Simulación del cráter de subsidencia en minería Block Caving

Abstract

La minería por hundimiento es uno de los métodos subterráneos de mayor productividad para la explotación de grandes yacimientos (Vergara, 2015). Sin embargo, genera efectos superficiales significativos, en particular la subsidencia y la formación de un cráter (van As et al., 2003; Woo et al., 2013), cuya evolución es importante para la planificación minera y la seguridad superficial. Si bien existen simuladores de flujo gravitacional basados en autómatas celulares, como FlowSim, que incorporan la redistribución del material colapsado en superficie, su implementación actual utiliza un ángulo de reposo fijo de aproximadamente 45°, sin la posibilidad de ajustarlo a valores menores observados en operaciones reales. Este trabajo presenta un modelo numérico que representa la evolución superficial del cráter de subsidencia, incorporando un algoritmo de derrame superficial. El modelo introduce una razón de desplazamiento (RD) como análogo discreto del ángulo de reposo objetivo, permitiendo reproducir pendientes inferiores a 45°. El algoritmo fue desarrollado progresivamente en 2D y 3D en MATLAB e integrado posteriormente como módulo externo a FlowSim Python, simulador de flujo gravitacional basado en autómatas celulares (Wolfram, 1984). Los resultados muestran que el algoritmo reproduce correctamente la redistribución superficial del material, manteniendo un comportamiento estable al aumentar la escala del modelo y permitiendo controlar la geometría final del talud en función del ángulo objetivo. La validación experimental contra un modelo físico a escala 1:200 de Segovia (2024) demostró que el rilling variable logra una mejor aproximación a la geometría observada en comparación con el ángulo fijo de FlowSim BC, reduciendo el error relativo del ángulo de talud desde 17,6 % a 4,2 % en un primer experimento y desde 14,7 % a 1,9 % en un segundo experimento.