Aspectos geotécnicos y desarrollo tecnológico en el control de la explosión de rocas en el desarrollo de Túneles. División El Teniente, Codelco, Chile. Copyrights© 2017 CODELCO-CHILE. Todos los Derechos Reservados. | Copyrights© 2017 by CODELCO-CHILE. All Rights Reserved (AMJ).
Dirección Geomecánica Divisional Eduardo Rojas V. Abril 2017
CONTENIDOS
•
CONTEXTO •
El Teniente
•
Geología y emplazamientos
•
Accidentabilidad en la minería en Chile
•
Frecuencia de Estallidos de rocas en el Teniente
•
Aplicación de nuevos conceptos
•
ESTALLIDO DE ROCA ¿QUÉ ES?
•
MEJORAS EN LOS SISTEMAS DE FORTIFICACIÓN •
Disipación de energía
•
Caracterización estática y dinámica de los sistemas de fortificación
•
Fortificación mecanizada de desarrollos y de frentes de avance
•
RESULTADOS •
Resumen de incorporación de nuevos elementos en el tiempo
•
Resumen de ranking de sistemas
•
Disposición de sistemas según energía en la mina.
•
Reflexiones
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CONTEXTO
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CONTEXTO
La mayor mina de cobre subterránea en el
mundo, en operación desde 1905 (112 años en operación) 34 años de explotación en roca dura
(primaria) 22 Mt de producción de cobre. Mas de 110 millones de toneladas de cobre en
recursos geológicos y 36 millones toneladas en reservas de mineral.
de
Tasa de producción actual, 140 ktpd.
4 Copyrights© 2017 CODELCO-CHILE. Todos los Derechos Reservados. | Copyrights© 2017 by CODELCO-CHILE. All Rights Reserved .
CONTEXTO
Bloque II
Bloque I
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CONTEXTO
Accidentabilidad de la minería en Chile
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CONTEXTO
Lecciones aprendidas en la explotación de rocas duras Frecuencia de Estallidos de Rocas
Tasa de Estallidos de Rx (N°/Mt 1° Rx)
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CONTEXTO
Hundimiento Convencional con FH
Estallidos de Rocas v/s Producción años 1982 a 2015
Hidrofracturamiento
125
60
50
Control de la Geometría de la Cavidad
100
75
40
30 50 20
25
10
0
• Durante lo últimos años hemos generado un aprendizaje Aplicando nuevos conceptos: Producción Primario
• • • •
Pilar Norte
Ten-3 Isla Martillo
Isla LHD
Esmeralda
Hidrofracturamiento Mejoras en los métodos de explotación. Reglas del caving (Cave Back) Mejoras en los sistemas de fortificación.
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Ten Sub-6
Ten-4 Sur
2015
2014
2013
2012
2011
2010
2009
2008
2007
2006
2005
2004
2003
2002
2001
2000
1999
1998
1997
1996
1995
1994
1993
1992
1991
1990
1989
1988
1987
1986
1985
1984
1983
0
1982
KTPD
70
# Estallidos de Rocas
150
ESTALLIDO DE ROCAS
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ESTALLIDO DE ROCAS
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ADMINISTRACION DEL RIESGO
Un evento sísmico corresponde a una ruptura brusca del macizo rocoso, caracterizado por una liberación de energía . Se busca reducir el riesgo de tres formas: evitando eventos sísmicos de alta magnitud (las fuentes), reduciendo el nivel de daños esperado y reduciendo el nivel de exposición del personal.
Minería Caving Reducir Magnitud Eventos Esperados
-
- Destresing - Disminuir largo de disparo - Fracturamiento Hidráulico (prueba industrial)
Soporte y Sistema de refuerzo diseñado para disipar energía
Control de Daños Control de la Exposición
Fracturamiento Hidráulico Control de Minería Tasas de Extracción y Hundimiento Secuencia de Explotación Tronadura de menor tamaño
Túneles
-
Zona de Transición Criterio de aislación Criterio de re ingreso de polvorazos Equipos remotos
- Criterio de re entrada - Criterio de aislación - Equipos mecanizados 11
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MEJORAS EN LOS SISTEMAS DE FORTIFICACIÓN
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MEJORAS EN LOS SISTEMAS DE FORTIFICACIÓN
Como aumentamos la capacidad de disipar energía en los sistemas de fortificación? • Determinar características estáticas y dinámicas de los elementos y de los sistemas de fortificación.
• Desarrollar sistemas que integren capacidad de retención y de refuerzo. • Vida útil de los elementos (reducción de su capacidad).
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MEJORAS EN LOS SISTEMAS DE FORTIFICACIÓN
Asegurar el comportamiento de la fortificación como un “sistema” que satisfaga la ecuación
CAPACIDAD Energía Instalada = F. S. x DEMANDA Energía
Sistema de Fortificación
Falla del macizo rocoso
Revisión y evaluación de las alternativas disponibles para los sistemas de fortificación
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MEJORAS EN SISTEMAS Y ELEMENTOS DE FORTIFICACIÓN
Caracterización de elementos evaluado bajo las mismas condiciones de borde (Estáticos / Dinámicos / corrosión) 70 Helicoidal A440-280H 22mm
60
Helicoidal A440-280H 25 mm Helicoidal A630-420H 22mm
50 Energy (KJ)
Durabar
40
Dynatork Garford
30
Jenmar Bolt
D-Bolt
20
Roofex Bolt
10
cable DET 15.6 mm Malla 10006 (media)
0
0
100
200
300
400
Displacement(mm)
500
600
Malla G65 4 Malla G80 4
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MEJORAS EN SISTEMAS Y ELEMENTOS DE FORTIFICACIÓN
Caracterización de elementos evaluado bajo las mismas condiciones de borde (Estáticos / Dinámicos / corrosión) 70 Helicoidal A440-280H 22mm
60
Helicoidal A440-280H 25 mm Helicoidal A630-420H 22mm
50 Energy (KJ)
Durabar
40
Dynatork Garford
30
Jenmar Bolt
D-Bolt
20
Roofex Bolt
10
cable DET 15.6 mm Malla 10006 (media)
0
0
100
200
300
400
Displacement(mm)
500
600
Malla G65 4 Malla G80 4
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MEJORAS EN SISTEMAS Y ELEMENTOS DE FORTIFICACIÓN
Evaluaciones dinámicos a sistemas de fortificación
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MEJORAS EN SISTEMAS Y ELEMENTOS DE FORTIFICACIÓN
Reducción de la exposición de trabajadores es procesos de instalación de fortificación Fortificación mecanizada de frentes
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MEJORAS EN SISTEMAS Y ELEMENTOS DE FORTIFICACIÓN
Reducción de la exposición de trabajadores es procesos de instalación de fortificación 2001
Sin fortificación en la frente
Nada
2016
Refuerzo en la frente. Uso de split set
Split set
Refuerzo + retención
Split set + malla polietileno
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Splitset + malla electrosoldada + jumbo malla bizcocho 19
MEJORAS EN SISTEMAS Y ELEMENTOS DE FORTIFICACIÓN
Reducción de la exposición de trabajadores es procesos de instalación de fortificación Fortificación mecanizada en túneles de mayor complejidad
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150
PERNOS L Planchuela Shotcrete Malla electrosoldada 2 Kj/m2
125
60 Mallas romboidales >12 Kj/m2 50
Sistema Pernos 25 mm
100
Split Set en la frente
Malla bizcocho 5 Kj/m2
75
40 Diseños con 2° malla sin Shotcrete NNM
Sh rain (malla adicional)
Cables 50
30
Reducción espesor Sh sobre la malla
25
20
Malla en la 10 frente
Producción Primario
Pilar Norte
Ten-3 Isla Martillo
Isla LHD
Esmeralda
Ten Sub-6
2015
2014
2013
2012
2011
2010
2009
2008
2007
2006
2005
2004
2003
2002
2001
2000
1999
1998
1997
1996
1995
1994
1993
1992
1991
1990
1989
1988
1987
1986
0
1985
1983
1984
22
0 1982
KTPD
70
Fortificación en 2 capas Mallas
Resumen de mejoras en el tiempo
Ten-4 Sur 22
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# Estallidos de Rocas
RESULTADOS
Estallidos de Rocas v/s Producción años 1982 a 2015
150
70
125
RESULTADOS
energética Estallidos de Rocas v/sCapacidad Producción años 1982 a 2015
60
50
20
10
60 Mallas romboidales >12 Kj/m2
Ten-3 Isla Martillo
Isla LHD
Esmeralda
Ten Sub-6
2015
2014
2013
2012
2011
2010
2009
2008
2006
2005
2004
2003
2002
2001
2000
1999
1998
1997
1996
1995
0
1994
1993
1992
1990
Pilar Norte
30
Ten-4 Sur
50
Sistema Pernos 25 mm
100
Split Set en la frente
Malla bizcocho 5 Kj/m2
75
40 Diseños con 2° malla sin Shotcrete NNM
Sh rain (malla adicional)
Cables 50
30
Reducción espesor Sh sobre la malla
25
20
Malla en la 10 frente
Producción Primario
Pilar Norte
Ten-3 Isla Martillo
Isla LHD
Esmeralda
Ten Sub-6
2015
2014
2013
2012
2011
2010
2009
2008
2007
2006
2005
2004
2003
2002
2001
2000
1999
1998
1997
1996
1995
1994
1993
1992
1991
1990
1989
1988
1987
1986
0
1985
1983
1982
1984
23
0
Ten-4 Sur 23
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# Estallidos de Rocas
Producción Primario
1989
1985
1984
1983
1982
0
1988
125
Planchuela Shotcrete Malla electrosoldada 2 Kj/m2 1987
25
Resumen de mejoras en el tiempo
2007
PERNOS L
1991
50
KTPD
70
Fortificación en 2 capas Mallas
Kj/m2
150
1986
KTPD
40 75
# Estallidos de Rocas
100
RESULTADOS 69,5 kJ/m2
RENO DACITA
SUAPI - PIPA
SNV EXTRACCIÓN
39,9 kJ/m2
27,0 kJ/m2
ESMERALDA 39,1 kJ/m2
71,7 kJ/m2
B1
TIPO D
62,8 kJ/m2
25,8 kJ/m2 TIPO A
40,9 kJ/m2
TIPO C
DIABLO REGIMIENTO 29,2 kJ/m2
TIPO B Copyrights© 2017 CODELCO-CHILE. Todos los Derechos Reservados. | Copyrights© 2017 by CODELCO-CHILE. All Rights Reserved .
B2
BLOQUES 42,9 kJ/m2
RESULTADOS
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REFLEXIONES
Es importante y necesario tener una completa caracterización de los elementos y/o sistemas de soporte de acuerdo a su condición particular de uso.
Las planchuelas, tuercas y mallas deben asegurar traspasar la carga a las anclajes (barras) de forma de asegurar su capacidad de diseño.
Implementar un sistema de control de calidad de los sistemas de soporte.
Estandarizar los diseños de soporte en base a las condiciones geotécnicas y mineras.
Continuar con el desarrollo de nuevos elementos y tecnologías que incrementen la disipación de energía.
Mejorar el entendimiento de los mecanismos de generación de daños y los mecanismos de liberación de energía asociado a un evento sísmico. 26
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AGRADECIMIENTOS
GRACIAS!!
27 Copyrights© 2017 CODELCO-CHILE. Todos los Derechos Reservados. | Copyrights© 2017 by CODELCO-CHILE. All Rights Reserved .