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Diseño geotécnico de pilares en minas subterráneas de vetas auríferas en…
Diseño geotécnico de pilares en minas subterráneas de vetas auríferas en casos de Colombia
Se presenta un método empírico-analítico para
en la minería subterránea de vetas auríferas
parte de la observación de casos en algunas de las condiciones geológicas de mayor producción en el país
el diseño de pilares de rocas
La propuesta es centrada en la observación de los mecanismos de ruptura de pilares existentes
El método es expuesto con la intención de facilitar su adopción por parte de la pequeña y mediana minería.
Aspectos sobre el diseño de pilares en minería
Geológicamente las vetas auríferas en Colombia se caracterizan por el emplazamiento de filones hidrotermales en intrusiones de plutones dioríticos o graníticos.
Definición de pilar minero
un pilar es un elemento estructural natural, temporal o permanente, compuesto por mena o roca estéril
encargado de recibir y soportar las presiones del terreno con el fin de evitar el colapso de las excavaciones.
roca in situ situada entre dos o más excavaciones subterráneas
De igual manera en el macizo rocoso que conforma el campo cercano
Uso de pilares en minería de vetas auríferas angostas
definen unidades independientes
Los pilares de corona son usados para la protección de vías principales
Los pilares aislados son estructuras remanentes después de procesos de explotación desde su perímetro
son estructuras con la dimensión en el rumbo de la veta mucho mayor que las otras dos dimensiones
se establecen con el fin de definir y proteger vías de preparación excavadas en las vetas de valor.
La energía elástica de deformación se almacena en forma de concentración de tensiones en los pilares
Los métodos de explotación que involucran cámaras y pilares se basan en lograr que los campos de desplazamientos inducidos por las excavaciones
Métodos de diseño de pilares mineros
Métodos analíticos: utilizan los análisis de esfuerzos y deformaciones alrededor de las aperturas; incluyen técnicas como las soluciones de forma cerrada y las simulaciones con métodos numéricos.
métodos empíricos: evalúan la estabilidad de las aperturas mineras por el uso de sistemas de clasificación ingenieriles del macizo rocoso
Métodos geológicos: básicamente buscan identificar las estructuras geológicas y otros rasgos que afectan la estabilidad.
Métodos de observación: Se fundamentan en el monitoreo actual o retrospectivo del movimiento del subsuelo durante la excavación para detectar la inestabilidad que pueda ser medida, y en el de la interacción subsuelo-estructura de soporte
Métodos de cumplimiento: se fundamentan en cumplir con los requerimientos mineros de rentabilidad, ventilación, transporte
Esfuerzos en pilares
La carga actuante sobre un pilar obedece en primer lugar al estado de esfuerzos presente en el subsuelo y en segundo lugar a la localización y dimensiones del mismo pilar
Conclusiones y recomendaciones
registrar las condiciones de:
correlaciones empíricas
modos de ruptura
formulaciones de resistencia
falla de los pilares de forma a establecer mecanismos
es conveniente para la optimización de reservas que los titulares mineros o explotadores realicen inversión financiera y tecnológica en geomecánica
desarrollar métodos de diseño de pilares propios de cada yacimiento y sus condiciones
Resistencia de pilares bajo esfuerzos de compresión
la capacidad de carga última por unidad de área, el desempeño mecánico de los macizos rocosos con función portante está determinado inicialmente por sus dimensiones y por el campo de esfuerzos actuantes, el cual es modificado por las excavaciones y volúmenes cercanos.
Metodología propuesta para el diseño de pilares
Definición y realización de ensayos de laboratorios de mecánica de rocas
Cálculo de esfuerzos y resistencia de los pilares
Observación de modos de falla de pilares existentes
Definición de dimensiones asociadas al grado de estabilidad y rendimiento financiero
retroalimentación
Optimización y corrección
Diseño preliminar bajo requerimientos operacionales mayores
Observación de modos de falla de pilares existentes
es la capacidad de utilizar la experiencia de forma metódica y aplicada al caso específico de cada yacimiento mineral
implica la necesidad de observar, analizar y sintetizar sobre el comportamiento mecánico del terreno desde un enfoque geotécnico, en el cual es necesario considerar el material de veta constituyente del pilar y de los respaldos como un macizo rocoso
Cálculo de pilares por resistencia al corte de discontinuidade
Los pilares en estructuras inclinadas como vetas están sometidos a esfuerzos de compresión y cortante, por lo que se requiere un criterio de ruptura que considere los dos procesos :
El criterio Mohr-Coulomb sirve para este fin, pero el uso de esfuerzos medios conduce a una representación no-convencional del círculo de Mohr
Caracterización en laboratorio de mecánica de rocas
La caracterización básica necesaria es de esfuerzo-deformación y resistencia a la compresión uniaxial
permiten verificar además la rigidez de la roca que conforma tanto el pilar como los respaldos
Mejor aún es realizar ensayos de compresión triaxial en diferentes condiciones de confinamiento y la curva completa post ruptura de la roca