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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