Estudio del comportamiento plástico de las filitas en el tiempo y su inferencia en el sostenimiento activo y pasivo de la zona de profundización mina Andaychagua con calidades de roca regulares IIIA

Abstract

El área de Geomecánica en las empresas Mineras hoy en día se ha vuelto pieza fundamental para todo proyecto y planificación, sin lugar a duda, una especialidad inherente a todos los procesos operativos: preparación, desarrollo y explotación. Si el principal objetivo por un tema de seguridad en la industria minera es no tener ningún evento por falla del macizo rocoso, esto además está acompañado en una mejora continua de todos los diseños que hagan posible la optimización de los recursos y procesos mineros, para ello, es fundamental que se conozca y se estudie al detalle el principal comportamiento del macizo rocoso, su principal mecanismo de falla para poder establecer un adecuado diseño de sostenimiento y garantizar la permanencia del mismo. Este trabajo aborda el análisis y evaluación del comportamiento plástico de una Filita silicificada que mineralógicamente se encuentra conformada por cuarzo fino-granular, moscovita (sericita) y albita como minerales esenciales; clorita y k- feldespato entre los accesorios. La Filita silicificada aparece cementada con la presencia de planos finos de foliación, con una calidad de roca Regular IIIA (valores de RMR entre 51 a 60) y parámetros en términos de GSI: Muy Fracturada Regular. Los ensayos de laboratorio a la compresión uniaxial y triaxial en estas Filitas han dado como resultado resistencias a la compresión de 30 a 55 Mpa como máximo, una constante de roca mi de 10, módulo de Poisson de 0.25 y densidad de roca de 0.028 MN/m3. Los parámetros de Resistencia Pico y Deformación en este dominio de masa rocosa (IIIA) son: mb = 1.8010, s = 0.50500, Módulo de Deformación (Emr) = 9509.3 Mpa y los parámetros de Resistencia Residual son los siguientes: Factor de Disturbación=0.2, Parámetro de Dilatación 0.34, mb = 0.5740, s = 0.0007, a = 0.50500, Módulo de Deformación Residual (Emr) = 2854.3 Mpa. La porosidad es de 3.94%, absorción de 1.43%, densidad seca de 2.79 g/cm3, peso específico aparente de 27.27 kN/m3, cabe mencionar que esta Filita por su naturaleza arcillosa se comporta como un sistema permeable (Acuitardo) con una baja conductividad hidráulica que varía entre 10-1 y 10-03 m/día en la zona de profundización de la unidad de Andaychagua, sin embargo los niveles altos de esfuerzos in situ y las condiciones ambientales determinan su comportamiento deformable y generan una degradación de sus propiedades físico-mecánicas en el tiempo. A través de un minucioso análisis de caracterización geomecánica (modelos litológicos, estructural, geotécnicos, hidrogeológicos y de esfuerzos), un seguimiento histórico del comportamiento del parámetro GSI y las principales fallas en el macizo rocoso (análisis retrospectivo), han permitido caracterizar la deformación de la Filita en el tiempo y en base a varias metodologías de estudios (Empíricas, Analíticas y Numéricas) se ha encontrado el mejor diseño de sostenimiento que garantice los factores de seguridad y que sea viablemente económico y productivo para la organización, esta investigación considera el uso de los pernos swellex de 7 pies espaciados a 1.0 x 1.0 metros en distribución rómbica, cables bolting de longitud 6 metros espaciados a 1.5 x 1.5, espesores de shotcrete de 2, 3 y 4 pulgadas reforzados con fibra metálica y con resistencias a la compresión uniaxial del concreto de 30 , 35 y 45 Mpa a los 28 días, todos estos elementos de sostenimiento se aplicarán a las infraestructuras temporales y/o permanentes de la zona de profundización de Andaychagua, descartando de esta manera la malla electrosoldada con alambre N°8 y diámetro 4.11 mm y reemplazando los pernos hydrabolt de 7 pies que rigidizan el sostenimiento y actualmente son usados en la unidad minera de Andaychagua.

The area of Geomechanics in Mining companies today has become a fundamental piece for every project and planning, without a doubt, a specialty inherent in all operational processes: Preparation, Development and Exploitation. If the main objective for a safety issue in the Mining Industry is not to have any event due to failure of the rocky massif, this is also accompanied by a continuous improvement of all the designs that make possible the optimization of mining resources and processes, for this It is essential that the main behavior of the rocky massif, its main failure mechanism, be known and studied in detail, in order to establish an adequate support design and guarantee its permanence.

This work addresses the analysis and evaluation of the behavior of a silicified Phyllite that mineralogically is made up of fine-granular quartz, muscovite (sericite) and albite as essential minerals; chlorite and k-feldspar among the accessories. Silicified Phyllite appears cemented with the presence of fine foliation planes, with a Regular IIIA rock quality (RMR values between 51 to 60) and parameters in terms of GSI: Very Fractured Regular. Laboratory tests of uniaxial and triaxial compression in these Phyllites have resulted in compressive strengths of 30 to 55 Mpa maximum, a rock constant mi of 10, Poisson's modulus of 0.25 and rock density of 0.028 MN / m3. The Peak Strength and Deformation parameters in this rock mass domain (IIIA) are: mb = 1.8010, s = 0.50500, Deformation Modulus (Emr) = 9509.3 Mpa and the Residual Strength parameters are the following: Disturbance Factor = 0.2, Dilation Parameter 0.34, mb = 0.5740, s = 0.0007, a = 0.50500, Residual Deformation Modulus (Emr) = 2854.3 Mpa. Porosity is 3.94%, absorption of 1.43%, dry density of 2.79 g / cm3, apparent specific weight of 27.27 kN / m3. Hydraulic conductivity that varies between 10-1 and 10-03 m / day in the deepening zone of the Andaychagua unit, however high levels of stress in situ and environmental conditions determine its deformable behavior and generate a degradation of its properties. physical- mechanical in time. Through a meticulous analysis of geomechanical characterization (lithological, structural, geotechnical, hydrogeological and stress models), a historical monitoring of the behavior of the GSI parameter and the main faults in the rock mass (retrospective analysis), they have allowed to characterize the deformation of La Filita over time and based on various study methodologies (Empirical, Analytical and Numerical), the best support design has been found that guarantees safety factors and that is feasibly economical and productive for the organization, this research considers the use of 7 foot swellex bolts spaced at 1.0 x 1.0 meters in rhombic distribution, 6 meter length bolting cables spaced at 1.5 x 1.5, 2, 3 and 4 inch shotcrete thicknesses reinforced with metallic fiber and with uniaxial compressive strengths 30, 35 and 45 Mpa concrete at 28 days, all these support elements will be applied to the infrastructures temporary and / or permanent structures of the Andaychagua deepening zone, thus discarding the electrowelded mesh with wire No. 8 and diameter4.11 mm and replacing the 7-foot hydrabolt bolts that stiffen the support and are currently used in the mining unit of Andaychagua.