DERK INGENIERÍA & GEOLOGÍA LTDA.
DOCUMENTO N° IT-PND MRA DSAL-P01-01-2011
TITULO
EVALUACIÓN GEOMECÁNICA MINAS RAJO ABIERTO Y
BOTADEROS PND 2011
SERVICIO DE ASESORÍAS ESPECIALES EN GEOMECÁNICA
CONTENIDOS
Pág.
1. INTRODUCCIÓN 1
2. OBJETIVOS 1
3. ALCANCES 1
4. ANTECEDENTES Y FUENTES DE INFORMACIÓN 3
5. PLAN DE NEGOCIOS DIVISIONAL 2011 5
6. MINA RAJO ABIERTO CAMPAMENTO ANTIGUO 7
6.1. CARACTERIZACIÓN GEOLÓGICA, ESTRUCTURAL Y GEOTÉCNICA 7
6.2. ANÁLISIS DE ESTABILIDAD 18
7. MINAS RAJO ABIERTO DAMIANA 30
7.1. CARACTERIZACIÓN GEOLÓGICA, ESTRUCTURAL Y GEOTÉCNICA 30
7.2. DISEÑOS PROPUESTOS 31
7.3. CURVAS DE DISEÑO GEOTÉCNICO 35
8. BOTADEROS DE LASTRE 47
8.1. CARACTERIZACIÓN GEOTÉCNICA 48
8.2. CRITERIOS DE ACEPTABILIDAD 48
8.3. ANÁLISIS DE ESTABILIDAD 49
9. CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES 53
10. REFERENCIAS 61
ANEXOS
ANEXO A: SECCIONES GEOTÉCNICAS CAMPAMENTO ANTIGUO
ANEXO B: RESULTADOS DE LOS ANÁLISIS DE ESTABILIDAD CAMPAMENTO ANTIGUO FASE 5
ANEXO C: RESULTADOS DEL ANÁLISIS DE ESTABILIDAD BOTADEROS
PREPARADO Y
REVISADO POR
Felipe Caffarena B.
Ingeniero Geotécnico
Alfredo Ponce P.
Ingeniero Geotécnico
Jaime Díaz A.
Ingeniero Geotécnico Senior
Patricio Lledó A. Ingeniero Geotécnico
COLABORADORES
Nazareth Acosta A. Analista Geotécnico
Álvaro Abarzúa O.
Analista Geotécnico
Santiago, 12 de Enero de 2011.
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RESUMEN EJECUTIVO
Se ha solicitado a DERK Ltda. la generación del soporte geotécnico - geomecánico para el Plan
de Negocios Divisional de División Salvador, PND 2011.
En este informe se presentan los resultados de la evaluación de la Fase 5 de Mina Rajo
Campamento Antiguo. Esta evaluación permitirá hacer las recomendaciones de diseño
necesarias para cumplir con los criterios de aceptabilidad definidos.
Junto con la anterior se resumen los principales resultados del análisis de estabilidad
conceptual de las expansiones de Mina Rajo Damiana, en base a la información proporcionada
y disponible a la fecha.
Se entregan los principales resultados del análisis de estabilidad conceptual de los botaderos,
para la definición de las bases de diseño geotécnico.
Se presentan las bases de diseño geotécnico para los botaderos de DSAL. Los parámetros de
diseño definidos en estas bases servirán como punto de partida para las sucesivas iteraciones
tendientes a la optimización del diseño, tanto del punto de vista de planificación como
geotécnico.
A partir de los resultados y antecedentes presentados en este informe, es posible concluir lo
siguiente:
Mina Rajo Abierto Campamento Antiguo:
La información geológica, estructural y geotécnica disponible en Mina Rajo Campamento
Antiguo, permite el desarrollo de estudios de estabilidad; sin embargo corresponde a las
mismas utilizadas en la elaboración del PEX 2010, a la espera de modelo geotécnico y de
dominios estructurales actualizado a marzo de 2011.
Se han definido las propiedades de las unidades geotécnicas en base a la información
litológica, de mineralización y alteración, sin embargo se ha considerado la unidad litológica
predominante o característica; esta definición corresponde a la utilizada en PEX 2010, a la
espera de modelo geotécnico y de dominios estructurales actualizado a marzo de 2011.
Se requiere de una definición de dominios estructurales que incluya los rasgos
estructurales mayores y también incorpore una mayor cantidad de mapeos superficiales;
esto permitirá nutrir la base de datos estructural y mejorar los estudios de estabilidad
futuros, a la espera de dominios estructurales actualizado a marzo de 2011.
Conforme las leyes y razones de estéril mineral que se manejan, los diseños son agresivos
para las condiciones geotécnicas y estructurales, siendo esto respaldado por los resultados
del análisis de estabilidad y principalmente, los eventos observados; en definitiva estamos
en condición límite de diseño, tanto en información como sistemas de control in situ.
La evaluación de estabilidad de Rajo Campamento Antiguo, ha sido coincidente con el
comportamiento observado en la práctica. Estas inestabilidades están asociadas al sector
afectado por la Falla Fantasma, la cual en los últimos años ha generado desprendimientos
de material a nivel Interrampa; esto deberá ser considerado como un importante
antecedente en el diseño de las Fases futuras de Mina Campamento Antiguo.
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Los resultados obtenidos del análisis de estabilidad efectuado a la Fase 5 del Rajo
Campamento Antiguo (Anexo B) muestran inestabilidades en el sector Norte, Este y parte
del Sur Este, secciones 1, 2, 3, 4, 5, 6 y 11 básicamente a nivel Interrampa. A nivel global
no se observan problemas de estabilidad.
- Se observan zonas al norte, noreste y este de Fase 5 (Secciones 1, 2, 3, 4, 6 y 11)
donde se podrían generar problemas de estabilidad en el talud Interrampa superior.
- Al Norte y Sureste del rajo existe dos zonas donde podría ocurrir un problema de
estabilidad en la Interrampa inferior, sección 1 y 5 respectivamente.
Las zonas identificadas potencialmente inestables se detallan a continuación según
codificación definida en Figura 6.2.4.
- Zona A.1: La superficie de falla determina para este caso se desarrollaría por
completo en macizo rocoso (UG-4). En una etapa posterior de optimización del diseño
actual, se recomienda disminuir altura de Interrampa superior a 60 metros para
mejorar estabilidad del sector.
- Zona A.2: El Factor de Seguridad obtenido corresponde a superficie de falla asociada
a zona de mala calidad geotécnica producto de Falla Mayor (Falla Fantasma) y macizo
rocoso (UG-2 y UG-4). Es recomendable trabajar esta zona con tronadura controlada
para disminuir el daño generado por efecto de estas.
- Zona A.3: La zona afectada por posible inestabilidad comprendería la Interrampa
superior desarrollándose en las unidades geotécnicas 3 y 4. Es recomendable trabajar
esta zona con tronadura controlada para disminuir el daño generado por efecto de
estas.
- Zona A.4: La superficie de falla determinada para este caso se desarrollaría por
completo en macizo rocoso (UG-4). Es recomendable trabajar esta zona con
tronadura controlada para disminuir el daño generado por efecto de estas.
- Zona R.1: La potencial inestabilidad determinada se debe a la presencia de Falla
principal (Falla Fantasma), superficie de falla se encuentra controlada parcialmente
por estructura principal mencionada.
- Zona R.2: La superficie de falla determinada se desarrollaría por macizo rocoso
comprendiendo las unidades geotécnicas 3 y 4. En una etapa posterior de
optimización del diseño actual, se recomienda un ángulo del talud Interrampa
superior compuesto, sobre cota 2560 no superior a 43º.
- Zona R.3: La zona afectada por posible inestabilidad comprendería la Interrampa
inferior desarrollándose la superficie de falla con un control estructural parcial (Falla
Mayor) y en macizo rocoso (UG-1).
- Zona R.4: En este caso existe un control estructural parcial, producto de Sistema de
Fallas Califa, la superficie de falla se desarrolla por el Sistema de Fallas mencionada y
macizo rocoso (UG-6)
De las zonas identificadas, la Zona R.2, debe ser evaluada en etapa posterior de
optimización del diseño actual, evaluando alternativas que minimicen su posible efecto en
la explotación de Campamento Antiguo en su Fase 5, considerando el tonelaje que se vería
afectado por la ocurrencia de la inestabilidad mencionada.
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Minas Rajo Abierto Damiana
No se dispone de una definición de unidades geotécnicas detalladas para Mina Rajo
Damiana, por lo que para fines de este informe se han considerado sólo las unidades
litológicas predominantes (Gravas y Andesitas), como equivalentes a Unidades
Geotécnicas, para la identificación de las distintas calidades de macizos rocosos presentes.
No se dispone de una definición de dominios estructurales, solamente se ha considerado
que el macizo rocoso se encuentra suficientemente fracturado para asumir un
comportamiento isotrópico, lo que permite suponer un mecanismo de falla de tipo circular.
A partir de los antecedentes disponibles de la explotación de Damiana Fase 9A, no se
identifican Fallas mayores desfavorables al diseño propuesto para Damiana Fase 9B.
El diseño propuesto para la explotación de Damiana Fases 7 y 9B presenta geometrías
desfavorables para la estabilidad, “narices”. En una geometría en forma de “nariz” se
generan esfuerzos de tracción, lo cual tiende a “abrir” y activar posibles estructuras que
afecten la zona. Estructuras sub paralelas afectan en este tipo de singularidades, al aflorar
estructura en ambas caras provocando una alta probabilidad de deslizamientos planos. En
las paredes laterales de la nariz existe un desconfinamiento, debido a la ausencia de un
material que genere un esfuerzo de confinamiento (σ3) en ellas.
Se proporcionan alternativas de diseño para la explotación geotécnicamente controlada de
Damiana Fases 7 y 9B, en las cuales se debe minimizar la formación de singularidades de
diseño tipo “nariz”.
Las curvas de diseño construidas para la unidad litológica Andesita indican lo siguiente
respecto a la estabilidad de las fases analizadas:
- En Fase 7 de Mina Rajo Damiana se tiene que la estabilidad de los taludes a nivel de
banco simple, interrampa y global (en condición estática), estaría caracterizada por
Factores de Seguridad mayores a 2.0.
- En Fase 9B de Mina Rajo Damiana también se tiene que la estabilidad de los taludes a
nivel de banco simple, interrampa y global (en condición estática), estaría
caracterizada por Factores de Seguridad mayores a 2.0.
- En Fase 31 de Mina Rajo Damiana también se tiene que la estabilidad de los taludes a
nivel de banco simple e interrampa (en condición estática), estaría caracterizada por
Factores de Seguridad mayores a 2.0. Para el caso de los taludes globales el Factor
de Seguridad (estático) estaría del orden de 2.0.
Las curvas de diseño construidas para la unidad litológica Gravas indican lo siguiente
respecto a la estabilidad de las fases analizadas:
- En Fase 7 y 9B de Mina Rajo Damiana se tiene que la estabilidad de los taludes a
nivel de banco simple, (en condición estática), estaría caracterizada por Factores de
Seguridad mayores a 2.0. Para el caso de los taludes interrampa el Factor de
Seguridad (estático) sería del orden de 1.5.
- En Fase 31 de Mina Rajo Damiana también se tiene que la estabilidad de los taludes a
nivel de banco simple (en condición estática), estaría caracterizada por Factores de
Seguridad mayores a 2.0. No se reconoce en la actualidad espesores considerables de
gravas para esta Fase a partir de los antecedentes obtenidos de la explotación de
Fase 30.
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Hay que tener presente que las gravas solamente representan la cobertura superior de los
taludes, con espesores variables entre los 20 a 40 m, lo que asegura niveles de estabilidad
con Factores de Seguridad del orden de 1.5 (en condición estática). Por lo tanto no se debe
perder de vista esta condición al momento de interpretar los resultados, cabe recordar que
la Curva de Diseño permite analizar geometrías para taludes homogéneos e isostrópicos,
para la unidad geotécnica predominante (Gravas o Andesitas), sin perjuicio de lo anterior
actualmente se construyen secciones geotécnicas para un análisis incluyendo la resistencia
direccional del macizo rocoso.
Botaderos de Lastre
De los resultados (Anexo C) del análisis de estabilidad del diseño propuesto es posible
indicar lo siguiente:
- En condición Estática las geometrías con alturas globales sobre los 80 m cumplen con
los criterios de aceptabilidad aquí definidos.
- En condición de Sismo Operacional, ninguna altura global cumple con los criterios de
aceptabilidad aquí definidos; sin embargo las geometrías de taludes globales sobre
los 80 m poseen factores de seguridad mayores que 1.0.
- En condición del Terremoto Máximo, ninguna altura global cumple con los criterios de
aceptabilidad aquí definidos. Además ninguna geometría de taludes alcanzaría el
factor de seguridad límite 1.0.
Si bien los resultados del análisis de estabilidad podrían parecer desfavorables, hay que
considerar lo siguiente:
- El material de lastre ha sido definido con una resistencia puramente friccionante, es
decir su resistencia cohesiva es igual a cero, lo que es conservador pero adecuado
para una propuesta de diseño inicial y sistemática; para todo diseño particular se
deberá definir resistencia al corte y geometría específica.
- No se ha incluido el efecto de los esfuerzos de confinamiento en la determinación de
los parámetros de resistencia del material de lastre, lo que indudablemente
favorecerá la estabilidad.
- Cabe mencionar que el análisis fue realizado considerando una topografía plana, o de
baja pendiente, el efecto de una topografía con mayor pendiente es desfavorable
para la estabilidad. Este punto debe ser considerado en los estudios específicos que
se realizarán para cada Botadero de lastre propuesto.
En base a los resultados presentados, la incorporación de las consideraciones antes
indicadas, y el juicio experto de los autores de este informe, la geometría inicial propuesta,
que cumple con los criterios de aceptabilidad, para los botaderos de DSAL corresponde a la
siguiente:
- Altura de Capa : 30 m
- Ancho de Bermas : 15 m
- Ángulo de Talud (Capa) : 37º
- Altura Global Máxima : 90 m
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A partir de las conclusiones anteriores, es posible recomendar lo siguiente:
Mina Rajo Campamento Antiguo:
Se requiere de una apropiada caracterización estructural en tres dimensiones, ya que las
inestabilidades mayores que ha experimentado el Rajo Campamento Antiguo en sus fases
anteriores, han sido provocados por la intersección de sistemas estructurales mayores
(fallas principales) con sistemas similares o secundarios.
En base a los criterios de zonificación empleados por las Divisiones de Codelco CHILE, se
recomienda utilizar el diagrama presentado en Figura 9.1, que resume los principales
aspectos geológicos, estructurales y geotécnicos que intervendrían en la definición de las
Zonas Geotécnicas para yacimientos tipo pórfidos cupríferos.
Se recomienda realizar una revisión de las propiedades de las unidades geotécnicas, en
función del modelo geotécnico que estará disponible en marzo de 2011.
Se deberá realizar una evaluación de diseño a nivel de banco, determinando la estabilidad
del sistema banco berma actualmente utilizado en DSAL para verificar la validez y
confiabilidad de la información estructural disponible y si ésta coincide con el
comportamiento observados en los bancos y bermas del rajo.
Se recomienda revisar los criterios de aceptabilidad propuestos en este informe, en
conjunto con las áreas de planificación y operación, de manera de validar las restricciones
geomecánica impuestas por estos, en base a la capacidad operacional del Rajo
Campamento Antiguo.
En la medida que se disponga del modelo geológico, estructural y geotécnico construido
por Unidad de Geología DSAL (marzo 2011), se recomienda re evaluar la estabilidad
geotécnica del diseño de Mina Rajo Campamento Antiguo en su Fase 5.
Tal como se señalo en informe PEX 2010 (Febrero 2010), se deberá disponer de un sistema
de instrumentación y monitoreo que permita detectar en forma temprana potenciales
inestabilidades. Se recomienda contar con un sistema de monitoreo continuo y que logre
una mayor cobertura del Rajo, con traspaso de lecturas “on line”, para permitir una
explotación segura y geotécnicamente controlada. Contar con un equipo tipo Radar en
forma permanente, operando con un criterio de alerta temprana, es la opción a evaluar en
la explotación de Fase 5 y futuras fases en Minas Rajo Abierto en DSAL.
Se recomienda contar con acceso alternativo a fondo de pit Fase 5, dada las condiciones
estructurales desfavorables en sectores norte-noreste y sur-sureste, afectadas por Fallas
principales, Falla Fantasma y Sistema de Fallas Califa respectivamente, segundo acceso
debería ser evaluado para emplazamiento en sector oeste de Rajo.
Es recomendable realizar vuelo ortoreferenciado que incorpore Minas Rajo Abierto,
Botaderos de Lastre y Ripios y Cráter de Subsidencia. La frecuencia recomendable para
esta actividad es a lo menos anual, de preferencia a principio de cada año (enero).
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Minas Rajo Abierto Damiana
Se recomienda completar un mapeo geológico geotécnico global del Rajo Actual de Mina
Damiana, a fin de establecer una línea base de la información geológica, estructural y
geotécnica para los futuros análisis de estabilidad.
Construir un modelo de dominios o zonas estructurales para Mina Rajo Damiana, donde se
incorporen todos los mapeos existentes a la fecha y se identifiquen los sistemas
característicos de cada sector.
Se deberá realizar una evaluación de estabilidad del diseño propuesto a nivel de banco,
determinando la estabilidad del sistema banco berma en base a las potenciales
inestabilidades con control estructural que puedan presentarse.
Realizar ensayos de laboratorio de mecánica de rocas sobre muestras de roca intacta de
las principales unidades geotécnicas obtenidas del mapeo y modelación geológica.
Construir las secciones geotécnicas solicitadas y definidas para las Fases 7, 9B y 31 de
Mina Rajo Damiana, las que permitirán posteriormente realizar los análisis de estabilidad.
Estos análisis ayudarán a corroborar los resultados aquí obtenidos.
Se recomienda que estas secciones propuestas sean analizadas inicialmente mediante
técnicas de equilibrio límite, incorporando el potencial daño generado por la tronadura y el
efecto de las estructuras mayores y menores en la estabilidad.
Considerar el diseño de un sistema de instrumentación y monitoreo que permita detectar
en forma temprana potenciales inestabilidades, en particular en zonas donde se presenten
singularidades geométricas, “Narices”, en las Fases 7 y 9B de Minas Rajo Damiana.
Botaderos de Lastre
Mejorar la caracterización geológica geotécnica del material de lastre que componen al
botadero, en particular se debe considerar lo siguiente:
- Caracterización Física y Clasificación del material
- Análisis Granulométrico
- Determinación de Peso Específico, Densidad relativa, aparente y porosidad.
- Límites de Atterberg.
- Estudios de capacidad portante, ensayo CBR.
- Ensayos Dilatométricos, para la determinación del módulo de elasticidad.
- Ensayos triaxiales.
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Mejorar la caracterización geológica geotécnica de la fundación donde se emplazará el
botadero, mediante la excavación de calicatas; en particular se debe considerar lo
siguiente:
- Perfil estratigráfico
- Clasificación completa (incluye Granulometría hasta 3”, límites de Atterberg,
Humedad natural, peso específico)
- Densidad Natural mediante el método del cono de arena 6” o 12”, según tamaño
máximo.
- Macro-Granulometrías para tamaños sobre 3” y hasta 24”.
- Determinación de la densidad Máxima y Mínima
- C.B.R.
- Infiltración por método de Porchet.
- Cubicidad de partículas hasta 3”.
- Ensayos triaxiales.
Implementar mensualmente el sistema topográfico de levantamiento de daño y
agrietamiento in situ relevante de los botaderos para fines de análisis retrospectivo y
calibración de propiedades de resistencia al corte con fines de diseño geotécnico. Este
sistema también puede hacer las funciones de instrumentación geotécnica para detectar
potenciales deslizamientos y tomar las medidas proactivas.
Utilizar los parámetros de diseño propuestos como punto de partida para comenzar a iterar
el diseño de los botaderos específicos, de manera de lograr una optimización desde el
punto de vista de planificación y geotécnico.
Se recomienda reevaluar estos diseños considerando el efecto del confinamiento al interior
del botadero, lo que ayudaría en términos de resistencia al corte y la estabilidad del
botadero.
Revisar los criterios de aceptabilidad aquí definidos, con el fin de que concilien
consideraciones geotécnicas, de planificación y operación.
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MODELO GEOLÓGICO
DIAGRAMA GENERICO PARA LA DEFINICIÓN DE ZONAS GEOTÉCNICAS EN EL MODELO GEOTÉCNICO
PORFIDOS CUPRIFEROS
Modelo
Litológico
Modelo de Unidades
Geotécnicas Básicas
(UGTB)
Modelo de
Alteración
Zona de
Contacto
1º / 2º
Modelo de Dominios
Estructurales
MODELO ESTRUCTURAL
Estructuras
Mayores
Estructuras
Principales
Estructuras
Intermedias
Zonas
Geotécnicas
Ensayos
Destructivos
y No
Destructivos
Unidades
Básicas
MODELO GEOTÉCNICO
Modelo de
Calidades de
Macizo Rocoso
RMR; GSI; Q
Modelo de
Frecuencia de
Fracturas y Vetillas
(líneal y cúbica)
Ensayos de
Corte Directo
Figura 1: Diagrama Propuesto para la definición de Zonas Geotécnicas en Pórfidos Cupríferos, Díaz & Lledó (2009).
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1. INTRODUCCIÓN
Se ha solicitado a DERK Ltda. la generación del soporte geotécnico - geomecánico para
el Plan de Negocios Divisional de División Salvador, PND 2011.
En este informe se presentan los resultados de la evaluación de la Fase 5 de Mina Rajo
Campamento Antiguo. Esta evaluación permitirá hacer las recomendaciones de diseño
necesarias para cumplir con los criterios de aceptabilidad definidos.
Junto con la anterior se resume los principales resultados del análisis de estabilidad
conceptual de las expansiones de Mina Rajo Damiana, en base a la información
proporcionada y disponible a la fecha.
Se entregan los principales resultados del análisis de estabilidad conceptual de los
botaderos, para la definición de las bases de diseño geotécnico.
Se presentan las bases de diseño geotécnico para los botaderos de DSAL. Los
parámetros de diseño definidos en estas bases servirán como punto de partida para las
sucesivas iteraciones tendientes a la optimización del diseño, tanto del punto de vista de
planificación como geotécnico.
2. OBJETIVOS
Este estudio tiene los siguientes objetivos:
Análisis y evaluación geotécnica-geomecánica de la Fase 5 de Mina Rajo Abierto
Campamento Antiguo.
Análisis y evaluación de estabilidad conceptual del diseño propuesto para las
expansiones de Mina Rajo Damiana, en particular las Fases 7, 9B y 31.
Definir las bases de diseño geotécnico para los botaderos de DSAL.
3. ALCANCES
Para el desarrollo y objetivos de trabajo se consideran en los siguientes alcances
generales:
Mina Rajo Abierto Campamento Antiguo:
El análisis de estabilidad realizado se basa en los antecedentes proporcionados por
DSAL.
Se utiliza en análisis modelo geotécnico basado en 11 secciones elaborado para
estudios de Fase 4 de la Mina Rajo Campamento Antiguo.
El análisis considera evaluaciones mediante equilibrio límite mediante el software
Slide 5.0, Rocscience 2005.
Los análisis serán realizados bajo condiciones estáticas y pseudo estáticas (sismo de
operación y terremoto máximo probable).
No se considera un análisis a nivel de banco simple (unidad banco berma),
solamente análisis e estabilidad a nivel interrampa y global.ç
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Minas Rajo Abierto Damiana
Se considera una evaluación conceptual de la estabilidad de Mina Rajo Damiana, en
particular las Fases 7, 9B y 31.
El análisis considera la construcción de curvas de diseño para los factores de
seguridad de 1.0, 1.5 y 2.0, de acuerdo a los ábacos de Falla Circular propuestos
por Hoek & Bray (1981), en particular los ábacos 2 y 3 respecto a la condición de
aguas subterráneas.
Se estimaron las propiedades de resistencia de las Unidades Geológicas
predominantes en Mina Rajo Damiana, que corresponden a Andesitas con una
cobertura superior de gravas.
La construcción de las curvas de diseño consideran una condición estática, no se
incluyen curvas para una condición pseudo estática.
No se considera un análisis estructural de los posibles bloques y cunas que pudiesen
afectar la estabilidad del Rajo.
Botaderos de Lastre
Se definió un diseño preliminar, en base a la experiencia de los autores de este
informe, el cual fue evaluado en términos de su estabilidad y permitió la definición
de las bases de diseño geotécnico de los botaderos de DSAL.
Se considera una situación de diseño conceptual, con una topografía relativamente
planta, una fundación compuesta por gravas y posteriormente el material de lastre
a depositar.
El análisis de estabilidad del diseño propuesto se realizó mediante la utilización de
técnicas de equilibrio límite en dos dimensiones (Slide 5.0, Rocscience, 2005).
Los análisis fueron realizados bajo condiciones estáticas y pseudo estáticas (sismo
de operación y terremoto máximo probable).
Los resultados del análisis de estabilidad son expresados en términos del Factor de
Seguridad y la Probabilidad de Falla.
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4. ANTECEDENTES Y FUENTES DE INFORMACIÓN
Los principales antecedentes utilizados en el desarrollo de este informe corresponden a
los siguientes:
PRESENTACIONES
DERK (2009): “ANÁLISIS DE ESTABILIDAD MINA RAJO CAMPAMENTO ANTIGUO”, PR-SGO
MRA DSAL-P001-01-2009.
DERK (2010): “CONDICIÓN ACTUAL MINA RAJO CAMPAMENTO ANTIGUO, SEPTIEMBRE-
OCTUBRE 2010”, PR-SE MRA DSAL-P01-003-003-2010.
ARCHIVOS CAD
Fase #5 PEX 2010; Archivo en formato dwg con diseño de Campamento Antiguo
Fase 5.
Secciones 1 a 11: Litología – Densidad – Sitios Geotécnicos, Campamento Antiguo;
Secciones Geotécnicas en formato dxf proporcionada por DSAL.
DERK Ingeniería y Geología Ltda. (2010): Campamento Antiguo – Planta
Siniestralidad CA, Plano PL-SGO MRA-DSAL-P01-007-2010 de DERK Ltda. preparado
para DSAL.
Ubicaciones Rajos PND 2011; Archivo en formato dwg con diseño Minas Rajo Abierto
Damiana Fases 7-a, 7-b, 11-b-b, 11-b-c, 31, 41, 100 y 120
DAM-1770; Archivo en formato dwg con diseño de Damiana Oeste Fase 9-b.
Ubicaciones Rajos PND 2011 + secciones F7-F31; Planta en formato dwg, con
topografía actual y diseño propuesto de expansión Mina Rajo Damiana Fases 7 y 31,
se incluyen las secciones de análisis de estabilidad propuesta para estudios
posteriores.
Secciones F9B; Planta en formato dwg, con topografía actual y diseño propuesto de
expansión Mina Rajo Damiana Fase 9B, se incluyen las secciones de análisis de
estabilidad propuesta para estudios posteriores.
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INFORMES TÉCNICOS
DERK Ingeniería y Geología Ltda. (2010): “RESULTADOS PRELIMINARES ANÁLISIS DE
ESTABILIDAD CAMPAMENTO ANTIGUO FASE 4, CONDICIÓN ACTUAL” Nota Técnica NG-SE
MRA DSAL-P01-012-012-2010 de DERK Ltda. preparado para División Salvador,
Codelco CHILE.
DERK Ingeniería y Geología Ltda. (2010): “RECOMENDACIONES DE DISEÑO MINA RAJO
DAMIANA FASE 7” Nota Técnica NG-SE MRA DSAL-P01-011-011-2010 de DERK Ltda.
preparado para División Salvador, Codelco CHILE.
DERK Ingeniería y Geología Ltda. (2010): “RECOMENDACIONES DE DISEÑO MINA RAJO
DAMIANA OESTE FASE 9B” Nota Técnica NG-SE MRA DSAL-P01-002-002-2010 de DERK
Ltda. preparado para División Salvador, Codelco CHILE.
DERK Ingeniería y Geología Ltda. (2010): “INESTABILIDAD PARED NORTE DAMIANA
OESTE FASE 9A” Nota Técnica NG-SE MRA DSAL-P01-001-001-2010 de DERK Ltda.
preparado para División Salvador, Codelco CHILE.
DERK Ingeniería y Geología Ltda. (2010): “ANÁLISIS DE ESTABILIDAD CAMPAMENTO
ANTIGUO FASE 4” Informe Técnico IG - SGO MRA DSAL-P01-002-2010 de DERK Ltda.
preparado para División Salvador, Codelco CHILE.
Vidal, M. (2008): “ESTUDIO GEOTÉCNICO DE ESTABILIDAD DE TALUDES RAJO
CAMPAMENTO ANTIGUO”, Informe Técnico AG/IG–RA–001 de SIGA Ltda. preparado
para División Salvador, Codelco CHILE.
Karstulovic, M. (2008): “ESTUDIO GEOTÉCNICO DE ESTABILIDAD DE TALUDES RAJOS
CAMPAMENTO ANTIGUO Y DAMIANA CENTRAL MODELAMIENTO NUMÉRICO ALCODER”,
Informe Técnico AG/IG–RA–004 de SIGA Ltda. preparado para División Salvador,
Codelco CHILE.
CIMM T&S S.A. (2002): “INFORME FINAL P-106747 ENSAYOS GEOTÉCNICOS DIVISIÓN
EL SALVADOR – CODELCO CHILE”, Informe técnico del Laboratorio de Mecánica de
Rocas de CIMM T&S S.A. preparado para División Salvador, Codelco CHILE.
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5. PLAN DE NEGOCIOS DIVISIONAL 2011
Las minas rajo abierto incluidas en la Plan de Negocios Divisional 2011 (PND 2011) son;
Campamento Antiguo, Fase 5. Figura 5.1.
Figura 5.1: Diseño Mina Rajo Campamento Antiguo Fase 5, Tomado de Fase #5 PEX 2010
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Damiana con sus fases, Figura 5.2;
Fase 7-a
Fase 7-b
Fase 11-b-b
Fase 11-b-c
Fase 31
Fase 41
Fase 100
Fase 120
Fase 9 - b
19000
19500
20000
20500
18500
-13500
-13000
-12500
-12000
-11500
-11000
-10500
-10000
Fase 11b - b
Fase 11b - c
Fase 41
Fase 100 Fase 120
Fase 7 - b
Fase 7 - a
Fase 31
Figura 5.2: Diseños Minas Rajo Damiana Fases 7-a, 7-b, 9-b, 11-b-b, 11-b-c, 31, 41, 100 y 120, Tomado de Ubicaciones Rajos PND 2011
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6. MINA RAJO ABIERTO CAMPAMENTO ANTIGUO
6.1. CARACTERIZACIÓN GEOLÓGICA, ESTRUCTURAL Y GEOTÉCNICA
CARACTERIZACIÓN GEOLÓGICA:
Actualmente existe un modelo 3D geológico - geotécnico disponible en DSAL, Nota
Interna DSAL-GRMD-012-2005, el que posee entre otros los siguientes atributos:
Litología (Andesita, Pórfido Cuprífero, Brecha Buggy & Brecha de Turmalina).
Alteración (Biotita – Clorita, Biotita > Feldespato Potásico, Argílica, Potásica, Sericita
– Caolín, Sericita, Propilítica y Turmalina).
Mineralización (Lixiviado, óxidos, Mixtos, Sulfuros Primarios (Py, Py-CPy, CPy-Py,
Bornita) y Sulfuros Secundarios).
Esta información ha sido desplegada en una serie de secciones de análisis, todas
proporcionadas por Geología DSAL y han sido utilizadas en conjunto con la
caracterización geomecánica basada en el índice RMR de Bieniawski (1989) para la
definición de las Unidades Geotécnicas características del Rajo Campamento Antiguo.
En Figura 6.1.1 se presenta una planta con las litologías y estructuras principales en
Mina Rajo Campamento Antiguo, complementariamente en Figura 6.1.2 se presentan
vistas isométricas del Rajo con las litologías presentes en superficie.
Figura 6.1.1: Litologías y Estructuras presentes en Mina Campamento Antiguo, Tomado de Plano Litología - Estructuras Campamento Antiguo Cascarón (2004).
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Pórfido Cuprífero
Andesita
Brecha Buggy
Brecha Turmalina
(a)
Pórfido Cuprífero
Andesita
Brecha Buggy
Brecha Turmalina
(b)
Figura 6.1.2: Vistas Isométricas de Rajo Campamento Antiguo y Principales Litologías presentes, en (a) Vista NE, en (b) Vista NO, información proporcionada por DSAL.
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CARACTERIZACIÓN ESTRUCTURAL:
DERK Ltda. durante el Contrato que actualmente mantiene con División Salvador ha
realizado en el Servicio de Geología, mapeos estructurales en las paredes del Rajo
Campamento Antiguo, que han servido para actualizar el mapa de Dominios
Estructurales en el Rajo, que se presenta en Figura 6.1.3 y resumen en Tabla 6.1.1.
Complementariamente, existen sistemas de estructuras menores, los cuales se
encuentran incluidos en el modelo geológico – geotécnico de DSAL, Nota Interna DSAL-
GRMD-012-2005, los que han sido utilizados para el análisis de estabilidad del Rajo
Campamento Antiguo, y que han sido incluidos a través de la resistencia direccional del
macizo rocoso (rosetas de anisotropía).
Figura 6.1.3: Dominios Estructurales en Mina Campamento Antiguo, Tomado de Plano Pl-SGG_DSAL-P01-005-2009 de DERK Ltda.
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DOMINIO SISTEMAS
PREFERENCIALES DIP (º) / DIP DIR (º)
ROSETA DE RUMBOS DOMINIO SISTEMAS
PREFERENCIALES DIP (º) / DIP DIR (º)
ROSETA DE RUMBOS
Califa
82/63
2
2
2 2
4
4
4 4
6
6
6 6
8
8
8 8
N
S
EW
Apparent Strike
10 max planes / arc
at outer circle
Trend / Plunge of
Face Normal = 0, 90
(directed away from viewer)
No Bias Correction
35 Planes Plotted
Within 45 and 90
Degrees of Viewing
Face
Fantasma
84/145
2
2
2 2
4
4
4 4
6
6
6 6
8
8
8 8
N
S
EW
Apparent Strike
10 max planes / arc
at outer circle
Trend / Plunge of
Face Normal = 0, 90
(directed away from viewer)
No Bias Correction
26 Planes Plotted
Within 45 and 90
Degrees of Viewing
Face
60/48 38/241
81/165 81/4
Noroeste (NW)
85/35
4
4
4 4
8
8
8 8
12
12
12 12
16
16
16 16
N
S
EW
Apparent Strike
20 max planes / arc
at outer circle
Trend / Plunge of
Face Normal = 0, 90
(directed away from viewer)
No Bias Correction
68 Planes Plotted
Within 45 and 90
Degrees of Viewing
Face
César
84/352
2
2
2 2
4
4
4 4
6
6
6 6
8
8
8 8
N
S
EW
Apparent Strike
10 max planes / arc
at outer circle
Trend / Plunge of
Face Normal = 0, 90
(directed away from viewer)
No Bias Correction
35 Planes Plotted
Within 45 and 90
Degrees of Viewing
Face
41/138 80/325
88/159
Norte
86/255
2
2
2 2
4
4
4 4
6
6
6 6
8
8
8 8
N
S
EW
Apparent Strike
10 max planes / arc
at outer circle
Trend / Plunge of
Face Normal = 0, 90
(directed away from viewer)
No Bias Correction
27 Planes Plotted
Within 45 and 90
Degrees of Viewing
Face
Sur
65/30
1
1
1 1
2
2
2 2
3
3
3 3
4
4
4 4
N
S
EW
Apparent Strike
5 max planes / arc
at outer circle
Trend / Plunge of
Face Normal = 0, 90
(directed away from viewer)
No Bias Correction
15 Planes Plotted
Within 45 and 90
Degrees of Viewing
Face
57/178 71/70
51/284 70/309
TABLA 6.1.1: DOMINIOS ESTRUCTURALES, ESTRUCTURAS PRINCIPALES, EN RAJO CAMPAMENTO ANTIGUO FASE 4 – SISTEMAS PREFERENCIALES
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CARACTERIZACIÓN GEOMECÁNICA:
El modelo geológico – geotécnico 3D que posee DSAL, también incluye dentro de sus
atributos el índice de calidad geotécnica RMR de Bieniawski (1989); si bien inicialmente
el modelo original consideraba el índice RMR de Laubscher (1990), la Superintendencia
de Geología de DSAL realizó la transformación de este puntaje o rating. Posteriormente,
aprovechando las secciones de análisis definidas para Mina Rajo Campamento Antiguo,
se definieron las unidades geotécnicas en base a la superposición de la siguiente
información:
Litología (Tipo y predominio)
Alteración (Tipo y grado)
Mineralización (Tipo)
RMR Bieniawski (1989)
Realizando este ejercicio se determinaron 7 unidades geotécnicas (UG) cuyas
propiedades se presentan en Tabla 6.1.2 de página siguiente.
Además, se consideró que alrededor de las fallas mayores existe una zona de mala
calidad geotécnica, que hace bajar el índice RMR Bieniawski (1989) al rango de 20 a 40,
independientemente de la UG que intercepte la falla mayor. Posteriormente se
determinaron las propiedades de resistencia de estas zonas de mala calidad, las que se
presentan en Tabla 6.1.3 de página siguiente.
Respecto a la determinación de las propiedades geotécnicas de las UG y zonas de mala
calidad conviene indicar lo siguiente:
Las propiedades a escala de roca intacta fueron determinadas a partir de los
ensayos de laboratorios desarrollados por CIMM T&S S.A. (2002) sobre muestras de
roca obtenidas del Rajo Campamento Antiguo, además de la estimación del índice
IRS en terreno, por parte de Geólogos de DSAL. Sin embargo, se debe mencionar
que la cantidad de ensayos realizados es insuficiente, no se indica la alteración
asociada a la muestra de roca intacta y solamente existen ensayos de compresión
uniaxial y de tracción indirecta, no se dispone de ensayos triaxiales que son los que
entregan más información respecto al comportamiento mecánico de la roca intacta
bajo distintas condiciones de esfuerzos.
Se estimaron también los parámetros de la envolvente de falla para la roca intacta a
partir del criterio de falla de Hoek & Brown (Hoek et al, 2002), el cual queda
definido por la Ecuación 6.1:
a
ci
ci sm'
3'
3
'
1 Ecuación 6.1
Donde 1’ y 3’ corresponden a los esfuerzos principales efectivos en la condición de
falla, ci es la resistencia en compresión uniaxial de la roca “intacta” y m, s y a son
constantes características del material, que en el caso de la roca intacta
corresponden a mi, 1 y 0.5 respectivamente. Los valores de mi y ci fueron también
estimados ya que no se dispone de ensayos de compresión triaxial.
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UNIDAD LITOLOGÍA ALTERACIÓN GSI D mb s a tm
(MPa)
cm
(MPa)
E
(GPa)
3 < 0.75 MPa 3 0.75 MPa
c (KPa)
c (KPa)
UG-1 Pórfido
Cuarcífero K >QS > Bio 55 - 75
0,0 4,298 0,0205
0,502
0,6 35,2 30,3
0,21
1940 63 2145 60
0,5 2,833 0,0094 0,4 28,0 16,9 1390 61 1602 57
1,0 1,231 0,0029 0,3 18,2 7,9 920 56 1104 52
UG-2
Pórfido
Cuarcífero
Andesita
K, Bio-Clo > QS
45 - 65
0,0 3,007 0,0067
0,504
0,18 18,8 13,1
0,24
832 60 1070 56
0,5 1,760 0,0025 0,11 14,2 6,4 600 57 819 52
1,0 0,603 0,0006 0,07 8,2 2,9 390 49 556 73
UG-3 Andesita Bio-Clo >>
Arg 30 - 50
0,0 2,346 0,0013
0,511
0,03 9,9 3,2
0,27
404 56 629 51
0,5 1,149 0,0003 0,02 6,8 1,5 311 50 495 45
1,0 0,275 0,00005 0,008 3,3 0,8 196 38 310 32
UG-4 Andesita Arg >> Bio-
Clo 35 - 55
0,0 1,403 0,0022
0,508
0,063 6,2 3,6
0,26
387 50 560 45
0,5 0,729 0,0007 0,04 4,4 1,7 286 45 432 39
1,0 0,197 0,0001 0,021 2,3 0,8 179 33 272 28
UG-5
Pórfido
Cuarcífero Andesita
Bio-Clo >>
Ep-Cal-Clo 55 - 75
0,0 5,730 0,0205
0,502
0,5 50,0 37,9
0,21
2130 66 2376 63
0,5 3,778 0,0094 0,4 40,0 21,1 1532 64 1785 61
1,0 1,642 0,0029 0,3 26,1 9,8 1021 59 1241 56
UG-6
Brechas
Andesita
Pórfido Cuarcífero
Arg > Ser –
Caolin > Bio-
Clo
40 - 60
0,0 2,347 0,0039
0,506
0,07 8,2 6,1
0,25
457 54 662 49
0,5 1,294 0,0013 0,04 6,0 2,9 348 50 525 44
1,0 0,394 0,0002 0,02 3,3 1,3 229 40 350 34
UG-7
Pórfido
Cuarcífero
Andesita
Bio-Clo 30 - 40
0,0 1,472 0,0007
0,516
0,03 9,2 2,7
0,28
368 53 568 48
0,5 0,679 0,0002 0,015 6,1 1,3 274 47 434 42
1,0 0,144 0,00002 0,008 2,8 0,8 163 34 256 28
TABLA 6.1.2: PROPIEDADES GEOTÉCNICAS DEL MACIZO ROCOSO, RAJO CAMPAMENTO ANTIGUO DIVISIÓN SALVADOR.
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ZONA DE FALLA D
3 < 0.75 MPa 3 0.75 MPa
c (KPa) c (KPa)
ZF UG-1
0,0 305 52 485 47
0,5 214 44 346 39
1,0 108 27 171 22
ZF UG-2
0,0 266 50 428 44
0,5 189 41 306 36
1,0 94 24 149 19
ZF UG-3
0,0 248 49 406 43
0,5 180 40 293 35
1,0 90 23 142 19
ZF UG-4
0,0 191 40 306 35
0,5 134 32 214 27
1,0 63 17 98 13
ZF UGT-5
0,0 350 56 560 52
0,5 248 48 404 43
1,0 129 31 206 26
ZF UGT-6
0,0 210 44 340 38
0,5 150 35 242 30
1,0 72 19 113 15
ZF UGT-7
0,0 243 48 393 42
0,5 173 39 281 33
1,0 86 22 134 18
TABLA 6.1.3: PROPIEDADES GEOTÉCNICAS ZONAS DE FALLA, RAJO
CAMPAMENTO ANTIGUO DIVISIÓN SALVADOR.
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Posteriormente se evaluaron los parámetros de resistencia para el macizo rocoso,
también utilizando el criterio de falla de Hoek & Brown (Hoek et al, 2002), el que
queda definido por la Ecuación 6.2:
a
ci
'3
b'3
'1 sm Ecuación 6.2
y las constantes corresponden a:
D1428
100GSIexpmm ib Ecuación 6.3
D39
100GSIexps Ecuación 6.4
32015GSI ee6
1
2
1a Ecuación 6.5
Nuevamente, 1’ y 3’ corresponden a los esfuerzos principales efectivos en la
condición de falla, ci es la resistencia en compresión uniaxial de la roca “intacta” y
mi, corresponde a la constante m de la roca “intacta”; el parámetro GSI
corresponde al índice de resistencia geológico del macizo rocoso y D es un factor
que depende del grado de perturbación que sufre el macizo rocoso producto de la
tronadura y la relajación de los esfuerzos (desconfinamiento).
El índice GSI fue estimado a partir de la relación propuesta por Hoek & Brown
(1997):
5RMRGSI '89Bieniawski Ecuación 6.6
Donde al índice RMR Bieniwaski 89’ se han asignado 15 puntos en la condición de agua
subterránea y 0 puntos al ajuste por orientación de discontinuidades.
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El factor D puede ser evaluado a partir de las recomendaciones de Hoek et al
(2002) y Hoek & Karzulovic (2001). Es posible suponer que las tronaduras generan
un halo de roca dañada más allá de los límites de la roca tronada, ver Figura 6.1.4.
La estimación del ancho de esta zona o halo de daño (E) dependerá del diseño de la
tronadura. Basándose en la experiencia de Hoek & Karzulovic (2001), es posible
utilizar como primera aproximación las siguientes relaciones para estimar la
extensión de esta zona, las que se presentan en Tabla 6.1.4:
TIPO DE TRONADURA ESPESOR (E)
Grandes tronaduras de producción, confinadas y con poco o ningún control. E = 2.0 a 2.5 H
Tronaduras de producción sin ningún control pero tronadas con cara libre. E = 1.0 a 1.5 H
Tronadura de producción, confinada con algún control, por ejemplo una o más líneas buffer.
E = 1.0 a 1.2 H
Tronadura de producción, confinada con algún control, por ejemplo una o más líneas buffer y tronadas con cara libre.
E = 0.5 a 1.0 H
Tronaduras de producción cuidadosamente controladas con cara libre. E = 0.3 a 0.5 H
Tabla 6.1.4: ESTIMACIÓN DEL ESPESOR DE LA ZONA DE DAÑO, DE ACUERDO AL TIPO DE TRONADURA.
H
E
MACIZO ROCOSO IN SITU
MACIZO ROCOSO DAÑADO
POR TRONADURA
MACIZO ROCOSO
TRONADO
H
E
MACIZO ROCOSO IN SITU
MACIZO ROCOSO DAÑADO
POR TRONADURA
MACIZO ROCOSO
TRONADO
Figura 6.1.4: Representación de la transición entre el macizo rocoso in situ y el macizo
tronado apto para el carguío (Tomado de Hoek & Karzulovic (2001)).
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Para la evaluación de estabilidad de Mina Campamento Antiguo Fase 5, se ha
considerado tronaduras con un control mínimo, por esto, el daño generado por
tronadura será máximo (D=1).
Complementariamente se evaluó la resistencia a la tracción del macizo rocoso σtm y
en compresión uniaxial σcm, de acuerdo a las consideraciones de Hoek et al (2002).
Además se evaluaron los parámetros de resistencia equivalentes del macizo rocoso
c y , mediante un ajuste de la envolvente no lineal de Hoek & Brown a una
envolvente lineal (o bilineal) de Mohr Coulomb, de acuerdo a las consideraciones de
Hoek et al (2002). Para esto fue necesario estimar los máximos niveles de
confinamiento ( 3) que pudiesen presentarse en los taludes de Campamento
Antiguo. Se construyeron una serie de modelos numéricos utilizando en software
Phase2 7.0 (Rocscience, 2009), para visualizar la distribución de los esfuerzos de
confinamiento para distintas geometrías posibles de taludes interrampas y globales.
Los modelos consideraron taludes homogéneos, isotrópicos y elásticos.
Los resultados de estos análisis permitieron visualizar los niveles de confinamiento
que podrían presentarse en los taludes modelados tanto a nivel interrampa como
global, ya que esta información es necesaria para poder estimar los parámetros de
resistencia equivalentes del macizo rocoso c y , descritos anteriormente. Este
análisis se realizó debido a que se encontró que la estimación del máximo nivel de
confinamiento definido a partir de Hoek et al (2002) no discrimina respecto de
donde se esté evaluando la resistencia en el talud, para una misma profundidad o
altura.
Lo anterior permitió tener una idea del nivel a confinamiento a considerar; sin
embargo, para determinar qué valores se utilizarán en la evaluación de las
propiedades de resistencia del macizo rocoso, las mismas geometrías modeladas
numéricamente fueron analizadas mediante métodos de equilibrio límite utilizando
el software Slide 5.0 (Rocscience 2006). El objetivo de este análisis fue localizar las
superficies críticas de falla (mínimo Factor de Seguridad) en el talud modelado
mediante Phase2 7.0 (Rocscience, 2009) y verificar que niveles de confinamiento
resultan más confiables de utilizar para los análisis de estabilidad a nivel interrampa
y global. Las superficies de falla consideradas fueron de tipo circular y se utilizó el
método de análisis de Bishop, de todas maneras se corroboró la extensión de estas
superficies mediante una análisis de falla no circular mediante el método general de
equilibrio límite GLE.
En Figura 6.1.5, se presenta uno de los modelos analizados, donde es posible
apreciar que para los taludes interrampa, las superficies críticas de deslizamiento se
ubican en un rango de 3 de 0 a 0.75 MPa, mientras que las superficies de falla a
nivel global presentan rangos de 3 predominantemente entre 0.75 a 1.5 MPa, los
valores umbrales antes indicados se presentan con una línea negra en Figura
6.1.5. Lo anterior permite establecer un punto de quiebre para la estimación de los
parámetros equivalentes de resistencia c y , que dependen del valor del esfuerzo
de confinamiento, por lo que es posible determinar juegos de propiedades de
resistencia de macizo rocoso para el análisis de estabilidad a nivel interrampa y
global.
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Se determinó el módulo de deformabilidad del macizo rocoso E a partir de las
consideraciones de Hoek & Diederichs (2006):
11GSID1560exp1
2D102.0EE i Ecuación 6.7
Y su razón de Poisson, , evaluada como:
7.0GSI01.040.0 Ecuación 6.8
3 = 0.75 MPa
3 = 1.5 MPa
FSInterrampa : 1.07
FSGlobal : 1.02
3 = 0.75 MPa
3 = 1.5 MPa
FSInterrampa : 1.07
FSGlobal : 1.02
Figura 6.1.5: Distribución del esfuerzo de confinamiento 3 (Phase2 7.0) y superficies de falla críticas
(Slide 5.0), para una geometría de taludes interrampa con IR de 45° y HIR de 180 m.
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6.2. ANÁLISIS DE ESTABILIDAD
CONSIDERACIONES Y SUPUESTOS
Las principales consideraciones de este análisis son las siguientes:
Se consideraron las secciones de análisis que se presentan en Figura 6.2.1, las
cuales fueron definidas por DERK Ltda. para estudios de Campamento Antiguo Fase
4, de acuerdo al contrato de Asesoría Geotécnica que mantiene con la División. El
despliegue de las secciones geotécnicas se presenta en Anexo A de este Informe.
Se considera una evaluación de la estabilidad en términos de las secciones
geotécnicas proporcionadas por Geología DSAL desarrolladas según modelo
disponible para explotación de la Fase 4 de Rajo Campamento Antiguo.
El diseño de Mina Rajo Campamento Antiguo Fase 5 es incorporado a 11 secciones
geotécnicas de análisis para evaluación de estabilidad de la fase mencionada.
Se estimaron las propiedades de resistencia y deformabilidad de las Unidades
Geotécnicas utilizando la metodología propuesta por Hoek et al. (2002) & (2008),
las cuáles son resumidas en Tabla 6.1.2 y Tabla 6.1.3.
El análisis se realiza en base a Métodos de Equilibrio Límite (GLE) utilizando el
software Slide (Rocscience, 2005).
Se realizó un análisis estático y pseudoestático, éste último caracterizado por
coeficientes sísmicos horizontales de 0.11 (para la condición del Sismo Operacional)
y 0.16 (para el caso del terremoto máximo probable).
Se estimó que el espesor de la zona de desconfinamiento podría tener una
extensión de 30 m.
Se consideró una zona de daño alrededor de cada Falla Mayor, que corresponde a
una zona de mala calidad geotécnica definida por geología DSAL, con un RMR
Bieniawski 89’ entre 20 a 40.
El análisis considera inestabilidades en taludes interrampa, globales y todas las
combinaciones posibles (contactos de unidades, más de un talud interrampa, etc…).
Se incluyó el efecto de las estructuras menores en los análisis de estabilidad, a
través de la resistencia direccional o anisotropía. Para las estructuras geológicas se
consideraron las siguientes propiedades de resistencia:
ESTRUCTURAS MAYORES (FALLA FANTASMA, ETC.):
Ángulo de fricción, : 25
Cohesión, c: 15 KPa.
ESTRUCTURAS MENORES
Ángulo de fricción, : 25
Cohesión, c: 50 KPa.
Se incluyó el nivel freático, el que fue proporcionado por DSAL en las secciones
geotécnicas.
Se evaluó la estabilidad en función del factor de seguridad (FS) y la probabilidad de
falla (PF) asociada.
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En forma preliminar se definieron criterios de aceptabilidad para el análisis de
taludes a nivel interrampa y global en Mina Campamento Antiguo, los que se
resumen en Tabla 6.2.1.
TIPO DE TALUD
MATERIAL
AFECTADO
M ( ktons/ml )
HIR < 160 m
CRITERIOS DE ACEPTABILIDAD
CONDICIÓN ESTÁTICA CONDICIÓN SÍSMICA
OPERACIONAL
CONDICIÓN SÍSMICA
EXTREMA
FACTOR DE SEGURIDAD
FS
PROBABILIDAD DE FALLA
P F (%)
FACTOR DE SEGURIDAD
FS
PROBABILIDAD DE FALLA
P F (%)
FACTOR DE SEGURIDAD
FS
PROBABILIDAD DE FALLA
P F (%)
Interrampa
< 5 > 1.20 ≤ 10 > 1.10 ≤ 25 > 1.00 ≤ 50
5 a 10 ≥ 1.25 ≤ 10 ≥ 1.15 ≤ 25 ≥ 1.05 ≤ 50
10 a 20 ≥ 1.35 ≤ 8 ≥ 1.25 ≤ 20 ≥ 1.15 ≤ 40
> 20 ≥ 1.40 ≤ 6 ≥ 1.30 ≤ 16 ≥ 1.20 ≤ 30
Global
< 10 > 1.20 ≤ 10 > 1.10 ≤ 25 > 1.00 ≤ 50
10 a 20 ≥ 1.25 ≤ 10 ≥ 1.15 ≤ 25 ≥ 1.05 ≤ 50
20 a 40 ≥ 1.35 ≤ 8 ≥ 1.25 ≤ 20 ≥ 1.15 ≤ 40
> 40 ≥ 1.40 ≤ 6 ≥ 1.30 ≤ 16 ≥ 1.20 ≤ 30
Figura 6.2.1: Secciones de Análisis, Estabilidad Rajo Campamento Antiguo.
TABLA 6.2.1: CRITERIOS DE ACEPTABILIDAD PROPUESTOS - TALUDES RAJO CAMPAMENTO ANTIGUO.
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RESULTADOS DEL ANÁLISIS DE ESTABILIDAD
A continuación se presentan los Resultados del análisis de estabilidad de Mina
Campamento Antiguo Fase 5.
El resumen con los resultados del análisis se presentan en Tabla 6.2.2, Tabla 6.2.3 y
Tabla 6.2.4, para las condiciones estática, sismo operacional y terremoto máximo
probable, respectivamente; en Anexo B se presenta la totalidad de los resultados.
Sección Talud FS Mínimo Probabilidad
de Falla
Tonelaje
afectado (Kton/m)
Altura Afectada (m)
1
Global 2,06 3,3% 23,8 256
Interrampa Inferior 0,40 100,0% 2,7 83
Interrampa Intermedia 1,88 13,9% 3,9 155
Interrampa Superior 1,00 50,0% 1,5 55
2
Global 2,36 2,1% 20,5 229
Interrampa Inferior 3,59 0,9% 8,2 90
Interrampa Superior 1 1,56 27,0% 7,6 93
Interrampa Superior 2 1,04 41,7% 2,8 79
3
Global 2,08 2,5% 20,8 229
Interrampa Inferior 2,28 4,0% 13,8 148
Interrampa Superior 1 1,89 4,5% 9,9 158
Interrampa Superior 2 1,00 50,0% 6,7 100
4
Global 1,74 4,0% 31,3 337
Interrampa Inferior 1,82 4,0% 11,2 156
Interrampa Intermedia 1,06 36,5% 6,8 108
Interrampa Superior 2 0,86 88,5% 13,8 153
5
Global 2,39 1,3% 31,7 345
Interrampa Inferior 0,35 100,0% 2,1 59
Interrampa Superior 1 2,38 0,5% 6,4 106
Interrampa Superior 2 1,67 2,3% 1,9 49
6
Global 1,80 4,2% 16,3 220
Interrampa Inferior 1,95 6,0% 18,2 174
Interrampa Superior 1 0,69 98,3% 1,7 62
Interrampa Superior 2 2,07 1,0% 4,9 92
7
Global 2,32 0,5% 26,8 280
Interrampa Inferior 3,50 0,6% 12,5 101
Interrampa Superior 1 1,84 1,3% 4,0 70
Interrampa Superior 2 1,73 0,6% 11,3 117
TABLA 6.2.2: RESULTADOS DEL ANÁLISIS DE ESTABILIDAD – CONDICIÓN ESTÁTICA.
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TABLA 6.2: RESULTADOS DEL ANÁLISIS DE ESTABILIDAD – CONDICIÓN ESTÁTICA
(CONTINUACIÓN).
Sección Talud FS Mínimo Probabilidad
de Falla
Tonelaje
afectado (Kton/m)
Altura Afectada (m)
8
Global 2,68 1,4% 36,0 329
Interrampa Inferior 3,12 1,1% 11,7 109
Interrampa Superior 1 2,81 0,9% 21,2 203
Interrampa Superior 2 1,53 2,6% 6,9 90
9
Global 2,45 2,0% 25,7 286
Interrampa Inferior 2,03 2,1% 4,1 76
Interrampa Superior 2 1,48 4,0% 9,0 98
10
Global 2,76 0,9% 24,4 266
Interrampa Inferior 2,77 1,3% 13,2 124
Interrampa Superior 1 2,94 0,9% 14,5 181
Interrampa Superior 2 1,74 1,0% 5,6 79
11
Global 2,23 3,1% 26,1 282
Interrampa Inferior 2,62 1,5% 14,9 135
Interrampa Superior 1 1,41 7,4% 4,3 74
Interrampa Superior 2 1,33 5,8% 11,2 120
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Sección Talud FS Mínimo Probabilidad
de Falla
Tonelaje afectado (Kton/m)
Altura Afectada
(m)
1
Global 1,74 8,1% 23,8 256
Interrampa Inferior 0,44 100,0% 2,8 83
Interrampa Superior 1 1,82 16,0% 4,0 150
Interrampa Superior 2 0,85 74,0% 1,5 55
2
Global 2,10 3,2% 20,5 225
Interrampa Inferior 3,04 1,5% 7,8 90
Interrampa Superior 1 1,43 18,3% 6,1 93
Interrampa Superior 2 0,89 74,4% 2,8 78
3
Global 1,80 9,0% 20,8 230
Interrampa Inferior 1,98 5,8% 13,8 148
Interrampa Superior 1 1,65 8,0% 9,9 158
Interrampa Superior 2 0,82 93,3% 6,8 100
4
Global 1,49 9,8% 31,3 338
Interrampa Inferior 1,65 4,9% 11,2 156
Interrampa Superior 1 0,89 76,1% 6,4 108
Interrampa Superior 2 0,72 99,8% 14,0 153
5
Global 2,00 4,3% 13,3 345
Interrampa Inferior 0,29 100,0% 1,9 59
Interrampa Superior 1 2,20 3,9% 9,3 125
Interrampa Superior 2 1,45 7,1% 1,9 49
6
Global 1,59 7,3% 16,3 220
Interrampa Inferior 1,74 10,3% 18,2 174
Interrampa Superior 1 0,62 100,0% 2,0 62
Interrampa Superior 2 1,73 3,3% 5,3 100
7
Global 1,99 1,7% 27,8 277
Interrampa Inferior 2,99 0,8% 11,9 101
Interrampa Superior 1 1,58 3,9% 3,9 70
Interrampa Superior 2 1,45 4,1% 11,6 116
TABLA 6.2.3: RESULTADOS DEL ANÁLISIS DE ESTABILIDAD – CONDICIÓN SISMO OPERACIONAL.
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TABLA 6.3: RESULTADOS DEL ANÁLISIS DE ESTABILIDAD – CONDICIÓN SISMO OPERACIONAL
(CONTINUACIÓN).
Sección Talud FS Mínimo Probabilidad
de Falla
Tonelaje
afectado (Kton/m)
Altura
Afectada (m)
8
Global 2,32 3,1% 36,0 329
Interrampa Inferior 2,66 1,8% 11,6 109
Interrampa Superior 1 2,41 2,1% 21,2 203
Interrampa Superior 2 1,33 12,5% 7,6 90
9
Global 2,15 3,9% 24,8 276
Interrampa Inferior 1,99 2,8% 4,3 75
Interrampa Superior 1,40 4,3% 10,1 100
10
Global 2,36 2,4% 24,4 266
Interrampa Inferior 2,39 2,6% 13,0 124
Interrampa Superior 1 2,54 2,0% 16,6 180
Interrampa Superior 2 1,49 3,6% 5,8 79
11
Global 1,91 5,5% 26,1 282
Interrampa Inferior 2,23 3,7% 14,6 136
Interrampa Superior 1 1,21 18,5% 4,8 74
Interrampa Superior 2 1,12 25,6% 11,5 120
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Sección Talud FS Mínimo Probabilidad
de Falla
Tonelaje afectado (Kton/m)
Altura Afectada
(m)
1
Global 1,62 10,2% 23,8 256
Interrampa Inferior 0,41 100,0% 2,8 83
Interrampa Superior 1 1,65 21,4% 8,5 160
Interrampa Superior 2 0,79 83,9% 1,5 55
2
Global 2,10 6,6% 19,3 228
Interrampa Inferior 2,81 1,6% 8,0 90
Interrampa Superior 1 1,31 21,2% 6,1 93
Interrampa Superior 2 0,83 85,6% 2,8 78
3
Global 1,68 10,0% 20,8 229
Interrampa Inferior 1,87 7,8% 13,8 148
Interrampa Superior 1 1,61 8,2% 8,2 139
Interrampa Superior 2 0,75 98,9% 6,8 100
4
Global 1,39 13,8% 31,3 338
Interrampa Inferior 1,56 7,2% 11,2 156
Interrampa Superior 1 0,83 88,2% 6,3 107
Interrampa Superior 2 0,67 99,7% 13,9 153
5
Global 1,85 4,7% 13,3 345
Interrampa Inferior 0,29 100,0% 1,6 52
Interrampa Superior 1 2,08 2,1% 9,3 125
Interrampa Superior 2 1,37 11,6% 1,9 49
6
Global 1,50 10,0% 16,3 220
Interrampa Inferior 1,67 9,5% 18,2 175
Interrampa Superior 1 0,57 100,0% 1,9 62
Interrampa Superior 2 1,61 5,0% 5,3 99
7
Global 1,91 2,0% 35,0 316
Interrampa Inferior 2,76 1,1% 12,1 101
Interrampa Superior 1 1,49 7,0% 4,0 70
Interrampa Superior 2 1,35 7,0% 11,6 112
TABLA 6.2.4: RESULTADOS DEL ANÁLISIS DE ESTABILIDAD – CONDICIÓN TERREMOTO MÁXIMO PROBABLE.
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TABLA 6.2.5: RESULTADOS DEL ANÁLISIS DE ESTABILIDAD – CONDICIÓN TERREMOTO MÁXIMO
PROBABLE (CONTINUACIÓN).
Sección Talud FS Mínimo Probabilidad
de Falla
Tonelaje
afectado (Kton/m)
Altura
Afectada (m)
8
Global 2,17 3,6% 36,0 329
Interrampa Inferior 2,44 2,7% 11,9 109
Interrampa Superior 1 2,26 2,7% 21,2 203
Interrampa Superior 2 1,24 14,7% 7,1 90
9
Global 2,00 6,6% 24,8 276
Interrampa Inferior 1,97 2,8% 2,7 59
Interrampa Superior 1,30 8,6% 10,1 100
10
Global 2,03 5,5% 27,8 266
Interrampa Inferior 2,22 3,9% 12,9 124
Interrampa Superior 1 2,35 2,8% 17,3 181
Interrampa Superior 2 1,38 7,3% 6,0 79
11
Global 1,78 4,7% 26,1 285
Interrampa Inferior 2,08 4,5% 14,5 136
Interrampa Superior 1 1,15 26,5% 4,3 74
Interrampa Superior 2 1,04 40,7% 11,7 120
En Figura 6.2.2 y Figura 6.2.3 se presentan los resultados de los análisis de
estabilidad de la condición actual de Mina Campamento antiguo, a nivel de taludes
globales e interrampas respectivamente.
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0 10 20 30 40
Tonelaje Asociado (Kt/m)
0
1
2
3
Facto
r de S
eguridad
0 10 20 30 40
Tonelaje Asociado (Kt/m)
0
1
2
3
Facto
r de S
eguridad
0 10 20 30 40
Tonelaje Asociado (Kt/m)
0
1
2
3
Facto
r de S
eguridad
a) Condición Estática b) Condición Sismo Operacional c) Condición Sismo Máximo Probable
Figura 6.2.2: Resultados del Análisis de Estabilidad Rajo Campamento Antiguo Fase 5, Taludes Globales. Zona verde; Condición Estable FS mayor que criterios de aceptabilidad, Zona Naranjo; FS mayor que 1 y menor que criterios de aceptabilidad y Zona Rojo; FS menor que 1.
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0 10 20 30
Tonelaje Asociado (Kt/m)
0
1
2
3
4
Facto
r de S
eguridad
0 10 20 30
Tonelaje Asociado (Kt/m)
0
1
2
3
4
Facto
r de S
eguridad
0 10 20 30
Tonelaje Asociado (Kt/m)
0
1
2
3
4
Facto
r de S
eguridad
a) Condición Estática b) Condición Sismo Operacional c) Condición Sismo Máximo Probable
Figura 6.2.3: Resultados del Análisis de Estabilidad Rajo Campamento Antiguo Fase 5, Taludes Interrampa. Zona verde; Condición Estable FS mayor que criterios de aceptabilidad, Zona Naranjo; FS mayor que 1 y menor que criterios de aceptabilidad y Zona Rojo; FS menor que 1.
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En Figura 6.2.4 se identifican aquellos sectores potencialmente inestables que arrojó el
análisis de estabilidad actual de Mina Campamento Antiguo.
Figura 6.2.4: Sectores potencialmente inestables, Análisis de Estabilidad Mina Campamento Antiguo Fase 5. Colores según criterios de aceptabilidad propuestos, Zona Roja FS<1 y Zona Naranja FS menor que criterio de aceptabilidad y mayor que 1.
A1
A2
A3
A4 R1
R2 R3
R4
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Las zonas identificadas potencialmente inestables se detallan a continuación según
codificación definida en Figura 6.2.4.
Zona A.1: La superficie de falla determina para este caso se desarrollaría por
completo en macizo rocoso (UG-4). En una etapa posterior de optimización del
diseño actual, se recomienda disminuir altura de Interrampa superior a 60 metros
para mejorar estabilidad del sector.
Zona A.2: El Factor de Seguridad obtenido corresponde a superficie de falla asociada
a zona de mala calidad geotécnica producto de Falla Mayor (Falla Fantasma) y
macizo rocoso (UG-2 y UG-4). Es recomendable trabajar esta zona con tronadura
controlada para disminuir el daño generado por efecto de estas.
Zona A.3: La zona afectada por posible inestabilidad comprendería la Interrampa
superior desarrollándose en las unidades geotécnicas 3 y 4. Es recomendable
trabajar esta zona con tronadura controlada para disminuir el daño generado por
efecto de estas.
Zona A.4: La superficie de falla determinada para este caso se desarrollaría por
completo en macizo rocoso (UG-4). Es recomendable trabajar esta zona con
tronadura controlada para disminuir el daño generado por efecto de estas.
Zona R.1: La potencial inestabilidad determinada se debe a la presencia de Falla
principal (Falla Fantasma), superficie de falla se encuentra controlada parcialmente
por estructura principal mencionada.
Zona R.2: La superficie de falla determinada se desarrollaría por macizo rocoso
comprendiendo las unidades geotécnicas 3 y 4. En una etapa posterior de
optimización del diseño actual, se recomienda un ángulo del talud Interrampa
superior compuesto, sobre cota 2560 no superior a 43º.
Zona R.3: La zona afectada por posible inestabilidad comprendería la Interrampa
inferior desarrollándose la superficie de falla con un control estructural parcial (Falla
Mayor) y en macizo rocoso (UG-1).
Zona R.4: En este caso existe un control estructural parcial, producto de Sistema de
Fallas, la superficie de falla se desarrolla por el Sistema de Fallas mencionada y
macizo rocoso (UG-6)
De las zonas identificadas, la Zona R.2, debe ser evaluada en etapa posterior de
optimización del diseño actual, evaluando alternativas que minimicen su posible efecto en
la explotación de Campamento Antiguo en su Fase 5, considerando el tonelaje que se
vería afectado por la ocurrencia de la inestabilidad mencionada.
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7. MINAS RAJO ABIERTO DAMIANA
7.1. CARACTERIZACIÓN GEOLÓGICA, ESTRUCTURAL Y GEOTÉCNICA
CARACTERIZACIÓN GEOLÓGICA Y ESTRUCTURAL
A la fecha se desconoce si existe algún modelo geológico 3D de Mina Rajo Damiana, por
lo que no ha sido posible obtener, por parte de DSAL, los antecedentes geológicos
disponibles.
Sin perjuicio de lo antes mencionado, a partir de mapeos realizados por Geólogos de
DERK Ltda., en algunos sectores de Mina Rajo Damiana y coincidentes con la ubicación
de las Fases consideradas, en general es posible indicar lo siguiente:
En Fase 7 se presenta una cobertura superior de grabas de espesor 20 a 30 m y
debajo de éstas se encuentran andesitas como unidad predominante.
En Fase 9B también se presenta una cobertura superior de grabas de espesor 20 a
30 m hacia los sectores N, E y W del Rajo, mientras que hacia el S y SE los
espesores de esta cobertura aumentan entre 30 a 40 m. Igualmente al caso de Fase
7, la litología predominante corresponde a andesitas.
En Fase 31 no se aprecia la cobertura de gravas indicada en los casos anteriores,
siendo nuevamente la litología predominante las andesitas.
Respecto a la geología estructural, no se dispone de una definición de dominios
estructurales en Mina Rajo Damiana, solamente existen algunos mapeos estructurales
realizados por Geólogos de DERK Ltda., en forma local y que no permiten la definición de
dominios o zonas estructurales. Sin embargo, para los fines de análisis de este informe,
se considerarán los ábacos de Falla Circular propuestos por Hoek & Bray (1981), que
suponen un medio homogéneo e isotrópico o en nuestro caso un talud altamente
fracturado.
CARACTERIZACIÓN GEOMECÁNICA
No se dispone de una caracterización geotécnica de Mina Rajo Damiana, solamente
existen algunos levantamientos geotécnicos realizados localmente por Geólogos de DERK
Ltda., donde se indica el rango del índice geológico de resistencia, GSI. A modo de
referencia, se tiene que para el caso de las Andesitas se ha nrealizado los siguientes
levantamientos geotécnicos:
Damiana Fase 9A:
Litología : Andesita.
Resistencia : R3-R4 (40-100 MPa); estimada.
GSI : 40 - 50.
Damiana Fase 30:
Litología : Andesita.
Resistencia : R4-R5 (60-150 MPa); estimada.
GSI : 45 – 55.
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Estos datos han servido como guía para la estimación de propiedades de resistencia a
escala de macizo rocoso de las principales unidades litológicas identificadas, gravas y
andesitas. Estos parámetros se presentan en Tabla 7.1.1 de página siguiente:
TABLA 7.1.1: PROPIEDADES GEOTÉCNICAS MINA RAJO DAMIANA
MATERIAL PESO UNITARIO,
(KN/M3)
ANGULO DE
FRICCIÓN, (º)
COHESIÓN, C (KPA)
Gravas 20.0 40 100
Andesitas 27.0 50 400
7.2. DISEÑOS PROPUESTOS
El diseño propuesto por DSAL para las Fases 7, 9B y 31 de Mina Rajo Damiana se
presenta en Figura 7.2.1, Figura 7.2.2 y Figura 7.2.3 de páginas siguientes. Los
parámetros de diseño asociados a estas fases se presentan en Tabla 7.2.1 de páginas
siguientes.
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FASE 7 - AN
P1 P2
P3 P4 P5
P6 P7 P8
Figura 7.2.1: Diseño de Fase 7, Mina Rajo Damiana, se incluyen las Secciones de diseño propuestas para futuros análisis de estabilidad.
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N
P1 P2 P3
P4P5
P6
P7 P8 P9
Figura 7.2.2: Diseño de Fase 9B, Mina Rajo Damiana, se incluyen las Secciones de diseño propuestas para futuros análisis de estabilidad.
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TABLA 7.2.1: PARÁMETROS DE DISEÑO PROPUESTOS, MINA RAJO DAMIANA.
FASE PARED RUMBO
AZIMUT (°) hB (m) B (°) Q (m) B (m) R (°) hR (m) BR (m) HG (m) G (°)
7
NE 30 ± 10
10 68 4.0 4.4 50
- - 60 50
E 353 ± 20 - - 75 50
SE 326 ± 10 - - 95 50
S 311 ± 10 - - 90 50
65 ± 10 55 20 90 43
W 333 ± 10 55 20 65 42
56 ± 10 - - 65 50
NW 21 ± 10 - - 80 50
9B
NE 335 ± 10
10 68 4.0 4.4 50
- - 100 50
E 358 ± 5 - - 90 50
SE 79 ± 5 - - 90 50
S 313 ± 10 - - 60 50
W 34 ± 5 60 17.4 70 40
31
S 226 ± 10
10 68 4.0 4.4 50
60 18.4 120 46
SE 260 ± 10 125 18.4 180 47
E 0 ± 10 105 18.4 165 46
hB : Altura del banco B : Angulo cara de banco. Q : Quebradura.
B : Berma R : Angulo interrampa hR : Altura Interrampa máxima.
BR : Ancho de rampas HG : Altura Global máxima G : Angulo Talud Global
N
P1 P2 P3
Figura 7.2.3: Diseño de Fase 31, Mina Rajo Damiana, se incluyen las Secciones de diseño propuestas para futuros análisis de estabilidad.
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7.3. CURVAS DE DISEÑO GEOTÉCNICO
CONSIDERACIONES Y SUPUESTOS
Las principales consideraciones y supuestos para la construcción de las curvas de diseño
geotécnico de taludes de Mina Rajo Damiana fueron las siguientes:
Se consideró que el macizo rocoso se presenta muy fracturado, de manera tal que no
existe ningún control estructural asociado a las potenciales inestabilidades.
El macizo rocoso debe presentar un comportamiento isotrópico (debido al alto grado
de fracturamiento).
La construcción de las curvas de diseño se basa en los ábacos de falla circular
propuestos por Hoek & Bray (1981), ver Figura 7.3.1 de página siguiente.
Se construyeron las curvas de diseño para las Fase 7, 9B y 31 de Mina Rajo
Damiana, considerando las dos principales unidades litológicas presentes, Gravas y
Andesitas; de acuerdo a las propiedades geotécnicas indicadas en Tabla 7.1.1.
Cada curva de diseño representa las geometrías de talud (altura de banco y ángulo
de cara de banco) para un mismo factor de seguridad y litología.
Las curvas de diseño consideran la estabilidad a distintas escalas de taludes (banco,
interrampa y global), manteniendo solamente la relación de estabilidad (FS) en los
parámetros geométricos del talud (altura de banco y ángulo de cara de banco).
Los factores de seguridad considerados en las curvas de diseño corresponden a 1.0,
1.5 y 2.0.
Las curvas de diseño consideran una condición estática en la evaluación de
estabilidad de los taludes.
A partir de los antecedentes disponibles se consideró la presencia de aguas
subterráneas en los taludes de Mina Rajo Damiana, esto se traduce en la utilización
de los ábacos de falla circular N° 2 y 3, que incorporan la presencia de niveles
freáticos, tal como se ilustra en Figura 7.3.1. Por lo tanto se construyeron curvas de
diseño para estas dos condiciones de aguas subterráneas.
Los parámetros de diseño propuestos por DSAL para las Fases 7, 9B y 31 de Mina
Rajo Damiana, presentados en Tabla 7.2.1 de página anterior, fueron incluidos en
las curvas de diseño, a fin de visualizar en nivel de estabilidad (en condición estática)
a la que se encuentran estos taludes (banco, interrampa y global).
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CURVAS DE DISEÑO
Las curvas de diseño para los taludes de Mina Rajo Damiana fueron construidas para las
distintas unidades litológicas presentes (andesitas y gravas) y las fases correspondientes
(Fases 7, 9B y 31), siguiendo el siguiente orden:
Curvas de Diseño en Andesitas – Fase 7; ver Figura 7.3.2.
Curvas de Diseño en Andesitas – Fase 9B; ver Figura 7.3.3.
Curvas de Diseño en Andesitas – Fase 31; ver Figura 7.3.4.
Curvas de Diseño en Gravas – Fase 7; ver Figura 7.3.5.
Curvas de Diseño en Gravas – Fase 9B; ver Figura 7.3.6.
Curvas de Diseño en Gravas – Fase 31; ver Figura 7.3.7.
Figura 7.3.1: Ábacos de Análisis de Falla Circular, tomado de Hoek & Bray (1981).
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NIVEL FREÁTICO SUPERFICIAL A 8H DETRÁS DEL PIE DEL TALUD
CONDICIÓN DE AGUA SUBTERRÁNEA 2
NIVEL FREÁTICO SUPERFICIAL A 4H DETRÁS DEL PIE DEL TALUD
CONDICIÓN DE AGUA SUBTERRÁNEA 3
H
H
40 45 50 55 60 65 70 75 80 85 90
Angulo, (°)
0
50
100
150
200
250
Alt
ura
, H
(m
)
Curvas de Diseño
FS = 1.0 - Condición de Agua 2
FS = 1.0 - Condición de Agua 3
FS = 1.5 - Condición de Agua 2
FS = 1.5 - Condición de Agua 3
FS = 2.0 - Condición de Agua 2
FS = 2.0 - Condición de Agua 3
Banco Simple - Fase 7
Talud Interrampa - Fase 7
Talud Global - Fase 7
Figura 7.3.2: Curvas de Diseño para Taludes en Andesitas, Fase 7 Mina Rajo Damiana DSAL.
NIVEL FREÁTICO SUPERFICIAL A 8H DETRÁS DEL PIE DEL TALUD
CONDICIÓN DE AGUA SUBTERRÁNEA 2
NIVEL FREÁTICO SUPERFICIAL A 4H DETRÁS DEL PIE DEL TALUD
CONDICIÓN DE AGUA SUBTERRÁNEA 3
H
H
40 45 50 55 60 65 70 75 80 85 90
Angulo, (°)
0
50
100
150
200
250
Alt
ura
, H
(m
)
Curvas de Diseño
FS = 1.0 - Condición de Agua 2
FS = 1.0 - Condición de Agua 3
FS = 1.5 - Condición de Agua 2
FS = 1.5 - Condición de Agua 3
FS = 2.0 - Condición de Agua 2
FS = 2.0 - Condición de Agua 3
Banco Simple - Fase 9B
Talud Interrampa - Fase 9B
Talud Global - Fase 9B
Figura 7.3.3: Curvas de Diseño para Taludes en Andesitas, Fase 9B Mina Rajo Damiana DSAL.
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NIVEL FREÁTICO SUPERFICIAL A 8H DETRÁS DEL PIE DEL TALUD
CONDICIÓN DE AGUA SUBTERRÁNEA 2
NIVEL FREÁTICO SUPERFICIAL A 4H DETRÁS DEL PIE DEL TALUD
CONDICIÓN DE AGUA SUBTERRÁNEA 3
H
H
40 45 50 55 60 65 70 75 80 85 90
Angulo, (°)
0
50
100
150
200
250
Alt
ura
, H
(m
)
Curvas de Diseño
FS = 1.0 - Condición de Agua 2
FS = 1.0 - Condición de Agua 3
FS = 1.5 - Condición de Agua 2
FS = 1.5 - Condición de Agua 3
FS = 2.0 - Condición de Agua 2
FS = 2.0 - Condición de Agua 3
Banco Simple - Fase 31
Talud Interrampa - Fase 31
Talud Global - Fase 31
Figura 7.3.4: Curvas de Diseño para Taludes en Andesitas, Fase 31 Mina Rajo Damiana DSAL.
NIVEL FREÁTICO SUPERFICIAL A 8H DETRÁS DEL PIE DEL TALUD
CONDICIÓN DE AGUA SUBTERRÁNEA 2
NIVEL FREÁTICO SUPERFICIAL A 4H DETRÁS DEL PIE DEL TALUD
CONDICIÓN DE AGUA SUBTERRÁNEA 3
H
H
40 45 50 55 60 65 70 75 80 85 90
Angulo, (°)
0
50
100
150
200
250
Alt
ura
, H
(m
)
Curvas de Diseño
FS = 1.0 - Condición de Agua 2
FS = 1.0 - Condición de Agua 3
FS = 1.5 - Condición de Agua 2
FS = 1.5 - Condición de Agua 3
FS = 2.0 - Condición de Agua 2
FS = 2.0 - Condición de Agua 3
Banco Simple - Fase 7
Talud Interrampa - Fase 7
Talud Global - Fase 7
Figura 7.3.5: Curvas de Diseño para Taludes en Gravas, Fase 7 Mina Rajo Damiana DSAL.
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NIVEL FREÁTICO SUPERFICIAL A 8H DETRÁS DEL PIE DEL TALUD
CONDICIÓN DE AGUA SUBTERRÁNEA 2
NIVEL FREÁTICO SUPERFICIAL A 4H DETRÁS DEL PIE DEL TALUD
CONDICIÓN DE AGUA SUBTERRÁNEA 3
H
H
40 45 50 55 60 65 70 75 80 85 90
Angulo, (°)
0
50
100
150
200
250
Alt
ura
, H
(m
)
Curvas de Diseño
FS = 1.0 - Condición de Agua 2
FS = 1.0 - Condición de Agua 3
FS = 1.5 - Condición de Agua 2
FS = 1.5 - Condición de Agua 3
FS = 2.0 - Condición de Agua 2
FS = 2.0 - Condición de Agua 3
Banco Simple - Fase 9B
Talud Interrampa - Fase 9B
Talud Global - Fase 9B
Figura 7.3.6: Curvas de Diseño para Taludes en Gravas, Fase 9B Mina Rajo Damiana DSAL.
NIVEL FREÁTICO SUPERFICIAL A 8H DETRÁS DEL PIE DEL TALUD
CONDICIÓN DE AGUA SUBTERRÁNEA 2
NIVEL FREÁTICO SUPERFICIAL A 4H DETRÁS DEL PIE DEL TALUD
CONDICIÓN DE AGUA SUBTERRÁNEA 3
H
H
40 45 50 55 60 65 70 75 80 85 90
Angulo, (°)
0
50
100
150
200
250
Alt
ura
, H
(m
)
Curvas de Diseño
FS = 1.0 - Condición de Agua 2
FS = 1.0 - Condición de Agua 3
FS = 1.5 - Condición de Agua 2
FS = 1.5 - Condición de Agua 3
FS = 2.0 - Condición de Agua 2
FS = 2.0 - Condición de Agua 3
Banco Simple - Fase 31
Talud Interrampa - Fase 31
Talud Global - Fase 31
Figura 7.3.7: Curvas de Diseño para Taludes en Gravas, Fase 31 Mina Rajo Damiana DSAL.
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RECOMENDACIONES DE DISEÑO FASES 7 Y 9B
De acuerdo a lo expuesto en notas geotécnicas NG-SE MRA DSAL-P01-002-002-2010
(Agosto 2010) y NG-SE MRA DSAL-P01-011-011-2010 (Septiembre 2010), se
proponen recomendaciones de diseño propuesto para las mina rajo abierto Damiana
Fases 9B y 7 respectivamente, ver Figura 7.2.2 y Figura 7.2.1.
EFECTOS PRODUCTO DE NARICES
En una geometría en forma de nariz se generan esfuerzos de tracción, como se indican
flechas de color verde en Figura 7.3.11, lo cual tiende a “abrir” y activar posibles
estructuras que afecten la zona.
En las paredes laterales de la nariz existe un desconfinamiento, debido a la ausencia de
un material que genere un esfuerzo de confinamiento (σ3) en ellas, indicado de color rojo
en Figura 7.3.11.
A’
A
σ3 σ3
Figura 7.3.8: Esquema en planta de singularidad tipo nariz. En color rojo se muestra el confinamiento que se debería tener en paredes de nariz si el diseño evitará este tipo de geometrías, Línea segmentada de color rojo. Líneas azules segmentadas indican posibles estructuras. Flechas de color verde representan esfuerzos de tracción generados. Tomado de NG-SE MRA DSAL-P01-001-001-2010.
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Estructuras sub paralelas afectan en este tipo de singularidades, al generarse una nariz
aflora estructura en ambas caras provocando una alta probabilidad de deslizamientos
planos, Figura 7.3.12.
Figura 7.3.9: Perfil A-A’. Posible deslizamiento plano generado por estructura que aflora en paredes de nariz. Tomado de NG-SE MRA DSAL-P01-001-001-2010.
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ALTERNATIVAS PARA EL DISEÑO
Se entregan propuestas para el diseño de Fases 7A y 9B, junto con las ventajas y
desventajas de cada alternativa, Tabla 7.3.1.
Alternativas propuestas tienen por objeto eliminar condiciones de inestabilidad que
pueden presentarse en el tiempo que causen paralización de la producción parcial o total
en Fases Damiana.
TABLA 7.3.1: Alternativas de Diseño para Damiana Fases 9B y 7A.
Alternativa Ventajas Desventajas
1. Suavizar Geometría
Eliminando geometrías
convexas (narices). Figura
7.3.10 (a).
Diseño más estable, se
evita efecto de narices.
Aumenta relación
estéril/mineral.1
2. Desacople de Bancos, Banco
Abierto. Figura 7.3.10 (b).
Paquetes de bancos no
superiores a 40 metros,
berma con mayor
capacidad de contención
en caso de deslizamiento.
Existe riesgo de
deslizamiento por efecto
de narices.
3. Explotación en tres Fases.
Figura 7.3.10 (c).
Existe un aumento menor
de la relación
estéril/mineral2, de Igual
forma se debe suavizar
geometría. Narices se
desarrollan al final de la
explotación.
Existe riesgo de
deslizamiento por efecto
de narices al momento de
ser desarrolladas.
Junto con las alternativas mencionadas se recomienda mantener dos accesos a fondo de
pit, para evitar dependencia de único acceso.
1 El aumento de la relación estéril/mineral debe ser calculado y evaluado para la alternativa 1 propuesta.
2 Existe un aumento en la remoción de estéril en esta alternativa que debe ser calculado y evaluado.
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Figura 7.3.10: (a) Alternativa 1, suavizar geometría de mina Rajo Damiana Fase 7A eliminando “narices”. (b) Alternativa 2, Desacople de Bancos (Azul) a una altura entre 40 a 50 metros dependiendo de la altura global de la pared. (c) Alternativa 3, Explotación en tres Fases, una primera (rojo) incorporando sector central del rajo, Fases 2 y 3 (Azul y Narajo) pueden ser ejecutas en forma simultánea posterior a Fase 1.
(a) (b)
(c)
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De acuerdo al diseño propuesto en Fases 7 y 9B, se recomienda suavizar geometría de
mina rajo disminuyendo singularidades en forma de nariz. Estas provocan un
desconfinamiento lateral de las paredes, activando estructuras y generando
deslizamientos en forma de cuñas y/o planares. Figura 7.3.11. Ver nota geotécnica,
NG-SE MRA DSAL-P01-001-001-2010, de inestabilidad ocurrida el 14 de agosto de
2010 en Damiana Fase 9A.
Figura 7.3.11: Desconfinamiento lateral producto de singularidad en forma de nariz en pared norte mina Rajo Damiana Oeste Fase 9A. (Agosto de 2010). Tomado de NG-SE MRA DSAL-P01-001-001-2010.
Para evitar aumentos en relación lastre/mineral se recomienda explotar mina rajo
Damiana Fases 7 y 9B utilizando una secuencia en donde las singularidades geométricas
sean desarrolladas al final de la explotación. Con esto se busca que “narices” no
permanezcan durante la explotación del rajo provocando inestabilidades y estas, queden
sólo al final de la explotación, así, evitando siniestros geotécnicos que pudieran detener
parcial o totalmente la producción.
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La secuencias recomendadas para Damiana Fase 9B se muestran en Figura 7.3.12 y
Figura 7.3.13. La propuesta 1, en color verde la primera fase de explotación y de color
azul la segunda fase, una vez terminada la explotación de la fase anterior.
Figura 7.3.12: Propuesta 1, geometría y secuencia recomendada para explotación de mina rajo Damiana Oeste Fase 9B.
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La propuesta 2, indica una secuencia donde se explota un rajo central (línea de color
verde) y posteriormente se desarrollan dos fases pequeñas (línea roja y azul), con esto
las geometrías en forma de nariz estarán expuestas un menor tiempo.
Figura 7.3.13: Propuesta 2, geometría y secuencia recomendada para explotación de mina rajo Damiana Oeste Fase 9B.
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8. BOTADEROS DE LASTRE
En el presente capitulo se entregan los parámetros y lineamientos geotécnicos base para
el diseño de botaderos de lastre considerados para el PND 2011.
Tanto el diseño final como la secuencia constructiva deben respetar estos parámetros
recomendados para aceptabilidad geotécnica. Una vez que se disponga de diseños,
secuencias, topografías y caracterización de materiales se revisarán parámetros
recomendados.
El diseño geotécnico propuesto, de manera inicial para los botaderos, se presenta en
Figura 8.1. Como se aprecia, existen rangos definidos para las alturas de capas de 30 m
a 40 m, con un máximo de 3 capas, y bermas de desacople de 15 m a 20 m. Estas
geometrías serán evaluadas geotécnicamente en términos de la estabilidad que
presenten las distintas configuraciones.
Resumiendo, se tiene que el diseño propuesto para los botaderos considera los siguientes
parámetros:
Altura de Capa : 30 a 40 m.
Ancho de Bermas : 15 a 20 m.
Ángulo de Talud (Capa) : : 37º.
Altura Global : 90 - 120 m.
Por lo tanto el análisis de estabilidad a desarrollar considera la evaluación de estabilidad
de 1 Capa, 2 Capas y 3 Capas, para los juegos de altura de capas de 30 y 40 m, por lo
que el botadero alcanzaría las siguientes alturas máximas:
30 y 40 m – 1 Capa.
60 y 80 m – 2 Capas.
90 y 120 m – 3 Capas.
Capa 1
Capa 2
Capa 3
30 m a 40 m
15 m a 20 m
37º
37º
37º
30 m a 40 m
30 m a 40 m15 m a 20 m
90 m a 120 m
Figura 8.1: Parámetros iniciales de diseño propuestos para los botaderos de DSAL.
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8.1. CARACTERIZACIÓN GEOTÉCNICA
Como se indicó anteriormente, esta evaluación de estabilidad es de carácter conceptual,
por lo tanto se considerará que el suelo de fundación se encuentra conformado por
gravas y el material de lastre a depositar en los botaderos estará caracterizado como un
suelo de propiedades de resistencia puramente friccionantes. Los parámetros de
resistencia y propiedades índices se presentan en Tabla 8.1.1.
TABLA 8.1.1: PROPIEDADES GEOTÉCNICAS BOTADEROS DSAL.
MATERIAL PESO UNITARIO,
(KN/M3)
ANGULO DE
FRICCIÓN, (º)
COHESIÓN, C (KPA)
Gravas 20.0 40 100
Lastres 18.0 37 0
8.2. CRITERIOS DE ACEPTABILIDAD
Los criterios de aceptabilidad considerados en esta evaluación, se basan en los
habitualmente utilizados en botaderos de lastre mineros; no obstante esto criterios
pueden ser revisados y reevaluados ya que involucran decisiones estratégicas y en
ocasiones de carácter corporativo a las consideraciones geotécnicas de estabilidad. Los
criterios propuestos corresponden a los siguientes:
Condición Estática FS ≥ 1.30 y PF ≤ 10%
Condición Sísmica (Sismo Operacional) FS ≥ 1.20 y PF ≤ 25%
Condición Sísmica (Terremoto Máximo Probable) FS ≥ 1.00 y PF ≤ 50%
Donde FS corresponde al Factor de Seguridad y PF a la Probabilidad de Falla.
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8.3. ANÁLISIS DE ESTABILIDAD
Como se mencionó anteriormente, se realizaron análisis de equilibrio límite para evaluar
la estabilidad del botadero conceptual, en base a los parámetros de diseño propuestos.
Las principales consideraciones del análisis se presentan a continuación.
ANÁLISIS DE EQUILIBRIO LÍMITE
CONSIDERACIONES GENERALES:
El procedimiento de análisis utilizado para evaluar la estabilidad del diseño de botadero
propuesto fue el siguiente:
(a) Se consideraron las geometrías de diseño propuestas en Capítulo 8.
(b) Se consideraron las propiedades geotécnicas definidas en Tabla 8.1.1 para la
fundación y el material de lastre a depositar.
(c) Se realizó un análisis estático y pseudoestático, éste último caracterizado por
coeficientes sísmicos horizontales de 0.11 (para la condición del Sismo Operacional)
y 0.16 (para el caso del terremoto máximo probable).
(d) El análisis de estabilidad se realizó utilizando el programa Slide 5.0 (Rocscience,
2005), evaluando el factor de seguridad a partir del método general de equilibrio
límite (GLE).
(e) Se evaluó la probabilidad de falla en geometría de botadero analizada, mediante el
método propuesto por Duncan (2000). Para esto se supuso que la incerteza en las
propiedades de resistencia pueden representarse mediante coeficientes de variación
del ±10% y del ±40% para el ángulo de fricción y la cohesión, respectivamente3.
Esto significa, que para cada caso analizado, se deben cambiar las propiedades de
los ripios tal como se ilustra en Tabla 8.3.1 y recalcular el factor de seguridad.
TABLA 8.3.1: COMBINACIONES UTILIZADAS PARA EL CÁLCULO DE LA PROBABILIDAD DE FALLA
CASO ANGULO DE FRICCIÓN
COHESIÓN FACTOR DE SEGURIDAD
FS
P + c FSP
FS
M - c FSM
cP c + c FScP
FSc cM c - c FScM
Donde FSi = (FSiP - FSiM) para cada propiedad i considerada ( , c); FSiP y FSiM son
los factores de seguridad incrementados y disminuidos en el coeficiente de variación
para la propiedad i ( , c).
Por lo tanto, el factor de seguridad más probable, está dado por el promedio de los
factores de seguridad evaluados para cada una de las condiciones definidas en Tabla
8.1.1, tal como se describe en Ecuación (8.1):
3 Se consideró que no existe correlación entre las variables correspondientes a las propiedades (cohesión y ángulo de fricción),
es decir son variables independientes.
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4
FSFSFSFS cc
FS (8.1)
Por otra parte, la desviación estándar ( FS) se define según Ecuación (8.2).
4
FS
4
FS22
cFS (8.2)
(f) Luego, para el cálculo de la probabilidad de falla se considerará una distribución
normal con media y desviación estándar definidas por las Ecuaciones (8.1) y (8.2),
evaluando la probabilidad de que el factor de seguridad sea menor que uno
(condición inestable).
(g) En el análisis se supuso la existencia de una grieta de tracción, como indicador de
una eventual inestabilidad, y la presencia de agua acumulada en ésta pero que no
supera el 50% de la altura de la grieta (considerada como una columna de agua).
Normalmente esta grieta de tracción se asume del orden del 10% de la altura del
talud.
(h) No se consideró la presencia de niveles freáticos al interior del cuerpo del botadero.
RESULTADOS DEL ANÁLISIS DE ESTABILIDAD:
Los resultados del análisis se presentan en Tabla 8.3.2 y Figuras 8.3.1, 8.3.2 y 8.3.3.
TABLA 8.3.2: RESULTADOS DE ANÁLISIS DE ESTABILIDAD DE BOTADEROS DSAL
CASO ALTURA CONDICIÓN FS PF (%)
1 30
Estática
1,06 35,3
2 40 1,09 28,7
3 60 1,19 12,1
4 80 1,31 5,1
5 90 1,34 2,1
6 120 1,38 2,9
7 30
Sismo Operacional
0,85 89,2
8 40 0,87 85,1
9 60 0,96 61,1
10 80 1,04 39,8
11 90 1,04 40,6
12 120 1,09 28,1
13 30
Terremoto Máximo Probable
0,77 98,0
14 40 0,77 97,7
15 60 0,87 84,7
16 80 0,94 67,2
17 90 0,95 64,9
18 120 0,97 58,5
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0 20 40 60 80 100
Probabilidad de Falla, % (PF)
0.6
0.8
1
1.2
1.4
1.6
1.8
2
Fac
tor
de
Se
gu
rid
ad
(F
S)
Condición Estática
Altura 30 m
Altura 40 m
Altura 60 m
Altura 80 m
Altura 90 m
Altura 120 m
Criterios de Aceptabilidad
FS ≥ 1.30 y PF ≤ 10%
FS ≥ 1.00 y PF ≤ 50%
FS ≥ 1.20 y PF ≤ 25%
Diseño No Aceptable
0 20 40 60 80 100
Probabilidad de Falla, % (PF)
0.6
0.8
1
1.2
1.4
1.6
1.8
2
Fa
cto
r d
e S
eg
uri
da
d (
FS
)
Simbología
Caso Estático - Talud Seco
Caso S. Operacional - Talud Seco
Caso S. Máximo - Talud Seco
Caso Estático - Talud Húmedo
Caso S. Operacional - Talud Húmedo
Caso S. Máximo - Talud Húmedo
Está
tico
Sism
o d
e O
pe
raci
ón
Terr
em
oto
Máx
imo
Pro
bab
le
Figura 8.3.1: Resultados del análisis de estabilidad mediante técnicas de equilibrio límite (GLE), Caso Estático,
Botaderos DSAL.
0 20 40 60 80 100
Probabilidad de Falla, % (PF)
0.6
0.8
1
1.2
1.4
1.6
1.8
2
Fac
tor
de
Se
gu
rid
ad
(F
S)
Condición Sismo Operacional
Altura 30 m
Altura 40 m
Altura 60 m
Altura 80 m
Altura 90 m
Altura 120 m
Criterios de Aceptabilidad
FS ≥ 1.30 y PF ≤ 10%
FS ≥ 1.00 y PF ≤ 50%
FS ≥ 1.20 y PF ≤ 25%
Diseño No Aceptable
0 20 40 60 80 100
Probabilidad de Falla, % (PF)
0.6
0.8
1
1.2
1.4
1.6
1.8
2
Fa
cto
r d
e S
eg
uri
da
d (
FS
)
Simbología
Caso Estático - Talud Seco
Caso S. Operacional - Talud Seco
Caso S. Máximo - Talud Seco
Caso Estático - Talud Húmedo
Caso S. Operacional - Talud Húmedo
Caso S. Máximo - Talud Húmedo
Está
tico
Sism
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e O
pe
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Figura 8.3.2: Resultados del análisis de estabilidad mediante técnicas de equilibrio límite (GLE), Caso Sismo Operacional, Botaderos DSAL.
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0 20 40 60 80 100
Probabilidad de Falla, % (PF)
0.6
0.8
1
1.2
1.4
1.6
1.8
2
Fac
tor
de
Se
gu
rid
ad
(F
S)
Condición Terremoto Máximo
Altura 30 m
Altura 40 m
Altura 60 m
Altura 80 m
Altura 90 m
Altura 120 m
Criterios de Aceptabilidad
FS ≥ 1.30 y PF ≤ 10%
FS ≥ 1.00 y PF ≤ 50%
FS ≥ 1.20 y PF ≤ 25%
Diseño No Aceptable
0 20 40 60 80 100
Probabilidad de Falla, % (PF)
0.6
0.8
1
1.2
1.4
1.6
1.8
2
Fa
cto
r d
e S
eg
uri
da
d (
FS
)
Simbología
Caso Estático - Talud Seco
Caso S. Operacional - Talud Seco
Caso S. Máximo - Talud Seco
Caso Estático - Talud Húmedo
Caso S. Operacional - Talud Húmedo
Caso S. Máximo - Talud Húmedo
Está
tico
Sism
o d
e O
pe
raci
ón
Terr
em
oto
Máx
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Pro
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Figura 8.3.3: Resultados del análisis de estabilidad mediante técnicas de equilibrio límite (GLE), Caso Sismo Máximo Probable, Botaderos DSAL.
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9. CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES
A partir de los resultados y antecedentes presentados en este informe, es posible concluir
lo siguiente:
Mina Rajo Abierto Campamento Antiguo:
La información geológica, estructural y geotécnica disponible en Mina Rajo
Campamento Antiguo, permite el desarrollo de estudios de estabilidad; sin embargo
corresponde a las mismas utilizadas en la elaboración del PEX 2010, a la espera de
modelo geotécnico y de dominios estructurales actualizado a marzo de 2011.
Se han definido las propiedades de las unidades geotécnicas en base a la información
litológica, de mineralización y alteración, sin embargo se ha considerado la unidad
litológica predominante o característica; esta definición corresponde a la utilizada en
PEX 2010, a la espera de modelo geotécnico y de dominios estructurales actualizado
a marzo de 2011.
Se requiere de una definición de dominios estructurales que incluya los rasgos
estructurales mayores y también incorpore una mayor cantidad de mapeos
superficiales; esto permitirá nutrir la base de datos estructural y mejorar los estudios
de estabilidad futuros, a la espera de dominios estructurales actualizado a marzo de
2011.
Conforme las leyes y razones de estéril mineral que se manejan, los diseños son
agresivos para las condiciones geotécnicas y estructurales, siendo esto respaldado
por los resultados del análisis de estabilidad y principalmente, los eventos
observados; en definitiva estamos en condición límite de diseño, tanto en
información como sistemas de control in situ.
La evaluación de estabilidad de Rajo Campamento Antiguo, ha sido coincidente con
el comportamiento observado en la práctica. Estas inestabilidades están asociadas al
sector afectado por la Falla Fantasma, la cual en los últimos años ha generado
desprendimientos de material a nivel Interrampa; esto deberá ser considerado como
un importante antecedente en el diseño de las Fases futuras de Mina Campamento
Antiguo.
Los resultados obtenidos del análisis de estabilidad efectuado a la Fase 5 del Rajo
Campamento Antiguo (Anexo B) muestran inestabilidades en el sector Norte, Este y
parte del Sur Este, secciones 1, 2, 3, 4, 5, 6 y 11 básicamente a nivel Interrampa. A
nivel global no se observan problemas de estabilidad.
- Se observan zonas al norte, noreste y este de Fase 5 (Secciones 1, 2, 3, 4, 6 y
11) donde se podrían generar problemas de estabilidad en el talud Interrampa
superior.
- Al Norte y Sureste del rajo existe dos zonas donde podría ocurrir un problema
de estabilidad en la Interrampa inferior, sección 1 y 5 respectivamente.
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Las zonas identificadas potencialmente inestables se detallan a continuación según
codificación definida en Figura 6.2.4.
- Zona A.1: La superficie de falla determina para este caso se desarrollaría por
completo en macizo rocoso (UG-4). En una etapa posterior de optimización del
diseño actual, se recomienda disminuir altura de Interrampa superior a 60
metros para mejorar estabilidad del sector.
- Zona A.2: El Factor de Seguridad obtenido corresponde a superficie de falla
asociada a zona de mala calidad geotécnica producto de Falla Mayor (Falla
Fantasma) y macizo rocoso (UG-2 y UG-4). Es recomendable trabajar esta zona
con tronadura controlada para disminuir el daño generado por efecto de estas.
- Zona A.3: La zona afectada por posible inestabilidad comprendería la
Interrampa superior desarrollándose en las unidades geotécnicas 3 y 4. Es
recomendable trabajar esta zona con tronadura controlada para disminuir el
daño generado por efecto de estas.
- Zona A.4: La superficie de falla determinada para este caso se desarrollaría
por completo en macizo rocoso (UG-4). Es recomendable trabajar esta zona
con tronadura controlada para disminuir el daño generado por efecto de estas.
- Zona R.1: La potencial inestabilidad determinada se debe a la presencia de
Falla principal (Falla Fantasma), superficie de falla se encuentra controlada
parcialmente por estructura principal mencionada.
- Zona R.2: La superficie de falla determinada se desarrollaría por macizo rocoso
comprendiendo las unidades geotécnicas 3 y 4. En una etapa posterior de
optimización del diseño actual, se recomienda un ángulo del talud Interrampa
superior compuesto, sobre cota 2560 no superior a 43º.
- Zona R.3: La zona afectada por posible inestabilidad comprendería la
Interrampa inferior desarrollándose la superficie de falla con un control
estructural parcial (Falla Mayor) y en macizo rocoso (UG-1).
- Zona R.4: En este caso existe un control estructural parcial, producto de
Sistema de Fallas Califa, la superficie de falla se desarrolla por el Sistema de
Fallas mencionada y macizo rocoso (UG-6)
De las zonas identificadas, la Zona R.2, debe ser evaluada en etapa posterior de
optimización del diseño actual, evaluando alternativas que minimicen su posible
efecto en la explotación de Campamento Antiguo en su Fase 5, considerando el
tonelaje que se vería afectado por la ocurrencia de la inestabilidad mencionada.
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Minas Rajo Abierto Damiana
No se dispone de una definición de unidades geotécnicas detalladas para Mina Rajo
Damiana, por lo que para fines de este informe se han considerado sólo las unidades
litológicas predominantes (Gravas y Andesitas), como equivalentes a Unidades
Geotécnicas, para la identificación de las distintas calidades de macizos rocosos
presentes.
No se dispone de una definición de dominios estructurales, solamente se ha
considerado que el macizo rocoso se encuentra suficientemente fracturado para
asumir un comportamiento isotrópico, lo que permite suponer un mecanismo de falla
de tipo circular.
A partir de los antecedentes disponibles de la explotación de Damiana Fase 9A, no se
identifican Fallas mayores desfavorables al diseño propuesto para Damiana Fase 9B.
El diseño propuesto para la explotación de Damiana Fases 7 y 9B presenta
geometrías desfavorables para la estabilidad, “narices”. En una geometría en forma
de “nariz” se generan esfuerzos de tracción, lo cual tiende a “abrir” y activar posibles
estructuras que afecten la zona. Estructuras sub paralelas afectan en este tipo de
singularidades, al aflorar estructura en ambas caras provocando una alta
probabilidad de deslizamientos planos. En las paredes laterales de la nariz existe un
desconfinamiento, debido a la ausencia de un material que genere un esfuerzo de
confinamiento (σ3) en ellas.
Se proporcionan alternativas de diseño para la explotación geotécnicamente
controlada de Damiana Fases 7 y 9B, en las cuales se debe minimizar la formación
de singularidades de diseño tipo “nariz”.
Las curvas de diseño construidas para la unidad litológica Andesita indican lo
siguiente respecto a la estabilidad de las fases analizadas:
- En Fase 7 de Mina Rajo Damiana se tiene que la estabilidad de los taludes a
nivel de banco simple, interrampa y global (en condición estática), estaría
caracterizada por Factores de Seguridad mayores a 2.0.
- En Fase 9B de Mina Rajo Damiana también se tiene que la estabilidad de los
taludes a nivel de banco simple, interrampa y global (en condición estática),
estaría caracterizada por Factores de Seguridad mayores a 2.0.
- En Fase 31 de Mina Rajo Damiana también se tiene que la estabilidad de los
taludes a nivel de banco simple e interrampa (en condición estática), estaría
caracterizada por Factores de Seguridad mayores a 2.0. Para el caso de los
taludes globales el Factor de Seguridad (estático) estaría del orden de 2.0.
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Las curvas de diseño construidas para la unidad litológica Gravas indican lo siguiente
respecto a la estabilidad de las fases analizadas:
- En Fase 7 y 9B de Mina Rajo Damiana se tiene que la estabilidad de los taludes
a nivel de banco simple, (en condición estática), estaría caracterizada por
Factores de Seguridad mayores a 2.0. Para el caso de los taludes interrampa el
Factor de Seguridad (estático) sería del orden de 1.5.
- En Fase 31 de Mina Rajo Damiana también se tiene que la estabilidad de los
taludes a nivel de banco simple (en condición estática), estaría caracterizada
por Factores de Seguridad mayores a 2.0. No se reconoce en la actualidad
espesores considerables de gravas para esta Fase a partir de los antecedentes
obtenidos de la explotación de Fase 30.
Hay que tener presente que las gravas solamente representan la cobertura superior
de los taludes, con espesores variables entre los 20 a 40 m, lo que asegura niveles
de estabilidad con Factores de Seguridad del orden de 1.5 (en condición estática).
Por lo tanto no se debe perder de vista esta condición al momento de interpretar los
resultados, cabe recordar que la Curva de Diseño permite analizar geometrías para
taludes homogéneos e isostrópicos, para la unidad geotécnica predominante (Gravas
o Andesitas), sin perjuicio de lo anterior actualmente se construyen secciones
geotécnicas para un análisis incluyendo la resistencia direccional del macizo rocoso.
Botaderos de Lastre
De los resultados (Anexo C) del análisis de estabilidad del diseño propuesto es
posible indicar lo siguiente:
- En condición Estática las geometrías con alturas globales sobre los 80 m
cumplen con los criterios de aceptabilidad aquí definidos.
- En condición de Sismo Operacional, ninguna altura global cumple con los
criterios de aceptabilidad aquí definidos; sin embargo las geometrías de taludes
globales sobre los 80 m poseen factores de seguridad mayores que 1.0.
- En condición del Terremoto Máximo, ninguna altura global cumple con los
criterios de aceptabilidad aquí definidos. Además ninguna geometría de taludes
alcanzaría el factor de seguridad límite 1.0.
Si bien los resultados del análisis de estabilidad podrían parecer desfavorables, hay
que considerar lo siguiente:
- El material de lastre ha sido definido con una resistencia puramente
friccionante, es decir su resistencia cohesiva es igual a cero, lo que es
conservador pero adecuado para una propuesta de diseño inicial y sistemática;
para todo diseño particular se deberá definir resistencia al corte y geometría
específica.
- No se ha incluido el efecto de los esfuerzos de confinamiento en la
determinación de los parámetros de resistencia del material de lastre, lo que
indudablemente favorecerá la estabilidad.
- Cabe mencionar que el análisis fue realizado considerando una topografía
plana, o de baja pendiente, el efecto de una topografía con mayor pendiente es
desfavorable para la estabilidad. Este punto debe ser considerado en los
estudios específicos que se realizarán para cada Botadero de lastre propuesto.
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En base a los resultados presentados, la incorporación de las consideraciones antes
indicadas, y el juicio experto de los autores de este informe, la geometría inicial
propuesta, que cumple con los criterios de aceptabilidad, para los botaderos de DSAL
corresponde a la siguiente:
- Altura de Capa : 30 m
- Ancho de Bermas : 15 m
- Ángulo de Talud (Capa) : 37º
- Altura Global Máxima : 90 m
A partir de las conclusiones anteriores, es posible recomendar lo siguiente:
Mina Rajo Campamento Antiguo:
Se requiere de una apropiada caracterización estructural en tres dimensiones, ya que
las inestabilidades mayores que ha experimentado el Rajo Campamento Antiguo en
sus fases anteriores, han sido provocados por la intersección de sistemas
estructurales mayores (fallas principales) con sistemas similares o secundarios.
En base a los criterios de zonificación empleados por las Divisiones de Codelco
CHILE, se recomienda utilizar el diagrama presentado en Figura 9.1, que resume los
principales aspectos geológicos, estructurales y geotécnicos que intervendrían en la
definición de las Zonas Geotécnicas para yacimientos tipo pórfidos cupríferos.
Se recomienda realizar una revisión de las propiedades de las unidades geotécnicas,
en función del modelo geotécnico que estará disponible en marzo de 2011.
Se deberá realizar una evaluación de diseño a nivel de banco, determinando la
estabilidad del sistema banco berma actualmente utilizado en DSAL para verificar la
validez y confiabilidad de la información estructural disponible y si ésta coincide con
el comportamiento observados en los bancos y bermas del rajo.
Se recomienda revisar los criterios de aceptabilidad propuestos en este informe, en
conjunto con las áreas de planificación y operación, de manera de validar las
restricciones geomecánica impuestas por estos, en base a la capacidad operacional
del Rajo Campamento Antiguo.
En la medida que se disponga del modelo geológico, estructural y geotécnico
construido por Unidad de Geología DSAL (marzo 2011), se recomienda re evaluar la
estabilidad geotécnica del diseño de Mina Rajo Campamento Antiguo en su Fase 5.
Tal como se señalo en informe PEX 2010 (Febrero 2010), se deberá disponer de un
sistema de instrumentación y monitoreo que permita detectar en forma temprana
potenciales inestabilidades. Se recomienda contar con un sistema de monitoreo
continuo y que logre una mayor cobertura del Rajo, con traspaso de lecturas “on
line”, para permitir una explotación segura y geotécnicamente controlada. Contar
con un equipo tipo Radar en forma permanente, operando con un criterio de alerta
temprana, es la opción a evaluar en la explotación de Fase 5 y futuras fases en Minas
Rajo Abierto en DSAL.
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Se recomienda contar con acceso alternativo a fondo de pit Fase 5, dada las
condiciones estructurales desfavorables en sectores norte-noreste y sur-sureste,
afectadas por Fallas principales, Falla Fantasma y Sistema de Fallas Califa
respectivamente, segundo acceso debería ser evaluado para emplazamiento en
sector oeste de Rajo.
Es recomendable realizar vuelo ortoreferenciado que incorpore Minas Rajo Abierto,
Botaderos de Lastre y Ripios y Cráter de Subsidencia. La frecuencia recomendable
para esta actividad es a lo menos anual, de preferencia a principio de cada año
(enero).
Minas Rajo Abierto Damiana
Se recomienda completar un mapeo geológico geotécnico global del Rajo Actual de
Mina Damiana, a fin de establecer una línea base de la información geológica,
estructural y geotécnica para los futuros análisis de estabilidad.
Construir un modelo de dominios o zonas estructurales para Mina Rajo Damiana,
donde se incorporen todos los mapeos existentes a la fecha y se identifiquen los
sistemas característicos de cada sector.
Se deberá realizar una evaluación de estabilidad del diseño propuesto a nivel de
banco, determinando la estabilidad del sistema banco berma en base a las
potenciales inestabilidades con control estructural que puedan presentarse.
Realizar ensayos de laboratorio de mecánica de rocas sobre muestras de roca intacta
de las principales unidades geotécnicas obtenidas del mapeo y modelación geológica.
Construir las secciones geotécnicas solicitadas y definidas para las Fases 7, 9B y 31
de Mina Rajo Damiana, las que permitirán posteriormente realizar los análisis de
estabilidad. Estos análisis ayudarán a corroborar los resultados aquí obtenidos.
Se recomienda que estas secciones propuestas sean analizadas inicialmente
mediante técnicas de equilibrio límite, incorporando el potencial daño generado por
la tronadura y el efecto de las estructuras mayores y menores en la estabilidad.
Considerar el diseño de un sistema de instrumentación y monitoreo que permita
detectar en forma temprana potenciales inestabilidades, en particular en zonas
donde se presenten singularidades geométricas, “Narices”, en las Fases 7 y 9B de
Minas Rajo Damiana.
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Botaderos de Lastre
Mejorar la caracterización geológica geotécnica del material de lastre que componen
al botadero, en particular se debe considerar lo siguiente:
- Caracterización Física y Clasificación del material
- Análisis Granulométrico
- Determinación de Peso Específico, Densidad relativa, aparente y porosidad.
- Límites de Atterberg.
- Estudios de capacidad portante, ensayo CBR.
- Ensayos Dilatométricos, para la determinación del módulo de elasticidad.
- Ensayos triaxiales.
Mejorar la caracterización geológica geotécnica de la fundación donde se emplazará
el botadero, mediante la excavación de calicatas; en particular se debe considerar lo
siguiente:
- Perfil estratigráfico
- Clasificación completa (incluye Granulometría hasta 3”, límites de Atterberg,
Humedad natural, peso específico)
- Densidad Natural mediante el método del cono de arena 6” o 12”, según
tamaño máximo.
- Macro-Granulometrías para tamaños sobre 3” y hasta 24”.
- Determinación de la densidad Máxima y Mínima
- C.B.R.
- Infiltración por método de Porchet.
- Cubicidad de partículas hasta 3”.
- Ensayos triaxiales.
Implementar mensualmente el sistema topográfico de levantamiento de daño y
agrietamiento in situ relevante de los botaderos para fines de análisis retrospectivo y
calibración de propiedades de resistencia al corte con fines de diseño geotécnico.
Este sistema también puede hacer las funciones de instrumentación geotécnica para
detectar potenciales deslizamientos y tomar las medidas proactivas.
Utilizar los parámetros de diseño propuestos como punto de partida para comenzar a
iterar el diseño de los botaderos específicos, de manera de lograr una optimización
desde el punto de vista de planificación y geotécnico.
Se recomienda reevaluar estos diseños considerando el efecto del confinamiento al
interior del botadero, lo que ayudaría en términos de resistencia al corte y la
estabilidad del botadero.
Revisar los criterios de aceptabilidad aquí definidos, con el fin de que concilien
consideraciones geotécnicas, de planificación y operación.
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MODELO GEOLÓGICO
DIAGRAMA GENERICO PARA LA DEFINICIÓN DE ZONAS GEOTÉCNICAS EN EL MODELO GEOTÉCNICO
PORFIDOS CUPRIFEROS
Modelo
Litológico
Modelo de Unidades
Geotécnicas Básicas
(UGTB)
Modelo de
Alteración
Zona de
Contacto
1º / 2º
Modelo de Dominios
Estructurales
MODELO ESTRUCTURAL
Estructuras
Mayores
Estructuras
Principales
Estructuras
Intermedias
Zonas
Geotécnicas
Ensayos
Destructivos
y No
Destructivos
Unidades
Básicas
MODELO GEOTÉCNICO
Modelo de
Calidades de
Macizo Rocoso
RMR; GSI; Q
Modelo de
Frecuencia de
Fracturas y Vetillas
(líneal y cúbica)
Ensayos de
Corte Directo
Figura 9.1: Diagrama Propuesto para la definición de Zonas Geotécnicas en Pórfidos Cupríferos, Díaz & Lledó (2009).
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10. REFERENCIAS
Bieniawski, Z.T. (1989): ENGINEERING ROCK MASS CLASSIFICATION, John Wiley
& Sons, USA.
Díaz, J. & Lledó, P. (2009): Taller Interdivisional de Definición de Dominios
Geotécnicos, Informe Técnico IT – VCP_CHS - E04 - 01 – 09 de DERK
Ingeniería y Geología Ltda. para VCP Codelco CHILE.
Duncan, J. M. (2000): Factors of Safety and Reliability in Geotechnical
Engineering, J. Geotechnical and Geoenvironmental Eng., ASCE, Vol. 126,
Nº 4.
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EVALUACIÓN GEOMECÁNICA MINAS RAJO ABIERTO Y BOTADEROS PND 2011
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