Thesis:

Método gráfico para estimar el peligro de estallido de roca en minería subterránea

La minería subterránea corresponde a la explotación de recursos mineros desarrollado por debajo de la superficie, dicha explotación generalmente se realiza de esta manera cuando su extracción en superficie no es viable por razones económicas, sociales o medioambientales. A medida que progresa la minería, es necesario alcanzar mayores profundidades para extraer el mineral. Esto genera que se presenten diversos tipos de peligros en minería subterránea debido a las condiciones del entorno en el que se trabaja. El estallido de roca es uno de los peligros de gran riesgo que se presentan en la minería y corresponde a una rápida liberación de energía de deformación que fue almacenada en el macizo rocoso, traducida en una explosión abrupta e imprevista del macizo rocoso generado en túneles. Se originan por una gran concentración de esfuerzos y otras condiciones del macizo rocoso. Hasta la fecha se han diseñado varios métodos para evaluar este peligro basados en el estudio de los esfuerzos o índices de energía como la energía de deformación del macizo rocoso. Sin embargo, aún no se propone un método gráfico con fundamento teórico basado sobre la fenomenología del estallido de roca, estimando este como un evento energético y dinámico, considerando el volumen de roca en torno a la excavación que se encuentra con un bajo grado de entrelazamiento de fragmentos de la roca. Este trabajo presenta un método gráfico capaz de estimar el peligro del estallido de roca, el cual está definida como la intensidad por la probabilidad. La tasa de liberación de energía local promedio (LER), que considera la energía liberada cuando la energía de deformación concentrada en un área es mayor a su capacidad de almacenaje, y el sloss, el cual es el grado de entrelazamiento de los fragmentos del macizo rocoso; con estos parámetros se obtiene la probabilidad de que ocurra el estallido de roca. Con respecto a la intensidad, corresponde a la relación de la energía cinética máxima liberada en el contorno de la excavación, que muestra la fuerza de eyección de la roca, con el radio de roca afectada, que se basa en el radio cuando el valor del sloss es mínimo, por lo que entrega una noción sobre el volumen fragmentado del macizo rocoso que se desprendería en el estallido de roca. Los estudios se realizaron mediante simulación numérica en el software FLAC3D con un enfoque energético, donde en un comienzo se realizó la calibración del modelo a utilizar para los casos propuestos, y posteriormente, se simularon 720 casos considerando un medio elastoplástico dinámico a través del modelo constitutivo IMASS propio de FLAC3D. Se simularon con la finalidad de obtener una gran variedad de escenarios que podrían o no generar un estallido de roca, luego los resultados se evaluaron en matrices que obtenían la probabilidad y la intensidad de este peligro. Tras un análisis de sensibilidad y estadístico se obtuvo como resultado el método gráfico para estimar el peligro del estallido de rocas. Esto con la finalidad de realizar un monitoreo constante en las distintas secciones de un túnel para prevenir accidentes de mayor magnitud y salvaguardar las vidas de los trabajadores.