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La Sociedad Nacional de Minería, Petróleo y Energía a través de su Comité de
Seguridad Industrial, ha elaborado el “Manual de Geomecánica aplicada a la
prevención de accidentes por caída de rocas”, con el propósito de contribuir al
esfuerzo que realizan las empresas mineras y sus trabajadores por lograr una minería
segura en el Perú.
Este documento ha sido preparado gracias a la colaboración de nuestros asociados.
Junio 2004
INTRODUCCIÓN
Geomecánica aplicada a la prevención de accidentes por caída de rocas, es un manual
completo y actualizado elaborado en el Perú, para el control de la estabilidad de las
excavaciones asociadas a la explotación de minas subterráneas, y es el resultado de la
colaboración estrecha entre las empresas del sector minero del país y la Sociedad
Nacional de Minería, Petróleo y Energía, a través de su Comité de Seguridad
Industrial.
Las empresas mineras y las empresas proveedoras del sector proporcionaron los
fondos, la información o las facilidades para que la empresa especializada DCR
Ingenieros S.R.Ltda., al mando de un grupo de calificados profesionales, llevara a
cabo esta tarea, haciendo acopio e investigación de las fuentes reales y confiables que
la gran experiencia de las operaciones mineras del país permite.
Los resultados del trabajo realizado, constituyen una contribución invalorable que
la Sociedad Nacional de Minería, Petróleo y Energía, pone a disposición de sus
agremiados, para la capacitación y entrenamiento de los ingenieros de minas y
supervisores en general involucrados en las operaciones subterráneas, así como
también para todo el personal operario de las minas. El objetivo central de este
trabajo está dirigido a que las operaciones mineras subterráneas en nuestro país
mejoren sus índices de seguridad y productividad, evitando o minimizando los
accidentes por caída de rocas, que es una de las causas principales de las fatalidades
que ocurren en la minería subterránea del país.
El Manual de Geomecánica aplicada a la prevención de accidentes por caída de rocas,
testifica la buena voluntad de la industria minera y la Sociedad Nacional de Minería,
Petróleo y Energía, por colaborar en el campo de la seguridad minera, como parte
del compromiso de la industria por la permanente búsqueda de la excelencia y por
trabajar en favor de un mayor beneficio social y económico de nuestra sociedad.
Ing. Ysaac Cruz Ramírez
Presidente del Comité de Seguridad Industrial
Sociedad Nacional de Minería, Petróleo y Energía
PRÓLOGO
Dependiendo de sus características y condiciones, la masa rocosa puede variar de una
mina a otra, como también de área en área dentro de una misma mina. Con el paso
del tiempo, crecen las labores mineras y el minado se realiza a
mayores profundidades, desarrollándose así diferentes problemas de inestabilidad
en la roca.
A fin de organizar y mantener una adecuada estrategia de control de la estabilidad de
la roca en las labores mineras, el personal de una mina debe estar familiarizado con las
características y condiciones de la masa rocosa propias de su mina. En tal sentido,
esta cartilla va a ayudar al personal a hacer del ambiente subterráneo, un lugar de
trabajo más seguro.
Cuando el personal de la mina sea capaz de conocer la roca, estará mejor capacitado
para identificar los peligros potenciales que podrían causar accidentes.
Conocer la roca también permitirá tomar decisiones correctas sobre diferentes
aspectos relacionados con las labores mineras, entre otras, se podrá establecer la
dirección en la cual se deben avanzar las excavaciones, el tamaño de las mismas,
tiempo de exposición abierta de una excavación, tipo de sostenimiento a utilizar y el
momento en que éste debe ser instalado.
LAS ROCAS ÍGNEAS SON FORMADAS POR EL ENFRIAMIENTO DEL MAGMA. LAS ROCAS INTRUSIVAS Y VOLCÁNICAS SON ROCAS ÍGNEAS.
¿UD. ES EL MAESTRO VARGAS?
SÍ MAESTRO.
¡ UMM !
QUIERO QUE CONOZCAS EL TIPO
DE ROCA DE NUESTRAS LABORES.
ÉSTA ES ROCA ÍGNEA.
ES RESPONSABILIDAD DEL SUPERVISOR DAR INDUCCIÓN ESPECÍFICA AL PERSONAL NUEVO SOBRE LAS CONDICIONES DEL TERRENO.
LA ROCA SEDIMENTARIA SE FORMA POR LA ACUMULACIÓN DE SEDIMENTOS
SUPERPUESTOS A TRAVÉS DE MILLONES DE AÑOS.
ROCAS METAMÓRFICAS SON LAS QUE HAN SIDO FORMADAS POR PROCESOS DE ALTAS PRESIONES Y TEMPERATURAS.
MIRA, ESTAOTRA ROCA ESMETAMÓRFICA.
¿...?
ÉSTA ESSEDIMENTARIA.
MAESTRO...¿Y ESA ROCA?
¿TIÉNESEXPERIENCIA?
¡AH, TÚ DEBES SERFELIPE, MI
NUEVO AYUDANTE!
01 02
PLANOS DE ESTRATIFICACIÓN:
FALLAS:
ZONAS DE CORTE:
DIACLASAS:
PLANOS DE FOLIACIÓN:
CONTACTOS LITOLÓGICOS:
LAS VENILLAS:
SON SUPERFICIES QUE SEPARAN DOS ES-TRATOS CONSECUTIVOS DE UNA SECUEN-CIA SEDIMENTARIA.
SON FRACTURAS QUE HAN TENIDODESPLAZAMIENTO.
SON BANDAS DE MATERIAL QUE PUEDENTENER VARIOS METROS DE ESPESOR,DONDE HAN OCURRIDO FALLAS LOCALESDE LA ROCA.
SON FRACTURAS QUE SE PRESENTANCOMÚNMENTE EN LA ROCA, QUE NO HANSUFRIDO DESPLAZAMIENTO
SE PRESENTAN EN LAS ROCAS METAMÓR-FICAS, DANDO LA APARIENCIA DE HOJASO LÁMINAS.
QUE FORMAN, POR EJEMPLO, LA CAJATECHO Y CAJA PISO DE UNA VETA.
SON RELLENOS DE LAS FRACTURAS CONOTROS MATERIALES.
PLANOS DE ESTRATIFICACIÓN:
FALLAS
ZONAS DE CORTE:
DIACLASAS:
PLANOS DE FOLIACIÓN:
CONTACTOS LITOLÓGICOS:
LAS VENILLAS:
:
¡UMM...!AHORAYA SÉ.
LOS DIFERENTES
TIPOS DE DISCONTINUIDADES
EN EL MACIZO ROCOSO SON:
ROCA INTACTA ES UNA PORCIÓN DE ROCA QUE NO TIENE FRACTURAS. EL MACIZO ROCOSO, EN CAMBIO, ES LA ROCA QUE TIENE FALLAS Y FRACTURAS, QUE SON LAS DISCONTINUIDADES.
DE ACUERDO A COMO SE PRESENTAN ESTAS DISCONTINUIDADES EN EL MACIZO ROCOSO, ÉSTE TENDRÁ UN COMPORTAMIENTO DIFERENTE.
¡AH!, PERO NO TE OLVIDES QUE UNACOSA ES HABLAR DE ROCA INTACTA
Y OTRA DE MACIZO ROCOSO.
¡MAESTRO! ¿TENGO QUE APRENDEREL TIPO DE TODAS LAS ROCAS?
POR EJEMPLOÉSTA ES UN
ROCA INTACTA.
SÍ Y NO SOLO ESO,
SINO TAMBIÉN
LOS TIPOS DE
DISCONTINUIDADES
03 04
EN LOS PLIEGUES, LOS ESTRATOS SE PRESENTAN CURVADOS. LOS DIQUES SON INTRUSIONES DE ROCA ÍGNEA.
LOS PLIEGUES,Y LOS DIQUES.
¿ CUÁLES...?
ADEMÁS HAY OTRAS
CARACTERÍSTICAS
GEOLÓGICAS QUE
TÚ DEBES CONOCER.
DiquePliegue
, ES LA POSICIÓN DE LA FRACTURA EN EL ESPACIO Y SE DESCRIBE POR SU RUMBO Y BUZAMIENTO.ORIENTACIÓN
TODAS LAS DISCONTINUIDADES O FRACTURAS PRESENTAN PROPIEDADES IMPORTANTES QUE INFLUYEN EN LA ESTABILIDAD DEL MACIZO ROCOSO.
¿ QUÉ TE PARECE FELIPE ?
¡ MUY INTERESANTEMAESTRO !
ADEMÁSLAS DISCON-TINUIDADES
TIENENCIERTAS
PROPIEDADES.
EN LOS PLIEGUES, LOS ESTRATOS SE PRESENTAN CURVADOS. LOS DIQUES SON INTRUSIONES DE ROCA ÍGNEA.
LOS PLIEGUES,Y LOS DIQUES.
¿ CUÁLES...?
ADEMÁS HAY OTRAS
CARACTERÍSTICAS
GEOLÓGICAS QUE
TÚ DEBES CONOCER.
DiquePliegue
, ES LA POSICIÓN DE LA FRACTURA EN EL ESPACIO Y SE DESCRIBE POR SU RUMBO Y BUZAMIENTO.ORIENTACIÓN
TODAS LAS DISCONTINUIDADES O FRACTURAS PRESENTAN PROPIEDADES IMPORTANTES QUE INFLUYEN EN LA ESTABILIDAD DEL MACIZO ROCOSO.
¿ QUÉ TE PARECE FELIPE ?
¡ MUY INTERESANTEMAESTRO !
ADEMÁSLAS DISCON-TINUIDADES
TIENENCIERTAS
PROPIEDADES.
EN LOS PLIEGUES, LOS ESTRATOS SE PRESENTAN CURVADOS. LOS DIQUES SON INTRUSIONES DE ROCA ÍGNEA.
LOS PLIEGUES,Y LOS DIQUES.
¿ CUÁLES...?
ADEMÁS HAY OTRAS
CARACTERÍSTICAS
GEOLÓGICAS QUE
TÚ DEBES CONOCER.
DiquePliegue
, ES LA POSICIÓN DE LA FRACTURA EN EL ESPACIO Y SE DESCRIBE POR SU RUMBO Y BUZAMIENTO.ORIENTACIÓN
TODAS LAS DISCONTINUIDADES O FRACTURAS PRESENTAN PROPIEDADES IMPORTANTES QUE INFLUYEN EN LA ESTABILIDAD DEL MACIZO ROCOSO.
¿ QUÉ TE PARECE FELIPE ?
¡ MUY INTERESANTEMAESTRO !
ADEMÁSLAS DISCON-TINUIDADES
TIENENCIERTAS
PROPIEDADES.
EN LOS PLIEGUES, LOS ESTRATOS SE PRESENTAN CURVADOS. LOS DIQUES SON INTRUSIONES DE ROCA ÍGNEA.
LOS PLIEGUES,Y LOS DIQUES.
¿ CUÁLES...?
ADEMÁS HAY OTRAS
CARACTERÍSTICAS
GEOLÓGICAS QUE
TÚ DEBES CONOCER.
DiquePliegue
, ES LA POSICIÓN DE LA FRACTURA EN EL ESPACIO Y SE DESCRIBE POR SU RUMBO Y BUZAMIENTO.ORIENTACIÓN
TODAS LAS DISCONTINUIDADES O FRACTURAS PRESENTAN PROPIEDADES IMPORTANTES QUE INFLUYEN EN LA ESTABILIDAD DEL MACIZO ROCOSO.
¿ QUÉ TE PARECE FELIPE ?
¡ MUY INTERESANTEMAESTRO !
ADEMÁSLAS DISCON-TINUIDADES
TIENENCIERTAS
PROPIEDADES.
Rumbo
Buzam
iento
05 06
ESPACIADO, ES LA DISTANCIA PERPENDICULAR ENTRE DOS FRACTURAS DEUNA MISMA FAMILIA. CUANDO EL ESPACIADO ES MAYOR, LA ROCA ES MÁSCOMPETENTE.
PERSISTENCIA, ES LA EXTENSIÓN DE UNA DISCONTINUIDAD O FRACTURA EN UN ÁREA DETERMINADA DE ROCA. SI LA PERSISTENCIA ES MENOR, EL MACIZO ROCOSO ES MÁS COMPETENTE.
APERTURA, ES LA SEPARACIÓN ENTRE LAS PAREDES DE LA DISCONTINUIDAD. CUANDO ÉSTAS ESTÁN MÁS ABIERTAS, LA ROCA ES MENOS COMPETENTE.
MIRA, ELESPACIADO.
¡ AJÁ,ESO ES...!
AQUÍ PUEDES VER LA PERSISTENCIA,ES TODA ESA EXTENSIÓN.
¿ SABES QUÉ ESRUGOSIDAD ?
¿ QUE ESTÁARRUGADA ?
¡ MAESTRO...,MIRE ESA
SEPARACIÓN !
RUGOSIDAD, ES EL GRADO DE ASPEREZA DE LA SUPERFICIE DE LA DISCONTINUIDAD. CUANTO MÁS ÁSPERA ES LA ROCA, ES MÁS COMPETENTE.
¡ AH !..., ES LALONGITUD DE LA
DISCONTINUIDAD.
AH !
ESO SE LLAMAAPERTURA.Persistencia
Espaciado
Rugoso Ligeramente rugoso
Apertura
07 08
RELLENO, SON LOS MATERIALES QUE SE ENCUENTRAN DENTRO DE UNA DISCONTINUIDAD.
... Y ESTO ES EL RELLENO.
ES DE OTRO COLOR YÉSTE ES BLANDO COMO
EL PANIZO.
LO QUE UD. DICE ES BIENINTERESANTE, PERO POCO
A POCO PUES MAESTRO
NOO..., SIGANOMÁS...
JA, JA, JA...¿ TE CANSASTE ?
LOS PROCESOS GEOLÓGICOS QUE MÁS INFLUYEN EN LA RESISTENCIA DE LA ROCA SE LLAMAN METEORIZACIÓN Y ALTERACIÓN.
HAY TRES TIPOS DE METEORIZACIÓN: FÍSICA, QUÍMICA Y BIOLÓGICA.
TEN EN CUENTA QUE ENALGUNAS ZONAS LA ROCA
ESTÁ DETERIORADA.MIRA,POR EJEMPLO
ESA ZONA.
SÍ, ESA ROCA ESTÁMUY OXIDADA.
...ES EL DETERIORO DE LA ROCAEN LA SUPERFICIE O CERCA DE ELLA,POR ACCIÓN DEL AGUA, DEL VIENTO,
EL CLIMA Y OTROS FACTORES.
DÍGAME MAESTRO ¿QUÉ ESMETEORIZACIÓN?
09 10
HAY OTRAS ALTERACIONES, POR EJEMPLO LA SILICIFICACIÓN, QUE LE DA COMPETENCIA A LA ROCA Y LA ARGILITIZACIÓN, QUE FORMA ROCAS INCOMPETENTES.
MAPEO GEOMECÁNICO ES LA RECOLECCIÓN DE INFORMACIÓN DE LAS CARACTERÍSTICAS DE LAS DISCONTINUIDADES.
... ES LA MODIFICACIÓN DELA ROCA POR EFECTO DE LÍQUIDOSY GASES A ALTAS TEMPERATURAS,
PROCEDENTES DEL MAGMA.
¡ AH, COMO LASAGUAS TERMALES...!
¿ Y LA ALTERACIÓNMAESTRO ?
¿ MAPEOGEOMECÁNICO...?
1 2 3 4 5 6 7 8
AHORA, PARA SABER LAS CARACTERÍSTICAS DE LA ROCA Y SU COMPORTAMIENTO, HAY QUE REALIZAR UN MAPEO GEOMECÁNICO.
ROCACOMPETENTE
SI LA ROCA ES DURA Y SUS DISCONTINUIDADES TIENEN PROPIEDADESFAVORABLES, EL MACIZO ROCOSO SERÁ COMPETENTE Y PRESENTARÁBUENAS CONDICIONES PARA EL MINADO.
ESO NO ES TODO, ¿ TE ACUERDASDE LA ROCA INTACTA?
SÍ, MAESTRO.
CUANDOÉSTAS SONMÁS DURAS,
SON MÁSRESISTENTES.
OYE FELIPE, ¿ME ESTÁSENTENDIENDO, NO?
¡ CLARO, MAESTRO !
ES IMPORTANTEQUE CONOZCAS
COMO SE COMPORTALA ROCA, DE
ELLO DEPENDELA ESTABILIDAD
DE LA EXCAVACIÓN.
EXISTEN VARIOS MÉTODOS PARA CONOCER LA RESISTENCIA DE LA ROCA, COMO ES EL USO DE UNA PICOTA Y TAMBIÉN HACIENDO ENSAYOS EN EL LABORATORIO DE MECÁNICA DE ROCAS.
Persistencia
Espa
ciad
o Persistencia
11 12
MASIVA O LEVEMENTE FRACTURADA:
MODERADAMENTE FRACTURADA:
MUY FRACTURADA:
INTENSAMENTE FRACTURADA:
TRITURADA O BRECHADA:
2 a 6 fracturas por metro.
6 a 12 fracturas por metro.
12 a 20 fracturas por metro.
más de 20 fracturas por metro.
fragmentada, disgregada y zonas de falla.
Solo se astilla con golpes de la picota.
Se rompe con más de 3 golpes de la picota.
Se rompe con 1 a 3 golpes de la picota.
Se indenta superficialmente con la punta de la picota.
Se indenta profundamente con la punta de la picota.
RESISTENCIA MUY ALTA:
RESISTENCIA ALTA:
RESISTENCIA MEDIA:
RESISTENCIA BAJA:
RESISTENCIA MUY BAJA:
HAY QUE MEDIR A LO LARGO DE UN METRO DE ROCA, CUÁNTAS FRACTURAS SE PRESENTAN.
MIRA FELIPE,LOS TIPOS DERESISTENCIA.
ADEMÁSPODEMOS
CLASIFICAREL MACIZO
ROCOSODE ACUERDOAL NÚMERO
DE SUSFRACTURAS.
ÉSTA ES UNA MANERA PRÁCTICA DE ESTIMAR EN EL CAMPO LA RESISTENCIA DE LA ROCA.
DE ACUERDO CÓMO SE PRESENTEN LA APERTURA, LA RUGOSIDAD Y EL RELLENO, EL MACIZO ROCOSO SE PUEDE CLASIFICAR EN MUY BUENO, BUENO, REGULAR, MALO Y MUY MALO.
¡ QUÉ INTERESANTE MAESTRO, TODO LO QUE ESTOY APRENDIENDO PARA
TRABAJAR MEJOR Y MÁS SEGURO !
FELIPE,¿QUÉ VES
EN ESAPARED? ... HAY VARIAS
FRACTURAS ABIERTASY CERRADAS, ADEMÁS HAY
ÓXIDOS Y LA PAREDESTÁ RUGOSA.
ES CIERTO,TU LO HAS
DICHO.
13 14
CONDICIÓN MUY BUENA:
CONDICIÓN BUENA:
CONDICIÓN REGULAR:
CONDICIÓN MALA:
CONDICIÓN MUY MALA:
Si las discontinuidades están cerradas, muy rugosas y están frescas.
Si están ligeramente abiertas, moderadamente rugosas y tienen manchas de oxidación.
Si están moderadamente abiertas, ligeramente rugosas a lisas y presentan oxidación.
Si están abiertas, lisas y presentan relleno blando (por ejemplo limo o panizo).
Si están muy abiertas (más de 10 cm), están estriadas y tienen relleno de panizo.
MASA ROCOSA MUY BUENA:
MASA ROCOSA BUENA:
MASA ROCOSA REGULAR:
MASA ROCOSA MALA:
MASA ROCOSA MUY MALA:
Condiciones geomecánicas muy favorables para el minado.
Condiciones geomecánicas favorables para el minado.
Condiciones geomecánicas regulares para el minado.
Condiciones geomecánicas desfavorables para el minado.
Condiciones geomecánicas muy desfavorables para el minado.
ENTRE OTROS, SIRVEN PARA DETERMINAR EL TAMAÑO DE LA EXCAVACIÓN, EL TIEMPO DE AUTOSOSTENIMIENTO Y EL TIPO DE DE SOSTENIMIENTO DE LA LABOR.
FELIPE,MIRAESTEOTRO
CUADRO.
SEGÚN COMO SE PRESENTE
LA RESISTENCIADE LA ROCA,
EL FRACTURAMIENTO Y LAS
CONDICIONESDE LAS
DISCONTINUIDADES,EL MACIZO ROCOSO SERÁ COMPETENTE O
INCOMPETENTE.
APARTE DE TODO LO QUE HEMOS VISTO,TEN PRESENTE LA PRESENCIA DE AGUA,
LOS ESFUERZOS Y LAS FALLAS PRINCIPALES.
YA, MAESTRO.
¿ Y PARA QUÉMAESTRO ?
BIEN FELIPE, AHORA QUE CONOCES TODASLAS CARACTERÍSTICAS DEL MACIZO ROCOSO,
DEBES SABER TAMBIÉN PARA QUÉ SIRVEN.
LA PRESENCIA DE AGUA, ESFUERZOS Y FALLAS, GENERALMENTE TIENEN EFECTO NEGATIVO EN EL MINADO.
15 16
LAS CLASIFICACIONES GEOMECÁNICAS DAN VALOR A LAS CARACTERÍSTICAS DEL MACIZO ROCOSO, PARA DEFINIR LA CALIDAD DE ROCA Y ANALIZAR LA ESTABILIDAD DE LAS EXCAVACIONES.
ClasificaciónRMR deBIENIAWSKI.
ClasificaciónGSI.
RMR: RESISTENCIA DE LA ROCA INTACTA. GRADO DE FRACTURAMIENTO. ESPACIAMIENTO. CONDICIONES DE LAS DISCONTINUIDADES. PRESENCIA DE AGUA SUBTERRÁNEA.
1.- 2.-3.- 4.-5.-
SEGÚN ESTAS CLASIFICACIONES, EL MACIZO ROCOSO SE CLASIFICA EN :
MUY BUENO, BUENO, REGULAR, MALO Y MUY MALO.
TAMBIÉN HAYCLASIFICACIONES
IMPORTANTES PARADETERMINAR LA
CALIDAD DE LA ROCA
LA TOMA EN CUENTA5 FACTORES DEL MACIZO ROCOSO.
CLASIFICACIÓN RMR
LA TOMAEN CUENTA LA ESTRUCTURADEL MACIZO ROCOSO Y LAS
CONDICIONES DE LA MISMA.
CLASIFICACIÓN GSI
¿ Y EL GSI ?
COMO VERÁS, TODO LO QUE TE HE EXPLICADOTE SERVIRÁ PARA QUE CONOZCAS EL
COMPORTAMIENTO DEL MACIZO ROCOSO,DONDE TRABAJAMOS TODOS LOS DÍAS. ¡ GRACIAS
MAESTRO,SI TENGOALGUNADUDA LE
PREGUNTARÉ !
POR SUPUESTO,PREGUNTANOMÁS...!
17 18
¡ HOY HE APRENDIDO BASTANTE !¡ QUÉ IMPORTANTE ES CONOCER LA ROCA.
ÉSTO ME SERVIRÁ PARA TRABAJAR MEJOR
Y CON MAYOR SEGURIDAD, PORQUE
PODRÉ IDENTIFICAR LOS PELIGROS Y
EVALUAR LOS RIESGOS...!
19
