Análisis de la Resistencia y la Estabilidad de Pilares de la Mina Diablo Regimiento, Yacimiento el Teniente

Abstract

La presente tesis consistió en el estudio de la resistencia y estabilidad de los pilares del sector inicial de la mina Diablo Regimiento, yacimiento El Teniente. El objetivo específico principal correspondió a la evaluación del efecto de la orientación de las estructuras que componen el macizo rocoso en la estabilidad de los pilares. Para lograr los objetivos se realizó un mapeo estructural a escala 1:1000 en varias zonas del sector de estudio, y a escala de detalle en 6 pilares seleccionados del nivel de Hundimiento.

El macizo rocoso del área de estudio corresponde a un stockwork primario; las estructuras más importantes, a todas las escalas, se agrupan en sets con orientaciones NW/30-90ºNE, N10ºE/Subvertical y N60ºE/20ºNE. Los tipos litológicos presentes en el Sector Inicial de la mina Diablo Regimiento son Complejo Máfico El Teniente (CMET), Brecha Hidrotermal de Turmalina-Anhidrita, Brecha Braden y Pórfido Diorítico.

En base a los tipos litológicos y a los dominios estructurales presentes en el área se definieron los dominios geotécnicos CMET DR, Brecha Braden DR y Brecha Turmalina DR. Este estudio se centró en el dominio CMET DR, dado que es el de mayor extensión areal, y se realizaron ensayos para determinar las propiedades geotécnicas de la roca intacta de este dominio. A partir del mapeo de detalle se estimó la frecuencia de fracturas asociada a cada sistema estructural y en general a cada pilar. Se clasificó geotécnicamente los pilares seleccionados mediante los índices Q y Q’ de Barton et al. (1974), RMR de Bieniawski (1989), RMR, IRMR y MRMR de Laubscher, y GSI a partir de Q y RMR según las fórmulas propuestas por Hoek et al. (1995). Se estimó además visualmente el índice GSI para todos los pilares disponibles a la fecha en el nivel de Hundimiento de la mina. Por otra parte se calculó los índices nombrados anteriormente simulando la condición del macizo rocoso en la zona de Transición, esto es, la zona inmediatamente contigua y bajo el frente de socavación. Los índices muestran una calidad de macizo rocoso de regular a buena para las condiciones Preminería y de Transición, e indican además que la calidad geotécnica es similar entre todos los pilares. Se realizó además un mapeo de daño de carácter exploratorio en los pilares muestreados mediante líneas de detalle, que consistió en la revisión de posibles estructuras abiertas (originalmente selladas) en las líneas. Dicha revisión mostró ser poco útil para estimar el daño en los pilares, ya que la calidad geotécnica de los bordes de los pilares en general difiere de la de su interior. Las estructuras abiertas encontradas fueron pocas, de pequeña traza y de difícil interpretación en cuanto al origen de su apertura.

Los métodos de Hoek-Brown aplicado a pilares (Hoek y Brown, 1997), Stacey y Page (1986) y Lunder y Pakalnis (1997), permitieron evaluar la resistencia y estabilidad de los pilares en tres escenarios de esfuerzo vertical. El Escenario 1 que representa el esfuerzo vertical Preminería, el Escenario 2 correspondiente a un esfuerzo vertical cuya magnitud es el doble del esfuerzo Preminería y que representa el esfuerzo vertical en la zona de Transición y el Escenario 3 donde el esfuerzo vertical es el triple del esfuerzo Preminería, del orden de la resistencia a la compresión uniaxial de la roca intacta CMET DR, que representa el caso de pilares anormalmente cargados. En el Escenario 1 todos los métodos predicen factores de seguridad mayores a 1,5 para los pilares del nivel de Hundimiento, y mayores a 1,1 para los pilares del nivel de Producción. En el Escenario 2 los factores de seguridad para todos los pilares son cercanos o inferiores a 1, mientras que en el Escenario 3 los factores de seguridad son inferiores a 1 en todos los casos.

En la zona de Relajación,que corresponde al área bajo la zona socavada, pero alejada del frente, donde el esfuerzo vertical experimenta una fuerte disminución y aparecen problemas de estabilidad asociados a la apertura de estructuras geológicas por tracción, se estimó que a pesar de la pérdida de la calidad geotécnica del macizo, los pilares han de presentar un comportamiento estable. Los resultados indican que en la zona de Transición los pilares pueden tener problemas de estabilidad. Sin embargo, de acuerdo a lo observado en terreno, se puede decir que estos factores de seguridad son conservadores. Dado que no se han encontrado pilares fallados, no ha sido posible encontrar el factor de seguridad óptimo como criterio de aceptabilidad para estos métodos.

Un estudio evaluativo sobre la estabilidad de los pilares de ambos niveles ante distintas condiciones de esfuerzo, a través de una modelación numérica tridimensional de bloques, mostró que la orientación del tensor de esfuerzo influye en la estabilidad de un pilar en el sector de estudio, y que esta influencia está asociada por una parte a la geometría del pilar y por otra a las características de las estructuras presentes al interior del pilar, en especial su orientación.