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Sesin 7

DIMENSIONAMIENTO DE PILARES Y LOZAS USANDO GRAFICOS DE

ESTABILIDAD

Ing. Abdel A. ARROYO AGUILAR

VariablesEstablecer una metodologa para dimensionar pilares para laexplotacin de minas subterrneas utilizando grficos deestabilidad construido a partir de parmetros geolgicos ygeomecnicos.

Identificacin de variablesQ` = Q ModificadoEl Numero de estabilidad (N`)El radio hidrulico (HR)El RMR Rock Mass RatingEl RMRM Rock Mass Rating ModificadoELOS=vol/area : del material diluyente proveniente de la cajatecho.K = Contante de actividad tectnica

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Metodologa de Trabajo

Diseo Preliminar usando Grficos de Estabilidad

EVALUACIN (software)

Geomecnica Econmica

Diseo RevisadoAplicacin -Tajeo Piloto

Ajustes y Correcciones del Diseo de acuerdo a resultados de la ejecucin Tajeo Piloto

Diseo Final - Produccin

Modelo Geolgico

Evaluacin Geotcnica RMRM y N: numero de estabilidad

Aplicacin:

Se acepta para el diseo subterrneo.

Se puede aplicar para:

Estudios de pre-factibilidad

Planeamiento

Back anlisis (anlisis de actuales pilares en operacin)

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MARCO TEORICODiseo de Pilares y Lozas

Tpicamente se utilizan para separar tajeos en explotacin

En estos pilares se prepara la infraestructura de produccin, ventanas de extraccin, embudos de traspaso, etc

El esfuerzo principal es generalmente horizontal en USA, Canad, Chile, Per, Sudfrica, Australia

En Indonesia, filipinas el esfuerzo vertical es mayor que el horizontal

Perfil Transversal de una veta

3

2

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Tctonica y Relacin entre esfuerzos

La relacin entre el esfuerzo vertical y el horizontal se define por la constante de actividad tectnica k

Esta constante es funcin de la evolucin que han tenido las rocas en el tiempo y la actividad tectnica circundante. En Per la placa ocenica empuja a la placa continental en la horizontal, resultando en un esfuerzo horizontal 3 veces mayor al vertical

123; Hzz

ofundidadH

rocaEP

Hz

Pr

..

10 2

vHz k

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Esfuerzos actuando el Pilar

X

Perfil Transversal de una veta

v

Hz Hz w

h

H

Geometria PERFIL

GEOMETRIA Planta

Hz

Los Tajeos tambin se pueden rellenar de modo de aumentar el confinamiento (del orden de 1MPa) lo cual hace que los pilares posea mayor resistencia unitaria y por lo tanto su dimensin w disminuya.

h = alto pilar = potenciaW = ancho del pilarH = largo del pilar

Modelo Numrico Para el Anlisis de Estabilidad de Pilares

Tajeos

Pilar

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Anlisis de Esfuerzo Previa Excavacin de Tajeos

21MPa

27MPa

Anlisis de Esfuerzo Despus de Excavacin de Tajeos

52 MPa

15 MPa

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Diseo de PilaresAncho perpendicular al esfuerzo en anlisisEsfuerzo se calcula con el mtodo de rea tributaria

GRFICA DE ESTABILIDAD DE PILARES DE LUNDER Y PAKALNIS (1997).

-Relacin ancho (Wp) / alto (h) del pilar a evaluar. En donde la altura del pilar queda determinada en el eje del sentido del mximo esfuerzo de solicitacin del pilar.-Carga el en pillar (Pillar Stress)- Resistencia a la compresin uniaxial de la roca intacta representativa del pilar (UCS)

Diseo de Pilares

GRFICA DE ESTABILIDAD DE PILARES DE LUNDER Y PAKALNIS (1997).

Lunder y Pakalnis proponen que la resistencia del pilar puede ser expresada adecuadamente por dos lneas de Factores de Seguridad (Factor of Safety, lneas FOS destacadas en grfica). Pilares con FOS1.4 no presentan dao. La regin con 1

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Diseo de Pilares

Estimacin de ELOS como funcin de HR y N

ELOS=vol/areadel material diluyente proveniente de la pared colgante y techo

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Stress y Relajacin

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Mina San Cristbal

LEVANTAMIENTO GEOMECANICO TAJEO PILOTO

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Consideraciones El dimensionamiento de pilares para el estudio, se bas en

mantener paredes estables (reas abiertas de paredes menores al RH admisible). En principio se consideran pilares no recuperables, es decir, las dimensiones deben ser las mnimas estables y el diseo no considera infraestructura (labores) para recuperacin de pilares.

Como criterios de aceptabilidad para el diseo de pilares se consider un Factor de Seguridad mayor a 1.4 de acuerdo al mtodo de Lunder & Pakalnis (1997)

Considerando la potencia del cuerpo mineralizado como dimensin fija para los pilares (esta dimensin en trminos geotcnicos corresponde a la altura de pilares dado que la carga o esfuerzo solicitante ser horizontal), se determinaron los anchos mnimos para mantener una geometra estable de pilares. En otra palabras se determin la relacin Wp/h.

Diseo de Pilares

Proyecto

GRFICA DE ESTABILIDAD DE PILARES DE LUNDER Y PAKALNIS (1997).

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Resultados Preliminares En el grafico muestra la relacin Wh/h para las condiciones de

proyecto debe ser mayor a 0.9. Lo anterior implica que para una potencia o abertura de tajeo de 20 m, se requiere un pilar ancho mnimo de w = 18 m.

Para asegura el ancho mnimo en sentido longitudinal, y considerando los patrones estructurales, se recomienda mantener una razn W/H mayor a 1.1, esto es, para un ancho de explotacin de 20 m, mantener un pilar de 22.0 m.

Se destaca que las dimensiones de pilares obtenidas mediante tcnicas empricas, solamente consideran la calidad del macizo rocoso. En forma paralela se analiz la condicin geomtrica estructural dada por fallas mayores que puedan variar por lado la ubicacin y por otro lado las dimensiones de pilares

Modelamiento Matemtico (tajeos y pilares)

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Diseo Preliminar de Pilares

Grafico de estabilidad de Mathews (2008) modificado

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Tajeo preliminar del TAJEO PILOTO