Instrumentación Geotecnica Mina Cielo Abierto

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INSTRUMENTACIÓN GEOTECNICA PARA ELMEJORAMIENTO DE LA SEGURIDAD ENTALUDES DE RIPIOS DIVISION RADOMIROTOMIC CODELCO CHILE

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  • FACULTAD DE INGENIERA

    DEPARTAMENTO DE INGENIERA EN MINAS

    Antofagasta, Octubre 2014

  • UNIVERSIDAD DE ANTOFAGASTA

    FACULTAD DE INGENIERA

    DEPARTAMENTO DE INGENIERA EN MINAS

    INSTRUMENTACIN GEOTECNICA PARA EL

    MEJORAMIENTO DE LA SEGURIDAD EN

    TALUDES DE RIPIOS DIVISION RADOMIRO

    TOMIC CODELCO CHILE

    Trabajo de titulacin presentado en conformidad a los requisitos

    Para optar al ttulo de:

    Ingeniero Civil Industrial en Minas.

    HERNALDO JAVIER CRUCES SEGUEL

    Antofagasta, Octubre 2014

  • iii

    UNIVERSIDAD DE ANTOFAGASTA

    FACULTAD DE INGENIERIA

    DEPARTAMENTO DE INGENIERIA EN MINAS

    INSTRUMENTACIN GEOTECNICA PARA EL

    MEJORAMIENTO DE LA SEGURIDAD EN

    TALUDES DE RIPIOS DIVISION RADOMIRO

    TOMIC CODELCO CHILE.

    HERNALDO JAVIER CRUCES SEGUEL

    Trabajo de titulacin presentado en conformidad a los requisitos

    Para optar al ttulo de:

    Ingeniero Civil Industrial en Minas.

    Profesor Gua

    Milton Tapia Cubillos

    Director del Departamento de Ingeniera en Minas

    COMISIN EXAMINADORA

    Profesor Comisin

    Profesor Comisin

  • iv

    Nunca consideres el estudio como una obligacin, sino como una oportunidad

    para penetrar en el bello y maravilloso mundo del saber.

    Albert Eintein.

  • v

    AGRADECIMIENTOS

    Agradezco a mi mujer Mnica e hijos Benjamn y Martin, infinitas gracias

    por ser mi apoyo, ustedes estuvieron siempre alentndome y motivndome. S

    que han sido aos duros pero estuvieron cada vez que los necesit y eso

    estar siempre en mi memoria. Gracias por su comprensin y su amor, los

    necesit, necesito y necesitar siempre.

    A mis padres Elvira y Ral por entregarme valores fundamentales como

    el respeto y la tenacidad. Tambin agradezco a mis hermanos Rodrigo y Javier;

    todos ustedes son motivo de inspiracin para esforzarme en alcanzar mis

    sueos. Siempre estar para apoyarlos. Los amar siempre.

    A mis compaeros y amigos Christian Castillo, Pedro Gonzlez, Dennis

    Oviedo y Fernando Millar gracias por su amistad y apoyo incondicional durante

    esta etapa. Son grandes personas y s que mantendremos cohesionado este

    tremendo equipo de trabajo.

    A los acadmicos de la Universidad, principalmente al Sr. Milton Tapia

    Cubillos del Departamento de Ingeniera en Minas, para ellos un inmenso

    agradecimiento por su enorme labor realizada en mi formacin como

    profesional.

    Reconocer de manera especial a empresa Derk Ingeniera y Geologa

    Ltda., los Sres. Jaime Daz, Rodrigo Cruces, Patricio Lled y Csar Villarroel

    por confiar en mi persona para desarrollarme como profesional minero en el

  • vi

    rubro geotcnico y por inspirarme con sus conocimientos y persistencia

    demostrando su gran calidad profesional.

    Para terminar, agradecer a la Superintendencia de Geotcnia, a todo el

    personal profesional y tcnico con el que trabajo da a da, que han apoyado mi

    emprendimiento, en especial a los Sres. Gabriel Oyarzun Pea, y Fabin Toro

    Sierra por su ayuda incondicional durante estos cuatro aos en la Divisin

    Radomiro Tomic.

  • vii

    SISTEMAS DE INSTRUMENTACIN GEOTECNICA

    PARA EL MONITOREO DE TALUDES DE RIPIOS

    HERNALDO JAVIER CRUCES SEGUEL

    Octubre/2014

    Profesor gua: . . . . . . . . . . . , Ingeniero Civil de Minas UA.

    Palabras clave: Instrumentacin Geotcnica, para el monitoreo de taludes.

    Nmero de pginas: 99.

    Resumen: Actualmente, en la minera especficamente cuando se trata de

    mtodos de explotacin a rajo abierto, es normal que los diseos intermedios y

    finales de sus taludes se realicen con limitada informacin. Se suma a esto, las

    tendencias que suelen presentar los taludes cuando son profundos y

    empinados, observndose una potencial inestabilidad de estos, lo cual dificulta

    la prediccin con los mtodos y tcnicas de anlisis que hoy existen, por lo

    mismo, existe una fuerte dependencia sobre el Sistema del Manejo

    (Administracin) de Taludes, basado en una parte integral, por Sistemas de

    Monitoreo. El presente trabajo propone realizar un anlisis exhaustivo de los

    principales sistemas utilizados para monitorear la deformacin de Taludes de

    Ripios. Se analizan en consecuencia la compra o adquisicin de dos sistemas

    de Monitoreo, los cuales se describen en secciones posteriores, tomando como

    base que este trabajo y Proyecto que se describe este basado esencialmente,

    en aumentar la seguridad en el sector de instalaciones de Botaderos de Ripio

    en la Divisin Radomiro Tomic.

  • viii

    NDICE

    LISTA DE FIGURAS ......................................................................................... xi

    LISTA DE TABLAS ......................................................................................... xiv

    TABLA DE ECUACIONES .............................................................................. xiv

    CAPTULO 1....................................................................................................... 1

    1 OBJETIVOS GENERALES Y ESPECIFICOS. ............................................ 1

    CAPTULO 2....................................................................................................... 4

    2 MARCO TERICO PARA EL CONTROL DE TALUDES. .......................... 4

    2.1 Introduccin. .......................................................................................... 4

    2.2 Instrumentacin Geotcnica Aplicada a Estabilidad de Taludes Mineros.

    10

    2.2.1 Consideraciones Generales de los Taludes. ................................. 10

    2.2.2 Caso de Taludes de Botaderos de Ripios. .................................... 16

    CAPTULO 3..................................................................................................... 18

    3 EQUIPOS QUE COMPONEN UN SISTEMA DE MONITOREO DE

    TALUDES. ........................................................................................................ 18

    3.1 Introduccin. ........................................................................................ 18

    3.1.1 Sistemas de Monitoreo Estacin Total. ......................................... 18

    3.1.2 Sistemas de control Teodolito Robotizado/Prisma. ....................... 19

    3.1.3 Principios de Operacin. ............................................................... 20

    3.1.4 Sistema Primas Jaln. ................................................................... 21

    3.1.5 Clculo Terico de una Velocidad de Desplazamiento. ................ 23

    3.1.6 Descripcin Sistema Estacin Total. ............................................. 24

    3.1.7 Variables que Interfieren con el Sistema de Medicin. .................. 28

    3.1.8 Anlisis Data Prismas: .................................................................. 31

    3.2 Sistemas de Monitoreo Radares Terrestre. ......................................... 34

    3.2.1 Principio de Operacin Sistema Radar. ........................................ 36

    3.2.2 Tecnologas de Radares Terrestres Presentes en el Mercado. .... 40

    3.3 Comparacin Tcnicas Radar de Apertura Real y Radar de Apertura

    Sinttica: ........................................................................................................ 44

  • ix

    Caso de Taludes Empinados Pronunciado: ............................... 45

    Rangos Dinmicos. ....................................................................... 46

    Desorden Observado por Movimientos en la Operacin Minera. .. 47

    Objetivos Mltiples Al Alcance. ..................................................... 48

    Tiempo de Monitoreo (Barrido Pared, Scan). ................................ 48

    3.3.1 Variables Controlables observadas en el Sistema Uso Radar. ..... 49

    3.3.2 Variables Incontrolables en el Sistema Uso Radar. ...................... 49

    3.4 Principales Ventajas y Desventajas del Sistema Uso de Radares. ..... 49

    Ventajas observadas: .................................................................... 49

    Desventajas observadas. .............................................................. 50

    3.5 Anlisis Data Radar. ............................................................................ 50

    CAPTULO 4..................................................................................................... 54

    4 MONITOREO CRITICO DE SEGURIDAD ................................................. 54

    4.1 Introduccin al Monitoreo. .................................................................... 54

    4.2 Transmisin de Datos. ......................................................................... 56

    4.3 Ventajas de un Sistema de Monitoreo Crtico de Seguridad................ 59

    4.4 Recomendaciones Adoptadas para el Control y Monitoreo. ................ 60

    Umbrales de Alarmas. ......................................................................... 60

    Protocolo de Comunicacin. ................................................................ 61

    Plan de Contingencia. .......................................................................... 61

    4.5 Producto Esperado de un Programa de Monitoreo .............................. 63

    CAPITULO 5..................................................................................................... 65

    5 IMPLEMENTACIN DE UN PROYECTO DE INSTRUMENTACIN. ....... 65

    5.1 Etapa de Particularidades del Proyecto. .............................................. 65

    5.2 Etapas de Mecanismos para el Control de Deformacin. .................... 69

    5.3 Etapa de Respuestas a Consultas de Auscultacin ............................ 70

    5.4 Etapa Propsito de la Instrumentacin. ............................................... 73

  • x

    Seleccionar los Parmetros a ser Monitoreados: .......................... 74

    5.4.1 Predecir la Magnitud de los Cambios: ........................................... 74

    Mantener un Plan de Contingencia de Accin. ............................. 75

    Asignar Tareas para el Diseo, Construccin y Operacin. .......... 77

    Seleccin de los Instrumentos. ..................................................... 77

    5.5 Seleccin para la Ubicacin de los Instrumentos. ............................... 82

    5.6 Considerar Factores que Influyen en la Medicin de los Datos: .......... 84

    CAPITULO 6..................................................................................................... 87

    6 VALORIZACIN ECONMICA PARA LA IMPLEMENTACIN DE UN

    PLAN DE MONITOREO GEOTECNICO. ......................................................... 87

    6.1 Aspectos Generales en Minera a Rajo Abierto. ................................... 87

    6.2 Instrumentacin Vista en este Estudio. ................................................ 87

    6.3 Descripcin y Alcance del Proyecto. .................................................... 89

    Sistema Estacin Total Prismas. ................................................ 89

    Sistema Georadar. ........................................................................ 90

    6.4 Parmetros Claves de Resultados y Referenciales. ............................ 92

    6.5 Tabla de Costos e Inversiones. ........................................................... 92

    6.6 Distribucin Inversin Proyecto por Aos. ........................................... 94

    6.7 Escenario Posible para el Proyecto Inversin ...................................... 94

    6.8 Programacin de Inversin Proyecto: .................................................. 97

    CAPITULO 7..................................................................................................... 99

    7 CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES. ............................................ 99

    CAPITULO 8................................................................................................... 101

    8 BIBLIOGRAFA. ...................................................................................... 101

  • xi

    LISTA DE FIGURAS

    Figura 1.1 Diagrama Cualitativo de Riegos Geomecnicos. ............................... 2

    Figura 2.1: Minero Romeral. La Serena Chile 22/06/1999 Desplazamiento de

    7.000.000 ton ...................................................................................................... 5

    Figura 2.2: Desprendimiento Segundo Nivel Talud Oeste Botadero Mixto Mina

    Radomiro Tomic. ................................................................................................. 6

    Figura 2.3: Vista de rampa transito vehculos menores post evento Segundo

    Nivel Talud Oeste Botadero Mixto Mina Radomiro Tomic. ................................. 7

    Figura 2.4: Deslizamiento Rotacional de Botadero de Ripio. .............................. 8

    Figura 2.5: Diagrama de Servicios Geotcnicos Derk Ltda. ............................... 9

    Figura 2.6 Parmetros que definen la geometra de un talud sencillo (a), caso

    de un banco del talud de una mina a tajo abierto (b) y talud completo de una

    mina a tajo abierto (c). ...................................................................................... 11

    Figura 2.7 Esquema de control Geotcnico con la finalidad de lograr una

    operacin sana y controlada para la obtencin de taludes estables. ................ 12

    Figura 2.8 Diagrama de Factores Geomtricos Quebradura Nominal. ............. 14

    Figura 2.9 Angulo Interrampas en minera a cielo abierto ................................ 15

    Figura 2.10 Variables Geotcnicas Botadero de Ripio. .................................... 17

    Figura 3.1 Estacin Total Robotizada Leica TM-50 .......................................... 20

    Figura 3.2 Principio de Operacin Sistema Teodolito Prisma. .......................... 21

    Figura 3.3 Diagrama de Instalacin Sistema Prisma Jaln. .............................. 22

    Figura 3.4 Modulo Geomos Monitor .................................................................. 26

    Figura 3.5 Modulo Analyzer Software Geomos................................................. 27

  • xii

    Figura 3.6 Clculo de Velocidades, Grficos y Velocidad Inversa. ................... 32

    Figura 3.7 Vectores y Planos de Isocurvas de Velocidades de Desplazamiento.

    .......................................................................................................................... 33

    Figura 3.8 Seal Sinusoidal Emitida por Radar. ............................................... 37

    Figura 3.9 Ejemplo Secuencia de Barrido del Radar en el Talud...................... 38

    Figura 3.10 Cambio de fase y forma de clculo de deformaciones del radar. .. 39

    Figura 3.11 Ejemplo Tipo de medicin sistema radar. ...................................... 40

    Figura 3.12 Modelo de Radares Disponible en el Mercado. ............................. 41

    Figura 3.13 A) Esquema Representativo Propagacin de Seal

    Electromagntica de monitoreo caso Sistema Radar Apertura Real. B) Esquema

    de Propagacin de Seal Sistema Radar de Apertura Sinttica. ...................... 44

    Figura 3.14 Disposicin Espectro del Sistema de Apertura Sinttica. .............. 45

    Figura 3.15 Graficas de Deformacin de un Talud expuesto. ........................... 51

    Figura 3.16 Grafico de uno ms Pixeles. En este caso el sector comienza con

    una tendencia Transgresiva el da 10 de Julio con Velocidad observada en el

    rango de 0.1 a 2.5 cms/das. ............................................................................ 52

    Figura 3.17 Graficas de Deformacin de un Talud expuesto Botadero Ripio. .. 53

    Figura 4.1 Esquema Propuesto de Sistema de Alarmas de Monitoreo Crtico. 55

    Figura 4.2 Etapas de Envi y Salida de las Lecturas de Instrumentacin

    Geotcnica Divisin R.T Codelco Chile. ........................................................... 57

    Figura 4.3 Diagrama de Implementacin Sistemas de Transmisin Inalmbrico

    Divisin Radomiro Tomic. ................................................................................. 60

    Figura 4.4 Tabla de Plan de Contingencia para Taludes Mina y Botaderos Ripio

    y OBL. ............................................................................................................... 62

  • xiii

    Figura 5.1 Proyecto Minero a Rajo Abierto. Se Observan Taludes y sus

    Alrededores. (Mina Radomiro Tomic). .............................................................. 66

    Figura 5.2 Configuracin Geomtrica Botadero Lixiviable. ............................... 67

    Figura 5.3 Configuracin Geomtrica Botaderos de Ripios. ............................. 68

    Figura 5.4 Imagen Fallamiento Rotacional ....................................................... 69

    Figura 5.5 Imagen Fallamiento Traslacional. .................................................... 70

    Figura 5.6 Mecanismos de Funcionamiento de Instrumentacin. ..................... 78

    Figura 5.7 Diagrama Para un Plan de Instrumentacin para un Rajo. .............. 82

    Figura 5.8 Distribucin de Equipos de Instrumentacin (Mina R.T. Codelco

    Chile). ............................................................................................................... 84

    Figura 6.1 Zonas Necesaria a Monitorear con uso de Prismas Botadero Ripio

    OBL Fase VII Divisin Radomiro Tomic. ........................................................... 90

    Figura 6.2 Zonas Necesarias a Monitorear con instrumentacin Superficial

    RADAR, Botadero Ripio OBL FVII Radomiro Tomic. ........................................ 91

  • xiv

    LISTA DE TABLAS

    Tabla 5.1 Criterios de Alarma Geotcnica en un Rajo. ..................................... 76

    Tabla 5.2 Tipos de Sensores y sus Principales Operaciones (Eberhardt & Stead

    (2011). .............................................................................................................. 80

    Tabla 5.3 Ambientes de Instalacin para la Instrumentacin Geotcnica. ........ 85

    Tabla 6.1 Costos de Inversiones Monitoreo Botaderos de Ripio-FVII y OBL. ... 93

    Tabla 6.2 Distribucin de Inversin por Ao ..................................................... 94

    Tabla 6.3 Fechas de Inversin Proyecto de Instrumentacin ........................... 97

    Tabla 6.4 Carta Gantt para El Proyecto de Inversin. ....................................... 98

    TABLA DE ECUACIONES

    Ecuacin 2.1 ..................................................................................................... 13

    Ecuacin 2.2 ..................................................................................................... 13

    Ecuacin 2.3 ..................................................................................................... 13

    Ecuacin 3.1 ..................................................................................................... 23

    Ecuacin 3.2 ..................................................................................................... 24

    Ecuacin 3.3 ..................................................................................................... 46

    Ecuacin 3.4 ..................................................................................................... 46

  • 1 Captulo 1-Objetivos Generales y Especficos.

    CAPTULO 1

    1 OBJETIVOS GENERALES Y ESPECIFICOS.

    La accin de explotar un yacimiento mineral a travs del mtodo de

    Explotacin a cielo abierto, implica en la prctica que a medida que transcurre

    el tiempo se presentarn signos de inestabilidades locales y globales

    principalmente en taludes. Los eventos que se comentan se manifiestan como

    grietas, roturas en la parte superior, levantamiento en zonas de patas,

    destrabamiento de bloques, afloramiento de cuas y visualizacin de sistemas

    estructurales desfavorables entre otros aspectos Geotcnicos importantes, en la

    Figura (1.1) se presenta un diagrama cualitativo de los riesgos Geomecnicos

    que suelen observarse. Por lo tanto, debido a estos riesgos a que est sometida

    la operacin minera, se hace necesario el uso de instrumentacin y el

    monitoreo temprano permanente y continuo de taludes y su entorno, a fin de

    identificar posibles focos de inestabilidad que puedan convertirse en potenciales

    colapsos, esto implica en la prctica conocer variables tales como la velocidad

    de desplazamiento, contorno de inestabilidad, tipo y direccin de los

    fallamientos que puedan sucederse. Lo anterior como se observa implica aplicar

    planes de contingencias y alertas definidas, para cada rajo en sus respectivas

    zonas geotcnicas.

    Los planes de contingencia debern ser distintos en cada mina y zona

    geotcnica, debido a los diferentes sistemas estructurales, tipos y calidad de

    rocas, geometras de diseo, presencia de agua, etc. Estos planes estn

    sometidos a permanentes revisiones, incorporando siempre nuevos mtodos de

    anlisis generados del monitoreo de los taludes. Los anlisis retrospectivos de

  • 2 Captulo 1-Objetivos Generales y Especficos.

    deslizamientos, se utilizan como input para retroalimentar los nuevos planes de

    contingencias que se desarrollen.

    Al aplicar un plan de contingencia, se logra en la prctica mantener el

    riesgo controlado durante la explotacin del rajo de tal manera de no afectar al

    personal y equipos involucrados en stas operaciones, aspectos que permiten

    disminuir costos, manejar mayores volmenes de material, dar seguridad y

    hacer un sistema de explotacin sustentable en el tiempo garantizando la

    continuidad de los planes mineros.

    Figura 1.1 Diagrama Cualitativo de Riegos Geomecnicos.

    (Precorte y/o Buffer)

    Riesgos Geomecnicos y Geotcnicos

  • 3 Captulo 1-Objetivos Generales y Especficos.

    Debido a lo que se ha sealado anteriormente es fundamental, desde

    un punto de vista geotcnico contar con uno o ms sistemas de monitoreo

    desde los inicios de la explotacin. Actualmente los sistemas ms utilizados en

    minera para estos trabajos, para los cuales suele no existir un protocolo de

    ordenamiento sobre cmo ir instrumentando y monitoreando sistemticamente

    los taludes son los sistemas Prisma Teodolito Robotizado y el uso de Radares.

    A partir de la propia experiencia junto a trabajos de estudios, podrn obtenerse

    ciertos delineamientos para aprovechar de la mejor forma la informacin que

    entregan estos sistemas, adems de proponer tablas cualitativas y

    comparativas para estos equipos usados en el monitoreo de eventos

    estructurales, que afectan a una mina a cielo abierto y sus taludes.

    Los aspectos anteriores no se apartan y son vlidos, cuando se trata de

    monitorear el caso de Taludes que se desarrollan por la Acumulacin de

    Materiales Fragmentados a menudo llamados Botaderos OBL o Botaderos de

    Ripios. Las grandes dimensiones que son posibles alcancen en el tiempo estas

    Acumulaciones o Botaderos principalmente en altura, derivan en la prctica en

    Taludes muchas veces empinados que obligan a monitorearlos como parte de

    los planes de contingencia y seguridad observados en las buenas prcticas

    laborales que deben seguirse. La extensomtria que se indica referida al uso de

    Radares y Estaciones Totales, tambin es til en este caso, aspecto que aborda

    este trabajo.

  • 4 Captulo 2-Marco Terico para el Control de Taludes.

    CAPTULO 2

    2 MARCO TERICO PARA EL CONTROL DE TALUDES.

    2.1 Introduccin.

    Muchos eventos de inestabilidad geotcnica, se han registrado a nivel

    mundial con diferentes consecuencias impactando a las personas y planes de

    produccin afectando equipos, instalaciones y personas. Todos estos factores

    han provocado un gran impacto en el negocio minero generando grandes

    prdidas, llegndose incluso al cierre de un yacimiento. Un ejemplo de lo que se

    menciona se muestra en las figuras siguientes, los cuales estn referidos a

    minas Chilenas:

  • 5 Captulo 2-Marco Terico para el Control de Taludes.

    Figura 2.1: Minero Romeral. La Serena Chile 22/06/1999 Desplazamiento de 7.000.000 ton

  • 6 Captulo 2-Marco Terico para el Control de Taludes.

    Figura 2.2: Desprendimiento Segundo Nivel Talud Oeste Botadero Mixto Mina Radomiro Tomic.

  • 7 Captulo 2-Marco Terico para el Control de Taludes.

    Figura 2.3: Vista de rampa transito vehculos menores post evento Segundo Nivel Talud Oeste Botadero Mixto Mina Radomiro Tomic.

  • 8 Captulo 2-Marco Terico para el Control de Taludes.

    Figura 2.4: Deslizamiento Rotacional de Botadero de Ripio.

    Como se entender el hecho de que ocurran eventos geotcnicos,

    como los que se muestran, se debe en la mayora de los casos a que no se

    contaba con un sistema de control adecuado, adems de no contar con la

    instrumentacin y planes de monitoreo eficientes que permitieran anticiparse

  • 9 Captulo 2-Marco Terico para el Control de Taludes.

    tempranamente, al colapso y dimensionamiento de la magnitud observada para

    la inestabilidad.

    Tal como se ha indicado resulta indispensable contar con un modelo de

    procesos Geotcnico, el cual permita un ordenamiento de la informacin

    Geolgica y Geotcnica, este debe estar conformado por las etapas de

    instrumentacin y monitoreo que se muestran en la Figura (2.5).

    Figura 2.5: Diagrama de Servicios Geotcnicos Derk Ltda.

    Una de las principales deficiencias que se observan en la literatura

    actual existente respecto a la estabilidad de taludes, es que esta se refiere slo

    al modo en que operan los equipos. Sin embargo no existe informacin relativa

    a cmo optimizar la instalacin y distribucin de los equipos en terreno. Por lo

    mismo en las secciones siguientes se propone realizar un anlisis de las

  • 10 Captulo 2-Marco Terico para el Control de Taludes.

    limitancias y problemas de los sistemas de monitoreo de taludes que se

    abordan en este trabajo, aspectos que estn basados en gran medida en la

    experiencia de personas y profesionales los cuales cuentan con bastante

    experiencia en manejo de estos sistemas.

    2.2 Instrumentacin Geotcnica Aplicada a Estabilidad de Taludes

    Mineros.

    2.2.1 Consideraciones Generales de los Taludes.

    En general la geometra de un talud rocoso queda definida por las

    variables siguientes (Figura 2.5(a)): Altura del talud, (h), inclinacin de su

    cara,(, Quebradura nominal,(q), e inclinacin de la berma o plano que

    define su coronamiento, (Sin embargo cuando estos taludes son de gran

    altura, cual es el caso de la minera a rajo abierto se excavan bancos cuya

    geometra queda definida mediante (Figura 2.5(b)): Altura de los bancos, (hb),

    inclinacin de la cara de los bancos, (b), Quebradura nominal, (q), Ancho de

    berma,(b), y distancia horizontal respecto al pies de banco, (p). Anlogamente,

    para definir la geometra completa del talud de una mina a rajo abierto (Figura

    2.5(c)), se utilizan los parmetros adicionales siguientes: Altura mxima entre

    rampas de acceso, ( rh ), ngulo interrampa, (r), ancho de rampa, ( rb ), altura

    global, (ho), y ngulo global, (o). Respecto a estos parmetros, conviene

    indicar que:

    Altura de Banco: En minera al aplicar un mtodo de explotacin

    a rajo abierto, la altura de banco, se define considerando la eficiencia de

  • 11 Captulo 2-Marco Terico para el Control de Taludes.

    los equipos de carguo y esponjamiento del mineral tronado. As en

    minera a gran escala la altura de los bancos tpicamente vara de 10 a

    18 m, en caso de bancos simples y de 20 a 36 m en el caso de bancos

    dobles.

    Figura 2.6 Parmetros que definen la geometra de un talud sencillo (a) y (b), caso de un banco del talud de una mina a rajo abierto (c) y talud completo de una mina a rajo abierto.

  • 12 Captulo 2-Marco Terico para el Control de Taludes.

    Angulo de Talud: La inclinacin de la cara del banco o talud

    depende principalmente de la orientacin de las discontinuidades del

    macizo rocoso, as tambin de la calidad con la cual se realizan las

    operaciones de tronadura de rocas. Normalmente las tpicas tronaduras

    de produccin en minera a cielo abierto dejan caras de banco con

    inclinaciones del orden de 60 a 65 mientras que con el uso de

    tronaduras controladas es posible lograr mayores inclinaciones, las

    cuales pueden llegar a exceder los 80 (especialmente si se utiliza

    precorte), algunos esquema de buenas prcticas operativas en este caso

    se muestran en la Figura 2.7.

    Figura 2.7 Esquema de control Geotcnico con la finalidad de lograr una operacin sana y controlada para la obtencin de taludes estables.

  • 13 Captulo 2-Marco Terico para el Control de Taludes.

    Ancho de Berma: Usualmente el ancho de berma, se calcula

    considerando el espacio que debe dejarse para contener el material

    derramado asociado a inestabilidades que pudieran ocurrir a nivel de

    banco, esto ltimo considerando que se conoce la altura y la inclinacin

    de la cara libre de banco.

    Quebradura Nominal: Una vez definida la altura del banco, la

    inclinacin de su cara y el ancho de berma, puede calcularse la

    quebradura nominal, la distancia entre pies de banco y al ngulo

    interrampa respectivamente, tal como muestran las ecuaciones

    (2.1),(2.2) y (2.3) y Figura 2.8.

    Ecuacin 2.1

    bbhq cotan (2.1)

    Ecuacin 2.2

    bqp (2.2)

    Ecuacin 2.3

    p

    hbr

    atan

    (2.3)

  • 14 Captulo 2-Marco Terico para el Control de Taludes.

    Figura 2.8 Diagrama de Factores Geomtricos Quebradura Nominal.

  • 15 Captulo 2-Marco Terico para el Control de Taludes.

    Es importante tener presente que en minera a cielo abierto, el ngulo

    interrampa,(r), se define como la inclinacin respecto a la horizontal de la lnea

    que une los pies de los bancos, es un parmetro que se utiliza en planificacin

    minera porque no vara con el nmero de bancos. Sin embargo para el caso de

    anlisis de estabilidad de taludes el ngulo interrampa, (tr), se define como la

    lnea que une el pie del banco inferior con la cresta del banco superior, por lo

    que suele ser mayor que el ngulo interrampa (normalmente 1 a 2 mayor para

    alturas de rampas de 160 m), su magnitud depender del nmero de bancos,

    que se consideren tal como se muestra en Figura 2.9.

    Figura 2.9 Angulo Interrampas en minera a cielo abierto

    La Figura N 2.9 muestra la comparacin entre ngulo interrampa, (r),

    comnmente usado en planificacin minera y el ngulo del talud interrampa

    (tr), utilizado en ingeniera geotcnica para el anlisis de estabilidad de

    taludes. Si bien (tr) es siempre mayor que (r), en la medida que aumenta el

    nmero de bancos esta diferencia tambin disminuye.

  • 16 Captulo 2-Marco Terico para el Control de Taludes.

    Un ejemplo del caso anterior, si hb = 15 m, b = 60 y b = 7,5 m;

    entonces r ser igual a 43, independientemente del nmero de bancos que

    conforman el talud, mientras que tr ser igual a 50, 46 o 45 si el talud est

    constituido por 2, 4 o 6 bancos, respectivamente.

    ngulo Interrampa: El ngulo interrampa resultante del diseo

    del sistema banco-berma (ecuacin (2.3)) es el mximo permisible,

    deber verificarse en este caso que el talud interrampa resultante es

    suficientemente estable. Si no lo es deber reducirse la altura mxima

    entre rampas y/o el ngulo interrampa, esto ltimo se logra

    incrementando el ancho de berma.

    2.2.2 Caso de Taludes de Botaderos de Ripios.

    La situacin suele ser en algunos casos similares, si se compara con

    los Taludes de rocas. Tratndose de Materiales particulado las variables ms

    importantes, suelen ser a parte del Talud propiamente tal el grado de

    compactacin del Material Acumulado, profundidad del nivel Esttico de las

    Aguas que saturan el Material y Mecanismos de fallas que tradicionalmente se

    aprecian en estas Acumulaciones o Botaderos y que obligan a tener planes de

    contingencia frente a posibles movimientos de masa compactada de materiales

    particulados Figura 2.10.

  • 17 Captulo 2-Marco Terico para el Control de Taludes.

    Figura 2.10 Variables Geotcnicas Botadero de Ripio.

    Hg

    H

    NE

    X

    : ngulo Talud Botadero Ripios

    H : Altura Botadero Ripios

    Hg : Profundidad Grieta Traccin

    X : Distancia Sistema Grieta

    Traccin cara libre talud botadero

    N.E. : Profundidad Nivel Esttico, agua de saturacin

    A : Lmite para la descarga de equipos pesados

    Hg

    H

    NE

    X

    Hg

    H

    NE

    X

    Probable Superficie de Falla

    A

  • 18 Captulo 3-Equipos que Componen un Sistema de Monitoreo de Taludes.

    CAPTULO 3

    3 EQUIPOS QUE COMPONEN UN SISTEMA DE MONITOREO

    DE TALUDES.

    3.1 Introduccin.

    El sistema de control de taludes mediante el uso de teodolitos y radares

    en minas a cielo abierto de gran volmenes de produccin, corresponden

    actualmente a una extensomtria en desarrollo caracterizada por su alta

    precisin y fundamentos tcnicos, basados en principios que entrega la fsica

    tradicional y moderna. En los prrafos siguientes, se describen los dos sistemas

    en comparacin abordados en este trabajo

    3.1.1 Sistemas de Monitoreo Estacin Total.

    Las tcnicas topogrficos han sido utilizadas para el monitoreo de

    taludes en minas a rajo abierto para evaluar subsidencias, las mediciones

    geodsicas generadas en este caso son una tcnica estndar para el

    monitoreo, aunque existen otros mtodos que tambin son usados para estos

    fines especficos.

    En este caso es importante reconocer que la triangulacin con la

    precisin de los teodolitos inicialmente fue usada para estos fines, sin embargo

    la introduccin de equipos para medir distancias basada en la emisin de rayos

    electropticos infrarrojos y lser (EDM) a principios de los aos 1970, condujo al

    empleo del triltero como un sistema importante topogrfico para el monitoreo

  • 19 Captulo 3-Equipos que Componen un Sistema de Monitoreo de Taludes.

    de taludes. La instrumentacin usada en estos casos normalmente envuelve

    una alta precisin (un segundo) en el caso de uso de teodolitos y Estaciones

    Totales (Medicin Electrnica a Distancia, EDM). Con ambos sistemas

    combinados se puede alcanzar una exactitud de milmetros para

    desplazamientos en 3D aun en el caso de grandes rajos, esto ltimo

    obviamente tomando las precauciones necesarias. Para alcanzar una exactitud

    mxima, este sistema de control debe ser cuidadosamente planificado por

    ingenieros Geomensor experimentado.

    3.1.2 Sistemas de control Teodolito Robotizado/Prisma.

    Actualmente una estacin total (Figura 3.1), se encuentra diseada

    para capturar informacin desde prismas con mediciones en ambas posiciones

    del anteojo el cual emite un rayo lser. Este ltimo para compensar errores

    sistemticos de lecturas, el sistema posee una precisin angular 0.5

    (0.15mgon). Por otro lado su distancimetro, ofrece una precisin en las

    medidas a distancia de hasta 2mm (+2ppm), con alcances de medicin de

    hasta 3kms bajo buenas condiciones ambientales.

  • 20 Captulo 3-Equipos que Componen un Sistema de Monitoreo de Taludes.

    3.1.3 Principios de Operacin.

    El sistema est basado en que el diodo lser emite una seal dirigida al

    centro del prisma, el cristal refleja la seal devolvindose en la misma direccin

    y sentido a la fuente emisora (Figura 3.2), el rendimiento del sistema en este

    caso, queda expuesto a las condiciones del entorno durante la creacin de la

    seal o durante su trayecto, lo anterior repercute en la cantidad (intensidad) de

    luz que llega al prisma. El tiempo que tarda la seal en ir y volver se usa para

    calcular la distancia entre la estacin total y el prisma. La diferencia entre la

    lectura actual y la medicin inicial, determinan el desplazamiento que ha

    experimentado el prisma en el tiempo. El alcance de las mediciones a distancia

    Figura 3.1 Estacin Total Robotizada Leica TM-50

  • 21 Captulo 3-Equipos que Componen un Sistema de Monitoreo de Taludes.

    depende en gran medida de la energa disponible en la fuente lser. A travs

    del sensor EDM, el rayo lser emitido se ve sometido tambin a otros factores,

    principalmente la atmsfera. A pesar de ser un sistema adecuado para la

    emisin de seales infrarrojas (o visibles), su capacidad de transmisin se

    reduce debido a la absorcin de polvo, molculas de aire o gotas de agua,

    aspectos que traen como consecuencia la extincin de seales.

    3.1.4 Sistema Primas Jaln.

    Se trata de un sistema pasivo de reflexin el cual est compuesto por

    un prisma cristal de reflexin de ondas magnticas, emitidas por la estacin

    total. El prisma se fabrica principalmente de vidrio, este tiene un ndice de

    Figura 3.2 Principio de Operacin Sistema Teodolito Prisma.

  • 22 Captulo 3-Equipos que Componen un Sistema de Monitoreo de Taludes.

    refraccin distinto al del aire, que es el medio a travs del cual se propaga la

    seal de medicin. La velocidad de propagacin de una onda electromagntica

    desciende al entrar en un objeto de vidrio y por lo tanto la distancia medida real

    aumenta. En la Figura (3.3), se muestra la instalacin de este sistema

    mencionado, indicando distancias reales utilizadas hoy en da en la minera a

    cielo abierto.

    Figura 3.3 Diagrama de Instalacin Sistema Prisma Jaln.

    Jaln

    Pretil de seguridad

    Talud Banco Inferior

    Prisma de monitoreo

    Talud Banco

    Grietas de borde

    Derrames

    Pretil de seguridad

    Talud Banco Inferior

    Prisma de monitoreo

    Talud Banco

    Grietas de borde

    Derrames

    D

    D= 4 a 5 mts . d = 50 a 60 cms .

    d Empotramiento Jaln

    Distancia Jaln con Tald Banco

  • 23 Captulo 3-Equipos que Componen un Sistema de Monitoreo de Taludes.

    En el caso de Botaderos OBL o Botaderos de Ripio la situacin es

    similar, con la diferencia que el sistema Jaln Prisma no se encuentra expuesto,

    a posibles derrames de bancos superiores. El Jaln con su respectivo prisma se

    instalara en la visera del Botadero, su desplazamiento con llevar un probable

    aumento de velocidad de desplazamiento, lo que puede significar en la prctica

    la apertura o aumento de la amplitud de un sistema de Grietas de Traccin.

    3.1.5 Clculo Terico de una Velocidad de Desplazamiento.

    El sistema Estacin Total y Prisma Jaln, estn dotados de

    coordenadas referenciales (coordenadas mina) las cuales permiten medir la

    distancia entre ambas unidades. En el caso de la figura N 3.2 se aprecia

    entonces:

    Ecuacin 3.1

    2 2 2

    /ET PJ ET PJ ET PJ ET PJD x x y y z z (3.1)

    Dnde:

    D: Distancia Total entre Estacin Total versus Sistema Prisma Jaln.

    ET ET ETX ,Y ,Z : Coordenadas Sistema Estaciones Total.

    PJ PJ PJX ,Y ,Z : Coordenadas Sistema Jaln Prisma.

  • 24 Captulo 3-Equipos que Componen un Sistema de Monitoreo de Taludes.

    Aplicando una ley fsica bsica, se obtiene:

    Ecuacin 3.2

    ( / )D

    V mm segT

    (3.2)

    Dnde:

    D: Distancia Estacin Total versus Sistema Jaln Prisma.

    T: Tiempo viaje haz rayo lser, entre Estacin Total, Sistema Jaln

    Prisma y retorno.

    V: Velocidad de Desplazamiento masa rocosa monitoreada, segn

    deformacin que experimenta el Talud.

    El clculo de velocidades permite construir Tablas de desplazamiento para

    Taludes con velocidades crticas, usadas en minera a cielo abierto para

    prevenir accidentes o eventos Geotcnicos

    3.1.6 Descripcin Sistema Estacin Total.

    3.1.6.1 Puntos de control:

    La estacin total utiliza puntos de control ubicados en la periferia del

    rajo con el fin de validar su coordenada base, si sta detecta un cambio en sus

    coordenadas realiza un auto ajuste inmediatamente. Esta operacin elimina

  • 25 Captulo 3-Equipos que Componen un Sistema de Monitoreo de Taludes.

    errores en los prismas de monitoreo, debido a movimientos externos sufridos

    por la estacin. Su valor comercial es similar al de los prismas

    3.1.6.2 Software de monitoreo:

    Normalmente se utiliza el software GEOMOS creado por la empresa

    Leica Geosystems el cual trabaja en diferentes plataformas Windows. En este

    caso puede existir un computador con este software instalado en cada caseta

    de monitoreo o tener ste computador en una oficina central. Este software est

    constituido por dos mdulos que interactan constantemente con la base de

    datos SQL nativa del sistema.

    3.1.6.3 Modulo Monitor:

    Es el responsable de capturar automticamente los datos en terreno.

    En ste primer mdulo del software se seleccionan los parmetros referidos a

    censores, creacin y agrupacin de prismas. Como as tambin, la

    sincronizacin y programacin del rgimen de medicin, tal como se muestra en

    Figura 3.4.

  • 26 Captulo 3-Equipos que Componen un Sistema de Monitoreo de Taludes.

    El software tiene la capacidad de conectar y administrar varias estaciones

    totales a la vez, mediante el puerto de comunicacin serial RS-232.

    3.1.6.4 Mdulo Analyzer:

    Provee las herramientas graficas necesarias para la exploracin de los

    datos medidos y anlisis de informacin tal como se muestra en Figura 3.5.

    Figura 3.4 Modulo Geomos Monitor

  • 27 Captulo 3-Equipos que Componen un Sistema de Monitoreo de Taludes.

    El software Geomos internamente de acuerdo a la configuracin

    deseada, ordena al teodolito, inicia el proceso de medicin llevando a cabo el

    barrido instrumental sobre la superficie del talud. A medida que avanza registra

    la lectura topogrfica (coordenadas, ngulo vertical-horizontal y distancia

    inclinada) de cada prisma hasta completar el ciclo de medicin. Cada lectura es

    transportada al instante por la red de datos interna y almacenada en la base de

    datos local (SQL) residente en el computador. Los datos medidos se acumulan

    en el computador (base de datos SQL) lo que permite en primera instancia y a

    Figura 3.5 Modulo Analyzer Software Geomos.

  • 28 Captulo 3-Equipos que Componen un Sistema de Monitoreo de Taludes.

    tiempo real, visualizar el comportamiento del desplazamiento con el mdulo

    Analyser.

    3.1.6.5 Base de datos histrica:

    La primera instancia de anlisis de datos, se logra en el mdulo Analyser

    de Geomos. Sin Embargo en los casos de requerir anlisis histricos es

    aconsejable contar con otra base de datos. La transferencia de datos nativos

    desde las casetas de monitoreo o dentro de la misma oficina central hacia la

    base de datos histrica, se lograra creando y ejecutando una aplicacin

    computacional automtica donde cada cierto tiempo (trminos de ciclo) se

    almacene la informacin en la nueva base de datos (Ej: Oracle). Esta base de

    datos histrica permitir realizar anlisis en periodos ms extensibles que los

    que puede disponer la base de datos SQL.

    3.1.7 Variables que Interfieren con el Sistema de Medicin.

    Se debe indicar que la estacin total robotizada es un sistema de

    medicin ptico que incorpora tecnologa lser de largo alcance, Clase 1, de

    uso civil. El potencial de medicin del lser puede verse disminuido o anulado,

    cuando algn elemento se interpone en la lnea de vista o medicin, formada

    por el teodolito y el prisma. Las variables que interfieren con el sistema de

    medicin se clasifican en las siguientes:

    3.1.7.1 Variables Controlables

    Integridad del Prisma: El prisma es la fuente de medicin ms

    confiable para observar el comportamiento inestable en Botaderos

    OBL y Botaderos de Ripio. Por lo tanto, requiere constantemente

  • 29 Captulo 3-Equipos que Componen un Sistema de Monitoreo de Taludes.

    soporte asistencial en terreno para corregir problemas que impidan

    lograr su medicin. Las causas bsicas de este problema tcnico

    pueden ser originadas por los siguientes factores:

    Desalineamiento: Es la prdida parcial o total de la lnea de vista o

    de medicin por movimientos y/o asentamientos provocados por la

    misma inestabilidad del talud.

    Suciedad: Por prdida de la propiedad de reflectividad del prisma por

    acumulacin de polvo o deterioro de la superficie cristalina.

    Perdida: Accin provocada por derrames, avance de la explotacin o

    hurto del prisma.

    Aislamiento: Por el cierre de accesos a sectores peligrosos que

    impiden asistir la recuperacin del prisma.

    Falta de Suministros: Los servicios bsicos en terreno corresponden

    a la energa elctrica y red de comunicacin de datos. La primera

    proporciona la energa elctrica necesaria para el funcionamiento

    integral de los componentes elctricos dispuestos en cada estacin.

    Mientras que la segunda, suministra la red de datos necesaria para

    el transporte de los datos medidos. Ambos recursos son

    indispensables para el funcionamiento integral del sistema de

    medicin en terreno. Cortes en los suministros es otra variable que

    interfiere en la continuidad operacional del sistema de medicin.

    Factor Humano: Las personas son las que gestionan el

    funcionamiento integral del sistema de monitoreo geotcnico.

    Minimizar los errores es el desafo permanente del rea de

    auscultacin.

    Mantencin de Base de Datos del Sistema Geomos: La

    adquisicin automtica de datos con seguimiento de prismas es

    confiable, en la medida que se gestiona la sinergia operacional del

    sistema en terreno. La preocupacin permanente es mantener la

    confianza operacional del sistema. Por consiguiente es importante

    mantener una condicin ptima operativa, la que debe ser: Prismas

    Instalados = Prismas Medidos: Es la condicin ideal esperada, esto

    muestra un adecuado control y mantenimiento del sistema. Aqu el

    software de medicin, mide la misma cantidad de prismas que los

    existentes en terreno.

  • 30 Captulo 3-Equipos que Componen un Sistema de Monitoreo de Taludes.

    3.1.7.2 Variables Incontrolables.

    Polucin Ambiental: Es la emisin de material particulado en

    suspensin proveniente de los frentes de extraccin de mineral,

    aportes generados por los eventos de tronadura y trnsito vehicular

    de camiones de extraccin al interior del rajo. Es importante incluir

    los eventos de tronadura que se desarrollaran durante el da.

    Dispersar y evacuar la contaminacin ambiental, depende

    principalmente de la ventilacin natural producida por los vientos

    reinantes en cada zona y las temperaturas, adems de la capacidad

    de la operacin minera por mantener hmedo los sectores de trnsito

    de vehculos (rampas de acceso).

    3.1.7.3 Ventajas y Desventajas del Sistema Estacin Total.

    Ventajas Sistema Estacin Total versus Jaln Prisma:

    Precisin milimtrica.

    Flexibilidad operacional.

    Alta productividad (TM-30 / TM-50).

    Completamente automatizado.

    Simplicidad en su Uso e Instalacin.

    Mediciones de control sincronizadas y continuas de alta precisin.

    Seguimiento automtico del prisma.

    Desventajas Sistema Estacin Total versus Jaln Prisma:

    Fuertemente afectada por la polucin ambiental y refraccin.

    Dedicacin permanente.

    Mientras ms prismas asociados a sectores de inters a una

    estacin, el tiempo de ciclo aumenta.

    Perdida de prismas en terreno.

    Instalacin de prismas limitado por sus accesos.

  • 31 Captulo 3-Equipos que Componen un Sistema de Monitoreo de Taludes.

    Actualmente esta plataforma en el caso de la Divisin Radomiro Tomic,

    se encuentra constituida con 6 estaciones de monitoreo dividida en dos equipos

    de control, cado uno asociado a 3 estaciones totales las cuales monitorean un

    total de 1.500 primas dispuestos en el rajo y botaderos, con ciclos de medicin

    Para Grupos normal de medicin de una hora y para grupos crticos un ciclo

    cada dos horas, obtenindose aproximadamente un total de 9 mediciones das,

    la diferencia a lo esperado de doce mediciones, se genera dado que por

    cambios atmosfrico este sistema de medicin se ve fuertemente afectado, lo

    que se puede traducir en ausencias de medicin por un periodo promedio de

    cinco horas.

    3.1.8 Anlisis Data Prismas:

    El analista o ingeniero geotcnico en primera instancia, realiza el

    monitoreo a travs del software Geomos donde se evidencian los primeros

    sntomas de un desplazamiento, luego mediante el uso de una macro en Excel

    conectada a la base de datos histrica (Oracle), se procesan los datos medidos

    generndose reportes con clculo de velocidades y grficos de los prismas

    (desplazamiento acumulado, velocidad acumulada y velocidad inversa).

    Adems con esta misma informacin se obtienen vectores y planos de

    isocurvas de velocidades de desplazamiento, apoyado con el software Surfer y

    Autocad.

  • 32 Captulo 3-Equipos que Componen un Sistema de Monitoreo de Taludes.

    Figura 3.6 Clculo de Velocidades, Grficos y Velocidad Inversa.

  • 33 Captulo 3-Equipos que Componen un Sistema de Monitoreo de Taludes.

    Es de vital importancia en este caso correlacionar siempre las

    mediciones por muy anmalas que estas sean, con antecedentes geotcnicos

    que se recopilan en terreno.

    Si se confirman cambios de tendencias y aumento progresivo en las

    tasas de desplazamientos, inmediatamente se puede aumentar el rgimen de

    medicin con una mayor densidad y cantidad de prismas, para seguir y

    comprender la evolucin de los desplazamientos que experimenta un macizo

    rocoso o zona de ubicacin de un Botadero OBL o Ripio para clasificarla como

    una zona inestable, esta indicacin podra afectar el normal monitoreo para

    Figura 3.7 Vectores y Planos de Isocurvas de Velocidades de Desplazamiento.

  • 34 Captulo 3-Equipos que Componen un Sistema de Monitoreo de Taludes.

    otras zonas de inters, por lo que se propone en este caso la utilizacin de otra

    tecnologa de monitoreo, como lo es el sistema de uso de radares.

    3.2 Sistemas de Monitoreo Radares Terrestre.

    La tecnologa de uso de radares interferomtrico con base en tierra, se

    ha convertido en los ltimos siete aos en una herramienta de vanguardia para

    el estudio y control de taludes. El xito de la tecnologa de radar

    interferomtrico, se atribuye a su capacidad para medir con rapidez

    movimientos de rocas con una precisin submilimtrica en zonas muchas veces

    extensas y bajo cualquier condicin climtica, obviando la necesidad de instalar

    reflectores artificiales. Como resultado el sistema radar, se utiliza efectivamente

    para obtener una mejor estimacin de movimientos de rocas o masas

    compactas tipos Botaderos con el fin de entregar una alerta temprana en el

    caso de que se sucedan movimientos progresivos, los cuales potencialmente

    pueden conducir a fallas o colapsos. El radar de monitoreo usado en el

    monitoreo de estabilidad de taludes es hoy en da un sistema ampliamente

    utilizado a nivel internacional, por autoridades de proteccin civil en pases

    desarrollados y tambin por acadmicos para la prestacin de asesoramiento

    de alto nivel a usuarios que participan, en la gestin de evaluar riesgos de

    deslizamientos.

    La tecnologa de radar en el caso Geotcnico se encuentra diseada

    especficamente, para trabajar en minas a cielo abierto. El monitoreo de

    desplazamientos en tiempo real es de hecho una herramienta fundamental para

    el buen desarrollo de los proyectos mineros, aspectos que consideran en la

    prctica seguridad a las personas permitiendo tomar riesgos controlados en la

    operacin minera, a fin de obtener altos niveles de productividad.

  • 35 Captulo 3-Equipos que Componen un Sistema de Monitoreo de Taludes.

    Predecir fallas en los taludes en entornos dinmicos como las minas a

    cielo abierto, es una tarea muy difcil que requiere de una planificacin

    geolgica, geotcnica y el apoyo general de sistemas de monitoreo

    complementarios.

    Las grandes fallas de taludes en minas a cielo abierto son a menudo

    precedidos por movimientos muy pequeos generando grietas superficiales

    muchas veces de traccin, a veces de tan slo unos pocos milmetros de

    desplazamiento y con una evolucin temporal que puede ir desde varias horas

    hasta semanas. La alta precisin combinada con su alta resolucin espacial que

    presenta el Sistema Radar, permite detectar oportunamente una inestabilidad.

    El radar detecta movimientos de un Macizo Rocoso o Botaderos en

    tiempo real. Algunas de las principales caractersticas del Radar Geotcnico,

    son las siguientes:

    Rango distancias de Operacin: 50m a 3000m

    La nueva versin alcanzar 10.000m.

    Completa operatividad remota (24x7)

    Comunicacin inalmbrica de alta velocidad.

    Definicin de alarmas por parte del usuario.

    Operacin completamente autnoma.

    Monitoreo remoto de todos los parmetros del sistema.

    Mediciones simultaneas de estabilidad y topografa.

    Integracin de todas las medidas con sistema DTM (Mapeo Digital

    Terreno)

    Estacin climtica integrada, para compensar variaciones

    atmosfricas.

  • 36 Captulo 3-Equipos que Componen un Sistema de Monitoreo de Taludes.

    Resistente a ambientes de alta polucin.

    Deteccin en tiempo real de desplazamientos sub-milimtricos.

    Movimientos referenciados geogrficamente.

    Software avanzado para la generacin de alarmas con parmetros

    aplicables a todos los tipos de operaciones mineras.

    Velocidad de mapeo configurable por el usuario.

    Configuracin de reas de alto riesgo y zonas de exclusin.

    Funcionalidades de registro y reproduccin de informacin.

    El sistema radar sirve para monitorear el desplazamiento de un sector

    especfico o seleccionado que es potencialmente inestable, a travs de la

    emisin de un haz de seal electromagntica que barre en forma continua toda

    el rea de escaneo que se halla elegido, para luego calcular a travs de un

    algoritmo especfico los desplazamientos observados.

    3.2.1 Principio de Operacin Sistema Radar.

    Lo ms importante es que la antena dispuesta en el radar realiza un

    barrido hacia el sector a monitorear, si la superficie de la pared presenta

    movimientos, el retorno de la seal se recibe con variaciones en fase y amplitud

    de ondas, dichas diferencias de la seal son detectadas y por consiguiente

    permitirn visualizar los movimientos sub-milimtricos en la pared. En sntesis el

    monitoreo de un sector seleccionado a travs del sistema radar consta de las

    siguientes etapas:

  • 37 Captulo 3-Equipos que Componen un Sistema de Monitoreo de Taludes.

    Emisin del haz de microondas realizando el primer barrido del rea de

    escaneo. La Figura (3.8) muestra grficamente lo sealado con anterioridad.

    El Sistema Radar escanea continuamente la seccin de la pared

    seleccionada y compara las distancias medidas, entre el barrido actual e

    inicial respectivamente, Figura 3.9.

    Figura 3.8 Seal Sinusoidal Emitida por Radar.

  • 38 Captulo 3-Equipos que Componen un Sistema de Monitoreo de Taludes.

    Si la distancia cambia, el software del radar geotcnico

    automticamente detecta este cambio, el cual puede ser producto de

    movimiento del talud. En la Figura 3.10 se observa el cambio de fase

    y la forma de clculo del desplazamiento que entrega el radar

    geotcnico.

    Figura 3.9 Ejemplo Secuencia de Barrido del Radar en el Talud.

  • 39 Captulo 3-Equipos que Componen un Sistema de Monitoreo de Taludes.

    Para calcular la deformacin o cambios geomtricos, entre imgenes se

    toma el diferencial obtenido entre amplitudes. Igualmente se toma el

    diferencial entre fases para calcular el desplazamiento hacia el radar. La

    Figura 3.11, muestra el tipo de medicin del sistema radar.

    Las variables atmosfricas tales como temperatura, presin y humedad

    perturban la velocidad de las onda electromagnticas en el medio (entre

    el radar y la pared), por ello, automticamente el software corrige las

    seales adquiridas que son medidas por la estacin de monitoreo.

    Figura 3.10 Cambio de fase y forma de clculo de deformaciones del radar.

  • 40 Captulo 3-Equipos que Componen un Sistema de Monitoreo de Taludes.

    3.2.2 Tecnologas de Radares Terrestres Presentes en el Mercado.

    Dentro del mercado sudamericano, se cuenta con dos tipos de

    tecnologas de radares terrestres. Estas corresponden a las tecnologas de

    Apertura Real y Aperturas Sinttica respectivamente. La primera tecnologa

    mencionada fue desarrollada en los pases de Sudfrica y Australia, la segunda

    en Italia. En la siguiente Figura 3.12, se muestran los modelos actualmente

    disponibles en el mercado.

    Figura 3.11 Ejemplo Tipo de medicin sistema radar.

  • 41 Captulo 3-Equipos que Componen un Sistema de Monitoreo de Taludes.

    3.2.2.1 Aspectos Importantes para las Tecnologa de Apertura Real y

    Sinttica de Radares.

    La tecnologa de apertura real presenta varias ventajas en comparacin

    con la tecnologa de apertura sinttica. Estas se resumen en que las antenas

    giran alrededor del eje vertical, obteniendo una imagen de arco circular

    completa. Esto no es posible hacerlo con una antena de escaneado lineal, la

    cual slo puede iluminar un pequeo ngulo.

    Figura 3.12 Modelo de Radares Disponible en el Mercado.

  • 42 Captulo 3-Equipos que Componen un Sistema de Monitoreo de Taludes.

    Las imgenes de apertura sinttica requieren generalmente una mayor

    coherencia de fase para los objetivos de monitoreo y para todo el tiempo de

    apertura de la exploracin. Si el movimiento se produce por ejemplo en un rea

    de vegetacin, la apertura sinttica puede ser perturbada generando ruido en tal

    caso la retrodispersin queda fuera del foco de la vegetacin, en este caso se

    extender el azimut a todo el rea aumentando el ruido de fase todos los

    objetivos, incluyendo aquellos en los que la fase resultaba ser coherente.

    Para el GPRI las lneas de imagen son adquiridas en aproximadamente

    2 milisegundos. Durante este corto intervalo de tiempo, el rea de inters que

    se capta es esencialmente estacionaria y por lo tanto no hay ninguna

    descorrelacin en un interferograma, que se ha creado usando una abertura

    espacial. Esto significa que un DEM se puede producir para toda el rea de

    inters, en lugar de slo considerar objetivos estables como es lo que sucede

    en con los sistemas que se basan en apertura sinttica para crear imgenes.

    La ventaja principal de la apertura sinttica, es su alta resolucin que

    permite crear aperturas largas. Como se sabe la generacin de una zona de

    inters con caractersticas estable y la implementacin de una zona de

    monitoreo de gran tamao, requieren de mucho tiempo y recursos. Para que un

    sistema de este tipo funcione, es esencial que la pared rocosa se mantenga

    estable durante todo el perodo de observacin inicial.

    En este caso antenas de menor dimensin, deben utilizarse

    generalmente dos para efectuar el escaneo bajo el sistema de apertura

    sinttica. Sin embargo en el caso de tener pequeas antenas, la ganancia de

    esta puede no ser suficiente para obtener una buena relacin seal versus ruido

    (SNR). Una antena de mayor tamao, con ms ganancia tiene la desventaja de

  • 43 Captulo 3-Equipos que Componen un Sistema de Monitoreo de Taludes.

    que ilumina slo una pequea rea de la zona de inters y la correlacin de los

    datos, puede verse afectada en zonas con presencia de velocidades de viento

    importantes.

    El ltimo equipo que se menciona es en la actualidad, la herramienta

    con mayor alcance para lograr dar seguridad a las personas y a la operacin.

    Es por ello que es importante definir el alcance de este monitoreo, para no

    generar falsas expectativas.

    La comparacin de estos equipos y su tecnologa, permiten en general

    identificar dos formas de monitorear paredes expuestas de inters. La primera

    se muestra en la Figura (3.13 A), la cual corresponde una tecnologa (RAR) y

    Figura (3.13 B), que representa una tecnologa (SAR).

    Estas dos formas distintas de control, se diferencian en la distancia a

    monitorear. Mientras que la tecnologa (RAR) responde perfectamente a rangos

    de trabajo de 500 a 1500 metros, en la tecnologa (SAR) su rango de trabajo

    puede ir desde 500 a 3000 metros. La versatilidad de ambas tecnologas

    permite un complemento de ambas, debido a las virtudes y defectos que

    presentan ambos equipos, esto suele verse reflejados cuando se abordan

    asuntos operativos.

    Un punto importante a definir es la precisin de estos equipos: el

    software incorporado en ambos casos genera un algoritmo tipo rejilla en la zona

    de inters a monitorear, formando celdas o rejillas de dimensiones que estn

    sujetas a la distancia entre el punto a monitorear y la posicin del equipo. Esta

    relacin es directamente proporcional, entre la distancia y el tamao de cada

    pixel o celda. Bajo estas condiciones no se puede pretender monitorear una

  • 44 Captulo 3-Equipos que Componen un Sistema de Monitoreo de Taludes.

    pared expuesta de dimensiones pequeas si su distancia es de 1Km entre

    equipo y pared Figura 3.13.

    Figura 3.13 A) Esquema Representativo Propagacin de Seal Electromagntica de monitoreo caso Sistema Radar Apertura Real. B) Esquema de Propagacin de Seal Sistema Radar de Apertura Sinttica.

    3.3 Comparacin Tcnicas Radar de Apertura Real y Radar de Apertura

    Sinttica:

    Bsicamente un Radar que trabaja bajo el caso de Apertura Real y otro

    que trabaja bajo el dominio de Apertura Sinttica, la diferencia radica es que el

    primero explora el campo de visin con un haz de onda ms bien estrecho,

  • 45 Captulo 3-Equipos que Componen un Sistema de Monitoreo de Taludes.

    mientras que el segundo irradia siempre todos los objetivos. Estos aspectos

    tienen las siguientes consecuencias:

    Caso de Taludes Empinados Pronunciado:

    La disposicin tpica para el monitoreo de una pendiente pronunciada

    de un talud por Radar con base a tierra o apertura real, se muestra en la Figura

    3.14.

    Un Radar de Apertura Sinttica permite obtener una resolucin espacial

    (Sw) a lo largo de la pendiente pronunciada del talud, proyectando su

    resolucin en distancia (R), segn la Ecuacin:

    Figura 3.14 Disposicin Espectro del Sistema de Apertura Sinttica.

  • 46 Captulo 3-Equipos que Componen un Sistema de Monitoreo de Taludes.

    Ecuacin 3.3

    coswR

    S

    (3.3)

    En caso de un Radar de Apertura real, por el contrario este es capaz de

    aprovechar su direccin y puede proporcionar una resolucin espacial en el

    Talud, segn la Ecuacin 3.4:

    Ecuacin 3.4

    2

    tann

    RS

    (3.4)

    Como (R) normalmente es mucho ms pequeo que (R), para el

    caso de pendientes no muy empinadas la resolucin espacial dada por un

    Radar de Apertura Sinttica es mejor que la resolucin que entrega un radar de

    Apertura Real. Para evaluar este posible problema consideremos: Si

    (R=0.75m) (correspondiente a 200 MHz, ancho de banda con licencia para

    este tipo de aplicaciones), R=500m, =0.0075rad (Es decir una apertura real de

    2m con =0.03 m), por lo mismo, Sw>Sn slo si >72, caso de un talud muy

    pronunciado.

    Rangos Dinmicos.

    Como se sabe, un requisito clave para la electrnica de un Radar, es su

    alto rango dinmico para la adquisicin de imgenes de objetivos cercanos y

  • 47 Captulo 3-Equipos que Componen un Sistema de Monitoreo de Taludes.

    lejanos. En otras palabras una seccin transversal del objetivo que se

    encuentra cerca del radar de Apertura Sinttica, puede ser cegado si se satura

    el receptor. En el caso del radar de Apertura Real, esto se puede evitar con la

    desconexin (o la disminucin de la ganancia) del receptor, cuando un haz

    incide sobre el objetivo perturbador. Esto no es posible con el radar sinttico,

    que depende exclusivamente de las prestaciones dinmicas del receptor. En

    general para los radares esto podra ser un problema insuperable, pero

    cuentan con un receptor de corriente dinmico discreto que permite obtener una

    gama de seales tpicas que suelen propagarse por medio de pendientes

    naturales y artificiales. Obviamente una excavadora o el recorrido de grandes

    camiones que funcionan a pocos metros de estos equipos pueden resultar ser

    un problema.

    Desorden Observado por Movimientos en la Operacin Minera.

    Los Radares de Apertura Real y de Apertura Sinttica, ambos se ven

    afectados por las condiciones operativas de explotacin y de transito

    observadas en bancos y rampas vecinos a un talud en observacin. El radar de

    apertura real tiene una adquisicin de imgenes casi instantnea cuando el haz

    incide en un objetivo perturbador, la resolucin relativa en este caso

    simplemente da una seal equivocada. Un Radar de Apertura Sinttica, en

    cambio realiza una correccin estadstica a nivel de software de la perturbacin

    que considera, aspectos de ruidos no afectarn a un solo pxel de la zona

    observada.

  • 48 Captulo 3-Equipos que Componen un Sistema de Monitoreo de Taludes.

    Objetivos Mltiples Al Alcance.

    Una diferencia esencial entre ambas tcnicas, es cuando existen

    objetivos mltiples en la misma lnea de vista, por ejemplo un cable metlico

    sujeto entre pilares. En este caso el Radar de Apertura Real podra detectar

    solamente el objetivo ms fuerte (El cable metlico, en este caso), por el

    contrario un Radar de Apertura Sinttica, debido a su principio de

    funcionamiento, se centra en toda la gama (cable y pilares).

    Tiempo de Monitoreo (Barrido Pared, Scan).

    Un radar de Apertura Real opera escaneando la zona de inters lnea

    por lnea, mientras que un Radar de Apertura Sinttica debe recorrer todo un

    riel o gua horizontal, monitoreando toda la zona de inters en una sola pasada,

    por lo tanto puede operar mucho ms rpido. Los Tiempos de exploracin tpica

    en los Radares de Apertura Sinttica comerciales son del orden de 5 a 7

    minutos, para obtener una imagen de resolucin completa a 2,5 kilmetros de

    distancia, en comparacin con los 10 a 15 minutos de tiempo de exploracin

    que se da para el caso de un Radar de Apertura Real, para una misma rea de

    trabajo.

    En principio podra instalarse una antena fsica con el fin de obtener un

    haz asimtrico estrecho en direcciones horizontal y vertical, debido a lo anterior

    un Radar de Apertura Real podra levantar o controlar una zona de inters con

    un solo barrido, tal como sucede con un Radar Apertura Sinttica. De hecho

    esta caracterstica suele ser no muy comn, pero est siendo validada en la

    Industria Minera para el monitoreo de deformaciones rocosas o masas de

    materiales particulados compactados.

  • 49 Captulo 3-Equipos que Componen un Sistema de Monitoreo de Taludes.

    3.3.1 Variables Controlables observadas en el Sistema Uso Radar.

    Nivel de Combustible: El Radar incorpora un estanque de

    combustible, necesario para el funcionamiento de un equipo

    electrgeno el cual carga a su vez un banco de bateras cuando esto

    es requerido. Debido a esto se requiere mantener con combustible el

    Georadar, de lo contrario el sistema dejar de funcionar.

    Suministro Elctrico: Los componentes elctricos integrados en el

    Radar requieren continuamente de energa elctrica, para mantener

    el funcionamiento del sistema. Es importante entonces, mantener

    monitoreada la telemetra.

    3.3.2 Variables Incontrolables en el Sistema Uso Radar.

    Bsicamente Variables atmosfricas tales como cambios de

    temperatura, viento, presin y humedad, suelen afectar la velocidad de las

    ondas que emite el Radar, respecto a una pared expuesta de un talud.

    3.4 Principales Ventajas y Desventajas del Sistema Uso de Radares.

    Ventajas observadas:

    Censor Remoto Activo.

    No requiere de prismas.

    Sistema hbrido autnomo.

    Opera en condiciones ambientales desfavorables (Polvo, lluvia, viento,

    etc.)

    Amplia cobertura instrumental.

    Programacin de alarmas sonoras para movimientos que excedan un

    umbral previamente fijado.

  • 50 Captulo 3-Equipos que Componen un Sistema de Monitoreo de Taludes.

    Alta Productividad.

    Excelente capacidad de respuesta.

    Fcil transporte de un lugar de monitoreo a otro.

    Monitoreo complementarios al sistema prismas.

    Completamente automatizado.

    Precisin sub-milimtrica.

    Cmara fotogrfica calibrada.

    Anlisis en tiempo real.

    Captura entre 2000 a 10000 pixeles por regin de escaneo, dependiendo

    de la ventana.

    Movilidad.

    Imgenes en tiempo real.

    Desventajas observadas.

    En ocasiones es difcil encontrar una regin estable, para asegurar la

    calidad del monitoreo.

    Discontinuidad operacional por libradas de tronaduras.

    Su operacin se ve limitada cuando hay vientos sobre 60kms/hrs.

    3.5 Anlisis Data Radar.

    El analista o ingeniero geotcnico, debe ser capaz de realizar un

    seguimiento de los pixeles que manifiestan deformacin, es esto ltimo con el

    objetivo de alertar a operaciones mina de modo de poner en marcha un plan de

    contingencia en el sector.

  • 51 Captulo 3-Equipos que Componen un Sistema de Monitoreo de Taludes.

    Figura 3.15 Graficas de Deformacin de un Talud expuesto.

  • 52 Captulo 3-Equipos que Componen un Sistema de Monitoreo de Taludes.

    Figura 3.16 Grafico de uno ms Pixeles. En este caso el sector comienza con una tendencia Transgresiva el da 10 de Julio con Velocidad observada en el rango de 0.1 a 2.5 cms/das.

    dfhdh

  • 53 Captulo 3-Equipos que Componen un Sistema de Monitoreo de Taludes.

    Figura 3.17 Graficas de Deformacin de un Talud expuesto Botadero Ripio.

  • 54 Captulo 4-Monitoreo Critico de Seguridad.

    CAPTULO 4

    4 MONITOREO CRITICO DE SEGURIDAD

    4.1 Introduccin al Monitoreo.

    El objetivo principal de toda instrumentacin Geotcnica es poder

    detectar y anticipar un colapso del macizo rocoso en este caso tambin de un

    Botadero de OBL o de Ripios. Bajo esta premisa se deben definir sistemas de

    alarmas, los cuales logren una comunin entre seguridad y operacin. En un

    caso real, un sistema de monitoreo tiene el potencial de perder alarmas y

    producir alarmas no deseadas. Esto ltimo es un problema operacional que

    debe ser abordado, con la finalidad de poder abarcar dos puntos relevantes en

    el monitoreo: Calidad y Rapidez en la obtencin del dato de velocidad. Si no se

    respeta esta teora puede observarse una disminucin de alarmas perdidas lo

    que provoca su vez, un el aumento de alarmas no deseadas y viceversa.

    Ejemplo de ello, es que un bajo umbral de captacin de deformacin, equivale

    en la prctica a una disminucin de alarmas perdidas a costa de aumentar las

    alarmas no deseadas. Un alto umbral de captacin de deformacin, equivale a

    la disminucin de alarmas no deseadas a costa del aumento de alarmas

    perdidas.

  • 55 Captulo 4-Monitoreo Critico de Seguridad.

    Figura 4.1 Esquema Propuesto de Sistema de Alarmas de Monitoreo Crtico.

  • 56 Captulo 4-Monitoreo Critico de Seguridad.

    Observando la figura anterior, es recomendable reducir reas y

    especificar criterios de alarmas de acuerdo a la definicin de deformacin

    observada para un sector, o lugar especfico segn una litologa previamente

    establecida. En el caso de Taludes que presentan una deformacin leve o

    parcial con tasas de velocidades aceptables, puede no requerirse monitoreo en

    tiempo real y crtico. En este ltimo caso es posible indicar diferencias

    importantes, que presentan estos sistemas de monitoreo en funcin de su

    tecnologa y software respectivamente. Los Radares de Apertura Real, estn

    focalizados al monitoreo crtico esto se sustenta en su versatilidad para su

    traslado y uso de su software incorporado. Sin embargo si se considera el caso

    de un monitoreo a larga distancia, el sistema confiable es el de Apertura

    Sinttica. Bajo las condiciones anteriores, es posible observar los siguientes

    requerimientos bsicos de uso para un sistema de monitoreo bajo Radares:

    Debe tratarse de un sistema coherente que permita medir al mismo

    tiempo magnitud y fase de retorno ondas reflejadas sobre la pared.

    Debe elegirse un lugar dentro del rea a escanear, altamente estable a

    largo plazo.

    Debe elegirse una pared, con buen comportamiento, la cual no genere

    descorrelaciones.

    4.2 Transmisin de Datos.

    Un elemento no menor es el que tiene relacin con la visualizacin de

    los datos obtenidos, considerando que en un yacimiento mineral suelen existir

    variados puntos de observacin, los cuales requieren un control estricto.

  • 57 Captulo 4-Monitoreo Critico de Seguridad.

    Si bien es cierto que es posible realizar una recoleccin de datos de los

    instrumentos en forma manual, esto requiere de mucho tiempo y gastos en

    recursos sobre todo cuando estos se ubican a distancias importantes dentro de

    un yacimiento minero. Por otra parte existe la medicin continua, automtica y

    remota que involucra varias ventajas de tipos operacionales, de seguridad para

    el personal y confiabilidad de los datos obtenidos, por lo que se recomienda la

    implementacin de un sistema de redes inalmbrica que permita la transmisin

    en tiempo real de los datos recolectados, por los distintos sistemas de

    instrumentacin. Existe una gran variedad de tcnicas de transmisin de datos

    tales como va modem, telfono celular, transmisin va radio y ondas de alta

    frecuencia ver Figura 4.2.

    Figura 4.2 Etapas de Envi y Salida de las Lecturas de Instrumentacin Geotcnica Divisin R.T Codelco Chile.

  • 58 Captulo 4-Monitoreo Critico de Seguridad.

    Las principales ventajas que presenta un sistema automtico de

    monitoreo, son las siguientes:

    Se puede establecer continuidad en las mediciones y por lo tanto

    auscultar el comportamiento esttico de un Talud, mediante una alta

    frecuencia de lectura de los parmetros claves.

    Dada la continuidad de las mediciones, es posible mejorar el carcter

    predictivo del sistema.

    Es posible realizar un seguimiento a un evento Geotcnico conocido.

    Aumento del nmero de instrumentos, sin incorporar mayores

    recursos humanos, por el contrario parte de estos son liberados,

    aspecto que evita realizar el recorrido para cada instrumento.

    La mantencin del sistema es mnima.

    Es recomendable en estos casos generar una etapa de ms detalle,

    asimismo disear un programa de instrumentacin global desarrollado en

    etapas, a fin de ir conociendo paulatinamente el comportamiento de los

    instrumentos y tener las instancias de validacin y calibracin respectivas.

    Una secuencia adecuada es comenzar con un sector piloto con un monitoreo

    manual, para luego expandir el sistema a toda la mina y sectores de inters

    implementando un sistema de monitoreo automtico.

  • 59 Captulo 4-Monitoreo Critico de Seguridad.

    Actualmente en el caso de la Divisin Radomiro Tomic en la cual se

    realiza este trabajo toda la informacin de los instrumentos, se encuentra sobre

    una RED privada de caractersticas inalmbricas con un ancho de banda de

    54Mbps, generando as una nica sala de control la cual permite efectuar la

    auscultacin y toma de decisiones tempranamente. Este sistema es totalmente

    autnomo al departamento de informtica de la divisin, permitiendo adoptar

    decisiones de cobertura y mejoras oportunas.

    4.3 Ventajas de un Sistema de Monitoreo Crtico de Seguridad.

    Capacidad/Performance

    32Mbps de capacidad neta.

    40.000 paquetes por segundo por AU/SU.

    Alcance de 30 Kms con antena integrada (FCC).

    Escalabilidad

    AU/SU modelos con capacidad de upgrades.

    Variedad de unidades suscriptoras desde bsicas, hasta equipos del alta

    capacidad y aplicaciones nicas.

    Arquitectura/modularidad/disponibilidad

    Opcin con chasis con AC/DC y redundancia.

    IP-67 caja impermeable.

    CPEs actualizables.

    Integracin con WI-FI AP

  • 60 Captulo 4-Monitoreo Critico de Seguridad.

    Figura 4.3 Diagrama de Implementacin Sistemas de Transmisin Inalmbrico Divisin Radomiro Tomic.

    4.4 Recomendaciones Adoptadas para el Control y Monitoreo.

    Todos los datos acerca del comportamiento que presentan los taludes,

    es almacenada por los sistemas de monitoreo antes descritos, esta informacin

    es procesada y analizada, segn las etapas siguientes:

    Umbrales de Alarmas.

    Para los niveles o umbrales de alarmas se deben establecer

    consideraciones de mejoras continuas y nicos para cada mina (Esto va

  • 61 Captulo 4-Monitoreo Critico de Seguridad.

    asociado a los sistemas estructurales y eventos geotcnicos pre-existentes),

    con el fin de activar a travs de un buen protocolo de comunicacin, el

    respectivo plan de contingencia.

    Protocolo de Comunicacin.

    Si se declara una zona inestable con potencial riesgo de deslizamiento

    de material, se comunica a operaciones mina o a la unidad que corresponda en

    el caso de Botaderos, para el retiro de equipos mineros y el cierre de vas de

    acceso. Esto ltimo con el fin de resguardar la vida de las personas.

    Plan de Contingencia.

    El objetivo especfico de un Plan de Contingencia, es mantener el

    riesgo controlado durante el desarrollo de una explotacin minera, de tal

    manera de no afectar al personal y equipos involucrados en stas operaciones,

    cautelando el normal desarrollo del Plan de produccin. Para lo anterior, se

    deben establecer las siguientes consideraciones: La explotacin de las

    expansiones de la mina, asimismo lo referido al apilamiento en Botaderos

    quedan condicionadas a los siguientes criterios de velocidades de

    desplazamiento para los taludes observados en ambos casos que se

    mencionan:

  • 62 Captulo 4-Monitoreo Critico de Seguridad.

    Figura 4.4 Tabla de Plan de Contingencia para Taludes Mina y Botaderos Ripio y OBL.

    < 1

    No existen grietas evidentes en bermas, ni

    desprendimientos de material y boloneo

    desde el talud. Instrumentacin en

    condicion regresiva.

    Explotacin normal. Se puede realizar

    trabajos orientados a la mitigacin del

    efecto de las velocidades, previa

    autorizacin geotcnica. Se construye

    Pretil.

    Sin Restriccin. Se pueden

    realizar trabajos de

    mitigacin. Se contruye

    Pretil.

    1 a 3

    Grietas incipientes en bermas, caidas de

    derrames y bolones mnimos desde el talud

    hacia el fondo mina. Instrumentacin en

    Condicin Transgresiva.

    Explotacin normal. Radar exclusivo 24hrs,

    aumento de las inspecciones geotcnicas.

    Se pueden realizar trabajos orientados a la

    mitigacin del efecto da las velocidades,

    previa autorizacin geotcnica.

    Acceso restringido a

    vehiculos menores, slo

    CAEX. Radar las 24 horas.

    Se pueden realizar trabajos

    de mitigacin.

    Grietas Abiertas en bermas, cada de

    derrames y bolones espordicos desde el

    talud e instrumentacin en Condicin

    Progresiva.

    Segn condiciones de terreno, se debe

    evaluar explotar solo en franja externa. No

    se puede realizar trabajos orientados a la

    mitigacin del efecto de las velocidades.

    De acuerdo a las

    condiciones de terreno se

    debe cerrar el acceso.

    Aumento de la abertura de grietas en

    bermas y continua cada de derrames con

    bolones, aceleracin de la instrumentacin

    en Condicin Crtica.

    Se debe abandonar el rea afectada,

    restringiendo todo el trnsito.Acceso Cerrado.

    3 a 6

    > 6

    TALUD ESTE

    VELOCIDAD DE

    DESPLAZAMIENTO (cm/da)

    CONDICIONES DE TERRENO DESARROLLO DEL SECTOR ACCESO

    500 m

    < 3

    3 - 7

    7

    10

    > 10

  • 63 Captulo 4-Monitoreo Critico de Seguridad.

    4.5 Producto Esperado de un Programa de Monitoreo

    Mantener el monitoreo continuo de los taludes ante potenciales

    inestabilidades, esto es durante las 24 hrs. del da, contando con

    personal permanente para el control y anlisis de la informacin.

    El comportamiento del sector debe estar en permanente evaluacin a

    travs de inspecciones visuales (banco superior e inferior) en el caso del

    rajo, correlacionando lo observado con la informacin que entrega el

    sistema automtico de monitoreo, de tal forma de aplicar el plan de

    contingencia en forma oportuna.

    Si se detecta un aumento de las velocidades de desplazamiento (> 10

    cms/das en la zona indicada en la Figura 4.4, con un incremento del

    rea de influencia que indica una potencial inestabilidad de algn sector

    de la mina, se deber detener las operaciones mineras y tomar las

    acciones necesarias para controlar estas condiciones de riesgos.

    Aplicando el punto anterior retirar los equipos del sector comprometido.

    Restringir el trfico de todo tipo de vehculos, por debajo del sector

    comprometido.

    Si es necesario se debe generar un plan de accesos alternativos, hacia

    los frentes de operaciones restantes.

    Implementar un estricto control de los desplazamientos, como tambin

    de las inspecciones de terreno.

    Evaluar alternativas de estabilizacin del talud inestable como son

    descarga, soporte en la base o una combinacin de las dos alternativas

    anteriores.

    Generar un Plan de Comunicacin con Planificacin y Operaciones Mina,

    con el objetivo de mantener informada a la organizacin con respecto al

    comportamiento del sector restringido.

  • 64 Captulo 4-Monitoreo Critico de Seguridad.

    En la eventualidad de incrementos mayores para los desplazamientos y

    deformaciones que se observen, se debe implementar un Plan de

    Evacuacin de los sectores que se encuentren en el entorno del talud

    comprometido.

    Consecuentemente con lo anterior la instrumentacin geotcnica

    utilizada para el monitoreo, toma un rol importante en el ambiente minero. De

    esta manera se reconocen los puntos de atencin que podran afectar la

    operacin minera, los que en algunos casos se encuentran asociados a una

    inestabilidad tipo, definida de acuerdo a una condicin estructural y calidad

    observada para el macizo rocoso o bien acumulaciones de materiales

    particulados, que logran con el tiempo una compactacin.

  • 65 Captulo 5-Implementacin de un Proyecto de Instrumentacin.

    CAPITULO 5

    5 IMPLEMENTACIN DE UN PROYECTO DE

    INSTRUMENTACIN.

    Para un programa de monitoreo resulta fundamental realizar una

    adecuada planificacin, la cual es requerida antes de proceder a comprar

    instrumentos geotcnico. Esta planificacin debe ser lgica y comprensible,

    desde la definicin de los objetivos hasta como se planificara el uso de los

    datos medidos. Las siguientes etapas muestran las labores que deben ser

    implementadas en un Proyecto Minero y Programa de Monitoreo definido, que

    desee implementarse para un sector o zona a monitorear

    5.1 Etapa de Particularidades del Proyecto.

    Bsicamente en esta etapa de trabajo se debe monitorear previamente

    el sector de inters, adems se debe sealar las consecuencias si no se realiza

    este monitoreo. La Figura 5.1 muestra un ejemplo de lo que se indica como

    esquema para un proyecto minero a Cielo Abierto, donde los taludes y sus

    alrededores son las condiciones del proyecto.

  • 66 Captulo 5-Implementacin de un Proyecto de Instrumentacin.

    Figura 5.1 Proyecto Minero a Rajo Abierto. Se Observan Taludes y sus Alrededores. (Mina Radomiro Tomic).

  • 67 Captulo 5-Implementacin de un Proyecto de Instrumentacin.

    Caso Botadero OBL.

    En este trabajo se aborda el caso del Botadero OBL minera Radomiro

    Tomic, para el cual se desea implementar un sistema de control geotcnico

    basado en las alternativas propuestas en el Captulo III. La configuracin

    geomtrica de esta unidad indica que est compuesto, por 2 pisos con berma

    de desacople de 10m, donde el primer piso es de 31 metros de altura y el

    segundo de 30 metros. El ao 2006, se incorpora un tercer piso de 25 metros

    de altura. El cuarto piso queda programado con una altura de 25 metros, berma

    de 20 metros hacia el Oeste y Norte y 30 metros al Este. El Botadero esta

    compuesto por materiales provenientes directamente de la mina (material no

    procesado en chancado), presenta una granulometra variable (superior a las 10

    pulgadas). La tasa de regado no debe sobrepasar los 8 lt-m2/horas.

    Figura 5.2 Configuracin Geomtrica Botadero Lixiviable.

    H=110 mt.

    31

    ETAPA I

    ETAPA II

    ETAPA III

    ETAPA IV

  • 68 Captulo 5-Implementacin de un Proyecto de Instrumentacin.

    Ca