XXIV Pilares Corona

REPBLICA DEL PER MINISTERIO DE ENERGA Y MINAS

GUA PARA LA EVALUACIN DE LA ESTABILIDAD DE LOS PILARES CORONA

SUB - SECTOR MINERA DIRECCIN GENERAL DE ASUNTOS AMBIENTALES MINEROS

LIMA - PER

Preparado por Trevor Carter, Ph.D., P.Eng. Luiz Castro, Ph.D., P.Eng. por encargo del

Todos los derechos reservados. Esta gua no puede ser total o parcialmente reproducida, memorizada en sistemas de archivo o transmitida en cualquier forma o medio electrnico, mecnico, fotocopia o cualquier otro sin la autorizacin previa del Ministerio de Energa y Minas del Per. Primera Edicin: Setiembre de 2007

ndice

NDICESeccin Pgina

ndice ............................................................................................................................ iii Presentacin ................................................................................................................. v 1. 2. Introduccin......................................................................................................... 1 1.1 2.1 2.2 2.3 2.4 2.5 2.6 2.7 2.8 2.9 3. Estructura del Presente Documento ....................................................... 3 Objetivo...................................................................................................... 5 Requisitos del Estudio ............................................................................. 5 Consecuencia y Riesgo de la Falla.......................................................... 6 Recoleccin de Datos Sitios de Bajo Riesgo ...................................... 9 Recoleccin de Datos Todos los Otros Sitios..................................... 9 Evaluacin de la Estabilidad .................................................................. 11 Rehabilitacin.......................................................................................... 15 Monitoreo de la Estabilidad Fsica de los Pilares Corona................... 17 Consideraciones para la Evaluacin de la Estabilidad ....................... 192.9.1 Componentes Clave para la Caracterizacin del Pilar............................. 19

Gua para el Proponente - Estabilidad de Pilares Corona ............................... 5

Gua para el Proponente - Cierre de Piques, Chimeneas y Otras Labores Verticales Abiertas a Superficie....................................................................... 21 3.1 Guas ........................................................................................................ 213.1.1 3.1.2 Caracterizacin de Hoyos Abiertos .......................................................... 21 Medidas Correctivas................................................................................. 21

4.

Gua para el Evaluador ..................................................................................... 23 4.1 Mecanismos de Falla del Pilar Corona.................................................. 234.1.1 4.1.2 4.1.3 4.1.4 4.1.5 4.1.6 4.1.7 Fracturamiento de la Roca ....................................................................... 23 Falla de Tapn.......................................................................................... 24 Desmoronamiento .................................................................................... 24 Laminacin ............................................................................................... 25 Fallas de Estratos..................................................................................... 26 Formacin de Chimeneas ........................................................................ 27 Derrumbe.................................................................................................. 28

4.2 4.3 4.4

Tiempo de las Fallas ............................................................................... 29 Consideraciones de Estabilidad ............................................................ 30 Mtodos de Anlisis ............................................................................... 324.4.1 4.4.2 4.4.3 4.4.4 Mtodos Empricos................................................................................... 32 Evaluacin Analtica ................................................................................. 34 Procedimientos Numricos ...................................................................... 35 Cmo Escoger el Mtodo de Anlisis Apropiado..................................... 37

4.5 4.6

Medidas Correctivas ............................................................................... 37 Potencial de Hundimiento ...................................................................... 404.6.1 Prediccin del Hundimiento...................................................................... 41

Repblica del Per

iii

Ministerio de Energa y Minas

ndice

5.

Referencias ........................................................................................................ 45

LISTA DE TABLAS Tabla 1-1 Tabla 2-1 Tabla 2-2 Tabla 2-4 Tabla 2-5 Tabla 4-1 Tabla 4-2 Consideraciones de Seguridad y Opciones de Remediacin para las Labores Mineras Subterrneas cerca de la Superficie ............................... 2 Significancia Comparativa de la Falla de Pilares Corona ........................... 7 Aspectos de Riesgo de Labores Mineras Subterrneas cerca de la Superficie .................................................................................................... 8 Aplicabilidad de Diversas Tcnicas de Construccin para la Remediacin de Pilares Coronas Potencialmente Inestables................... 17 Datos Clave Requeridos para la Caracterizacin de las Condiciones de Estabilidad de Pilares Corona Superficiales ............................................. 19 Velocidad de Avance de Fallas de Tajeos poco Profundos, Basada en Estudios de Casos (CANMET, 2006)........................................................ 30 Comparacin de las Ventajas y Desventajas de Diversos Modelos Numricos Disponibles ............................................................................. 36

LISTA DE FIGURAS Figura 1-1 Terminologa de Pilares Corona ................................................................. 1 Figura 2-1 Modos de Falla de los Pilares Corona ...................................................... 12 Figura 2-2 Instrumentacin geotcnica mnima en la evaluacin de estabilidad de pilares corona............................................................................................ 18 Figura 4-1 Modo de Falla del Pilar Corona Fracturamiento de la Roca .................. 23 Figura 4-2 Modo de Falla del Pilar Corona Falla de Tapn..................................... 24 Figura 4-3 Modo de Falla del Pilar Corona Desmoronamiento ............................... 25 Figura 4-4 Modo de Falla del Pilar Corona Laminacin ........................................... 26 Figura 4-5 Modo de Falla del Pilar Corona Falla de Estratos.................................. 27 Figura 4-6 Modo de Falla del Pilar Corona Formacin de Chimenea ..................... 28 Figura 4-7 Modo de Falla del Pilar Corona Derrumbe............................................. 29 Figura 4-8 Modo de Falla del Pilar Corona El Esponjamiento Detiene la Falla....... 31 Figura 4-9 Grfico del Ancho Escalado de Pilares Corona ........................................ 33 Figura 4-10 Ejemplo de Modo de Falla de Placa Rectangular ..................................... 34 Figura 4-11 Ejemplo de Modelo de Viga de Dovela ..................................................... 35 Figura 4-12 Ejemplo de Losa de Concreto de Tipo Tablero de Puente ..................... 38 Figura 4-13 Ejemplo de Refuerzo de Corona mediante Concreto Compactado a Rodillo ....................................................................................................... 38 Figura 4-14 Ejemplo de Refuerzo de Pilar Corona mediante Concreto Estructural ..... 39

LISTA DE ANEXOS ANEXO A ANEXO B ANEXO C ANEXO D Caracterizacin de Suelos Clasificacin del Macizo Rocoso Fundamentos Tericos de las Hojas de Clculo para el Clculo de Pilares Corona Ejemplos de Programas de Software Disponibles para la Evaluacin de la Estabilidad del Pilar Corona

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Presentacin

PRESENTACINLa minera cumple un rol fundamental en la economa del Per y constituye un gran factor de desarrollo. Es el primer proveedor de divisas y aporta hoy ms del 60% del total de nuestros ingresos por exportaciones; no obstante, la fase de explotacin de una mina tiene una vida relativamente corta, en tanto que sus impactos podran prolongarse a perpetuidad si no se disean e implementan las medidas apropiadas para asegurar la estabilidad fsica y qumica de los sitios mineros una vez concluida su explotacin. La experiencia internacional demuestra no slo que es viable desarrollar las actividades mineras cuidando el ambiente, sino que la excelencia ambiental constituye un imperativo tico imprescindible de solidaridad con las futuras generaciones y para el logro del Bien Comn que es la causa final del Estado y la sociedad en todo sistema democrtico que se expresa en la seguridad y el bienestar general de las personas sin distincin de raza, sexo, condicin econmico o de cualquiera otra ndole. Un aspecto clave para garantizar la adecuada proteccin del ambiente en el desarrollo de las actividades mineras es asegurar la estabilidad fsica y qumica a largo plazo, luego de concluida la fase de explotacin. La mejor manera de lograr este fin es incorporar el concepto del cierre desde las etapas iniciales del proyecto y aplicar las mejores tcnicas de ingeniera para disear estructuras mineras seguras. En este sentido, la estabilidad de los tabiques de roca ubicados entre la superficie y una labor subterrnea, llamados pilares corona, debe ser cuidadosamente evaluada con el fin de asegurar su estabilidad tanto a corto como a largo plazo, incluso mucho tiempo despus del cierre de las labores mineras, cuando ya nadie recuerda que all funcion una mina. Por tal motivo, el anlisis de la estabilidad de los pilares corona constituye una tarea fundamental y muy delicada para las empresas mineras y sus consultores, as como para el propio Ministerio de Energa y Minas. De otro modo, la falla de un pilar corona podra resultar en un serio problema ambiental y afectar la seguridad de las personas. Por ello me complace presentar esta Gua, elaborada con el concurso de expertos canadienses, gracias a la colaboracin de la Agencia Canadiense de Desarrollo Internacional - ACDI a travs del Proyecto de Reforma del Sector de Recursos Minerales del Per - PERCAN. Esta Gua debe ser de gran utilidad para los responsables de las empresas mineras, consultores, funcionarios del Estado y para todas las personas e instituciones interesadas en la identificacin, evaluacin, prevencin y mitigacin del impacto de las actividades mineras. El Ministerio de Energa y Minas renueva as su compromiso con los objetivos trazados por el Gobierno en la lucha contra la pobreza y en la promocin de las inversiones responsables en nuestro pas. Lima, 10 de setiembre de 2007

Arq. Juan Valdivia Romero Ministro de Energa y MinasRepblica del Per

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Introduccin

1.

INTRODUCCIN

Un pilar corona superficial se define como la zona de roca existente sobre la parte superior de una labor subterrnea (Figura 1-1). Los pilares corona superficiales de minas subterrneas activas o abandonadas constituyen un peligro potencial para el uso a largo plazo de los sitios con minas antiguas. En algunos lugares estos pilares corona de roca se encuentran cubiertos con material de cobertura y en otros casos por lagunas e infraestructura superficial. Los pilares corona comnmente se dejan en el piso de los tajos abiertos para separar las labores superficiales de las subterrneas. Una vez que el minado ha terminado, debe evaluarse la estabilidad a largo plazo de los pilares corona. Esta evaluacin es necesaria a fin de determinar una adecuada medida de cierre compatible con el uso planeado a largo plazo para la propiedad. En la Tabla 1-1 se indica algunas de las consideraciones de seguridad y opciones de remediacin para las labores mineras cerca de la superficie. Figura 1-1 Terminologa de Pilares Corona

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Introduccin

Tabla 1-1tem Estabilidad de Pilares Corona y Labores Mineras Superficiales Cercanas

Consideraciones de Seguridad y Opciones de Remediacin para las Labores Mineras Subterrneas cerca de la SuperficieObjetivos Proteger la seguridad pblica. Estabilizar para prevenir el hundimiento superficial. Evitar el acceso a hoyos abiertos. Opciones de Remediacin Cercado del rea Construccin de zanjas y bermas Relleno Colocar una capa superior de concreto reforzado de tipo tablero de puente Colocar una capa superior de suelo cemento compactado con rodillo Comentarios Para todos los tems, la ubicacin del lugar determinar el nivel apropiado de esfuerzo requerido.

Piques y chimeneas a la superficie

Proteger la seguridad pblica. Prevenir el hundimiento superficial. Evitar el ingreso.

Cercado del rea Colocar una capa superior con capa de concreto reforzado unido al basamento rocoso.

Se podra colocar una capa superior de revestimiento de concreto a travs de material de cobertura si el revestimiento se encuentra en condicin aceptable.

Permitir la ventilacin de gas. Galeras inclinadas y bocaminas a la superficie Proteger la seguridad pblica. Prevenir el hundimiento superficial. Evitar el acceso. Hundimiento superficial Proteger la seguridad pblica Cercado del rea Construccin de zanjas y bermas Volver a dar forma a las superficies afectadas Trabajos de relleno Seleccionar un mtodo de labores mineras que no causa hundimiento superficial Aplicable slo en la etapa de planificacin. Cercado del rea Relleno en la entrada Instalar barricada bloqueable Permitir la ventilacin de gas

La evaluacin de la estabilidad a largo plazo de los pilares corona puede ser compleja. La geometra de un pilar corona superficial puede variar de manera significativa. Los parmetros geomtricos que definen al pilar, tales como el ancho, longitud, espesor, profundidad, densidad e inclinacin, pueden determinar la estabilidad del pilar. La naturaleza geotcnica de los pilares puede tambin variar ampliamente en el pilar. La calidad, resistencia, ubicacin geolgica de la roca y las condiciones existentes del agua subterrnea pueden determinar la estabilidad a largo plazo del pilar corona. Es primordial conocer la naturaleza geomtrica y geotcnica del pilar corona para seleccionar el mtodo adecuado para la evaluacin de la estabilidad. Estos mtodos de evaluacin pueden incluir tcnicas de anlisis numrico, analtico y emprico.

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Introduccin

Con el fin de mantener un estndar alto y consistente en el diseo de pilares corona, el Ministerio de Energa y Minas (MEM) solicit el desarrollo de un enfoque estandarizado para guiar los diseos presentados por las compaas mineras que buscan el cierre permanente de sus operaciones. La presente gua ha sido elaborada para orientar a los proponentes en la evaluacin de la estabilidad a largo plazo de pilares corona durante el cierre de minas, as como para servir de referencia para los funcionarios del MEM, de tal manera que pueda realizar una evaluacin y revisin apropiada de los planes de cierre de minas. Los lineamientos para pilares corona se presentan en la Seccin 2.0, que incluye una visin general del anlisis y las tcnicas que pueden utilizarse en la evaluacin de la estabilidad de pilares corona. Esta gua ha sido elaborada a partir de documentos del gobierno canadiense, mencionados en las referencias, as como de la experiencia de los autores en la aplicacin del anlisis de la estabilidad de pilares corona en numerosos proyectos a nivel mundial. Las recomendaciones indicadas en este documento de ninguna manera pretenden restringir la presentacin de propuestas alternativas. En todo caso, se espera que los proponentes apliquen buenas prcticas de ingeniera con el fin de llegar a la solucin ms razonable para el sitio. Para el cierre o para los requerimientos de operacin a largo plazo en donde un pilar corona sirve para proteger la seguridad humana o el ambiente, el diseo se realizar siguiendo los trminos de la presente gua y luego deber ser revisado y certificado por un ingeniero geotcnico y estructural calificado, quien verificar (i) la calidad de la evaluacin de las condiciones del macizo rocoso, (ii) la calidad de la evaluacin de la estabilidad y (iii) el diseo y procedimientos de construccin de las acciones de remediacin.

1.1

ESTRUCTURA DEL PRESENTE DOCUMENTO

La Seccin 2 del presente documento seala los lineamientos bsicos para los proponentes para la evaluacin de la estabilidad de los pilares corona. Esto incluye requisitos, recoleccin de datos, evaluacin de estabilidad, rehabilitacin y monitoreo. La Seccin 3 seala los lineamientos bsicos para los proponentes para el cierre de piques, chimeneas y otras aberturas a superficie. Los lineamientos para el cierre de tajos abiertos no se incluyen en este documento. La Seccin 4 proporciona detalles adicionales de los modos de falla, consideraciones de estabilidad, tcnicas de anlisis y potencial de hundimiento de los pilares corona. La intencin de esta seccin es proporcionar lineamientos al personal del MEM para la evaluacin de los informes de cierre presentados por los proponentes. En anexos se incluyen aspectos sobre la caracterizacin de suelos, caracterizacin del macizo rocoso, tcnicas de evaluacin emprica y analtica y programas de software disponibles para la evaluacin de la estabilidad de pilares corona

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Gua Proponente Estabilidad2. GUA PARA EL PROPONENTE - ESTABILIDAD DE PILARES CORONAOBJETIVO

2.1

El objetivo de esta Gua es establecer los procedimientos para los proponentes que presentan planes de cierre, de modo que (a) se limiten los peligros potenciales, (b) se preserve la seguridad pblica, y, (c) se restaure lo mejor que sea posible el lugar del pilar corona para permitir un uso adecuado del terreno.

2.2

REQUISITOS DEL ESTUDIO

El proponente debe de presentar la informacin tcnica referente a las caractersticas geolgicas, geotcnicas y geomecnicas del macizo rocoso donde se encuentra el pilar corona a evaluar. Estas caractersticas son especficas para cada caso, por lo que el proponente debe de mencionar y esquematizar a travs de planos las condiciones locales de la zona como son: hidrologa, hidrulica, geologa, hidrogeologa, geodinmica, evaluacin de riesgos, planes de contingencia para posibles fallas, etc. (1) All donde un pilar corona va a permanecer en su lugar, se deber realizar un estudio geotcnico para determinar su estabilidad a largo plazo y seleccionar las medidas de rehabilitacin que sern compatibles con el uso previsto del terreno del lugar o su posible uso a largo plazo. Para presentarlo para su aprobacin, el estudio deber estar certificado por un ingeniero profesional calificado, con experiencia demostrada en una disciplina apropiada. El estudio requerido en la subseccin (1) deber incluir al menos informacin referente a,(a) la historia del tajeo y mtodo(s) de las labores mineras, (b) la historia, si la hubiera, de inestabilidad del macizo rocoso en las paredes del tajeo o en el pilar corona; (b) si se debe considerar el relleno de los tajeos, y si as fuera, el tipo de relleno que sera adecuado; (c) la ubicacin de bancos rellenos, construccin de compuertas y el material de relleno usado; (d) la proximidad de las personas o la infraestructura al lugar; (e) la densidad poblacional en al rea circundante; (f) la probabilidad de que el pblico tenga acceso al lugar;

(2)

(g) la infraestructura en riesgo, incluyendo carreteras, lneas de energa elctrica, tuberas, tuberas de gas, construcciones; (h) el potencial para minera o usos alternativos en el futuro; (i) (j) los impactos ambientales posibles causados por una falla; y la designacin de uso actual y futuro del suelo.

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Gua Proponente Estabilidad(3) Basndose en resultados del estudio requerido en virtud de la subseccin (1), se proporcionar una evaluacin del riesgo y las consecuencias de la falla del pilar corona realizada por un ingeniero profesional calificado.

2.3

CONSECUENCIA Y RIESGO DE LA FALLA

Una de las primeras cosas que se debe considerar en la evaluacin de la estabilidad de un pilar corona cercano a la superficie es la consecuencia de una falla. Si el lugar se encuentra ubicado en una zona muy poblada en donde existe la posibilidad de que las personas o la infraestructura se vean directamente impactadas por la falla del pilar, sta se podra considerar un rea de potenciales consecuencias graves. Si el lugar se encuentra en una ubicacin remota que es inaccesible al pblico y que no subyace a ninguna infraestructura, se puede considerar un rea de potenciales consecuencias leves. El grado de las consecuencias potenciales puede determinar el nivel de detalle requerido en la recoleccin de los datos y anlisis que se deben realizar para asegurar la estabilidad a largo plazo del lugar y determinar qu opciones apropiadas se pueden considerar para rehabilitacin, si fuera el caso. La informacin del lugar que se debe reunir y considerar en el proceso de evaluacin comprende: Proximidad de las personas o de la infraestructura al lugar, Densidad poblacional en el rea circundante, Acceso del pblico al lugar, Infraestructura en el lugar (carreteras, lneas frreas, lneas de energa elctrica, tuberas, construcciones), Potencial de volver a tener acceso al lugar en el futuro, Impactos ambientales potenciales causados por una falla.

La evaluacin de un lugar de consecuencias leves o consecuencias graves puede generar distintos enfoques y niveles de detalle necesarios para los requerimientos de evaluacin de estabilidad, enfoques de rehabilitacin y monitoreo. Las conclusiones a las que se llegue debern estar adecuadamente justificadas para evitar futuras controversias. Numerosos parmetros fsicos pueden afectar la estabilidad del pilar. La evaluacin de la estabilidad del pilar corona es tpicamente realizada usando los mejores datos disponibles, alguna informacin que puede ser medible y algunos datos que debern estimarse. Debido a la incertidumbre sobre el valor exacto de estos parmetros, siempre puede existir un rango de factor de seguridad potencial y/o probabilidad de falla" para la falla de un pilar corona. La incertidumbre del rango de esta probabilidad de falla se puede reducir por un aumento de la confianza de la medicin de los parmetros que afectan. Esto se puede lograr con un aumento de la cantidad de y los detalles de la recoleccin de datos usados como parmetros de entrada para la evaluacin de estabilidad. Una vez que se ha realizado la evaluacin de la estabilidad para un pilar corona, se puede establecer un factor de seguridad o probabilidad de falla. Esta medicin de la estabilidad puede ser comparada con el riesgo potencial para el pblico o la infraestructura, a fin de determinar si se puede realizar la rehabilitacin y los requisitos de monitoreo. Un ejemplo de determinacin de la Significancia Comparativa de FallaRepblica del Per Ministerio de Energa y Minas

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Gua Proponente Estabilidadde Pilares Corona, ha sido delineado por Carter y Miller, 1996, y se muestran en la Tabla 2-1. Tabla 2-1 Significancia Comparativa de la Falla de Pilares CoronaCriterios de Diseo para Probabilidad Aceptable de Falla Vida til del Pilar Corona (Aos) Efectivamente cero Acceso al Pblico Criterio Regulatorio Totalmente inaceptable B 20-50 50-80 1,0 Plazo sumamente corto (slo para efectos de labores mineras provisionales riesgo insostenible de falla para entradas de tneles civiles provisionales) Plazo muy corto (coronas de tajeos casi provisionalesriesgo no deseado de falla para obras civiles provisionales) Corto plazo (coronas semitemporales, e.g., bajo infraestructura de mina no sensible) Mediano plazo (coronas semipermanentes, posiblemente debajo de estructuras) 1.0 Se debe evitar por todos los medios Inaceptable Monitoreo sofisticado continuo Vigilancia Operativa Requerida No efectiva

F de Prob. de ConfiabiS Clase Falla (%) lidad (%) mn. A 50-100 0-50 >2

No preocupa No se requiere monitoreo

La Tabla 2-2 seala algunos de los aspectos de riesgos y opciones de correccin para labores subterrneas cerca de la superficie que debe considerarse cuando se prepara un plan de cierre.

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Gua Proponente EstabilidadTabla 2-2tem Estabilidad de Pilares Corona y Trabajos Cerca de la Superficie

Aspectos de Riesgo de Labores Mineras Subterrneas cerca de la SuperficieObjetivos Proteger la Seguridad Pblica. Estabilizar para evitar el hundimiento superficial. Evitar el acceso a hoyos abiertos Proteger la Seguridad Pblica. Evitar el hundimiento superficial. Evitar el acceso. Evaluacin Ubicar reas Problema Planos de la mina Anlisis ssmico Sondeos de radar Perforaciones Conocimiento Local Analizar Mtodo empricos Mtodos analticos Mtodos numricos Ubicar Planos de mina Anlisis ssmico Sondeos de radar Perforaciones Conocimiento Local Analizar Evaluar la estabilidad del basamento y material de cobertura si fuera aplicable. Potenciales Labores Correctivas Cercado del rea Construccin de zanjas y bermas Relleno Colocar una capa superior de concreto reforzado de tipo tablero de puente Colocar una capa superior de cemento de suelo compactado con aplanadora Cercado del rea Colocar una capa superior de concreto reforzado unido al basamento rocoso. Colocar tapn y relleno en el pique Comentarios Para todos los tems, la ubicacin del lugar determinar el nivel apropiado de esfuerzo requerido.

Piques y chimeneas a superficie

Se podra colocar una capa superior de revestimiento de concreto con material de desbroce si el revestimiento se encuentra en condicin aceptable. Permitir la ventilacin de gas.

Galeras inclinadas y bocaminas a superficie

Proteger la Seguridad Pblica. Evitar el hundimiento superficial. Evitar el acceso.

Ubicar Planos de mina Anlisis ssmico Sondeo de radar Perforaciones Conocimiento Local Analizar Evaluar la estabilidad del basamento rocoso y material de cobertura y la estabilidad del revestimiento a travs del material de cobertura. Ubicar labores Planos de mina Anlisis ssmico Sondeo de radar Perforaciones Conocimiento Local Analizar Mtodos Empricos Mtodos Funcionales Mtodos Analticos / Numricos

Cercado del rea Relleno en la entrada Instalar barricada bloqueable

Permitir la ventilacin de gas

Hundimiento Superficial

Proteger la Seguridad Pblica

Cercado del rea Construccin de zanjas y bermas Volver a dar forma a las superficies afectadas Trabajos de relleno Seleccionar un mtodo de labores mineras que no causa hundimiento superficial

Aplicable solo en la etapa de planificacin.

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Gua Proponente Estabilidad2.4 RECOLECCIN DE DATOS SITIOS DE BAJO RIESGO

En los sitios que se determine que son de bajo riesgo y consecuencia, la informacin mnima que se deber evaluar como parte del estudio comprende: (1) (2) (3) (4) Topografa de la superficie general, incluyendo lagunas, ros, carreteras, construcciones, puntos de referencia y detalles del estudio. Secciones que muestren el perfil del material de desbroce. Secciones que muestren los niveles de agua subterrnea actuales y estimados luego del cierre. Secciones que muestren planos de todos los niveles de la mina a una profundidad especificada por un ingeniero profesional, la cual no ser menor de 200 metros por debajo de la base del pilar corona. La configuracin bsica y orientacin del pilar corona/estribo y tajeo, incluyendo longitud, luz, espesor, buzamiento, rumbo, geologa bsica y rumbo y buzamiento de las principales estructuras geolgicas. La naturaleza y composicin de cualquier relleno, donde sea aplicable. Detalles del emplazamiento (hmedo o seco) y construccin de tabiques de relleno, donde sea aplicable. Los valores de los ndices de clasificacin de macizo rocoso RMR (Bieniawski, 1973) y NGI-Q (Barton, 1976) para cada una de las zonas de macizo rocoso de control (ver Anexo B). Informacin histrica acerca de la inestabilidad, donde est disponible.

(5)

(6) (7) (8)

(9)

2.5

RECOLECCIN DE DATOS TODOS LOS OTROS SITIOS

Para todos los otros sitios, se evaluar la siguiente informacin mnima como parte del estudio presentado: (1) Condiciones de la superficie, incluyendo,(a) topografa de la superficie en la zona cerca del pilar corona, (b) la presencia o ausencia de un cuerpo de agua, (c) una proyeccin superficial del laboreo subterrneo a una profundidad especificada por un ingeniero profesional, la cual no ser menor de 200 metros por debajo de la base del pilar corona, (d) topografa general superficie, incluyendo lagunas, construcciones, puntos de referencia y detalles del estudio, ros, carreteras,

(e) todos los derechos de paso, corredores de uso general y servidumbre, y (f) el rea de superficie que se vera afectada por una falla del pilar corona.

(2) Caracterizacin del material de cobertura, incluyendo,(a) tipos de suelo y espesores, a menos que un ingeniero calificado considere y seale por escrito que esta informacin no es necesaria, (b) la topografa de la interfaz basamento rocoso/material de cobertura, (c) el rgimen de agua subterrnea, yRepblica del Per

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Gua Proponente Estabilidad(d) si se realiza la investigacin del suelo, se debe reunir la siguiente informacin como requisito mnimo: (i) (ii) densidad bruta, densidad in situ,

(iii) granulometra (iv) ngulo de friccin, (v) cohesin, (vi) contenido de humedad, y (vii) niveles de agua subterrnea.

(3) Una caracterizacin del macizo rocoso, incluyendo,(a) la geologa, (b) el rumbo y buzamiento del mineral y las rocas encajonantes, (c) la presencia de caractersticas estructurales como diaclasas, fallamiento o fracturas, (d) la clasificacin geotcnica de la caja de techo, caja de piso y pilar corona usando los sistemas de clasificacin RMR y NGI-Q, utilizando, (i) (ii) mapeo subterrneo o evaluacin de datos de testigos de perforacin, determinacin de la resistencia en laboratorio o rangos publicados, donde estuviera disponible, con justificacin para usar los datos especificados y su origen, y

(iii) caracterizacin de las discontinuidades.

(4) Las formas geomtricas de las labores mineras, incluyendo la geometra y la ubicacin del pilar corona, aberturas superiores de mina y tajeos incluyendo,(a) la extensin y profundidad de las labores mineras, (b) el espesor del pilar corona, (c) el ancho de los tajeos, (d) la naturaleza y la composicin de cualquier relleno, (e) la naturaleza y la construccin de tabiques de relleno, si los hubiera, (f) el mtodo de soporte usado,

(g) todos las galeras, piques y chimeneas, y (h) informacin histrica sobre el macizo rocoso o inestabilidad del relleno, donde estuviera disponible.

(5) Otros factores, incluyendo la presencia de,(a) campos de esfuerzos horizontales elevados, (b) aberturas mltiples, y (c) geometras complejas.

(6) Todos los resultados de la evaluacin de las propiedades de las rocas y suelos presentados como respaldo de la presentacin se conformarn a un estndar reconocido, tal como los de la American Society for Testing and Materials - ASTM o la International Society of Rock Mechanics - ISRM.

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Gua Proponente Estabilidad2.6 EVALUACIN DE LA ESTABILIDAD

La evaluacin emprica de la estabilidad de la geometra del pilar corona se realizar usando un modelo reconocido en la industria, tal como el Anlisis de Ancho Escalado (CANMET 1990, Carter 1992, 2002) para determinar la estabilidad relativa del pilar corona en comparacin con los ejemplos precedentes. Basndose en la naturaleza del macizo rocoso, la simplicidad de la geometra y la historia previa de estabilidad de la operacin minera, se debe llevar a cabo la evaluacin analtica de la estabilidad apropiada para determinar si el pilar corona ser susceptible a diversos mecanismos potenciales de falla (Figura 2-1). Este anlisis debe incluir, pero no limitarse al anlisis de la corona del tajeo, con respecto a:(a) Fracturacin de la roca (b) Falla de tapn (c) Falla por desmoronamiento (d) Deslaminacin (e) Falla de estratos (f) Falla de chimenea

(g) Derrumbe de bloques

La Figura 2-1 muestra esquemas de los distintos mecanismos de falla. Ejemplos de la aplicacin de algunos de estos anlisis se presentan en las hojas de clculo incluidas en el Anexo C. En algunos casos, las coronas y estribos de los pilares estn compuestos de roca competente, y la inestabilidad es regida por discontinuidades orientadas en sentido adverso. En otros casos, el material de roca dentro de la corona es dbil y puede ocurrir una falla dentro de la estructura de la roca. La roca incluso puede presentar tendencia al deterioro por intemperismo mecnico o sufrir descamacin progresiva debido a condiciones de fuerte presin. A menudo es la combinacin de ms de un factor lo que contribuye con la inestabilidad. Los mecanismos de falla comunes asociados con tajeos poco profundos de minas de roca dura incluyen: Fracturacin de Roca ruptura de la superficie del pilar corona y colapso hacia el tajeo subyacente Falla de Tapn cada del pilar corona como un bloque integral, limitada por condiciones de borde bien definidas. Desmoronamiento falla de la masa de roca del pilar corona en forma de una serie de bloques individuales sin una geometra de autosoporte resultante Delaminacin falla de desmoronamiento de capas de roca delgadas en el lmite del tajeo (por deslizamiento o pandeo) que produce la desestabilizacin del pilar corona. Falla de Estratos falla por traccin de una masa rocosa estratificada dentro del pilar corona o en lmites del tajeo, que produce la desestabilizacin del pilar corona. Formacin de Chimenea avance hacia arriba de una cavidad en una proporcin lateral limitada, por desintegracin de una masa rocosa dbil. La desintegracin puede realizarse por un medio mecnico o por alteracin qumica de la masa rocosa.

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Gua Proponente Estabilidad Derrumbe fragmentacin de masa rocosa a gran escala y movimiento hacia una abertura por gravedad que produce el movimiento ascendente progresivo del frente de la falla.

Figura 2-1

Modos de Falla de los Pilares Corona Fracturamiento de Roca

Falla de Tapn

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Gua Proponente EstabilidadFigura 2-1 Modos de Falla de los Pilares Corona (continuacin) Falla de Estratos

Desmoronamiento

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Gua Proponente EstabilidadFigura 2-1 Modos de Falla de los Pilares Corona (continuacin) Formacin de Chimenea

Laminacin

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Gua Proponente Estabilidad

Figura 2-1

Modos de Falla de los Pilares Corona (continuacin) Derrumbe

Pilares coronas estables relativamente delgados son posibles en material de roca competente duro que se arquea con facilidad o forma una viga reconocible, pero por lo general son necesarios pilares corona gruesos de ancho limitado para roca esquistosa de baja resistencia de bloques de tamao pequeo, con el fin de evitar el derrumbe o desmoronamiento progresivo hacia la superficie. En casos de algunos macizos rocosos muy dbiles, el control del desmoronamiento es imposible sin un soporte positivo, e.g., shotcrete y malla a corto plazo, relleno o tapones de concreto a largo plazo. Para el anlisis de geometras y geologas complicadas, se realizar el modelado numrico del pilar corona y la geometra del tajeo usando un modelo reconocido en la industria para contribuir con la evaluacin de la falla de los mecanismos de falla potencial y la probabilidad de falla del pilar corona. Una lista de mtodos de anlisis para la evaluacin de la estabilidad potencialmente aplicables se incluye en la Tabla 2-3. sta debe considerarse slo como una gua. El proponente ser responsable de seleccionar y aplicar la(s) tcnica(s) de anlisis ms apropiada(s).

2.7

REHABILITACIN

Los resultados de la evaluacin de acuerdo con la seccin 2.6 se usarn para determinar las medidas de rehabilitacin apropiadas para los pilares corona (en caso necesario).(1) Las medidas, determinadas de conformidad con la subseccin (1) sern diseadas y monitoreadas durante la construccin, y luego de su culminacin, sern certificadas por un ingeniero profesional calificado. Las medidas correctivas requeridas pueden variar desde ninguna accin hasta el llenado de espacios vacos extensos con relleno cementado.Repblica del Per

(2)

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Tabla 2-3Fracturamiento Buena calidad, roca homogenea Estratificacin bien desarrollada con capas delgadas Falla de tapn Desmoronamiento Laminacin Falla de estratos Formacin de Chimenea

Gua de Evaluacin de la EstabilidadDerrumbe

Potenciales factores contribuyentes

Mtodos aplicables de anlisis

Repblica del PerDiscontinuidades sub verticales, contactos dbiles, fallamiento presente y planos bien definidos Macizo rocoso fracturado, foliado, estratificacin bien definida Estratificacin bien desarrollada en la corona. Baja resistencia al corte y a la traccin en la estratificacin Espesor independiente Espesores > 5m Espesores > 5m Baja calidad del macizo rocoso fallamiento, macizo rocoso alterado, foliacin y esquistosidad en el cuerpo mineral, discontinuidades bien definidas, baja cohesin presencia de pizarras fracturadas Espesor independiente Cobertura independiente Carencia de tensiones Cobertura independiente Carencia de tensiones Pilares corona delgados (espesor < 1m) Carga significativa Altas tensiones horizontales o alta carga Bajas tensiones efectivas Carga alta Carencia de tensiones de confinamiento Reduccin de tensiones Promueve la separacin de los estratos Pilares gruesos (espesor < 1m por cada bloque) Cobertura independiente Carencia de tensiones de confinamiento Promueve la separacin de los bloques Carga alta Altas tensiones horizontales o alta carga Carga en la estratificacin Lucbricacin del macizo rocoso. Anlisis aplicable Para una anlisis preliminar

Modos de falla

Caractersticas del macizo rocoso

Caractersticas geomtricas

Gua Proponente Estabilidad

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Caractersticas de la cobertura

Tensiones in-situ

Sistemas de juntas bien definidas y fracturamiento en el cuerpo mineral, baja resistencia de la roca intacta con superficies pobres en friccin y con discontinuidades de bajo buzamiento Grandes espesores > 10m Cobertura independiente Carencia de tensiones

Agua

Bajas tensiones efectivas

Emprico

Analtico


Numrico

Ancho crtico Viga (ancho/longitud>2, espesor/ancho2, espesor/ancho

XXIV Pilares Corona

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