Análisis de la influencia de un rajo en minería subterránea a través del estudio de los esfuerzos inducidos

Abstract

El estudio adecuado de los esfuerzos in situ e inducidos es fundamental para asegurar un buen diseño y seguridad en la minería subterránea. Una forma de representarlos es mediante el ratio de esfuerzos K, que relaciona los esfuerzos horizontales con los verticales e indica la orientación en la que se podrían encontrar valores máximos. En el escenario actual, el ratio de esfuerzos K es muy utilizado para evaluar la estabilidad de excavaciones, con el fin de prevenir fallas o colapsos en paredes y pilares. La presencia de un rajo en superficie provoca una alteración de los esfuerzos en labores subterráneas, pudiendo ocasionar sobreesfuerzos horizontales que hagan presión en los costados y originar posibles colgaduras. Siguiendo la misma lógica, en este trabajo de memoria se busca hallar la influencia de un rajo en los esfuerzos de un entorno subterráneo, evaluando qué parámetros alteran el estado tensional del macizo rocoso utilizando la herramienta RS2 de Rocscience. Con el fin de cumplir con el objetivo antes planteado, se hizo una investigación previa buscando estimar las variables que influyen en el aumento de los esfuerzos inducidos, donde se plantearon 3 posibilidades: parámetros geotécnicos, tamaño del rajo y dirección de excavación. En el análisis realizado se identificaron los parámetros geotécnicos que influyen en la aparición de colgaduras, entre ellos está el UCS, GSI y mi, obteniendo un porcentaje de influencia en las primeras etapas de excavación de 82%, 79% y 76% respectivamente, valores que fueron decreciendo a medida que avanza el caving. Al evaluar el tamaño del rajo, se comparó el porcentaje de incremento de esfuerzos que se tenía con respecto al modelo sin open pit, obteniendo valores antes del caving de 70%, 113% y 158%, para los rajos de 548m, 748m y 948m respectivamente, para un ratio K in situ de 0,5. A medida que se avanzaba en las etapas de excavación, o si se aumentaba la razón de esfuerzos, los porcentajes iban disminuyendo. La última variable sujeta a evaluación fue la dirección de excavación, la que tuvo una menor influencia en los esfuerzos con respecto a los parámetros anteriores, reduciendo en un 20% aproximadamente los esfuerzos si se excavaba en dirección contraria (de derecha a izquierda). Finalmente, se concluye una influencia directa del rajo en los esfuerzos subterráneos, la que se ve reflejada en los resultados de las variables estudiadas.

The proper study of in situ and induced stresses is essential to ensure good design and safety in underground mining. The best way to represent them is through the stress ratio K, which relates horizontal to vertical stresses and indicates the orientation in which maximum values could be found. In the current scenario, the stress ratio K is widely used to evaluate the stability of excavations to prevent failure or collapse of walls and columns. The presence of a pit on the surface causes a change in the stresses in the subway works, which can cause horizontal overstresses that put pressure on the sides and cause possible hang-ups. Following the same logic, this memory work aims to find the influence of a pit in the stresses of a subway environment, evaluating which parameters modify the stress state of the rock mass using the RS2 tool of Rocscience. In order to achieve the above objective, a previous study was carried out to estimate the variables that influence the increase of induced stresses, considering 3 possibilities: Geotechnical parameters, pit size and direction of excavation. The analysis carried out identified the geotechnical parameters that influence the occurrence of hang-ups, including UCS, GSI and mi, obtaining a percentage of influence in the first stages of excavation of 82%, 79% and 76% respectively, values that decreased as the excavation progressed. When evaluating the pit size, the percentage of stress increase was compared with the model without open pit, obtaining values before caving of 70%, 113% and 158%, for pits of 548m, 748m and 948m, respectively, for an in situ K ratio of 0.5. The percentages decreased as the excavation progressed or as the stress ratio increased. The last variable evaluated was the direction of excavation, which had a lesser influence on the stresses with respect to the previous parameters, reducing the stresses by approximately 20% when excavating in the opposite direction (from right to left). Finally, it is concluded that the pit has a direct influence on the subway stresses, which is reflected in the results of the variables studied.