Impacto de la variabilidad geotécnica del macizo rocoso en el diseño de caserones en minería por sublevel stoping

Abstract

El sublevel stoping es un método de explotación subterráneo de gran importancia para la mediana minería chilena (Zablocki, 2009). Actualmente, para el diseño se usan métodos empíricos derivados del gráfico de estabilidad de Mathews et al. (1981), sin embargo, estas herramientas no incorporan la variabilidad geotécnica propia del macizo rocoso y trabajan solo con valores promedios. El presente trabajo tiene por objetivo evaluar el impacto de incluir la variabilidad de las características geotécnicas de los macizos rocosos en el diseño de caserones y desarrollar una metodología para incluir esto en el análisis de estabilidad. En primer lugar, se estudia la variabilidad de los parámetros geotécnicos involucrados en el análisis de estabilidad para luego establecer sus distribuciones típicas. Los parámetros geotécnicos estudiados incluyen: Rock Quality Designation (RQD), número por rugosidad de discontinuidad (Jr), número por cantidad de sets estructurales en el macizo (Jn), número por alteración de discontinuidades (Ja), factor A de ajuste por esfuerzos, factor B de ajuste por orientación de discontinuidades y el factor C de ajuste por gravedad. En base a este estudio se considera que los parámetros geotécnicos que presentan mayor variabilidad dentro de una misma unidad geotécnica corresponden a: RQD, Jr y factor B. Luego, se realizan simulaciones en el software @Risk para hacer un análisis de sensibilidad de cada una de las variables de interés con tal de establecer el o los parámetros más influyentes. En segundo lugar, se cuantifica el impacto de la variabilidad en el diseño. Para esto se realizan 5000 iteraciones de Monte Carlo de las cuales se logra obtener la variabilidad para el número de estabilidad y dilución lineal de sobre excavación (ELOS) del caserón estudiado. Posteriormente, se procede a modelar el caso en el software de modelamiento numérico FLAC3D v4.0 con tal de obtener una variabilidad para un criterio numérico de sobre excavación en función del esfuerzo principal menor (σ3 ). Finalmente, se plantea una guía que permite incorporar la variabilidad geotécnica en el diseño. Bajo las consideraciones utilizadas, el análisis de sensibilidad indica que las variables RQD y Jr son las más relevantes en el diseño de caserones. Sin embargo, se concluye que el Jr es la variable más crítica dado que un pequeño cambio en su valor produce variaciones más grandes en el número de estabilidad y ELOS que las producidas por el RQD. Respecto al impacto de la variabilidad geotécnica en el diseño, los resultados permiten cuantificar el peligro asociado a esta etapa en términos de probabilidades. Esta información permite generar una mayor cantidad de casos posibles al diseño de una excavación, repercutiendo en las decisiones y asegurando mejores resultados en el negocio minero. La memoria realizada presenta una nueva forma de establecer distribuciones de probabilidad a los parámetros geotécnicos, lo cual abre una nueva ventana de opciones para este tipo de estudios, ya que, generalmente, se utilizan distribuciones normales (Hoek et al., 1995). Se propone una guía para incluir la variabilidad geotécnica en el diseño de caserones, la que se recomienda utilizar bajo las mismas condiciones en las que fue establecida para que los resultados sean representativos. Lo anterior abre la posibilidad de estudiar más casos de diseño con tal de robustecer los parámetros propuestos para su utilización.