Evaluación de la influencia de la calidad del macizo rocoso en la respuesta geomecánica durante la transición desde minería a rajo abierto hacia subterránea utilizando el modelo constitutivo IMASS en FLAC3D

Abstract

La transición desde minería a rajo abierto hacia explotaciones subterráneas ha adquirido una importancia creciente en la industria minera, principalmente debido a la profundización de los yacimientos y a la necesidad de dar continuidad a la extracción de recursos una vez alcanzados los límites económicos de los rajos. Sin embargo, estos tipos de transiciones implican importantes desafíos geomecánicos, dado que las excavaciones subterráneas se desarrollan bajo un macizo previamente alterado por la presencia del rajo, generando así redistribuciones de esfuerzos, desplazamientos y daño que pueden ocasionar peligros tanto para la explotación subterránea como para la estabilidad del rajo. En este contexto, la modelación numérica permite estudiar la interacción entre ambas operaciones y analizar la respuesta del macizo a medida que se va realizando la apertura de puntos de extracción subterráneos. Para esto, en el presente estudio se utiliza FLAC3D 7.00 junto con el modelo constitutivo IMASS, el cual permite representar la degradación progresiva de las propiedades resistentes del macizo y evaluar su nivel de daño mediante el índice SLOss. De esta forma, es posible analizar la evolución de los esfuerzos, desplazamientos y daño asociados a la apertura progresiva de los drawpoints bajo un rajo previamente excavado. En función de lo anterior, se desarrolló un modelo numérico en 3D compuesto por un rajo de 650 metros de profundidad y 88 bateas ubicadas a 300 metros bajo el fondo del pit. Se evaluaron dos condiciones de calidad del macizo rocoso: la primera corresponde a la litología N.º 1 (calidad media-baja) y la segunda a la litología N.º 2 (calidad media-alta), ambas sometidas a una misma secuencia de extracción subterránea. Los resultados dejan ver (...). The transition from open-pit mining to underground operations has acquired increasing importance in the mining industry, mainly due to the increasing depth of mineral deposits and the need to continue resource extraction once the economic limits of open pits have been reached. However, these types of transitions involve significant geomechanical challenges, since underground excavations are developed beneath a rock mass previously altered by the presence of the open pit, thus generating stress redistribution, displacements, and damage that may pose hazards to both underground operations and open-pit stability. In this context, numerical modeling makes it possible to study the interaction between both operations and analyze the response of the rock mass as underground drawpoints are progressively opened. For this purpose, the present study uses FLAC3D 7.00 together with the IMASS constitutive model, which allows the progressive degradation of the rock mass strength properties to be represented and its level of damage to be evaluated through the SLOss index. In this way, it is possible to analyze the evolution of stresses, displacements, and damage associated with the progressive opening of the drawpoints beneath a previously excavated open pit. Based on the above, a three-dimensional numerical model was developed, consisting of a 650 m deep open pit and 88 drawpoints located 300 m below the pit bottom. Two rock mass quality conditions were evaluated: the first corresponding to Lithology No. 1 (medium-low quality) and the second to Lithology No. 2 (medium-high quality), both subjected to the same underground extraction sequence. The results show clear (...).