ESTUDIO BASICO DE LOS PARAMETROS GEOTECNICOS QUE

ESTUDIO BASICO DE LOS PARAMETROS GEOTECNICOS QUE

PERMITAN DEFINIR Y PROTEGER EN-SUPERFICIE LAS ZONAS

INFLUENCIADAS POR EXPLOTACIONES SUBTERRANEAS DE CARBON

Mayo, 1984

Este trabajo ha sido realizado por la División de Geo

logia Aplicada a la Ingeniería del Instituto Geológio y Mine

ro de España ( IGME ), en régimen de convenio con la Empresa

Nacional Adaro de Investigaciones Mineras, S.A., (ENADIMSA)

con la participación de:

Por parte del IGME:

D. José María Pernia Llera . Director de Estudio.

Por parte de ENADIMSA:

- D. Antonio J. Campos de Orellana Pardesa. Jefe del

Proyecto.

- D. Juan Herrera Estevez.

Asimismo han colaborado eficazmente y sin los cuales

habría sido imposible este estudio, los Directores e Ingenie

ros de: Combustibles de Fabero, Antracitas de Gaiztarro, An

tracitas de Fabero, Minero Siderúrgica de Ponferrada (Villa

blino y Camocha), Hulleras de Sabero, Hullera Vasco-Leonesa,

Antracitas de Velilla, Minero Cantabro Bilbaina, HUNOSA, Mi

nas de Figaredo , Minas de Lieres, Carbones de Narcea , Antraci

tas de Gillón, ENCASUR, ENDESA y Minas y Ferrocarriles de

Utrillas.

I N D I C E

Págs.

1.- INTRODUCCION ..................................... 1

2.- MOVIMIENTOS DEL TERRENO Y DAÑOS EN SUPERFICIE. CON

CEPTOS Y FUNDAMENTOS ............................. 5

2.1.- DEFORMACIONES DISCONTINUAS ................. 6

2.2.- DEFORMACIONES CONTINUAS .................... 72.3.- FORMACIONES DE DAÑOS EN SUPERFICIE 9

2.3.1.- Subsidencia ........................ 9

2.3.2.- Pendiente ......................... 112.3.3.- Curvatura ...... ............... 112.3.4.- Desplazamiento horizontal y distor -

sión ............................... 12

2.3.5.- Deformación ........................ 122.4.- DAÑOS NO PRODUCIDOS POR EXPLOTACIONES MINE

RAS Y FACILMENTE CONFUNDIBLES .............. 14

2.5.- DEFORMACIONES DEL TERRENO PERMISIBLES EN SU

RELACION A ESTRUCTURAS ..................... 162.6.- PRECAUCIONES ESTRUCTURALES ................. 16

3.- PROBLEMATICA DE LOS MACIZOS DE PROTECCION EN LAS -

CUENCAS CARBONIFERAS ESPAÑOLAS ................... 18

3.1.- PLANTEAMIENTO GENERAL ...................... 19

3.2.- RESUMEN DE LA INFORMACION Y DATOS RECOGIDOS. 22

4.- MEDIDAS SOBRE LA EXPLOTACION PARA REDUCIR DAÑOS ES

TRUCTURALES EN SUPERFICIE ........................ 29

4.1.- PRINCIPIOS ................................. 30

Págs.

4.2.- CONFIGURACIONES'QUE MAXIMIZAN LAS DEFORMACIO

NES Y LOS DAÑOS ESTRUCTURALES .............. 31

4.3.- PROFUNDIDAD CRITICA DE LAS EXPLOTACIONES ... 34

4.4.- MACIZOS DE PROTECCION ...................... 36

4.4.1.- Caso Bi-dimensional ................ 36

4.4.2.- Caso tri-dimensional ............... 41

4.5.- EXTRACCION PARCIAL ......................... 50

4.6.-RELLENO ............... 51

4.7.- EXCAVACION RAPIDA .......................... 54

4.8.- DISPOSICIONES ESPECIALES DE LOS TAJOS ...... 56

4.8.1.- Explotación Armónica 57

4.8.2.- Frentes Escalonados .... .......... 59

4.8.3.- Frentes Opuestos 59

4.8.4.- Orientación de los Frentes ......... 60

4.9.- MACIZOS DE PROTECCION DE POZOS 62

5.- CONCLUSIONES ..................................... 68

6.- REFERENCIAS ................................. 74

ANEXO A - FUNCIONES DE INFLUENCIA PRINCIPIOS ......... 81

1.- INTRODUCCION ..................................... 82

2.- CONCEPTOS ....... .............................. 83

3.- FUNCIONES DE INFLUENCIA Y SUBSIDENCIA ............ 87

4.- FORMAS DE FUNCIONES DE INFLUENCIA 91

ANEXO B - MAGNITUDES CARACTERISTICVAS EN LOS DAÑOS ES

TRUCTURALES PRODUCIDOS POR SUBSIDENCIA ..... 97

1.- MAGNITUDES MAS IMPORTANTES GENERADAS EN LA SUBSI

DENCIA ........................................... 98

ANEXO C - DESPLAZAMIENTOS HORIZONTAELS Y DEFORMACIONES

CALCULO Y RELACIONES ....................... 101

1.- DESPLAZAMIENTO MAXIMO HORIZONTAL ( Vmax) .......... 102

2.- CURVAS DE DESPLAZAMIENTOS HORIZONTALES ........... 105

Págs.

3.- LAS DERIVADAS DEL DESPLAZAMIENTO .................. 107

ANEXO D - ESTADO ACTUAL EN LAS PRINCIPALES CUENCAS CAR

BONIFERAS ESPAÑOLAS .......................... 110

1.- BIERZO ( LEON ) ..................................... 111

1.1.- COMBUSTIBLES DE FABERO 112

1.1.1.- Aspectos Geológicos y Geotécnicos . 112

1.1.2.- Sistemas de Explotación ............. 113

1.1.3.- Macizos de Protección ............... 115

1.1.4.- Fenómenos de Subsidencia ............ 115

1.2.- ANTRACITAS DE FABERO ......................... 116

1.2.1.- Aspectos Geológicos y Geotécnicos ... 116


1.2.3.- Macizos de Protección 120


1.3.- ANTRACITAS DE GAIZTARRO 122

1.3.1.- Grupo Escandal ...................... 122

1.3.1.1.- Aspectos Geológicos y Geo

técnicos .................. 122

1.3.1.2.- Sistema de Explotación .... 123

1.3.1.3.- Macizos de Protección ..... 124

1.3.1.4.- Fenómenos de Subsidencia 124

1.3.2.- Grupo Caleyo ................ ........ 124

1.3.3.- Grupo Jarrina ....................... 126

2.- LEON NORTE ......................................... 128

2.1.- MINERO SIDERURGICA PONFERRADA (Villablino) 129





2.2.- HULLERAS DE SABERO Y ANEXAS ................. 132



2.2.3.- Macizo de Protección ................ 135


Págs.

3.- GUARDO ( PALENCIA ) ............ ................. .. 136

3.1.- ANTRACI TAS DE VELILLA 137

3.1.1.- Aspectos Geológicos y Geotécnicos 137

3.1.2.- Sistema de Explotación .............. 138



3.2.- MINERO CANTABRO- BILBAINA .................... 140

3.2.1.- Aspectos Geológicos y Geotécnicos 141




4.- CUENCA CENTRAL ASTURIANA 144

4.1.- HUNOSA ... ............... ................... 145

4.1.1.- Campo de la Moral (Pozo Pumarabule) 145


técnicos .................. 146

4.1.1.2.- Sistemas de Explotación ... 147


4.1.2.- Campo del Boo ( Pozo Aller ) .......... 149


técnicos 149

4.1.2.2.- Sistemas'de Explotación ... 150



4.1.3.- Campo del Pozo Llamas ............... 152


técnicos .................. 152

4.1.3.2.- Macizos de Explotación .... 154


4.1.3.4. - Fenómenos de Subsidencia 155

4.1.4.- Pozo Candín ......................... 155


técnicos .................. 156

4.1.4.2.- Sistema de explotación .... 156



4.1.5.- Pozo M2 Luisa ....................... 159

4.1.5..1.- Aspectos Geológicos y Geo

técnicos .................. 159




4.1.6.- Pozo Santa Bárbara .. ................ 162


técnicos ................ 162

4.1.6.2.- Sistema de explotación .... 163



4.1.7.- Pozo Pumarabule ..................... 165


técnicos 165


4.1.7.3.- Macizo de Protección ...... 167


4.2.- MINAS DE FIGAREDO ........................... 168

4.2.1.- Zona de Los Pozos ................... 168


técnicos .................. 168

4.2.1.2. - Sistemas de Explotación ... 172

4.2.1.3.- Macizo de protección ...... 172.

4.2.1.4.- Fenómeno de Subsidencia ... 172

4.2.2.- Macizo de Santa Cruz ................ 172

4.2.2.1.- Aspectos. Geológicos y Geo

técnicos .................. 174

4.2.2.2.- Sistemas de Explotación ... 174


4.2.2.4 .- Fenómenos de subsidencia 175

Págs.

5.- ASTURIAS NORTE Y ORIENTAL ......................... 17 135.1.- MINERO SIDERURGICA DE PONFERRADA ( MINA LA CA

MOCHA ) ..................................... 1785.1.1.- Macizo del pozo ..................... 178

5.1.1.1.- Aspectos Geológicos y Geotécnicos .................. 178

5.1.1.2.- Sistemas de Explotación ... 1805.1.1.3.- Macizo de protección ...... 180

5.1.2.- Macizo de protección de acuíferos ... 1815.2.- MINAS DE LIERES ............ ................. 181

5.2.1.- Aspectos Geológicos y Geotécnicos ... 1825.2.2.- Sistemas de Explotación ............. 1835.2.3.- Macizos de Protección ............... 1835.2.4.- Fenómenos de subsidencia ............ 185

6.- ASTURIAS OCCIDENTAL ............................... 186

6.1.- CARBONAR .................................... 1876.1.1.- Aspectos Geológicos y Geotécnicos ... 1876.1.2.- Sistema de Explotación .............. 1906.1.3.- Fenómenos de Subsidencia 190

6.2.- ANTRACITAS DE GILLON ........................ 1906.2.1.- Macizos de Ritorno ................... 192

6.2.1.1. - Aspectos Geológicos y Geotécnicos .................. 192

6.2.1.2. - Sistema de Explotación .... 1926.2.1.3.- Macizos de Protección ..... 1946.2.1.4.- Fenómenos de Subsidencia 194

6.2.2.- Macizo de Gillón .................... 194

7.- GUADIATO (Córdoba) ................................ 200

7.1.- ENCASUR ..................................... 2017.1.1.- Pozo Cervantes ...................... 201


técnicos .................. 201

Págs.



7.1.1.4.- Fenómenos de Subsidencia .. 205

7.1.2.- Espiel .............................. 205


técnicos ............. .. 205




7.1.3.- Pozo Cervantes nQ 3 210

8.- TERUEL ..................... ....................... 214

8.1.- ENDESA . MINA INNOMINADA ..................... 215





8.2.- ENDESA . MINA LA OPORTUNA .................... 222

8.3.- MINAS Y FERROCARRIL DE UTRILLAS ............. 226




8.3.4.- Fenómenos de Subsidencia 231

1.- INTRODUCCION

El conocimiento actual sobre movimientos del terreno

creado por fenómenos de subsidencia y los daños causados se

viene basando normalmente en observaciones realizadas sobre

depósitos y yacimientos estratificados . Los estudios , normas

y regulaciones establecidos en los distintos paises confirman

en que son movimientos diferenciales del terreno , en particu

lar las deformaciones unitarias , las causantes de los daños

experimentados en estructuras sometidas a fenómenos de subsi

dencia. Las opiniones en relación a que volumen de deforma

ción del terreno produce tal grado de daño estructural, no

gozan de una uniformidad semejante.

Los daños producidos por las explotaciones mineras pue

den reducirse o prevenirse mediante medidas estructurales o

de labores de explotación . Este último aspecto incluye gene

ralmente medidas tomadas para minorar los movimientos del te

rreno , como pilares , macizos, rellenos y extracción parcial

así como para reducir movimientos temporales ( extracción rá

pida , y disposiciones especiales de las explotaciones).

Debido a que los movimientos diferenciales disminuyen

con la profundidad de las explotaciones, los macizos de pro

tección no se hacen indispensables a grandes profundidades.

Los pozos mineros son una de las estructuras principalmente

afectadas por variaciones verticales de los desplazamientos

de los materiales rocosos.

2 -

3 -

do del arte " en las principales cuencas carboníferas españ olas sobre los macizos de protección, su utilización, diseñoy fundamentos teóricos o experimentales en que están basados,para pasar luego a una exposición del desarrollo actual deesta tecnología de los macizos-tal y como hemos expresado enel párrafo precedente.

El fundamento conceptual aquí usado parte y se basaprincipalmente de las experiencias y desarrollos teóricos llevados a cabo en las cuencas centrales europeas ( Alemania, Polonia y URSS principalmente ), que es donde estos temas se hanllevado con mayor rigurosidad , amplitud y aplicabilidad. Losdesarrollos realizados por el National Coal Board ( U.K.) sontotalmente experimentales , únicos y exclusivamente aplicablesa sus condiciones particulares , tal y como ellos mismos reconocen y son conscientes . En USA, estos aspectos de la geote cnia han sido poco desarrollados , debido obviamente no a lafalta de potencial tecnológico, indiscutible , sino a las necesidades propias y particulares de su minería.

La proyección de este trabajo, se hace partiendo dela aportación de las mencionadas cuencas centro europeas, basadas en una tecnología- teórico-experimental , de relativa yfácil utilización . Estudios puntuales en explotaciones concaracerísticas muy específicas y problemas muy concretos ylocales, haría necesario . la utilización de técnicas basadasen análisis numéricos , los cuales llevan consigo un muy detallado conocimiento de las características geomecánicas de losmateriales geológicos , de sus condiciones tensionales, etc.,los cuales obligan a unos programas de caracterización máslargos y más costosos que los necesitados por la metodologíaaquí expresada.

4

2.- MOVIMIENTOS DEL TERRENO Y DAÑOS EN SUPERFICIE

CONCEPTOS Y FUNDAMENTOS

2.1.- DEFORMACIONES DISCONTINUAS

Bajo ciertas condiciones , las operaciones mineras pue

den causar fuertes fracturaciones en la superficie del terre

no, conocidas como discontinuas . Las más importantes son:

1.- Fracturas abiertas, desde pocos centímetros a 30 6 40 cm.

2.- Deslizamientos bruscos en el terreno sobre planos inclina

dos. Deslizamientos que pueden ir igualmente desde pocos

centímetros a metros.

3.- Hundimientos locales ("cave-in pits"), que se consideran

como colapsos locales del terreno, formándose pozos que

pueden llegar a tener varias decenas de metros de.diáme

tro y profundidad.

Estas deformaciones discontinuas pueden crear serios

daños estructurales . Su magnitud no puede ser precalculada

ni prevista , aunque existen indicaciones que nos pueden ayu

dar a su posible ocurrencia:

1. Rapidos y repentinos cambios en el tipo de roca o subsue

lo y fallas importantes.

2. Las deformaciones discontinuas en terrenos predominante

mente uniformes y homogeneos tienen lugar preferentemente

6 -

en las regiones de máxima deformación de la cuenca de sub

sidencia, definidas por el ángulo de ruptura (S) del que

luego hablaremos.

3. Una vez que se ha formado una discontinuidad, cualquier

avance en las explotaciones, es proclive a crear mayores

dislocaciones en dichas deformaciones discontinuas.

Este tipo de deformación es relativamente raro y espo

rádico en explotaciones estratificadas o en capas; siendo más

comun en operaciones sobre yacimientos masivos con grandes

dimensiones verticales.

Una información más extensa ha sido elaborada en las

referencias 28 y 29.

2.2.- DEFORMACIONES CONTINUAS

El caso normal es el de la distribución continua del

movimiento del terreno, de forma que den lugar a una cubeta

continua de subsidencia.

Las características de las cubetas de subsidencia con

tinuas se detallan y comentan en las. referencias 22, 24, 25,

26 y 27. Desde el punto de vista de daños estructurales cau

sados por estas deformaciones, es conveniente analizar la de

formación en superficie en los siguientes cinco componentes:

a) Desplazamientos absolutos:

1 - Desplazamiento vertical o subsidencia propiamente di

cha (S).

7 -

2 Desplazamiento horizontal ( v), que puede en cualquier

punto descomponerse en dos componentes perpendiculares

(vx y vy).

b) Movimientos diferenciales:

3 - Pendiente de la cuenca de subsidencia (s'), que no es

más que la derivada de la curva del perfil de subsiden

cia con respecto a la variable horizontal.

4 - Curvatura ( vertical ) ( s") de la cuenca de subsidencia.

Sus valores son tan pequeños que son prácticamente

iguales a los derivados de la pendiente o la segunda

derivada de la curva de subsidencia con respecto a la

variable horizontal.

5 - Deformación ( e ) en direcciones horizontales, definida

como la derivada de desplazamiento horizontal (v).

Puede ser a tracción (+) o a compresión (-).

La Figura 1, ilustra fácilmente los principales elemen

tos del movimiento del terreno causado por fenómenos de subsi

dencia en un área de extracción crítica en una capa horizon

tal con un estado de deformación bidimensional.

La subsidencia máxima ( Smax ), ocurre en el centro de

la cubeta de subsidencia . 50% de la misma ocurre en el punto

de influxión (IP), que se utiliza normalmente como origen del

sistema de coordenadas , cuando los movimientos se expresan

matemáticamente en función de la distancia horizontal x.

g _

Si el extremo de la cubeta de subsidencia es discerni

ble como punto de subsidencia cero, este punto define el ángu

lo limite ( y ). Si el punto de inflexión de la curva del

perfil no tiene lugar verticalmente sobre el limite de la ex

plotación, el ángulo limite deberá ser definido por la pro

yección vertical sobre la explotación de dicho punto de in

flexión. Este, en la práctica implica la introducción de lo

que se llama una "zona de compensación" (d).

La máxima pendiente (so ) y el máximo desplazamiento

horizontal ( Vmax ) tiene lugar sobre el punto de inflexión (x

= o).

La. máxima curvatura convexa y la máxima deformación

a tracción ( expansión, + Emax ), ocurre a una distancia xc,

la cual define el ángulo de ruptura ( R ) , esto es xc = h cot í

La máxima curvatura cóncava y la máxima deformación

a compresión ( - Emax ) tiene lugar sobre el centro del área

subcrítica teniendo un ancho de 0,4 a 0,5 veces la profundidad

(h)-

2.3.- FORMAS DE DAÑOS EN SUPERFICIE

2.3.1.- Subsidencia

La subsidencia absoluta raras veces da lugar de forma,

directa a daños estructurales (si todos los puntos de una es

tructura sufren una misma traslación en el mismo sentido, no

se transmitirán ni generan tensiones ni esfuerzos sobre la

estructura).

9 -

v Despl. Hor.Vmax _ _ _ Deform.

Emox-x •x

x=0Emak 1'

iT NI

Subsid.5' '� - - - Pendiente

Curvatura

x-•� x=0

Smox sLF

5

Capa

Fig. 1 .

f

A6

Fig. 2

10

Pueden crearse problemas, sin embargo, cuando cursos

hidráulicos o aguas subterráneas se.encuentran presentes: la

subsidencia en puentes reducen la luz del mismo, así como las

cimentaciones pueden hundirse por debajo del nivel freático.

También puede producir inundaciones y dislocaciones en la com

posición y circulación de las aguas subterráneas.

2.3.2.- Pendiente

La pendiente de la cubeta de subsidencia, hace cambiar

y afecta el gradiente de las carreteras, lineas de ferroca

rril, y conducciones de gas y agua.

También produce cabeceos y pérdidas de verticalidad

peligrosas, en edificios altos (aunque casas pequeñas pueden

hacerse inhabitables en casos extremos) y en máquinas que ne

cesitan mantener su horizontalidad o verticalidad (máquinas

de extracción, gruas).

La pendiente es una magnitud adimensional y se expresa

normalmente en mm/m o en forma de fracción (5 mm/m o 5 x 10 3).

La máxima pendiente en un perfil. de subsidencia es del orden

de 2 x 10-3 a 20 x 10-3, pudiendo llegar a 150 x 10-3 especial

mente en explotaciones en multicapas.

2.3.3.- Curvatura

La curvatura vertical del terreno expresa un movimien

to diferencial vertical, y por tanto, es proporcional a la

deformación horizontal, es por esto por lo que a veces es usa

do como el principal causante de daños en subsidencia. Sus

efectos directos sobre las estructuras son:

- 11 -

1.- Deformación cortante o distorsión, definida como cambiosangulares sobe angulos -rectos (Fig. 2), de forma tal queestructuras de cuadros son distorsionadas y descuadradas.

2.- Flexión. Especialmente en paredes largas (Fig. 2). Lacurvatura cóncava, por ejemplo, induce compresión en laspartes altas de los edificios.

La curvatura es a menudo expresada por su inversa, elradio de curvatura; con valores que oscilan entre 1.000 y

20.000 metros. Valores por debajo de 500 metros son excepcio

nales. La curvatura tiene dimensiones de m-

2.3.4.- Desplazamiento horizontal y distorsión

Los desplazamientos horizontales uniformes de una es

tructura.no causa prácticamente ningún daño, justo como la

subsidencia uniforme-..

Los desplazamientos diferenciales en la forma de curvaturas horizontales son más serios , dando lugar a distorsiones

de alineaciones horizontales.

2.3.5.- Deformación

Las deformaciones horizontales (expansión y compre

si0n) son las causantes de la mayoría de los daños. Los prin

cipales efectos que interfieren con las funciones de la es

tructura o incluso su inestabilidad, son las fracturas de

tracción, de corte, cizalladura o de compresión y el pandeo

de elementos estructurales. Los daños más normales son sobre

paredes, puentes, y oleoductos, tendidos eléctricos, y líneas

de ferrocarril. Hay muchos materiales, tales como la estruc

12 -

tuca de ladrillos o mampostería, que se comportan mucho mejora compresión que a tracción.

La deformación es una cantidad adimensional y se expresa como tal, en porcentaje o en mm/m. Una deformación de 2x 103 es igual a 0,2% o 2 mm/m. Las máximas deformacionesen cubetas de subsidencia de una sola capa son del orden de1 x 103 a 10 x 10-3.

La transmisión de las deformaciones del terreno a lasestructuras, es un fenómeno complejo, que ha empezado a tratarse con rigurosidad en los últimos 10 años, al tratar lainteracción del suelo con estructuras tipo plataformas "off-

shores" y en la transmisión de efectos dinámicos provocados

por impulsos sísmicos del terreno a obras civiles tipo centrales nucleares, en este último sentido ha sido el grupo delEarthquake Research Center de la Universidad de Californiaen Berkeley, formado por H.B. Seed, I.M. Idress, y J. Lysmer

los más destacados.

Sin llegar a ese tipo de matización requeridos por es

tructuras que.admiten muy poco riesgo, otros tipos de valora

ciones de estos problemas se han venido desarrollando para

los problemas de interacción suelo-estructura relacionados

con problemas de subsidencia y que pasamos a comentar.

De forma general, las deformaciones del terreno trans

miten fuerzas y efectos friccionales a los elementos estructu

rales, y en caso de deformaciones a compresión, se inducen

presiones laterales sobre elementos de dichas estructuras que

existen por debajo del nivel del suelo (cimentaciones, etc.).

En las cuencas alemanas , se sugiere (referencia 28), 2/3 como

coeficiente de fricción entre el suelo y la cimentación y en

- 13 -

caso de estructuras ligeras en suelos cohesivos (oleoductoso conducciones similares enterradas), un esfuerzo criartetransmitido de 0,1 kg/cm.

La escuela polaca, en este respecto, establece unarelación entre el asentamiento de un edificio debido a su propio peso y la subsidencia debida a un proceso de explotaciónminera (referencia 30), sugeriendo la expresión:

S'b = S' (0 , 033 H + 0,45 ) + 0,6 + 104

en donde:

S'b = distorsión total.

S' = subsidencia minera.

L = Longitud del edificio.H = Altura del edificio.

2.4.- DAÑOS NO PRODUCIDOS POR EXPLOTACIONES MINERAS Y FACILMENTE CONFUNDIBLES

Existe un número de procesos diferentes a los propiamente mineros , que pueden generar el mismo tipo de daños estructurales que. la subsidencia minera. Tales daños "no-mineros", pueden crear confusiones en ciertos distritos y cuencasmineras. Algunos de estos procesos son:

1) Asentamiento del terreno debido al peso de los edificios.

2) Cambios en el contenido en agua del suelo, por subída o bajada del nivel freático, dando lugar a variaciones en la capacidad portante del terreno.

- 14 -

3) Influencias químicas, que dan lugar a deterioriza

ción de trabajos de mamposteria, no a corrosión de

elementos estructurales metálicos.

4) Efectos térmicos. Las fuertes diferencias y cambios

termométricos, pueden causar deformaciones latera

les en lineas de ferrocarril, tuberías y pavimen

tos semejantes a las deformaciones asociadas a la

subsidencia minera.

5) Movimientos Tectónicos, de larga duración de la cor

teza terrestre.

En las referencias 22 y 31, se citan un buen número

de ejemplos relacionados con estos fenómenos de pseudo-subsi

dencia.

Algunas formas de estos daños en los distritos mineros

pueden ser identificados como tal. Daños producidos por com

presión en las regiones marginales de una cuenca de subsiden

cia, o asentamientos atípicos del terreno sobre espacios o

distancias cortas, son ejemplos característicos. Si a su vez

se tienen o se han . podido precalcular las deformaciones del

terreno producidas por subsidencia minera, la comparación de

esta información con los fenómenos observados pueden indicar

nos de la existencia de pseudo-subsidencias. Estudios comple

mentarios del subsuelo y de las estructuras pueden conducir

nos a resultados definitivos. El problemas de juzgar las cau

sas de los daños estructurales, es por lo general dificil,

y especialmente cuando fenómenos de subsidencia y pseudo-sub

sidencia se encuentran presentes. La cooperación de expertos

en minería con los de obras civiles y estructuras es esen

cial.

- 15

2.5.- DEFORMACIONES DEL TERRENO PERMISIBLES EN SU RELACION

A ESTRUCTURAS

Las deformaciones del terreno son "permisibles", sino causan daños estructurales apreciables. La cuestión es

pues individual, dependiendo de la clase de estructura y sue

lo y de lo que se considera como "apreciable". Existen por

tanto una gran variedad de criterios.

Las deformaciones permisibles del terreno debido a fe

nomenos de subsidencia, sé han venido desarrollando de acuer

do a las experiencias ganadas en los distintos países.

Las recomendaciones dadas por el Natioñal Coal Board

en Inglaterra, así como en Francia, Alemania, Polonia y Ru

sia, (cuencas del Donetz, Karaganda, Kizelovsk y Chelyabinsk)

se recogen en las referencias 22, 2, 28, 18 y 32. Los valores

permisibles dependen del tipo de estructuras sobre las que

se está actuando, aunque en lineas generales y para estas

cuencas centroeuropeas, la deformación unitaria a tracción

(expansión) permisible oscila entre 0,5 a 10 x 103 la pen

diente entre 1 - 15 x 10-3, la curvatura entre un radio de

200 hasta 20.000 metros. Los valores permisibles para deforma

ciones a compresión son del orden de 2 ó 4 veces superiores

a los establecidos para la deformación a expansión.

2.6.- PRECAUCIONES ESTRUCTURAELS

El diseño y construcción de las estructuras de superfi

cíe con el objeto de reducir los daños producidos por subsi

dencia es una auténtica ingeniería en sí misma . La mayoría

de estas medidas toman una de las siguientes formas, bien al

ternativamente o en combinación:

- 16 -

1) Reforzamiento de los cimientos o superestructurasmediante diseños rígidos ; haciéndolo capaz de aguantar los esfuerzos transmitidos por el terreno.

2) Diseño Flexible , mediante el cual la estructura se

adapta a las deformaciones transmitidas sin pérdida

de resistencia . ( Estructuras de madera, conduccio

nes flexibles, juntas telescopicas , y cimentaciones

flexibles con carretéras).

3) Reduciendo los esfuerzos transmitidos por el terre

no, mediante:

a. Edificaciones de pequeña superficie.

b. Manteniendo los edificios independientes unos

de otro, en pequeñas unidades.

c. Disminuyendo la unión del terreno con la estruc

tura.

d. Abriendo trincheras alrededor de los edificios

con el fin de absorber deformaciones a compre

sión.

4) Orientando los edificios en relación a las explota

ciones mineras . La dirección de máxima longitud de

la base de un edificio debe de ser paralela a las

lineas de igual subsidencia , con el fin de minimi

zar los efectos de la deformación.

17 -

3.- PROBLEMATICA DE LOS MACIZOS DE PROTECCION

EN LAS CUENCAS CARBONIFERAS ESPAÑOLAS

3.1.- PLANTEAMIENTO GENERAL.

Era evidente que para poder definir una metodología

general que pudiera optimizar el dimensiónado de macizos depozos y estructuras en superficie, se hacia necesario recoger

una extensa información de como se encontraba esta problemáti

ca en la industria minera carbonífera española, que diseños

se habían realizado, criterios seguidos, y demás aspectos geo

lógicos, geotécnicos y de explotación que repercuten en la

definición y dimensionamiento particular de dichos macizos.

De esta forma se confeccionó una serie de puntos funda

mentales, o información que se hacia necesaria recoger de

las cuencas, empresas y operaciones mineras. Esta información

debería proveer los siguientes datos sobre las explotaciones

mineras:

a) Composición típica de los materiales geológicos que

componen el techo de la capa de carbón (tipo de ro

ca, potencia, edad geológica).

b) Sección vertical típica de aspectos de geología es

tructural más destacables (pliegues, fallas y ca

racterísticas de las mismas-directas, inversas, ci

zalladura, orientación, buzamiento, espesor).

c) Características geomecánicas de los materiales del

19 -

techo y del carbón ( resistencia uniaxiales a compresión, a tracción, planos de crucero, permeabilidad,

etc.).

d) Topografía y relieve de superficie.

e) Dimensiones del macizo. Profundidad de la capa ypotencia. Angulos de protección.

f) Inclinación de la capa.

g) Sistema de explotación . Dimensiones . Tipo de relle

no. (Hidráulico , neumático, manual, llaves ). Arran

que. Fortificación.

h) Deformación horizontal unitaria máxima permitida

por la estructura a proteger.

i) Cubeta de subsidencia . Desplazamiento máximo verti

cal y horizontal observado . Angulos limites y de

ruptura. Curva de subsidencia.

j) Tipo de estructura que se protege ( pozo, obra ci

vil, población, lavadero , etc.). Dimensiones. Mate

rial. (Hormigón, acero , madera, mampostería , etc.).

k) Fenómenos de subsidencia en general observados en

las explotaciones o que se prevean como posibles.

Para llevar a cabo esta prospección , se contactó con

empresas de las principales cuencas carboníferas españolas:

I) Bierzo.

II) Alto León.

20 -

III) Guardo.

VI) Asturias Central.

V) Asturias Norte y Occidental.

VI) Asturias Occidental.

VII) Guadiato.

VIII ) Teruel.

En total se contactaron 16 empresas mineras:

Bierzo :

Combustibles de Fabero.

Antracitas de Fabero.

Antracitas de Gaiztarro.

Alto León :

- Minero Siderúrgica Ponferrada (Villablino).

- Hulleras de Sabero y Anexas.

- Hullera Vasco Leonesa.

Guardo :

- Antracitas de Velilla.

- Minero Cantabro-Bilbaina.

Asturias Central :

- Hunosa (Pozos, Pumarabule, Aller, Llamas, Candín,

MA Luisa y S. Bárbara).

- Minas de Figaredo.

Asturias Norte y Oriental :

Minas de Lieres.

- 21 -

3

Minero Siderúrgica Ponferrada (La Camocha).

Asturias Occidental :

- Carbones de Narcea.

Antracitas de Gillón.

Guadiato :

Encasur (Pozos Cervantes y Espiel).

Teruel :

- Endesa (Mina Innominada y Oportuna).

- Minas y Ferrocarriles de Utrillas.

visitándose 40 operaciones mineras, correspondientes a las

16 empresas.

La recopilación de la información recogida de estas

40 operaciones, se presenta en el Anexo D, comentando los as

pectos geológicos-geotécnicos, de explotación, de macizos y

de subsidencia más significativos en cada una de ellas, cons

tituyendo una interesante, concisa y precisa recopilación de

la información más pertinente a efectos de fenómenos relacio

nados con la subsidencia y con el dimensionado de macizos de

protección.

3.2.- RESUMEN DE LA INFORMACION Y DATOS RECOGIDOS

La descripción detallada de las características más

significativas de las 40 operaciones mineras visitadas, a

efectos de la problemática de los macizos, se comentan en el

22 -

Anexo D; sin embargo creemos interesante hacer una evaluacióncuantitativa estadística de ciertos aspectos de la información suministrada y recogida.

De las 40 operaciones o minas visitadas de las 16 empresas contactadas, podemos establecer los siguientes datossignificativos:

Minas con macizos de protección actuales o con

posibles planteamientos futuros de los mismos . 32 (80%)

Minas con macizos de protección de. estructuras

en superficie ................................ 14 (35%)

Minas con macizos de pozos .................... 18 (45%)

Minas con macizos de protección de entrada de

aguas .......................... ......... 2 ( 5%)

Minas con macizos de protección de planos in

clinados ........... .......... 12 (30%)

Esto nos dice que el 80% de las minas españolas tienen

macizos actualmente. o preven tenerlos en un futuro próximo.

De estas minas , el 56% tiene macizos de pozos, el 44% de es

tructuras en superficie , el 38% de planos inclinados y el 6%

de protección de entrada de aguas. Asimismo, en este 80% de

las minas carboníferas españolas , están incluidas cuatro mi

nas que se están plantenado el dimensionado de macizos de pro

tección de estructuras en superficie ( poblaciones, redes eléc

tricas, servicios , etc.), a saber : Combustibles de Fabero,

Hunosa ( Pozo Ms Luisa ), Minas de Figaredo y Antracitas de Gi

llón y una que se esta planteando el dimensionado de un maci

23-

zo de pozo : Antracitas de Fabero.

En cuanto a los macizos de protección de pozos, existen tres minas con ángulos de protección en principio posiblemente excesivos , superiores a 70Q-80Q (infradimensionados)y que son Minas de Figaredo , Pozo Cervantes de ENCASUR y PozoSanta Barbara de HUNOSA). Asimismo existen seis pozos con ángulos de protección inferiores a 70Q, los cuales puedan en:ruchos casos estar sobredimensionados, a saber : Mina Innominada de ENDESA, Antracitas de Fabero , Hulleras de Sabero, PozoPumarabule ( HUMOSA ), La Camocha ( Minero Siderúrgica Ponferrada y Pozo Pilar (Minas y Ferrocarriles de Utrillas). Por loque se refiere a los . criterios seguidos para estos macizosde pozos, en dos casos ( 11%) se siguio el criterio tradicionalde la E.T.S. Ingenieros de Minas de Madrid, en un caso (6%)el de la E.T . S. Ingeniero de Minas de Oviedo , que siguen máso menos las orientaciones francesas. de A Proust de hace 20años (referencia 34) y en otro caso ( 6%), las directrices deSofremines . En el resto de los casos de macizos de pozos -(77%) no se 'conoce el criterio seguido, definiéndose por lasemejanza con otras explotaciones.

En relación a los macizos de protección de estructurasen superficie, el 100% han seguido criterios tradicionalesde diseños por semejanza a otras explotaciones, realizado enla mayoría de los casos por los ,explotadores iniciales, hacedecenas de años, y en los que sin excepción se ha mantenidoconstante el ángulo de protección.

Es interesante también hacer constar que de las 40 operaciones mineras, podemos decir:

24 -

Minas con fenómenos de subsidencia claros detectados actualmente ......................... 20 (50%)

Minas con fenómenos de subsidencia dudosas . .. 3 ( 8%)

Minas sin ningún fenómero de subsidencia ..... 17. (43%)

- Minas con posibles futuros fenómenos de subsi

dencia ....................................... 3 ( 8%)

Esta nos dice qué el 50% de las explotaciones españolas manifiestan fenómenos claros de subsidencia detectados,un. 43% no presenta ninguna repercusión superficial y un 8%tienen dudas sobre el origen de los fenómenos observados. Asu vez hay un 8% de minas que prevén tener posibles problemasde subsidencia en el futuro ; estas minas , tres, son: Combustibles de Fabero , Antracitas de Gaiztarro y Pozo Llamas en HUNOSA.

Por último de la información recogida , cabe decir quede las 20 minas con fenómenos de subsidencia claros, actualessólo 2, esto es el 10% han realizado un control de mediciones, una en el campo de La Moral en el Pozo Pumarabule de HUNOSA, realizada por esta empresa y el realizado por ENADIMSA

para el IGME en Mina Innominada (ENDESA) (referencias 45 y46). Este último hasta la fecha el más exhaustivo realizadoen la minería carbonífera española.

Dato final , a señalar, es que sólo 7 de las 40 minas

visitadas, esto es el 18% de las explotaciones españolas, hanrealizado algún reconocimiento geomecánico de las caracterís

ticas mecánico- resistentes de sus materiales en sus aspectosmás simples a excepción de ENCASUR en Peñarroya, en donde ENA

-25-

DIMSA ha realizado por encargo del IGME, uno de los estudiosy caracterizaciones más sofisticadas , llevadas a cabo en laminería española , y sin duda el que más en la minería del carbón.

A continuación pasamos a exponer en el siguiente capí.tulo, una metodología basada en los desarrollos más actualesllevados a cabo en las cuencas carboníferas centroeuropeas,para el dimensionado y diseño de macizos de protección deestructuras en superficie , y que creemos significa una aportación interesante para la minería española, en especial a suproblemática sobre macizos.

En el cuadro adjunto, se presenta de forma esquemáticay simplificada, las características más. sobresalientes referentes a macizos de protección , recogidas de la labor deprospección y recopilación de datos realizados.

26

CUADRO RESUMEN DE CARACTERISTICAS GECMETRICAS , DE EXPLOTACION,

SUBSIDENCIA Y MACIZOS DE LAS CUENCAS ESPAÑOLAS

m a n h M.E. S.O.P . S.O.A. S.P.F. I.F . E. M.S.

BIERZO 0,6 - 1,25 84-204 1-3 70-350 Tajos largos Si No Si Si

LEON NORTE 0.5-2,50 354-684 - 150-440Tramos descendentes

rosSi No No No 1

Testeros

0,8-3,00 204-804 3 -6 20-200Tajos Largos

Si No NO No NoTesteros

ASTURIAS CENTRAL 0 , 6-3,00 104 -804 1-7 260-600Testeros

Si Si Si Si SiTajos largos

ASTURIAS NORTE Y ORIENTAL 0,7-2,10 654-804 3-11 370-600 Testeros No No No No No

Tajo largoASTURIAS OCCIDENTAL 0,5-2,00 54-254 2-3 70- 180

Pozos sobr uíasSi Si Si Si No

GUADIATO 1,7-3,00 204-454 1-2 190 -325 Rampas y sobreguías Si No No No No

TERUEL 1.2-20 54-259 1 160-350Tajo largo soutirage

Si Si Si No SiCamaras y pilares

m = potencia capas M.E. = Método de Explotación I.F.E. = Incidencia futura en estructurasa = buzamiento capas S.O.P. = Subsidencia Observada en el pasadon = número de capas explotadas o en explotación S.O.A. = Subsidencia Observada actualh = profundidad explotaciones actuales S.P.F. = Subsidencia Prevista futura

M.S. = Mediciones de Subsidencia

CUADRO RESUMEN DE CARACTERISTICAS GEOMETRICAS. DE EXPLOTACION,

SUBSIDENCIA Y MACIZOS DE LAS CUENCAS ESPAÑOLAS

CONTINUACION

N.P.A. yp M.P.F. M.E.A. y E E.P. M.E.F.

BIERZO 1 709 -839 1 - - - ¿3?

LEON NORTE 6 459-729 - 40 559-729Edificios . Ríos. Carreteras

variosDe anuas

GUARDO - - - - - -

ASTURIAS CENTRAL 3 609-809 1 4 359-709Poblaciones 4PI. Industr.

OD ASTURIAS NORTE Y ORIENTAL 2 609 -709 - - - - -1

ASTURIAS OCCIDENTAL - .- - 1 509 Población 1

GUADIATO 3 709 - - - -

TERUEL 3 459 -609 - - - -

M.P.A. = Macizos de Pozos Actuales. YE = ángulo de protección de macizo de estructurasyp = ángulo de protección pozo E.P. = Estructuras ProtegidasM.P.F. = Macizos de Pozos Futuros M.E.F. = Macizos de Estructuras FuturasN.E.A. = Macizos de Estructuras Actuales

4.- MEDIDAS SOBRE LA EXPLOTACION PARA REDUCIR DAÑOS

ESTRUCTURALES EN SUPERFICIE

4.1.- PRINCIPIOS

Las estructuras en superficie pueden protegerse de dosformas: creando y dejando sin explotar "pilares de seguridad"o "macizos de protección ", o bien mediante explotación mineracontrolada.

Los macizos de protección deben de diseñarse , de formaque la deformación final del terreno no exceda las deformaci ones máximas permisibles de las estructuras protegidas. La perdida de mineral que estos macizos llevan consigo puede reducirse mediante la utilización del área de extracción.

Las operaciones de explotación pueden desarrollarsede forma tal que ni las deformaciones finales ni las temporales excedan los valores permisibles . Ambos objetivos, puedenalcanzarse evitando geometrías de las explotaciones desfavorables, o bien mediante. relleno, o por extracción parcial. Lasdeformaciones finales pueden minimizarse creando áreas supercriticas de extracción por debajo de las zonas a proteger ensuperficie. La deformación temporal o transitoria puede asímismo minimizarse por extracción rápida así como por una apropiada distribución de las zonas de extracción (tajos).

Las principales medidas mineras pueden, por tanto, dividirse de la siguiente forma:

30 -

1) Macizos de protección , combinado con relleno si esnecesario.

2) Operaciones de explotación:

a. Evitando configuraciones adversas

b. Extracción parcial.

c. Rellenos.

d. Avance rápido

e. Geometrías de explotaciones especiales en los

tajos.

La solución más económica para un caso en particular,

es frecuentemente una combinación de dos o más de estas medi

das.

4.2.- CONFIGURACIONES QUE MAXIMIZAN LAS DEFORMACIONES Y LOS

DAÑOS ESTRUCTURALES

Hasta cierto limite es generalmente posible el evitar

ciertas configuraciones y secuencias de las explotaciones mi

neras, que produzcan movimientos diferenciales máximos sobre

ciertas estructuras importantes . Las configuraciones más usua

les aparecen en las figuras 3 ( A, B, C y D ). Las distancias

criticas indicadas en estas figuras ( Xc= 0,2 h) para la pos¡

ción de máxima deformación a tracción (expansión), se expre

san como ejemplos y no tienen obviamente una validez general;

para cada caso particular dependerá del valor del ángulo de

ruptura (a) .

Una estructura situada en la zona indicada por el ángu

lo de ruptura (0), estará sometida a la máxima deformación

a tracción (Fig. 3A). La explotación, por tanto, no deberá

cesar a la distancia h cota . La deformación se duplica si

31 -

otro frente de arranque para a la misma distancia pero en dirección opuesta. Macizos con estas dimensiones no protegen

a la estructura , sino que producen un resultado totalmenteopuesto: originará un daño mayor que.si se hubiese explotadototalmente la capa sin dejar ningún macizo.

A veces durante el avance del frente de trabajo, elárea de extracción alcanza unas dimensiones , que generan unas

deformaciones de compresión en superficie máximas (Fig. 3B).

En esta situación , es totalmente desfavorable el parar elavance en este momento, si existen estructuras en superficie

susceptibles a la compresión.

Las figuras 3A y 3B, hacen referencia , como hemos vis

to, a fenómenos relacionados con la curvatura de la curva de

subsidencia y a las deformaciones, que como sabemos son pro

porcionales a las curvaturas (expansión a curvatura convexa

y compresión a curvatura cóncava).

En configuraciones como la de la figura 3C, la estruc

tura se vé sometida a la máxima pendiente cuando el frente

para por un tiempo suficientemente largo, que de lugar al de

sarrollo final de las deformaciones del terreno.

La figura 3D (en planta), nos presenta una configura

ción de las explotaciones que genera la máxima distorsión ho

rizontal ( cizalladura ) en superficie . El desplazamiento hori

zontal alcanza su valor máximo Vmax, cuando se extrae un área

semicrítica o mayor. La extracción de un cuarto ( cuadrante)

del área de extracción , genera un par. de componentes parale

las y opuestas , cada una de ellas con un valor 1/2 Vmax. Este

efecto de cizalladura afecta principalmente a estructuras con

grandes dimensiones laterales.

32 -

Estructura Estructura

1,7771717771 lili* té ti Mi7 ízd a '

lb h

.2h I .2h 0.4h

tapa

A.- Máxima Configuración de Extensión B.- Máxima Configuración de Compresión

Estructura Explotado

Izo///M 77177.77.7 ,[I,,

2Vmcx

Explotado

Capa

C.- Máxima Configuración de Vuelco D.- Máxima Configuración de Distorsión

Fig 3

33 -

Los efectos de estas configuraciones no se harán muygraves si la profundidad ae las explotaciones excede la profundidad crítica que corresponda a la estructura que queramos

proteger.

4.3.- PROFUNDIDAD CRITICA DE LAS EXPLOTACIONES

Este concepto hace referencia a la mínima profundidad

posible de las explotaciones, bajo la cual esta puede desarro

llarse , sin que de lugar a deformaciones en superficie, superiores a las máximas permisibles de la estructura en particu

lar que estemos protegiendo . También se la suele denominar

y conocer por "profundidad de seguridad".

La profundidad crítica puede hacer referencia a concep

tos como deformación, pendiente o a curvatura , y pueden deri

varse partiendo de determinadas Funciones de Influencia. Los

conceptos y principios de estas funciones básicas para el es

tudio y el diseño de los macizos de protección se especifican

y concentran en el Apéndice A de este estudio.

Como ejemplo de este, podemos considerar la profundi

dad critica en relación a la deformación a tracción (expan

sión), partiendo de Funciones de Influencia de la forma..

P(r) (Kh)2 exp [- ¡ ( h)2 ] (1)

correspondiente a la ecuación ( 5) del Anexo A. Esta es una

Función de Influencia de tipo exponencial , de las más usadas

en la práctica en las cuencas carboníferas centroeuropeas;

a la cual se ha llegado basándose en consideraciones probabi

lísticas y en la Teoría Estocástica de movimientos del terre

no.

34 -

La profundidad critica es la profundidad de una expíotación, que como hemos dicho, genera un deformación a tracción (Emax ) ( ecuación 4, Anexo B ) igual a la deformación máxima permisible ( Ea) de la estructura a proteger . Sustituyen

do en dicha ecuación Emax por ea y h por la profundidad crít i

ca hc, obtenemos:

hc = 1,52 Vmax (2)K ea

como expresión de la profundidad crítica en relación a la de

formación a tracción.

Esta expresión es de fácil y rápida aplicación, tenien

do en cuenta la relación entre el desplazamiento horizontal

máximo (Vmax) y la subsidencia máxima ( Smax ) (ver Anexo C).

Formulas semejantes pueden obtenerse para profundidades críti

cas relacionadas con estructuras susceptibles a daños por in

clinación o vuelco del terreno ( pendiente de la curva de sub

sidencia), o a cualquier otro movimiento diferencial del te

rreno, aunque normalmente , por ser las estructuras más comu

nes, más susceptibles a la deformación a tracción del terre

no, es la expresión de la profundidad crítica del tipo de la

ecuación ( 2) la más usada.

En realidad y en rigor, la profundidad crítica de las

explotaciones es incluso un poco menor que la expresada por

estas ecuaciones , dado que el frente de avance no induce la

totalidad de la deformación en superficie ; esto es, la ecua

ción (2) nos quiere decir que la deformación máxima permisi

ble (Ea) en la estructura no será excedida , incluso si el

frente de trabajo a una profundidad hc, parase en las más des

favorables de las posiciones en relación a la estructura. Es

to hace referencia a un sólo frente y no puede aplicarse a

35

la deformación acumulada debida a dos o más frentes de trabajo. En el caso de la Figura 3A, la profundidad crítica tendría en realidad un valor doble que el expresado por la ecuación (2) debido a la superimposición de los valores máximos

de las deformaciones producidas por los dos frentes de extrac

ción.

4.4.- MACIZOS DE PROTECCION

Basándose en las Funciones de Influencia, es posible

determinar la distancia horizontal a una estructura en super

ficie a proteger, a la que debe parar el proceso de avance

de un frente de trabajo, de forma que las deformaciones indu

cidas en la estructura no sobrepasen su máxima deformación

permitida; esto es, nos permite definir las dimensiones del

macizo de protección correspondiente. Este tema es el que va

mos a desarrollar, haciendo referencia a deformaciones a trac

ción, principal movimiento diferencial del terreno, causante

de daños a las estructuras.

Para ello vamos a considerar la Función de Influencia

de la expresión (1), una de las funciones más admitidas en

las cuencas centroeuropeas.

4.4.1.- Caso Bi-dimensional

La integración de la ecuación (1) sobre un área de ex

tracción semi-infinita, nos llevaría a la ecuación de la cur

va de subsidencia siguiente:

S ( x ) = S2ax [1 - Erf ( KhX)] (3)

x 2siendo Erf (x) = 2 f 0

e_ U du la Función de Error.

36 -

Si esta ecuación ( 3) se deriva dos veces, nos daría

la expresión de la curvatura del perfil de subsidencia. Ahorabien, si en esta segunda derivada, substituimos la pendientemáxima ( S6 ) por el desplazamiento horizontal máximo ( Vmax),

tenemos la siguiente ecuación de la deformación en dos dimen

siones, en un área de extracción semi-infinita ( recorrido de

tajo infinita) :

( X= 2 -)e Kh exp (h)2 (4)

Se necesita que la deformación final sobre el estribo

del frente de carbón no exceda la deformación máxima permiti

da en la estructura (ea). Para que esto sea así, es necesario

que el frente cese su avancé a una distancia Xa - d de la es

tructura ( Fig. 4 ). La distancia desde el punto de inflexión,

es pues Xa. Si la capa va a ser explotada a ambos lados de

la estructura , la distancia Xa debe de ampliarse de tal for

ma, que la suma de las deformaciones a tracción originadas

por las dos explotaciones sobre la estructura , no exceda el

valor ea.

En el caso de que se trate de proteger grandes exten

siones superficiales de terreno , la influencia de la zona de

extracción opuesta, puede desconsiderarse por su pequeña in

fluencia . En este caso, y despreciando la poca incidencia de

la distancia d (el error es conservador al menospreciarlo),

el valor de Xa desbe ser tal, que para X = Xa la deformación

final , creada por una zona de extracción, sea igual a ea. Esto

llevado a la expresión (4) nos conduce a

Xa 7r Xa 2 K2ea hh exp r K (h ) 2ir Vmax ( 5 )

espresión que nos liga Xa con la profundidad (h), la potencia

37 -

y condiciones de la explotación ( Vmax ) y con la deformaciónmáxima permitida en la estructura a proteger , que normalmentellevan un factor de seguridad aplicado.

La expresión ( 5) que nos define la dimensión de un macizo de protección ( Xa) para una estructura determinada, apl icable a tajos o frentes de larga corrida, necesita para suaplicación el conocimiento de:

1) h profundidad en metros de la capa.

2) sa deformación unitaria máxima permitida en la estructura.

3) Vmax desplazamiento horizontal máximo observado.

4) K = - Smah , esto es el ratio entre la subsidenciamáxima observada y la pendiente máxima de la cubetade subsidencia . ( Anexo A).

Las variables Vmax y K, deben pues ser , determinadaspartiendo de datos experimentales recogidos de mediciones s obre el terreno de las deformaciones ocasionadas en superficiepor algún tajo en la zona que se este explotando. Sin estainformación experimental , la aplicación de la expresión teórico- experimental ( 5) es de mucha más incertidumbre, pudiendoaproximarse con un gran riesgo, tomando K"' 0,7 (valor en condiciones más normales ) y Vmax 0,4 Smax (Anexo C), así comoSmax = am, siendo m la potencia de la capa y a el Factor deSubsidencia. Sin embargo esta aproximación , no recomendable,lleva implicito gran incertidumbre ya que la relación Vmax/Smax como vemos en el Anexo C. puede variar desde 0,45 parala cuenca del Ruhr (R.F.A.) hasta 0,16 en las cuencas ingle

-38-

i

+x Emox,Deformación

•( 1.P I I�

..,_ Subsidencia

- - - -- - - - - - capa

Fig. 4

400' 300' 200* 100'xo estructura

100

200

300Capa

400Macizo

500

600

700

-800

-900

1000

1100

1200

1300 ftProfundidad Crítica

h, feet

Fig. 5

7 A

sas y el Factor de subsidencia a depende del tipo de relleno

utilizado , pudiendo variar desde 0,12 para el relleno hidráu

lico en Silesia ( referencia 9) hasta 0,90 con hundimiento in

tegral en la cuenca rusa de Chelybinsk (referencia 21).

La expresión (5) para una profundidad h = hc (profun

didad critica) ( 2), nos da un valor de Xa = 0, indicándonos

como es lógico , que no se precisa a partir de esa profundidad

macizo de protección alguno para proteger la estructura en

superficie. Para profundidades intermedias (0 < h < hc), la

expresión ( 5) nos iría definiendo el macizo Xa correspondien

te que como vemos no guarda una proporcionalidad lineal con

la profundidad; hecho este que se mantiene constante y perma

nentemente en todas las cuencas españolas , siguiendo crite

ríos totalmente conservadores, con considerables perdidas de

reservas explotables (típico cono o tronco de pirámide de ma

cizo ). Por supuesto , este criterio conservador que comenta

mos, hace referencia a la relación del macizo con la profundi

dad, no en cuanto al ángulo de protección que se halla dejado

en un momento dado.

En la ecuación ( 5) para cada h, existen dos valores

positivos de Xa que satisfacen a la ecuación . Sólo el valor

mayor es el que aquí debe aplicarse, el menor indicaría que

la estructura esta por detras del punto de máxima deformación

y por tanto ha sufrido ya la deformación.

En la Fig. 5, vemos gráficamente como el macizo de pro

tección no es linealmente proporcional a la profundidad y co

mo este desaparece para la profundidad crítica. Este es un

hecho importante nunca considerado en las explotaciones espa

Colas. El gráfico corresponde al dimensionado de un macizo

para una capa de 6 pies (1,8 m) de potencia , en una explota

- 40 -

ción por tajos con relleno (Factor de Subsidencia 0,5) y valo

res de K y Vmax/Smax de 0,7 y 0,4 sacados de curvas experimen

tales de subsidencia, desarrollados por el Bergbau Forschung

Gmbh de Essen (R.F.A.). A la estructura no se le permitía

soportar una deformación superior al 20/00.

4.4.2.- Caso tri-dimensional

En este caso , el macizo toma en superficie una configu

ración rectangular o circular. El problema general es igual

mente determinar las distancias desde la estructura a prote

ger hasta donde debe cesar el avance de las explotaciones,

de forma que la estructura no este sometida a una deformación

unitaria superior a la permitida. La solución a este problema

se obtiene integrando la correspondiente Función de Influen

cia (pendiente, curvatura o deformación) sobre el área expío

tada. La más importante, como ya hemos comentado repetidas

veces, es la que hace referencia a la deformación, que puede

derivarse del desplazamiento horizontal.

Si asumimos una Función de Influencia del tipo (1) al

igual que hicimos en el caso bidimensional, la correspondien

te función de influencia para desplazamientos horizontales

toma la forma:

(h)2 ] (6)q = 2(Kh)3 r exp [- -KZ

que es la ecuación (7) desarrollada en el Anexo C, que tiene

aplicación para desplazamientos radiales infinitesimales, es

to es: un elemento dA de área explotada (Fig. 6) induce en

la dirección r, el desplazamiento horizontal qdA sobre el pun

to de superficie P. La componente en una dirección X es por

tanto r qdA, y la deformación unitaria infinitesimal gXdA

41 -

en esta dirección es:

-gxdA = 8X (r qdA) (7)

el signo negativo se ha introducido para seguir el convenioaquí utilizado de valores positivos a las deformaciones atracción (expansión).

Si introducimos la expresión ( 6) en la (7) y derivamosteniendo en cuenta que

2 2 2r = x + y

yexp (-Cr2 ) = exp (-Cx2 ) x exp (-Cy2

obtendremos:

2 ir Vmax ir r 2 2!r x 2qX ( - exp [ ( h ) ] [(Kh - 1] ( 8 )

que es la Función de Influencia de la deformación unitaria

horizontal . La deformación en un punto determinado de la su

perficie se obtendra integrando esta ecuación sobre el área

de explotación.

En el caso de un macizo de protección circular (cóni

co), el radio R del macizo se determinaría de la siguiente

forma ( Fig. 7). El elemento dA del área explotada induce so

bre la dirección x, la deformación q'dA en el punto de super

ficie P. La distancia horizontal desde dA a P es r, y el ángu

lo formado entre la dirección r y la x es , por tanto dA =

rdMr; y un anillo circular de espesor infinitesimal dr causa

en la dirección x, la deformación:

42 _

Y

dA

r

YqaP

,p i , x

-&q dA

Fig. 6

dA=rdq►dr

xp

Fig. 7

4 J

+ Tr/ 2

d = 2 f q,rd Odr7r/ 2

Si incluimos la ecuación ( 8) en esta última, teniendoen cuenta que x = r cose , tendremos

de = 4Tr2 Vmax exp (r)2 Trr3 - r] dr(Kh ) K h ( Kh )�

y por tanto la deformación E causada por la explotación fueradel macizo en el punto P, sera:

00e-lRde

e integrado:

2 Tr 2 Tr(Khjmax R2 exp (h)2 ] (9)

que nos define la deformación a que el punto P esta sometido

en sentido radial horizontal.

Si a la expresión (9) le imponemos la condición de que

e < ea (deformación máxima horizontal permitida en la estruc

tura ), tendremos:

3(h)2 exp L- h2 ] = 2K (10)T¿ Vmax

expresión que nos permite definir la dimensión de un macizo

cónico ( R) para cada profundidad (h), que al igual que en el

caso bidimensional ( 5) no es linealmente proporcional a la

profundidad ; aspecto este nunca considerado en el dimensiona

miento de macizos en España. La Fig. 8, recoge la forma de

este macizo cónico para una explotación con las característi

cas comentadas en el correspondiente anterior caso bidimensio

44 -

800 600 400 200 P 200 400

R (ft) R (f

zoo

capa Macizo400

600

800

1000

1200

Profundidad crítica: 1300 ft

h (ft)

Fig. 8

45 -

nal, y que analógamente desaparece haciéndose innecesario por

debajo de la profundidad critica, en este caso 1.300 pies

(490 m).

Cuando una de las dimensiones en superficie de la es

tructura a proteger , no pueda ser menospreciada en compara

ción con la profundidad de las explotaciones, la ecuación

(10) puede aplicarse a cada arista del macizo , lo cual intro

duce un error por el lado conservador. En este caso el macizo

toma una forma rectangular con esquinas redondeadas ( referen

cia 18).

Cuando se utilizan Funciones de Influencia más comple

ja como la (2) y la ( 3) del Anexo C, la determinación de la

profundidad critica y el dimensionado de los macizos se hace

más elaborado, pero puede resolverse de forma relativamente

simple con la ayuda de ábacos y de los ordenadores.

Si el macizo de protección se plantease en orden

a prevenirse de desplazamientos verticales (subsidencia abso

luta ) en vez de horizontales, la forma ( 1) como Función de

Influencia es suficientemente precisa para poder utilizarse.

Si la subsidencia permisible en el punto P (centro del maci

zo) (Fig. 7) es Sa, el radio del macizo puede quedar definido

a partir de la expresión

COSa = 2 Tr fR rpdr

introduciendo el valor de p de la ecuación ( 1) e integrando

obtendriamos:

R = Kh 7T (SSax) (11)

46 -

En este caso , esto es cuando nos estamos protegiendode los efectos de deformaciones puramente verticales, el radio o dimensiones del macizo de protección es linealmente proporcional con la profundidad , no existiendo en este caso profundidad critica alguna. Funciones de Influencia de la forma(3) del Anexo A, nos llevaría a expresiones semejantes a la( 11) con diferencias cuantitativas menores a un 10%.

Normalmente , siempre nos tratamos de proteger de defor

maciones horizontales , ya que estas como sabemos son las que.más daños causan a las estructuras , salvo en algunos casos

ya comentados en el capítulo 2 de este estudio ; por tanto sonlas expresiones del tipo (5) y (10 ) las que más aplicación

tienen en la práctica y de las que más uso se debe hacer. La

primera de ellas nos dimensiona un macizo de dimensión infini

ta en uno de sus sentidos ( debida a las características de

las explotaciones) y la segunda a macizos circulares o rectan

guiares.

Queremos hacer señalar que macizos definidos por un

"ángulo de protección " constante ( Fig. 9 ), han sido muy comu

nes en las cuencas europeas con prácticas mineras antiguas,

y en las españolas se sigue manteniendo este criterio de for

ma absoluta en todas las cuencas. Este ángulo de protección

es considerado , a veces, como el ángulo limite de la cubeta

de subsidencia , en otras, generalmente se toma un valor con

vencional generalmente entre 50Q y 70Q. Estos métodos, obvia

mente , a la vista de lo aquí expuesto siguiendo un criterio

basado en las Funciones de Influencia tal y como se realiza

en las cuencas centroeuropeas , puede ser apropiado en ciertas

situaciones especiales, pero no pueden ni deben recomendarse

en principio. Sus principales desventajas son:

47 -

i

Angulo de Protección

capa

Fig. 9

- 48 -

1) La perdida de carbón y reservas incrementa propor

cionalmente con la profundidad.

2) Debido a que la mayoría de las estructuras son susceptibles sólo a movimientos diferenciales esta

perdida es innecesaria a profundidades superiores

a la critica.

3) El tamaño del macizo puede ser insuficiente si la

capa explotada es de gran potencia o si se explotan

varias capas, ya que el radio del macizo (expresión

11) es proporcional a Smax esto es a la potencia

de capas.

4) Las explotaciones multicapas, que dejan un macizo

para cada capa, origina extremadamente fuertes pen

dientes y deformaciones en las proximidades de la

extructura protegida.

5) El abandono de macizos de protección, incrementa

el coste de las labores subterráneas de preparación

y crea concentración de tensiones y esfuerzos en

los mismos, favoreciendo los desprendimientos ins

tantáneos (" rockbursts") a grandes profundidades.

La tendencia actual en las cuencas mineras europeas

es la de explotar por debajo de estructuras en lo máximo pos¡

ble; lo cual es razonable teniendo en cuenta las profundida

des actuales de las explotaciones europeas que se aproximan

en media a los 800-900 metros; la situación es diferente para

explotaciones con profundidades inferiores a 300-400 metros;

en cuyo caso el dejar pilares de protección siguiendo los cri

terios aquí apuntados es una solución económicamente válida.

49 _

4.5.- EXTRACCION PARCIAL

La extracción parcial, nos indica que se establece unesquema regular de huecos (cámaras ) y los pilares (macizos),en vez de un sólo macizo único de protección . Este esquemacorresponde a los conocidos huecos y pilares , camaras y pilares o paneles y pilares . Los movimientos en la roca originados por cada una de las excavaciones consideradas individualmente , se superimponen dando lugar a una cubeta de subsidencia en superficie, con pocas ondulaciones . El área de extracción en estos casos se considera en total formada por los huecos o camaras y por los pilares; y similarmente al caso -

de extracción total, la subsidencia en el centro de la cubeta

se hace constante cuando el . área de extracción excede una

cierta dimensión , de forma que los conceptos de área critica

y subsidencia total son también aplicables.

Las experiencias obtenidas con este método, como medio

para reducir daños superficiales han sido principalmente valo

rados en distritos mineros carboníferos ingleses , franceses

y polacos ( referencias 2, 33, 34, 35 y 36 ). La forma preferen

te usada es la de paneles y pilares con relativamente largos

y estrechos paneles, separados por pilares permanentes (Fig.

10). La anchura de los paneles y pilares es del orden del 20%

al 30% de la profundidad de explotación , con un ratio de ex

tracción alrededor del 40 al 70% . Las subsidencias observadas

vienen a ser de un 3% a un 20% la potencia de la capa; aumen

tando con la profundidad debida a la mayor compresión ejerci

da sobre los pilares. La utilización de relleno puede ser

útil para proteger la estabilidad de los pilares y reducir

la subsidencia; igualmente es a menudo posible abandonar los

pilares en zonas en donde la capa es más irregular o de infe

rior calidad ( esterilizaciones).

50 -

4.6.- RELLENO

El efecto del relleno en las deformaciones que ocurren

en superficie, viene implícitamente incluida en el Factor de

Subsidencia a, de la expresión Smax = ma. Dado que todas las

componentes de las deformaciones superficiales son función

de Smax, estas lo serán por tanto del Factor de subsidencia

a.

Este factor es un parámetro adimensional, expresado

como fracción o porcentaje de la potencia explotada de la ca

pa (m). Su magnitud depende grandemente de la compresibilidad

del material de relleno y de la forma de realizar el mismo;

así por ejemplo:

La extracción total sin relleno ninguno (hundimiento

integral), produce un hudimiento continuo del techo inmedia

to, dando lugar a subsidencias superficiales con factores de

0,60 a 0,55.

El relleno parcial (llaves de madera ) introduce poca

influencia sobre el anterior con factores de 0,6 a 0,9.

El relleno neumático, manual o volcado da valores en

tre 0,30 y 0,7, siendo el valor más normal el de 0,5.

El relleno hidráulico induce Factores de Subsidencia

que oscilan entre 0,1 a 0,3, habiéndose obtenido valores de

hasta 0,08 rellenando a presión, caso utilizado en la cuenca

polaca de Silesia.

Cuando la extracción parcial se combina con relleno

hidráulico en los paneles, los Factores de subsidencia pueden

51 -

h h SECCION

rm, M=Su capa

Paneles

PLANTA

Fig. 10

Deformación

Transitoria EIt1GA FinalEt

h

•2 - Avance

Fig. 11

52 -

hacerse inferiores a 0,03 (referencia 10 y 37).

El amplio rango de estos Factores de Subsidencia esdebido a la calidad variante de los materiales de relleno y

al sistema de rellenar en si mismo . En la referencia 37, sepresenta una amplia gama de parámetros que afectan al Factorde Subsidencia, en los que se incluyen desde las propiedades

mecánicas de los rellenos y la convergencia experimentada por

el techo antes de rellenar. Si la protección en superficie

es el principal objetivo del relleno, es deseable rellenar

tan pronto como sea posible después de la excavación, y mini

mizar los huecos por un cuidadoso empaquetado hasta el techo

del relleno, de esta forma es posible alcanzar los mínimos

valores del Factor de Subsidencia comentados..

La subsidencia del techo por delante del frente está,

sin embargo, fuera de posible control: Presiones en los estri

bos que excedan la resistencia del carbón pueden inducir Sub

sidencias considerables sobre las formaciones suprayacentes

antes de que se arranque el carbón del frente. Esta cantidad

se incrementa con el valor de la presión ejercida sobre los

estribos, y con unos materiales menos resistentes; así por

ejemplo en la cuenca alemana del Ruhr, con profundidades de

600 a 700 metros y un carbón de 35-40 kg/cm2, aproximadamente

un 10% a un 20% de la convergencia del techo, ha tenido lugar

antes de la instalación del relleno, por tanto los Factores

de Subsidencia más pequeños corresponden a rocas duras a poca

profundidad.

El relleno en forma neumática o hidráulica, es quizas

el medio más importante de reducir los movimientos del terre

no en las cuencas europeas, especialmente cuando grandes po

blaciones o plantas industriales tienen que ser Subexplota

- 53 -

das; así por ejemplo en las cuencas polacas de Silesia (refe

rencia 38) se ha explotado con extracción parcial al 50% con

relleno hidráulico por encima de los 100 metros y con extrac

ción total y relleno hidráulico por debajo de los 300 metros,

por debajo de zonas pobladas. En la cuenca del Ruhr se ha ex

plotado por debajo de un puerto , en tres capas entre 160 y

600 metros de profundidad, con una combinación de hundimiento

y relleno neumático (referencia 39).

4.7.- EXCAVACION RAPIDA

La idea con este concepto es la de explotar un. área

supercritica con respecto a las estructuras susceptibles, me

diante un avance rápido y por tanto reducir el tiempo durante

el cual la estructura se encuentra en una situación desfavora

ble, tal como las indicadas en la figura 11. La estructura

en estas condiciones queda sometida a una subsidencia total,

pero al estar en el centro de un área supercrítica, no experi

menta deformación permanente, ni efectos de inclinación ni

curvatura. Como sabemos el factor más importante es la defor

mación a tracción (expansión), la cual se desplaza con el

avance del frente, afectando temporalmente a la estructura

en cuestion.

La máxima expansión transitoria (Et) de la deformación

temporal desplazante es necesariamente menor que la máxima

deformación a tracción (expansión) estática (Emax) (Fig. 11),

disminuyendo con la velocidad de avance. Las observaciones

realizadas en este sentido en las cuencas europeas han demos

trado que esta deformación máxima transitoria a tracción (Et),

ocurre casi inmediatamente sobre el frente en avance; asimis

mo se ha observado que la máxima deformación transitoria a

compresión es mucho menor que la deformación transitoria máxi

- 54 -

ma a tracción (Et). Cuando una estructura se va explotar ensu subsuelo, el problema , es por tanto, el.de determinar lavelocidad de avance del tajo que no permita que se desarro

líen deformaciones transitorias superiores a la deformaciónmáxima permisible de la estructura; la condición es pues que:

Et < Ea (12)

El problema es complejo y no de facil solución. Unaaproximación simple, es la de adjudicar un Factor de Tiempo

(T) uniforme a toda el área de extracción que genera la deformación a tracción máxima. El valor de T , hace referencia altiempo que se requiere para la extracción del 50% del área

crítica. Si el radio de este área (o su "semiancho") es B y

la velocidad de avance es U, este tiempo es t = B/u. La defor

mación máxima transitoria que se desplaza con el frente a una

velocidad U es por tanto, aproximadamente:

Et = Emax (B/u) (13)

Combinando las expresiones (12) y (13), obtenemos la

condición:

(B/u) = Ea/Emax .(14)

en donde p es la velocidad de avance del tajo que induce de

formaciones transitorias no superiores a Ea. Esta ecuación

nos dá la velocidad de avance del tajo requerida, si el Fac

tor de Tiempo (T) es conocido empíricamente. Normalmente este

Factor de Tiempo, viene definido por (referencia 9):

T = 1 - e-ct (15)

- 55 -

en donde el exponente c (de dimensión añoes la caracteristica a definir y t es el tiempo. Si introducimos esta expresión (15) en la (14):

_ cB (16)u ( EmaxEmax - ea

En esta expresión ( Emax ), la deformación máxima a tracción debe ser conocida o determinada a partir del máximo desplazamiento horizontal (Vmax) tal y como vimos en la expre

sión (4) del Anexo B. El exponente c, debe de ser determinado

a partir de curvas de subsidencia, medidas al menos en un pun

to de observación; quizás sea este parámetro el de más difí

cil definición, dándose en la referencia (9), algunas aproxi

maciones.para su cálculo.

En la cuenca polaca de Silesia, que es donde más obser

vaciones y ensayos se han realizado en este sentido (referen

cia 9), los valores de c, oscilan entre 0,5 y 1,0 años-1. Los

valores de 0,5 se han encontrado para las formaciones masivas

de areniscas y valores de hasta 5,0 se han encontrado para

formaciones débiles y de poca potencia.

Este tipo de análisis, como diseño cuantitativo es

aún, hoy por hoy, una aproximación muy grosera. La velocidad

de subsidencia es función de la profundidad de las explotacio

nes y queda muy afectada por la existencia de antiguas expío

taciones superiores; por otro lado, los movimientos transito

ríos del terreno son mucho más inciertos que los finales y

las deformaciones son más irregulares que las subsidencias.

4.8.- DISPOSICIONES ESPECIALES DE LOS TAJOS

Teóricamente una estructura podría ser explotada en

56 -

su subsuelo sin experimentar ningún movimiento diferencial,mediante la neutralización de las deformaciones a compresióny a tracción originadas por frentes individuales que se expíotan simultaneamente . En la práctica de las operaciones diarias, esto no es factible debido a las irregularidades geológicas.y a que el coste de tal operación podría exceder el valor del mineral extraido ; incluso en las disposiciones mássimples de las labores , orientadas a reducir más que a neutralizar ambas deformaciones , pueden aparecer aspectos económicos que interfieran con estas disposiciones especiales; sinembargo estas interferencias económicas son a veces aceptadascuando los riesgos de daños producidos por las explotacionesse manifiestan como un problema de primer orden.

4.8.1.- Explotación Armónica

La forma más elemental de neutralización de deformaciones se representa en la figura 12, para el caso de dos capas.La posición de las máximas compresiones y tracciones finalesvienen definidas por el ángulo de ruptura R. La distancia horizontal entre los frentes en ambas capas puede elegirse deforma de que la máxima extensión producida por un tajo coincida con la máxima compresión debida al otro frente . Esta distancia seria (hl + h2) cot R . Si la potencia de la capa inferior o el Factor de Subsidencia (a) es mayor que la de la capa superior , es posible que la deformación resultante en el

punto A se haga cero . En general , el punto A siempre se encon

trará en un área de deformación mínima, por tanto, en el caso

de que tales disposiciones en las labores sea compatible con

la economía general de las operaciones mineras , una estructu

ra en dicha área estará prácticamente libre de deformaciones

permanentes . El procedimiento normal para asegurar una defor

mación final mínima, es la de explotar un área supercrítica,

57 -

lb l!h2 1

e\,s

Fig. 12

'Area de Influencia

/

5=Estructura

--4• 3rr

Fig. 13

58 -

i I

con las estructuras a proteger centralizadas en este área;el problema en este caso es el de minimizar las deformaciones

transitorias.

Cuando dos o más capas puedan ser explotadas simulta

neamente, el principio de superimposición puede aplicarse con

algunas modificaciones (referencia 10). Mucho más comunes son

estas disposiciones de las labores, cuando se explota una so

la capa, siguiéndose normalmente una de las tres siguientes

formas:

4..8.2.- Frentes Escalonados

En este caso, (Figura 13), los números 1, 2, ... irsdi

can la secuencia de explotaciones. Los frentes se sitúan de

forma que la estructura se encuentre sobre el limite de los

dos paneles. La deformación expansiva transitoria que se des

plaza con el frente más avanzado, es relativamente pequeña

sobre la estructura, y la onda de compresión por detras de

este primer frente, coincidirá con la onda de tracción que

se encuentra por delante del segundo frente.

La distancia apropiada entre los frentes (desfase) de

penderá del ángulo de ruptura y del Factor de Tiempo, siendo

del orden del 25% de la anchura critica. Experiencias con es

te método se han realizado en Alemania e Inglaterra (referen

cia 22).

4.8.3.- Frentes Opuestos

La explotación se lleva con dos frentes en direcciones

opuestas (Fig. 14). En este caso no es recomendable comenzar

el avance del tajo justo verticalmente debajo de la estructu

59 -

ra a proteger, ya que seria esta una configuración de máximacompresión durante un cierto periodo. Es por tanto aconsejable, que la extracción comience a una distancia en horizontalde la estructura del orden del 25% de la anchura critica (posición O. Fig. 14). (Las áreas explotadas simultáneamente seindican con una misma numeración).

La deformación a tracción transitoria sobre la estructura no llegará a desdarrollarse totalmente dado que el áreade extracción es aún menor ; por el contrario, si el área deinfluencia es extraida en sólo una dirección, esto es, de izquierda a derecha o de derecha a izquierda, la deformacióna tracción transitoria se desarrollaría en su total magnitudcuando alcance la estructura.

4.8.4.- Orientación de los Frentes

Las estructuras rectangulares alargadas deben explotarse en su subsuelo con tajos largos con frentes paralelos ala mayor longitud de la estructura.

En la Figura 15, en la posición A sólamente el ladomás corto estará sometido a las deformaciones que se desplazan en la dirección de avance del frente, siendo el daño menor que en el caso de que se explotase a 90Q. Esto, sin embargo, no se aplica a frentes cortos, a los cuales les acompañancompresiones transversales en las zonas centrales que afectarían a las estructuras en la dirección de su eje mayor.

Por otro lado, un edificio largo sobre los extremosde un frente (caso B, Fig. 15); estaría más favorablemente

orientado con su eje mayor paralelo a la dirección de avance,ya que las deformaciones a tracción transitorias son pequeñas

60

1 I I I Area de Influencia

[211 hl 2

t

I

I I I _}PLANTA�I I

47,1 07, y7, JO- 7,01,fr

0 Estructura

777777771

�JISECCION

Ir1 1 2WIL

141

Area de Influencia

Fig. 14

Tajo

Avance

Fig.15

61 -

en esta región , mientras que la deformación transversal puedehacerse apreciable . Como regla general se debe considerarsiempre que el eje mayor de la estructura deberá ser paraleloa las lineas de isosubsidencia.

4.9.- MACIZOS DE PROTECCION DE POZOS

El problema de la protección de pozos ante los efectos

de extracción de capas de carbón, es mucho más complejo que

el de protección de estructuras en superficie . El problema

puede definirse de la siguiente forma: El pozo se abre en un

terreno virgen sujeto a. un estado tensional propio definido

por la forma en que se formo el yacimiento y por los aspectos

tectónicos que estén o hallan estado actuando sobre dichos

terrenos . La apertura del pozo induce a su alrededor un esta

do tensional que es función de:

1) El estado tensional original del terreno.

2) El tipo de roca.

3) El tipo de pozo y su geometría.

como resultado las tensiones alrededor del pozo vuelven a cam

biar, de forma tal que las presiones que finalmente se trans

miten a la caña del pozo son función de: a) El estado tensio

nal inicial del terreno, b) las propiedades y comportamineto

mecánico de los materiales que atraviesa el pozo, c) geome

tría y características del sistema de explotación (tamaño,

forma , tipo de relleno , potencia , etc.) y d ) la geometría de

la caña del pozo y el tipo de fortificación que se utilice

en el mismo.

El estado tensional del terreno así como las particula

res características mecánicas del terreno , quedan reflejadas

62 -

en las características de las curvas de la cubeta de subsidencia (factor experimental K de la expresión 5); sin embargo,estas curvas no dan información de la respuesta individual

de los distintos estratos en las formaciones estratificadascarboníferas, siendo la variación discontinua de estas respuestas individuales la principal causa del daño producido

en las cañas de los pozos. De esta forma, las tensiones del

terreno iniciales, sólo pueden ser definidas y conocidas mediante mediciones in-situ siguiendo técnicas de "Overcoring".

Estas tensiones pueden variar, en lo que hace referencia ala tensión horizontal, entre 0, 3. y 3,0.la tensión vertical,

la cual suele aproximarse al peso de la columna que soporta.

Otros problemas y dificultades aparecen al definir valores

realísticos de las propiedades mecánicas del terreno y su com

portamiento elástico-plástico o tiempo dependiente (visco-elás

tico), los cuales pueden definirse mediante ensayos especia

les in-situ con dilatómetros, microsísmica y ensayos en labo

ratorio de muestras en fluencia (creep)

Los problemas en estos casos son pues, de naturaleza

experimental, tratando de caracterizar lo más realísticamente

posible los materiales geológicos de la forma que hemos comen

tado. Una vez conocidos estos, el estado tensional y las ca

racterísticas de explotación y geométricas de los tajos y po

zo (geometría y fortificación), puede definirse el macizo de

carbón a dejar sin explotar, para que la caña del pozo con

la fortificación correspondiente, no se vea sometida a unas

deformaciones y presiones que hagan peligrar la estabilidad

del pozo, o a deformaciones no permitidas por el guionaje y

demás equipamientos de la caña del pozo. Este análisis es com

plejo y minucioso, necesitándose la utilización de métodos

numéricos de cálculo de estructuras complejas por métodos ma

triciales (Elementos Finitos) de amplio espectro y propositos

63 -

generales, y un fuerte soporte informático con ordenadores

de gran velocidaú y capacidad de memoria, normalmente superiores a las 2.000 K de CPU. En este sentido podrían citarse media docena de programas de métodos numéricos que se adaptarían perfectamente a este tipo de análisis de macizos de po

zos, y que han sido desarrollados por diversas universidades

y organismos oficiales y firmas consultoras privadas, princi

palmente en USA, así como en Inglaterra y Alemania.

La explotación en las proximidades de los pozos y el

abandono del macizo correspondiente requiere por tanto cier

tas precauciones. Una gran cantidad de experiencia en este

sentido se ha venido teniendo en las cuencas europeas de car

bón en Alemania, Polonia y URSS principalmente (referencias

40, 41, 42, 43 y 44), así como en la minería metálica de oro

en Sudáfrica. Brevemente, de estas experiencias se desprenden

los siguientes principales puntos:

1) Los daños son generalmente locales y no llegan a

implicar la estabilidad general del pozo. Estos da

ños se concentran en zonas débiles de la caña del

pozo (formaciones poco consistentes, fallas, planos

de estratificación) e intersecciones con otras exca

vaciones y labores.

2) Los macizos de protección, una vez apropiadamente

dimensionadas, evitan el daño en el pozo, aunque

la perdida de mineral y la acumulación de tensiones

que pueden dañar a otras excavaciones y labores,

aumentan con la profundidad. La anchura de estos

macizos de protección de pozos, tal y como se han

venido usando en la práctica, oscila entre 0,4 a

1,5 veces la profundidad de las explotaciones, co

64 -

i Í

rrespondiendo los valores más altos a explotaciones

con extracciones de dimensiones superiores a la crí

tica; esto implica ángulos de protección del orden

de 60Q a 35Q respectivamente.

3) Macizos de protección subdimensionados pueden ser

una fuente de fuertes daños al pozo . En la Figura

16, presenta un ejemplo obtenido en la cuenca rusa

de Donets ( referencia 40), en donde se recogen los

datos procedentes de macizos de protección de 139

pozos. En ellos vemos como macizos con un tamaño

superior a 0,8 h (<50Q) han demostrado ser suficien

teniente seguros en todos los casos . Entre 0,8 h y

0,43 h' ( 5QQ y 70Q ) se producían daños en el 50% de

los casos y con pilares inferiores a 0,43 h (>70Q)

se han producido daños en todos los casos.

4) La extracción total completa presenta ciertas venta

jas, especialmente a grandes profundidades. La pre

caución a tomar es la de un relleno efectivo y la

instalación de entibación adecuada en la intersec

ción de la capa con el pozo. Durante las operacio

nes de extracción del macizo , es necesario un cuida

doso control topográfico de los movimientos del po

zo.

5) Los efectos observados en los pozos están en gene

ral muy en consonancia con los conceptos de zonas

comprimidas o dilatadas originadas por la extrac

ción.

La compresión vertical sobre la caña del pozo ocu

rre, cuando este se encuentra sobre carbón intacto

(macizo), experimentándose extensiones verticales

65 -

700

Pozo 600-Daño

500 Ij

P 400\

ti�h 300-

o R

200-ZIII1\ �100-

capa2{rjh No Daño

4h 00 30 60 90 120 150

Distancia al pozo , metros

Fig. 16

II I ( � �j

3 4 /23I4 1�Ares de Influencia

Pozo

11 2 �3 4 1 2 3 I4

I

Fig.17

66 -

cuando el pozo se encuentra sobre zonas explotadas.

Asmismo, se ha observado que disposiciones simétri

cas de las explotaciones en las proximidades del

pozo producen efectos más favorables que distribu

ciones asimétricas . En la Figura 17, podemos obser

var un esquema de secuencia de explotaciones para

minimizar las deformaciones y los desplazamientos

horizontales en la cuna de un pozo , durante la ex

tracción de un área supercrítica ( referencia 41).

6) Las experiencias han demostrado que es más aconseja

ble, en caso de que se piense extraer el macizo de

protección , el hacerlo al comienzo de explotación

de la capa. El dejar ese macizo para luego extraer

lo suele encontrar fuertes problemas de tensiones

concentradas en el mismo, que hagan la recuperación

muy arriesgada.

67 -

5.- CONCLUSIONES

El estudio aquí realizado, nos lleva a varias conclu

siones , en primer lugar y de la prospección llevada a cabo

sobre 40 minas pertenecientes a 16 empresas de 8 cuencas car

boníferas españolas, sacamos los siguientes datos:

En España, el 50% de las minas de carbón españolas pre

sentan fenómenos claros y perfectamente detectados de subsi

dencia. Un 3% tiene dudas de si los fenómenos de movimientos

del terreno en superficie son debidos a la explotación minera,

o bien a fenómenos de asentamiento , consolidación o desliza

miento sin causa minera que los origine. A su vez hay un 8%

de minas, que preveen tener posibles fenómenos de subsidencia

en el próximo futuro, con repercusiones en poblaciones de

cierta importancia o sobre instalaciones industriales, y tra

tan de valorar a "priori" estos efectos ; es el caso de Combus

tibies de Fabero , Antracitas de Gaiztarro y Hunosa ( Pozo Lla

mas). De este 50% de minas con problemas actuales de subsiden

cia, el 90 % esta poniendo medidas para evitarlas ( macizos),

el restante 10% no intenta valorar las repercusiones de estas

subsidencias bien por afectar a zonas despobladas , o bien por

seguir una política de indemnizaciones sobre los daños causa

dos por la subsidencia creada por las explotaciones.

En cuanto al tema particular de macizos de protección,

cabe decir que: el 80% de las minas de carbón españolas tie

nen o dejan macizos de protección, de los cuales el 56% son

69 -

macizos de pozos y el 44% de protección de estructuras super

ficiales (principalmente poblaciones y plantas industriales).

Hay un 38% que deja macizos en planos inclinados y un 6% para

protegerse de entradas de aguas procedentes de zonas inunda

das. Cabe decir que existe actualmente un 10% de minas españo

las, que tienen planteados el dimensionado posible de macizos

de protección en el futuro por expansión de sus labores, bien

en forma de macizos de protección de estructuras en superfi

cíe, caso de Combustibles de Fabero, Hunosa (Pozo Ma Luisa),

Minas de Figaredo y Antracitas de Gillón, o bien de pozos,

como ocurre a Antracitas de Fabero.

También es interesante el que de los macizos de pozos

el 17% esta posiblemente infradimensionado y un 35% sobredi

mensionado. Estos macizos de pozos en el 77% de los casos se

han dimensionado según criterios convencionales, hace decenas

de años, por los primeros explotadores, y han seguido pautas

llevadas a cabo en explotaciones semejantes en Europa (Fran

cia o Inglaterra) sin ningún criterio. con rigor critico ni

técnico- cientif ico. En otro 17% de los casos los macizos de

pozos se han diseñado. siguiendo las pautas de las Escuelas

Técnicas Superiores de Ingeniería de Minas españolas, que a

su vez han seguido las observaciones realizada por el Natio

nal Coal Board en Inglaterra o por A. Proust en la cuenca

francesa de Nord y Pas-de-Caíais haces más de 20 años, de

aplicación especifica a los condicionamientos y caracterís

ticas de estas cuencas europeas, y basadas en pura observa

ción, lo cual las hace difícilmente extrapolables a otras zo

nas. Por último hay un 6% de macizos de pozos que se han dise

ñado siguiendo las pautas de consultoras extranjeras, hace

más de 30 años.

En cuanto a los macizos de protección de estructuras

70

en superficie , el 100% ha seguido pautas convencionales de

semejanza a otros casos europeos , hace decenas de años o bien

han seguido erroneamente los mismos criterios que para pozos.

Todo esto nos hace ver, de la necesidad de una actual¡

zación de la tecnología y metodología existente hoy en día

lo más actual posible y que se halla puesto en práctica en

los últimos años. Esto es lo que nos ha llevado a realizar

éste estudio, en donde se presenta una metodología basada en

las Funciones de Influencia y desarrollada en las cuencas car

boniferas centroeuropeas, principalmente Alemania, Polonia

y URSS, y en los que como hemos visto permite optimizar y de

finir con un criterio riguroso y técnico los macizos de pro

tección de la minería carbonífera española siguiendo la forma

más actualizada posible, tema este que se encuentra como he

mos visto en una situación deficitaria como hemos comentado

y expresado.

La aportación aquí realizada creemos que será de gran

utilidad para los explotadores españoles, tanto para aquellos

que se estén planteando el dimensionado de macizos, como para

aquellos que los tengan definidos y puedan mejorar su grado

de extracción.

La metodología aquí presentada hace referencia tanto

a macizos bi-dimensionales ( en profundidad y en una dirección

en plantas) como tridimensionales ( profundidad y en planta),

y presupone , como se ha explicado , un conocimiento de la geo

metría de la cubeta de subsidencia, de cualquier tajo de la

mina en que se este planteando un dimensionado de macizo. Es

ta cubeta nos permite definir una serie de parámetros necesa

ríos, para ser utilizados como datos de entrada , base en los

cálculos y formulaciones expuestas en este estudio basados

71 -

en las Funciones de Influencia . Esta toma de datos no es un

proceso laborioso ni costoso, y puede realizarse facilmente

por un equipo de topógrafos que realice una nivelación men

sual o quincenal , siguiendo unas determinadas pautas y direc

trices. En este sentido cabe decir que desafortunadamente,

en la minería del carbón española, sólo se han realizado dos

campañas de medición y control de subsidencia , una es la rea

lizada por HUNOSA en el Campo de la Moral ( Pozo Pumarabule)

que afecta a los pueblos de Carballín Alto y Santiago Arenas,

controlándose la subsidencia sobre una linea totalmente sinuo

sa, siguiendo una carretera ; y cuyos datos y resultados aún

no han sido analizados ni procesados; y un segundo caso que

es el de Mina Innominada de ENDESA en Andorra , Teruel; en don

de ENADIMSA realizó para el IGME (referencias 45 y 46) un con

trol sobre un tajo , sobre una malla en superficie de 150 esta

ciones , con una extensión de 500 x 225 metros durante casi

un año.

Ante esta situación , unido a que sólo un 18% de las

minas españolas tienen un conocimiento mínimo de las caracte

risticas mecánicas de los materiales , nos hace ver lo mucho

que todavía queda por hacer geomecánicamente en las cuencas

españolas y en este sentido, este estudio puede ser una inte

resante aportación. No debemos olvidar que la labor de pros

pección de estado actual de la minería española, se ha real¡

zado sobre las operaciones mineras más significativas y que

evidentemente no cubre la totalidad de la industria del car

bón, por lo que lógicamente los datos y porcentajes reales

llevados a todo el conjunto minero, sin duda serian mucho más

desfavorables.

Del estudio aquí presentado , cabe señalar como datos

más significativos , la no proporcionalidad de la dimensión

72 -

del macizo con la profundidad y por tanto de la no existenciade un ángulo de protección constante, y la existencia de unaprofundidad critica, para macizos de protección de estructuras en superficie, por debajo de la cual no es necesario macizo alguno, así como la incidencia en este dimensionado deltipo de estructura a proteger; aspectos todos, no considerados en ningún caso en las cuencas carboníferas españolas.

73 -

6.- REFERENCIAS

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2 - GRARD, C.. "Mining Subsidences and the Means Permitting

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10 - KNOTHE, S. "Observations of Surface Movements Under In

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U.K., 1957.

11 - LITWINISZYN , J. " The Theories and Model Research of Mo

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12 - SMOLARSKI , A.Z. "A System of Linear Differential Equa

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16 - KOCHMANSKI, T. "Integral Theory of Grounds Movements Re

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17 - BRAUNER , G. "On the Application of Subsidence and Displa

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18 - SALAMON , M.D.G. " Elastic Analysis of Displacements andStresses Induced by Mining of Seam or Reef Deposits",Jour . South. African . Inst . Min. Met., V. 64, 1963/64.

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26 - THOMAS , L.J. "An Introduction to Mining", Methuen, Sid

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31 - VAN HAM , J. "Damages to Structures ", Anuales des Minesde Belgique, 1963.

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34 - PROUST, A. "A Study on the Mining Subsidences in +theNord and Pas - de - Calais Coalfield ", Revue de l'Industrie Minerale , V. 46, 1964.

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Fuels, V. 12, 1964.

36 - WARDELL, K., Eynon, P. "Structural Concept of Strata Control and Mine Design", Mining Eng. V . 127, 1967/68.

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39 - HUECK, E. "Controlled Subsidence •of the Duisburg Harborby Mining with Mutual Application of Pneumatic Stowingand Caving", Glücauf 1963.

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43 - VORMBERGE , G. "Working out a seam in the Shaft Safety

Pillar of a Pit Under Exceptionally Difficult operating

Conditions", Int. Strata Control Congr., Essen, R.F.A.

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46 - IGME, " Estudio Geomecánico de la Subsidencia en Minas

de Andorra , Teruel", A.J. Campos de Orellana, ENADIMSA,

1982.

80 -

A N E X O A

FUNCIONES DE INFLUENCIA

PRINCIPIOS

1.- INTRODUCCION

Los métodos de cálculo sobre movimientos del terreno

son numerosos y diferentes , sin embargo pueden considerarse

tres importantes grupos:

1) Relaciones empiricas entre el movimiento del terreno

y la geometría minera, deducidas de observaciones

experimentales in-situ . Es la forma más simple y

quizas la más libre de supuestos y premisas; en cam

bio necesita de una gran cantidad de observaciones

y datos experimentales , y la aplicabilidad de los

resultados es relativamente limitada.

2) Superposición de Funciones de Influencia o Funciones

de Perfil. Los parámetros que controlan y definen

estas funciones han de determinarse a través de medi

ciones de los movimientos del terreno.

3) Análisis numéricos basados en las relaciones tenso-

deformacionales de los materiales . Es el proceso

más riguroso , sofisticado y necesita el apoyo infor

mático de ordenadores de gran potencia y capacidad,

así como una amplia y detallada recopilación de ca

racterísticas mecánicas de los materiales. Es el

más aconsejable para casos particulares , donde econó

micamente sea factible desarrollar un intenso progra

82 -

ma de caracterización geomecánica de los materialesgeológicos.

El método basado en las Funciones de Influencia; para

un cálculo aproximado y con una adecuada rigurosidad aplica

ble a situaciones donde la profunda investigación geomecánica

no exista o no sea factible económicamente ; es el más eficien

te y es el que se va a usar en el desarrollo de este trabajo.El método no excluye conceptos como la elasticidad o la visco

plasticidad , pero implica, la hipótesis de elementos equiva

lentes de extracción . Por otro lado los parámetros de una Fun

ción de Influencia , determinadas a través de mediciones de

subsidencia en superficie , reflejan las propiedades efectivas

("reales" ), de la masa rocosa existente entre el nivel de ex

plotación y la superficie ; si bien no son realistas , ni apli

cables para cálculos de movimientos subterráneos en yacimien

tos estratificados . Para esta última situación se hace necesa

rio una determinación individual de los parámetros de los es

tratos, mediante medida de movimientos desde la superficie

al horizonte de explotación (por ejemplo en pozos).

2.- CONCEPTOS

En el método de las Funciones de Influencia , se utiliza

el principio de superposición en la influencia de partes infi

nitesimales del área de extracción sobre la subsidencia en

superficie . Dado que cualquier área explotada puede conside

rarse como constituida por un infinito número de elementos

de áreas infinitesimales , no existirán restricciones geométri

cas sobre la forma del área de extracción.

La figura 1 ilustra esta idea: La cuenca de subsidencia

se considera compuesta de cuencas infinitesimales creadas por

-83-

f

lo que la subsidencia del punto P es la suma de las subsidencias individuales debidas a cada área elemental. Esta contribución de un elemento de extracción a la subsidencia de unpunto de la superficie puede expresarse como el producto desu área, dA , por un valor p que nos indica la magnitud de lainfluencia de dA sobre p (Fig. 2). Esta función p, es naturalmente función de la distancia horizontal r, entre el punto

P y el elemento dA. La función

p = f(r)

es lo que se conoce como Función de Influencia.

Dado que el valor de p hace referencia al punto P sobre

la superficie , este punto se elige como origen de la variable

radial r ( coordenadas cilíndricas). El elemento de extracción

verticalmente debajo de P tiene la mayor influencia, por lo

que p alcanza su máximo valor para r = 0. Si P se encuentra

sobre el centro de un área crítica (Fig. 3 ), se encontrará

sujeto a la influencia de todos los lementos de extracción

y soportará la máxima subsidencia , Smax. Smax , por tanto vie

ne representada , pues, por toda el área por debajo de la cur

va p(r ). Si P estuviese sobre un extremo del área de explota

ción, estaría sometido a sólo la mitad de la suma de todas

las posibles influencias y por tanto estará sujeto sólo a la

mitad de la subsidencia máxima (Smax ). Este punto es también

el punto de inflexión de la Curva del Perfil de la cuenca de

subsidencia. Consecuentemente, la distancia horizontal B, en

tre el punto de máxima subsidencia (Smax ) y el punto de infle

xión es igual a la unidad del ancho del área crítica.

Análogamente en tres dimensiones , la máxima subsidencia

viene representada por el volumen de revolución generado por

84 -

Funciones deInfluencia

p

%

l{ i fI ( i

Cubeta

1 iV I

I I I I I I 1 i i 1 iI I I I 1 11 1 1 1 1

•1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 11 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1

Capa1 Elemento dé Extrac.

Fig.1

P

P

puf(r)Nivel de Extracción.

dA r

Fig. 2

85 -

P p

1 1

I

S %Iax 2 ax

Capa

Fig. 3

- 86

la curva p(r) al girar alrededor del eje vertical z. El radio

de dicho sólido es el radio critico B, si p se hace cero para

r = B, y es infinito si p tiende asintéticamente a cero. Por

tanto la subsidencia máxima viene expresada por una de lasexpresiones:

Smax = 2f fB r p(r) dr

o Smax = 2u Io r p(r) dr

3.- FUNCIONES DE INFLUENCIA Y SUBSIDENCIA

Consideremos la extracción de una capa de carbón en

un yacimiento horizontal o subhorizontal. Si se han observado

y medido fenómenos de subsidencia y se tienen por tanto cur

vas del perfil de subsidencia que ha tenido lugar, es siempre

posible establecer una Función de Influencia a partir de di

cha información. El proceso es meramente una inversión del

cálculo de una curva de perfil de subsidencia partiendo de

una determinada Función de Influencia. Si una semicurva de

subsidencia se ha medido sobre un área critica o supercríti

ca, pueden definirse dos curvas de influencia: la primera ha

ciendo referencia a la subsidencia entre el punto de infle

xión y el limite de la zona afectada y la segunda correspon

diente a la subsidencia entre el punto de inflexión y el de

máxima subsidencia. Ambas curvas deberán coincidir para un

determinado perfil: esta es una forma de comprobar y justifi

car las condiciones iniciales de la ley de superposición. Los

métodos matemáticos para determinar movimientos del terreno

a partir de Funciones de Influencia se describen en las refe

rencias 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8 y 9.

Las curvas de influencia pueden representarse por fun

-87 -

ciones exponenciales de la forma:

p = C1 exp [-ir (r )2 ] + n exp [ u (r )2 (1)2 3

El valor p de la Función de Influencia es la subsidencia creada en superficie por una unidad de área infinitesimal

explotada . r es la distancia horizontal , r = 0 representa elpunto sobre la unidad de área infinitesimal. C1 es una constante definida por las condiciones geométricas; C 2 y C3' sonfunciones de la profundidad y caracteriza la disminución de

p con r; pueden interpretarse como integrales de las propieda

des mecánicas de los estratos entre el nivel de las explota

ciones y la superficie. Parece ser que relaciones lineales

de la forma C2 = Kh (K = constante , h = profundidad) y -

C3 = 2 Kh son lo suficientemente aproximadas para la mayoría

de los tipos de Funciones de Influencia observadas, aunque

no existe una información tal que permita una aceptación defi

nitiva. Por tanto la ecuación ( 1) queda de la forma

p = C1 exp [- 7 ( r)2 ] + n exp [- 4K2. (ñ)2 ] (2)

los factores K y n son parámetros independientes. El factor

C1 depende en lo que se considera la extensión lateral de la

cubeta de subsidencia;. esto conduce y nos lleva al problema

del ángulo limite (ó).

Un ángulo limite puede definirse por el punto de subsi

dencia cero si existe una transición desde la zona de hundi

mientos a la de elevaciones verticales en los extremos de la

cuenca de subsidencia . Es posible que tal elevación ocurra

siempre , pero por lo general es de una magnitud muy reducida

para poder detectarse facilmente . La existencia de elevacio

nes del terreno viene expresada por valores negativos de n

88 -

(0<n<-1) en la ecuación ( 2). A una distancia finita B (radiocritico de extracción ), p es cero, y puede decirse que el ratio B / h es la cotangente del ángulo limite ó . La constanteC1 queda definida por la condición geométrica de

Smax = 27 fB rpdr

Existen ahora dos alternativas : la primera posibilidad

hace referencia a la ecuación ( 2),, considerándola válida para

valores positivos de p, esto es, el intervalo 0<r<B, siendo

p cero para r > B. En este caso el ángulo limite es almenos

matemáticamente independiente de la geometría de las labores

de explotación y de la potencia de la capa. La segunda posibi

lidad incluye valores negativos de p. Esto nos conduce a cuen

cas de hundimiento con pequeñas elevaciones fuera del área

de subsidencia , pero la posición del punto de subsidencia ce

ro varia con la geometría del área explotada.

Finalmente , las condiciones límites son asimismo dife

rentes cuando se asume que la subsidencia cero ocurre sólo

en el infinito . Este supuesto es inherente en todas las teo

rías convencionales . Las curvas de influencia correspondien

tes pueden ser expresadas por la ecuación (2) con n>0 y C1 de

terminada a partir de

Smax = 2n fo rpdr

En este caso la ecuación ( 2) toma la forma.

p (1 +S4n )( Kh) exp [- 17 ( ñ)2 ] + n exp [- 4 (ñ)2 ] (3)

en donde los parámetros K y n (>0 ) caracterizan las condicio

nes de los estratos y formaciones geológicas.

89 -

La integración de la ecuación ( 3) sobre un área semi-infinita de labores mineras, nos conduce a la ecuación de lacurva de Perfil de Subsidencia.

S = 2(lmax4n ) [ 1 + 4n - erf ( Khx ) - 4n erf (2Kh) J (4)

erf ( x ) = Función de Error = 2 f x° e_u du

esta curva tiene para x = 0, la máxima pendiente:

S' 1 + 2n Smax° (1 + 4n)K n

Indicando el signo negativo que el perfil de subsiden

cia se inclina hacia el centro de la cuenca de hundimiento.

Los desplazamientos horizontales (V) y las deformaciones un¡

tarias correspondientes pueden determinarse a partir de la

proporcionalidad con la inclinación (S') y la curvatura res

pectivamente

V = cost ád(X (ver Anexo C)

El factor n es normalmente pequeño y raramente excede

a 0,3; con lo que la máxima deformación a tracción ocurre

aproximadamente a Xc = 0,4 Kh. Esta distancia puede conside

rarse . pues, la cotangente del ángulo de ruptura (a).

La forma más simple de la ecuación (3) se obtiene para

n = 0. Esta Función de Influencia se comenta y aconseja en

la referencia 10:

p = (Kh exp (h)2 ] (5)

siendo pues , la pendiente máxima S6:

90 -

s' Smax° Kh

con lo que el factor K puede interpretarse como el ratio demáxima subsidencia a máxima pendiente . El factor K es por tanto el único parámetro que determina la forma de la cubeta desubsidencia , e implica que la máxima pendiente (So), el ángulo de ruptura (S) y el limite de subsidencia medible dependencompletamente uno de otro . La Figura 4 representa las Funciones de Influencia ( 3) y (5) para los valores K y n indicados

(condiciones A y B) que mejor se adaptan a unos valores deXc (punto de máxima extensión ) y S' (máxima pendiente observa

da). La figura 5 representa las correspondientes curvas de

subsidencia según la ecuación (4).

Las curvas de subsidencia determinadas por la ecuación

(3) no tienen punto de subsidencia cero, por lo que no podría

definirse el ángulo limite . En este caso , se puede introducir

una fracción 0,01 6 0,05 de la subsidencia máxima ( Smax), co

mo un limite convencional de movimientos apreciables del te

rreno. De esta forma definido, el ángulo limite , no es una

característica verdadera, sino que depende de la forma y tama

no del área de extracción y de la potencia de la capa explota

da.

Cualitativamente , todas las Funciones de Influencia

asintóticas ( subsidencia cero en el infinito ) conducen a los

mismos resultados. La forma ( 5) es la que vamos a utilizar

en este trabajo. Esta fórmula se deriva teóricamente en la

referencias 11 y 12, a partir de la teoría de los Desplaza

mientos Estocásticos.

4.- FORMAS DE FUNCIONES DE INFLUENCIA

Existe un considerable número de métodos de cálculo de subsi

91 -

A

5 Sma:h2 A ka 0 . 4, n= 0.25

S k=0.7. n=0.04

3

A

2

B

• 1

0h0.0 0.1 0 . 2 0.3 0 .4 0.5 0 .6 0.7 0.8

Fig. 4

-0.3 -02 -0.1 0.0 0.1 0. 2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7X/h

0.1A

0.2--

0.3--

0.4--

0.5A k=0.4; n 0.25

0.6B k=0.7; n=0.0

0.7

0.8

0.9

1.092 -

S/Smax Fig.5

dencias consistentes en la superposición de los efectos equ ivalentes de elementos de extracción; usados preferentementeen las cuencas centro europeas. En cada uno de estos métodos,puede formularse una Función de Influencia p(r).

Las ecuaciones de las Funciones de Influencia se derivan partiendo de experiencias en diversas regiones y/o de consideraciones matemáticas . Las seis más utilizadas y reconocidas son las que pasamos a comentar:

Uno de los primeros métodos (referencia 7) se fundamenta en que el ángulo de ruptura( 0) y el limite ( 1) son parámetros independientes de los estratos. El área critica (Fig.6) se subdivide en una zona interior que produce 2/3 Smax yotra exterior que da lugar a 1/3 Smax sobre el punto de superficie P. Como Función de Influencia este viene expresado por:

P =2 tcr SSmax para 0<r<tg-1 B3 tg ó --Btg0

(6)t28 Smax t g�

P = 311 (tg 21) B2 Para tw � r - B

siendo B = h cot1

Otro método usado ampliamente en la práctica (referen

cia B) es el que se deriva de la expresión:

P = Smax B3tg3^d 0 < r < B (7)27r(senócosó + 2 -�) r(r + B tg2ó)2

en donde B = h cotI.

Otra función de un sólo parámetro (referencia 14) es

93 -

Y

ASECCION

Capat

¡

PV ANTAO

Fig. 6

94

max (B)2 ] 2 para 0<r<B (8)P3 S

E1

Estas tres Funciones de Influencia se interpretan entre r = 0 y r = B únicamente, siendo p cero para r >B.

Las siguientes tres funciones son asintóticas para pcero y se interpretan entre cero y valores infinitos positivos de r.

Una de ellas (referencia 15), basándose en considera

ciones probabilisticas llega a la expresión:

nn-2 Smax exp [ 4 (4B )

2n]

(9)TrBF ( ) r2n

donde 1' es la Función Gamma y n es un segundo parámetro de

caracterización de las condiciones de los estratos.

Otro grupo de Funciones de. Influencia derivadas de re

sultados observacionales y de consideraciones probabilísticas

es

p = n Smax exp [-nrr (B)2' (10)

para n = 1 lo cual suele ser un valor normal, esta expresión

toma la forma

rp = SB2 exp [- ir (B)2 ]

esta ecuación puede derivarse a partir de la teoría Estocásti

cas de movimientos del terreno (referencia 11).

Un tercer tipo de función exponencial ha sido sugerido

95

para la cuenca carbonífera de Silesia, (referencia 16):

p = n Smax exp (- r )n (12)2 7r ro r(ñ) ro

en donde ro y n son parámetros independientes.

Las expresiones ( 6), (8) y (10) tienen su mejor adapta

bilidad para perfiles de subsidencia suaves, mientras la (9)

lo hace para perfiles más fuertes. Las diferentes funciones

reflejan no sólo distintas condiciones generales en las cuen

cas mineras sino también diferentes condiciones teóricas. Las

expresiones exponenciales (10), (11 ), ( 12) son las más usadas

en la práctica de la minería centro-europea y tienen su ori

gen en las cuencas carboníferas polacas.

96 -

A N E X O B

MAGNITUDES CARACTERISTICAS EN LOS DAÑOS

ESTRUCTURALES PRODUCIDOS POR SUBSIDENCIA

1.- MAGNITUDES MAS IMPORTANTES GENERADAS EN LA SUBSIDENCIA

En relación a los daños estructurales causados por fe

nómenos de subsidencia , las características más importantes

de una cuenca de subsidencia son las magnitudes , direcciones

y posiciones de la máxima pendiente ( S'), curvatura (S") y

deformación (e).

En el caso general en el que se necesiten los desplaza

mientos verticales y horizontales, las características mencio

nadas son sólo parte de los resultados. En tales circunstan

cias se hace necesario integrar las curvas de influencia para

la subsidencia vertical y para los desplazamientos horizonta

les, sobre el área de extracción. G. Braüner en la referencia

17, describe los principios basados en Funciones de Influen

cia del Tipo ( 5) (Anexo A) y en la proporcionalidad entre pen

diente y desplazamiento horizontal. En la referencia 5, se

describen los procesos generales para cualquier Función de

Influencia mediante la aplicación de computadoras electrón¡

cas. M.D.G. Salamón (referencia 18) presenta este tipo de aná

lisis basado en la teoría de la Elasticidad.

Utilizando la forma de la expresión 5-Anexo A (referen

cia 10 ), se llega matemáticamente a las siguientes expresio

nes: la máxima curvatura convexa ocurre a

Xc = 2� = 0,4 Kh (1)

98 -

siendo la máxima curvatura

Smax = K ` e- 0,5 = 1,52 K (2)

o bien teniendo en cuenta ( Anexo A) que

S, Smaxo Kh

podemos decir que:

S-6 (27rSmax = Kh e- 0'5 (3)

La curvatura concava máxima posible ocurre para áreas

subcríticas y es el doble en magnitud que la máxima curvatura

en extracciones de área critica.

La deformación , debido a su proporcionalidad con la

curvatura, se determina por una sustitución de la máxima pen

diente ( So) en la ecuación ( 3) por Vmax. Por tanto, la máxima

deformación a tracción es:

Emax = Vmax V-2-1 e-0,5 = 1,52 Vmax (4)Kh Kh

teniendo esta lugar a la misma distancia Xc del punto de in

flexión , como la curvatura máxima.

La profundidad de la explotación , manteniendo iguales

los otros factores , tiene los siguientes efectos:

1) Un área critica o supercrítica a cualquier profundi

dad, siempre produce la máxima subsidencia (Smax)

y el máximo desplazamiento horizontal (Vmax). No

hay profundidad critica por debajo de la cual un

99 -

área de extracción suficientemente grande pueda generar menores deformaciones superficiales.

2) Los "movimientos diferenciales " ( pendiente , curvatu

ra y deformación), decrecen con la profundidad de

las explotaciones . La pendiente y la deformación

son inversamente proporcionales a la profundidad

como hemos visto, mientras que la curvatura lo es

al cuadrado de la profundidad . Hay siempre una pro

fundidad critica por debajo de la cual estas defor

maciones se hacen más pequeñas que un valor prede

terminado , tal como la deformación máxima permitida

en la estructura de superficie . Dado , por otro la

do, que Vmax es aparentemente una función lineal

de Smax , se puede decir que

3) La magnitud de la pendiente , curvatura y deforma

ción es directamente proporcional a la subsidencia

máxima ( Smax).

Consecuentemente , una profundidad critica puede ser

atribuida a cualquier estructura en superficie , dependiendo

de las deformaciones permitidas en ella. Esta profundidad crí

tica es también función de la subsidencia máxima y por tanto

puede reducirse mediante distintos tipos de relleno . Finalmen

te, las deformaciones que se desplazan con el avance del fren

te de trabajo (tajo ) son menores que las finales, y menores

cuanto más rápido es el avance del tajo; por tanto la profun

didad critica de una estructura por debajo de la cual se va

a desarrollar unas labores de explotación puede reducirse in

crementando la velocidad de avance de los frentes de arran

que.

100 -

A N E X O C

DESPLAZAMIENTOS HORIZONTALES Y DEFORMACIONES .CALCULO Y RELACIONES

1.- DESPLAZAMIENTO MAXIMO HORIZONTAL (Vmax)

A diferencia con la subsidencia (desplazamiento verti

cal), los desplazamientos horizontales asociados a los fenóme

nos de subsidencia no tienen un valor máximo evidente determi

nado por la potencia de la capa. Diversos intentos teóricos

se han venido desarrollando con el fin de derivar el posible

máximo desplazamiento horizontal ( Vmax ) a partir de la subsi

dencia máxima ( Smax ), aunque los resultados obtenidos tienen

un carácter más bien hipotético . Un ejemplo se presenta en

la figura 1. La experiencia ha comprobado que Vmax ocurre en

el punto de inflexión de la curva del perfil de subsidencia

sobre áreas criticas . Por otro lado se asume que el proceso

de subsidencia no cambia el volumen de la masa de material

rocoso existente entre el punto de inflexión y el limite de

la cuenca de subsidencia , dado que la suma de los desplaza

mientos horizontales entre la superficie (Z = 0) y el nivel

de explotación ( Z = h) debe de ser igual a la suma de la sub

sidencia entre X = 0 y X = . (Fig. 1). Esta condición de in

compresibilidad volumétrica puede escribirse como:

fh V (Z ) dz = jo s(x) dx

aunque la función V ( Z) es bastante incierta . Al considerar

una función lineal y V = 0 al nivel de la capa , su integral

será 1 / 2 h Vmax. Si por otro lado consideramos curvas de per

fil de subsidencia de tipo hiperbólico , tal como:

1n2 -

S = 2 Smax [ 1 - th (B )]

basada en modelos teóricos matemáticos (referencias 8, 19 y20), la condición anterior de incompresibilidad se transformaen:

h Vmax = 2 Smax Io [ 1 - th (Rx )] dx

ahora bien sabiendo que:

f th (R) =2

tn Cosh ( Rx )

y que lim Rn Cosh u = u - Rn 2

podemos decir que:

Vmax = R 2h 2 Smax

Para R = h, Vmax = 0, 35 Smax y para R = 2/3 h Vmax =

0,23 Smax. Estos valores son del orden de magnitud de los ob

servados en la experiencia, sin embargo una dependencia defi

nitiva y general entre Vmax y el ratio R/h no ha sido aún con

firmada por las observaciones.

Otras investigaciones teóricas llegan a la conclusión

de Vmax como función de ciertos parámetros mecánicos de la

roca, cuya medición puede ser más problemática que la misma

Vmax. Por tanto el método más simple y fiable para la determi

nación de Vmax es la observación directa ; considerando la

proporcionalidad comentada entre Vmax y Smax.

La siguiente tabla establece los valores más usuales

103 -

x=0

(z=0) V x xSuperficie

s(x)Smox

,(ZsCapa

Fig. 1

dA- rd*dr

4

! Dirección de Desplazamientop

Fig. 2

1C4 -

de Vmax / Smax para distintas cuencas carboníferas:

CUENCA Vmax/Smax

Ruhr, R.F.A. 0,35/0,45

Donets, URSS 0,30

Kizel, URSS 0,30

Chelyabinsk, URSS 0,30

Karaganda , URSS 0,30

Kuznetz, URSS 0,35

Cuenca Inglesa 0,16

Cuenca Norte Francesa 0,40

Fuente : Referencias 2, 21 y 22

2.- CURVAS DE DESPLAZAMIENTOS HORIZONTALES

La más importante razón para el cálculo de desplaza

mientos horizontales es su relación con la pendiente de la

curva de subsidencia . En el caso particular de dos dimensio

nes, los desplazamientos horizontales V, son proporcionales

a la pendiente del perfil de subsidencia , este es

V = Const ase (1)

Esta relación se ha confirmado por resultados observa

dos en diferentes cuencas mineras; habiéndose aplicado tam

bién a perfiles subcriticos (referencia 23). Actualmente, la

relación (1), constituye el mejor camino para el cálculo de

desplazamientos horizontales, y al igual que en el cálculo

de las curvas de subsidencia , se utilizan Funciones de In

fluencia y de Perfil.

Una Función Perfil para los desplazamientos horizonta

1C5 -

les puede obtenerse por derivación directa de una función oCurva de Perfil de subsidencia . Este método se ha utilizadoen la cuenca del Donetz, URSS , ( referencia 21), llegandosea relaciones del tipo

V(Xo) = Vmax S'( Xo) (2)2 Smax

en donde Vmax ha de ser conocido empíricamente , Xo = X/L, -

siendo L la mitad del ancho del área afectada por la subsiden

cia y Xo = 0 en el punto de máxima subsidencia , en donde V

V = 0.

Las Funciones de Perfil , como a la que hemos hecho alu

sión, dan los desplazamientos sólo en la dirección en que es

té la curva de subsidencia . Un método general de cálculo sólo

puede obtenerse mediante la utilización de las Funciones des

Influencia. Si un elemento de extracción infinitesimal, dA,

(Fig. 2), genera un desplazamiento infinitesimal horizontal

qdA en el punto P, la componente en cualquier dirección ven

dra definida por qdA coso , siendo dA = rdO dr . El desplaza

miento causado por todos los elementos de extracción a una dis

tancia r entre 0 = - Tr/2 y 4 _ + 7r/2 será:

dv = q (r) r dr 1+,T/2 cose dO = 2q (r) r dr (3)

si por ejemplo todo un semicírculo entre r = 0 y r = R es ex

plostado, el desplazamiento resultante en P es:

V = 2 fR q(r) r dr (4)

y el desplazamiento horizontal máximo posible ocurrira cuando

el radio de dicho semicírculo se haga infinito:

1C6 -

Vmax = 2 !o q(r) r dr (5)

Para la determinación de la Función de Influencia q(r), laexpresión (1) puede aplicarse al caso axisimétrico, sustituyendo x por r, V por q y s por p:

q(r) = Const ap(r) (6)8r

a este resultado también se llega a partir de la teoría de

movimientos estocásticos y de la condición de incompresibili

dad volumétrica (referencias 11 y 17). Utilizando la Función

de Influencia exponencial (11) del Anexo A y derivando con

respecto a r, obtenemos:

q(r) = cost r exp [- (r)2B

introduciendo esta expresión en (5), obtenemos que el valor

de la constante esB

Vmax, y por tanto

q(r) = B Vmax r exp [- 1r (B)2 ] (7)

que es la Función de Influencia para desplazamientos horizon

tales correspondiente a la función (11) del Apéndice A.

3.- LAS DERIVADAS DEL DESPLAZAMIENTO

Si los desplazamientos verticales (subsidencia) (s)

y los horizontales (v) en los puntos de un perfil son conocí

dos, la pendiente (S'), la curvatura (S") y las deformaciones

horizontales (e) pueden determinarse facilmente. Para ello

se recomienda que el espaciamiento entre los puntos de obser

vación en la zona presumible de máxima pendiente sea. del or

den de un 2% de la profundidad de la explotación.

107 -

Las pendientes y las deformaciones se expresan norma lmente en función de Smax/h, y la curvatura de Smax/h2 o porel radio de curvatura en metros. La curvatura es prácticamente la segunda derivada de la subsidencia (S) con respecto ala distancia lateral horizontal. Si los desplazamientos horizontales son proporcionales a la primera derivada (S'), al

menos en problemas bidimensionales, la curvatura (S") es as¡mismo proporcional a las deformaciones (E ). Las pendientes

y las deformaciones son magnitudes adimensionales (mm/m),

mientras que la curvatura tiene la dimensión L-1 (p ej. 5 x10-7 m-1).

Las explotaciones subcríticas tienen en el contexto

de este estudio un particular interés debido a que induce y

genera curvaturas y deformaciones a compresión extremas. Así

por ejemplo, una explotación con un área de extracción mitad

de la crítica (W = B), crea un desplazamiento horizontal so

bre la zona aún no explotada (zona marginal de la cuenca de

subsidencia, por delante del frente de extracción) igual al

que se desarrolla con una extracción critica, pero en cambio

sobre el área explotada la deformación horizontal pasa de

Vmax a cero de una forma mucho más rápida, generando obviamen

te una mayor deformación a compresión en el centro de la cuen

ca subcrítica. El ancho del área subcrítica que genera un má

ximo de esa deformación compresiva viene a ser de 0,4 h a 0,5

h. Los valores correspondientes a las máximas deformaciones

oscilan entre 0,7 Smax/h y 1,7 Smax/h según diferentes cuen

cas carboníferas.

Si el área de extracción es crítica, las extensiones

y contracciones máximas son aproximadamente iguales; con valo

res que oscilan entre 0,5 Smax/h y 0,9 Smax/h. La posición

del punto de máxima deformación a tracción (extensión), como

1 08 -

sabemos viene fijada por el ángulo de ruptura ( e) . Este ángu

lo viene oscilando entre los 55Q ( pizarras blandas) y 85Q

(areniscas consistentes y de gran potencia), en concordancia

con los resultados determinados analíticamente en los precál

culos.

Para las pendientes y curvaturas en extracciones críti

cas, sus valores oscilan entdre 1,5 y 3,0 Smax /h y de 3,0 a

15,0 Smax / h2 respectivamente.

109 -

A N E X O D

ESTADO ACTUAL EN LAS PRINCIPALES CUENCAS

CARBONIFERAS ESPAÑOLAS

1.- BIERZO (LEON)

1.1.- COMBUSTIBLES DE FABERO

Combustibles de Fabero explota dos grupos: el grupo

Rio y el grupo Maurin, en ambos los únicos macizos que se vie

nen considerando son macizos de protección de labores, en es

pecial los planos inclinados de acceso a las explotaciones.

1.1.1.- Aspectos Geológicos y Geotécnicos

- Grupo Rio :

La capa en explotación de carbón de 1,25 m de potencia

se encuentra actualmente a unos 350 m de profundidad con 18Q

de pendiente Este; con rocas encajantes de pizarras y arenis

cas estefanienses en bancos de 10 metros aproximadamente, y

con un recubrimiento terciario de cantos rodados y arcillas,

con un espesor máximo de 80 metros, en el Grupo Río y menores

en el Maurín.

El conjunto forma parte de un sinclinal general de bu

zamiento Este-Oeste en el Grupo Río y Norte-Sur en el grupo

Maurin.

A unos 1.000 metros al Sur del plano inclinado del Gru

po Rio, existe una falla Este-Oeste limite de cuenca, de bu

zamiento y tipo desconocido.

112 -

En el Grupo Maurin, la principal falla o zona transtornada , se encuentra entre 300 y 550 metros al Norte del planoinclinado ; con orientación NW-SE.

En el Grupo Rio, el carbón presenta bien definidos pla

nos de crucero, desconociéndose su orientación , mientras que

en Maurin , estos planos están peor definidos por un carbón

más pulverulento.

El relieve topográfico en el grupo Rio es más suave

que en el Maurin , especialmente en las zonas correspondientes

a los planos inclinados . En Maurin el relieve se hace muy

fuerte.

Las durezas del carbón y de las pizarras se ha realiza

do por los fabricantes de rozadoras , cepillos y Dosco, sin

'tener ninguna información en cuanto a las características geo

mecánicas de los materiales geológicos existentes.

1.1.2.- Sistemas de Explotación

En el Grupo Rio la explotación se hace a ambos lados

(Norte y Sur) del plano inclinado de 18Q de pendiente. La ex

plotación se hace por tajos largos con hundimiento integral,

dejando sólo llaves en los niveles . El avance se hace en di

rección.

Los tajos al Sur del plano tienen una corrida de 850

metros y de 150 metros al Norte (Fig. 1).

La capa actual en explotación ( capa Ancha ) se encuen

tra a unos 190 metros de la 2a Jarrina ya explotada , teniendo

esta a su vez por encima y a 21 metros la la Jarrina también

113 -

Tajos

25-30 m Maci zo

---► t8°E

w25-30 m Macizo

1.000-Talos

Tajos

Fa lla

Fig. 1

114 -

1

explotada ; ambas con potencias de 50 y 80 centímetros.

Hace unos 20 años también se explotó la capa Faberode 80 cm y 100 metros de profundidad probablemente por camaras y pilares.

En el Grupo Maurín las explotaciones tienen una conf iguración especial , salvo que el plano inclinado vá por la 1dJarrina.

1.1.3.- Macizos de Protección

Como ya hemos comentado , la explotación no tiene, dada sus características, macizos de protección de pozos ni deestructuras en superficie. Unicamente viene dejando macizosde 25 - 20 metros a cada lado del plano inclinado del Grupo Ríoy de 15 metros en el Grupo Maurín, siguiendo el criterio detres veces el hueco. El plano va bulonado y a veces fortificado con cuadros.

1.1.4.- Fenómenos de Subsidencia

En el grupo Río las explotaciones han producido pequeños agrietamientos en los edificios de oficinas , que no evolucionaron a más así como reventones de tuberías de agua.

Para el futuro no se preveen grandes problemas, al noexistir casco urbano ninguno , y pequeñas construcciones demampostería . Además se irá a mayores profundidades . El únicoproblema que podría presentarse de aquí a unos 3 años seriala influencia de las explotaciones en una gasolinera, que deberia ser valorado convenientemente.

x'115 -

En el Grupo Maurín , y en un plazo de 5-6 años, las explotaciones en la 2,i Jai.rina pasaría por el pueblo de Fabero,creándose un problema que al igual que en el Grupo Río, deberiase definir.

No se ha realizado ningún control sistemático sobre

la subsidencia , mediciones , perfil de cubeta, etc.

1.2.- ANTRACITAS DE FABERO

Esta compañia viene dejando sistemáticamente macizos

de protección de planos inclinados y ha dejado dos macizos

de protección del pozo Julia correspondientes a las capas Fa

bero y a la Beta del paquete Jarrinas.

Actualmente se les presenta la necesidad de definir

y dimensionar el macizo de protección del Pozo Julia, corres

pondiente a la capa más profunda ( capa Inglesa del paquete

Internacionales).


En Antracitas de Fabero existen tres capas que se ha

lían explotado , que se estén explotando o que sean explota

bles que son la capa Fabero , la Beta del paquete Jarrinas y

la Inglesa del paquete Internacionales.

La capa Fabero se encuentra a 100 m de profundidad en

la zona del pozo Julia, la capa Beta más profunda esta a 270

metros y la Inglesa a unos 470 metros de profundidad, con po

tencias de 0,6, 0,7 y 0,8 metros y buzamiento 8Q Sur. Los ma

teriales de las rocas encajantes están formados por pizarras

y areniscas en bancos de 10 a 15 metros de potencia , pertene

116 -

cientes al Estefaniense (Fig. 2).

El conjunto forma parte de un sinclinal de eje E-W,que en las proximidades del pozo Julia presenta dos fallasimportantes longitudinales en dirección N-S (Fig. 3 ) una deellas a 180 metros al Este del Pozo es una falla directa conbuzamiento Este casi vertical , y con un salto de 30-40 metros. No aparece en superficie , pero incide fuertemente enlas explotaciones , al igual que una zona de fallas más al Este (a 1.900 metros del Pozo Julia), más echada que la anterior y también directa. ( Fig. 3).

Aparte de estas dos zonas importantes, existe un conjunto de fallas menores tansversales en dirección E-W, de c aracterísticas y buzamientos muy variables.

La topografía en las proximidades del Pozo Julia essuave con una pequeña loma al N-NW, a una distancia de 100-140 metros y con una altura de 50-60 metros.

En la caracterización de los materiales, Westphaliaha hecho ensayos de dureza encaminados a la arrancabilidaddel carbón , no teniendo ningún otro tipo de información decaracterísticas geomecánicas de los materiales geológicos dela zona.


Antracitas de Fabero, explota tres grupos: Julia, Valdesalguedo y Valdequiza.

En las inmediaciones del pozo Julia se ha explotadola capa Fabero , la Beta del paquete Jarrinas y se está prepa

117 -

L 100-130 m----

50-60 m

SPozo Julia 5 m

N

72: 70071: 830

100 m

100 rn Capa Fabero

170 m

120 m

160 m

Capa Beta

200 m

Capa Inglesa

Fig. 2

118 -

Pozo Julia

18O M

Falla$

N

180 m

«C>- Tajos

900 m

de>- Tajos

Falla

Fig. 3

119 -

rando la explotación de la capa Inglesa del paquete internacionales . El pozo Julia acaba en la capa Beta , llegando a laInglesa por un plano inclinado.

La explotación se realiza por tajos largos de 150 mde longitud , según el buzamiento , con hundimiento integral,

utilizando llaves de madera en los niveles.

Las capas Fabero y Beta se explotaron por macizos ysobreguías con extracciones del 100 y del 90-95% respectiva

mente.

En la capa Inglesa, los planes son explotar por tajos

largos según buzamiento al Este del Pozo Julia y en dirección

en la zona Oeste pasada la falla más próxima al pozo.


Para proteger al Pozo Julia de 5 metros de diámetro

y 270 metros de profundidad, se ha dejado en la capa Fabero

un macizo a 100 metros de profundidad de 200 metros de diáme

tro y en la capa Beta a 270 metros de profundidad un macizo

de 120 metros hacia el Norte, 160 hacia el Sur, 150 metros

hacia el Oeste y por el este hasta la falla.

Actualmente Antracitas de Fabero se encuentra ante la

necesidad de definir este macizo en la capa Inglesa a 470 me

tros de profundidad . La explotación de esta capa podría afec

tar a un conjunto de estructuras (Fig. 4 ) (máquina de extrac

ción, compresores , transformadores, duchas, lampistería, ofi

cinas, almacén , tolvas, lavadero y viviendas).

Aparte de este macizo de protección del pozo y estruc

120 -

E

N

Duchas

AlmacénLampisteria

Oficinas

Aire comprimido

Transformador

O Poso Julia

Sala de Máquinas

�o

�aav

E: 1/2.W0

Fig. 4

121 -

turas próximas, en la explotación se dejan macizos de 15 metros en los planos inclinados , planos con sección de 9 m2 y3,5metros de ancho.


Se han observado fisuras en viviendas en el pasado,pero sin tener certeza que estén producidas por fenómenos de

subsidencia . Por su parte no se han realizado ningún tipo de

medición ni control de subsidencia , no teniéndose ninguna in

formación a este respecto.

1.3.- ANTRACITAS DE GAIZTARRO

Antracitas de Gaiztarro , explota en el área de Fabero,

tres grupos : Escandal , Caleyo y Jarrinas; siendo el primero

el de mayor significación en cuanto a producción y planes fu

turos.

En Antracitas de Gaiztarro no se deja ningún macizo

de protección de estructuras en superficie ; dejándose única

mente macizos laterales a los planos inclinados de acceso a

las labores.

1.3.1.- Grupo Escandal

1.3.1.1.- Aspectos Geológicos y Geotécnicos

En este grupo se explota la capa Bienhallada del paque

te Perdiz de 0,8 - 0,9 m de potencia y buzamiento 204 Norte.

Las rocas del techo están formadas por bancos alternantes de

10-15 m de espesor de pizarras y areniscas estefanienses, con

un recubrimiento en superficie de unos 10 m de material ter

122 -

ciario . En la zona actual, las explotaciones se encuentran

a una profundidad media de 300 metros, dependiendo del relieve topográfico en superficie.

A 600 metros al Norte del plano inclinado se encuentrael eje del sinclinal Este-Oeste, apareciendo 100 metros másal Norte la Falla Langre y a 1.400 m la Falla Matarrosa, am

bas longitudinales con orientación Este-Oeste y con buzamien

to, salto y tipos desconocidos . ( Fig.5 ).

Todas las explotaciones actuales y previstas se encuen

tran en el flanco Sur del sinclinal.

La topografía en este grupo no es muy fuerte.

Geotécnicamente no se tiene ningún tipo de conocimien

to de las características de los materiales existentes.

1.3.1.2.- Sistema de Explotación

En este grupo se explotan dos tajos en dirección con

estémples de fricción y bastidores metálicos y arranque con

rozadora , así como con entibación autodesplazante y cepillo.

El primero está funcionando actualmente , el segundo se espera

que empiece durante el mes de Febrero-Marzo de 1984..

El tajo actual tiene una longitud de 120 metros y un

recorrido de 350 m. El hundimiento a integral dejándose lla

ves de madera en las sobreguías, llevándose las guías con el

techo en carbón , presentando estas fuertes problemas de pre

siones laterales , especialmente en las guías de pie de tajo.

Este grupo tiene como planes futuros la profundización

123 -

_J

del plano inclinado y la explotación a mayores profundidadesde la capa Bienhallada en las plantas 3d, 4a y 5s, hacia laparte Norte de la explotación . Los tajos a emplear en estafutura explotación , se pretende que sean de 150 metros, conentibación marchante y arranque con cepillos, hundimiento integral y guías en dirección con llaves en las sobreguías.

1.3.1.3.- Macizos de Protección

En este grupo se dejan macizos de 20-30 m a cada lado

del plano inclinado de 20Q de pendiente abierto con el techo

en capa y sección trapezoidal de 16 m2. La fortificación es

con hierro trapezoidal . ( Fig. 5). El criterio aplicado en los

macizos es el de 3-3,5 veces el hueco del plano.

1.3.1.4.- Fenómenos de Subsidencia

La expansión de la explotación hacia el Norte lleva

consigo , aunque a mayores profundidades , posibles problemas

de subsidencia sobre los pueblos de Langre, Barrio de Langre

y S. Miguel , y principalmente sobre las torres de alta ten

Sión de ENDESA y FENOSA que están implantadas sobre la futu

ra área de explotación . Es un problema que debe ser analizado

y sobre el que Antracitas de Gaiztarro tiene puesta la aten

ción, para los próximos años.

1.3.2.- Grupo Caleyo

Este grupo al Norte del Escandal, explota la capa Sue

ca del paquete Internacionales de 15-16Q de buzamiento Norte

y 0,6 m de potencia. El tipo de techo es el mismo que en el

grupo Escandal.

124 -

N

Falla Matarrosa

W1.400 m

E

100 m

Eje Sinclinal

600 m Tajos

420°Plano incl inado Capas en explotación

•

Macizo 20-30 m 4,5 m 120-30 m cizo

4m

16 m2

Fig. 5

125 -

Actualmente se explota a 300 metros de profundidad un

tajo de 120 de longitud y una corridas de 450-400 metros. El

tajo se lleva con madera y el arranque con cepillo . Las guías

llevan llaves en las sobreguías , y bulones , para evitar el

mismo problema de presiones observado en Escandal.

El tajo actual se está desmontando para comenzar otro

inmediatamente al Norte con entibación hidráulica individual.

La tendencia general es ir con las explotaciones más

al Norte , y a profundidades superiores a 350 metros.

Los macizos en los planos inclinados y en las galerías

en estéril siguen el mismo criterio señalado en el grupo Es

calda1.

No se ha detectado ningún fenómeno de Subsidencia, ni

se ha realizado ningún control del mismo.

1.3.3.- Grupo Jarrina

Este grupo el más al Norte de la compañia, explota la

lsd Jarrina de 0,7-0,9 m de potencia , con materiales idénticos

a los anteriores y a 70-90 metros de profundidad.

El sinclinal Este-Oeste pasa justo por estas explot a

ciones , haciendo que el 1 er tajo buze hacia el Sur y el 2Q

y el 30 hacia el Norte. La pendiente de las capas aquí es muy

baja, del orden de menos de 10e

Los tajos se explotan en dirección , el primero (ya ex

plotado ) con una longitud de 180 m y recorrido de 600 m, el

2 0 tajo ( en explotación) tiene 180 y 470 m respectivamente

126 -

y el 3er tajo que se esta iniciando tiene actualmente 75 mde longitud y llegará a tener hasta 120 m.

Los macizos de protección de planos siguen el mismo

criterio general seguido en Antracitas de Gaiztarro, hasta

ahora con perfectos resultados.

127 -

2.- LEON NORTE

2.1.- MINERO SIDERURGICA PONFERRADA (Villablino).

La M.S.P. en sus operaciones en Villablino (León), vie

ne manteniendo del orden de 40 macizos de protección relacio

nados con pozos, carreteras , ríos, edificios, depositos de

agua, etc.


Las capas en explotación son multiples, con potencias

que oscilan entre 0,5 y 2,5 metros con un buzamiento entre

35 y 450 hacia el Sur. Las profundidades a que se encuentran

en las inmediaciones de los pozos oscila entre 150 y 300 me

tros (Fig. 6).

El techo y las rocas de caja de estas capas está forma

da por areniscas y pizarras en bancos de potencia muy varia

ble, con algunas pudingas finas aisladas. Estas formaciones

del Estefaniense , buzan hacia el sur como las capas y forman

parte de un sinclinal general de eje E-W. Estas formaciones

en superficie tienen un recubrimiento cuaternario con espeso

res variables desde nada a 50-60 metros.

Estructuralmente el sinclinal y la zona va acompañado

de fallas directas (algunas inversas ) en dirección N-S o NE-

SW con 60Q de buzamiento de dirección variable. También apa

recen fallas longitudinales ( E-W) con menos significación y

129 -

x:5,8 m

10-30 m 10-30 m

y2: 72° y1: 550

S N

150-300 im

35-46°

Fig. 6

130 -

buzamiento de 60Q de orientación también variable.

La topografía es muy montañosa y de relieve muy acci

dentado.

Se han hecho algunos ensayos de dureza de los materia

les que forman el yacimiento por fabricantes de maquinaria

orientados hacia la facilidad de arranque, sin ninguna orien

tación geotécnica.


La explotación en los seis grupos de que consta la mi

na se lleva exclusivamente por testeros con hundimiento y re

lleno. Se utilizan testeros desde 2,5 hasta 30 metros y coro

nas desde 3 a 5 metros , con distancias entre niveles entre

90 y 200 metros . El arranque es exclusivamente con martillo

picador. En el nivel de base del testero se dejan los macizos

convencionales de 10 metros.


Como ya hemos comentado en Villablino la M.S.P. viene

dejando unos 40 macizos para proteger todo tipo de estructu

ras en superficie, así como dos pozos de exterior (Villajer

y Caboalles ) de 5,90 m de diámetro y cuatro interiores (Ca

rrascote , Calderón -Villablino , Orello y Paulina).

El criterio general es dejar unos 10 ó 30 metros, de

pendiendo del tipo de estructura a proteger , alrededor de la

estructura y a partir de este punto trazar los ángulos de pro

tección de 72Q y 55Q tal y como indica la figura 6. Este cri

terio es general para todos los macizos que la M.S.P. tiene

131 -

en las operaciones de Villablino.


No se ha realizado ninguna medición sobre deformacio

nes en superficie debido a subsidencia, ni se tiene definida

ninguna cubeta de subsidencia.

Se han observado algunas deformaciones pero sin medi

ción, ni sin tener controlado de donde podían provenir estos

fenómenos.

2.2.- HULLERAS DE SABERO Y ANEXAS

Sólo existe un macizo de protección al pozo principal

de extracción ( Herrera II), que asimismo cubre a un pozo pró

ximo de ventilación.


El pozo con una profundidad de 500 metros y 6 m de diá

metro corta formaciones de pizarra fina arenosa en un 70% y

areniscas en un 30%. Las pizarras son poco competentes y la

jeadas por la tectónica. El buzamiento de estas formaciones

es de unos 60-650 Sur (Fig. 7 ) y su edad Estefaniense A/B.

Estas formaciones pertenecen a un sinclinal de eje E-

W, estando afectadas por una zona fuertemente tectonizada y

limitada por la Falla Llama, a 300 metros al Norte del pozo

Herrera II y la Falla Olleros a 650 m del mismo pozo. Ambas

fallas son inversas con buzamiento 67-680 S.

Las capas de mayor explotación se encuentran entre las

132 -

POZO HERRERA II

300 m 650 ms

N4

300 m

\/670 altaOllero

175 m

y: 45° y: 45°

,60-65 }60-5°

100 m 4a Planta `1- 327 m)

75 m 5a Planta (- 387\,.)

Falla Llama Capas Surh: 500 m

Capas No rt e

Fig. 7

133 -

dos fallas comentadas ( zona Sur ), en una zona muy alteraday tastornada. Existen 3 ó 4 capas en esta zona Stir_ con espes ores variadisimos , formando un auténtico rosario de lentejonesde espesor variable.

Existe otro conjunto de capas ( 2 a veces 3) hacia elSur (zona Sur), a unos 200 metros del pozo Herrera II, perode menor producción , y menos tectonizada . La roca de caja enesta zona al estar menos alterada y con más proporción en areniscas presenta un comportamiento mucho mejor que las de lazona Sur. La potencia de estas capas oscila entre 0,9 y 1,1metros.

La topografía en las inmediaciones del pozo HerreraII es suave , salvo una pequeña ladera hacia el Norte.

En cuanto a las características geomecánicas de losmateriales de Hulleras de Sabero , la información que se tienehace referencia exclusivamente a la dureza determinada porlos fabricantes de equipos de arranque en capa o avance engalerías.


La zona Sur , se explota mediante rampones y plantashorizontales ascendentes con una recuperación entre el 70 yel. 85 %, siguiendo una suerte de soutirage para la extracción.

La capa Norte se explota por testeros con relleno ydando una extracción del 95%. Los testeros son de 5 metrosy coronas de 4-6 metros. La distancia entre niveles es de 60metros.

134 -

Actualmente se esta explotando entre 380 m y 440 metros de profundidad, 5a y 6a planta , tanto en las capas Nortecomo en las Sur.

2.2.3.- Macizo de Protección

El macizo del pozo Herrera II es cónico'con un ángulo

de 45Q . Se inicia a una profundidad de 175 metros. Su objeti

vo es proteger el pozo principalmente de la explotación de

las capas Norte. Esta capa se encuentra a 100 metros al Norte

del Pozo al nivel de la 4d planta (327 m de profundidad) y

a 75 m del pozo hacia el Norte, al nivel de la 5a planta (387

m de profundidad).

El macizo fue diseñado por Sofremines en 1952.


Han existido problemas fuertes originados por las ca

pas Sur , que han afectado al pueblo de Olleros. Sin embargo,

no se ha realizado ningún control de subsidencia ni se tienen

mediciones de ningún tipo.

135

3.- GUARDO (PALENCIA)

3.1.- ANTRACITAS DE VELILLA

Antracitas de Velilla en sus explotaciones en Guardo,

Palencia , explota cuatro grupos: Monasterio, Las Cuevas, Maja

dillas y Valdelabarcena , por orden de Norte a Sur.

En las explotaciones no se deja ningún macizo de pro

tección de estructuras en superficie dadas las peculiares ca

racsterísticas del yacimiento . Sólo se dejo un macizo en las

capas S. Pedro y S . Pedrín por consideraciones de dificultad

en extracción, como ya comentaremos, pero nunca bajo el punto

de vista de una protección.


En estas operaciones se explotan tres paquetes: Chori

za, Ancha y S. Pedro de menor a mayor profundidad . En el Pa

quete Choriza , se explota la capa Victoria de aproximadamente

1 m de potencia y se comienza de nuevo a explotar el paquete

F.ncha, se ha explotado la capa Ancha de 1 a 3 m de potencia

la más importante de la zona , y se está pensando en preparar

una nueva labor este año en esta capa. Dentro del tercer pa

quete , se explotan tres capas , la, S. Pedro y S. Pedrín de

0,8, 1,2 y 1,2 m de potencia media respectivamente.

Las capas tienen buzamiento muy variable , entre 20Q

137

Oeste y casi vertical , debido a la fuerte tectónica de la zo

na, y al relieve muy fuerte. Esta última razón hace que las

capas se encuentren a muy variables profundidades que en su

conjunto oscilan entre 20 y 100 metros.

Las rocas de caja están formadas por pizarras y arenis

cas muy fuertes y competentes, con quizas una mayor abundan

cia de las areniscas . Estas formaciones westfalienses, se en

cuentran en bancos de 5 a 10 m de espesor, con considerables

cambios laterales de facies.

Estructuralmente es muy compleja la explotación, no

estando aún muy bien definido el sinclinal o sinclinales impe

raptes. Predominan fallas Norte- Sur directas con buzamiento

30Q Oeste , hundiendo el bloque Este con saltos de 5 a 6 me

tros . Las dos fallas más importantes de la zona se encuentran

en la parte Norte de las explotaciones, ambas son directas

con buzamientos de 60Q y 45Q Oeste y orientación Norte-Sur

y Noroeste- Sureste respectivamente . A diferencia de las ante

riores estas fallas hunden el bloque Oeste con saltos del or

den de los 30 metros.

En el año 1972 , se hicieron algunos ensayos de resis

tencia por fabricantes suizos de maquinaria de avance y arran

que, dando valores para las areniscas de hasta 3.000 kg/cm2 y

para las pizarras nunca por debajo de los 700 kg / cm2, corrobo

rando la presencia de rocas de cajas muy duras para este tipo

de material.

3.1.2.- Sistema de Explotación

Antracitas de Velilla , explota 8 tajos, dos en cada

uno de los cuatro grupos comentados. La explotación se hace

138 -

por tajos largos con entibación metálica de fricción y hundimiento integral y con castilletes de madera. En las capas verticales se utiliza el relleno. El arranque es siempre con explosivos y martillo picador, teniendo los tajos un longituddel orden de los 100 metros; y un recorrido de 1.000 metroscomo media. Actualmente existe un exceso de preparaciones con300 metros por delante de los tajos. Antracitas de Velilla,

tiene actualmente un cupo pequeño de producción para la cen

tral térmica de Guardo, por lo que la explotación se mantiene

por debajo de sus posibilidades.

Actualmente la explotación no presenta serios proble

mas de sostenimiento , excepto zonas concretas en la zona de

fallas, de 100 6 200 metros que se solventan cambiando el ti

po de cuadro, el número de piezas del mismo y la forma de pos

tes, sin mayores repercusiones, tal es el caso del transver

sal del piso 3Q que va hacia la capa Victoria , en el grupo

Majadillas.

A veces más serios son los golpes de techo en los ta

jos, por la alta rigidez de las pizarras y areniscas, que a

veces rompe por delante del frente, haciéndose necesario ba

rrenar el techo.

Problemas de aguas tampoco existen , aunque cuando apa

rece esta lleva mucha presión, pero dura muy pocos días y en

general el desague de los acuíferos de las areniscas es bueno


Como ya hemos dicho, nunca se ha dejado por no ser ne

cesario , macizos de protección de estructuras en superficie.

La única experiencia en macizos ha sido un macizo en la capa

139 -

S. Pedrín del paquete S . Pedro, por dificultades de explotación en ese momento, ya que por su poca profundidad tendría

fuertes repercusiones en superficie ( capa de 2,5 m de potencia); dejándose un macizo de 200 metros de corrida. Existe

un proyecto de explotación de explotar esta zona más superfi

cial del paquete S. Pedro por minería de superficie.


Durante la explotación de la capa Ancha (3 m de poten

cia) en el grupo Monasterio , en zonas muy próximas a superfi

cie y con inclinaciones muy verticales de capas, se observa

ron hace muchos años fenómenos de "cave-in " ( huecos y pozos

originados por la subsidencia).

Ningún control sistemático de mediciones de subsiden

cias se ha realizado en el pasado , no existiendo ninguna in

formación al respecto.

3.2.- MINERO CANTABRO-BILBAINA

Minero Cantabro- Bilbaina en sus explotaciones en Santi

báñez de la Peña, Palencia; en las proximidades de Guardo,

explota tres grupos o zonas: occidental; Central, la más im

portante y Oriental.

En estas explotaciones no se ha hecho necesario el de

jar ningun macizo de protección para estructuras en superfi

cie; sin embargo actualmente se esta manteniendo un macizo

que separa explotaciones actuales de explotaciones antiguas

inundadas casi hasta superficie , y al mismo nivel de profundi

dad que las actuales en explotación.

14C -


Minero Cantabro-Bilbaina, explota las tres capas -existentes en la zona: Capa Primera, Tercera (equivalente ala Ancha de Antracitas de Velilla) y Quinta; con potenciasde 0,7-0 , 8, 2-3, 1 m respectivamente y buzamiento de 70Q-80Q

a veces Norte, a veces Sur. Las tres capas se las conoce localmente como el paquete Centro, y están muy arrosariadas.

Las rocas de caja son pizarras en un 80% y areniscas

en un 20%, del westfaliense y muy poco competentes.

Actualmente las explotaciones se encuentran a 200 me

tros de profundidad desde la boca del pozo; apreciándose una

topografía muy fuerte y accidentada.

Estructuralmente , el sistema de sinclinales predominan

tes y su actitud geométrico - espacial no esta muy bien defini

da aún.

En relación a la presencia de fallas las más importan

tes, todas ellas con orientación Noroeste-Sureste y buzamien

to 65Q Noreste , son: la falla Acebalque separa el grupo -

Oriental del Central ; es una falla directa que desplaza el

bloque oriental 300 metros hacia el Norte; a 600 metros; 400

m y 270 m hacia el Oeste aparecen otras tres fallas de carac

terísticas semejantes . Por último a 380 m más hacia el Oeste

aparece la última gran falla del grupo Central, semejante a

las anteriores aunque inversa.

La zona Central es la más activa actualmente. La zona

Oriental es una zona antigua ya explotada, y la.Occidental,

en la . que se pueden reconocer hasta ocho capas, no está aún

- 141 -

en explotación.

Topográficamente como hemos ya mencionado es muy accidentada.

En relación a características y datos geomecánicos delos materiales, no se tienen ningún o ninguna referencia delos mismos.


Minero Cantabro-Bilbaina, en su Grupo actual productor

(Central), explota por tajos ascendentes con testeros de 2,5

metros y coronas de 4,5 metros, y con relleno y entibación

de madera en los talleres. El taller tiene entre 150 y 160

metros de longitud entre guías. El arranque se hace exclusiva

mente con martillo picador. Las gulas se entiban con cuadros

metálicos (1F) a 1 metro de espaciamiento, en secciones de

5,9 m2.

Estas guías en carbón, así como las galerías en roca,

de la misma sección, presentan fuertes presiones generales

en toda la sección, que hacen que las secciones no aguanten

más de 2 6 3 meses.

Esta fuerte presión y convergencia, también se observa

en los tajos, teniendo que llevarse obligatoriamente relleno

con cinco metros del frente al Norte.


El único macizo que actualmente se está dejando y so

bre el cual no se tiene aún una buena determinación del mis

142

mo, es uno que se está llevando a 160 metros de una antigua

explotación perteneciente a otra concesión, y que se han de

jado totalmente inundada, casi hasta superficie; y explotada

a la misma profundidad que las actuales. Por el momento pre

sente, se ha empezado ha observar filtraciones en las zonas

en explotacción atuales y más próximas a la antigua conce

sión.


El hecho de explotar capas verticales y siempre con

relleno , debido a la poca consistencia de los hastiales, ha

sido la causa de que no se hallan apreciado nunca ningún fenó

meno de subsidencia , ni se tenga ninguna información sobre el

mismo.

143 -

4.- CUENCA CENTRAL ASTURIANA

4.1.- HUNOSA

En las explotaciones de HUNOSA , se pueden considerar

en relación a problemas de macizos de protección y subsiden

cia, tres grupos . El primero con incidencia en pueblos, el

segundo para protección de estructuras en superficie y el ter

cer grupo para protección de pozos.

Al primer grupo pertenecen : el campo de La Moral. (Pozo

Pumarabule ); el campo del Boo (Pozo Aller ) y el Pozo Llamas.

En el segundo grupo, se incluyen el Pozo Candín y el

Pozo Ms Luisa del Municipio de Langreo.

Al grupo tercero pertenecen los Pozos Santa Bárbara

y Pumarabule.

Pasemos a ver con detalle las características de cada

uno de estos ocho pozos, en donde los problemas de macizos

v subsidencias son y han sido más significativos.

4.1.1.- Campo de la Moral ( Pozo Pumarabule)

En este campo se deja un macizo que protege al pueblo

de Carballín Alto, en donde existen edificaciones de hasta

seis pisos.

145 -


En esta zona se explota la capa Fuente de unos 10Q-15Q de buzamiento Este y de . 1 a 3 metros de potencia. Estacapa esta encajada en un carbonífero 60% pizarras y un 40%areniscas , en bancos de 20 a 30 metros de espesor. Las expíotaciones están a unos 450 metros de profundidad, aunque en

la zona de Carballín Alto, debido al relieve muy fuerte, es

tas se encuentran a 650 metros de profundidad (Fig. 8). Los

primeros 100 o 150 metros más superficiales son cretácicos

y formados por pudingas.

Estructuralmente , la zona está muy transtornada y afec

tada por fallas longitudinales y transversales , paralelas y

perpendiculares al eje del sinclinal de la zona; eje de orien

tación Norte- Sur (Fig. 8 ). Las fallas longitudinales más im

portantes son la Carrera' y otra más al Este, ambas inversas

y de 65Q Este de buzamiento , esta segunda corta totalmente

al macizo de protección y a la capa. Las transversales en di

rección Este-Oeste ( Falla La Moral y paralelas ), presentan bu

zamientos y características muy variables De especial inci

dencia en las explotaciones es la zona fallada de 200 metros

de espesor ,. a unos 800 metros del comienzo de las explotacio

nes, a partir del macizo de protección de Carballín Alto.

El relieve como hemos dicho es muy fuerte , en espe

cial, la zona donde se encuentra asentada la población de Car

ballín, sobre una elevación de 200 metros sobre la boca del

pozo.

Los ensayos realizados por HUNOSA , de resistencia a

la compresión uniaxial de los materiales de este campo, dan

unos valores del orden de los 500 kg/cm2 para las pizarras,

146 -

800 ka / cm2 Para las areniscas y de 150 a 200 kg/cm2 para lac.pa de carbón . Actualmente se están haciendo ensayos de trac-ción, y aún no se tienen resultados.

4.1.1.2.- Sistemas de Explotación

Se han explotado dos tajos (Fig. 8 ) en la parte másprofunda al Este de la capa Fuente . Estos dos tajos de 130metros cada uno , se han explotado con hundimiento integral

entibación con mampostas hidráulicas y con una corrida de 800

metros según dirección hacia el Sur, hasta llegar a la zona

fallada de 200 metros. Las galerías en carbón se han llevado

con llaves y anhidrita.

Actualmente se va a comenzar la explotación de la capa

Fuente, al Oeste de la Falla longitudinal , a cotas más altas

que en los dos tajos anteriores (Fig. 8 ) volviendo a pasar

por debajo del. pueblo de Santiago de Arenas.

4.1.1.3 .- Macizos de Protección

Para'proteger al pueblo de Carballín Alto, se ha deja

do un macizo de 455 metros en planta , desde las inmediaciones

del pueblo hasta el , comienzo de los tajos en dirección. El

criterio seguido ha sido el de dejar un macizo de 0,7 h, sien

do h la profundidad de las explotaciones (650 m), criterio

que implica un ángulo de protección de 55Q.

Con este macizo se ha mantenido protegido el pueblo

de Carballín Alto aunque hasta el momento no se halla produci

do ningún daño en el mismo.


En el avance de las explotaciones en dirección, desde

147 -

E 35°

Cretáceo 100-150 m -

Carbonífero 450 m

Capa

-'� 10-15°

w

Falla Carrera

i r -

100 Falla longitudinal

N

S' 65° 1

200 m 800 m 455 m Carballín Alto

10°

Macizo

Santiago de Arena$ -�

Eje Sinclinal

EZona fallada

E w

10-15°

65°

148 -

Fig. 8

el macizo de Carballin hacia el Sur, las labores en los frentes al Este de la. Falla longitudinal han prcuuciáo serios daños en el poblado de Santiago de Arenas , daños que han venidosiendo indemnizados por HUNOSA.

En el próximo futuro se va a explotar la parte al Oes

te de la Falla longitudinal de la capa Fuente, situada a co

tas más altas que los anteriores tajos, y que lógicamente vol

verá a causar daños sobre el poblado de Santiago de Arenas.

La política de Hunosa , será la de volver a pagar perjuicios.

En Santiago de Arenas , mediante un sistema de estacio

nes de control , se han detectado subsidencias de hasta 2 me

tros. Este control se ha venido haciendo cada seis meses, so

bre alineaciones que seguían caminos y lineas de fácil acce

so, no según una retícula más o menos geométricamente predefi

nida. Estas mediciones no han sido aún interpretadas, y no

se ha definido aún ningún tipo de cubeta de subsidencia, ángu

los límite, ángulos de rotura, ni ninguna característica de

la curva de subsidencia (zonas de compresión y tracción, -

etc.).

4.1.2.- Campo del Boo ( Pozo Aller)

En los pueblos de Boo y Bustillé, las operaciones des

de el Pozo Aller, han dejado un macizo de protección para di

chas poblaciones , que han resultado totalmente ineficaces,

quedando dichos pueblos muy afectados.


En esta zona , HUNOSA explota las capas Mariana y Moli

no con 150 buzamiento Sureste y con unas potencias medias de

149 -

1,5 metros , aunque variables entre 1,10 y 3,0 metros . Las doscapa están separadas por una distancia de 21 metros (Fig. 9),estando dentro de un carbonífero con 50% pizarras y 50% areniscas, formando bancos de 20 a 30 metros de potencia. Lasexplotaciones se encuentran a 600 metros de la boca del pozo,

aunque el relieve es muy abrupto , estando el pueblo de Boo

en la cadena de una montaña.

Estructuralmente la zona es relativamente tranquila,

con una serie de fallas que limitan el campo (Fig. 9) pero

que no afectan al macizo. El sinclinal más dominante es de

eje NE- SW, y pasa cerca de Boo. Las fallas más importantes

son Carborana , F1, F2 y F3, que se encuentran a unos 500,

200, 300 y 400 metros de los limites de Boo. Las fallas sue

len ser de desgarre y cabalgamientos, estando muy poco defini

das, excepto la F1, que es directa de dirección NE-SW y, bu

zando 70Q NW.

Los ensayos realizados sobre los materiales de la zona

han arrojado valores de compresión uniaxial de 650 a 1.000

kg/cm2 para las pizarras según contenido en arenas, 1.450

kg/cm2 para las areniscas y 100 kg / cm2 para el carbón.

4.1.2.2. - Sistemas de Explotación

Actualmente se explotan dos tajos en dirección , uno

en cada capa, con una longitud de 150 a 160 metros , hundimien

to integral y mampostas hidráulicas. El arranque es con marti

llo picador y cepillo.

El tajo en la capa Mariana se lleva unos 50-80 metros

más avanzada que el de la capa Molino y una corrida de unos

1.000 m.

150 -

SE NW

600 m Capa Marianas;

Capa Molino

15°

Falla Garbo "�\ron,

fi18 5%<

boom

N

200 m B 0 0

Falla - 3

340 "

Q� g�ytiUe

pa1\a

Limite del macizo en Capa Molino

Fig. 9

151 -


Los pueblos de Boo y de Bustillé se han pretendido proteger con un macizo de protección ( Fig. 9), que en la capaMolino es de unos 300 a 500 metros en planta del pueblo de

Boo, dejando un ángulo de protescción de 504. Es evidente que

estas dimensiones para una profundidad del orden de los 600

metros, es totalmente inadecuada , quedando los limites del

macizo en superficie dentro del pueblo de Boo y totalmente

desprotegido el de Bustillé.


Debido a la inadecuación del macizo de protección, am

bos pueblos han quedado fuertemente afectados por los hundi

mientos, en especial el de Bustillé, no habiéndose realizado

ningún tipo de control ni de mediciones.

4.1.3.- Campo del Pozo Llamas

En las labores del Pozo Llamas, no existe ningún maci

zo de protección, y actualmente se está estudiando las reper

cusiones que tendrá en superficie especialmente sobre los pue

blos de Ablafia de Arriba y Ablafa de Abajo las futuras expío

taciones por debajo de 6a planta ( 270 metros de profundidad).

4.1.3.1. - Aspectos Geológicos y Geotécnicos

Las capas que se han explotado y que se seguiran ex

plotando por debajo de 6a planta (Fig. 10) forman dos paque

tes: Paquete de muro , formados por las capas 7a, 8a y 104

de 2,1, 1,7 y 1,2 metros de potencia , separados entre si 60

y 20 metros ; y paquete de techo formado por las capa 1 2 , 34

152 -

270 m

00

?p�

6a Planta

la3a

5a

7a8a

toa

Fig. 10

153 -

y 5a de 1,65 , 1,80 y 1,40 metros de potencia respectivamente.A 12 metros al muro de la capa 5a y a 70 metros al techo dela capa 7a se encuentra un banco de pudingas de 14 m; de forma análoga aparecen estas pudingas. en el techo inmediato dela capa la . El conjunto de capas tiene una orientación aproximada Norte- Sur con un buzamiento de 40Q W.

Las rocas de caja están formadas por pizarras y arenis

cas aproximadamente en un 60% y 40% aproximadamente, junto

con las intercalaciones de pudingas comentadas.

Estructuralmente es una zona tranquila , no existiendo

ningún aspecto estructural significativo . Topográficamente

el relieve es suave sin fuertes variaciones.

No se tiene ninguna información sobre características

geomecánicas de los materiales geológicos que componen las

rocas de caja.


De 6a planta para arriba se ha explotado todo , actual

mente se está planteando la explotación de 6a hacia abajo con

frentes únicos de 90 metros en dirección , y con relleno total

basculado. El arranque se hará con martillo picador y rozado

ra.


No se plantea este problema y sólo se pretende prever

la subsidencia que pueda afectar a los pueblos de Ablaña de

Arriba y Ablaña de Abajo, con la explotación desde 6a planta

hacia abajo.

154 -

4.1.3.4. - Fenómenos de Subsidencia

HUNOSA, en estos está estudiando la magnitud y zonas

de influencia de la subsidencia que daría lugar las explota

ciones por debajo de 6a planta.

Al no tener ningún tipo de medidas ni información de

la subsidencia inducida por las explotaciones por encima de

6a planta , explotadas en el pasado, no tiene ninguna forma

viable de predecir , subsidencias máximas, ángulos limites, zo

nas de tracción y compresión , etc. que pueda clarificar las

posibles repercusiones sobre los pueblos de Ablaña, con las

futuras explotaciones . Esta previsión la está realizando HUNO

SA, basándose en, los perfiles de subsidencia y ángulos lími

tes definidos experimentalmente por Proust en el Norte y en

Pas de Calais en Francia . Evidentemente, en estos momentos

es lo único que se puede hacer a falta de medidas experimenta

les, aunque con los amplísimos margenes de incertidumbre que

esta extrapolación lleva consigo, sabiendo que los ángulos

limites, aún dentro de rocas del carbonífero , pueden variar

ampliamente entre 10-15Q en USA a 40-45Q en Inglaterra, la

presencia de zonas explotadas por encima de la planta 6a y

su indiscutible influencia en la transmisión de deformaciones

a superficie, y en presencia de pudingas, que incluso aquí

mismo en las explotaciones del Pozo Llamas se ha observado

que multiplican los efectos de subsidencia.

4.1.4.- Pozo Candín

En estas explotaciones cerca de las poblaciones de Sa

ma y La Felguera, en el municipio de Langreo, HUNOSA deja un

macizo de protección para la antigua factoría de ENSIDESA y

talleres anexos.

155 -


En esta zona existe un paquete de más de 30 capas, aunque las que más afectan son 10, con un buzamiento de 80Q-90QEste en la parte Norte y Oeste hacia el Sur ( Fig. 11) y unapotencia variable entre 1,0 y 1,2 metros.

Las rocas de caja están formadas por pizarras y areniscas en una proporción del 60% al 40% , sin ningún recubrimie nto y con unas resistencias a compresión uniaxial de 500 kg/cm 2

para las pizarras , 800 kg / cm2 para las areniscas y entre 150

y 200 kg/cm2 para el carbón de las capas.

Estructuralmente no es una zona muy alterada y con fa

lías locales de pequeña influencia en.los macizos.

En la zona del macizo de protección de ENSIDESA el re

lieve es muy llano , en cambio, rápidamente hacia el Este se

eleva el relieve a unos 300 metros (Fig. 13 ). En la parte más

meridional del campo y en la zona donde esté ubicado el pue

blo de las Piezas (Fig. 12) el relieve se eleva a unos 100

metros.


La explotación se lleva con testeros de 5 metros y ta

lleres de 90 metros entreplantas ; con relleno triturado siem

pre que las capas sobrepasen los 60Q de inclinación.

Actualmente se explota por debajo de los 460 metros,

estando totalmente explotado desde esta cota hasta superfi

cje.

156 -

N

F80°-90°E

ENSIDESA

¿OlLas 80 - 90° W Capas

A Piezas S Al

Paquete Capas

Fig. 11

Las Piezas

100 mw E

460 m

no+Q

80°

Paquete de 10 Capas

157 -SECCION A - A'

Fig. 12

1

300400 m

ENSIDESA

w E45 50°

460 m

45-500 $00

Paquete de Capas

SECCION 8 - $'

Fig. 13

158 -


El único macizo de protección que se ha dejado, es elde la antigua factoría de ENSIDESA (dos hornos altos y tresbaterías de cok), después transformada en planta de Duro-Fe lguera, y actualmente taller de laminación de cuadros metálicos.

El macizo tiene 400 metros en planta a unos 460 metrosde profundidad, con un ángulo de protección que debe de estaralrededor de los 45-50Q, siguiendo un criterio adoptado desdeque se iniciaron las explotaciones en los comienzos de siglo.

No se ha observado nunca ningún daño. sobre la planta

de ENSIDESA.


Se han observado fenómenos de esta índole sobre el pueblo' de Las Piezas , ocasionando serios daños , con los que HUNOSA ha seguido su política de pago de daños causados.

4.1.5.- Pozo Ma Luisa

Actualmente se deja un macizo de protección para elpueblo de Ciaño y se planteará otro. para el pueblo de Entregoen las explotaciones del paquete Entrerregueras, en el municipio de Langreo.


Se ha explotado el paquete Sorriegos y actualmente seexplotan el paquete Entrerregueras, con cuatro capas explota

159 -

bles de 1,0 a 2,5 metros de potencia. Por encima de los 350metros toda está explotada.

El paquete Entrarregueras tiene una rama de direcciónNE y 80Q buzamiento NW (Fig. 14) y otra de dirección NW, ambas formando parte de un anticlinal de eje NE-SW.

Estructuralmente, no existen fenómenos importantes encuanto a fallas, excepto el anticlinal comentado.

Topográficamente el relieve es aceptablemente llano;

no existiendo ninguna información en cuanto a las caracterís

ticas geomecánicas de los materiales que forman las rocas de

caja, formadas por pizarras y areniscas en una proporción 70%

a 30%.


Actualmente sólo se explota la capa primera más al te

cho del paquete Entrerregueras a una profundidad de 350 me

tros. Por encima de esta cota la capa está explotada.

Sólo se explota un tajo de esta capa en la la rama (di

rección NE) (Zona de Ciaño) de este paquete habiendo avanzado

el frente unos 400 metros en dirección hacia el pueblo de Cia

ño. El frente se encuentra a unos 2.000 metros de dicho pue

blo. La rama 3a del paquete Entrerregueras (dirección NW) (Zo

na de Entrego) está aún sin explotar.

La explotación se hace con un frente de 110 metros de

longitud, 90 metros entre plantas, y testeros de 5 metros y

coronas de 5 metros. El arranque se hace con martillo picador

y relleno. En dirección opuesta (alejándose de Ciaño) y sobre

160 -

Ngalo

�o

Ciaño

\Macizo`� c¡a

\8/• , Paquete Entrerregueras

N

3000•m

Entrego

Fig. 14

161 -

esta misma capa se explota otro frente pero que no incide niafecta al macizo de Ciaño.

En el futuro se piensa en explotar tres frentes más.


Actualmente se tiene definido en la primera rama del

paquete Entrerregueras un macizo de protección del pueblo de

Ciaño, con un ángulo de protección de 50Q, que en parte tam

bién protege al río Nalón.

En el futuro cuando se explota la rama 3s del paquete

Entrerregueras , que afectará al pueblo de Entrego , habrá que

volver a replantearse el dimensionamiento del macizo corres

pondiente.


No existe nada observado , ni ninguna medición en las

labores antiguas.

4.1.6.- Pozo Santa Bárbara

En estas operaciones HUNOSA deja un macizo de protec

ción comun para sus dos pozos de 5 , 5 y 4 metros de diámetro.


En esta zona se explotan 7 capas que constituyen el

paquete Ma Luisa. Estas capas: 2Q, 3a, 4 11 , 5 11 , 6s, 7s y 8s

(de muro a techo) presentan potencias de 1,3, 0,6, 0,8, 0,5,

1,3, 1,0 ( arrosariada ) y 1,0 (irregular) metros respectivamen

162 -

te. El conjunto del paquete tiene un ancho ( planta) de 100metros y un buzamiento de 50Q Sur . ( Fig. 15 ). De estas capasla 74 y la 82 no cortan al macizo de protección ; siendo la2s, la que merece la pena más explotar.

El conjunto del paquete está encajado en un carbonife

ro de pizarras y areniscas en una proporción del 80% al 20%,

afectados por un sinclinal de dirección Este-Oeste.

Estructuralmente , las fallas más importantes son la

del Repedroso a 90 metros al oeste del pozo ( en 32 planta),

con buzamiento Este ( aparentemente ), esta falla no está bien

conocida. Existe otra falla de orientación NVJ-SE que corta

al macizo de los pozos , con un salto de 20 metros, pero que

tampoco está bien conocido.

El relieve es muy fuerte, estando el pozo encajonado

en un valle estrecho de dirección Este-Oeste.

De las pizarras y areniscas se saben que son buenas

y competentes pero sin ningún valor numérico sobre su resis

tencia que se conozca . El carbón es un carbón blando y lim

pio, y se piensa que su resistencia no alcanza los 50 kg/cm2.


Se explota con frente único con rozadora y testeros

con relleno integral. La distancia entre plantas es de 90 m

y lo testeros como mínimo de 7,5 metros.

Hasta el momento se ha explotado los 433 metros de

profundidad, siguiendo las explotaciones desde esta cota en

profundidad.

163 -

S

30 m 50

84070°

100 m

1

500

Paquete Ma Luisa w h: 433 m

y: 840

210 m

S7:84° y: 700�--1► N

50 m

040m

Fig. 15

7: 84°

E

164 -

1


El macizo de protección protege dos pozos hormigonados

de 5,5 y 4,0 metros de diámetro uno de extracción (433 m de

profundidad) y otro auxiliar (500 m de profundidad) separados

entre si 50 metros (Fig. 15).

El macizo es rectangular, con 210 metros en dirección

Oeste-Este, y 40 metros en dirección Norte-sur. Los ángulos

de protección son de 84Q en dirección Sur, Este y Oeste y de

70Q en dirección Norte.


No se han observado fenómenos de esta índole, ni se

han tomado nunca ninguna medición.

4.1.7.- Pozo Pumarabule

HUNOSA deja aquí un macizo de protección del pozo Pu

marabule 5,50 metros de diámetro.


Existe un paquete de 400 metros de potencia (Fig. 16)

formado por 6 capas de potencia variable entre 1 y 2 metros

buzamiento 60-70Q Oeste.

El conjunto está dentro de un carbonífero formado por

pizarras y areniscas en proporción de un 60% a un 40% y con

bancos de 20 a 30 metros. Estos materiales presentan unas re

sistencias a la compresión de 500 kg/cm2 para las pizarras,

800 kg/cm2 para las areniscas y de 150 a 200 kg/cm2 para el

- 165 -

80-100 m

s t200 m

0: 5,5 m

WE

400 m

60-700

Paquete de Capas

Fig. 16

166 -

carbón.

Tectónicamente , el macizo no está afectado por fuertes

fallas, y el sistema está dentro de una serie de plegamientos

de dirección Norte-Sur aproximadamente.

El relieve en las inmediaciones del pozo es llano, aun

que a 80 - 100 metros al Este del pozo. el relieve se eleva 200

metros por encima de la boca del pozo, así como por la zona

Norte y Sur.


Se explota por testeros en dirección de 5 metros y

otros 5 m de corona, con 75 metros entre plantas . La corrida

de los frentes es de 600 metros y 1.400 metros en sentidos

opuestos a cada-lado del pozo en dirección Norte-Sur.

Hasta los 585 metros de profundidad esta todo explota

do. Actualmente se explota desde esta cota en profundidad.

4.1.7.3.- Macizo de Protección

El macizo que protege al pozo hormigonado de 5,5 m de

diámetro , es rectangular con una banda en superficie que osci

la entre 25 y 50 metros ( no se conoce bien ), así como tampoco

se conocia bien el ángulo de protección aunque se cree que

es del mismo criterio que el seguido para proteger la facto

ría de ENSIDESA en el Pozo Candin , esto es unos 45-50Q.

4.1.7.4.- Fenómeno de Subsidencia

Nunca se ha observado ningún fenómeno de este tipo,

167 -

ni se han realizado ningún tipo de mediciones.

En un momento se observó ciertos movimientos en la má

quina de extracción junto al pozo, pero se consideró que eran

debidos a problemas de cimentación.

4.2.- MINAS DE FIGAREDO

Hay dos macizos, el que afecta a los pozos, y el de

Santa Cruz para protección del pueblo.

4.2.1.- Zona de Los Pozos


Hay dos pozos, el San Inocencio y el San Vicente, sepa

rados 90 metros y protegidos por un macizo común.

La zona es un sinclinal de eje E-W, levantado hacia

el Este y coincidente con una falla.

Topográficamente es un valle (Valle del Turón) de eje

E-W, elevándose todo el relieve hacia el Norte y el Sur.

Geológicamente se trata de materiales de edad carboní

fera, estando formados por estratos de unos 25 metros de espe

sor, de alternancias pizarras /areniscas en una proporción -

aproximada de 60/40.

Hay tres capas explotables, que son de arriba a abajo

la 82, la 102 y la 19Q con una dirección E-W y un buzamiento

entre 42 y 52Q hacia el Norte, siendo las distancias entre

capas las siguientes:

168 -

- La capa 82 está cortada a una profundidad de 350 m.- De 8d a 10d hay 70 m en planta.

- De 84 a 19d hay 270 m en planta (Fig. 17).

El pozo de estracción cortó también a carboneros, quese explotaron.

Tectónicamente , es una zona atravesada por una serie

de fallas que se describen a continuación:

- Falla de Turón, que es paralela al eje del sincli

nal, al Norte de los pozos, con un buzamiento de 70Q

Norte. Directa.

Falla de Sarovia , paralela a la Turón , con un buza

miento de 65Q Sur , que es invesrsa.

- Falla Arquera, de dirección N-S, al Oeste del pozo

San Inocencio , con un buzamiento de 68Q al Oeste y

un salto de 20 m. Esta falla fue cortada por la caña

del pozo en 6 2 planta, a una profundidad de 445 m.

Es inversa.

- Falla Agualestre, es paralela a la anterior con un

salto de 50 m y un buzamiento de 68Q al Oeste.

Falla Peñule , pasa entre los dos pozos a nivel de

64 planta . Es inversa, de dirección E-W y buzamiento

53Q. (Fig. 18).

Las características geomecánicas de los materiales que

componen la zona son los siguientes, en ensayos de compresión

uniaxial.

169 -

S�., N VALLE DEL TURON

1Ferrocarril

300 mloo m

300 m 200 m

Carretera P. SanVicente

P. San Inocencio

so

1 150 m

Prof. 360 m

Prof. 500 m

42-45°

Eje Sinclinal

Corte general con capas en explotación

Fig. 17

170 -

N

WEje Sinclinal

--E70° N Falla Turón

150 m I

160 m (6a)

P. San Inocencio

T F. Petiul 68° W

6uep W P. San Vicente F. Agualestre

F. Arquera300 m

800 m (6°)

Falla Saravia

650s

Sistema de Fallas

Fig. 18

171 -

- Carbón - 340 kg/cm2.

- Pizarra - varia entre 340 kg/cm2 y 750 kg/cm2.- Arenisca - Variable de 1.060 kg / cm2 a 1.650 kg/cm2.


Se hace la explotación por testeros en dirección, ycon relleno , con una altura entre plantas de 50 m y unas dimensiones de testeros de 6 ó 9 m ( siempre multiplos de 3).

Sólo hay un taller en explotación, en la zona próxima

al pozo, que está en la capa 82 . La 9a y la 10a no se expío

tan.

4.2.1.3.- Macizo de protección

Las características del macizo de protección pueden

verse en la f ig. 19 en la que se representa el mismo, a nivel

de 6s planta . En la figura se puede ver el criterio de selec

ción de los ángulos del macizo.


Ha habido subsidencia sobre los pueblos Cabujol y San

ta Marina, no habiéndose realizado nunca un control sistemáti

co de la misma.

4.2.2.- Macizo de Santa Cruz

Este macizo proteje el pueblo de Santa Cruz, a una cen

tral eléctrica y a un río.

172 -

78°

150m

S . I.

�1y 700 155 m 155 m 70° E

S. V.

360 m

--41°

Capas

60°

Fig. 19

173 -


El relieve esta formado por un valle paralelo al delTurón, muy cerrado.

Los materiales de la zona son alternancias de pizarras

y areniscas. En la capa que se explota, que es la 27 el muro

es de arenisca.

Las capas tienen una dirección E-W, con un buzamiento

de 40Q al Norte.

Las fallas que afectan la zona, son los de Saravia con

dos ramas y la de Grillero. Estas fallas son paralelas a las

descritas anteriormente.


Se explota la capa 27, en cuatro plantas, con tres ta

lleres.

La explotación se realiza por hundimiento controlado,

en frente corrido con una longitud de tajos de 80 m.

El arranque es con martillo picador, y el sostenimien

to con estemples de fricción.


En superficie el macizo llega al borde de las edifica

ciones, y desde aquí se tiran los ángulos.

El criterio que se utiliza es el mismo que el ante

174 -

rior. En dirección de la capa se coje un ángulo de 70Q y endirección perpendicular los ángulos que indican las tablasde la fig. 20.

4.2.2.4.- Fenómenos de subsidencia

Hay subsidencia en general en toda la zona , afectandoa los poblados situados en la misma. Se debe fundamentalmentea no haber rellenado en las explotaciones antiguas , que sonlas más superficiales.

En el futuro se van a explotar 7 capas que son 17, 19,24, 23, 27, ( de la zona Norte ), 30 y capa María, con una potencia variable entre 0,8 y 1,50 m y una inclinación entre41 y 52Q. Todo esto viene a estar a una profundidad de unos450 m, a nivel de 6d planta, y se va a explotar de aquí paraabajo, lo demás está todo explotado.

175

ZONA DE HUNDIMIENTOS

C

tPOP HORIZONTAL

P��Pé

AHORIZONTAL

A C

0 70 7015 66 7330 63 7645 60 7960 60 7975 64 7690 70 7080 66 7282 67 73

C A

Cálculo de macizos de protección

Fig. 20

176 -

5.- ASTURIAS NORTE Y ORIENTAL

5.1.- MINERO SIDERURGICA DE PONFERRADA ( MINA LA CAMOCHA)

Hay tres pozos, el pozo nQ 1 que sólo llega hasta 2aplanta ( 220 m de la boca del pozo) y no se utiliza, el pozo

nQ 2 de 620 m de profundidad, y el pozo nQ 3 de 495 m de pro

fundidad.

En el pozo nQ 3 hay un macizo de protección , que afec

ta también en parte al pozo nQ 2. Además hay otro macizo pa

ra evitar las avenidas de agua.

5.1.1.- Macizo del pozo


Litológicamente, se trata de un recubrimiento tercia

rio de espesor varible, con una dimensión aproximada en la

zona próxima a los pozos de 170 m, . compuesto por cuatro tipos

diferentes de paquetes, que son de arriba a abajo, margas,

calizas, margas y conglomerados con unos espesores medios de

90, 25, 30 y 20 m respectivamente.

El resto son alternancias de pizarras y areniscas con

espesores muy variables ( fig. 23).

El relieve es suave, y no sa han detectado fallas pró

ximas al macizo que puedan afectar.

178 -

- 6LL -

•I.?.I .. jil° F

- O r -•0 -.-

. ., --J

12

1

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o.0 -o;-' 1

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-, - Ferrocarril

8 __

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4 __ Jl

ii

u:

_______Pozo3

/ L. _i

0;r2oyeccór

..-J[ ;°;rYeccón)

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Las capas próximas a la zona del macizo tienen una dirección NW-SE, con un buzamiento de 80 a 82Q al SW.

Las potencias de estas capas son:

14 - 1,27 m

2s - 0,8 m

3d - 1,54 m

5Q - 0,89 m

7s - 1,31 m

8s - 1,08 m

9s - 0,87 m

10s - 0,67 y 1,9 m (a ambos lados del macizo)

114 - 0,80 m

En cuanto a las características geomecánicas de los

materiales existentes no se tienen datos computados.


Desde la planta 511 hacia arriba está todo explotado.

Actualmente se explota entre las plantas 5s y 7d en toda la

mina, las capas que se han indicado anteriormente.

El sistema de explotación es por testeros de 5 m te

niendo cada tajo 12 testeros . Se utiliza relleno con un coefi

ciente de un vagón de arena por cada dos de carbón y se uti

liza mucha madera para posteo.

5.1.1.3.- Macizo de protección

En el pozo nQ 3 y desde el contacto con el carbonífero

hay un macizo con un ángulo de 60Q de protección que afecta

180 -

también a parte del pozo n4 2. El criterio para el dimensionado del macizo ha sido el de la Revista Industria Mineralde Bélgica en su Criterio de Dimensionar Pozos ( fig. 23).

Los diámetros del pozo son los siguientes:

- Pozo no 2 - hasta 5a planta 4,30 m, y en adelante 4,50 m.

- Pozo no 3 - hasta 5a planta 5,80 m, y en adelante 6 m.

Los dos están revestidos de hormigón, y distanciados150 m.

Fenómenos de Subsidencia

No se observó nunca subsidencia en la zona.

5.1.2.- Macizo de protección de acuíferos

De la capa 121 en adelante se dejó un macizo entre lay 2a planta, para evitar las avenidas de agua, con el mismocriterio que en el caso anterior.

Las capas explotables en esta zona son, de la 12 2 ala 17a, de la 20a a la 22a y de la 31a a la 42a. Se explotantodas estas capas entre 5a y 7a plantas.

La zona más productiva es de la capa E a la 22a.

5.2.- MINAS DE LIERES

Minas de Lieres presenta en sus explotaciones un macizo de protección de los pozos 1 y 2, así como otro de protec

cción de los pozos 1 y 2, así como otro de protección de en

- 181 -

trada de aguas, de superficie, a través de un recubrimientocretácico en superficie.


Las capas que se encuentran en explotación en las proximidades de los pozos 1 y 2, son la 2a, 3a y 4a, con 1.9,0.8 y 2.10 metros de potencia respectivamente y encajadas enun carbonífero de pizarras y areniscas , en una proporción de75% a 25%. Estos materiales se presentan en bancos de 20 a50 metros de potencia y con una inclinación de 65Q Norte.El carbonífero se extiende practicamente hasta superficie,con la excepción de unos 50 metros superficiales de un cretaceo que aflora en las proximidades de los pozos (fig. 21).

Las capas están separadas del orden de 30 metros entre2a y 4a y de 15 metros entre 3a y 4a; formando lo que aquíse denomina el paquete Generalas.

Estructuralmente la zona es muy tranquila, sin presencia de fallas importantes significativas, salvo la discordancia del Cretaceo superficial.

La topografía y relieve es muy suave, y los materialesgeológicos presentan fuertes variaciones; las pizarras se presentan a veces muy compactas y en otros momentos muy friables,según el grado de arenosidad que presenten; las areniscas,en cambio, son muy competentes como es normal en todo el carbonífero asturiano. El carbón por su parte es duro, y pruebade ello es que el arranque sólo puede efectuarse con explosivos. No se tiene ninguna información sobre característicasgeomecánicas, en forma numérica, de todos estos materiales.

182 -


Actualmente se explotan entre ocho y nueve talleresentre las plantas 540 y 600 ; y sobre las capas 2d, 3d y 4aestando el 95% de la producción generada en las capas 2dy 4s.

Los talleres con 50 metros entre plantas, actualmentese va a 60 metros , se explotan con testeros de 5 metros, utilizando siempre relleno completo.


Los pozos 1 y 2 de 4.5 metros de diámetros, hormigonados y con 780 y 680 metros de profundidad, están protegidospor un macizo rectangular indefinido al Sur (fig. 22) y conlas dimensiones que se especifican en dicha figura.

El macizo que protege a los dos pozos separados 50 metros, tiene un ángulo de protección de 70Q al Norte, Este yOeste . Al Sur no hay macizo por caer fuera de la influenciade las explotaciones , situadas al Norte del macizo y de lospozos.

El macizo de estos pozos se definió a principios desiglo, según los criterios considerados por Solvay, que entonces operaba mayoritariamente Minas de Lieres.

También se deja un macizo de los 60 metros más superficiales, que comprende a las plantas 1d y 2a , con el fin deevitar la entrada de aguas superficiales a través de la cobertura de cretaceo , en las explotaciones. Este macizo se hadejado desde los comienzos de las explotaciones en Lierespor la compañia belga.

183 -

N P-1 P-2 S

700

Cretáceo ��.

30m

315 m1 600 m

65°68O M

2a 780 m

3a4a Fig. 21

E

-/:700

N 650 T 700 115M P-1 S

50 mP-2

Capas

17:70v

W Fig. 22184 -

5.2.4.- Fenómenos de subsidencia

Sobre el macizo del pozo se han establecido unos pun

tos de control, para detectar cualquier desplazamiento, orien

tados principalmente a fenómenos de deslizamientos ocurridos

sobre la cobertura del Cretaceo, que aparece justo entre

los pozos; mas que para detectar subsidencias, de hecho los

desplazamientos observados (de poca significación) han sido

debidos a dicho Cretaceo, y no han presentado ningún serio

problema.

En cuanto a desplazamientos propiamente de subsidencia

nunca se han detectado ninguno, ni se ha realizado ningún

tipo de medidas.

185 -

6.- ASTURIAS OCCIDENTAL

6.1.- CARBONAR

No existen macizos de protección , relacionados con estructuras de superficie, ni tampoco de interior.

La mina se encuentra distribuida en tres grupos; elNorte, el Centro y el Sur.

- En el Grupo Centro está centralizado todo el servi

cio de la mina , así como las diferentes operaciones.

- Desde el Grupo Centro, al Grupo Sur se está haciendo

una galería de comunicación interior.

- El Grupo Centro y el Grupo Norte están unidos por

el interior.

El Grupo Sur es el más antiguo.


En el grupo Sur, se explota la capa Ancha , que tiene

2 m de potencia , produciendo efectos de subsidencia en super

ficie, y sin ningún macizo de protección. Los otros dos gru

pos no presentan subsidencia , por lo que sólo veremos lo rela

cionado con el Grupo Sur.

187 -

En la Zona correspondiente a este grupo, no hay puebaos ni urbanizaciones , que puedan verse afectadas.

El relieve es todo montañoso con pequeños valles intercalados.

Existen tres capas en explotación en la actualidad,que son la Ancha, la Rufina y Dos Venas, además la capa Primera que se explotará en el futuro . La dirección aproximada deestas capas es N-30Q-E y el buzamiento de 22Q al NW , en cuanto a la potencia tenemos:

Capa Ancha ............ 2 m.Capa Rufina ........... 0,5 m.Capa Dos Venas ........ 0,5 m.Capa Primera .......... 0,5 m.

Ver figura 24.

En cuanto a la composición de los materiales de la roca de caja, tenemos que cada capa tiene al techo un Pizarrónde 1 m de potencia , el resto es arenisca; al muro hay arenisca también . Todo pertenece al carbonífero.

De 5a hacia arriba está todo explotado. La Capa Anchaestá explotada , excepto una parte comprendida entre 2a y 3a,que se está reexplotando ahora.

Tectónicamente cabe destacar la existencia al N-W dela concesión , de la falla de Rengos , que tiene una direcciónSW-NE, con un salto aproximado de 50 m. El buzamiento no seconoce con seguridad , puesto que la explotación no ha atravesado nunca la falla.

188 -

7-7777*

so m

Piso 5°

E WT46m/ Pis0 3°40

56 m

Piso 2°8m

rretera

cú ay

y 0OCP

G��

Jc �` 22°

CP� 4�

Fig. 24

189 -

En lo referente a las características aeomecánicas delos materiales, no se tienen datos c'.ie puedan dar una ideaaproximada.


En capas estrechas se llevan frentes únicos o testeros

muy largos. En la capa Ancha se explota por macizos o pozos

y sobreguias (Fig. 25), en la que se indican las secuencias

de explotación. El arranque se hace con martillo picador.

El control de huecos se realiza por hundimiento inte

gral, empleándose en la Capa Ancha entibación con mampostas,

y llaves de madera. En las capas estrechas no es necesaria

la entibación.

Los problemas de hundimiento, están centrados en la

capa ancha. En las capas estrechas no hay hundimiento, puesto

que por su poca potencia (0,5 m) se juntan al techo y el muro

sin hundimiento, por hinchamiento de la pizarra del muro.


Se han observado algunas grietas en superficie, si

guiendo la dirección de la Capa Ancha, formándose cubetas de

hundimientos pequeños en algunas zonas del monte, sin afectar

a edificios, porque no los hay.

6.2.- ANTRACITAS DE GILLON

En lo que respecta a macizos para protejer estructuras

en superficie, existe uno en el pueblo de Riotorno y en el fu

turo se planteará otro para protejer el pueblo de Gillón.

190 -

Galería de Cabeza30

lo 4- Pozo$0breguias E

CC4 --50

Macizo 80 m70 Ea

4°

rm:: 60

Galería de Base

Fig. 25

191 -

1 �

6.2.1.- Macizo de Riotorno


Según se muestra en la fig. 26 este macizo afecta alas capas 3a, fundamentalmente , y la 1d; la 3a tiene una potencia media de 1,60 m. El buzamiento es hacia el Sur y ladirección es E-W.

Los materiales que forman el conjunto , están compuestos de Pizarras y Areniscas en una proporción de 65 / 35, for

mando bancos de una potencia aproximada entre 5 y 15 m a con

tinuación hacia la superficie hay una zona de conglomerados

de unos 2 m de potencia . El recubrimiento es cuaternario y

el resto Estefaniense.

En el terreno próximo al macizo no se puede distinguir

claramente un sistema de fallas , ni fallas aisladas. Debajo

del pueblo se encuentra un paleorelieve carbonífero.

En lo referente a las características geomecánicas de

estos terrenos , no se tienen datos que nos den una idea apro

ximada.

El relieve de la zona es bastante fuerte.


Se utiliza el sistema de tajos largos , con hundimiento

integral y estemples hidráulicos , otras veces como sosteni

miento se emplea madera, para posteo y en llaves.

La longitud de los tajos es de 100 m , y la corrida del

192 -

S NCUATERNARIO

PIZARRA Y ARENISCAS

100 m (60/35)

CAPA - 3° 5 1 Q

CAPA - 1 20

Fig. 26

193 -

orden de los 350 m.

Para el arranque se utiliza el martillo picador.

Actualmente , y en el área que nos afecta sólo hay dostajos en funcionamiento ; los dos en la capa 39. La capa laestá explotada pero no totalmente.

6.2.1.3. - Macizos de Protección

En las figuras 27, 28 y 29 puede verse el esquema del

macizo de protección , con sus cortes correspondientes. Hay

que indicar que el macizo sólo existe como tal en las áreas

Oeste y Sur , puesto que en las otras dos áreas aunque está

diseñado están aún sin explotar . Además cabe tener en cuenta

que el macizo cumple las funciones de protección , para el que

fue diseñado.


Se ha observado subsidencia de hasta 0,5 m, no contro

lada , fuera de la zona que proteje el macizo . El sistema que

se emplea es el de las indemnizaciones . Afecta a prados exclu

sivamente.

6.2.2.- Macizo de Gillón

La empresa tiene planteado el estudio de la subsiden

cia y el macizo de protección correspondiente para proteger

el pueblo de Gillón. En la figura 30, se representa un corte

esquemático de las tres capas que afectan al pueblo, capas

la, 2a y 4 2, con potencias de 1,20 y 1,60 las 2a y 4a respec

tivamente que son las que se explotan. Todas tienen un buza

194 -

N r c

a 4a° j

I.JG p

SilPOBLADO DE RIOTORNO

C E: 1/3.000

C O R T E A -A

C

Cape 3s

kO

Capa 1

50QC 50Q

E: 1/2.000

N•W

C10

CORTE C-C

=E: 1/2.000

Iii

l-.

Guión

4Omc

4Oii -

2O-2 uu

u

4 4Capa

UI._ 2Capa

Fig. 30 1 Capa

miento de 20-25Q Sur , sensiblemente paralelos a la ladera endonde se encuentra el pueblo de Gillón. Las capas como vemosestán separadas por unos 40 metros de pizarras y areniscas

alternantes , si bien el muro inmediato de la capa 4a está for

mado por conglomerados , así como el de la la, aunque en esta

también aparecen pizarras precámbricas.

Estructuralmente existen en las proximidades de Gillón

tres fallas importantes de orientación Norte-Sur . Una está

en el limite Este del pueblo , otra en el limite Oeste a 150

metros de la primera, y la tercera a 250 metros de esta últi

ma hacia el Oeste, todas bastante verticales , pero de caracte

risticas no bien conocidas.

La explotación de las capas por esta zona se realiza

por tajos largos con llaves de madera en gran cantidad.

Se han observado fenómenos de subsidencia en prados

y en el pueblo , ( roturas de tuberías de agua, etc.).

Actualmente se plantea la necesidad de definir los maci

zos de protección del pueblo de Gillón, por el Oeste del mis

mo, para las tres capas comentadas.

199 -

7.- GUADIATO (Córdoba)

7.1.- ENCASUR

7.1.1.- Pozo Cervantes


El yacimiento es un sinclinal de eje E-W aproximadamente. Litológicamente está formado por pizarras y areniscasen una proporción de 90% y 10% respectivamente , de edad wes tfaliense . El carbonífero llega hasta la calle. (Fig. 31).

El pozo corta a dos capas, la San Rafael y la Cervantes, cuyas características se describen a continuación:

- capa San Rafael, con una dirección E-W, buzando entre 45y 50Q al sur, tiene una potencia de unos 3 m, corta alpozo a una profundidad de 130 m.

capa Cervantes, situada al Norte de la anterior , con unadirección E-W y un buzamiento de 30 a 25Q al Sur, tieneuna potencia de 1,70 m, corta al pozo a una profundidadde 335 m.

Cabe destacar la presencia de la falla San Rafael,situada entre las dos capas. Es una falla directa , sensibleblemente paralela a las capas, con una inclinación de 40Q.

Está situada en una zona de conglomerados. Hay otra falla

201 -

S

1

N

d0N

o°.

130m

J L-325 m °4

Qa,a\e`acio

336

Paya � /�` �

Ga��c

/ / � �Se

/ ,yes

j Jao

30° - 25°

450-50P

Fig. 31

202 -

paralela a la anterior , que es cortada por el pozo a unaprofundidad comprendida entre los 205 y 225 m, dando lugara unos 20 m de estériles.

El pozo es circular , con un diámetro de 3,50 m, yestá hormigonado.

La topografía de la zona es suave.

La característica geomecánica de los materiales

de la zona, es para las pizarras una resistencia a compresión

simple entre 300 y 500 Kg / cm2, según sean más o menos areno

sas.


El sistema de explotación es por medio de rampas y

sobreguías , como se indica en la fig. 32. Entre las guías

de base y de cabeza se deja una distancia de 20 m en vertical,

y después uniendo estas dos galerías se hacen unos pozos,

según la línea de máxima pendiente de la capa, separados

una distancia variable y que se puede tomar como valor medio

el de 70 m.

Paralelos a estos pozos se van haciendo unos rampones,

dejando macizos de 4 metros que se van explotando desde los

rampones.

El arranque se hace con explosivos , sin ningún tipo

de relleno y con extracción total.

De la capa Cervantes está explotado desde los 315

m hasta la calle. De la capa San Rafael está explotado desde

2C3 -

\ \\\1\ \ 1\\\\ - -

I't' It'' 1 1 11 1 1 t \

1 1 1% 1

1 Itt' 1% It It%

' lttItt%t III

- ttttttItt 1%

t 1tI 11 tI 1%ilt 1 11 It It

ttl 1%It 1111 1' 11% t1 111%

t'_) 1..)t tIt 11 tt

L It tI 111 :111 _'

IT11 %i•• Ç 1 1 11ii-í%l-% Fi[rr1 t jTTtÇTÇ1111' It tt 1

tI tt1 \11111

a ppo

0 3w

los 195 m hasta la calle, excepto en el lado Este que estáexplotado desde los 283 m hasta la calle.


En la figura 33, pueden verse las dimensiones delmacizo de protección . Los ángulos tomados son entre 70 y75Q hacia el Norte, y entre 75 y 80Q hacia el Sur, segúnel valor medio que se halla tomado de la inclinación de lascapas. Los ángulos al Este y al Oeste son de 70Q hacia lacorrida.

En superficie el macizo se ha trazado tomando desdela boca del pozo 30 m al Norte y al Sur y 15 m al Este yal Oeste.

El criterio que se ha seguido para el dimensionamientoes el del Tratado de Laboreo de L. Cuadra - 1973.

Con este macizo se protege el pozo, la sala de máquinas y la plaza de maniobras.


Hay subsidencia, pero no se ha medido nunca.

7.1.2.- Espiel


El pozo Espiel tiene un diámetro de 4,5 m y una profundidad de 250 m.

2C5 -

133 m 115 m

77 m 55 m

S N

30m 30m

{i l

A

C D

J 7037 m

14Pozo Pozo

37 m

77m 1 55m ( 7

133m m 115m

SECCIONA - BFig . 33 SECCIOÑ C - D

206 -

Corta a la capa Candelaria a unos 40 m de profundidad.Esta capa tiene una dirección E-W y buza 45Q hacia el Sur;su potencia varia desde 2,5-3 m a 3-3,5 m en la zona delpozo. (Fig. 34).

La litología se compone de una zona de areniscas,y el resto son pizarras del Westfaliense que llegan hastala superficie.

La topografía es suave.

En cuanto a la presencia de fallas en la zona cabedestacar:

Una falla a 200 m al Este del pozo de dirección NE-15Q-SW, con un buzamiento de 80Q al Oeste , con un salto 25a 30 m ( salto geológico 15 m al Norte ) yendo hacia el Este.

Otra falla al Oeste, al otro lado del pozo, tangente almacizo, su dirección es N-50Q-E, su buzamiento no se sabe.


El sistema de explotación que se utiliza es el depozos y sobreguías . Se situan dos pozos a 70 m, y entre lospozos 4 sobreguías situadas a 10 m, en 60 m, entre las guíasde base y cabeza. Todo esto medido en vertical. (fig. 35).

Se explota en dirección, y no se rellena nada.

7.1.2.3. - Macizo de Protección

Según se puede ver en la fig . 36 el macizo comprende

207 -

40

upe 26 oPP�N\5

450

• 250m

Fig. 34

2C8 -

G. Cabeza

Rampas

10 m

Sobreguías

Pozo

G. Base

70 m

Fig. 35

209 -

desde la linea E-W hacia el Sur. Hacia el Norte no hay macizo,

los ángulos de 70Q se trazan desde la horizontal, lo que

se protege en superficie son 40 m del pozo hacia el Sur.

La figura es un corte en planta , a la altura en que

el pozo corta a la capa.


Al Sur del macizo una casa se hundió y se ha observado

subsidencia en una carretera. No se han tomado medidas.

7.1.3.- Pozo Cervantes nQ 3

El pozo tiene un diámetro de 3,50 m, y es de mamposte

ría, su profundidad es de 110 m , corta a la capa Cervantes

a 30 m de profundidad , con un buzamiento de unos 20 a 30Q

al Sur, y potencia de 2 m.

Los materiales de las inmediaciones son un 95% de

pizarras y .un 5% de areniscas , estando estas últimas situadas

a techo de la capa. Todo es westfaliense hasta la superficie.

La topografía es suave.

En la zona próxima al macizo, no se ha detectado pre

sencia de fallas.

El sistema de explotación es por rampas y sobreguías.

El macizo de protección es el que se indica en la

fig. 37, compuesto de unas 60 . 000 tm de carbón , de densidad

1,7 Kg/cm2

210 -

3

AFLORAMIENTO DE LA CAPA

Pozo90 m 95 m

y:70° y : 70°

120 m

S

Fig. 36

211 -

50 m

Pozo

Maq. Extr.

15 m

30 m

w

60m40

40 m

h:110mLW.

35-40m

N

60 m

S AL

Pozo

Fig. 37212 -

Ahora no se protege nada. Es un pozo antiguo, queno se utiliza ahora.

213 -

8.- TERUEL

8.1.- ENDESA. MINA INNOMINADA

Hay un macizo de protección, que afecta a dos pozos,

San Joaquín y San Fernando.


La geología de la zona es la que se presenta en la

fig. 38, si bien cabe aclarar que se conoce como Pizarro

en la cuenca a las Argilitas, y que la zona de 160 m de espe

sor, situada a muro de la capa, es un tramo arcilloso con

pequeños niveles arenosos y dos capas de lignito de pequeña

potencia, explotable solamente una de ellas. Todos estos

materiales son Albenses excepto las calizas a muro de la

capa que son Aptenses.

La capa que se explota tiene una potencia de unos

8 m, con un buzamiento de 25Q hacia el Suroeste.

Los dos pozos son circulares y están hormigonados

con una capa de 35 cm de espesor y sus diámetros respectivos

son 4,25 cm el pozo San Joaquín, y 3,60 cm el pozo San Fernan

do.

En la zona no se ha detectado ninguna falla importante.

El área del macizo está situada en el flanco Norte

215 -

de un sinclinal , que tiene un eje de dirección NW-SE y situado a 1.400 m al SW del pozo San Joaquín.

Hay planos de crucero ligados a las diaclasas. Latopografía de la zona es aproximadamente horizontal.

En cuanto a las características geomecánicas de losmateriales existentes , tenemos los valores de la resistenciaa compresión uniaxial.

Pizarro y pizarras ...... 12,10 Kg/cm2Carbón ............ ...... 24,23 Kg/cm2Arenas ........ .......... 25 Kg/cm2Arcillas arenosas ....... 15,66 Kg/cm2

También se conoce la densidad de los materiales enestado natural, que es:

Arcillas ................ 2,2 g/cc

Carbón .................. 1,2 g/ccArenas ................... 1,8 g/cc


Actualmente el sistema que se utiliza es el de Soutirage integral de toda la capa. En las inmediaciones del macizono hay ninguna actividad.

El área del pozo San Fernando se explotó anteriormentepor cámaras y pilares entre las plantas la y 32, según sepresenta en la fig. 39 la entibación se realizó con madera.

En la zona del pozo San Joaquín, se explotó antiguamen

216 -

175 m

sw Pozo San Joaquín Pozo San Fernando NE

160 m 140 m

210

CILLA ARENOSA

SOA

30 RóA � ua

1�RBO13

Q1Z a GA ROp,,R

Q1ZlOa2

Aj,1Z AS h:170m20 m

h: 250 m

Fig. 38

217 -

Galer ía al m uro (Proyec . en capa)

T--�� T T_-10 m

• � I3m

• I• p

a

RA

L -1 L

Galería al muro (Proyec , en capa)

Fig. 39

218 -

te entre 3s y 5a plantas por pasadas sucesivas convencionalesde 2,5 m, empleando como entibación mampostas de fricción.Distancia entre plantas de 100 a 120 m de 3ú a 5d ; longitudde los tajos de 100 a 150 m. Estas medidas está tomadasen planta.

La corrida media de la capa es entre 400 y 600 m.El arranque se hace con martillo picador.

El sistema de soutirage actualmente utilizado, presenta tajos de 100 m de anchura y entre 700 a 800 m de longitud.

El arranque es con martillo picador los 2,5 m inferiores de la capa, y el resto con hundimiento. La entibaciónse realiza con mampostas de fricción, bastidores metálicosy pilas Salzgitter.

Se explotan actualmente dos tajos simultaneamenteentre 6s y 7a.


En la f ig. 40 se presenta un corte del macizo a laaltura en que el pozo corta a la capa. El criterio seguidopara su diseño, es trazar un ángulo de 60Q desde las proximidades del pozo, hacia abajo de forma que las lineas de contorno del macizo a la cota de la capa son , tal y como se representa en la fig. 41. El macizo tiene forma de dos troncosde cono unidos.


En mina Innominada , se hizo por ENADIMSA para el IGME,

219

$WPOZO SANJOAQUIN NE

600 60,0

140 m

,i

1 /

� 1 I

250

Fig. 40

220 -

4

1DO

�l

I, 0POZO SAN °N

Q O JOAQUIN

` C1 POZO SANFERNANDO

J

1 uQ0 : 170 m

250 a 270 m

..� Fig. 41

en 1980/81, un control de subsidencia (Referencia 45) y unestudio geomecánico sobre las medidas a tomar para aminorarlos efectos de las mismas (Referencia 46) en 1982, en colaboración con el Bergbau-Forschung de Essen (RFA).

De este exhaustivo estudio, 150 estaciones de controlen una reticula de 500 x 225 metros sobre un área de explotación subcritica, con mediciones periódicas sobre el tajoS-2, explotado por "soutirage" con una inclinación de 10Q,se llegaron a definir cubetas de subsidencia longitudinalesy transversales, con ángulos limites para las primeras de70-65Q y de 70Q y 60Q para las cubetas transversales, siendoambos ángulos el del extremo inferior y superior respectivamente del tajo. La subsidencia máxima observada fué de 925mm, sobre una zona despoblada y de relieve muy suave. Unaspecto importante fue el de que las lineas de isosubsidenciapor delante del frente de avance se encontraban giradas unos20-25Q hacia el Oeste en relación a la linea del frente deltajo. Hecho este, condicionado por las fuertes variacionesque se vinieron. haciendo durante el periodo de control enla geometría y. longitud de los tajos cortos, lo cual tambiénafectó al desplazamiento hacia el SW que sufrió el puntode máxima subsidencia.

Este estudio, ha sido el único realizado por ahora,con cierto rigor y sistemática, en las cuencas carboníferasespañolas, y con obtención de la información necesaria parapoder ser utilizada en problemas de protección de estructurasy macizos.

8.2.- ENDESA. MINA LA OPORTUNA

En esta mina no hay macizos de protección, tampoco

222 -

hay pozos, solamente existen los planos 1 y 3.

Aquí cabe hacer la distinción entre la zona del Oeste

y la del Este.

Oportuna Oeste es geológicamente igual a Innominada,

y ahora se va a empezar a explotar en 10d planta, a 450 m

de profundidad.

En cuanto a Oportuna Este, tenemos un corte esquemáti

co en la fig. 41, de su geología , y cabe hacer las siguientes

aclaraciones:

- De muro a techo todo es Albense, hasta llegar as las cal¡

zas, que son del Paleoceno.

- Por encima de estas calizas tenemos una serie Eoceno-Oligo

ceno , que son Arcillas. y Margas, con bancos intercalados

de areniscas y conglomerados , de un espesor variable de

0 a 120 m, según la profundidad de la capa.

Ahora se está explotando entre 7d y 8GI plantas, a

una profundidad entre 200 y 350 m.

La topografía es muy abrupta, destacando cierta eleva

ción en la zona de las explotaciones.

Las características geomecánicas de los materiales

son iguales que las de la mina Innominada.

El sistema de Explotación que se emplea es el de cáma

ras y pilares mecanizados con minador continuo.

223 -

3

ARCILLAS Y MARGAS

Oa120m

5m BLANCAS5m

ARENAS

ARCI 20m0 L S

S `5p o.lo)

ARCILyA R E N A S 100 m

I L i A S

ARC 50a60

0C R �oa2om

Fig. 41

224 -

Se utilizan niveles de una longitud de 50 m, separadosde 10 a 14 m en planta. El ancho de la cámara es de unos10 m. Los pilares tienen una anchura de unos 4 m (a vecesnada , por lo que en la práctica es como si fuera una explotación integral ) y acaban hundiéndose en la mayoría de loscasos , actuando el carbón triturado como relleno. La alturade los pilares es la potencia de la capa.

En cuanto a la entibación tenemos que en cámaras nose entiba nada, en los niveles se emplean cuadros metálicos,que al explotar en retirada y en dirección se recuperan.

En la explotación entre cámara y cámara dentro decada nivel, se dejan macizos de 3 m (la cámara viene a teneruna longitud de unos 6 m).

En lo referente a fenómenos de subsidencia, se hanobservado grietas con ángulos de ruptura de 35Q,y no se hahecho ninguna medición.

Se proyecta una nueva explotación a cielo abierto,y la carretera que atraviesa esa zona, se llevará hacia elSur por encima de la explotación subterránea; pero cuandose haga esta carretera la zona estará ya explotada.

Se han observado grietas de hasta 1 m en zonas próximas a las explotaciones . No hay ninguna estructura que puedaser afectada , aunque ha habido alguna pequeña casa de campoque ha sufrido fuertes deterioros.

225 -

8.3.- MINAS Y FERROCARRIL DE UTRILLAS

El macizo de protección existente, es el que afecta

al pozo Pilar.


Hay capas , de las cuales 5 son explotables. El 90%

de las capas tienen una inclinación comprendida entre 5Q

y 18Q, con buzamiento hacia el Sur.

La geología de la zona próxima al pozo puede verse

en la fig. 42 así como la potencia de las capas mencionadas.

El pozo Pilar es circular, con un diámetro de 5 m

y una capa de revestimiento de hormigón de 0,5 m . Su profundi

dad es de 368 m, y corta a la primera capa a los 180 m.

La cuenca forma un sinclinal , de eje SW-NE , denominado

en la zona como "Eje de Palomar de Arroyo a Portalrrubio",

parando a unos 400 m al sur del pozo.

La orografía es relativamente accidentada, pudiendo

calificarse como fuerte.

Se trata de terrenos muy plásticos, con abundancia

de fallas, no distinguiéndose a veces éstas , debido a la

plasticidad . El sistema general de fallas se muestra en

la fig. 43, tienen una dirección predominante E-W, con buza

miento hacia el Sur, desconociéndose de qué tipo son. Las

que afectan al pozo son las F - 1, F-2 y F-3 que se muestran

con más detalle en la fig. 44.

226

S

CONGLOMERADOS - ARCILLA - ARENISCA lo m

ARCILLAS - MARGAS - ARENISCAS 20 m

CALIZAS 60m

ARCILLAS - ARENISCAS

(60/40) 90 m

PIZARRAS CaPa lo (1,2 m)

PIZARRAS 20m

�_. . _ ::._ ... _ _.__... �.. __.-_....- . _ »_,. Capa 2a (1,r, m)P IZ ARRAS 6m

ARENISCAS 112mCapa 3a (08 m)

ARENISCAS 30m

- �_ Capa 4112 m)31 Capa 5a (0,5 m)

PIZARRAS I bom

Capa6a(3m)

CALIZA - BASE 20m

F19. 42

I 227 -

oPOZO SAN JUSTO

POZO PILAR

Fig. 43

N

FALLA - 1-

60 m

FALLA - 2

POZO PILAR

240m

FALLA - 3

S229 _ Fig. 44

Las características geomecánicas de los materiales

no se conocen, porque no se tienen datos de mediciones.

Sólamente hay dos plantas, de las cuales la la es

la que se explota, y la 2a está preparada para su futura

explotación.


El sistema que se utilizó antiguamente fué por cámaras

y pilares con un coeficiente de extracción del 50%. Se expío

tó parte de las capas la, 44 y 6a, desde la la planta; la

capa 3a no es explotable.

Posiblemente se explotará la capa la, entre las falla

la y 2a, por tajo largo mecanizado con una longitud de 150

m y una corrida de 500 m. El arranque se hará con rozadora

de tambor; entibación con escudos. La explotación será en

dirección y en retirada con hundimiento integral. Todo esto

desde la la planta, quedándose a unos 600 m del pozo la explo

tación.

Ahora se explotan dos tajos en la capa 6a, a 600 m

de profundidad y se prepara otro en la capa 4a, a 350 m de

profundidad. Todo se explota desde la la planta, pues si

una capa no la corta, se hace un plano hasta cortarla.


Es un tronco de cono, formando las lineas generatrices

un ángulo de 45Q con la horizontal. En primera planta, a

180 m de profundidad, tiene un diámetro de 400 m; en segunda

planta, a 140 m de profundidad tiene un diámetro de 680 m.

230 -

Las explotaciones no llegan al macizo, ni llegarán

porque lo impiden las fallas en algunas zonas, y en otras

porque está ya explotado.


El terreno es muy plástico, y no se ha observado subsi

dencia.

1

4231 -

Documents

ESTUDIO BASICO DE LOS PARAMETROS GEOTECNICOS QUE