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Clasificación Geomecánica<br />

<strong>de</strong> <strong>Laubscher</strong><br />

Jara Rios Javier Angel 14160191


DEFINICION DEL SISTEMA MRMR<br />

• El sistema <strong>de</strong> Valuación <strong>de</strong>l Macizo Rocoso para Minería<br />

(MRMR, Mining Rock Mass Rating), fue introducido en 1974<br />

como un complemento <strong>de</strong> la Clasificación Geomecánica RMR<br />

(Bieniawski, estuvo originalmente basado en casos históricos<br />

obtenidos <strong>de</strong> la ingeniería civil) para solventar diversos<br />

problemas en minería. La diferencia fundamental <strong>de</strong> este<br />

sistema está en que la valuación <strong>de</strong>l Macizo Rocoso in Situ<br />

tiene que ser ajustada tomando en cuenta el <strong>de</strong>sarrollo<br />

minero, <strong>de</strong> tal manera que la valuación final (MRMR) pue<strong>de</strong><br />

ser usada en el diseño minero<br />

D. H. <strong>Laubscher</strong>


CLASIFICACIÓN MRMR (1990)


Parámetros usados para clasificar<br />

un macizo rocoso por <strong>Laubscher</strong><br />

• Resistencia A La Compresión Uniaxial De La Roca Intacta (IRS)<br />

• Espaciado De Diaclasas (RQD + JS Ó FF/M)<br />

• Condición De Las Discontinuida<strong>de</strong>s Y Presencia De Agua (CD)<br />

• RMR LB = P (IRS) + P (FF/m) + P (CD)


Resistencia A La Compresión Uniaxial De La<br />

Roca Intacta (IRS)<br />

• IRS, Intact Rock Strength<br />

• En el caso <strong>de</strong> macizos heterogéneos <strong>de</strong>be consi<strong>de</strong>rarse<br />

un valor medio pon<strong>de</strong>rado <strong>de</strong> este índice, tomando en<br />

cuenta el hecho <strong>de</strong> que tien<strong>de</strong> a ser predominante el<br />

efecto <strong>de</strong>l sector menos resistente


Resistencia A La Compresión Uniaxial De La<br />

Roca Intacta (IRS)


Espaciado De Diaclasas (RQD + JS Ó FF/M)<br />

• La técnica más <strong>de</strong>tallada es el RQD y el espaciado <strong>de</strong> diaclasa (JS) en forma separada, la<br />

valoración máxima es <strong>de</strong> 15 y 25, respectivamente, dando un total <strong>de</strong> 40.<br />

• La otra técnica es la <strong>de</strong> medir todas las diaclasas y registrarlas como una frecuencia <strong>de</strong><br />

diaclasas por metro (FF/m), con una valoración máxima <strong>de</strong> 40


Índice <strong>de</strong> <strong>de</strong>signación <strong>de</strong> la calidad <strong>de</strong> la<br />

roca (RQD)<br />

• El índice <strong>de</strong> Designación <strong>de</strong> la Calidad <strong>de</strong> la Roca (RQD) <strong>de</strong>sarrollado por Deereet al.,1967,<br />

provee un estimado cuantitativo <strong>de</strong> la calidad <strong>de</strong> la masa rocosa, a partir <strong>de</strong> los testigos <strong>de</strong> la<br />

perforación diamantina.<br />

• El RQD es <strong>de</strong>finido como el porcentaje <strong>de</strong> piezas <strong>de</strong> testigos intactos mayores <strong>de</strong> 100 mm (4<br />

pulgadas) en la longitud total <strong>de</strong>l testigo. El testigo <strong>de</strong>berá tener por lo menos un tamaño NX<br />

(54.7 mm o 2.15 pulgadas <strong>de</strong> diámetro) y <strong>de</strong>berá ser perforado con un cilindro <strong>de</strong> doble tubo <strong>de</strong><br />

perforación.<br />

• RQD =<br />

Longitu <strong>de</strong> piezas <strong>de</strong> testigos>10cm<br />

Longitud total <strong>de</strong> la corrida <strong>de</strong> testigos x100%


Índice <strong>de</strong> <strong>de</strong>signación <strong>de</strong> la calidad <strong>de</strong> la<br />

roca (RQD)


ESPACIADO DE DIACLASAS (JS)<br />

• Para un set <strong>de</strong> diaclasas:<br />

• Don<strong>de</strong>:<br />

• X: espaciado en cm<br />

• Para dos sets <strong>de</strong> diaclasas<br />

• Don<strong>de</strong>:<br />

R = 25<br />

R = 25<br />

25. 9 × logX min + 38<br />

100<br />

26. 4 × logX + 45<br />

100<br />

• Xmin y Xmax: espaciados mínimos y máximos <strong>de</strong> los sets <strong>de</strong> diaclasas<br />

• Para los tres sets <strong>de</strong> diaclasa:<br />

R = 25<br />

25. 9 × logX min + 38<br />

100<br />

• Don<strong>de</strong>:<br />

29. 6 × logX med + 20<br />

100<br />

30 × logX max + 28<br />

100<br />

33. 3 × logX max + 10<br />

100<br />

• Xmin, Xmed y Xmax: espaciados mínimos, medios y máximos <strong>de</strong> los sets <strong>de</strong> diaclasa en cm


FF/m


FF/m


COMPARACIÓN DE LAS DOS TÉCNICAS<br />

• La ventaja <strong>de</strong> la FF/m es que es una técnica más sensitiva que el RQD, para un amplio margen<br />

<strong>de</strong> espaciado <strong>de</strong> diaclasas, ya que este último mi<strong>de</strong> solamente los núcleos mayores que 100 mm<br />

y cambia rápidamente a un 100%.


CONDICIÓN DE LAS DISCONTINUIDADES Y<br />

PRESENCIA DE AGUA (CD)


VALOR IN SITU DEL INDICE RMR LB<br />

• <strong>Laubscher</strong> <strong>de</strong>fine el índice RMR LB <strong>de</strong> calidad geomecánica como la sumatoria <strong>de</strong> los<br />

puntajes asociados a los parámetros IRS, FF/m (ó RQD + JS):<br />

• RMR LB = P (IRS) + P (FF/m) + P (CD)


AJUSTES DEL RMR LB PARA CALCULAR EL<br />

MRMR<br />

• Cw: Ajuste por meteorización, varía entre 0.30 y 1.00.<br />

• Co: Ajuste por orientación <strong>de</strong> las discontinuida<strong>de</strong>s varía entre 0.63 y 0.90.<br />

• Cs: Ajuste por tensiones inducidas por la explotación minera, varía entre 0.60 y 1.20.<br />

• Cb: Ajuste por el efecto <strong>de</strong> voladuras, varía entre 0.80 y 1.0<br />

• MRMR = Cw x Co x Cs x Cb x RMR LB


a) Meteorización<br />

• Estos 3 parámetros que son afectados por la meteorización son el IRS, el RQD o FF/m y la<br />

condición <strong>de</strong> las diaclasas. El porcentaje <strong>de</strong>l RQD pue<strong>de</strong> disminuir por un incremento en las<br />

fracturas. El IRS pue<strong>de</strong> disminuir significantemente si cambios químicos toman lugar; en efecto<br />

hay situaciones con kimberlitas, don<strong>de</strong> la roca dura y sólida llega a ser arena en un poco tiempo


) Orientación <strong>de</strong> las diaclasas<br />

• La magnitud <strong>de</strong> los ajustes, <strong>de</strong>pen<strong>de</strong> <strong>de</strong> la posición <strong>de</strong> las diaclasas con respecto al eje vertical<br />

<strong>de</strong>l bloque


c) Ajuste por tensiones inducidas por la<br />

explotación minera


d) Ajuste por el efecto <strong>de</strong> voladuras<br />

• La fragmentación crea nuevas fracturas y hace per<strong>de</strong>r al macizo rocoso, causando el<br />

movimiento <strong>de</strong> las diaclasas, entonces los siguientes ajustes pue<strong>de</strong>n ser aplicados


RESISTENCIA DEL MACIZO ROCOSO (RMS)<br />

• La Resistencia <strong>de</strong>l Macizo Rocoso (RMS) bajo compresión uniaxial está <strong>de</strong>rivada <strong>de</strong>l IRS y <strong>de</strong>l<br />

RMR LB , y se la pue<strong>de</strong> calcular con la siguiente ecuación:<br />

• RMS = 0. 8 × IRS (RMR LB−P IRS )<br />

80


RESISTENCIA DE DISEÑO DEL MACIZO<br />

ROCOSO (DRMS)<br />

• La resistencia <strong>de</strong> Diseño <strong>de</strong>l Macizo Rocoso (DRMS) es la resistencia <strong>de</strong>l macizo<br />

rocoso no confinado en un ambiente minero específico<br />

• Dado que el DRMS está en MPa, este <strong>de</strong>be estar relacionado con las tensiones<br />

mineras inducidas. Por lo tanto, los ajustes por usarse son aquellos que se refieren a<br />

la meteorización, orientación y voladura: el DRMS se calcula <strong>de</strong> la siguiente manera:<br />

• DRMS = Cw x Co x Cb x RMS


DISEÑO DE PILARES<br />

• K: DRMS en MPa<br />

• H: Altura<br />

W = 4 ×<br />

Area <strong>de</strong>l Pilar<br />

Perimetro <strong>de</strong>l Pilar<br />

• Resistencia <strong>de</strong>l Pilar PS = K W0.5<br />

H 0.7


RECOMENDACIONES DE SOSTENIMIENTO


RECOMENDACIONES DE SOSTENIMIENTO


DISEÑO DEL SOSTENIMIENTO<br />

• L: Longitud <strong>de</strong>l perno.<br />

• B: Ancho libre <strong>de</strong> la labor minera.<br />

• F: Factor empírico, que <strong>de</strong>pen<strong>de</strong> <strong>de</strong> la calidad geomecánica <strong>de</strong> la roca.<br />

• L = 1 + 0. 33 x B x F


CORRELACIONES<br />

• <strong>Laubscher</strong> (1990) propuso las siguientes correlaciones con el RMR <strong>de</strong> Bieniawski y el Índice <strong>de</strong><br />

Q <strong>de</strong> Barton. Cabe <strong>de</strong>stacar que estas fueron realizadas exclusivamente para las condiciones<br />

<strong>de</strong> la Mina Rio Blanco <strong>de</strong> la División Andina CODELCO en Chile, por lo tanto, son correlaciones<br />

que se las <strong>de</strong>ben manejar con el <strong>de</strong>bido cuidado.<br />

0.067 RMRLB−2.962<br />

Q = 10 25<br />

RMR = 1. 1 x RMR LB − 2<br />

≤ RMR ≤ 70<br />

25 ≤ RMR ≤ 75


GRÁFICO DE HUNDIBILIDAD DE LAUBSCHER<br />

• Minas Freda, Gaths, King, Renco y Shabanie en Zimbawe.<br />

• Minas Andina, Mantos Blancos, y El Salvador en Chile.<br />

• Minas Bell y Fox, en Canadá.<br />

• Mina Hen<strong>de</strong>rson en Estados Unidos.<br />

Radio Hidráulico (área/perímetro), que es una medida <strong>de</strong>l<br />

tamaño y forma <strong>de</strong>l un<strong>de</strong>rcut o socavación


PROCEDIMIENTO DE CLASIFICACION MRMR<br />

(2000)<br />

• En 2000, se actualizó y publicó el sistema <strong>de</strong> clasificación <strong>de</strong> la masa rocosa (MRMR) <strong>de</strong><br />

<strong>Laubscher</strong>. El nuevo sistema trajo algunos cambios fundamentales que respondieron<br />

directamente a los <strong>de</strong>safíos y problemas encontrados al aplicar el sistema <strong>de</strong> clasificación en el<br />

entorno minero<br />

• Los cambios fundamentales introducidos en el sistema MRMR en el año 2000 fueron el<br />

abandono <strong>de</strong>l RQD (Rock Quality Designation) como parámetro <strong>de</strong> entrada, tomando en cuenta<br />

la contabilidad <strong>de</strong> las juntas cerradas y cementadas, y el concepto <strong>de</strong> resistencia <strong>de</strong>l bloque <strong>de</strong><br />

roca


COMPONENTES DEL MRMR (2000)<br />

• IRMR = P(BS) + P(JS) + P(JC)<br />

P(x)<br />

• Es el puntaje asociado al parámetro x.<br />

BS (Block Strength)<br />

• Es la resistencia en compresión uniaxial <strong>de</strong> los bloques <strong>de</strong> roca que conforman el macizo<br />

rocoso; la cual <strong>de</strong>pen<strong>de</strong> <strong>de</strong> la resistencia <strong>de</strong> la roca “intacta” (<strong>de</strong>nominada IRS, Intact Rock<br />

Strength, en el método <strong>de</strong> <strong>Laubscher</strong>), y la presencia <strong>de</strong> vetillas. El puntaje asociado a BS<br />

pue<strong>de</strong> variar <strong>de</strong> 0 (si BS = 0 MPa) a 25 (si BS ≥ 160 MPa).


COMPONENTES DEL MRMR (2000)<br />

JS (Joint Spacing)<br />

• Es el espaciamiento <strong>de</strong> las estructuras abiertas, que incluye una corrección para tomar en<br />

cuenta la presencia <strong>de</strong> uno o dos sets <strong>de</strong> estructuras selladas (e.g. vetillas) con rellenos <strong>de</strong><br />

resistencia menor a la <strong>de</strong> la roca <strong>de</strong> caja. El puntaje asociado a JS varía <strong>de</strong> 3 (3 sets <strong>de</strong><br />

estructuras con un espaciamiento <strong>de</strong> 0.1 m) a 35 (1 set <strong>de</strong> estructuras con un<br />

espaciamiento <strong>de</strong> 2 m).<br />

JC (Joint Condition)<br />

• Es la condición <strong>de</strong> las estructuras, <strong>de</strong>finida en términos <strong>de</strong> su rugosidad a escala<br />

intermedia y menor, <strong>de</strong> la alteración <strong>de</strong> la roca <strong>de</strong> caja, y <strong>de</strong> la potencia y competencia <strong>de</strong>l<br />

material <strong>de</strong> relleno (si lo hay). El puntaje asociado a JC varía <strong>de</strong> 4 (estructuras planas y<br />

pulidas, con rellenos potentes <strong>de</strong> salbanda y fuerte alteración <strong>de</strong> la roca <strong>de</strong> caja) a 40<br />

(estructuras ondulosas en varias direcciones, bien trabadas, sin alteración <strong>de</strong> la roca <strong>de</strong><br />

caja y con rellenos <strong>de</strong> competencia similar a la <strong>de</strong> la roca <strong>de</strong> caja).


Diagrama <strong>de</strong> flujo que ilustra el procedimiento para evaluar los<br />

índices IRMR y MRMR <strong>de</strong> calidad geotécnica (Modificada <strong>de</strong><br />

<strong>Laubscher</strong> & Jakubec, 2001)


Roca intacta, bloque <strong>de</strong> Roca y el concepto <strong>de</strong> masa rocosa<br />

• Un bloque <strong>de</strong> roca se <strong>de</strong>fine como el material <strong>de</strong> roca <strong>de</strong>limitado por las juntas continúas y pue<strong>de</strong><br />

contener fracturas discontinuas y vetas. Es importante separar las juntas continuas "<strong>de</strong>limitan los<br />

bloques" <strong>de</strong> las fracturas discontinuas y las vetas, especialmente para los métodos <strong>de</strong> extracción<br />

masiva don<strong>de</strong> la evaluación <strong>de</strong>l hundimiento y la fragmentación son fundamentales para el<br />

diseño. El concepto <strong>de</strong> escala, que se ocupa <strong>de</strong> la resistencia <strong>de</strong>l material a partir <strong>de</strong> pequeñas<br />

muestras <strong>de</strong> roca intactas que se pue<strong>de</strong>n probar directamente en el laboratorio, a través <strong>de</strong> la<br />

resistencia <strong>de</strong>l bloque <strong>de</strong> roca que está influenciada por fracturas discontinuas y vetas, hasta la<br />

resistencia <strong>de</strong> masa <strong>de</strong> roca a gran escala


Problemas con RQD y sistemas <strong>de</strong> clasificación<br />

que incluyen RQD<br />

• Cabe señalar que, a<strong>de</strong>más <strong>de</strong> explicar los <strong>de</strong>fectos <strong>de</strong>l bloque <strong>de</strong> roca y las juntas cementadas,<br />

una <strong>de</strong> las otras diferencias entre el sistema MRMR <strong>de</strong> <strong>Laubscher</strong> y varias otras clasificaciones es<br />

el uso <strong>de</strong> RQD. Aunque el RQD es todavía un método muy rápido y eficaz <strong>de</strong> evaluar la<br />

competencia <strong>de</strong> masa rocosa, sólo pue<strong>de</strong> utilizarse en un estrecho rango <strong>de</strong> masas rocosas<br />

fracturadas. La <strong>de</strong>sventaja <strong>de</strong> usar RQD (y sistemas <strong>de</strong> clasificación que incluyen RQD) tanto en<br />

rocas pobres como en rocas <strong>de</strong> buena calidad


El Sistema De Clasificación MRMR: Una Visión<br />

General<br />

• Los principales diferenciadores <strong>de</strong>l sistema MRMR 2000 en comparación con las versiones<br />

anteriores <strong>de</strong> los sistemas MRMR, Q-system y Bieniawski RMR son:<br />

• Concepto <strong>de</strong> escala en resistencia <strong>de</strong> material (roca intacta> bloque <strong>de</strong> roca> masa rocosa)<br />

• Inclusión <strong>de</strong> juntas y vetas cementadas<br />

• Abandono <strong>de</strong>l RQD como parámetro <strong>de</strong> entrada<br />

• Ajustes <strong>de</strong> minería (en comparación con Q)


BS


Resistencia a la compresión uniaxial <strong>de</strong> la roca<br />

intacta (IRS):<br />

• 1) El puntaje o rating asociado a la resistencia en compresión uniaxial <strong>de</strong> los bloques <strong>de</strong> roca<br />

que conforman el macizo rocoso, BS, <strong>de</strong>pen<strong>de</strong> <strong>de</strong> la resistencia en compresión uniaxial <strong>de</strong> la<br />

roca “intacta” (IRS), y <strong>de</strong> la presencia <strong>de</strong> vetillas. Este puntaje se calcula <strong>de</strong> la siguiente forma:<br />

(i) Se <strong>de</strong>termina un valor representativo <strong>de</strong> IRS:<br />

a) Si el macizo rocoso es homogéneo entonces se consi<strong>de</strong>ra que IRS es igual al valor<br />

característico resultante <strong>de</strong> los ensayos <strong>de</strong> laboratorio sobre probetas <strong>de</strong> roca (o sea IRS = UCS).


Resistencia a la compresión uniaxial <strong>de</strong> la roca<br />

intacta (IRS):<br />

b) Si el macizo rocoso es heterogéneo y presenta zonas <strong>de</strong> roca más débil; entonces<br />

el valor representativo se calcula en función <strong>de</strong> las resistencias <strong>de</strong> ambos tipos <strong>de</strong> roca y los<br />

porcentajes <strong>de</strong> las mismas que conforman el macizo rocoso


Obtención <strong>de</strong>l BS:<br />

• (ii) Se <strong>de</strong>fine el valor <strong>de</strong> BS:<br />

a) Si los bloques <strong>de</strong> roca que conforman el macizo rocoso NO contienen estructuras<br />

menores, entonces BS se calcula ajustando IRS solo por efectos <strong>de</strong> volumen:<br />

BS = 0. 8 × IRS


Obtención <strong>de</strong>l BS:<br />

b) Si los bloques <strong>de</strong> roca que conforman el macizo rocoso contienen estructuras menores,<br />

entonces BS se calcula ajustando IRS por efectos <strong>de</strong> volumen y por la presencia <strong>de</strong> estas estructuras<br />

menores:<br />

BS = 0. 8 × A BS × IRS<br />

• Don<strong>de</strong> A BS es un ajuste que consi<strong>de</strong>ra la frecuencia <strong>de</strong> estructuras menores y el tipo <strong>de</strong> relleno<br />

<strong>de</strong> las mismas (se consi<strong>de</strong>ran únicamente rellenos más débiles que la roca <strong>de</strong> caja). Se calcula en<br />

base al producto <strong>de</strong> la frecuencia <strong>de</strong> fracturas, FF, por el inverso <strong>de</strong> la dureza, D (según la escala<br />

<strong>de</strong> Moh) <strong>de</strong> sus rellenos.


Obtención <strong>de</strong>l BS:


Obtención <strong>de</strong>l BS:<br />

• (iii) Conocido BS se le asigna el puntaje o rating que le correspon<strong>de</strong>


JS


Obtención <strong>de</strong>l JS:<br />

(2) El puntaje o rating asociado al espaciamiento entre estructuras, JS, <strong>de</strong>pen<strong>de</strong> <strong>de</strong>l número <strong>de</strong> sets<br />

estructurales, <strong>de</strong> la frecuencia <strong>de</strong> fracturas o estructuras abiertas, y <strong>de</strong> la presencia <strong>de</strong> vetillas con<br />

rellenos más débiles que la roca. Este puntaje se calcula <strong>de</strong> la siguiente forma:<br />

(i) Se <strong>de</strong>fine el número <strong>de</strong> sets <strong>de</strong> estructuras que presenta el macizo rocoso.<br />

(ii) Se <strong>de</strong>termina el espaciamiento entre estructuras, consi<strong>de</strong>rando solamente las<br />

estructuras abiertas (o que forman bloques).<br />

(iii) Con los resultados <strong>de</strong> (i) y (ii), se utiliza para <strong>de</strong>terminar el puntaje o rating asociado a<br />

la presencia <strong>de</strong> estructuras abiertas (o que forman bloques), P0 (JS).<br />

(iv) Para consi<strong>de</strong>rar el posible efecto la presencia <strong>de</strong> estructuras con rellenos más débiles<br />

que la roca, se utilizan las curvas <strong>de</strong> para <strong>de</strong>terminar el coeficiente <strong>de</strong> ajuste A JS , que<br />

modifica el rating <strong>de</strong>terminado en (iv).<br />

(v) Con todo esto, el puntaje o rating asociado a JS queda dado por:<br />

P(JS) = A JS × P0 (JS)


Obtención <strong>de</strong>l JS:


Obtención <strong>de</strong>l JS:


JC


Obtención <strong>de</strong>l JC:


Obtención <strong>de</strong>l JC:<br />

3) El puntaje o rating asociado a la condición <strong>de</strong> las estructuras, JC, <strong>de</strong>pen<strong>de</strong> <strong>de</strong> la rugosidad a<br />

escala intermedia y menor (<strong>de</strong>nominadas respectivamente gran y pequeña escala por <strong>Laubscher</strong><br />

& Jakubec (2001)), la alteración <strong>de</strong> la roca <strong>de</strong> caja, y los tipos y características <strong>de</strong> los materiales<br />

<strong>de</strong> relleno. Este puntaje se calcula <strong>de</strong> la siguiente forma:<br />

• (i) Si el macizo rocoso presenta un único set <strong>de</strong> estructuras se utiliza la figura anterior para<br />

evaluar el ajuste A JC a aplicar. Es muy importante tener presente que no necesariamente se<br />

aplican todos los ajustes, ya que algunos se imponen a otros (por ejemplo en el caso <strong>de</strong><br />

estructuras con rellenos potentes <strong>de</strong> salbanda arcillosa, no interesa ni la rugosidad ni la<br />

alteración <strong>de</strong> la roca <strong>de</strong> caja). El puntaje o rating asociado a JC queda entonces dado por:<br />

P(JC) = A JC × 40<br />

• ii) Si el macizo rocoso presenta más <strong>de</strong> un set <strong>de</strong> estructuras se califican todos los sets, y con el<br />

mejor y el peor <strong>de</strong> ellos se utiliza el ábaco para obtener un valor “representativo” <strong>de</strong>l puntaje<br />

o rating correspondiente a la condición <strong>de</strong> las estructuras


Obtención <strong>de</strong>l JC:


• (4) Una vez <strong>de</strong>terminados los puntajes o ratings asociados al espaciamiento entre estructuras,<br />

JS, y a la condición <strong>de</strong> las estructuras, JC, es posible obtener el rating asociado a las estructuras<br />

presentes en el macizo rocoso como la suma <strong>de</strong> ambos. Si a este último se le suma el puntaje o<br />

rating asociado a la resistencia <strong>de</strong> los bloques <strong>de</strong> roca, se obtiene el puntaje o rating <strong>de</strong>l macizo<br />

rocoso in situ, que <strong>de</strong>fine el valor <strong>de</strong>l índice IRMR.<br />

• (5) Una vez <strong>de</strong>terminado el índice IRMR es preciso calcular los ajustes que correspondan a la<br />

aplicación que se quiera hacer para <strong>de</strong>finir el valor <strong>de</strong>l índice MRMR. Debe enfatizarse que los<br />

ajustes, tanto en su magnitud como en su tipo, <strong>de</strong>pen<strong>de</strong>rán <strong>de</strong> cada aplicación en particular, y<br />

para distintas aplicaciones serán distintos.


Ajuste por Intemperización<br />

• La intemperización afecta la condición <strong>de</strong> las estructuras y la resistencia <strong>de</strong> los bloques <strong>de</strong> roca. La<br />

aplicabilidad <strong>de</strong> este ajuste <strong>de</strong>pen<strong>de</strong> <strong>de</strong> si el macizo expuesto alcanzará a intemperizarse en el<br />

tiempo <strong>de</strong> exposición. El factor <strong>de</strong> ajuste por intemperización, A WEATHER se <strong>de</strong>fine como se indica<br />

en Tabla


Ajuste por Orientación <strong>de</strong> las Estructuras:<br />

• El efecto <strong>de</strong> la orientación <strong>de</strong> las estructuras <strong>de</strong>pen<strong>de</strong> <strong>de</strong>l número <strong>de</strong> sets estructurales, <strong>de</strong> la<br />

orientación <strong>de</strong> estos, y <strong>de</strong> la condición <strong>de</strong> las estructuras. El factor <strong>de</strong> ajuste por efecto <strong>de</strong> la<br />

orientación <strong>de</strong> las estructuras, A JOINTS


Ajuste por Esfuerzos Inducidos por la Minería:<br />

• Esfuerzos <strong>de</strong> magnitud importante en la dirección normal al plano <strong>de</strong> las estructuras<br />

incrementarán la resistencia <strong>de</strong>l macizo rocoso y disminuirán su hundibilidad. En este caso, el<br />

factor <strong>de</strong> ajuste por este efecto, A STRESS , será igual a 1.20<br />

• Cuando estos esfuerzos actúan con un ángulo pequeño respecto al plano <strong>de</strong> las estructuras,<br />

los mismos facilitan el quiebre <strong>de</strong>l macizo rocoso. En este caso, el factor <strong>de</strong> ajuste será igual a<br />

0.70.<br />

• El factor <strong>de</strong> ajuste por efecto <strong>de</strong> los esfuerzos inducidos por la minería pue<strong>de</strong> llegar a ser tan<br />

bajo como 0.60, o tan alto como 1.20. Su evaluación requiere experiencia y mucho criterio.<br />

Probablemente la mejor forma <strong>de</strong> evaluarlo sea por comparación <strong>de</strong> la condición <strong>de</strong>l macizo<br />

rocoso en sectores “normales” y en sectores don<strong>de</strong> se tienen concentraciones <strong>de</strong> esfuerzos<br />

(e.g. en la zona <strong>de</strong> abutment stress). Así, si en la condición “normal” el rating <strong>de</strong>l macizo<br />

rocoso es <strong>de</strong> 60, y en la condición <strong>de</strong> altos esfuerzos es <strong>de</strong> 40, entonces el factor <strong>de</strong> ajuste es<br />

igual a la razón entre 40 y 60, o sea 0.67.


Ajuste por Tronaduras:<br />

• Las tronaduras pue<strong>de</strong>n inducir daños en el macizo rocoso, disminuyendo<br />

su resistencia. Para consi<strong>de</strong>rar este efecto, se utiliza el factor <strong>de</strong> ajuste<br />

A BLAST


Ajuste por Aguas:<br />

• La presencia <strong>de</strong> aguas en las estructuras <strong>de</strong>l macizo rocoso pue<strong>de</strong> llegar a afectar en forma<br />

importante la resistencia <strong>de</strong>l macizo. Para consi<strong>de</strong>rar este efecto, se utiliza el factor <strong>de</strong> ajuste<br />

A WATER , el cual pue<strong>de</strong> evaluarse como se indica en Tabla 13. En sectores <strong>de</strong> permafrost, la<br />

presencia <strong>de</strong> hielo pue<strong>de</strong> aumentar la resistencia <strong>de</strong>l terreno; sin embargo, <strong>de</strong>bido al<br />

comportamiento tipo creep <strong>de</strong>l hielo, este incremento <strong>de</strong> resistencia pue<strong>de</strong> disminuir con el<br />

tiempo. En este caso, se pue<strong>de</strong> consi<strong>de</strong>rar un factor <strong>de</strong> ajuste en el rango <strong>de</strong> 1.00 a 1.20, pero el<br />

mismo <strong>de</strong>be aplicarse con criterio


• MRMR = IRMR × Factores <strong>de</strong> Ajuste


Clasificación según IRMR y MRMR<br />

• Macizos <strong>de</strong> calidad Muy Mala (Clase 5, Color Pardo, 0 ≤ IRMR o MRMR ≤ 20)<br />

• Macizos <strong>de</strong> calidad Mala (Clase 4, Color Rojo, 20 < IRMR o MRMR ≤ 40)<br />

• Macizos <strong>de</strong> calidad Regular (Clase 3, Color Amarillo, 40 < IRMR o MRMR ≤ 60)<br />

• Macizos <strong>de</strong> calidad Buena (Clase 2, Color Ver<strong>de</strong>, 60 < IRMR o MRMR ≤ 80)<br />

• Macizos <strong>de</strong> calidad Muy Buena (Clase 1, Color Azul, 80 < IRMR o MRMR ≤ 100)


Clasificación según IRMR y MRMR<br />

• Calidad Muy Buena: 80 ≤ IRMR < 100 ΔIRMR ≈ ± 5<br />

• Calidad Buena: 60 ≤ IRMR < 80 ΔIRMR ≈ ± 5<br />

• Calidad Regular: 40 ≤ IRMR < 60 ΔIRMR ≈ ± 5<br />

• Calidad Mala: 20 ≤ IRMR < 40 ΔIRMR ≈ ± 6<br />

• Calidad Muy Mala: 0 ≤ IRMR < 20 ΔIRMR ≈ ± 8


• Para incorporar el posible efecto <strong>de</strong> eventuales estructuras mayores y <strong>de</strong>l estado tensional a<br />

una escala mayor, <strong>Laubscher</strong> & Jakubec (2001) sugieren usar los valores que se reseñan en Tabla<br />

18 para evaluar un “rating a gran escala”. Para esto, la resistencia <strong>de</strong>l macizo rocoso, RMS, se<br />

<strong>de</strong>fine como:<br />

• RMS =<br />

(IRMR −P(BS))<br />

70<br />

× ( 100 − P(BS)) × BS


a) Las tablas para calcular los puntajes asociados a los distintos parámetros que emplea<br />

el método han cambiado varias veces <strong>de</strong>s<strong>de</strong> la introducción <strong>de</strong>l método en 1975. Por<br />

lo que es muy importante el indicar que versión <strong>de</strong>l método se está utilizando<br />

b) Si bien muchas veces los testigos seleccionados para evaluar IRS correspon<strong>de</strong>n a los<br />

más competentes y no necesariamente representan la resistencia “típica” <strong>de</strong> la roca<br />

“intacta”, el método incluye un ábaco empírico para obtener un valor<br />

“representativo” si se conocen los porcentajes <strong>de</strong> roca resistente y <strong>de</strong> roca débil; sin<br />

embargo, este ábaco <strong>de</strong>be utilizarse con criterio y precaución.<br />

c) La resistencia <strong>de</strong>l bloque <strong>de</strong> roca, BS, incluye un ajuste para consi<strong>de</strong>rar la presencia<br />

<strong>de</strong> vetillas en términos <strong>de</strong> su frecuencia y la dureza <strong>de</strong> sus rellenos. Este ajuste <strong>de</strong>be<br />

hacerse con criterio y precaución, ya que en la mayoría <strong>de</strong> los casos las vetillas<br />

presentarán más <strong>de</strong> un tipo <strong>de</strong> relleno.<br />

d) Al evaluar la condición <strong>de</strong> las estructuras <strong>de</strong>be consi<strong>de</strong>rarse el set <strong>de</strong> estructuras<br />

más <strong>de</strong>sfavorablemente orientado (respecto a la fuerza perturbadora). Si no está<br />

claro cuál es el set más <strong>de</strong>sfavorablemente orientado <strong>de</strong>be entonces consi<strong>de</strong>rarse el<br />

set <strong>de</strong> estructuras que presenta la peor condición.


EJERCICIOS DE APLICACIÓN<br />

IRMR = P(BS) + P(JS) + P(JC)


EJERCICIOS DE APLICACIÓN<br />

• Ejemplo: El macizo rocoso presenta zonas <strong>de</strong> mayor (UCS = 150 MPa) y menor (UCS = 30 MPa)<br />

resistencia a nivel <strong>de</strong> roca intacta, y las zonas <strong>de</strong> menor resistencia correspon<strong>de</strong>n al 45% <strong>de</strong>l<br />

volumen <strong>de</strong>l macizo rocoso. En términos relativos, la resistencia <strong>de</strong> la roca débil es igual al 20% <strong>de</strong><br />

la resistencia <strong>de</strong> la roca más competente.<br />

• % zonas <strong>de</strong> menor resistencia <strong>de</strong>l volumen <strong>de</strong>l macizo rocoso = 45%<br />

UCSmenor<br />

•<br />

UCSmayor<br />

• UCSmayor = 150 Mpa<br />

• UCSmenor = 30Mpa<br />

∗ 100% =<br />

30<br />

150<br />

∗ 100% = 20%


EJERCICIOS DE APLICACIÓN<br />

• %UCSmayor = 37%<br />

• IRS = 0. 37 ∗ 150Mpa = 55. 5Mpa


EJERCICIOS DE APLICACIÓN<br />

• Ejemplo: Los bloque <strong>de</strong> roca contienen en promedio 8 vetillas por metro, las cuales tienen<br />

rellenos en los que predomina el yeso. La resistencia en compresión uniaxial <strong>de</strong> la roca intacta<br />

es <strong>de</strong> 55.5 MPa. En este caso, el producto <strong>de</strong> la frecuencia <strong>de</strong> vetillas por el inverso <strong>de</strong>l relleno<br />

es igual a 4, lo que se traduce en un coeficiente <strong>de</strong> ajuste <strong>de</strong> 0.75<br />

• Relleno Predominante = yeso<br />

• Promedio <strong>de</strong> Vetillas por Metro = 8 m<br />

Frecuencia <strong>de</strong> Vetillas<br />

• = 8 = 4 2<br />

Dureza <strong>de</strong>l Relleno


EJERCICIOS DE APLICACIÓN<br />

• A BS = 0. 75<br />

• BS = 0. 8 ∗ A BS ∗ IRS<br />

• BS = 0. 8 ∗ 0. 75 ∗ 55. 5<br />

• BS = 33. 3Mpa


EJERCICIOS DE APLICACIÓN<br />

• Ejemplo: En el ejemplo anterior BS = 33 MPa, lo que se traduce en un rating <strong>de</strong> 13<br />

P BS = 13


EJERCICIOS DE APLICACIÓN<br />

• Ejemplo: En un macizo rocoso hay 3 sets estructurales, uno <strong>de</strong> los cuales correspon<strong>de</strong> a vetillas<br />

con rellenos más débiles que la roca. El espaciamiento medio <strong>de</strong> las estructuras que forman<br />

bloques es <strong>de</strong> 0.5 m, mientras que el espaciamiento <strong>de</strong> las vetillas es <strong>de</strong> 0.4 m.<br />

• El Espaciamiento Medio <strong>de</strong> las Estructuras que Forman Bloques = 0. 5 m


EJERCICIOS DE APLICACIÓN<br />

• P o JS = 20<br />

• Espaciamiento <strong>de</strong> las Vetillas = 0. 4 m<br />

• A JS = 0. 88<br />

• P(JS) = A JS ∗ P o JS = 0. 88 ∗ 20 = 17. 6


JC


EJERCICIOS DE APLICACIÓN<br />

• Ejemplo: En un macizo rocoso hay un único set <strong>de</strong> estructuras, que son curvas, escalonadas y lisas,<br />

no presentan rellenos y sus rocas <strong>de</strong> caja no están alteradas<br />

• P(JC) = A JC × P o (JC) = (0. 90 × 0. 90) × 40 = 32


EJERCICIOS DE APLICACIÓN<br />

• Ejemplo: El macizo rocoso presenta varios sets <strong>de</strong> estructuras. El mejor <strong>de</strong> ellos tiene un JC tal<br />

que su rating es <strong>de</strong> 36, mientras que para el peor este rating es <strong>de</strong> 18. Las estructuras peores<br />

correspon<strong>de</strong>n al 30% <strong>de</strong>l total <strong>de</strong> estructuras. En términos relativos, el peor rating es igual al<br />

50% <strong>de</strong>l mejor.<br />

P JC menor<br />

•<br />

P JC mayor<br />

• P JC menor = 18<br />

• P JC mayor = 36<br />

∗ 100% =<br />

18<br />

36<br />

∗ 100% = 50%<br />

• % Estructuras Peores <strong>de</strong>l Total = 30%


EJERCICIOS DE APLICACIÓN<br />

• % P JC mayor = 69%<br />

• P JC = 0. 69 ∗ 36 = 24. 8


APLICACIÓN EN MINERÍA<br />

• El presente estudio se llevó acabo con datos obtenidos <strong>de</strong>l yacimiento <strong>de</strong> cobre Chuquicamata<br />

está ubicado en la Región <strong>de</strong> Antofagasta, Provincia <strong>de</strong> El Loa, próximo a la ciudad <strong>de</strong> Calama


APLICACIÓN EN MINERÍA<br />

• Las reservas poseen una ley media <strong>de</strong> 0.71%<br />

Cu, 499 ppm <strong>de</strong> Mo y 460 ppm <strong>de</strong> As y se<br />

preten<strong>de</strong>n explotar durante un periodo<br />

estimado <strong>de</strong> 45 años, precedido <strong>de</strong> una etapa<br />

<strong>de</strong> construcción y puesta en marcha <strong>de</strong><br />

aproximadamente 10 años. La puesta en<br />

marcha está prevista para el año 2019. El<br />

método <strong>de</strong> explotación seleccionado<br />

correspon<strong>de</strong> a la variante <strong>de</strong> Block Caving con<br />

Macro Bloques, en 4 niveles, correspondientes<br />

a las cotas 1841 m., 1625 m., 1409 m. y 1193 m


APLICACIÓN EN MINERÍA<br />

• El objetivo general <strong>de</strong>l estudio se centró en<br />

elaborar mo<strong>de</strong>los metodológicos que permitan<br />

evaluar el riesgo económico asociado a las<br />

incertidumbres intrínsecas <strong>de</strong> las variables<br />

hundibilidad y fragmentación.<br />

• El estudio <strong>de</strong> las propieda<strong>de</strong>s <strong>de</strong>l macizo rocoso se<br />

ha hecho a través <strong>de</strong> estimaciones a partir <strong>de</strong><br />

son<strong>de</strong>os y <strong>de</strong> la información recolectada en<br />

mapeos geotécnicos realizados a través <strong>de</strong> las<br />

Rampas <strong>de</strong> Exploración y <strong>de</strong> los distintos Cruzados<br />

Geotécnicos.<br />

• Este estudio se centra específicamente en los<br />

macro bloques N1 y S1, correspondientes a los que<br />

primero entran en producción.


APLICACIÓN EN MINERÍA<br />

• Para <strong>de</strong>terminar la distribución <strong>de</strong> MRMR se<br />

consi<strong>de</strong>raron todos los bloques <strong>de</strong>ntro <strong>de</strong>l<br />

área en cuestión y correspondientes a las<br />

cotas 1841, 1850, 1859 y 1868 msnm, esta<br />

resultó ser una distribución Normal <strong>de</strong> media<br />

50.5 y <strong>de</strong>sviación estándar 5.1


APLICACIÓN EN MINERÍA<br />

• Utilizando las fórmulas asociadas a las curvas<br />

<strong>de</strong>l Gráfico <strong>de</strong> <strong>Laubscher</strong> se <strong>de</strong>terminó el<br />

valor <strong>de</strong> MRMR crítico para el radio hidráulico<br />

<strong>de</strong> 28. Es <strong>de</strong>cir, el valor límite <strong>de</strong> MRMR por<br />

sobre el cual se sale <strong>de</strong> la zona <strong>de</strong><br />

hundimiento hacia la zona estable


APLICACIÓN EN MINERÍA<br />

• El valor crítico resultó ser:<br />

MRMRcrítico = 57. 39<br />

• Por lo tanto, la probabilidad <strong>de</strong> que el hundimiento sea inducido correspon<strong>de</strong> a:<br />

P (MRMRnormal(50. 5, 5. 1) ≤ MRMRcrítico) = 91. 17%


APLICACIÓN EN MINERÍA<br />

• Con la ayuda <strong>de</strong>l software BCF se<br />

generó una curva <strong>de</strong><br />

fragmentación primaria para cada<br />

celda geotécnica


APLICACIÓN EN MINERÍA<br />

• Por lo tanto, la fórmula que se utilizó para relacionar el sobre tamaño en los puntos <strong>de</strong> extracción<br />

<strong>de</strong> los macro bloques N1 y S1 con los respectivos valores <strong>de</strong> MRMR fue<br />

• Relación entre Sobre Tamaño y Productividad<br />

• La relación utilizada se creó a partir <strong>de</strong> observaciones empíricas proporcionadas por Co<strong>de</strong>lco. Por<br />

temas <strong>de</strong> confi<strong>de</strong>ncialidad esta relación no pue<strong>de</strong> ser mostrada explícitamente en este<br />

documento. Sin embargo, se expresó como un factor <strong>de</strong> ajuste sobre la producción planificada,<br />

tal como se muestra en la ecuación


APLICACIÓN EN MINERÍA<br />

• En el caso <strong>de</strong>l riesgo por hundibilidad, los resultados<br />

<strong>de</strong>l caso <strong>de</strong> estudio arrojaron que <strong>de</strong> acuerdo al nivel<br />

<strong>de</strong> confianza exigido (90%), el diseño cumple con los<br />

requerimientos y por lo tanto, no <strong>de</strong>bería haber<br />

mayores problemas para lograr iniciar el<br />

hundimiento en la fecha estimada.<br />

• En cuanto al riesgo por fragmentación, este está<br />

representado por la variación en la producción <strong>de</strong>l<br />

primer año como consecuencia <strong>de</strong> la variación <strong>de</strong>l<br />

sobre tamaño estimado para cada sector en el que<br />

se dividieron los macro bloques N1 y S1, según el<br />

trimestre en el que son abiertos los puntos <strong>de</strong><br />

extracción. Para cuantificar las pérdidas/ganancias se<br />

utilizaron los parámetros establecidos por Co<strong>de</strong>lco:<br />

una ley media global <strong>de</strong> 1.07% y un precio <strong>de</strong>l cobre<br />

<strong>de</strong> 2.5 US$/Lb


APLICACIÓN EN MINERÍA<br />

• De los gráficos se <strong>de</strong>spren<strong>de</strong> que existe aproximadamente un 60% <strong>de</strong> probabilidad <strong>de</strong> que se<br />

incurran en pérdidas como consecuencia <strong>de</strong> la baja en la producción, perdiendo en promedio<br />

US$ 25 millones.<br />

• Tanto la hundibilidad <strong>de</strong>l bloque como la fragmentación esperada en los puntos <strong>de</strong> extracción<br />

fueron representadas en función <strong>de</strong>l Mining Rock Mass Rating, MRMR. El hacer esto otorga la<br />

posibilidad <strong>de</strong> representar la variabilidad <strong>de</strong> estos parámetros en función <strong>de</strong> la variabilidad <strong>de</strong>l<br />

MRMR, y al mismo tiempo, po<strong>de</strong>r analizar con un mayor nivel <strong>de</strong> <strong>de</strong>talle su comportamiento,<br />

con el fin <strong>de</strong> tener un mejor conocimiento <strong>de</strong> los riesgos asociados.


DISCUSIONES Y CONCLUSIONES<br />

• Algunos <strong>de</strong> los <strong>de</strong>safíos en la evaluación <strong>de</strong> las condiciones <strong>de</strong> masa rocosa han sido abordados<br />

por el sistema MRMR 2000. Estos incluyen el abandono <strong>de</strong> RQD como un parámetro, la<br />

contabilidad <strong>de</strong> las juntas cerradas y cementadas, y la introducción <strong>de</strong>l concepto <strong>de</strong> resistencia<br />

<strong>de</strong>l bloque <strong>de</strong> roca.<br />

• Al evaluar el comportamiento <strong>de</strong> la masa <strong>de</strong> roca (por cualquier método), es importante recordar<br />

que no po<strong>de</strong>mos confiar sólo en la ciencia exacta. La variabilidad inherente <strong>de</strong> la naturaleza no<br />

permite el <strong>de</strong>sarrollo <strong>de</strong> un sistema <strong>de</strong> clasificación <strong>de</strong> masas <strong>de</strong> roca universal y rigurosa que sea<br />

práctico al mismo tiempo. Por lo tanto, es necesario mantener el sistema flexible y abierto a los<br />

ajustes.<br />

• Desafortunadamente, la ten<strong>de</strong>ncia en la industria minera es cambiar el foco <strong>de</strong>l campo a la<br />

oficina y resolver problemas "remotamente". A medida que nuestras habilida<strong>de</strong>s<br />

computacionales han aumentado dramáticamente, parece que nuestras habilida<strong>de</strong>s <strong>de</strong><br />

observación han disminuido al mismo ritmo. A<strong>de</strong>más, la disciplina y un proceso bastante riguroso<br />

<strong>de</strong> recopilación <strong>de</strong> datos, visualización y análisis se han <strong>de</strong>sglosado.

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