Desafíos geomecánicos para el uso de TBM en minería masiva de Chile

Abstract

El presente trabajo se focaliza en la investigación del método de excavación mecanizada utilizado en la construcción de túneles a gran profundidad, altos esfuerzos y roca dura. Estas condiciones desafiantes, se estudian detalladamente en conjunto con proyectos que a lo largo de la historia han utilizado la tecnología de Tunnel Boring Machine (TBM) en el desarrollo de sus proyectos. El objetivo principal de la memoria es estudiar las condiciones geomecánicas y de operación para el uso de TBM en minería masiva de Chile. En primer lugar, se realiza un estudio bibliográfico de proyectos que han utilizado TBM para la construcción de túneles a gran profundidad, con filtración de agua, estallidos de roca, terrenos blocosos, entre otras variables que se analizan en detalle junto a todos los desafíos geomecánicos que ocurrieron en cada uno de los proyectos en estudio. En segundo lugar, se analiza la propuesta de utilizar la TBM como una opción viable para la construcción de túneles en minería masiva de Chile. Este análisis, se centra en las variables de diseño de los túneles (longitud, diámetro, radio de curvatura, pendiente) para el uso de una TBM en un proyecto minero. La última parte de este trabajo considera la estimación del rendimiento de una TBM doble escudo para la construcción de un túnel en minería subterránea, utilizando la información de 3 sondajes que cubren 1.6 km de un total de 9 km del túnel. Para la elaboración de la estimación de rendimiento, se realiza una simulación Monte Carlo que considera 10000 iteraciones, utilizando el modelo semiteórico de Colorado School of Mines, (Piaggio, 2011). Como resultado de la simulación se puede inferir que el rendimiento de la TBM doble escudo se encuentra dentro del rango esperado de rendimientos que puede tener esta tecnología en la construcción de túneles en minería. Es importante que cualquier proyecto minero que considere la posibilidad del uso de TBM en el desarrollo de sus túneles, deba incluir en la planificación, los túneles que podrían ser construidos en términos de las dimensiones y diseño minero, ya que de esa manera se contará con el tiempo y detalle necesario para la elección correcta del método de construcción. Finalmente, la aplicación de máquinas TBMs a proyectos mineros requiere de una cuidadosa evaluación de muchas variables y consideraciones, algunas de las cuales son técnicas y otras no. El aprendizaje tomado de proyectos mineros anteriores en donde fueron utilizadas máquinas TBMs, establece que cada proyecto de túneles y condiciones de terreno son únicas y particulares en términos geológicos, de acceso, cobertura de roca, experiencia de los contratistas y requerimientos específicos para el término del proyecto, por lo cual nunca se debe generalizar los resultados de un proyecto para después utilizarlo en otro.