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UNDERGROUND DESIGN MANUAL MANUAL DE DISEÑO SUBTERRANEO

UBC GEOMECHANICS GROUP UBC GEOMECHANICS GROUP

PARÁMETRO

RANGO DE VALORES

ÍNDICE DE RESISTENCIA

1

2 3

4

RESISTENCIA DE LA ROCA INTACTA

DE CARGA PUNTUAL

RESISTENCIA A LA COMPRESIÓN UNIAXIAL (UCS)

ÍNDICE CALIDAD DE NÚCLEO DE DIAMANTINA ÍNDICE ESPACIAMIENTO DE LAS FRACTURAS ÍNDICE CONDICIÓN DE LAS DISCONTINUIDADES ÍNDICE FLUJO POR 10M LONGITUD TÚNEL

>8 MPa

4-8 MPa

2-4 MPa

1-2 MPa

Para este rango de valores es preferible utilizar el ensayo de compresión uniaxial

>200 MPa

100-200 MPa

50-100 MPa

25-50 MPa

10-25 MPa 3-10 MPa 1-3 MPa

15 90%-100% 20 >3 m 30

12 90%-75% 17 1-3 m 25

7 75%-50% 13 0.3-1 m 20

4 50%-25% 8 50-300 mm 10

Superficies muy rugosas. No continuas. Sin separación. Superficies duras

Superficies Superficies medianamente medianamente rugosas. rugosas. Separación 0.5

Solo húmedo (agua intersticial)

Agua bajo presión moderada

7

4

25

20

0

RAZÓN

5

AGUA SUBTERRÁNEA

Presión de agua en fractura

Esfuerzo principal mayor

CONDICIÓN GENERAL ÍNDICE

Completamente Seco 10

Problemas severos de agua 0

* Luz/Claro (círculo máximo que es posible circunscribir entre paredes/tablas/pilares

Pilar posterior/cedente

1

Cuña en caída libre

Transición de la calidad del macizo rocoso de muy malo a muy bueno (referente a las discontinuidades)

Macizo rocoso

2

MACIZO ROCOSO

GALERÍA / OBRA / LABOR MINERA

GALERÍA / OBRA / LABOR MINERA

GALERÍA / OBRA / LABOR MINERA

GALERÍA / OBRA / LABOR MINERA

GALERÍA / OBRA / LABOR MINERA

Esfuerzo inducido

Esfuerzo

Pared superior/alto Zona de cizalle/falla Planos de deslizamiento débiles

Estructura

TRANSICIÓN DE MUY MALA A MUY BUENA CALIDAD DE LA ROCA (DISCONTINUIDADES)

3 4

MAPA DE ISÓGONAS Declinación Este

Declinación Oeste

YELLOWKNIFE YELLOWKNIFE

LABRADOR CITY

SMITHERS SMITHERS

SASKATOON VANCOUVER VANCOUVER

BATHURST

RED LAKE LAKE TIMMINS WINNEPEG

SPOKANE SPOKANE

THUNDER THUNDER BAY

SUDBURY

ELKO ELKO

Líneas de igual declinación magnética 2000

NG NMagnéticoNM NGeográfico

Marcador del Cero

15º Declinación Este

Marcador del Cero

15º Declinación Oeste

NG/NM

Marcador del Cero

0º Declinación

5

ESPACIAMIENTO = 0.1 a 0.3 m

30o MANTEO/ECHADO DE DISCONTINUIDADES

6

CORTE & RELLENO RETIRADA DE NORTE A SUR

NORTE

SUR

NORTE SUR

150mL RELLENO DE ROCA

REBAJE

o 30 30oMANTEO/ECHADO DIPPING DE DISCONTINUIDADES JOINTS

MINERAL

MINERAL

REBAJE RELLENO DE ROCA

o

175mL CRESTA/CUMBRE EN RETIRADA RETREATING BROW A) POTENTIAL BLOCKS SUPPORTED BY CABLES POR CABLES A) POTENCIALES BLOQUES CON SOSTENIMIENTO

30 MANTEO/ECHADO 30o DIPPING DE DISCONTINUIDADES JOINTS CRESTA/CUMBRE EN RETIRADA

175mL

POTENTIALBLOQUES BLOCKSDESLIZAN SLIDE INTO STOPE/ REBAJE / TAJEO B) B)POTENCIALES HACIAOPEN EL CASERÓN

CASERONES / REBAJES / TAJEOS

CLASIFICACIÓN APROXIMADA DE LA ROCA

MPa

EJEMPLOS

Tiza, roca de sal

7 Mármol, andesita granito, gneis Cuarcita, dolerita gabro, basalto

R1

ROCA MUY BLANDA Se desmorona con golpe firme de la pica del martillo geológico. Se puede cortar con navaja

150-3500

1-25

R2

ROCA MEDIANAMENTE BLANDA Surcos o cortes superficiales realizados con navaja pero hechos con dificultad, hendidura profunda producida con un golpe fuerte utilizando la pica del martillo

3500-7500

25-50

Carbón, esquisto limonita

7500-15000

50-100

Arenisca pizarra, caliza

15000-30000

100-200

>30000

>200

ROCA DURA La roca intacta se rompe con un martillazo firme R4

(DESPUÉS de ROBERTSON, 1987) DESCRIPCIÓN psi CLASE

ROCA MEDIANAMENTE DURA La navaja no logra raspar o pelar la superficie. Hendidura superficial producida con un golpe fuerte utilizando la pica del martillo R3

ROCA MUY DURA Requiere de un buen número de martillazos para romper la roca intacta R5

8

4-7

75

S1

ARCILLA DURA

S6

Tiza

0.25-1.0

Roca de Sal

35-145

5.0-25

Carbón,

ROCA EXTREMADAMENTE BLANDA Es posible mellarlo usando uña dedo pulgar

725-3600

25-50

Limonita

R0

3600-7250

50-100

Arenisca slate, limestone

1.0-5.0

7250-14500

100-250

145-725

14500-36000

>250

ROCA MUY BLANDA se desmorona con golpe firme utilizando la pica del martillo geológico, puede ser rayado o pelado con navaja ROCA BLANDA Puede ser pelado con dificultad utilizando navaja, sólo mellado o hendidura superficial utilizando pica del martillo geológico ROCA MEDIANAMENTE DURA espécimen no puede ser rayado o pelado con navaja, el espécimen puede ser fracturado con un golpe firme utilizando martillo geológico ROCA DURA espécimen requiere de más de un golpe con martillo geológico para fracturarse ROCA MUY DURA espécimen requiere de muchos golpes con martillo geológico para fracturarse ROCA EXTREMADAMNENTE DURA el espécimen sólo puede ser astillado con martillo geológico

>36000

R1

R2

R3

R4

R5

R6

Mármol, andesita granito, gneis

9

PERFIL DE RUGOSIDAD DE LAS DIACLASAS

UNIDADES FUERZA 1 Newton (N) 1 kg (fuerza)

2

= 1 kg (masa) · m/s 2 = 9.81 kg (masa) · m/s = 9.81N

1 tonelada métrica (fuerza) = 9810 kg (masa) 1 tonelada métrica (fuerza) o tonne

~ 10N ~ 10kN ~1000kg(fuerza)

ESFUERZO 2

= 1 Newton/m 2 2 = 1000Pa = 1000 N/m = kN/m = 1000 kPa = 145psi = 1000 MPa = 145000psi = 6.9kPa = 101.3kPa 2 = 9.81 kN/m = 9.81 kPa 2 = 9.81 kN/m = 9.81 kPa = 0.00981MPa = 9.81 kN/m2 = 9.81 kPa = 0.00981MPa

~ 100tonnes/m2

~ 0.01MPa ~ 1MPa

MASA 1 tonelada corta 1 tonelada métrica 1 tonelada métrica 1 kg

= = = =

2000lb = 0.91 tonne = 970kg 2200lb = 1.1 toneladas cortas 1000kg = 2204.6lb 2.2lb

GRAVEDAD ESPECÍFICA SG=1 (W ATER) SG= 3.0 (ANDESITE)

~ 62.4 lb (f) /ft3 ~ 1000kg (f) /m3 ~ 1tonne (f) /m3 ~ 187.2 (f) /ft3 ~ 3000kg (f) /m3 ~ 3tonne (f) /m3 OTRAS

1 Onza Troy 1 Litro (l)

= 31.1 gramos = 20 pennyweight (troy) 3 = 0.001m

~ 1kg (f) /litre

10

1 Pascal (Pa) 1kPa 1MPa 1GPa 1psi 1std. Atmósfera 2 1000kg(f)/m 2 1 tonne(f)/m 100 tonne(f)/m2

· m/s2 = 9810N = 9.81kN

11

12

55

166 18

55 5.9

18 EJEMPLO DE GALERÍA/LABOR PARALELA A LA ESTRUCTURA

1.9

5.9 0.6

1.9 0.2

0.6

0.07

0.02

0.07

0.2 0.02

EJEMPLO DE GALERÍA/LABOR PERPENDICULAR A LA ESTRUCTURA

Índice de Calidad del Macizo Rocoso, Q

Muy Mala

Mala

Regular

166

Buena

Muy Buena

Q’ = RQD x Jr Jn Ja

Clasificación Geomecánica del Macizo Rocoso, RMR

RMR EQUIVALENTE – ÍNDICE Q /DESCRIPTORES Equivalente

Q

Equivalente

Definición

RMR

Índice Q

RMR

Q

RMR

0 - 3% 3 - 23%

Excepcionalmente Mala

0.008 0.07

Roca Muy Mala Roca Muy Mala

23 - 44%

Muy Mala

0% 4 Sets Fuertemente Diaclasado

# de Familias/Sets de Diaclasas Algunas Diaclasas Distribuidas Aleatoriamente

1 Set + Aleatorio

2 Sets + Aleatorio

3 Sets + Aleatorio

Roca Tipo Suelo, Molido de Roca

14

2 Sets

Jn

13

0.001-0.01 0.01 - 0.1 0.1 - 1 1-4 4 - 10 10 - 40 40 - 100 100 - 400 400 - 1000

Definición

Gran Escala:

Planar

Ondulante

Discontinuo

Jr

Pequeña Escala: Espejo de falla

15

Suave JRC < 10 Liso

2/100cm

RugosoJRC JRC>>10 10 Relleno Salbanda Entre Paredes No hay Contacto

Ja DESCRIPCIÓN TÍPICA

Ja

0.75 1 1.0 - 1.5 Paredes de Diaclasas Levemente Alteradas, Escaso Recubrimiento Mineral 2.0 - 3.0 Superficie puede ser Rayada con la Uña – Se Siente Resbaloso 2 Recubrimiento de Baja Fricción (Clorita, Mica, Talco, Arcilla) < 1mm Grosor 3.0 - 6.0 Superficie puede ser Dentada – Se Siente Resbaloso 4 Salbanda Delgada, Baja Fricción o Arcilla Hinchable 1 - 5mm Grosor 6.0 - 10.0 Salbanda Gruesa, Baja Fricción o Arcilla Hinchable >5mm Grosor 10.0 - 20.0

16

(Familia de Diaclasas más Crítica) Fuertemente ajustadas Superficies sólo Manchadas Superficie puede ser Rayada con una Navaja

17

2. FALLA DE PILAR

1. LOZA/ PILAR PUENTE FILL

FILL RELLENO

RELLENO

0.5 X LUZ

LOZA SILL

S0 5 .P AX N

DERRUMBE DESPLOME

ABIERTO

3. DERRUMBE CAJA TECHO/ALTO

4. MIGRACIÓN DERRUMBE

RELLENO FILL RELLENO

NÚMERO DE ESTABILIDAD MODIFICADO (N’)

18 GRÁFICO DE ESTABILIDAD MODIFICADO BASE COMBINADA DE DATOS CON FORTIFICACIÓN

ZONA ESTABLE

CON FORTIFICACION ZONA DE TRANSICION

ESTABLE CON SOPORTE

ZONA DERRUMBADA

RADIO HIDRÁULICO (m) LUZ RADIO HIDRÁULICO

Caserón/Rebaje/Tajeo

19 20 GRÁFICO DE ESTABILIDAD MODIFICADO

Diferencia de Rumbo

Factor B (un plano ~ vertical)

0. 7

DENSIDAD MÍNIMA DE ANCLAS (Anclas/m2)

7.0

5.9

.9 5

0. 5

5.0

4.1

4. 3

3.4

8. 2

.1 4

A

RADIO HIDRÁULICO (m)

Factor C Caída por Gravedad & Planchoneo

2.8

Factor de Ajuste por Gravedad, C

Diferencia de Buzamiento (o Manteo o Echado) Entre la Cara y la Diaclasa

DENSIDAD MÍNIMA DE ANCLAS VARÍA DEPENDIENDO DEL SUPORTE CON CABLES

NÚMERO DE ESTABILIDAD MODIFICADO (N’)

Factor de Orientación de Diaclasas, B

A = 1 Esfuerzos en Relajación

o

PLANTILLA MINIMUM CABLE MÍNIMABOLT DE CABLES PATTERN

C=8-6*Cos(Buzamiento ) C D

Buzamiento de la Cara del Rebaje (deg)

A B CC D D

3.2m X 3.2m X 2.4m 2.4m 2.4m X 2.1m 2.1m X X 2.1m 2.1m 2.0mXX2.0m 2.0m 2.0m

E 2.0m X 2.0m FF 3.2m 3.2m 3.2 X X 3.2m 2.4m X X 2.4m GG 2.4m H H 2.0m 2.0m X X 2.0m 2.0m

II 1.9m X 1.9m J 1.8 X 1.8m 1.8m KK 1.8 X 1.8m 1.8m

21 22

ANÁLISIS DE SENSIBILIDAD – TODOS LOS REBAJES DIL(%) = 7.7 - 0.11RMR - 0.007ER + 0.9HR +50%

VARIANZA EN DILUCIÓN

RM R

+40% +40%

HR

+30% +20%

12

9

ER

+10%

66

3

0

Ancho Caserón/Rebaje/Tajeo

-3

-6 ER -6

-10% -10%

-9 -9

-12

-20%

Largo

-30%

HR

RM R

-40% -100%

-75%

-50%

-25%

-50% 0%

+25%

+50% +50%

+75%

+100% +100% Familia de diaclasa paralelo a la caja respaldo/tabla del alto/pared superior Caja respaldo/tabla del alto/pared superior con esfuerzos en relajación

Dilución de Caserones/Rebajes/Tajeos = 10% ± 6% Radio Hidráulico = 11m ± 3m Potencia del Caserón/Rebaje/Tajeo = 10m ± 8m RMR del Caserón/Rebaje/Tajeo = 56% ± 20% ER = 180 m2/mes ± 90 m2/mes Tasa de Excavación = 2700 m3/mes ± 1300 m3/mes Distancia Longitudinal del Caserón/Rebaje/Tajeo = 31m ± 13m Altura = 68m ± 20m Profundidad del Caserón/Rebaje/Tajeo = 360m ± 48m bajo la superficie Inclinación del Caserón/Rebaje/Tajeo = 68o ± 9o

-

Base de Datos:

Dónde: - DIL(%):=Dilución del Caserón/Rebaje/Tajeo (%), ej. 10%, DIL(%) = 10 - RMR:=CSIR Clasificación del Macizo Rocoso (%), ej. 60%, RMR = 60 - ER:=Razón de Exposición como volumen removido (m3)/mes/potencia(m) - HR:= Radio Hidráulico (m) de la pared/tabla expuesta

CASERONES O REBAJES O TAJEOS LONGITUDINAL (28 OBS.)

CASERONES O REBAJES O TAJEOS EN ESCALÓN (44 OBS.)

CASERONES O REBAJES O TAJEOS AISLADOS (61 OBS.)

ECUACIONES DE DISEÑO ENFOCADAS EN LA DILUCIÓN

VARIANZA EN EL PARÁMETRO

Altura Inclinada

Secciones transversales generadas a partir del levantamiento 3D de cavidades (CMS)

Estas distancias expresadas en metros se les denomina Sobrequebradura / Desprendimiento Lineal Equivalente (ELOS)

Sobrequebradura de las cajas/tablas del rebaje Sobrequebradura / Desprendimiento Lateral Lineal Equivalente (ELOS)

Procedimiento para Calcular la Sobrequebradura/Desprendimiento Lineal Equivalente (ELOS) 1. 2.

3. 4.

Generar secciones transversales a partir del levantamiento tridimensional de las cavidades siguiendo las secciones de la perforación de barrenos largos En cada sección calcular el área (m^2) de la sobrequebradura para cada una de las superficies del rebaje. La sobrequebradura debe ser medida relativa a los contactos del mineral o las líneas que definen la explotación del mineral. La dilución no planeada obtenida durante el desarrollo de la galería/labor no debe ser incluida. Basado en las áreas determinadas para cada sección, calcular el volumen de la sobrequebradura (m^3) para cada superficie del rebaje. Esto requiere asignarle un espesor a cada sección. La Sobrequebradura/Desprendimiento Lineal Equivalente (m) para una superficie dada puede ser calculada utilizando la ecuación siguiente:

Sobrequebradura/Desprendimiento = Lineal Equivalente

Volumen de la sobrequebradura de la superficie Altura Inclinada del Rebaje x Largo del Rebaje

23 24 ESTIMACIÓN EMPÍRICA SOBREQUEBRADURA LINEAL EQUIVALENTE (ELOS)

102––Observaciones 102obs 102obs

NUMERO DE ESTABILIDAD (N’)

=0 ELOS

.5m

.0m ELOS=1

ESTIMACIÓN EMPÍRICA SOBREQUEBRADURA LINEAL EQUIVALENTE (ELOS)

Derivación para uso de RMR – 102obs

0 .m >2 LOS E

BER

SE P

OL C A L L L

NUM I

Y IT

BIL A T S

E R EE V S

A W LOS E EB L

P OSS G/ IN GH OU L S

LOS E

RADIO HIDRAULICO (m)

SUPUESTOS N' = Q' X A X B X C

Clasificación del Macizo Rocoso Ajustado (RMR’)

’) (N

LOS ELOS E

Ajustes RMR por Inclinación (f) de la Caja RMR ADJUSTMENTS FOR INCLINATION (f) Techo o elHW Alto RMR = RMR **(1-0.4 RMR’ (1-0.4 ** COS COS

f) f)

A = 1 (ESFUERZOS EN RELAJACIÓN) B = 0.3 CHW = 8-6*cos(f) CFW = 8 * LAS LINEAS ELOS SE APLICAN A LAS SUPERFICIES SIN FORTIFICACIÓN

RADIO HIDRÁULICO (m)

Extremadamente mala

40 40%

Muy mala

60 60%

Mala

80 80%

Regular

Buena

100 100%

Muy Extremada ExcepcionalBuena mente mente Buena Buena

Claro o Luz o Altura en m ESR

Excepcionalmente mala

20 20%

Sin fortificación

CALIDAD DEL MACIZO ROCOSO Q = RQD

Jn

CATEGORÍAS DE FORTIFICACIÓN 1) 2) 3) 4)

Sin fortificación Anclaje puntual Anclaje sistemático Anclaje sistemático con 40-100mm shotcrete/zarpeo sin reforzamiento

x

Jr Ja

x

LONGITUD DE PERNOS o ANCLAS, m PARA ESR = 1.0

RMRRMR0% 0

25

Jw SRF

5) Shotcrete reforzado con fibras, 50-90mm, y anclas 6) Shotcrete reforzado con fibras, 90-120mm, y anclas 7) Shotcrete reforzado con fibras, 120-150mm, y anclas 8) Shotcrete reforzado con fibras, >150mm, con costillas reforzadas con shotcrete y a n c l a s 9) Paneles de concreto armado

Qw = 5Q para Q>10, Qw = 2.5Q para 0.1