392011258-Clasificacion-Geomecanica-de-Laubscher
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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.