Abstract

El sistema de clasificación “mining rock mass rating” MRMR, fue introducido en 1974 como desarrollo del sistema de clasificación geomecánico CSIR para atender o probar diversas situaciones en minería. La diferencia fundamental fue el reconocimiento del RMR in situ, el cual debe ser ajustado de acuerdo al ambiente minero para ajustarlo a la situación minera y diseño particular. Los parámetros de ajuste son la meteorización, los estreses inducidos por las labores mineras, la orientación de las diaclasas y los efectos por tronadura (fragmentación). Esto es también posible para usar el RMR en la determinación del RMS (“rock mass strenght”) y luego en la aplicación de los ajustes para llegar al DRMS (diseño del RMS). Este sistema de clasificación es versátil, y el RMR, el MRMR y el DRMS son buenas guías para el propósito de diseño minero. Sin embargo, en algunos casos, una investigación más detallada puede ser requerida, dando énfasis a algunos parámetros según el sistema a estudiar. Características geológicas limitadas y más difusas, que son continuas más allá de las labores (pilares, stopes) deben ser identificadas y evaluadas por separado. El papper describe el procedimiento que se requiere en los ratings (o puntuación), y ejemplos actuales prácticos para la aplicación del sistema para el diseño minero.

Introducción

El sistema de clasificación conocido como el sistema MRMR (mining rock mass rating) fue desarrollado en base al sistema de clasificación geomecánico CSIR. El desarrollo está basado en el concepto de puntuación in situ, los parámetros y los valores están relacionados a situaciones mineras complejas. Desde ese tiempo, el sistema ha sufrido de modificaciones y mejoras, y el sistema ha sido usado completamente y exitosamente en proyectos mineros en Canadá, Chile, Filipinas, Sri Lanka, Sudáfrica, Estados Unidos, y Zimbawe.

Este papper consolida el trabajo presentado en publicaciones anteriores, y describe los principios básicos, los procedimientos de procesamiento de datos, el cálculo de las puntuaciones (rating), los ajustes (MRMR), el DRMS y las aplicaciones prácticas del sistema. Un desarrollo importante de esta clasificación lo adecúa para el uso en la valoración de superficies de la roca, así como también en borehole cores (sondajes). Taylor revisó los sistemas de clasificación desarrollados por Wickam, Barton, Bieniawski y Laubscher y concluyó lo siguiente:

Los 4 sistemas nombrados como las más avanzadas clasificaciones están basadas en parámetros relevantes. Cada técnica indudablemente produce resultados significativos, pero sólo la

clasificación geomecánica propuesta por Laubscher y el sistema de Q de Barton, ofrecen directrices adecuadas para la valoración de los parámetros principales; principalmente los atributos o características de las diaclasas. Para el uso general en minería y donde la aplicación de una clasificación varía o disiente ampliamente, la clasificación geomecánica de Laubscher tiene una ventaja adicionada al permitir ajustes para situaciones diferentes. Lo anterior, junto con el hecho de que la técnica ha estado siendo aplicada por 6 años, no es una razón para cambiar a otro sistema el cual no ofrezca mejoras sustanciales.

La figura debajo, muestra con un 98% de correlación entre el sistema RMR, MRMR; y el NGI basado en la clasificación de Taylor de 30 zonas encasilladas desde el muy pobre a muy bueno. Así, si los datos están disponibles, esta información puede ser usada en aplicaciones prácticas.

Principios

Un sistema de clasificación debe ser straightforward y debe tener una parcialidad fuertemente práctica a fin de que eso puede formar en parte de investigaciones geológicas de mecánicos de roca y para servir para diseño de la mina y comunicación. Técnicas altamente sofisticadas son muy exhaustivas, y la mayoría de las minas no pueden sostener el numeroso staff requerido para dar y computar los datos que son de carácter complejo.

Las aproximaciones adoptadas incluyen las ponderaciones para los macizos rocosos y las puntuaciones (rating) basadas en parámetros geológicos medibles. Cada parámetro geológico es ponderado de acuerdo a su importancia relativa, y se le asigna un rango de valores para los cuales

el total de todos los parámetros sumados en 100. Esta ponderación fue revisada para intervalos regulares en el desarrollo de los sistemas y son ahora, aceptados con una precisión según lo permita el caso. El rango desde 0 a 100 es usado para cubrir todas las variaciones en macizos fracturados (diaclasados) desde las muy pobres (muy mala) a las muy buenas. La clasificación es dividida en 5 clases con puntuaciones de hasta 20 por clase, y con subdivisiones A y B.

Un esquema de colores, se usa para denotar las clases en planta y perfil: clase 1 es azul, clase 2 es verde, clase 3 amarillo, clase 4 café, clase 5 rojo. Las designaciones por clase son para usos generales, y las puntuaciones pueden ser usadas para propósitos de diseño.

Las puntuaciones son en efecto, los esfuerzos relativos de los macizos rocosos. La exactitud de la clasificación depende de la parte o muestra del área a ser investigada. Las terminologías, preliminar, intermedia y final, pueden ser aplicadas para valoraciones para indicar el estado de las perforaciones (labores) y el desarrollo regional de la mina. Esto es esencial para que los datos de la clasificación sean disponibles en cada una de las etapas tempranas en las cuales se requieren decisiones acertadas en cuanto al método de explotación, el layout, y los requerimientos de soporte (fortificación).

En la valoración de cómo se comportará el macizo rocoso en un ambiente minero determinado, las puntuaciones del macizo rocoso (RMR) son ajustadas con respecto a la meteorización, los estreses inducidos por las labores, las orientaciones de las diaclasas y los efectos por tronadura (RMR). Las puntuaciones ajustadas con llamadas puntuaciones del macizo rocoso en minería (Mining Rock Mass Rating).

También es posible usar las puntuaciones para determinar una aproximación empírica de los esfuerzos del macizo rocoso (Rock Mass Strenght, RMS) en megapascales (MPa). Los RMS in situ son ajustados para dar un DRMS (un ajuste similar al anterior). Esta figura es sumamente útil cuando es asociada a un ambiente de stress particular, y ha sido usada para modelamiento matemático.

El sistema de clasificación es versátil, y el RMR (puntuación para el macizo rocoso), el MRMR y el DRMS proveen de buenas guías para propósitos de diseño minero. Sin embargo, en algunos casos donde una investigación más detallada es requerida, los ejemplos de estas situaciones están descritos en las cuales los parámetros específicos del sistema son usados.

Algunos de los valores medios pueden ser engañosos, y las zonas más débiles pueden determinar la respuesta del macizo en su totalidad (es decir sólo son referencia), cada una de las zonas debe ser evaluada independientemente por sí sola. Las características geológicas débiles y limitadas que son continuas dentro y más allá de las bancadas (stope) o pilares deben ser indentificadas y puntuadas separadamente.

LOS PARÁMETROS GEOLÓGICOS, EL MUESTREO Y LAS PUNTUACIONES (RATINGS)

Los parámetros geológicos que deben estar evaluados, incluyen los esfuerzos en roca intacta (Intact Rock Strength, IRS), el espaciamiento entre diaclasas/fracturas, y las condiciones de

diaclasas con agua. Antes de realizar la clasificación, la matriz o la superficie de la roca es examinada y dividida en zonas de similares características para las cuales las puntuaciones (ratings) son luego aplicadas. Estos parámetros y sus respectivas puntuaciones son mostrados en la Tabla 1.

Esfuerzos de la roca intacta

El IRS es el esfuerzo compresivo uniaxial inconfinado de la roca entre las fracturas y las diaclasas . Esto es importante de notar que los núcleos o testigos seleccionados para trabajo de testeo o prueba son invariablemente las piezas más resistentes de la roca y no representan necesariamente los valores medios. De hecho, en una gran mina de cobre, sólo los testigos intactos fueron testeados. El IRS de una zona definida puede ser afectada por la presencia de roca débil o fuertemente intacta, lo cual puede ocurrir en depósitos estratiformes y depósitos polimícticos o de varios componentes. Un valor medio es asignado a la zona en la base que la roca más débil tiene una gran influencia en el valor medio. Esta relación es no lineal, y los valores pueden ser leídos fuera de una carta o tabla empírica (Figura 1)

Los rangos de puntuaciones son desde 0 a 20, para atender a muestras cuyos esfuerzos de 0 a mayores que 185 MPa. El límite superior de 185 MPa ha sido seleccionado porque valores de IRS mayores a este tienen una influencia pequeña en los esfuerzos de macizos rocosos fracturados o diaclasados.

Espaciamiento de las fracturas y las diaclasas (RQD+JS o FF)

El espaciamiento es la medida de todas las discontinuidades y particiones, y no incluye características cementadas (estructuras cementadas). Estas estructuras cementadas, afectan los IRS y por ello debe ser incluido en esta determinación. Una diaclasa es una característica o estructura obvia que es continua si su longitud es mayor que el ancho de la excavación o si está colindante a otra diaclasa, por ejemplo, las diaclasas definen las dimensiones de bloques de rocas.

Estas fracturas y/o particiones necesariamente no tienen continuidad. Un máximo de 3 sets de diaclasas son usados en las bases de que estos 3 sets definen un bloque de roca (alto, ancho, largo). Cualquier otra diaclasa meramente puede modificar la forma del bloque (otra es insignificante para definir un bloque). Dos técnicas han sido desarrolladas para la puntuación o evaluación de este parámetro.

La técnica más detallada es medir el RQD o designación de calidad de roca y el espaciamiento entre las diaclasas (JS) de forma separada, y los máximos valores siendo 15 y 25 respectivamente.

La otra técnica es a medir todas las discontinuidades y para registrar éste parámetro es la frecuencia de las fracturas por metro (FF/m) con un valor máximo de 40, por ejemplo 15 y 25 son agregados.

RQD

La designación del RQD es una técnica mediante la recuperación de testigos en las cuales sólo los testigos o trozos de los mismos mayores a 100mm son registradas

Sólo los testigos de menor tamaño que BXM (42mm) deben ser usados. También es esencial que la perforación sea de una buena calidad. La orientación de las fracturas con respecto a los testigos es importante ya que, si un barreno (borehole) BXM es perforado perpendicular a las fracturas espaciadas en 90mm, el RQD es porcentualmente 0. Si el borehole es perforado con una inclinación de 40°, el espaciamiento entre las mismas fracturas es 137mm, esto da un RQD de 100%. Como esto es obviamente incorrecto, es esencial que el cilindro de los testigos deban exceder los 100mm de largo. En la intersección de 40°, el cilindro de testigo sería sólo de 91mm y el RQD de 0%. La longitud del testigo usado para los cálculos son medidos desde fractura a fractura por el eje del testigo. En las determinaciones del RQD de las superficies de roca, las líneas de muestreo deben ser comparados para un testigo de borehole, y observar los siguientes puntos:

La experiencia en la determinación del RQD de los testigos es necesaria. No se deben tomar en cuenta fracturas por tronadura. Los planos más débiles necesariamente no se rompen cuando son obtenidos en la

perforación.

Se debe evaluar la pared opuesta donde la fractura forma un lado de la pared. Las zonas de cizalle (shear zones) mayores que 1m deben ser clasificadas separadamente.

Espaciamiento entre diaclasas (JS)

Un máximo de 3 set de diaclasas es asumido, por ejemplo el número requerido para definir un bloque rocoso. Donde hay 4 o más set de diaclasas, los 3 sets con cierre de espaciado son usados (o sea independientes). La carta original para la determinación de la puntuación del espaciamiento entre diaclasas (JS) ha sido reemplazada, por el que ha propuesto Taylor. Desde la carta en la Figura 2, es posible para leer fuera de las puntuaciones de 1 , 2 y 3 sets de diaclasas.

Frecuencia de fracturas por metro (FF/m)

Este sistema aparentemente simplificado, requiere de mediciones de todas las discontinuidades que son interceptadas por una línea de muestreo. Es importante para determinar si uno, o dos o tres sistemas de diaclasas están siendo muestreados o medidos. Para la misma FF/m, un macizo rocoso con un set de diaclasas es más fuerte que una con 2 sets de diaclasas, las cuales son más fuertes o resistentes que una con 3 sets. Para dar una puntuación adecuada, estas se indican en la Tabla I, las cuales proveen datos para diferentes sets de diaclasas.

Para el caso de testigos, es también necesario conocer si sólo una o dos juegos de diaclasas o 3 se intersectan.

Para medidas en labores subterráneas de frecuencia de fracturas, es hecha en sidewalls y hanging of rifts, túneles, o stopes, dependiendo de la orientación de las características o estructuras. Las siguientes situaciones aplican:

Si todas las estructuras están presentes en las sidewalls, estableciendo si se intersectan en una línea horizontal.

Si todos ellos no se intersectan en una línea horizontal, medir en una línea vertical de la misma forma.

Si un set es paralelo al sidewall, se debe medir estos sets en una línea en el hanging at rigth-angles to the sidewall.

Esta situación conflictiva de diferentes procedimientos de muestreo pueden ser resueltos si la suma de las mediciones divididos por un factor para lograr una frecuencia promedio. Estos factores son mostrados en la Tabla II, los cuales pueden ser apreciados si se asemejan con el muestreo de los lados de un cubo en líneas diferentes intersectadas. La necesidad para un muestreo preciso puede no ser altamente stressed. A menudo, los equipos para medir las estructuras no pueden intersectarlas a todas, entonces esta información parcial es analizada en detalle. Donde los boreholes no intersectan todas las estruturas en 45°, un muestreo erróneo ocurrirá a menos que las estipulaciones sean hechas para el ángulo de intersección, como en la Tabla III.

El FF/m promedio es usado en la Tabla I para determinar la puntuación. El inverso de este número entrega un espaciamiento entre fracturas medio. Los datos desde A y B pueden ser usados sólo si el espaciamiento entre diaclasas para todos los sets aproximadamente es el mismo.

La figura 3 muestra la relación entre FF/m y las puntuaciones luego de diferentes técnicas de muestreo para testigos y rocas expuestas en labores subterráneas han sido ajustadas para un espaciamiento promedio.

Porque el FF/m incluye ambas características o estructuras, continuas (diaclasas) y discontinuas (fracturas), la continuidad debe ser estimada para dar un espaciamiento entre diaclasas y la medida del bloque de rocoso (Figura 4). Así, el FF/m entregará un puntaje de macizo rocoso (RMR), pero este debe ser ajustado por los factores dados en la Tabla IV.

Recuperación de testigos.

Como el FF/m no reconoce en la recuperación de testigos, el FF/m debe ser incrementado si hay pérdida de testigo (recuperación < 100%), el cual ocurrirá en las zonas más débiles del testigo. Los ajustes están hechos por la división del FF/m por la recuperación de testigo, y multiplicando dicha razón por 100.

Comparación de las 2 técnicas

La ventaja de la técnica de FF/m es que esta es más sensible que el RQD para rangos de ancho en espaciamiento entre fracturas, porque medidas en testigos menores que 100mm cambia el 100% del RQD. Ejemplos de esto son mostrados en la Tabla V, en los cuales se asume que hay un porcentaje de testigo mayor a 100mm en intersección de diaclasas. La técnica de frecuencia de fracturas fue primeramente usada en Chile en 1985 y luego en Canadá en 1986. En Zimbawe, ésta técnica fue usada en conjunto con el RQD y el Js para ser darle una precisión mayor.

Condición de la diaclasa y el agua

La condición de las diaclasas es un valor que se debe considerar por el efecto en las propiedades friccionales de las diaclasas (no en las fracturas) y está basada en las propiedades de superficie, las zonas de alteración, el relleno y el agua. Originalmente el efecto del agua fue atendido para secciones separadas; sin ambargo, esto fue decidiendo que la valoración de las condiciones de diaclasamiento en presencia de agua con flujo, podía afectar notoriamente en las mediciones. Una puntuación total de 40 es ahora asignada para esta sección. El procedimiento para la determinación de las condiciones de las diaclasas son mostradas en la Tabla I, la cual divide la valoración de la diaclasa en sub secciones A, B, C, D.

La subsección A, atiende para expresiones de gran escala de la estructura, such as across a drift or in a pit face. B evalúa la expresión en pequeña escala y está basada en los perfiles mostrados en la Figura 5. La sección C es aplicable sólo cuando hay una diferencia evidente entre la dureza de la roca de caja y la dureza de la pared diaclasada. La sección D considera las variaciones en el relleno de las diaclasas.

Como las condiciones de los diferentes sets de diaclasas no son necesariamente los mismos, una ponderación media debe ser calculada. Sin embargo, si hay una diferencia sustancial en las condiciones de puntuación, esto debe ser destacado en los textos de terreno y/o los planos. Una baja puntuación para un set de diaclasas puede influenciar la orientación de túneles y/o las secuencias de minado.

Cuándo hay una preponderancia de cortes transversales sobre accionamientos o viceversa , un prejuicio de muestreo puede ocurrir , dar como resultado preferencia siendo dado a esas características que intersectan las tendencias dominantes en un ángulo grande.

Ajustes

El RMR es multiplicado por un porcentaje de ajuste para entregar el MRMR. Los porcentajes de ajustes son empíricos, basados en numerosas observaciones en terreno. El procedimiento de ajuste requiere que la evaluación ingenieril (o evaluación del ingeniero), esté centrada en el propósito de la actividad minera en términos del efecto en el macizo rocoso. Por ejemplo, influencias pobres por tronadura en la estabilidad de un drift o pit slope, pero no tiene influencias en la capacidad de realizar excavaciones en el macizo rocoso.

Ha sido encontrado, que hay una mejor apreciación de la operación cuando la planificación se realiza pensando en término de los ajustes disponibles. Los conceptos de ajustes desarrollados para el sistema de MRMR fueron usados por Engineers International. Inc. Para preparar una sistema de clasificación para estimación de soportes y un sistema de clasificación para las excavaciones en macizos rocosos en la minería.

Meteorización

Ciertos tipos de roca son propensos a la meteorización, y esto puede ser tomado en consideración en decisiones del tamaño de apertura y el diseño de los soportes. La meteorización es dependiente del tiempo, e influencia en el tiempo en las instalaciones de soporte y la duración de la mina.

Estos 3 parámetros que son afectados por la meteorización son el IRS, el RQD o FF/m y la condición de las diaclasas. El porcentaje del RQD puede disminuir por un incremento en las fracturas. El IRS puede disminuir significantemente si cambios químicos toman lugar; en efecto hay situaciones con kimberlitas, donde la roca dura y sólida llega a ser arena en un poco tiempo. Las condiciones del diaclasamiento son afectadas por la alteración de la roca de caja y los rellenos de las diaclasas. Los datos de la meteorización basados en la examinación de testigos de borehole, pueden ser considerados para un área grande de testigos relativo al volumen de afloramientos subterráneos los cuales son más confiables.

La Tabla Vi muestra los porcentajes de ajuste relacionadas al grado de meteorización luego de un periodo de exposición de medio, 1 o 2 o 3 o 4 o más años.

Orientación de las diaclasas.

Las medidas, la forma y orientación de una excavación afectan en el comportamiento de los macizos rocosos. La actitud de las diaclasas, y si la base de los bloques están al descubierto o no, tiene una significancia en la estabilidad de la excavación, y las puntuaciones deben estar ajustadas consecuentemente.

La magnitud de los ajustes, depende de la actitud de las diaclasas con respecto al eje vertical del bloque. Como la gravedad es la más importante fuerza para ser considerada, la inestabilidad del bloque depende del número de diaclasas las cuales tengan su manteo lejos del eje vertical. Los ajustes requeridos son mostrados en la Tabla VII

Las orientaciones de las diaclasas tienen una implicancia en la estabilidad de open stopes y la capacidad de ser cavados de macizos rocosos undercut.

Los ajustes para la orientación de zonas de cizalle con respecto al desarrollo con como sigue: 0-15° = 76%, 15-45° =84%, 45-75°=92%-

El avance de los límites en la dirección del mateo de características estructurales son preferibles desarrollarlas con contra del manteo. Un ajuste de 90% debería estar hecho para los ajustes previos cuando el avance es en contra del manteo de un set de diaclasas estrechamente separadas. Esto es porque es más fácil darle soporte a bloques de roca que tienen diaclasamiento prominente manteando con el avance. El ajuste para la orientación de las zonas de cizalle no se aplica a rocas diaclasadas. La puntuación máxima es la orientación de las diaclasas es multiplicada por la dirección de avance, los cuales son 70% x 90% = 63%.

El efecto de la orientación de las diaclasas y las condiciones de estabilidad es claramente exhibido en bridge arches hechos desde bloques de roca de alta fricción.

Ajuste de orientación para pilares y sidewalls

Un ajuste modificado de orientación se aplica al diseño de pilares o stope sidewalls. Los ajustes son hechos donde las diaclasas definen una cuña de inestabilidad con su base en el sidewall. La inestabilidad es determinada por el plunge de la intersección de las diaclasas inferiores, así como también por la condición de las diaclasas que definen los lados de la cuña (del acuñamiento), Tabla VIII.

Estreses inducidos por las labores

Son resultado de la redistribución del campo (regional) de estreses causados por la geometría y orientación de las labores. La magnitud y ratio del campo de estreses pueden ser conocidos. La redistribución de los estreses pueden ser obtenidos desde el modelamiento o desde diagramas de distribución de estresses. La redistribución de estreses que son de interés son el máximo, el mínimo y sus diferencias.

Estrés máximo

El estrés principal máximo puede causar fragmentación de las paredes paralelas a su orientación, el aplastamiento de los pilares, y la deformación y flujo plástico de zonas suaves. La deformación de leads suaves intercalados a las fallas de zonas duras en relativamente bajos niveles de estrés. Un estrés compresivo en un gran ángulo a las diaclasas incrementa la estabilidad de la estabilidad del macizo rocoso e inhibe la excavación. En este caso el ajuste debe ser sobre el 120%, por ejemplo beneficiando la resistencia del macizo rocoso.

Estrés mínimo

El estrés principal mínimo juega un significante rol en las estabilidades de las paredes y backs de excavaciones grandes, los lados de stopes, y los mayores y menores cúspides que protegen horizontes de extracción. La remoción de un estrés horizontal alto, en un gran stope sidewall puede resultar en la relajación de la tierra en la apertura.

Diferencia de estrés

Una gran diferencia entre estrés máx y mín, tiene un efecto significante en macizos rocosos diaclasados, resultando en shearing (cizalle) a lo largo de las diaclasas. El efecto aumenta con respecto al incremento de la densidad de diaclasas (desde más diaclasas pueden ser no favorablemente orientadas) y también con las condiciones de puntuación decrece. El ajuste puede ser menor a 60%.

Los factores en la valoración del estrés inducido por laboreo

Los siguientes factores pueden ser considerados en la evaluación de estreses inducidos por laboreo.

Tendencia de estreses inducidos La interacción con tendencias de espaciamiento reducido Localización de orientaciones o túneles cerca a stopes grandes. Estreses límites, particularmente con respecto a la dirección de avance y orientación del

campo s estrés (un mejoramiento menoscabado hacia el máximo estrés que asegura una buena excavación pero crea un alto estrés límite y viceversa).

Elevación. Los puntos de carga de tierra cavada, causada por fragmentación pobre.

Remoción de la limitación para sidewalls y las cimas. Incremento en el tamaño del área de minado causando cambios en la geometría. Fallas en cuñas de los macizos. Influencia de estructuras principales no expuestas en la excavación pero creando la

probabilidad de altas tensiones o estreses en el back del stope. Presencia de intrusivos que pueden retener altos estreses o dispersan los estreses en los

alrededores, más rocas competentes.

Los ajustes totales son desde 60 a 120%, para llegar a un porcentaje de ajuste. Para lograr el porcentaje de ajuste, uno debe evaluar el efecto de los estreses en los parámetros básicos y usar el total.

Efectos de tronadura o fragmentación

La fragmentación crea nuevas fracturas y hace perder al macizo rocoso, causando el movimiento de las diaclasas, entonces los siguientes ajustes pueden ser aplicados:

El ajuste del 100% para borings es basado en paredes sin daños; sin embargo, experiencias recientes con perforaciones de túneles con topo en cabeza muestra, que el deterioro del estrés ocurre en una distancia muy corta desde la cara. Este fenómeno es investigado desde buena fragmentación puede crear una mejor condiciones de las paredes.

Esto puede ser notado que la fragmentación pobre tiene sus grandes efectos en pilares débiles y drifts de espaciamiento reducido debido al límite alrededor de la roca no afectada.

Sumario de ajustes

Ajustes pueden direccionar la vida de la excavación y las características de los macizos rocosos dependientes del tiempo:

Aunque los porcentajes son empíricos, el principio de ajuste ha resultado ser sólido y , como tal , obliga al diseñador a tener en cuenta estos factores importantes.

Resistencia del macizo rocoso RMS

El RMS, es derivado desde el RMR y el IRS. El RMS no puede ser más alto que el IRS corregido para una zona en particular. El IRS ha sido obtenido desde las pruebas de muestras pequeñas, pero los trabajos de testeo hechos en muestras más grandes muestran que sus strenghts son 80% de sus valores. Así, el strenght del macizo rocoso, puede ser IRS X 80% si este no tiene diaclasas. El efecto del diaclasamiento y propiedades friccionales es reducir el IRS.

El siguiente procedimiento es adoptado para el cálculo del RMS:

La puntuación IRS (B) es extraída desde la puntuación (A), y luego el balance. Por ejemplo RQD, JS, y las condiciones son una función de la puntuación residual posible de 80.

El IRS es reducido al 80% de este valor.

Ejemplo, si la puntuación total fue 60 con un IRS de 100 MPa, y una puntuación de 10, luego

DRMS

El DRMS es el esfuerzo de un macizo rocoso inconfinado en un ambiente de minería específico. Una operación minera expone la roca a superficie, y esto concierne con la estabilidad de la zona que rodea a la excavación. La extensión de esta zona depende del tamaño de la excavación y, exceptuando macizos fallados, la inestabilidad se propaga por la superficie de la roca. El tamaño del bloque de la roca generalmente definirá la primera zona de inestabilidad. Los ajustes, los cuales guardan relación con este ambiente minero definido, son aplicables al RMS para entregar el DRMS. Como el DRMS está en MPa, puede estar relacionado con los estreses inducidos por laboreos. Por consiguiente, los ajustes usados para la meteorización, la orientación, y la fragmentación. Por ejemplo si

Meteorización es 85%, la orientación =75%, la fragmentación 90%, el total 57%, y RMS = 50

El ajuste = 57% y el DRMS = 50 x 57% = 29MPa,

Por lo tanto, el macizo rocoso, tiene un esfuerzo compresivo inconfinado de 29 MPa, el cual puede ser relacionado a los estreses totales.

Presentación de los datos

Los datos de puntuación para macizos rocosos pueden ser graficados en planta y perfiles por zonas de clases o sub clases. Si las divisiones A y B son usadas, las zonas A pueden ser coloreadas llenas y las B achuradas. Estas vistas de planta y perfil pueden proveer de datos básicos para el diseño minero. Los layouts son graficados con las puntuaciones ajustadas (MRMR), los cuales deben destacar áreas problemáticas potenciales o, si el layout ha sido agregado, los requerimientos de soporte pueden ser basados en el MRMR o DRMS. En el caso de el DRMS, los calores pueden ser contorneados.

Aplicaciones prácticas

Los macizos rocosos pueden ser descritos en puntuaciones o en MPa; en otras palabreas, estos números definen la fuerza del material en el cual las operaciones de minas tomarán lugar. Las estabilidades de excavaciones o inestabilidades han sido relacionadas con estos números. En las minas en las cuales el sistema está en operación, su introducción fue la que dio la bienvenida por todos los departamentos desde los interesados en la producción a la geología. Dentro del alcance de este papel, las aplicaciones prácticas están descritas en términos amplios para indicar los beneficios logrados desde el uso de este sistema.

Comunicación

La comunicación entre departamentos diversos, ha mejorado desde la introducción de este sistema de clasificación porque los números son usados en lugar de los términos descriptivos ambiguos. Es bien sabido que la terminología usada para describir un macizo particular por personal experimentado en la minería de buenas labores, que no es lo mismo que personal experimentado en la minería de laboreo regular o pobre.

Principios de soporte

El RMR es tomado en cuenta para el diseño de soporte si bien las puntuaciones del ajuste MRMR son usadas. La razón es que un clase 3A ajustado a 5A no tiene un potencial reforzador. El soporte es requerido para mantener la integridad del macizo rocoso y para incrementar el DRMS para que el macizo rocoso pueda auto soportarse en el ambiente dado de estrés. La instalación puede ser regularizada a fin de que el macizo rocoso no pueda fallar y por consiguiente lo hará tarde o temprano. Un sistema de soporte debería ser diseñado y convenido antes de la etapa de desarrollo y en la interacción entre componentes de las etapas iniciales y las etapas finales. Para controlar la deformación y conservar la integridad del macizo rocoso, el soporte inicial debería ser instalado concurrentemente con el avance. El soporte final debe atender a los estreses inducidos por laboreos. Un sistema de soporte integrado consta de componentes que son interactivos entre sí, y el éxito del sistema depende de la instalación correcta y el uso del material correcto. Las experiencias han demostrado que los sistemas simples correctamente instalados, son más satisfactorios que técnicas complicadas en las cuales las oportunidades de error son superiores. El personal de supervisión debe entender y debe contribuir para el diseño y el personal de diseño

debe reconocer las capacidades de los encargados de construcción y de cualquier problema de logística. El personal de construcción debe tener en cuenta una comprensión de los principios de soporte y las consecuencias de instalación pobre. El Layout para guía de soporte para túneles usando MRMR, su tabla muestra (Tabla IX) como las técnicas de soporte en símbolos alfabéticos, incrementan en presión de soporte cuando el MRM decrece. Ambos el RMR y el MRMR son mostrados como sub clases. Las puntuaciones ajustadas deben ser usadas en la determinación de los requerimientos de soporte. En casos especiales, como túneles de drawpoints, los efectos de desgaste en el túnel cavado y la fragmentación secundaria debe ser reconocido, en los casos en los cuales el soporte del túnel mostrado en la Tabla IX debe ser suplementado por un recubrimiento masivo.

Las técnicas de soporte mostradas en la Tabla X son ejemplos de un progresivo incremento en presiones de soporte y no son un espectro completo de las técnicas. Donde la meteorización es probablemente un problema, la roca debe ser aislada de la exposición.

Layput de guía de soporte usando DRMS

Esta guía para túneles y las técnicas de soporte de la Tabla IX, son mostradas en las figuras 6 y 7.

Estabilidad y capacidad de excavación

La relación entre puntuación ajustada para estabilidad o inestabilidad (MRMR) y el tamaño de la excavación es mostrado en la Figura 8. Los ejemplos de diferentes situaciones fueron tomadas desde operaciones de las siguientes minas:

Minas Freda, Gaths, King, Renco y Shabanie en Zimbawe. Minas Andina, Mantos Blancos, y El Salvador en Chile. Minas Bell y Fox, en Canadá. Mina Henderson en Estados Unidos.

El diagrama que se refiere a la estabilidad del arco rocoso, el cual es bosquejado en 3 zonas empíricas:

Una zona estable requiriendo soporte sólo para key blocks or brows (ej. Efectos de skin) Una zona de transición requiriendo soporte substancial penetrativo y/o pilares, o la

provisión para estar hecha para la dilución a causa de fallas en zona intradosal. Una excavación o zona de subsidencia en la cual la excavación es propagada para proveer

de espacio cuando la subsidencia ocurre.

La medida de la excavación es definida por el radio hidráulico o índice de estabilidad, el cual es el área planar dividido por el perímetro. Sólo en las áreas planas son usadas para excavaciones donde el manteo del stope o cave back y menor que 45°. Donde el manteo es mayor, el área y orientación del back con respecto a la dirección de estrés mayor puede ser evaluado.

Para una misma área, el índice de estabilidad (SI) puede variar dependiendo de las relaciones entre las luces (ancho). Por ejemplo 50m x 50m tienen la misma área de 500m x 5m, pero el SI para el primero es 12,5 y para el segundo es sólo 2,5. El largo de un stope de 50m x 50m es menos estable que 500m x 5m (un túnel de,) y esto es mejor ilustrado por la diferencia entre el índice de estabilidad (SI). Pilares regionales indestructibles (regional) reducen los anchos (spans) para ser aplicado el SI en stopes individuales. Los pilares pequeños, como en una operación del postpilar , le aplican una restricción al hangingwall , lo cual da como resultado un ajuste positivo y , como tal , un rating más alto , a fin de que las dimensiones globales stope pueden ser aumentadas dentro de los dictámenes de estabilidad regional. En un room- y pillar mine , los pilares son diseñados para asegurar estabilidad regional. La estabilidad o cavability de una masa de la roca está resuelta por la extensión y la orientación de las zonas más débiles.

Existe una distinción entre depósitos masivos y depósitos estratifotmes que puede ser una característica dominante.

Estabilidad de Stopes abiertos

Grandes y abiertas stopes son generalmente extraídos desde el terreno más competente, el tamaño del stope está relacionado con el criterio de estabilidad regional (Figura 8). La estabilidad del stope hangingwall debe ser evaluada en términos del personal a trabajar en el Stope (si trabajará o no). Si el personal debe trabajar en el stope, la parte trasera debe ser estable inmediatamente luego de ser minada. Para lograr su estabilidad, las caídas potenciales de roca deben ser identificadas y zonadas. Si el ambiente y la mina lo permite, o se personal experto estuviese disponible, el soporte puede ser diseñado para la situación local (o particular). Sin embargo, si la tasa de minado es alta, o la identificación de potenciales caídas es difícil, un diseño

de soporte para cubrir es requerido. En el caso de stopes abiertos donde la actividad desde subniveles fuera del stope , la inestabilidad local afecta a la cantidad de dilución antes de que un arco de estabilidad ha sido formado. En el peor de los casos, la zona intradosal puede tener un 25% de la luz o span o ancho. Por el uso de las combinaciones de puntuaciones de condiciones de las diaclasas y los datos de orientación de las mismas, una condición de orientación/condición debe ser derivada. Este porcentaje es mostrado en la Tabla XI. Estos porcentajes pueden usarse para definir el soporte que precisan áreas como las siguientes:

60 a 70%, altamente inestables, colapso con fragmentación, requiere un presoporte

70 a 80%, inestable, depende del tiempo de caídas, puede requerir presoporte

80 a 90%, relativamente estable, requiere soporte, puede tener fragmentación

90 a 100%, estable.

En el caso de depósitos entratiformes, las zonas más delgadas y las zonas masivas estratificadas deben ser definidas e identificadas como unidades independientes. La separación de estratos ocurre en zonas de estratificación delgadas, mientras las zonas macizas contribuyen a la estabilidad.

Excavabilidad

Los patrones de diaclasas, tienen directa relación a la excavabilidad y la fragmentación del macizo rocoso y pueden ser usadas en la evaluación de los métodos de extracción a usar en una mina. Esto es muy necesario, ya que en la zona de hangingwall para al menos una altura del cuerpo mineralizado (depósito) debe están clasificada. Diagramas de lo anterior son mostrados en la Figura 7, y son usados para definir el área de undercut para diferentes macizos rocosos. La excavación por fragmentación, resulta en una fragmentación primaria, la cual es el tamaño de una partícula desarrollado en la zona de falla de una caverna avanzada o labor avanzada. La fragmentación primaria es determinada por los estreses en la parte trasera de la excavación y por

los strength (condición) y orientaciones de las diaclasas con respecto s sus estreses. El tamaño del potencial bloque de roca, está basado en el ajuste del valor del FF/m en la Figura 4. La fragmentación secundaria es el rompimiento sobre los bloques de roca primarios en la columna. Para que la comminución ocurra, los estreses generados deben exceder los strenght del bloque rocoso, lo cual es improbable si el bloque se mueve y es amortiguado por rocas más finas o materiales más suaves. Esto es evidente en depósitos heterogéneos que contienen clases 3, 4 y 5. En estos casos, las zonas 4 y 5 se fragmentan fácilmente, pero zonas de clase 3 llegan al drawpoint como bloques grandes que contienen diaclasas con altas puntuaciones por su condición.

Extensión de excavaciones y zonas de falla

El resultado de una excavación de un bloque es la formación de una zona de material excavado que tiene puntuaciones diferenciales de movimiento dentro de límites definidos por el ángulo de la excavación. Más allá del límite de la excavación, una zona de falla es desarrollada con fracturas y movimientos límites (cracks). Como se muestra en la Tabla XII, el strength del macizo rocoso, la cantidad de drawdown, y las estructuras principales dictan el ángulo de excavación y la extensión de la zona de falla. Los métodos de minado relacionados al MRMR en la Tabla XIII muestra como el MRMR varia con el método de explotación.

Diseño de pilares

Los pilares son diseñados para asegurar la estabilidad regional o soporte local en stopes y largos drifts, o para adaptarse bajo medidas de control. En todos los casos, el strength del materia y las variaciones del strenght debe ser conocida ambas, para pilares, cielos, y pisos. La forma del pilar con respecto a la estructura, fragmentación y estreses es significante y es atendida por el procedimiento de ajuste. Por ejemplo, para una razón de ancho con respecto a la altura de menos de 4,5:1, la siguiente fórmula usa el SI y DRMS:

Diseño preliminar o inicial de pit slopes

La Tabla XIV puede ser usada en el diseño de pit slopes iniciales.

Si el macizo rocoso es homogéneo, los ángulos mostrados son comparativamente precisos; sin embargo, en un macizo heterogéneo, los datos de clasificación de las características más importantes, puede ser usado. Por ejemplo, una zona de cizalle mantea dentro del pit con puntuación de 15 el cual dominaría si el resto del macizo tiene una puntuación de 50.

Visión general del sistema

La Tabla XV nos entrega una visión general del MRMR.

Conclusiones

El RMR/MRMR ha sido usado desde 1974, durante este periodo ha sido redefinido y aplicado como una herramienta de planificación para numerosas operaciones mineras. Este es un versátil y comprehensivo sistema que ha tenido una aceptación buena dentro del personal minero. La necesidad de precisión en el muestreo puede no ser de alto requerimiento.

Hay posibles imprevistos por la aplicación del método en experiencias prácticas debido a que el sistema es empírico. El sistema DRMS no ha tenido la misma exposición pero ha proveído de una útil herramienta de aplicación de situaciones de planificación, y ha sido usado completamente en modelamiento matemático. El concepto de ajuste es muy importante en esto ya que fuerza a los ingenieros a reconocer los problemas asociados con el ambiente de aplicación del método