Aplicaciones geotécnicas para la estimación de propiedades hidráulicas del macizo rocoso durante la explotación minera por hundimiento

Abstract

Históricamente, durante el desarrollo de las explotaciones mineras subterráneas por hundimiento, el agua ha sido un problema que ha afectado el normal y seguro desarrollo de la operación, en ocasiones obligando incluso al cierre de dichas operaciones (Milford 1924, Luotuoshan 2010). Algunos de los típicos problemas que generan las aguas subterráneas es la alteración y cambio en las propiedades físicas y mecánicas de algunos materiales cuando éstos son contactados y principalmente, la generación de Aguas Mina, que corresponden a aquellas aguas de infiltración que entran en contacto con sustancias minerales en el subsuelo pudiendo ocasionar daños a los procesos e instalaciones. Este contacto entre agua y macizo rocoso, medido por el volumen de agua por unidad de tiempo, podrá resultar en cambios en las condiciones geomecánicas del macizo, al igual que cambios químicos que modifiquen las condiciones previstas del material a extraer. Por otra parte, en la actualidad las faenas mineras se enfrentan a un escenario donde el recurso hídrico debe ser gestionado de manera racionalmente eficiente, por lo que la estimación de caudales de agua de infiltración en etapas tempranas del proyecto representa una valiosa información a considerar para futuros dimensionamientos de sistemas drenaje mina, consideraciones medioambientales y aspectos operacionales propios de un método de explotación por hundimiento. El objetivo de este trabajo es proponer una metodología para estimar propiedades hidráulicas básicas del macizo rocoso aplicando criterios geotécnicos y, a partir de esto, evaluar potenciales volúmenes de agua que podrían infiltrar desde niveles superficiales hasta niveles inferiores en una explotación minera subterránea por hundimiento, esto, desde una condición de macizo rocoso inicial (pre-minería) hasta cuándo se ha desarrollado de manera progresiva el avance del hundimiento en altura, conectando a superficie, en un método minero del tipo block o panel caving. Para la implementación de esta metodología, se han desarrollados modelos conceptuales basado en 2 enfoques: el primero corresponde a un modelo analítico soportado en formulismos matemáticos (para el cálculo de permeabilidad) mediante el uso de geometrías bidimensionales simplificadas del proceso de hundimiento y un segundo enfoque, que corresponde al desarrollo de un modelo numérico tridimensional del tipo diferencias finitas (FLAC 3D®) que permite de manera adicional la estimación del cambio de las propiedades geotécnicas del macizo rocoso y por ende de sus propiedades hidráulicas durante etapas claves en el desarrollo del método de hundimiento. Ambos enfoques son evaluados a través de un ejemplo comparativo, que permitirá entregar recomendaciones relativas para su utilización, según, por ejemplo, niveles de confiabilidad requeridos.