Influencia de la estructura de la masa rocosa

By Seguridad Minera
El 4 octubre, 2012 a las 9:20 AM

Category : Operaciones, Perforación

Respuestas : No hay comentarios

Influencia de la estructura de la masa rocosa
VN:F [1.9.22_1171]
Vota por esta entrada
Rating: 0.0/5 (0 votes cast)

La influencia de los rasgos estructurales geológicos sobre las condiciones de estabilidad de la masa rocosa de las excavaciones, es de particular interés en términos de las operaciones mineras cotidianas. La influencia de la estructura de la masa rocosa puede ser simplificada considerando los siguientes tipos generales de excavaciones:

  • En roca masiva o levemente fracturada.
  • En roca fracturada.
  • En roca intensamente fracturada y débil.
  • En roca estratificada.
  • En roca con presencia de fallas y zonas de corte.

Excavaciones en roca masiva
Las rocas masivas se caracterizan por presentar pocas discontinuidades con baja persistencia y son ampliamente espaciadas. Generalmente, las rocas de buena calidad están asociadas a cuerpos mineralizados polimetálicos en rocas volcánicas, particularmente cuando han sufrido procesos de silicificación hidrotemal. Ignorando por ahora la influencia de los esfuerzos, estos tipos de rocas ofrecen aberturas rocosas estables sin necesidad de sostenimiento artificial, solo requieren de un buen desatado o sostenimiento localizado.

Excavaciones en roca fracturada
La roca fracturada se caracteriza por presentar familias de discontinuidades conformadas principalmente por diaclasas, por lo que se les denomina también roca diaclasada, que se presentan en la mayoría de los depósitos mineralizados del país (vetas y cuerpos). Las diaclasas y otros tipos de discontinuidades constituyen planos de debilidad. Luego, el factor clave que determina la estabilidad de la excavación es la intersección de las discontinuidades, que conforman piezas o bloques de roca intacta de diferentes formas y tamaños, definidas por las superficies de las diaclasas y la superficie de la excavación.

Desde que las piezas o bloques rocosos se encuentran en la periferia de la excavación, pueden ser liberados desde el techo y las paredes de la excavación y pueden caer o deslizarse debido a las cargas gravitacionales. Para que una excavación sea estable, los bloques de roca deben ser capaces de interactuar o de hacer presión uno contra el otro. Cuando esto ocurre, la excavación tiende a autosostenerse. Alguna irregularidad en el contorno de la excavación es la clave que indica un problema potencial de inestabilidad, donde las piezas de roca no van a tener la capacidad de interactuar y, por lo tanto, de permanecer en su lugar. Cuando se descubre una irregularidad, basándose en el sonido de la roca, quiere decir que se está aflojando cerca de la superficie y que se puede reconocer y evaluar un potencial peligro.

Las discontinuidades o planos de debilidad pueden intersectarse formando varias combinaciones. Según esto, las fallas comúnmente vistas en el minado subterráneo son las cuñas biplanares, las cuñas tetrahedrales, los bloques tabulares o lajas y los bloques irregulares. Desde luego, no solo las diaclasas pueden intervenir para generar estos modos de falla de la roca, sino que la combinación puede ser con cualquier otro tipo de discontinuidades como fallas, zonas de corte, estratos, entre otros.

Cuñas biplanares
El modo más simple de falla está formado por la intersección de dos diaclasas o sistemas de diaclasas. En general, dos discontinuidades o sistemas de discontinuidades, cuyo rumbo es paralelo o subparalelo al eje de la excavación. En este caso, en el techo o en las paredes se forma una cuña biplanar o prisma rocoso, que podría desprenderse desde el techo o deslizarse desde las paredes inesperadamente.

Cuñas tetrahedrales
Es otro modo de falla que considera la intersección de tres diaclasas o sistemas de diaclasas. En general, tres discontinuidades o sistemas de discontinuidades, para formar una cuña tetrahedral que podría caer o deslizarse por peso propio, ya sea desde el techo o desde las paredes de la excavación. Cuando las cuñas están formadas por tres familias de discontinuidades, éstas persistirán ya sea en el techo o en las paredes de la excavación, mientras se mantengan las características estructurales de la masa rocosa y la orientación de la excavación. Esto hará que se requiera de sostenimiento sistemático para estabilizar las cuñas.

Bloques tabulares o lajas
Estos se forman cuando la roca presenta un sistema principal de discontinuidades que sean aproximadamente paralelos al techo o a las paredes de la excavación y además existan otros sistemas que liberen el bloque. Esta forma de inestabilidad de la masa rocosa es observada en rocas volcánicas e intrusivas de yacimientos de oro filoneano y también en yacimientos polimetálicos tipo vetas, en donde el principal sistema de discontinuidades forma las denominadas «falsas cajas», paralelas a las cajas y que pueden separarse o despegarse y caer hacia el vacío minado

Bloques irregulares
En este caso, la roca de los contornos de la excavación está formada como una edificación de bloques que se autosostienen. Los bloques liberados por las intersecciones de las diaclasas presentan formas complejas. La falla puede ocurrir por caída o deslizamiento de los bloques debido al efecto de la gravedad.

Excavaciones en roca intensamente fracturada y débil
La roca intensamente fracturada presenta muchos sistemas de diaclasas y otras fracturas, las cuales crean pequeñas piezas o fragmentos rocosos, constituyendo, por lo general, masas rocosas de mala calidad, que son comunes en los depósitos mineralizados del país. La falla del terreno, en este caso, ocurre por el deslizamiento y caída de estas pequeñas piezas y fragmentos rocosos o por el desmoronamiento de los mismos desde las superficies de la excavación. La falla del terreno progresivamente puede ir agrandando la excavación y eventualmente llevarla al colapso si no se adoptan medidas oportunas de sostenimiento artificial.

Excavaciones en roca estratificada
Muchos depósitos mineralizados del país están emplazados en roca sedimentaria, el rasgo estructural más importante aquí son los estratos. Las principales características de los planos de estratificación son su geometría plana y su alta persistencia, las cuales hacen que estos planos constituyan debilidades de la masa rocosa, es decir planos con baja resistencia.
Cuando los estratos tienen bajo buzamiento (< 20°), generalmente el techo y piso de los tajeos concuerdan con los estratos y los métodos de minado que se utilizan involucran el ingreso del personal dentro del vacío minado, por lo que es importante asegurar la estabilidad de la excavación, principalmente del techo de la labor. Los problemas que pueden generarse en estos casos, tienen relación con la separación o despegue de los bloques tabulares del techo inmediato y su cargado y deflexión hacia el vacío minado por efecto de la gravedad.

Cuando los estratos tienen buzamiento de moderado a empinado, se constituyen en la caja piso y techo de la labor o tajeo. Principalmente en la caja techo, los estratos se constituyen en «falsas cajas», formando bloques tabulares que pueden separarse o despegarse de la caja techo inmediata por el efecto de la gravedad y caer hacia el vacío minado.
Por lo general, las rocas sedimentarias no solamente presentan planos de estratificación, sino también otros tipos de discontinuidades como las diaclasas que forman sistemas secundarios a los planos de estratificación, fallas, diques, etc.

Todos estos tipos de discontinuidades pueden intersectarse formando varias combinaciones, generando similares formas de falla que las indicadas para las excavaciones en roca fracturada.

Excavaciones con presencia de fallas y zonas de corte
Principalmente las fallas geológicas y las zonas de corte, son rasgos estructurales prominentes de la masa rocosa, que tienen una gran influencia sobre las condiciones de estabilidad de las labores mineras subterráneas.

Las fallas geológicas y las zonas de corte representan estructuras donde ya hubo movimientos antes del minado. Estos movimientos podrían volver a ocurrir por la operación del minado. Generalmente, las fallas y las zonas de corte están relacionadas a terrenos débiles que pueden estar muy fracturados o, en su defecto, la falla misma puede contener arcilla débil o panizo. Las zonas de influencia de las fallas y de las zonas de corte pueden ser de varios metros de ancho, pudiendo influenciar significativamente en la estabilidad de la mina, particularmente en el caso de las operaciones en tajeos.

Las fallas y zonas de corte pueden presentarse como estructuras aisladas o como estructuras múltiples. En este último caso, la situación de la estabilidad de una excavación es fuertemente complicada.