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Presentado a la Internationa! Diario de Mecnica de Rocas y Ciencias de la Minera, 17 de febrero 2006
Pronosticar el fracaso pendiente potencial en minas a cielo abierto -
la planificacin de contingencia y remediacin
Nick D. Rose3 y Oldrich Hungrb
"Pileau Associates Engineering Limited, 215-260 Wes! Esplanade, North Vancouver, BC, Canad V7M3G7 l'Departamento de Tierra y
Ciencias Ocenicas de la Universidad de Columbia Britnica, 6339 Tiendas Rd., Vancouver, BC, Canad V6T 17,4
Abstracto
Pronosticar el fracaso pendiente potencial en minas a cielo abierto es esencial para mantener la seguridad y la mna la productividad. Las
pruebas de laboratorio de los deslizamientos de lluvia inducida en Japn hace 20 aos llev a un enfoque inverso velocidad para estimar el
momento del fallo pendiente. Este enfoque de apelacin al haber sido pasado por alto en gran medida en la minera, pero se ha aplicado con
xito en la prediccin de los tres grandes fallas de pendientes que varan en tamao desde la I a 18 millones de metros cbicos. Estas
predicciones fueron pronosticadas dos semanas a tres meses de antelacin de la falta. Este documento ofrece una visin general del desarrollo
de la inversa velocidad como una herramienta para la prediccin de fracaso y presenta cuatro ejemplos de casos de aplicacin exitosa de este
enfoque. Una metodologa tambin se presenta y se ilustra con un ejemplo, que facilita la planificacin de contingencia y remediacin basado
en pendiente predicciones y seleccin de criterios de tasa de movimiento de umbral operativo tasa movimiento.
Palabras clave: Inverse-velocidad; Prediccin de fallos de pendiente; La falta de remediacin; El fracaso de mitigacin; Planificacin de contingencias
1. Introduccin
La evaluacin de los mecanismos de falla pendiente roca requiere
una comprensin de la geologa estructural, las aguas subterrneas,
resistencia del macizo rocoso y condiciones de estrs in situ. El alivio
de tensin asociada con la excavacin minera conduce a rebote y
relajacin suelo desplazamientos elsticos que disipan con el tiempo,
un proceso que se refiere a menudo como la deformacin
dependiente del tiempo [1,2], Con excavacin continua,
desplazamientos de pendiente regresivas puede ocurrir en una
desaceleracin cclica moda, pero puede no conducir a un fallo
pendiente. Como los niveles de tensin aumentan, o en el caso de los
macizos rocosos dbiles o alterados, ablandamiento cepa puede
conducir a plstico (no recuperable) deformacin y desarrollo de
insuficiencia progresiva.
El mtodo inverso velocidad, desarrollado por Fukuzono
[3] en 1985, proporciona una herramienta til para la prediccin de
tiempo de fallo pendiente. Sorprendentemente, a pesar de que este
enfoque fue desarrollado en base a pruebas de laboratorio hace ms
de 20 aos, no parece que se han aplicado para la prediccin de falla
de la pendiente en tiempo real en la industria de la minera hasta
2001, cuando fue utilizado para predecir el primero de tres fallas de
pendiente a gran escala presentan en este documento. La aplicacin
del enfoque inverso velocidad para los movimientos de pendiente a
gran escala en los macizos rocosos pobres y justas de calidad, ha
llevado a la prediccin precisa de tres grandes fallas que van desde I
a 18 millones de metros cbicos (m3). Volver anlisis de los datos de
otras fallas de pendientes tambin ha proporcionado la calibracin
razonable usando inversa velocidad. Este documento ofrece un fondo
de desarrollo de la inversa velocidad como una herramienta para
predecir el tiempo fracaso y presenta ejemplos de casos que
demuestran el uso exitoso de este mtodo. Tambin se discuten los
enfoques empricos y analticos que proporcionan estimaciones de
posibles zonas de impacto para la zonificacin y el diseo de
medidas correctoras de proteccin de riesgos.
2. Fondo
El concepto de velocidad inversa para predecir tiempo de fallo
pendiente fue desarrollado por Fukuzono [3] sobre la base de las
pruebas de laboratorio a gran escala que simulaban potencial de
deslizamientos inducidos por lluvia en las masas de suelo en varios
ngulos de pendiente. Se consideraron las condiciones simuladas en
el laboratorio para ser caracterstica de acelerar las condiciones de
fluencia (es decir, deformacin continua lenta) por gravedad 'de
carga. Evaluacin de los datos de laboratorio condujo al
reconocimiento de que el logaritmo de la aceleracin de
desplazamiento de la superficie aument en proporcin al logaritmo
de la velocidad de la superficie, resultando en correlaciones
aproximadamente lineales en algunos casos. Cuando inversa
velocidad se represent grficamente frente al tiempo, los valores de
velocidad inversa-acercaron a cero a medida que la velocidad
aumenta asintticamente hacia el fracaso. Trazada grficamente, se
encontr una lnea de tendencia a travs de los valores de inverso
velocidad frente al tiempo para proyectar al eje x (valor cero de la
velocidad inversa), la prediccin de la cal aproximado de fallo, como
se muestra en la Fig. I. Fukuzono present tres tipos de parcelas a los
datos de laboratorio (es decir, cncavo, convexo o lineales) basado
en la siguiente ecuacin:
donde A y son constantes y tf es el momento del fallo. En los
experimentos de laboratorio, se encontr un rango de entre 1,5 a 2,2.
Como se muestra en la Fig. 1, la curva de la velocidad inverse- es
lineal cuando un cncava = 2, cuando un 2.
Basado en los resultados de pruebas de laboratorio, Fukuzono
concluy que un ajuste de tendencia lineal a travs de los datos de
velocidad inversa proporcion una estimacin razonable de tiempo
de fallo, poco antes de la falla. Mediante la sustitucin de un valor de
a = 2 en la ecuacin. 1, la estimacin del tiempo de fallo se puede
simplificar la ecuacin. 2 en la Seccin 3.3.
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ROSE y Hungr 2006 - PREDICCIN PENDIENTE FRACASO 2
3. Metodologa
Suponiendo que la aceleracin de las condiciones de tipo de
fluencia puede ser caracterstica del mecanismo de falla del talud
bajo investigacin (es decir, poco potencial de falla frgil rpida), el
enfoque inverso-velocidad es una herramienta til para evaluar el
tiempo potencial de fracaso. En las primeras etapas del desarrollo de
la insuficiencia, cuando aceleraciones de pendiente puede ser
relativamente baja, las tendencias inversa de velocidad se pueden
utilizar para predecir el potencial tiempo de fallo, lo que permite
tasas de movimiento umbral adecuadas para ser seleccionados para
una operacin segura. Una ventaja importante de este enfoque es que
las tasas de movimiento umbral pueden ser seleccionados en base a
la consideracin de la duracin de la insuficiencia tiempo que
precede, en lugar de sobre la base de estimaciones empricas solos.
Sin embargo, un enfoque de precaucin se debe utilizar en la
aplicacin de este mtodo, de modo que la complacencia no se
desarrolla basado en la precisin asumida en las predicciones de
tiempo de fallo pendiente. Como es el caso con cualquier mtodo de
prediccin de fallos, la precisin del sistema de seguimiento y
enfoque de filtrado de datos puede influir significativamente en las
tendencias predichos. Posibilidad de cambios en el comportamiento
de pendiente tambin debe ser tenido en cuenta. Como tal,
conocimientos especializados se debe emplear siempre las posibles
consecuencias de la falta de pendiente podran afectar negativamente
a personal de la mina, equipos o infraestructura.
Monitoreo Movimiento 3 / Pendiente
Seguimiento de los movimientos de pendiente, incluso en su
forma ms simple, debe llevarse a cabo en todas las situaciones de
minera. Inspeccin visual regular para detectar signos de tensin
grietas, actividad roca cada, deshilachado pendiente, abultamiento
en la cara pendiente o lanzando al pie de una ladera puede
proporcionar advertencia avanzada de inestabilidad potencial.
Dependiendo de la duracin de la minera y las alturas de las laderas
de las minas propuestas, una serie de prismas reflectantes encuesta
situados cerca de la cresta hoyo ofrece una lnea de base de los
desplazamientos de pendiente, de la que los posibles cambios en el
comportamiento de pendiente se pueden evaluar. En las zonas
potencialmente inestables donde se detectan grietas de tensin o
movimientos de pendiente, prismas encuesta, extensmetros
almbricas o crack monitores deben ser desplegados para vigilar los
desplazamientos superficiales. Monitoreo del subsuelo del potencial
de esquila se puede lograr con las tripas "pobres-boy", inclinmetros
de pendiente, o reflectometra de dominio (TDR) cables de tiempo.
Los datos de estas instalaciones deben ser registrados, trazan y se
interpretan regularmente con respecto a la relacin de
desplazamiento, velocidad y aceleracin. Para las encuestas de
estaciones totales de prismas reflectantes, las direcciones vectoriales,
magnitudes y se sumerge puede ser calculado para ayudar en la
interpretacin de los posibles mecanismos de fallo. Descripciones
completas de los mtodos de evaluacin de la superficie y del
subsuelo de monitoreo, recopilacin de datos y se incluyen en
Dunnicliff [4], Turner y Shuster [5] y Wyllie y Mah [6],
3.2 Filtrado de datos
Dependiendo de la exactitud del sistema de seguimiento, el
suavizado de datos puede ser necesaria para filtrar los efectos de
error del instrumento, as como "ruido", como los movimientos
aparentes causados por cambios de temperatura o por episodios
peridicos de vibracin de voladura. En las grandes minas a cielo
abierto, las distancias considerables pueden ser requeridos para
inspeccionar prismas en la direccin del movimiento ladera opuesta.
A grandes distancias, la refraccin ptica y de temperatura y presin
efectos diurnos pueden dar lugar a error apreciable, incluso con los
sistemas de monitoreo ms precisos. Los futuros avances en Sistema
de Posicionamiento Global (GPS) mtodos de monitoreo pueden
ayudar a superar estos problemas. La magnitud del error en las
lecturas de instrumento de la encuesta se puede estimar mediante el
trazado de los datos para los puntos de referencia estables ubicados a
distancias y elevaciones similares desde el instrumento. La
dispersin relativa de los datos de la encuesta se puede evaluar para
determinar la magnitud del error.
Para duraciones cortas entre las mediciones de la encuesta, error
del instrumento puede tener un efecto significativo sobre la
capacidad de detectar bajas tasas de movimiento nivel (velocidad),
debido a la proporcin de error al movimiento detectado. Un nmero
de enfoques se puede utilizar para filtrar los datos y reducir el efecto
de error del instrumento, incluyendo:
medicin de los movimientos de pendiente aproximadamente a
la misma hora del da para reducir los efectos diurnas;
minimizando el nmero de inspectores para reducir la influencia
de los errores de los operadores;
el clculo se ejecuta velocidades medias basado en un
incremento de tiempo que incorpora movimiento suficiente para
reducir la relacin de error de movimiento detectado; y
el clculo de velocidad basado en la lnea de visin o "distancia
geomtrica", reduciendo as la influencia del error angular
horizontal y vertical.
El nivel adecuado de filtrado o suavizado se determina
generalmente a modo de prueba y puede requerir la consideracin de
diferentes duraciones de tiempo entre los valores estudiados, tales
como: un da, siete das, 15 das o 30 das. Filtrado de datos debe
incorporar el menor tiempo
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ROSE y Hungr 2006 - PREDICCIN PENDIENTE FRACASO 3
incremento que proporciona la mejor resolucin de la velocidad sin
efectos significativos de error.
33 Evaluacin de Inverse-Velocidad de datos y la velocidad
prevista de desplazamiento y curvas
Una vez aceleraciones se han identificado en los datos de
movimiento pendiente, tendencias lineales se pueden caber a travs
de los valores de velocidad inverse-, ya sea a mano o con un paquete
de herramienta de graficacin. La evaluacin temprana de posibles
tendencias de falla est normalmente logra mejor visualmente. Una
vez que las tendencias lineales se identifican en los datos de
movimiento de laderas, ecuaciones y coeficientes de regresin lineal
R2 puede ser determinado para mejor ajuste lneas de tendencia. Una
prediccin de tiempo de fallo se puede lograr ya sea visualmente en
la fecha en que la lnea de tendencia intersecta el eje X o mediante el
establecimiento de velocidad inversa igual a cero en la ecuacin
siguiente (basado en la suposicin de una tendencia lineal, es decir, a
= 2):
donde tg es el valor de fecha y hora en el da en el inicio de la
representacin grfica (momento en el que la velocidad es V0),
como se muestra en la figura. I. Prediccin tiempo de fallo se puede
calcular de la siguiente manera:
Una vez que la pendiente de la lnea (A) y la ordenada en el origen
(1 / V0) son conocidos, predijeron velocidades se pueden trazar en
funcin del tiempo tomando la inversa de la ecuacin. 2, tal que:
(4) '
Mediante la integracin de la ecuacin anterior, predijeron
desplazamientos relativos se pueden calcular como sigue:
Velocidad predicho y curvas de desplazamiento relativos pueden ser
comparados con los datos reales de control de pendiente para
determinar si las tendencias predichas se aproximan a valores reales
sobre una base continua, o si los cambios potenciales en el
comportamiento de pendiente pueden estar ocurriendo con el tiempo.
3.4 Seleccin de movimiento umbral Precios
Seleccin de los tipos de movimiento umbral adecuados para un
funcionamiento seguro y el cierre de las zonas mineras a base de
talud tasas de movimiento deben tener en cuenta una serie de
factores, entre ellos:
la exactitud
del sistema de vigilancia pendiente;
el nivel
de comprensin de la pendiente fracaso
mecanismo;
el comportamiento potencial de una falla de la pendiente si
llegara a ocurrir (es decir, el desplazamiento frente al potencial
de falla frgil rpida de tipo fluencia);
el potencial de mitigar los movimientos de pendiente con
medidas correctivas (por ejemplo, apuntalar, la descarga, la
instalacin de los agujeros de drenaje horizontales o pozos,
etc.);
el tiempo necesario para aplicar las medidas correctivas;
disponibilidad de la minera alternativa enfrenta o accesos; y
el tiempo necesario para evacuar con seguridad personal y
eliminar equipos o infraestructura.
El mayor flexibilidad a largo plazo se consigue con las tasas de
movimiento umbral que son lo suficientemente baja para permitir
medidas correctivas para ser implementado de forma segura, antes de
deterioro significativo de las condiciones de pendiente. Los retrasos
en el calendario de la minera se pueden implementar para
determinar si los desplazamientos de pendiente son regresivos
(exhibiendo la deceleracin post-minera) o son progresivos hacia el
fracaso. Estabilidad anlisis puede llevarse a cabo para determinar la
forma ms efectiva, o combinacin de medidas correctivas (es decir,
cresta de la descarga frente a apuntalar, y / o despresurizacin aguas
subterrneas) que puedan ser necesarias para mitigar un posible fallo
pendiente. Las estimaciones del tiempo necesario para poner en
prctica las medidas correctivas se deben desarrollar para determinar
los umbrales de pendiente del tipo de movimiento apropiados. Un
margen de seguridad debe ser incluido para reflejar las
incertidumbres en el comportamiento potencial pendiente.
Si es posible, las medidas correctivas se deben considerar al
menos un mes antes de una falla potencial, para proporcionar la
mxima flexibilidad y seguridad. En ese punto, el seguimiento
pendiente debe llevarse a cabo por lo menos diariamente. Antes de la
implementacin de las medidas correctivas, los retrasos en las
actividades mineras deben ser considerados para probar si se logra la
respuesta regresiva, o si los movimientos de pendiente continan
acelerndose. Influencias potenciales de la precipitacin, la recarga
de las aguas subterrneas (por ejemplo, desde el deshielo de la
primavera) y voladura deberan incluirse en estas evaluaciones.
Actividades de remediacin Minera y debe suspenderse al menos
una semana antes del fallo. Si otros peligros potenciales, como el
aumento de desprendimientos de rocas, fallas banco de escala, etc.,
podran ocurrir como resultado del aumento de los movimientos de
pendiente, estos umbrales deben aplicarse antes en las tasas de
movimiento inferiores.
3.5 Estimacin de la insuficiencia Descentrado Zonas
Potenciales y de impacto
Evaluacin de escombros de descentramiento potencial se puede hacer
usando una relacin emprica conocida como la Fahrboschung o
ngulo descentramiento (definido como el ngulo entre la cresta
post-fracaso y el dedo del pie ltimo de los escombros diapositiva)
para la estimacin de las posibles zonas de impacto y las zonas
mantener-out. La relacin de ngulo Fahrboschung reconoce
intrnsecamente que la distancia de movilidad o de viaje de la roca
avalanchas aumenta con el aumento de volumen. Basado en un
grfico emprica de deslizamientos documentados de volmenes
variables desarrolladas por Scheidegger [7] y de una base de datos de
76 deslizamientos de Europa por Li [8], el ngulo de desviacin de
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ROSE y Hungr 2006 - PREDICCIN PENDIENTE FRACASO 4
una posible avalancha de escombros puede ser estimado. Grficos
empricos relativos volumen fracaso a la tangente del ngulo de
descentramiento, o la relacin de la altura de la pendiente a la
longitud descentramiento (H / L), se pueden utilizar para estimar
posibles distancias de salto. Herramientas de anlisis ms
sofisticados pueden ser utilizados como el cdigo de Anlisis
Dinmico DAN, descrito por Hungr [9], Este cdigo es el ms
adecuado para la evaluacin de los fallos que son relativamente poco
profundas, en comparacin con su extensin superficial, en lugar de
profundas sentados, moderadamente mvil fallas en la roca madre.
Es til en el anlisis y el diseo de las medidas de proteccin (por
ejemplo, bermas de impacto) para el control de las diapositivas de
escombros mviles o avalanchas de rocas asociadas a condiciones de
fallo puesto. Diseo de estas medidas debe incorporar el modelado
de los riesgos potenciales contra cada de rocas con cdigos de
computadora, tales como el Programa de Simulacin Rockfall
Colorado (CRSP), entre otros.
4. Casos de ejemplos de Tiempo error previsto Uso
Inverse-Velocidad
Tres ejemplos de casos se presentan a partir de dos grandes minas
a cielo abierto que ilustran el uso de la inversa de velocidad para la
prediccin de tiempo de fallo. Ejemplos 1 y 3 se produjeron en 2001
y 2005 en Betze-Post mina a cielo abierto de Barrick Gold se
encuentra en el Carlin Trend, el noreste de Nevada. Ejemplo de caso
2 se produjo en otra gran operacin minera. Cada uno de estos
ejemplos de casos involucrados inestabilidades que monitorizados
mediante encuesta estacin total manual y robotizada de prismas
reflectantes, y extensmetros de lnea fija. En cada caso, las
predicciones de fallo aproximarse el tiempo de fallo para el da de la
falla real. Las predicciones de tiempo de fallo para los 1,2 y 18
millones de m3 fracasos fueron pronosticadas semana de dos, cinco
das y tres meses antes del fallo, respectivamente.
En ambas operaciones mineras, las distancias de la encuesta de
ms de 1 kilometro result en una precisin en las mediciones de la
encuesta de aproximadamente 10 a 15 mm o mayor. Como
resultado, se requieren diferentes mtodos de suavizado de datos
para proporcionar resolucin razonable de las tendencias de
movimiento pendiente.
4- /Caso Ejemplo I
Ejemplo de Caso 1 implica un fracaso 550m alta pendiente que se
produjo en la pared sureste del cielo abierto Betze-Post en agosto de
2001. El muro sureste se encuentra en granodiorita rocas intrusivas
jursicas que son argillically (arcilla) alterados a lo largo de las
principales fallas gubia lleno y zonas de cizalla. Como resultado, el
agua subterrnea es muy compartimentada y tiene una influencia
significativa en la estabilidad de taludes. Una descripcin de la
geologa estructural y la hidrogeologa de la pared sureste est
incluido en Rose y Sharon [10],
Deformaciones cua complejos en la pared sureste superior
comenzaron ya en 1993. El fracaso mecanismo involucrado esquila
junto intersecciones cua profundas que sumieron superficialmente
hacia el cielo abierto, provocando agitado hacia arriba a lo largo de
fallas superficiales de inmersin en la pendiente que se orientan de
forma oblicua a la cara pendiente. Estabilidad Los anlisis se
llevaron a cabo para definir la geometra pendiente requerida para
mantener un factor de seguridad mnimo (FOS) de 1,2 bajo
condiciones parcialmente despresurizados. Entre 1993 y 1998, la
estabilidad de taludes se logr en la primera y segunda del este
Laybacks con una combinacin de contrafuertes de roca estril
ingeniera, descargar cortes, stepouts, agujeros de drenaje
horizontales y pozos verticales.
En 1998, un nuevo diseo de la pared sureste se requiere debido a
la inestabilidad que haba ocurrido en dos zonas de pendiente
adyacentes, segn lo descrito por Rose y Sharon [10]. Como parte
del diseo 2SE Layback, doce cuas complejos anidados varan en
tamao desde aproximadamente 1 hasta 10 millones de m3 fueron
analizados utilizando el programa tridimensional equilibrio lmite
CLARA-W [11] para satisfacer una FOS mnimo de 1,2 para la
pendiente final.
Aproximadamente seis meses despus del inicio de la 2SE
Layback, deformaciones pendiente comenzaron a desarrollarse a
mediados y talud superior y se produjo por otros dos aos, hasta el
final de la pared final. Diez prismas de la encuesta se utilizan para
controlar la principal zona de cua complejo con ubicaciones que se
muestran en la Fig. Se encontraron 2. desplazamientos totales de
hasta un metro en la pendiente superior en el transcurso de la
minera, la definicin de una tasa de movimiento promedio de
alrededor de 2 mm / da. Deformaciones Slope respondieron de
forma cclica a la minera y la precipitacin estacional, pero se
mantuvieron regresiva a lo largo de la minera. Se requieren cambios
correctivas para el plan de la mina 2SE Layback y recuperacin de
mineral se complet con xito en enero de 2001 a un banco adicional
por debajo de la cota final de destino inferior.
Aproximadamente cinco meses despus se complet la minera, la
pared sureste comenzaron a mostrar signos de desarrollo de
insuficiencia progresiva, como se ha reconocido desde aceleraciones
dbiles en los datos de seguimiento pendiente. Grficos de velocidad
Inverse- fueron desarrollados para predecir el potencial de tiempo de
fallo pendiente, que se estim inicialmente que se produzca
aproximadamente dos a tres meses ms tarde. Como las tasas de
desplazamiento aumentaron, las tendencias de velocidad inversa-
exhibieron una mayor linealidad y comenzaron a converger en un
tiempo de fallo comn de 29 de agosto de 2001. La Figura 3 es un
grfico de velocidad inversa en funcin del tiempo que muestra las
tendencias predichas de prismas nueve encuesta situados en
diferentes elevaciones en la pendiente (Fig. 2) en los ltimos seis
semanas de datos que conducen al fracaso. Data- suavizado se logr
mediante el clculo de velocidades de seis das distancia inclinacin
para reducir los efectos de error del instrumento en valores de
velocidad de bajo nivel. Coeficientes de regresin lineal (R2) fueron
99% para todos los nueve prismas. Se calcularon los Seis das
velocidades incrementales y grafican hasta dos das antes de la falla.
Aunque los datos promedio de seis das comenzaron a divergir de las
lneas de ajuste ptimo ms cerca del tiempo de fallo (Fig. 3), se
reconoci previamente que los promedios de seis das podran dar
lugar a una prediccin de fallos retraso de hasta uno o dos das . Para
dar cabida a esto, las tendencias best-fit se proyectaron hacia atrs a
travs de dos a cuatro semanas de datos en lugar de ajustar las
predicciones basadas en las tendencias a corto plazo.
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ROSE y Hungr 2006 - PREDICCIN PENDIENTE FRACASO 5
Figura 3: Ejemplo de Caso 1 - Parcela de seis das de duracin media inversa velocidad y la velocidad (predicho curvas frente a los valores
reales en el grfico del recuadro) en funcin del tiempo durante nueve prismas (tiempo 0 era el tiempo observado de fracaso).
Figura 2: Mapa de la pared sureste mostrando geometras complejas de cua, ubicaciones de prisma (puntos negros) y direcciones de deslizamiento (flechas). 1,0 0 0,8 9
0.1
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ROSE y Hungr 2006 - PREDICCIN PENDIENTE FRACASO 6
Un joven de 18 millones de m3 (47 millones de toneladas) fallo se
produjo en la pared sureste del pozo Betze-Post el 29 de agosto de
2001. El fracaso iniciado en una seccin alta de la pendiente lecho de
roca superior 345m, antes del fallo, el ngulo mximo de inclinacin
general (cresta a los pies) fue de 27 sobre una altura pendiente de
450m. El fracaso abarc una altura total pendiente de 550m. El
ngulo definido de la cresta original a la punta de los escombros
fracaso fue 24 . El ngulo Fahrboschung, definido desde la cresta de
la espalda-escarpa de la punta del depsito de deslizamiento de tierra
(escombros fracaso) fue 22,5 . El fallo se produjo en un muro de
boxes ltima aproximadamente ocho meses despus de la
finalizacin de la minera y no tuvo efectos adversos sobre la
explotacin minera a cielo abierto.
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ROSE y Hungr 2006 - PREDICCIN PENDIENTE FRACASO 7
4.2 Ejemplo de caso 2
Ejemplo de Caso 2 implica un fallo pendiente que abarc una
altura 365m pendiente, dentro de 210m de sedimentos aluviales
terciarios consolidados superpuestos lecho de roca intrusiva.
Condiciones del agua subterrnea de alta, una masa de roca
altamente fracturada y la ocurrencia de fallas de inmersin
abruptamente en pendiente, dieron lugar a deformaciones derribando
profundas que propagan en los sedimentos superpuestos, lo que
resulta en un fracaso a la traccin del talud superior. Deformaciones
Slope se haban producido de forma regresiva en respuesta a la
minera durante un perodo de un ao antes de que se reconocieron
signos de insuficiencia progresiva.
La Figura 4 es un grfico de datos para cinco prismas de la
encuesta y uno extensmetro wireline, que muestra la tendencias
lineal de mejor ajuste que se proyectan a un tiempo de fallo que se
prev de una a dos semanas antes de fracaso. Se calcularon las
velocidades de cinco prismas basado en lecturas totales
incrementales de la encuesta vector. El extensmetro de telefona fija
se midi a intervalos de 15 minutos a travs de la telemetra de radio,
pero las velocidades se calcularon sobre una base de 24 horas para
reducir el efecto del error y del instrumento se restablece. Los datos
extensmetro almbricas proporcionan las predicti ms precisos
sobre la insuficiencia de tiempo pendiente, que se prev que dentro
de tres horas de la falla real. El coeficiente de regresin lineal R2
para los datos extensmetro wireline fue del 99%, en comparacin a
83 a 99% para los cinco prismas de la encuesta.
Las actividades mineras se detuvieron con xito de antemano al
fracaso y no hay efectos adversos fueron experimentados por la
operacin minera. El fallo se produjo en una pendiente provisional y
los planes de contingencia siempre caras mineras alternos.
Aproximadamente 1 milln de m3 (2 millones de toneladas) de
material del talud superior se deposit en el nivel de trabajo, la
definicin de un lbulo de escombros que se extenda unos 100
metros desde el pie del talud. Antes de fracaso, la pendiente se
extraa en un ngulo de pendiente interramp (IRA) de 44 . La
escarpa cabeza del fracaso extendi aproximadamente 50 a 75
millones detrs de la cresta hoyo, definiendo un ngulo de 35
Fahrboschung. Cantos rodados de hasta 3 m de dimetro rodaron a
una distancia mxima de 130 metros de la punta original de la
pendiente, pero fueron detenidos por una berma impacto de la
seguridad. 4.3 Ejemplo de caso 3
Ejemplo de Caso 3 implica un 2.000.000 m3 (5.000.000
toneladas) fallo que se produjo en una altura de 120m pendiente en la
pared suroeste del pozo Betze-Post el 22 de mayo de 2005. El fallo
se produjo aproximadamente dos semanas despus de un contacto
litolgico baja resistencia al corte fue daylighted con un chapuzn
promedio de alrededor de 17 hacia el cielo abierto. El fracaso fue
de naturaleza progresiva y sigui a 115 mm de lluvia en once das, y
un evento pico precipitaciones de 53 mm en 24 horas, a seis das
antes de la falla. El fallo se produjo como resultado de la orientacin
adverso de materiales de resistencia al corte bajas en el contacto y las
presiones de poro litolgicas
Figura 4: Ejemplo de Caso 2 - Parcela de inversa velocidad y la velocidad (predicho curvas frente a los valores reales en el grfico del recuadro) en funcin del
tiempo por cinco prismas y un extensmetro de telefona fija (Lime 0 se observ, el tiempo de fallo).
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ROSE y Hungr 2006 - PREDICCIN PENDIENTE FRACASO 8
asociado con la infiltracin de hasta 4.000 litros por minuto de agua
superficial en grietas de tensin en la cresta de boxes.
Como se muestra en la Fig. 5, tendencias inversa-velocidad se
definieron cuatro a cinco das antes de la falla, antes de que los
movimientos de pendiente se haba comportado de una manera
regresiva. La figura 6 es una foto de aproximadamente dos meses
despus de la falla. El fallo se produjo en una pared provisional y no
tena efectos adversos para la actividad minera. Remediacin incluido
el desvo de las aguas superficiales cerca de la cresta de boxes y un
stepout en la punta fracaso. Precediendo el fracaso, la pendiente se
extraa en una cuenta IRA de 38 . El ngulo Fahrboschung fue de 21
, y la distancia mxima desviacin de la punta minada original sobre
90m.
4 3 2
TIEMPO ANTES DE FALLA (DIAS)
18-may-05 19-may-05 20-may-05 21-may-05
FECHA
Figura 5: Ejemplo de Caso 3 - Parcela de inversa velocidad y la velocidad (curvas predichas frente a los valores reales en el grfico del
recuadro) frente al tiempo para tres prismas (tiempo 0 era el tiempo observado de fracaso).
Curvas de velocidad previstos (basados
en inversa velocidad FITS) en
comparacin con los datos reales de
velocidad
4 3 2 1 TIEMPO ANTES DE FALLA (DIAS)
Coeficiente de regresin (R2) = 73 a 91% - de
todos los ajustes de velocidad inversa-
23-may-05
22-may-05
Figura 6: Foto de 2.000.000 m3 Fracaso Southwest Pared al Betze-Post a cielo abierto que se produjo 22 de mayo 2005
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ROSE & I-IUNGR 2006 - PREDICCIN PENDIENTE FRACASO 9
5. Ejemplo de Inverse-Velocity utilizados para
implementar medidas correctivas y Mitigar Fracaso
Slope
Un cuarto ejemplo de caso se presenta que ilustra el uso de
inversa velocidad para planificar e implementar medidas correctivas
para mitigar un posible fallo pendiente, utilizando tasas de
movimiento de umbral seleccionados sobre la base de tiempos de
falla pronosticadas. Este ejemplo se refiere a Un 3-10000000 m3 (5-
18000000 tonelada) la inestabilidad en la pared noreste del cielo
abierto Betze-Post que se desarroll a finales de 2000 y continu a
deformarse a velocidades controladas, hasta el final de la minera en
enero de 2003. Durante la minera, deformaciones de pendiente
fueron gestionados por la aplicacin de los recortes bien colocados
descarga, padrastros outs, a mediados de la pendiente contrafuertes
de roca estril y desarrollo layback temporalmente divisin. Una
descripcin detallada de la ingeniera geolgica, hidrogeologa, el
diseo y el desarrollo del Nordeste Layback est incluido en Sharon,
Rose y Rantap [12].
Desde principios de mayo hasta finales de junio de 2002, los
movimientos de pendiente en la medianoche / Pats cua exhibido
complejos aceleraciones de pendiente con un potencial de tiempo de
fallo indicado de principios y mediados de agosto de 2002.
movimientos de pendiente se relacionaron con bajo ngulo de
inclinacin a lo largo de la baja resistencia al corte (es decir, ,
-
ROSE & I-IUNGR 2006 - PREDICCIN PENDIENTE FRACASO 10
6. Conclusiones y Discusin
Inverse velocidad ha demostrado ser una herramienta til para la
prediccin de los tres grandes fallas de pendientes presentados en
este documento. La aplicacin de este mtodo tambin tuvo xito en
la mitigacin de un fallo pendiente potencial basado en la
consideracin del tiempo requerido para implementar las medidas
correctivas y la programacin de las actividades de recuperacin con
criterios de umbral adecuadamente seleccionados. Todos los
ejemplos de casos presentados en este trabajo involucrado
relativamente grandes inestabilidades (es decir, = 1 milln de m3)
que se produjo en un ambiente de estrs extensional con un insitu
baja relacin horizontal a la tensin vertical. Estas condiciones son
consistentes con la carga de la gravedad y la aceleracin de las
condiciones de tipo de fluencia
simulado en pruebas de laboratorio por Fukuzono [3], La experiencia
con este mtodo no se ha ganado en un esfuerzo horizontal de alta in
situ medio ambiente o en fuerte masas de roca
donde el aumento potencial de rpidoquebradizo fracaso
puede
existir. Como tal, se debe tener precaucin en la aplicacin de este
mtodo en cualquiera de estos entornos.
En el momento de la escritura, ni autor era consciente de otros
ejemplos en inversa velocidad haba sido utilizado para predecir con
xito a gran escala pendientefracaso tiempo
(aunque
el mtodo era demostrado ser xito en "Predecir"
ciertos fracasos pasados con carcter retroactivo, por ejemplo,
Voight, [13,14]). Varios autores han propuesto que la inversa
velocidad debe ser aplicable para predecir grandes deslizamientos
naturales, o sturzstroms, pero sus conclusiones tambin parecen ser
Escala '100m '
Figura 8: Complejo de cua en la pared noreste superior de la fosa abierta Betze-Publicar la participacin de
los fallos de medianoche / Pats y Carlin limo cerosa (3.000.000 m3).
Figura 9: La foto de la pared noreste superior de la fosa abierta Betze-Post que muestra la ubicacin de la
descarga de la cresta de la medianoche / Pats cua compleja.
-
ROSE & I-IUNGR 2006 - PREDICCIN PENDIENTE FRACASO 11
basado en el anlisis posterior de los datos histricos, en lugar de
ocurrencias predichos reales. Kilburn y Petley [15] presentan un
back-anlisis de los movimientos de pendiente horizontales grabadas
antes del colapso catastrfico del Monte Dedo en el embalse de
Vajont en octubre de 1963, reclamando ms de 2.000 vidas
[16] , Regresin lineal de los datos de velocidad inversa-da un
coeficiente de correlacin R2 de 99% a travs de datos de 60 das
antes del evento, la adicin de un ejemplo convincente caso donde el
uso de la velocidad inversa puede haber tenido xito en la
prevencin de posible desastre.
Una metodologa de pronstico fracaso, similar la de este trabajo,
se presenta por Crosta y Agliardi [17], pero utiliza curvas inversa de
velocidad ms complejos presentados por Voight [13,14], Su trabajo
utiliza de nuevo el anlisis de la pendiente natural histrico y abierto
fracasos de minas a cielo para validar el uso de la inversa velocidad
para desarrollar criterios de umbral para la gestin de desastres
asociados con grandes deslizamientos naturales. Ajuste de datos
usando el mtodo inverso velocidad no lineal puede proporcionar
una evaluacin ms precisa de las tendencias a largo plazo, pero es
ms compleja, que puede limitar el uso prctico. Estimaciones
lineales de velocidad inverse- deberan proporcionar una estimacin
razonable del tiempo de fallo, si las predicciones son actualizadas de
manera permanente y un nivel adecuado de filtrado se utiliza para
reducir los efectos del error. La principal ventaja del mtodo es que
las parcelas en tiempo de velocidad inversa, ya sea lineal o no, son
ms fciles de extrapolar hacia el lmite de la insuficiencia de las
curvas hiperblicas habituales registrados por la aceleracin de las
deformaciones antes del fallo. En principio, el mismo enfoque puede
ser utilizado para la extrapolacin de los fenmenos inestables, por
ejemplo la frecuencia de eventos de micro-ssmicos registrados en el
inicio de una falla de la pendiente de roca.
7. Experiencia de base de datos
En un esfuerzo continuo para aumentar la base de datos de la
experiencia con el enfoque inverso velocidad, los autores de este
trabajo les gustara extender una invitacin para que otros puedan
compartir su experiencia con este mtodo. Si es necesario, se puede
mantener la confidencialidad omitiendo referencia a la ubicacin o
fuente de los datos. Correspondencia a este efecto se puede hacer a
travs de correo electrnico al Sr. Nick Rose [email protected] o
el Dr. Oldrich Hungr en la Universidad de British Columbia en
8. Agradecimientos
Los autores de este trabajo agradecen a la gestin de Barrick
Goldstrike Mines Ltd., Barrick Gold Corp. y la empresa minera en
el anonimato que proporciona permiso para presentar los datos de
seguimiento de pendiente y la informacin incluida en este
documento. El reconocimiento se otorga al personal de ambas minas
que recogan los datos de seguimiento pendiente y contribuyeron al
juicio de ingeniera que se utiliz en la aplicacin exitosa de este
enfoque. Un agradecimiento especial se dan a Bob Sharon, Mark
Rantap, Tracey Miller, John Cash, Dave Pierce,
Joe Gallegos y Jorge Armstrong. Comentarios editoriales
desde A1 Stewart, Ian Stilwell y Mike Scholz tambin son
reconocido con gratitud.
9. Referencias
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pendientes rocosas. Ph. D. Tesis, Universidad de Londres,
agosto.
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