Edgardo Hernández Rol de La Geotenica en La Mineria Seminario UNAB

7/24/2019 Edgardo Hernndez Rol de La Geotenica en La Mineria Seminario UNAB

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El Rol de la Geotcnica en el desarrollo de

proyectos de minera subterrnea.Un enfoque a la sustentabilidad.

Edgardo Hernndez Vicencio

E-Mining Technology S.A.

Via del Mar, CHILE

8 Jornada Ibero-Americana Tcnico-Cientfica de Medio AmbienteSubterrneo y Sustentabilidad MASyS2013-2

Congreso Iberoamericano de Minera SustentableSantiago Chile

13, 14 y 15 de noviembre de 2013


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Mas desafos

Algunos casos

El rol de las condiciones tensionales

El macizo rocoso y su respuestaEl Proceso Geotcnico

El rol de la Geotecnia

Condiciones para la Minera Sostenible

Escenario Minero y Desafos


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ESCENARIO MINERO

CHILEMXICO


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ESCENARIO MINERO - DESAFOS

Integracin de procesos Optimizacin de procesos para reduccin de costos y optimizacin de

insumosDesarrollo sustentable Medioambiente y comunidades Seguridad del recurso humanoRobustecimiento de plataformas para desarrollo minero Desarrollo de ciencias de la tierra Innovacin tecnolgica Alianzas estratgicas


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Conservacin deRecursos Proteccin de

la Demanda

Seguridad Operacional ySalud ocupacional

Rentabilidad

Recursos Humanos

Aceptacin Pblica

Recursos Hdricosy Energticos

CONDICIONES PARA LAMINERIA SOSTENIBLE

Eco-Eficiencia

RECURSO RESERVA
http://www.google.cl/url?sa=i&source=images&cd=&cad=rja&docid=NcVHdvk1d5T9EM&tbnid=lxuONeDCKLzQUM:&ved=0CAgQjRwwADhD&url=http://elperiodistaonline.cl/laopiniondeldia/2010/07/ideas-para-reemplazar-el-fracasado-royalty/&ei=l5aCUrjIEqXZsASv0IDwBA&psig=AFQjCNHq0BZwNs6AUSXNUmKVvy2eJCyVrQ&ust=1384376343398341http://www.google.cl/url?sa=i&source=images&cd=&cad=rja&docid=rDRkfHht9sZH4M&tbnid=MttsIA8JbWM9kM:&ved=0CAgQjRwwADhH&url=http://www.scielo.org.ar/scielo.php?pid=S0004-48222008000200011&script=sci_arttext&ei=9Y-CUrqOM5apsATr24GgDA&psig=AFQjCNEEdigdFyVv2-zcf3cB9BPNzOA0rg&ust=1384374645896625http://www.google.cl/url?sa=i&source=images&cd=&cad=rja&docid=Hk3rHLsVNbd68M&tbnid=YlHoQoEQrN6m3M:&ved=0CAgQjRwwADjsAg&url=http://www.srk.cl/es/service/cl-estimacion-de-recursos&ei=u4-CUq2jB-musATZ64H4BA&psig=AFQjCNHDllKmKNs0aqcPlh3ZucpO3lL3Bw&ust=1384374587168298http://www.google.cl/url?sa=i&rct=j&q=&esrc=s&frm=1&source=images&cd=&cad=rja&docid=s7oLnz8-yaRPvM&tbnid=pL8gj1vW5Yg7bM:&ved=&url=http://www.eoi.es/blogs/adolfinacruz-aunon/2012/06/06/itaipu/&ei=aYqCUtvrNfK-sQSn1oHYBw&bvm=bv.56343320,d.cWc&psig=AFQjCNFgtZsGz-DE2u5I2sYMhg8SH27IjA&ust=1384373226231993http://www.google.cl/url?sa=i&rct=j&q=&esrc=s&frm=1&source=images&cd=&cad=rja&docid=Gq-Xns_py0KImM&tbnid=Scce6IfiKGj5pM:&ved=0CAUQjRw&url=http://republica-economica.blogspot.com/2012/01/cual-es-la-situacion-actual-de-la.html&ei=pYSCUvbCN9PIsAS0iYDwDg&bvm=bv.56343320,d.cWc&psig=AFQjCNHIvFDa_QAHs_KhKqSpjTFQOC33EA&ust=1384371558511592


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Mas desafos

Algunos casos







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PARTE I: INTRODUCCIN

GEOTCNIA

DEFINICIN

La geotecnia o geomecnica es una ciencia terica y aplicada que se encarga delestudio del comportamiento mecnico de una infraestructura construida en un macizo

rocoso o suelo. Considera las fuerzas naturales e inducidas como resultado del

desarrollo de una excavacin subterrnea o a rajo abierto, dando solucin al problema

de potenciales inestabilidades en las labores mineras.

Esta ciencia nos entrega las herramientas necesarias para disear y hacer seguimiento

al proceso de explotacin minera bajo riesgos controlados que permitan la continuidad

operacional bajo un ambiente de seguridad para equipos y personas.

OBJETIVO

Encontrar y/o anticipar una solucin segura y econmica a la problemtica de la

estabilidad de excavaciones, compatible con todas las restricciones bajo las cuales se

encuentra el escenario del proyecto.


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PROYECTO DE EXPLOTACIN MINERADOCUMENTO BANCABLE

0

1

2

3

4

5

6

7

8

2005 2007 2009 2011 2013 2015 2017 2019 2021 2023 2025 2027 2029

SulphidePlantFeed,

Mt

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

FineCopper,kt

UG Rajo Extendido Slags

PROCESO DE INGENIERA

DE MINAS: TRANSFORMAEL RECURSO MINERAL ENUN NEGOCIO PRODUCTIVO

DEFINE UNAPROMESA

PRODUCTIVA

YACIMIENTOMINERAL

PLANES DEPRODUCCIN

ROL DE LA GEOTECNIA EN LA MINERA

CONSTRUCCIN YOPERACIN

GEOTECNIA DE PROYECTOSOPTIMIZACIN DE ESTRATEGIA

DE NECOGIO

GEOTECNIA DE RUTINACONTINUIDAD OPERACIONAL

MTODO DE EXPLOTACIN

BASES DE DISEO

PARAMETROS DE DISEO

APOYO A OTROS PROCESOS

SEGUIMIENTO Y CONTROL

ESTRATEGIAS DE EXPLOTACIN

GEOTECNIA DEBE APOYAR

Eco-Eficiencia

RECURSO RESERVA

Recursos Humanos

Seguridad Operacional ySalud ocupacional

Rentabilidad


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UNA MIRADA A LA TENDENCIA

MODELOS NUMRICOSCONTINUOS

ELEMENTOS FINITOS EXPERIENCIA APRENDIZAJE

MODELO NUMRICOS MODELO CONTINUOS Y

DISCONTINUOS METODOS EMPRICOS

APRENDIZAJE &GANANDO EXPERIENCIA

MODELOS HBRIDOS

INCORPORACIN DE TECNOLOGA INTEGRACIN DE PROCESOS APROVECHAMIENTO DE LA

INFORMACIN DISPONIBLE GESTIN DEL CONOCIMIENTO

G

D

C

M

P

D

E

N

O

M

I

N

80,s 2000,s GEOTECNIA

ROL DE LA GEOTECNIA EN LA MINERA


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Mas desafos

Algunos casos







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PROCESOGEOTCNICO

BASESGEOTCNICAS

PARAPLANIFICACIN

Entrega parmetros de diseo para Rajo,Botadero, tneles o cualquier

infraestructura que necesite soportegeotcnico. Define consideraciones de

drenaje, monitoreo, descarga, etc.

AspectosGeolgicos-Geotcnico

relevante

PotencialesMecanismos de

Inestabilidad

Mtodos deAnlisis y

seleccin de

herramientas

Criterio deDiseo y

Aceptabilidad

Anlisis deEstabilidad a

Escalas Global,Intermedia,

Local

ModeloGeolgico

Litologa

AlteracinMineralizacin Ambiente Geol.

Min

Modelo de Calidad de MacizoRocoso y Suelos

Propiedad Mecnica yElstica de la roca, MacizoRocoso y Discontinuidades

Roca Int. (Lab) Par. ndices Cl

RMR

RQD GSI

Macizo RocosoEns. In Situ)

Mec. De Fall. Disc. Gran Esc. Disc Esc LaB

Parmetrondice (RQD, FF,

etc) Clas. Geot.

(GSI, RMR, ndiceQ, etc)

Clasificacin deSuelos

ModeloEstructural

Fallas Mayores

Fallas Interm. Disc Menores

DominiosEstruct.

Fbrica demacizo rocoso

Modelode CampoEsfuerzos ySismicidad

Gravitacional

InducidoTectnico

ModeloHidrogeolgico

Hidrolgico

(Superficie)Mod hidrogeolgico

(UG)Mod. Hidralico

CanalizacinDrenaje

Establecimiento de Normas y Estndares para:Mapeo Geotcnico SondajesMapeo Geotcnico BancoMapeo Suelo

Toma y descripcin MuestrasEnsayo Propiedad Resistentes e ndices

Ensayos Propiedades Suelos

Ensayos Propiedades Hidrulicas Roca y SueloPerforacin Sondajes Geotcnicos

Perforacin pozos y drenajes HidrogeolgicosEnsayos Uniaxial o de compresin simple

Ensayos TriaxialInformes

Procedimientos Anlisis Geot.Bases de Datos

ANLISIS DE ESTABILIDAD

MODELO GEOTECNICO ACTUALIZADO

INFORMACIN BASE

ESTANDARES, PROCEDIMIENTO Y EVALUACIN DE SUFICIENCIA DE INFORMACIN

REPORTABILIDAD Y TRAZABILIDAD

Criterio deDiseo

ExcelenciaOperacional

Control deRiesgo

Estndares dela IndustriaAspectos

Legales

Poltica medioambientalPoltica

Corporativa

MejoramientoContinuo

Evaluacin de

prcticasoperacionales

Geotecnia deRutina

Sistema de

Instrumentaciny vigilancia

INTEGRACIN DE PROCESOS

INGENIERA Y OPERACIN

PLATAFORMA INFORMATICA Y HERRAMIENTA DE GESTIN

E5

E4

E3

E2

E

E6

PARMETROS DE CONTROL


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Mas desafos

Algunos casos





http://www.google.cl/url?sa=i&rct=j&q=&esrc=s&frm=1&source=images&cd=&cad=rja&docid=OAkRAxnFOXIIvM&tbnid=YX4etZJ795kbKM:&ved=0CAUQjRw&url=http://www.outreach.canterbury.ac.nz/resources/geology/page6.shtml&ei=jYWEUvK9PKSxsASKm4DABA&bvm=bv.56343320,d.eW0&psig=AFQjCNEYMDuEoh-2zfKg6kLzLd3KJm8ZYw&ust=1384503023949004


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PROPIEDADES DEROCA INTACTA

GRADO DEFRACTURAMIENTO

CONDICIN DEDISCONTINUIDADES

CONCEPTO DE MACIZO ROCOSO
http://www.google.cl/url?sa=i&rct=j&q=&esrc=s&frm=1&source=images&cd=&cad=rja&docid=OAkRAxnFOXIIvM&tbnid=YX4etZJ795kbKM:&ved=0CAUQjRw&url=http://www.outreach.canterbury.ac.nz/resources/geology/page6.shtml&ei=jYWEUvK9PKSxsASKm4DABA&bvm=bv.56343320,d.eW0&psig=AFQjCNEYMDuEoh-2zfKg6kLzLd3KJm8ZYw&ust=1384503023949004http://www.google.cl/url?sa=i&source=images&cd=&cad=rja&docid=OAkRAxnFOXIIvM&tbnid=YX4etZJ795kbKM:&ved=0CAgQjRwwAA&url=http://www.outreach.canterbury.ac.nz/resources/geology/page6.shtml&ei=T4aEUoi_He3B4AP114C4Cg&psig=AFQjCNGe68pZWHHH0lg7oITaNe6FKCwKlA&ust=1384503247529369http://www.google.cl/url?sa=i&rct=j&q=&esrc=s&frm=1&source=images&cd=&cad=rja&docid=OAkRAxnFOXIIvM&tbnid=YX4etZJ795kbKM:&ved=0CAUQjRw&url=http://www.outreach.canterbury.ac.nz/resources/geology/page6.shtml&ei=jYWEUvK9PKSxsASKm4DABA&bvm=bv.56343320,d.eW0&psig=AFQjCNEYMDuEoh-2zfKg6kLzLd3KJm8ZYw&ust=1384503023949004


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DESLIZAMIENTO O COLAPSO DE BLOQUES OCUASEste potencial mecanismo esta controlado por lapresencia de fallas intermedias, que en conjuntodefinen bloques o cuas sensibles a desprenderse

cuando se les genera cara libre.DERRUMBE PROGRESIVOEste mecanismo se gatilla por el alto grado defracturamiento y cuando se sobrepasa el radiohidrulico mximo de una cavidad (rea/Permetro).

CONDICIONES TENSINDEFORMACIN

Considera deformaciones del macizo rocosogeneradas por concentraciones de esfuerzos

MECANISMOS DE INESTABILIDAD

TIPOS DE MECANISMOS DE INESTABILIDAD

EN MINERA SUBTERRNEA


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MECANISMOS DE INESTABILIDADCONTROLADOSESTRUCTURALMENTE

DESLIZAMIENTO O COLAPSODE BLOQUES O CUAS

DERRUMBE PROGRESIVO

STOPE

TUNNEL


ESCALA DE ANLISIS Y MECANISMOS DE INESTABILIDAD


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CONDICINCOMPRESIVA

CONDICINTENSIONAL


MECNICA DE INESTABILIDADES EN MACIZOS ROCOSOS


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COMPRESINUNIAXIAL




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Mas desafos

Algunos casos







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ESFUERZOS PRINCIPALES Y ENVOLVENTE DE RESISTENCIA



1

3 3

1


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STRESS PATH Y CONFIMAMIENTO

El comportamiento del macizo rocoso es fuertemente controlado por el confinamiento. En un

macizo rocoso fracturado, la pared de un casern o el techo de una labor podra colapsar odeteriorarse si el confinamiento es anulado o disminuido.


MECNICA DE INESTABILIDADES EN MACIZOS ROCOSOSREDUCCIN DE ESFUERZOS Y CONDICIONES TENSIONALES

1

3

1

3

ESTADO 1

ESTADO 2


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REDUCCIN DE ESFUERZOS Y CONDICIONES TENSIONALES

Si bien el anlisis estructuralnormalmente consideradiscontinuidadescompletamente persistentes(continuas), las fracturas nopersistentes son las mscomunes en los macizosrocosos competentes. Paraque ocurra un fallamiento eneste tipo de macizos, lareputa de puentes de roca

debe darse, por lo tanto la

estimacin de la resistenciade los puentes de roca y sumayor o menor presencia esfundamental para laestimacin de resistenciadel macizo rocoso.

RUPTURA DE PUENTES DE ROCA


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ESFUERZOS INDUCIDOS ENTORNO A UNA EXCAVACIN

REDISTRIBUCIN DE ESFUERZOS



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ZONAS SENSIBLES AL RUPTURA POR REDUCCIN DE ESFUERZOS



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Mas desafos

Algunos casos


El macizo rocoso y su respuesta

El Proceso Geotcnico





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ETAPAS DE SIMULACIN

Proyecto

Explotacin de pilares entreunidades de explotacin

Problemtica

Estimar redistribucin de esfuerzosen pilares y evaluar comportamiento

Mtodo de Anlisis

Simulacin de secuencia deexplotacin mediante unmodelamiento numrico :

CASO 1: EXPLOTACIN DE PILARES

N


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LA ETAPA DE CALIBRACIN CONSIDER LO SIGUIENTE:

EVALUACIN DE ESTABILIDAD DE CAVIDADES ACTUALES. SENSIBILIZACIN PARA DISTINTAS CALIDADES DE MACIZO ROCOSO EN ELRANGO

ESTABLECIDO EN LOS ESTUDIO DE CARACTERIZACIN IDENTIFICACIN DE PARMETROS RELEVANTES PARA LA EVALUACIN DE

ESTABILIDAD

- N -GRILLA DE VISUALIZACIN

DE RESULTADOS(SECCIN TRANVERSAL)

CASERONESEXPLOTADOS

- S -

GRILLA DE VISUALIZACINDE RESULTADOS

(PLANTA)

MODELAMIENTO NUMRICO



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MODELO GEOTCNICO Y MECANISMOS DE INESTABILIDAD ESPERADOS

LUTITA

METASED.FRACTURADO

MANTO

CARGA

ENPILARES

ZONA ENTENSIN

CAVIDADCAVIDADCAVIDAD

CAVIDAD

PILAR AEXPLOTAR

COMPORTAMIENTO ESPERADO



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RESULTADOS DEL ANLISIS


LUTITA

METASED.FRACTURADO

MANTO

CARGAEN

PILARES

ZONA ENTENSIN

CAVIDADCAVIDAD CAVIDAD

CAVIDAD

PILAR AEXPLOTAR

0

10

20

30

40

50

60

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-2 0 2 4 6 8

Minor principal stress (MPa)

Majorprincipalstress

(MPa)

ESTADO INICIAL

ESTADO FINAL

0

10

20

30

40

50

60

70

80

-5 0 5 10 15

Minor principal stress (MPa)

Majorprincipalstress(MPa)

ESTADO INICIAL

ESTADO FINAL

RESPUESTA DE PILARES

RESPUESTA DE TECHOS

Los techos de las cavidades resultantespresentan condiciones de sensibilidad alderrumbe progresivo, dada la presencia decondiciones tensionales (3< 0).

Pilares se mantienen estables. Aumenta

concentracin de esfuerzos tanto en lacarga como el confinamiento.

CASO 2 EXP OTACIN CON SUBSIDENCIA CONTRO ADA


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CASO 2: EXPLOTACIN CON SUBSIDENCIA CONTROLADAEXPLOTACIN VETA AURFERA

INESTABILIDAD MAYOR POR DESARROLLODE EXCAVACIN DE DIMENSIONES QUE

EXCEDEN AL RADIO HIDRALICO ADMISIBLE

-NW--SW-

CASO 2 EXPLOTACIN CON SUBSIDENCIA CONTROLADA


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ZONA MINERALIZADASUPERIOR

UNIDADES

UNIDADZM

UNIDADRC

UNIDAD RC: Relleno Clortico RMR=40-50

UNIDAD ES: Esquisto Seco RMR= 55-75UNIDAD ZM: Zona Mineralizada RMR=70-75

Sistemas discontinuidadesdominantes paralelos a cuerpomineralizado (foliacin)

Sistema de discontinuidadessecundario sub horizontal

MODELO GEOTCNCO PERFIL ESQUEMTICO

UNIDADES

-NE--SW-

CASO 2: EXPLOTACIN CON SUBSIDENCIA CONTROLADA



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- NE -- SW -

PILAR HACIA FALLA PLACA 1

PLACA 2

FA

LLAOESTE

FALLAESTE

DERRUMBE ACTUAL

POTENCIALDERRUMBE

BYPASS RAMPA

ZONA DEESQUISTO

ROCA41-43

ZONA DEESQUISTO

ESCALA LOCAL ESCALA GLOBAL




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ANLSIS DE ESTABILIDAD

AUMENTO

DE

PROBABILID

ADDEFA

LLA

18-25m

-EXPLOTACIN DE LONGITUDES MAYORES A 100 m-COLAPZO EN CADENA DE PLACAS ENTRE UNIDADES DE EXPLOTACIN

-AUMENTO DE RADIO HIDRULICO-DERUMMBE PROGRESIVO DE PAREDES

-SUBSIDENCIA




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REDISTRIBUCIN DE ESFUERZOS



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SUBSIDENCIA

- NE -- SW -

PILAR HACIA FALLA PLACA 1

PLACA 2

FA

LLAOESTE

FALLAESTE

DERRUMBE ACTUAL

POTENCIALDERRUMBE

BYPASS RAMPA

ZONA DEESQUISTO

ROCA41-43

ZONA DEESQUISTO

CASO 3 : GENERACIN DE GEOMETRAS DESFAVORABLES


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RMR=55-65

RMR=60-75

RMR=60-75

- E -- W -

45-50m

CONDICIN GEOTECNICA

El proyecto de explotacin considera la extraccinde cuerpos mineralizados asociados a la falla de

orientacin N-S y manteo entre 55 y 65 E. Loscuerpos presentan geometras tabulares de 2 a 6m de espesor, con longitudes entre 50 y 150 m, y

alturas mayores a 60 m.




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La geometra de explotacin mantiene un radio hidrulico

(RH) en la pared del casern menor a 8.0 m. El mximo RHadmisible en la pared es de 10.0 m

0

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-5 0 5 10 15 20

1

3

1

3

PROYECTO DE EXPLOTACIN




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APERTURA DE CARAS LIBRES O SLOTS

Por requerimientos de plan minero se requiere acelerar la

explotacin y se define construir las caras libres de ambosextremos de la unidad de explotacin con una nica chimenea decorte vertical en cada extremo.

1

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-5 0 5 10 15 20

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COLAPSO DE PARED PENDIENTESe inform de un derrumbe en el XX del sector XX, ocurrido la madrugadadel domingo XX de mayo.

El derrumbe fue violento, generando una onda expansiva que proyectmaterial rocoso de tamao menor, impactando equipos que operaban ennivel base.

La proyeccin de material caus daos menores en los equipos y lesionesleves a los operadores.

El fenmeno de inestabilidad corresponde a un colapso violento de unamasa colgante definida por la geometra de las explotaciones.

1

3

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-5 0 5 10 15 20

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CASO 4 : COLAPSO DE PARED DE CAVIDAD


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Estado 0: Explotacin previa (explotacin antigua).Explotacin de cavidades por mtodo SLS.

Estado 1: Sobrexcavacin de cavidades controladapor las estructural y excesivo tamao de cavidades.

Estado 2: Proyecto para reapertura de la mina.Considera la recuperacin de cuerpos en zonaprofunda de la mina.

Diseo considera mantener pilares y puentes paraacotar dimensiones de cavidades y mantenerestabilidad global.

Estado 3:Avance de explotacin segn proyecto..

Estado 4: Pilares o puentes removidos. Aumentode tamao de la pared de la cavidad...

Estado 5: Colapso de pared, con efectos sobre lainfraestructura (rampa principal)


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Para avanzar relajados,

debemos mantener las tensiones

MS DESAFOS


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MS DESAFOS

Integracin de procesos Optimizacin de procesos para reduccin de costos y optimizacin de

insumosDesarrollo sustentable Medioambiente y comunidades Seguridad del recurso humanoRobustecimiento de plataformas para desarrollo minero Desarrollo de ciencias de la tierra Innovacin tecnolgica Alianzas estratgicas


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Documents

Edgardo Hernández Rol de La Geotenica en La Mineria Seminario UNAB