Impacto en el diseño empírico de caserones abiertos considerando modelos de esfuerzos en tres dimensiones

Abstract

El Sublevel Stoping (SLS) es el método de explotación subterráneo ampliamente utilizado por la mediana minería en Chile. Uno de los aspectos claves del SLS es mantener el control de la recuperación y dilución minera, mientras se resguarda la estabilidad de los caserones en operación. A raíz de ello, en la literatura se encuentran diversas metodologías para estimar la estabilidad de los caserones. De ellas, destaca la metodología de estabilidad de Mathews, la cual basada en datos de minas en Australia y Canadá, define curvas de estabilidad geomecánica para el diseño de caserones. No obstante, no representa la geología ni las condiciones operacionales de las minas SLS de Chile. Por ejemplo, una de las diferencias más importantes es la profundidad de las operaciones. En efecto, la metodología de Mathews se basó en minería SLS de alta profundidad cercana a 1000 m, en contraste con las operaciones chilenas que están ubicadas en torno a los 500 m de profundidad. Luego, es necesario el desarrollo ajustes a la metodología considerando los esfuerzos en tres dimensiones. Permitiendo curvas de estabilidad de caserones que capturen y reflejen adecuadamente las condiciones geológicas y de esfuerzos locales. Para entender el comportamiento de las condiciones de explotación en minería SLS chilena, en este trabajo se presenta y analiza una base de datos estandarizada con el objetivo de determinar nuevas curvas de estabilidad geomecánica para caserones SLS. Para lograr este objetivo, se utiliza el software Mineroc® en el cual se centraliza la información proveniente de tres minas subterraneas, de la Región de Atacama. La base de datos utilizada contiene información de 236 cavidades o CMS (Cavity Monitoring System), 107 diseños de caserones, plantas geológicas, litologías, modelo de esfuerzos y reportes de la calidad del macizo rocoso. La información recopilada es posteriormente usada para determinar las curvas de estabilidad según el criterio de aceptabilidad, definiendo tres nuevos limites para distintas condiciones de sobre excavación. Con las curvas de estabilidad ya definidas se continuó el estudio con el análisis del comportamiento de los esfuerzos determinado por Mathews. Se analizó el cambio de un modelo de estimación de esfuerzos en dos dimensiones a un modelo de estimación en tres dimensiones. Además, se evaluaron propuestas de diversos autores con el fin de determinas cuál de las funciones propuestas se ajustan mejor a las condiciones de la base de datos recolectada . Dentro de las propuestas se evaluó el factor A de Vallejos, el SRF del Q de Barton y la propuesta original del método de estabilidad. A los resultados se les evaluó el rendimiento de clasificación estadístico sobre las curvas locales y a las modificaciones a la metodología. Las curvas se establecieron mediante la maximización de la clasificación y la interpretación ingenieril de la información presente en el gráfico de estabilidad. Al evaluar el nuevo método destaca que el uso de esfuerzos en tres dimensiones en conjunto con el SRF mejora la clasificación en determinar límites de estabilidad con respecto a la estimación en dos dimensiones, logrando mejores resultados para los límites de mayor sobreexcavación. El resto de los casos no tienen una mejora significativa sobre el método original para estimar el factor A. El método de estabilidad original presenta el mejor rendimiento global, por sobre todas las propuestas. Se puede mejorar el rendimiento utilizando la estimación de esfuerzos en tres dimensiones junto al SRF para los límites de mayor sobreexcavación.