entre rocas distintas
Caliza - - Pizarra
Roca dura - - Roca blanda
Contacto con resalte

Argentum
B. Producidas después de la formación de la
roca: 1. esquistosidad

Argentum
Contactos
Fallas
2. fracturas
2.1. fallas (existe desplazamiento)
2.2.diaclasas (juntas sin desplazamiento)

Argentum
diaclasas (juntas sin desplazamiento)

Argentum
Clasificaciones
Geomecánicas

Argentum
EL ESTADO NATURAL DE LAS
TENSIONES

Argentum
ESTADO TENSIONAL
• DISTRIBUCIÓN ELÁSTICA DE TENSIONES
• TOPOGRAFÍA
• TECTÓNICA
• OTROS TÉRMINOS

















σ
5
,
0
σ
1
z
g
σ
h
H
COMPRESIÓN
DISTENSIÓN
CIZALLA

Argentum
• ESTIMACIÓN
– MICROESTRUCTURAS
– ELEMENTOS TECTÓNICOS SINGULARES
• MEDICIÓN
– HF
– Overcoring
– Gato planar
– Borehole slotter / relajación
– Ovalización de sondeos

Argentum
1.- CONSIDERACIÓNES GENERALES
Si elástico
y gravitacional
PERO:
– Esfuerzos tectónicos
– Esfuerzos residuales
– Esfuerzos térmicos
– Esfuerzos inducidos
h
g
σ1 



















1
3
2
n
H

Argentum
• EN GENERAL:
– oscila entre 0,5 y 2,5
–
– En zonas de falla y/o bajo E el nivel tensional es
menor
– En zonas de cizalla (contactos) en nivel tensional
es más elevado
– La última acción tectónica es la más definitiva
– La K0 varía regional y localmente



 H
0
K
gz




Argentum
Desarrollo de fallas en relación a las tensiones principales.
Falla Inversa
Falla Normal
Falla Horizontal

Argentum
Incremento de la
tensión vertical con
la profundidad

Argentum
Tensión vertical
en función de la
profundidad

Argentum
Incremento de la componente
horizontal de la tensión en
función de la profundidad
basado en datos mundiales

Argentum
Variación de la relación
entre la tensión
horizontal y tensión
vertical en función de la
profundidad.









)
m
(
z
1
001
,
0
)
GPa
(
E
7
25
,
0
K0
Sheory (1997)

Argentum
• Métodos de estimación de las tensiones
naturales
– Hidrofracturación
– Borehole slotter
– Overcoring
– Ovalizacion de sondeos

Argentum
CLASIFICACIONES
GEOMECANICAS

Argentum

Argentum
CLASIFICACIONES GEOMECÁNICAS
Los sistemas de clasificación de los macizos rocosos tratan de
evaluar sus propiedades para determinar de forma cuantitativa
la calidad del macizo con diversos fines:
Caracterización propiamente dicha de los parámetros de
resistencia y deformabilidad del macizo rocoso.
La elección del sostenimiento en galerías y túneles.
Selección del sistema de excavación y la fragmentabilidad
de los macizos frente a voladuras.
Estimación de la estabilidad de taludes o cimentaciones de
presas.

Argentum
OBJETIVOS DE LAS CLASIFICACIONES
GEOMECÁNICAS
DISEÑO EMPÍRICO DEL
SOSTENIMIENTO
PARÁMETROS MECÁNICOS
DEL MACIZO ROCOSO
Cm, Øm y Em

Argentum
Clasificaciones geomecánicas
• Rock Mass Rating (Bieniawski,
1974,1989,2003)
• Q (Barton,1974)
• RMi (Palmstrong, 1995)

Argentum
CLASIFICACIÓN DE BIENIAWSKI
RESISTENCIA A
COMPRESIÓN SIMPLE
DE LA ROCA INTACTA
VALORACIÓN: 0-15
DISCONTINUIDADES
RQD: 0-20
ESPACIADO: 0-20
VALORACIÓN: 0-40
ESTADO DE LAS
DISCONTINUIDADES
VALORACIÓN: 0-30
AGUA
VALORACIÓN: 15
RMR: 0-100
AJUSTE POR
ORIENTACIÓN DE LAS
DISCONTINUIDADES
RMR 1
RMR 2+3
RMR 4
RMR 5

Argentum

Argentum
I.- PARÁMETROS DE CALIFICACIÓN
RMR (1) RESISTENCIA A COMPRESIÓN SIMPLE DE LA ROCA INTACTA
VALOR (MPa) >240 240 - 175 175 - 125 125 - 100 100 -75 75 - 50 50 -30 30 -10 < 10
VALORACIÓN 15 14 12 10 8 6 4 2 1
RMR (2+3) RQD Y ESPACIADO ENTRE DISCONTINUIDADES
JUNTAS POR m 0 0,5 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18
VALORACIÓN 40 37 34 31 29 28 27 26 25 23 22 22 21 20 19 18 17 16 16 15
JUNTAS POR m 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38
VALORACIÓN 15 14 14 12 12 11 11 10 10 10 9 9 9 8 8 8 8 8 7 7
JUNTAS POR m 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50
VALORACIÓN 7 7 7 7 5 5 5 4 4 4 4 3
RMR(4) CONDICIONES DE LAS DISCONTINUIDADES
< 1 m 1-3m 3-10m 10-20m >20m
CONTINUIDAD
6 4 2 1 0
0 <0,1 mm 0,1-1 mm 1-5 mm >5 mm
APERTURA
6 5 4 1 0
Muy rugosa Rugosa Liger. rugosa Lisa Espejo falla
RUGOSIDAD
6 5 3 1 0
Relleno duro Relleno blando
Ninguno
apertura < 5 mm apertura > 5 mm apertura < 5 mm apertura > 5 mm
RELLENO
6 4 2 2 0
No afectado Ligero Moderado Alto Descompuesto
GRADO DE
METEORIZACIÓN 6 5 3 1 0
RMR (5) CONDICIONES HIDROGEOLÓGICAS
ESTADO Seco Lig. Húmedo Húmedo Goteando Flujo
FLUJO (l/minּm) 0 < 1 1 - 2,5 2,5 - 12,5 > 12,5
RATIO (u/σ1) 0 < 0,1 0,1 - 0,2 0,2 - 0,5 > 0,5
VALORACIÓN 15 10 7 4 0

Argentum
Medidas de cálculo del RQD (modificado de Deere, 1989). RQD=115 – 3,3Jv

Argentum

Argentum
Existen unas relaciones entre Jv y el RQD (Palmstrom, 1974):
RQD = 115 - 3,3 Jv
RQD = 100 para Jv < 4,5
Esta relación permite estimar el orden de magnitud del RQD cuando no
se dispone de sondeos o estimar el Jv a partir de datos de profundidad.
Relaciones entre el RQD y el Jv

Argentum

Argentum
0 20 cm 40 cm 60 cm 80 cm 1 m
RMR = 20-25
Pizarras meteorizadas cambrianas
Sierra de la Demanda (Burgos)

Argentum
RMR = 40-50
Caliza plegada
Triacastela (Lugo)
0 m
1 m
2 m
3 m
4 m
5 m
0 m
1 m
2 m
3 m
4 m
5 m

Argentum
Escala 1 m
RMR = 45-55
Granito meteorizado
y tectonizado

Argentum
0 50 cm 1 m 1,5 m 2 m
0 50 cm 1 m 1,5 m 2 m
RMR = 45-55
Pizarra en zona de charnela
A Rua (Orense)

Argentum
RMR = 55-65
Esquistos
Cerceda (La Coruña)
0 m
5 m
10 m
15 m
20 m

Argentum
1,80 m
RMR = 60-70
Calizas tableadas
Aguilar de Campoo (Palencia)

Argentum
RMR = 60-70
Pizarra
Valle de La Cabrera (León)
0 m
1 m
2 m
3 m
4 m
5 m

Argentum
0 m
5 m
10 m
15 m
20 m
25 m
30 m
35 m
40 m
RMR = 60-70
Granodiorita
Ponteareas (Pontevedra)

Argentum
RMR = 65-75
Granito
Melón (Orense)
0 m
1 m
2 m
3 m
4 m
5 m
0 m
1 m
2 m
3 m
4 m
5 m

Argentum
g)
g)
RMR = 80-90
Granodiorita
Porriño (Pontevedra)
0 m
10 m
20 m
30 m
40 m
50 m

Argentum
Sistema de clasificación ‘Q’
(After Barton et al. 1974)
Es un indicador del número de familias
Es un indicador de la rugosidad de las juntas
Es un indicador de la meteorización o alteración de las juntas
Es un indicador de la presencia de agua
Es un factor reductor de tensiones

Argentum

Argentum
• representa la estructura del macizo rocosos
• está relacionada con el tamaño de bloque
Sístema de clasificación ‘Q’

Argentum

Argentum
• representa la rugosidad y las características
friccionales de las paredes de la junta y de su
material de relleno

Argentum

Argentum
• consta de dos parámetros tensionales
• SRF es un parámetro de tensión total estimada como
– carga perdida al excavar a través de zonas de falla
– tensiones en roca competente
– tensiones de carga en roca plástica incompetente
• JW es una medida de la presión de agua

Argentum
Esquema de clasificación de Q
Estima tres parametros
• Tamaño de bloque ( RQD / Jn )
• Resistencia al corte entre bloques ( Jr / Ja )
• Tensiones activas ( Jw / SRF )

Argentum
Correlaciones entre el índice RMR y el índice Q
ln
ln
ln
ln
RMR= 9 Q+44 Bieniawski,1976
RMR=10.5 Q+42 Abad et al.,1983
RMR= 5.9 Q+43 Rutledge y Preston,1978
RMR= 5.4 Q+55.2 Moreno,1




ln
980
RMR= 5 Q+60.8 Cameron et al.,1981


Argentum

Argentum
CLASIFICACIONES
GEOMECANICAS

Argentum
Criterios según la
resistencia de la roca
CONDICIONES
• BUENA-Resistencia alta: se rompe con mas de 2
golpes de picota.
• REGULAR-Resistencia media: se rompe con 1 ó 2
golpes de picota.
• POBRE-Resistencia baja: se indenta
superficialmente con la punta de la picota.
• MUY POBRE-Resistencia muy baja: se indenta
profundamente con la punta de la picota.

Argentum
Criterios según la característica
del fracturamiento
ESTRUCTURA
• LF ó Levemente fracturada: 2-6 f/m
• F ó Moderadamente fracturada: 6-12 f/m
• MF ó Muy fracturada: 12-20 f/m
• IF ó Intensamente fracturada: + 20 f/m

Argentum
TABLA para Labores de Desarrollo
• A Todas Aquellas
que son permanentes
como Rampas ,
Cruceros, By pases ,
Galerías y que por su
abertura serán
consideradas en sgte
cuadrante:
• 2.50 – 3.50 metros
• 3.50 – 5.00 metros
B
A
C
D
E
A
D
E
C
B
(A)

Argentum
Ejemplo Practico
RAMPA 3.00 X 3.00 METROS
HASTIAL DERECHO
15 Fracturas por metro
Se rompe con dos golpes de
picota
Condición de las fracturas
abiertas rellenas de arcilla.
Factor Influyente agua.
DETERMINAR EL GSI
TIPO DE SOSTENIMIENTO
TIEMPO DE AUTOSOPORTE
R.M.R
USANDO LA TABLA
GEOMECANICA.
B
A
C
D
E
A
D
E
C
B
F/B
LF/B LF/R
F/MP
LF/P
F/R
MF/B MF/P
IF/R
MF/MP
IF/P
F/P
MF/R
IF/MP
(A)
(A)
(A)
(A)
(A)
(B)
(A)
(A)
(A)
(B)
(A)
(B)
(B)
(C)
(B)
(C)
(C)
(D)
(C)
(D)
(C) (E)
(C)
(D)
(D)

Argentum
Resolviendo
RAMPA 3.00 X 3.00 METROS
MF/P.
PERNO 1.0 X 1.0 Y/O CINTA
OCASIONAL
1 DIA
R.M.R 40
USANDO LA TABLA
GEOMECANICA.
B
A
C
D
E
A
D
E
C
B
F/B
LF/B LF/R
F/MP
LF/P
F/R
MF/B MF/P
IF/R
MF/MP
IF/P
F/P
MF/R
IF/MP
(A)
(A)
(A)
(A)
(A)
(B)
(A)
(A)
(A)
(B)
(A)
(B)
(B)
(C)
(B)
(C)
(C)
(D)
(C)
(D)
(C) (E)
(C)
(D)
(D)

Argentum
Tabla para labores en Explotación TAJEOS
 Zona Mineralizada:
aberturas menores a 3.00
aberturas mayores a 3.00
 Zona de Cajas
Tajeos en breasting y
sub niveles
Tajeos en perforación
vertical ( considerando
un solo corte)
A
D
C
B
E
A
D
C
B
E
A
D
C
B
E
A
D
C
B
E

Argentum
Ejemplo practico
Abertura menor de
3.00 metros
Perforación horiz.
breasting
Zona mineralizada
15 f/m se indenta profundamente
Zona cajas
15 f/m se indenta
superficialmente
F /B
( A) ( A)
( C)
( C)
( D)
( D)
( D)
A
F /R
D
C
MF /B
B
( A)
MF /R
F /P
( B)
( B)
F /MP
I F/R
( C)
MF/P
I F/ MP
( E) ( E)
MF/ MP
I F/P
( D)
( D) ( D)
E
A
D
C
B
E
( E)
A
D
C
B
E
A
D
C
B
E

Argentum
Ejemplo practico
Abertura menor de 3.00 Mts.
Perforación horiz. breasting
Zona mineralizada
GSI : MF/MP
sostenimiento Guarda cabeza a
1.5 con encribado o cuadro de
madera
R.M.R 30
Tiempo de autosoporte ½ día.
Zona cajas
GSI : MF/P
sostenimiento Malla colocada
con pernos 1.2. x 1.2 tambien
se puede colocar puntales
R.M.R 40
Tiempo de autosoporte 1 día.
F /B
( A) ( A)
( C)
( C)
( D)
( D)
( D)
A
F /R
D
C
MF /B
B
( A)
MF /R
F /P
( B)
( B)
F /MP
I F/R
( C)
MF/P
I F/ MP
( E) ( E)
MF/ MP
I F/P
( D)
( D) ( D)
E
A
D
C
B
E
( E)
A
D
C
B
E
A
D
C
B
E

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