capitulo relacionado a la goeemecánica

1. 1
CURSO PRACTICO DE
GEOMECANICA ELEMENTAL
CAPITULO I
Autor: Ing. Carlos Vallejo Cortes
CIP: 15480
CONOCIENDO LA ROCA
Evite el desprendimiento de Rocas,
colocando el Soporte Adecuado en
el Momento Oportuno

2. 2
GEOMECANICA
GEOLOGIA
MECANICA DE ROCAS
EXCAVACIONES
MINERAS
APLICACION EN LA
MINERIA
SEGURIDAD
SOSTENIMIENTO
OPERACIONES MINERAS
* VOLADURA
* METODOS DE MINADO
* OTROS
PLANEAMIENTO Y
PROYECTOS
OPTIMIZACION DE LA
PRODUCCION
COSTOS

3. 3
PRIMERA PARTE
Geomecanica en el control del desprendimiento
de rocas en las labores Mineras.
• Conocer la roca.
• Conocer los factores que influyen.
• Conocer el tipo de soporte.
• Conocer el tiempo de colocacion.
• Conocer los procedimientos de colocacion.
• Conocer el mapeo geomecanico.
• Conocer los metodos de control.

4. 4
CONOCIENDO LA ROCA
SE HAN FORMADO POR PROCESOS
GEOLOGICOS.
a).-Sedimentarios b).-Magmáticas c).-Metamórficos
Rocas Rocas Rocas
Sedimentarias Ígneas Metamórficas
Consisten en una composición de minerales
(Cuarzo, Calcita, Feldespatos, Micas etc.)

5. 5
• El conocimiento de la roca será la primera
lección que debemos aprender y aplicar hasta
que seamos conscientes de que la conocemos y
sabemos diferenciarla en nuestra mina, tanto
en las labores de explotación (tajeos), como en
las de desarrollo (galerías, rampas y cruceros)
• Su conocimiento permitirá escoger el tamaño
de la labor, la voladura mas adecuada, el
tiempo y tipo de soporte a colocar y sobre todo
si estamos en una zona con condición segura o
no.
• Cada unidad minera tiene diferentes tipos de
rocas que a su vez están en diferentes
condiciones, ya que cada yacimiento ha tenido
su propia formación y evolución hasta llegar a la
situación actual en que la explotamos, por lo
tanto es necesario definirlas.

6. 6
PRINCIPALES PARAMETROS.
Tanto los procesos geológicos como
su composición de minerales le han dado
a las rocas unas características que las
diferencian unas de otras al igual que a su
comportamiento cuando son excavadas.
• Las condiciones de fracturamiento se miden
utilizando un flexometro o una cinta métrica y
se determina midiendo a lo largo de un metro,
cuantas fracturas se presentan en la roca, para
observarse mejor la pared rocosa de la labor debe
estar bien lavada.
• Las características o parámetros más
significativos de su comportamiento son las
condiciones de fracturamiento y las
condiciones de resistencia.

7. 7
No se consideran las fracturas por disparo, ni
las fracturas muy pequeñas, menores de 1.0
mt de longitud.
De acuerdo al numero de fracturas por metro
lineal las rocas se clasifican en:
 Masiva ( menos de 2 fracturas / metro )
 Levemente fracturada ( 2 a 5 fracturas / metro)
 Moderadamente fracturada ( 6 a 12 fracturas /
metro.
 Muy fracturada ( 12 a 20 fracturas / metro ).
 Intensamente fracturada ( mas de 20 fracturas /
metro ).
 Triturada ( solamente se obtienen fragmentos )

8. 8
REPRESENTACION GRAFICA DE
ORIENTACION DE DISCONTINUIDADES

9. 9
• Las condiciones de resistencia, consideran dos
aspectos, la resistencia a romperse o indentarse
con la picota y las condiciones de las paredes de
las fracturas ( si están abiertas, si son rugosas,
lisas o estriadas, si tienen o no relleno de panizo).
 Muy Buena o Extremadamente Dura, solo
se astilla con golpes de picota.
 Buena o Muy Dura, se rompe con mas de tres
golpes
 Regular o Dura, se rompe con uno a tres
golpes de picota.
De acuerdo a como se rompen o se indentan
con la picota se clasifican en:

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 Pobre o Blanda, se indenta superficialmente
con la punta de la picota.
 Muy Pobre o Muy Blanda, se indenta
profundamente con la punta de la picota.
De acuerdo a las condiciones de las paredes se
clasifican en:
 Muy Buena.-Si esta cerrada, es rugosa y fresca.
 Buena.- Si esta levemente abierta,
moderadamente rugosa y tiene
oxidación.
 Regular.- Si esta moderadamente abierta, es
lisa y presenta oxidación.
 Pobre.- Si esta moderadamente abierta,
lisa y presenta relleno de limo o
panizo.

11. 11
 Muy Pobre.- Si esta muy abierta (mayor de
10.0 cm) esta estriada y rellena
de panizo.
Cuando se quiere conocer como se
comportara la roca, deberá describirse ambas
condiciones de resistencia.
Si nosotros queremos excavar y ya hemos
determinado las condiciones de fracturamiento y
de resistencia, debemos conocer que existen otros
parámetros naturales que pueden modificar su
comportamiento al ser excavadas, tales como los
esfuerzos, la presencia de agua y la orientación y
tamaño de la excavación con respecto a la
orientación de las discontinuidades.

12. 12
LISA
PLANA-RUGOSA
ONDULADA-LISA
REPRESENTACION GRAFICA DE
SUPERFICIES DE DISCONTINUIDADES

13. 13
SUPERFICIES TIPICAS DE DISCONTINUIDADES

14. 14
LF/MB LF/B LF/R LF/P LF/MP
F/MB F/B F/R F/P F/MP
MF/MB MF/B MF/R MF/P MF/MP
IF/MB IF/B IF/R IF/P IF/MP
T/MB T/B T/R TP T/MP

15. 15
Fracturas plano - rugosas
en areniscas.
Moderadamente abiertas
y sin relleno, formando
bloques de tamaño medio
(MF/P), con abertura
mayor se considera (MP)
Muy pobres y se compor-
tan como bloques sueltos.

16. 16
Afloramiento de calizas.
Se observan dos familias
Principales de disconti-
nuidades, las horizontales
son planos de estratificación
y las verticales son diaclasas
La estratificación presenta
un espaciado “muy junto” y
una continuidad “media”,
acabando fuera del
afloramiento. La diaclasa
tiene espaciado “muy junto”
y una continuidad “muy
baja” acabando en la
estratificación.
Se forman bloques “muy pe
queños” (MF/R)

17. 17
Cuarcitas ordo-
vicicas. Macizo
rocoso muy
fracturado, ma-
triz rocosa con
resistencia alta.
Calidad media.
Clase RMR III
(MF/B).

18. 18
Paragneis.
Las fracturas
conjugada con
la foliación da
lugar a un ma-
cizo de Calidad
Media y Clase
RMR III (F/R)

19. 19
Dolomias, estratificación
con espaciado muy jun-
to, alto grado de fractu-
ración, RQD muy bajo
(<25%). Macizo de Calidad
Mala. Clase RMR IV
(IF/P)

20. 20
Cuarcitas ordo-
vicicas. Macizo
brechado y alte-
rado de Calidad
Mala. Clase RMR
IV (IF/P)

21. 21
COMO APLICAR ESTE CONOCIMIENTO.
o Si la roca esta masiva, menos de una fractura
/ metro, el porcentaje de ocurrencia de
desprendimiento será 0%.
o Si la roca esta levemente fracturada de una a
dos fracturas / metro, el porcentaje de
ocurrencia de caídas de rocas será 0% a
20%.
o Si la roca esta moderadamente fracturada de
dos a seis fracturas / metro, el porcentaje de
ocurrencia de desprendimiento será entre
20% a 40%.
a).- Con respecto al fracturamiento

22. 22
o Si la roca esta muy fracturada de seis a
doce fracturas / metro, el porcentaje de
ocurrencia de desprendimiento será entre
40% a 70%.
o Si la roca esta intensamente fracturada de
doce a veinte fracturas / metro, el
porcentaje de ocurrencia de caída de
rocas estará entre 70% a 100%.
o Si la roca esta triturada, el porcentaje de
ocurrencia de caídas será de 100%.

23. 23
b).- Con respecto a la condición de resistencia.
o Si la roca solo se astilla cuando la golpeo
con una picota muchas veces, el porcentaje
de ocurrencia de caída de rocas será de 0%
a 20%.
o Si la roca se rompe con mas de tres golpes
de picota, el porcentaje de ocurrencia de
desprendimiento será de 20% a 40%.
o Si la roca se rompe con uno a tres golpes
de picota, el porcentaje de ocurrencia de
desprendimiento será de 40% a 60%.
o Si la roca se indenta superficialmente con
la punta de la picota, el porcentaje de
ocurrencia de caída será de 60% a 80%.

24. 24
o Si la roca se indenta profundamente con la
punta de la picota, el porcentaje de
ocurrencia de caída será de 80% a 100%.
c).- Por condición de fracturas.
o Si la roca tiene fracturas cerradas y
rugosas, el porcentaje de ocurrencia de
caídas será de 0% a 20%.
o Si la roca tiene fracturas levemente
abiertas y rugosas con oxidación, el
porcentaje de desprendimientos será de
20% a 40%.
o Si la roca tiene fracturas abiertas, lisas y
con oxidación el porcentaje de ocurrencia
de caídas será de 40% a 60%.

25. 25
o Si la roca tiene fracturas abiertas, con
superficie lisa y rellenas con panizo, el
porcentaje de ocurrencia de caídas será de
60% a 80%
o Si la roca tiene fracturas muy abiertas, con
superficie estriada y rellenas con panizo, el
porcentaje de ocurrencia de desprendimiento
será de 80% a 100%.
Si en cada una de estas condiciones hay
presencia de agua, el porcentaje de caída de
rocas aumentara, igualmente si hubiera
presiones de montaña (zonas profundas) o de
relajamiento (cerca de superficie).

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INFLUENCIA DEL AGUA SUBTERRANEA
 En la roca fracturada o estratificada, la
influencia del agua en las fisuras es un aspecto
importante a considerar. Cuando en las fisuras
hay presencia de agua, esta ejerce presión y
actúa como lubricante, además puede lavar el
relleno débil de las fracturas, complicando la
situación de la excavación.
 En las rocas masivas o levemente fracturadas,
la presencia del agua no tiene influencia
significativa

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 En las rocas severamente fracturadas, la
presencia del agua origina que tiendan a
aflojarse con más facilidad. En ambientes de
altos esfuerzos el aflojamiento de la roca será
más rápido.
 La observación de cambios en la humedad en
el techo y paredes de la excavación ayuda en
el reconocimiento de posibles fallas de la roca,
como resultado de las variaciones de los
esfuerzos. Si el agua empieza a filtrarse a
través de la roca dentro de un área que es
normalmente seca, esto es un signo de que la
roca esta pasando por cambios de esfuerzos,
estos cambios harán que las fracturas se abran
o se extiendan, empezando a manifestarse la
humedad.

28. 28
Similarmente, si un área normalmente con
presencia de agua empieza a secarse, esto
también deberá tomarse como una indicación
de que la roca esta ganando esfuerzos.
 La presencia del agua en las fallas geológicas y
zonas de corte influyen significativamente en
la estabilidad de la masa rocosa de una
excavación. La presencia del agua en la roca
intemperizada y débil de estos rasgos
geológicos, puede acelerar el aflojamiento y
puede actuar como lubricante para producir
deslizamientos. En ambientes de altos
esfuerzos la situación de la estabilidad de la
masa rocosa se complica.

29. 29
 Finalmente, en las rocas expansivas el agua
es el detonador del hinchamiento de las
mismas, con la consecuente generación de
altas presiones y deformaciones que
pueden llevarla a la falla o dañar los
sistemas de sostenimiento.
 Agua asociada al relleno hidráulico, causa
los efectos que se han considerado en los
párrafos anteriores debido al agua infiltrada,
por lo tanto, si no se controla
adecuadamente este relleno, podría debilitar
las cajas, si se presentara este caso, es
recomendable el relleno en pasta.

30. 30
INFLUENCIA DE LOS ESFUERZOS
 Toda la masa rocosa subterránea, asi como,
su estructura y materiales son afectados por
los esfuerzos, conforme se avanza con el
minado se origina la concentración de
esfuerzos en las labores causando
desprendimientos y descostramientos en los
frentes, en las paredes, cajas laterales y la
caja techo, estos esfuerzos van apareciendo
gradualmente y de no ser detectados y
controlados pueden acelerarse rápidamente
hasta alcanzar proporciones catastróficas.

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 Los efectos de los esfuerzos en la
excavaciones se incrementan con la
profundidad, con la cercania a estructuras
geológicas como fallas o ejes de plegamientos
y con la cercania a otras labores, que hace
fallar a puentes o pilares.
 Cuando una roca esta fallando, genera un
ruido, cuando el ruido de la roca es escuchado
en una área de la mina que es normalmente
silenciosa, el área debe ser rastreada, algunas
excavaciones son muy ruidosas porque la
roca esta continuamente relajandose, también
es importante considerar cuando estas áreas
se convierten en áreas silenciosas, por que,
esta condicion implicaría un potencial
fallamiento de la roca

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 A medida que las aberturas del minado se van
acercando se presentan mayores
concentraciones de esfuerzos en los puentes o
pilares que los separan, cuando estos esfuerzos
superan la resistencia de la masa rocosa se
presenta el desprendimiento violento de la
roca.
 Otra observación de la concentración de
esfuerzos son los cambios en la humedad en
las paredes y en el techo, si el agua empieza a
filtrarse a través de la roca dentro de un área
que es normalmente seca, es un signo de que
la roca esta pasando por cambios de esfuerzos
(relajamiento). Similarmente si un área
normalmente humeda empieza a secarse,
también puede ser una indicación de que la
roca esta siendo presionada.

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ORIENTACION DE LA EXCAVACION.
 Si una excavación avanza paralela a fallas
principales y zonas de corte, o a un sistema
de discontinuidades, o al rumbo de los
estratos, el debilitamiento de la roca puede
ocurrir, bien naturalmente o bien por el
proceso de minado.
 El fallamiento de la excavación es una
constante preocupación, particularmente, si
la excavación avanza cerca de la falla
geológica, la situación se hace aun mas seria
por que los esfuerzos convergen y se
concentran en el área confinada entre la falla
geológica y la excavación.

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Si los esfuerzos de presión son mas grandes
que los esfuerzos de la roca entonces va a
ocurrir una repentina y espectacular falla de la
roca.
 Lo ideal para tener condiciones de estabilidad
favorables de la masa rocosa de una
excavación es que esta avance en forma
perpendicular, es decir cruzando, al sistema
principal de diaclasas, o al rumbo de los
estratos, fallas principales y zonas de corte.

35. 35
TAMAÑO DE LA EXCAVACION
 En general, el crecimiento del tamaño de una
excavación genera un peligro potencial, si es
que no se adoptan medidas de control de la
estabilidad de la masa rocosa. Cuando el
tamaño de la excavación crece, los techos,
paredes o cajas están expuestos a mayores
rasgos estructurales de la masa rocosa, luego,
los bloques y cuñas que se autosostenían
cuando la excavación era aun pequeña, ahora
tienen menos autosostenimiento, lo cual
representa un peligro potencial.

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 En rocas fracturadas en donde las familias
de diaclasas u otras discontinuidades forman
bloques rocosos de tamaño mediano a
grande, estos tienden a presionarse uno
contra el otro en el contorno de la
excavación, logrando autosostenerse,
especialmente en excavaciones de tamaño
pequeño. Sin embargo, cuando las
dimensiones de la excavación crecen, hay
siempre la posibilidad de que la roca pueda
deslizarse o caerse.
 En masas rocosas de estratificaciones
horizontales planas, el agrandamiento de la
excavación afectara la estabilidad de la
misma, debido a la capacidad de
autosostenimiento de los estratos y debido

37. 37
también a los esfuerzos. Si el tamaño de la
excavación permite que las capas rocosas se
muevan unas en relación a otras, entonces
la falla de la excavación puede ocurrir.
 Si tenemos cuñas biplanares en el techo
donde se está desarrollando la excavación y
esta se ensanchara la cuña irá creciendo
para llegar inevitablemente al colapso,
debido al incremento de su peso. La misma
conclusión se puede establecer para las
cuñas tetrahedrales. Este ejemplo demuestra
que el incremento del ancho de la
excavación puede reducir las condiciones de
estabilidad de la excavación.