Caracterización Geométrica de fallas Geológicas según parámetros críticos y estimación de su resistencia al corte en mina El Teniente. Región del Libertador General Bernardo O´Higgins, Chile.
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Date
2017
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Universidad de Concepción.
Abstract
En minería subterránea, en ambiente de altos esfuerzos, el riesgo de ocurrencia de inestabilidades geotécnicas asociadas a la presencia de estructuras geológicas es una preocupación permanente. En mina El Teniente fallas geológicas aparecen relacionadas con siniestralidades geotécnicas: colapsos y eventos sísmicos de gran magnitud, que pueden causar cuantiosas pérdidas económicas, y en los peores casos, pérdidas humanas. Por esto es importante su identificación, caracterización y estudio, que en la presente Memoria se aborda en dos temas, el primero, una caracterización geométrica estructural, y el segundo, desde un enfoque dinámico y geométrico, en el cual se estima la resistencia al corte de ellas, relacionada a su potencial de activación. La caracterización geométrica se efectúa a las fallas de Segundo Orden Nivel Mina o Fallas Intermedias (persistencia entre 10 a 100 m), mediante análisis de cinco parámetros críticos definidos para fallas de El Tentiente: 1) Persistencia 2) Actitud 3) Material de relleno 4) Espesor del relleno y 5) Ondulación-rugosidad, aplicado hasta el momento sólo a las Fallas Principales (traza >100 m). Esta caracterización se realiza mediante el uso de estadística para la población de Fallas Intermedias del Nivel Sub6, que comprende las minas Dacita, Reservas Norte y Pilar Norte, en el nivel de producción (2.102 m s.n.m.) y en el nivel de hundimiento (2.121 m s.n.m), por separado y de forma conjunta (Total Sub6) sumando un total de 1.350 fallas, registradas en la base de datos Xilab de la Superintendencia de Geología de Codelco División El Teniente. La información utilizada proviene de mapeos rutinarios que realizan los geólogos en las labores de la mina y en modelos digitales de terreno, que han sido estudiados e interpretados y conforman el modelo geológico de El Teniente.
La caracterización indica que la mayor proporción de fallas son Intermedias (86%) en comparación a las Principales (14%). Dentro de las primeras, el rango predominante de persistencia es entre 25 m a 50 m (46%), seguido del rango de 50 a 75 m (23%). Las proporciones en ambos niveles (Producción y Hundimiento) son muy similares, relacionado a la cercanía que existe entre los niveles. Las Fallas Intermedias están mayoritariamente orientadas entre las orientaciones ENE-WSW y EW, y adyacentes. En general son de muy alto ángulo, subverticales a verticales (ángulo de manteo mayor a 75°) con un 63% de los datos, seguidos de fallas de alto ángulo (60° a 75°). El espesor mínimo varía principalmente entre 0,5 a 1,2 cm, el espesor máximo entre 1,0 a 3,0 cm y el espesor típico entre 0,5 a 1,5 cm, con promedios de 1,3 cm, 2,9 cm y 1,3 cm respectivamente. Los materiales de relleno más característicos son: anhidrita, carbonato, yeso, subordinadamente calcopirita, clorita, cuarzo, salbanda, y en menor proporción: molibdenita, bornita y turmalina. La planaridad de las fallas se describe como recta a ondulosa predominante (70-80%). Con respecto al segundo tema, para todas las fallas (136) de un sector acotado del nivel de producción del Sub6 que abarca parte de la Zona de Transición de las minas Reservas Norte (RENO) y Dacita, que es la zona donde se concentran los esfuerzos producto de la actividad minera, se estima la resistencia al corte en base al criterio de Barton y Choubey (1977), determinando para cada una de las estructuras los parámetros: esfuerzo normal, Joint Roughness Coefficient (JRC), Joint Compressive Strength) (JCS) y ángulo de fricción residual.
El esfuerzo normal se calcula en base a los esfuerzos principales locales producto de modelos de esfuerzos, de acuerdo a tres sectores donde ellos se asemejan dentro del área de estudio. El JRC se determina a partir de la geometría de la falla registrada en el plano 2D desde la base de datos; se obtiene una amplitud máxima y el largo del perfil en utilizando principalmente el programa Rhinoceros. Con respecto a la rugosidad, aproximadamente 1/3 de las fallas poseen alta rugosidad, por lo que se encuentran más trabadas y el 36% de las fallas poseen bajo a medio bajo JRC, por lo que son más propensas a activarse. Además el JRC de las fallas se estudia en partes más acotadas de ellas, considerando segmentos hasta 40 m y 80 m de largo, producto de esto se infiere que una misma falla en partes más reducidas de ella suele poseer menores rugosidades. Se confecciona un Mapa de JRC de Falla Total y de Fallas o Segmentos hasta 40 m. El material de relleno no tiene influencia en la resistencia al corte, pues la relación espesor/amplitud es menor a 1 en todas las fallas estudiadas, por lo que JCS de las estructuras es igual al UCS de la roca intacta. El ángulo de fricción residual es calculado mediante una relación logarítmica establecido para las fallas de la mina. Finalmente las resistencias al corte calculadas toman valores entre 13,4 MPa y 46,0 MPa con una media de 35,8 MPa. Se elabora un Mapa de Resistencia al Corte de las fallas del sector RENO-Dacita, en el cual se visualiza mayor cantidad de fallas con menor resistencia al norte, con colores más cálidos. Se propone que aquellas cuyos valores de resistencia al corte estimados están más cercanos al esfuerzo de corte poseen mayor potencial de activación.
Description
Tesis para optar al título de Geólogo.
Keywords
Mina el Teniente (Chile) - Geomorfología, Rocas Estratificadas - Chile - Libertador General Bernardo O’higgins (Región), Rocas Intrusivas - Chile - Libertador General Bernardo O’higgins (Región), Geología de Minas - Chile - Libertador General Bernardo O’higgins (Región), Fallas (Geología) - Chile - Libertador General Bernardo O’higgins (Región), Geología Estructural - Chile - Libertador General Bernardo O’higgins (Región)