ROCAS INDUSTRIALES Y ORNAMENTALES TEMA 7
TEMA 7
DISEÑO DE EXPLOTACIONES
7.1 – PARÁMETROS DE LA EXPLOTACIÓN DE ÁRIDOS
Una explotación a cielo abierto es una excavación realizada en la superficie del terreno con el fin de ex-
traer un material beneficiable de la corteza terrestre.
Los parámetros geométricos principales que configuran el diseño de las excavaciones corresponden a los
siguientes términos:
- Banco:
Es el módulo o escalón comprendido entre dos niveles que constituyen la rebanada que se explota
de estéril o mineral.
- Altura de banco:
Distancia vertical entre dos niveles.
- Talud de banco:
Es el ángulo delimitado entre la horizontal y la línea de máxima pendiente de la cara del banco.
- Límites finales de la explotación:
Son aquellas situaciones especiales hasta las que se realizan las excavaciones; el límite vertical de-
termina el fondo final de la explotación y los límites laterales de los taludes finales de la misma.
- Talud final de explotación:
Es el ángulo del talud estable delimitado por la horizontal y la línea que une el pie del banco inferior
y la cabeza del superior.
- Bermas:
Son aquellas plataformas horizontales existentes en los límites de la excavación sobre los taludes
finales, que coadyuvan a mejorar la estabilidad de un talud y las condiciones de seguridad frente a
deslizamientos o caídas de piedras.
- Pistas:
Son las estructuras varias dentro de una explotación a través de las cuales se extraen los materiales,
o se efectúan los movimientos de equipos y servicios entre diferentes puntos de la misma.
- Ángulo de reposo del material:
Es el talud máximo para el que es estable sin deslizar el material suelto que lo constituye.
El punto de partida para el diseño de cualquier explotación a cielo abierto es la modelización geológica
del yacimiento que se haya realizado previamente a partir de los trabajos de investigación.
Tras efectuar el diseño del hueco final y evaluar las reservas explotables, se pasa a diseñar algunas fases
intermedias y a continuación a definir el método de explotación y a seleccionar la maquinaria que cons-
tituye el sistema minero.
, ROCAS INDUSTRIALES Y ORNAMENTALES TEMA 7
7.2 – CRITERIOS DE DISEÑO DE LAS EXPLOTACIONES
ESTABILIDAD DE TALUDES:
Tiene una importancia fundamental en lo que se refiere a la seguridad y rentabilidad de la misma.
Los factores más importantes que afectan a la seguridad de las operaciones son los siguientes:
- Caída o deslizamiento de materiales sueltos.
- Colapso parcial de un banco.
- Colapso general del talud de la excavación.
Recomendaciones:
Las recomendaciones en relación al control y eliminación de tales riesgos implican la adopción de
las siguientes medidas:
- Diseño adecuado de bancos y plataformas para retener los desprendimientos de materiales.
- Determinación y mantenimiento adecuado de taludes generalmente seguros.
- Control de voladuras.
- Aplicación de sistemas de drenaje para reducir los esfuerzos originados por el agua.
- Saneo sistemático y efectivo de materiales colgados.
Estudios previos:
Los estudios previos necesarios para realizar el diseño geotécnico de un talud estable implican una
caracterización del macizo rocoso objeto de la excavación a partir de:
- Los sistemas de juntas y discontinuidades.
- La relación de estos y la excavación con posibles planos de rotura.
- Los parámetros resistentes de las juntas, las características y propiedades de sus superficies,
así como los materiales que las rellenen.
- Las propiedades geomecánicas de la matriz rocosa.
- Las características hidrogeológicas y las presiones de agua en juntas y fracturas.
- Efecto de las vibraciones sobre los macizos residuales.
A continuación es necesario identificar los modos de rotura susceptibles de producirse, apoyán-
dose en los datos registrados y en la experiencia de explotaciones próximas o análogas.
Factor de seguridad (F):
En geotecnia, el riesgo de colapso de un talud se mide en términos del llamado “Factor de seguri-
dad” (F), que es la relación entre el conjunto de las fuerzas resistentes y las desestabilizadoras que
provocarían la caída del talud.
El valor “F = 1” señala la frontera en la cual un talud es, o deja de ser, estable.
En los trabajos a cielo abierto el coeficiente de seguridad en los taludes de los frentes de explotación
debe ser mayor que 1,2.
En el caso de taludes rocosos las superficies de rotura pueden determinarse a partir de las discon-
tinuidades preexistentes; en el caso de macizos coherentes las roturas son de tipo circular.
TEMA 7
DISEÑO DE EXPLOTACIONES
7.1 – PARÁMETROS DE LA EXPLOTACIÓN DE ÁRIDOS
Una explotación a cielo abierto es una excavación realizada en la superficie del terreno con el fin de ex-
traer un material beneficiable de la corteza terrestre.
Los parámetros geométricos principales que configuran el diseño de las excavaciones corresponden a los
siguientes términos:
- Banco:
Es el módulo o escalón comprendido entre dos niveles que constituyen la rebanada que se explota
de estéril o mineral.
- Altura de banco:
Distancia vertical entre dos niveles.
- Talud de banco:
Es el ángulo delimitado entre la horizontal y la línea de máxima pendiente de la cara del banco.
- Límites finales de la explotación:
Son aquellas situaciones especiales hasta las que se realizan las excavaciones; el límite vertical de-
termina el fondo final de la explotación y los límites laterales de los taludes finales de la misma.
- Talud final de explotación:
Es el ángulo del talud estable delimitado por la horizontal y la línea que une el pie del banco inferior
y la cabeza del superior.
- Bermas:
Son aquellas plataformas horizontales existentes en los límites de la excavación sobre los taludes
finales, que coadyuvan a mejorar la estabilidad de un talud y las condiciones de seguridad frente a
deslizamientos o caídas de piedras.
- Pistas:
Son las estructuras varias dentro de una explotación a través de las cuales se extraen los materiales,
o se efectúan los movimientos de equipos y servicios entre diferentes puntos de la misma.
- Ángulo de reposo del material:
Es el talud máximo para el que es estable sin deslizar el material suelto que lo constituye.
El punto de partida para el diseño de cualquier explotación a cielo abierto es la modelización geológica
del yacimiento que se haya realizado previamente a partir de los trabajos de investigación.
Tras efectuar el diseño del hueco final y evaluar las reservas explotables, se pasa a diseñar algunas fases
intermedias y a continuación a definir el método de explotación y a seleccionar la maquinaria que cons-
tituye el sistema minero.
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7.2 – CRITERIOS DE DISEÑO DE LAS EXPLOTACIONES
ESTABILIDAD DE TALUDES:
Tiene una importancia fundamental en lo que se refiere a la seguridad y rentabilidad de la misma.
Los factores más importantes que afectan a la seguridad de las operaciones son los siguientes:
- Caída o deslizamiento de materiales sueltos.
- Colapso parcial de un banco.
- Colapso general del talud de la excavación.
Recomendaciones:
Las recomendaciones en relación al control y eliminación de tales riesgos implican la adopción de
las siguientes medidas:
- Diseño adecuado de bancos y plataformas para retener los desprendimientos de materiales.
- Determinación y mantenimiento adecuado de taludes generalmente seguros.
- Control de voladuras.
- Aplicación de sistemas de drenaje para reducir los esfuerzos originados por el agua.
- Saneo sistemático y efectivo de materiales colgados.
Estudios previos:
Los estudios previos necesarios para realizar el diseño geotécnico de un talud estable implican una
caracterización del macizo rocoso objeto de la excavación a partir de:
- Los sistemas de juntas y discontinuidades.
- La relación de estos y la excavación con posibles planos de rotura.
- Los parámetros resistentes de las juntas, las características y propiedades de sus superficies,
así como los materiales que las rellenen.
- Las propiedades geomecánicas de la matriz rocosa.
- Las características hidrogeológicas y las presiones de agua en juntas y fracturas.
- Efecto de las vibraciones sobre los macizos residuales.
A continuación es necesario identificar los modos de rotura susceptibles de producirse, apoyán-
dose en los datos registrados y en la experiencia de explotaciones próximas o análogas.
Factor de seguridad (F):
En geotecnia, el riesgo de colapso de un talud se mide en términos del llamado “Factor de seguri-
dad” (F), que es la relación entre el conjunto de las fuerzas resistentes y las desestabilizadoras que
provocarían la caída del talud.
El valor “F = 1” señala la frontera en la cual un talud es, o deja de ser, estable.
En los trabajos a cielo abierto el coeficiente de seguridad en los taludes de los frentes de explotación
debe ser mayor que 1,2.
En el caso de taludes rocosos las superficies de rotura pueden determinarse a partir de las discon-
tinuidades preexistentes; en el caso de macizos coherentes las roturas son de tipo circular.
