Influencia de las discontinuidades en los estallidos de rocas

Abstract

El agotamiento de los recursos minerales cercanos a la superficie, junto con el aumento sostenido en la demanda global, ha impulsado significativamente el desarrollo de la minería subterránea. Esta tendencia ha conllevado la exploración y explotación de yacimientos en zonas más profundas y complejas, lo que a su vez ha motivado la adopción de tecnologías y metodologías avanzadas para garantizar operaciones eficientes, seguras y sostenibles. El avance hacia mayores profundidades impone el desafío de enfrentar condiciones geomecánicas más exigentes, especialmente en lo referente a la concentración de esfuerzos en el macizo rocoso. En este contexto, se incrementa el riesgo de estallidos de roca, fenómeno caracterizado por la expulsión violenta de material desde el frente o contorno de excavación, con consecuencias potencialmente graves para la seguridad operativa y estructural. Entre los factores que inciden en la ocurrencia de estallidos, destacan las discontinuidades geológicas. Por ello, esta memoria tiene como objetivo analizar la influencia de dichas estructuras mediante modelamiento numérico, utilizando el software RS2 de Rocscience, con el fin de evaluar su impacto en el potencial de estallido y aportar criterios que favorezcan medidas de mitigación adecuadas. Los resultados del estudio muestran que la orientación y cercanía de la discontinuidad respecto del contorno de excavación son los factores que más contribuyen a la concentración de esfuerzos y al daño en el macizo. En cambio, una mayor longitud de la discontinuidad favorece la disipación de tensiones, y parámetros mecánicos como la cohesión y el ángulo de fricción inciden principalmente en la extensión del daño. En todos los casos simulados, el potencial de estallido se mantuvo en un nivel de riesgo moderado, lo que evidencia la relevancia de considerar detalladamente estas variables en el diseño de excavaciones subterráneas. The depletion of near-surface mineral resources, combined with the sustained increase in global demand, has significantly driven the development of underground mining. This shift has led to the exploration and extraction of deeper and more complex ore bodies, prompting the adoption of advanced technologies and methodologies to ensure efficient, safe, and sustainable operations. The move toward greater depths brings the challenge of operating under more demanding geomechanical conditions, particularly due to the concentration of stresses in the rock mass. In this context, the risk of rock bursts increases, a phenomenon characterized by the sudden and violent ejection of rock material from the excavation face or boundary, potentially causing severe safety and structural hazards. Among the key factors influencing rock burst occurrence are geological structures such as discontinuities. Therefore, this thesis aims to analyze the influence of such features through numerical modeling using Rocscience’s RS2 software, in order to evaluate their impact on rock burst potential and contribute to the development of effective mitigation strategies. The study results indicate that the orientation and proximity of discontinuities to the excavation boundary are the main contributors to stress concentration and rock mass damage. In contrast, longer discontinuities help dissipate stresses, while mechanical parameters such as cohesion and friction angle primarily affect the extent of the damage. In all simulated cases, the rock burst potential remained within a moderate risk range, highlighting the importance of incorporating these variables into the design of underground excavations.