CIERRE DE COMPONENTES E INSTALACIONES SUBTERRÁNEAS AVA - UNP 1.

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1 CIERRE DE COMPONENTES E INSTALACIONES SUBTERRÁNEAS AVA - UNP 1

2 Opciones de Remediación para las Labores Mineras Subterráneas cerca de la Superficie (1) AVA - UNP 2

3 Opciones de Remediación para las Labores Mineras Subterráneas cerca de la Superficie (2) AVA - UNP 3

4 ESTABILIDAD DE PILARES CORONA AVA - UNP 4

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6 Pilar Corona (1)  Se define como la zona de roca existente sobre la parte superior de una labor subterránea.  Los pilares corona superficiales de minas subterráneas activas o abandonadas constituyen un peligro potencial para el uso a largo plazo de los sitios con minas antiguas.  Una vez que el minado ha terminado, debe evaluarse la estabilidad a largo plazo de los pilares corona. AVA - UNP 6

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9 Pilar Corona (2)  La estabilidad de los pilares depende de:  Parámetros geométricos: ancho, longitud, longitud, espesor, profundidad, densidad e inclinación.  Naturaleza geotécnica: calidad, resistencia, ubicación geológica de la roca y las condiciones existentes del agua subterránea. AVA - UNP 9

10 Objetivos del Cierre de Pilares Corona  Limitar los peligros potenciales.  Preserve la seguridad pública.  Restaure lo mejor que sea posible el lugar del pilar corona para permitir un uso adecuado del terreno.  Se deberá realizar un estudio geotécnico para determinar su estabilidad a largo plazo y seleccionar as medidas de rehabilitación que serán compatibles con el uso previsto del terreno del lugar o su posible uso a largo plazo. AVA - UNP 10

11 Información previa necesaria (1)  (a) la historia del tajeo y método(s) de las labores mineras,  (b) la historia, si la hubiera, de inestabilidad del macizo rocoso en las paredes del tajeo o en el pilar corona;  (b) si se debe considerar el relleno de los tajeos, y si así fuera, el tipo de relleno que sería adecuado;  (c) la ubicación de bancos rellenos, construcción de compuertas y el material de relleno usado;  (d) la proximidad de las personas o la infraestructura al lugar;  (e) la densidad poblacional en al área circundante; AVA - UNP 11

12 Información previa necesaria (2)  (f) la probabilidad de que el público tenga acceso al lugar;  (g) la infraestructura en riesgo, incluyendo carreteras, líneas de energía eléctrica, tuberías, tuberías de gas, construcciones;  (h) el potencial para minería o usos alternativos en el futuro;  (i) los impactos ambientales posibles causados por una falla; y  (j) la designación de uso actual y futuro del suelo. AVA - UNP 12

13 Consecuencia y Riesgo de la Falla  Si el lugar se encuentra ubicado en una zona muy poblada en donde existe la posibilidad de que las personas o la infraestructura se vean directamente impactadas por la falla del pilar, ésta se podría considerar un área de potenciales consecuencias graves.  Si el lugar se encuentra en una ubicación remota que es inaccesible al público y que no subyace a ninguna infraestructura, se puede considerar un área de potenciales consecuencias leves.  El grado de las consecuencias potenciales puede determinar el nivel de detalle requerido en la recolección de los datos y análisis que se deben realizar AVA - UNP 13

14 RECOLECCIÓN DE DATOS – SITIOS DE BAJO RIESGO AVA - UNP 14

15 RECOLECCIÓN DE DATOS – TODOS LOS OTROS SITIOS AVA - UNP 15

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17 MÉTODOS DE EVALUACIÓN DE ESTABILIDAD DE PILARES CORONA  Método Empírico.  Método Gráfico de Estabilidad  Método de Modelización Numérica AVA - UNP 17

18 Método del Ancho Escalado Crítico (1)  Es un método empírico. Utiliza expresión obtenida a partir de 230 casos de estudio.  L = ancho de la excavación  S = largo del tajeo  Ψ = buzamiento de la discontinuidad principal  Ρ = densidad añadida de la roca AVA - UNP 18

19 Método del Ancho Escalado Crítico (2) AVA - UNP 19

20 Categorías del Índice Q AVA - UNP 20

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25 Mecanismos Potenciales de Falla AVA - UNP 25

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28 Fracturamiento de Roca  Ocurre cuando la resistencia del pilar corona es superada por los esfuerzos aplicados, lo cual da lugar a una falla repentina y catastrófica.  Esta situación puede originarse debido al rápido aumento del esfuerzo dentro del pilar corona, lo cual puede ocurrir por:  Falla repentina de un pilar o fondo de galería a cierta profundidad dentro de una mina que altera el campo de esfuerzos alrededor de un pilar corona.  Cambios en los esfuerzos generados por una excavación adyacente del subsuelo o excavaciones a tajo abierto.  Rápida transferencia de esfuerzos al pilar, por ejemplo, si el relleno de un tajeo rellenado es evacuado, tal como ocurriría en el caso del colapso de un tabique o un tapón. AVA - UNP 28

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30 Falla de Tapón  Puede ocurrir en discontinuidades(fallas, foliación, contactos relacionados con el límite del yacimiento) continuas bien definidas que son típicamente subverticales y limitan con la periferia del pilar corona.  Determinar los esfuerzos de confinamiento horizontal en el pilar corona es crítico para evaluar la estabilidad de una falla potencial del tapón.  La redistribución de los esfuerzos directamente sobre una abertura del tajeo puede contribuir en la estabilidad del tapón.  La pérdida del esfuerzo de confinamiento como resultado de las condiciones de agua subterránea o intemperización del macizo rocoso puede producir una reducción del factor de seguridad con el tiempo.  Cuanto más empinadas sean las discontinuidades, menor será la resistencia a la falla de tapón. AVA - UNP 30

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32 Fallas de Estratos  Ocurre es estructuras en estratos (sedimentarios, metamórficos o de fallamiento) que presentan cohesión y propiedades friccionales variables entre las capas.  El desplazamiento de dichas secuencias estratificadas en una operación minera puede inducirse por gravedad o en condiciones de esfuerzos in-situ.  El confinamiento lateral de los estratos puede ser una influencia estabilizadora, a menos que esfuerzos de confinamiento altos generen el pandeo o la falla de los estratos individuales. AVA - UNP 32

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34 Desmoronamiento en Bloque (1)  PUEDE OCURRIR BAJO LAS SIGUIENTES CONDICIONES:  El esfuerzo tangencial dentro del macizo rocoso es insuficiente para proporcionar confinamiento o sujeción para autosoporte.  Existen tres o más sistemas de diaclasas predominantes para crear bloques bien definidos.  La intersección de los sistemas de diaclasas permite que se formen cuñas en el pilar, y luego que el bloque resultante se deslice dentro del tajeo.  Altas presiones del agua o la degradación inducida por la acción de congelamiento-descongelamiento incrementa la dislocación de material de roca dentro de la zona de pilar corona. AVA - UNP 34

35 Desmoronamiento en Bloque (2)  El desmoronamiento típicamente empieza en el extremo inferior del pilar y avanza en sentido vertical hasta:  Se alcance una geometría de autosoporte donde el esfuerzo de confinamiento compresivo es suficiente para evitar que los bloques caigan o se deslicen; o bien  A medida que la masa de rocosa se desmorona, el volumen de la masa de roca que ha fallado se “esponja” y ocupa mayor volumen que en su estado original. Si el volumen de roca esponjada rellena el espacio vacío subyacente disponible, el avance ascendente de la falla se detendrá. AVA - UNP 35

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37 Formación de Chimenea  La formación de chimenea por desintegración ocurre en roca débil con una baja cohesión, proporcionando una deficiente capacidad de autosoporte.  Esto podría incluir roca severamente alterada, esquistos sericíticos, pizarra grafítica y otras unidades débiles.  Se sabe que las fallas por formación de chimenea avanzan cientos de metros; sin embargo, también se sabe que se detienen una vez que el terreno de la chimenea encuentra una unidad de roca más fuerte. AVA - UNP 37

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39 Laminación (1)  Es un caso especial de desmoronamiento que puede ocurrir si el pilar corona consta de estratos de roca delgada separables con facilidad (esquistos, rocas sedimentarias metamórfica foliadas o sedimentarias laminadas).  Debido a la delgadez de los estratos, el esfuerzo de confinamiento de la roca quizá no sea suficiente o quizá puede promover realmente la deslaminación de las intercalaciones de estratificación.  En el caso de algunos esquistos degradables, el desmoronamiento de las capas también puede ocurrir bajo condiciones de humedad y sequedad. AVA - UNP 39

40 Laminación (2)  En el caso de estratos horizontales, dicha deslaminación puede causar directamente el desmoronamiento del pilar corona.  En el caso de estratificación o foliación que tiene posición paralela a las paredes laterales de tajeo, la deslaminación puede causar la desestabilización de las paredes laterales, produciéndose un aumento del ancho del pilar corona. Este aumento en el ancho del pilar corona entonces puede generar la falla final de la corona. AVA - UNP 40

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42 Derrumbe (1)  Por lo general se acepta que las siguientes condiciones generan el potencial para el hundimiento:  El macizo rocoso tiene un conjunto bien definido de discontinuidades persistentes que forma bloques. La estructura rocosa más favorable es aquella en la que un conjunto de discontinuidades de bajo buzamiento es interceptado por dos conjuntos de discontinuidades de buzamiento elevado que proporcionan condiciones adecuadas para el desplazamiento vertical de bloques.  El tamaño de los bloques es relativamente pequeño en comparación al espacio excavado subyacente. AVA - UNP 42

43 Derrumbe (2)  La roca muestra ángulos de fricción bajos entre los bloques.  Bajos esfuerzos de confinamiento del terreno existen en la zona de arco potencial  El ancho es suficiente para inducir esfuerzo de tensión significativos en la zona bajo corte del tajeo. AVA - UNP 43

44 MEDIDAS CORRECTIVAS AVA - UNP 44

45 Medidas Correctivas (1)  Se determinan luego de la evaluación de los resultados de los análisis de la estabilidad del pilar corona y las labores mineras cercanas a la superficie y la evaluación de las consecuencias de la falla del pilar corona.  Las medidas correctivas pueden variar desde ninguna acción hasta llenar espacios vacíos amplios con relleno cementado, lo que podría implicar un gasto considerable. AVA - UNP 45

46 Medidas Correctivas (2)  Cercado del área para evitar el acceso  Colocación de una capa superior de concreto tipo tablero de puente  Reforzamiento de la corona mediante concreto compactado a rodillo  Reforzamiento de la corona mediante concreto estructural subyacente  Relleno por gravedad convencional  Relleno neumático, y/o  Relleno hidráulico AVA - UNP 46

47 Cercado del Área  Es la opción menos recomendable para una solución a largo plazo.  Requiere monitoreo y mantenimiento de manera continua para asegurar que el público no tenga acceso.  Asimismo, el terreno comprendido en el área cercada no estará disponible para su uso alterno público o comercial.  Se usa como alternativa provisional hasta que se pueda implementar una solución permanente.  Puede ser la única alternativa para aislar la zona potencialmente peligrosa del público cuando el área es demasiado grande o no puede ser definida con suficiente certeza para implementar una medida correctiva alternativa AVA - UNP 47

48 Losa de Concreto de Tipo “Tablero de Puente” AVA - UNP 48

49 Losa de Concreto de Tipo “Tablero de Puente”  Se usa en el caso de macizos rocosos incompetentes o de zonas de coronas falladas,.  Consiste en una loza de concreto reforzado que se extienda sobre la corona, o el espacio vacío de la corona, con apoyos formados en los rebordes de la excavación minera original (análogo a un puente con base de apoyo en roca sólida). AVA - UNP 49

50 Refuerzo de Pilar Corona mediante Concreto Estructural AVA - UNP 50

51 Refuerzo de Pilar Corona mediante Concreto Estructural  Si la zona de corona del macizo rocoso aún permanece en el lugar, pero no tiene el espesor o la resistencia adecuados, podría ser apropiado aumentar el espesor del pilar corona con concreto estructural, colocado debajo del arco de la corona para aumentar la estabilidad general de la zona de la corona.  En este tipo de situación, se requiere cierto tipo de encofrado en el tajeo abierto debajo de la corona, requiriendo acceso al tajeo. AVA - UNP 51

52 Refuerzo de Corona mediante Concreto Compactado a Rodillo Cobertura AVA - UNP 52

53 Refuerzo de Corona mediante Concreto Compactado a Rodillo  Se usa cuando el pilar corona aún está en su lugar y es lo suficientemente íntegro como para aceptar la colocación de concreto en la parte superior, y los apoyos de roca para la corona del tajeo son competentes.  Permite formar un arco estructural independiente de la corona.  La geometría de la corona y material de cobertura deben ser tales que exista suficiente altura sobre la corona para permitir la colocación de un relleno de suficiente profundidad para que se produzca el arco estructural. AVA - UNP 53

54 Relleno  Cuando existen otros problemas de estabilidad de macizos rocosos que podrían originar mayor desestabilización de la corona, estos tipos de solución quizá no sean suficientes.  En muchas situaciones, también se debe proporcionar apoyo a las paredes laterales de las aberturas tanto como a las coronas.  En estos casos el relleno completo de la abertura se convierte en el método más apropiado de remediación.  Relleno puro o cementado. Colocación por gravedad, hidráulica o neumática. AVA - UNP 54

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