Evaluación de la fortificación de la excavación de los puntos de vaciado en mina El Teniente

Abstract

Este trabajo se desarrolla para la Gerencia de Recursos Mineros y Desarrollo de la División El Teniente Codelco y se centra en la evaluación del diseño de los puntos de vaciado construidos en la Zanja 33 de las Calles 45, 47 y 49 en la mina Recursos Norte (RN). La importancia de esta evaluación se sustenta en que la singularidad geométrica ocasionada por la construcción de los puntos de vaciado suscita problemáticas vinculadas con la pérdida de estabilidad, las que afectan la productividad planificada de una mina. Así, en el año 2019, se inicia la implementación de un nuevo sistema de fortificación que tiene por objetivo limitar los desplazamientos en el macizo rocoso, y así permitir que el Crown Pillar en sus zonas de mayor vulnerabilidad se mantenga estable y con capacidad de transmitir esfuerzos. Con ello se requiere evaluar el diseño de fortificación implementado en la excavación de los puntos de vaciado. Para ello el trabajo se desarrolla en tres fases: preliminar, inspección en terreno y análisis de información. En la primera fase se considera la recopilación de datos históricos y estudios previos para una caracterización geomecánica. En la segunda, se realiza un reconocimiento en terreno de los daños estructurales en las estaciones de vaciado de forma cualitativa. Por último, en la fase de análisis de información se utilizan herramientas empíricas y de modelamiento numérico en 2D con el uso del software RS2, simulando material de tipo elástico sin fortificación y también plástico con fortificación. En cuanto a la simulación de roca tipo elástica y sin fortificación, el esfuerzo principal mayor presenta las mayores magnitudes en las esquinas de las galerías, como también en los techos, llegando a valores máximos de 220 MPa. Además, se puede notar que en las paredes de las galerías se tiene la menor magnitud de esfuerzo principal mayor debido a la distribución de los esfuerzos. Para el esfuerzo principal menor se tienen valores negativos en todas las paredes de las galerías, expresando un desconfinamiento de estas zonas, como también el Strength Factor muestra valores menores a 1, considerando que corresponde a un análisis elástico. En la simulación considerando material tipo plástico y una fortificación consistente en refuerzo (shotcrete) y soporte (cables), el esfuerzo principal menor expresa un mayor grado de estabilidad puesto a que no se presentan desconfinamientos en las paredes como lo visto en el caso anterior, es decir, se observan valores de sigma 3 mayores que 0 para el contorno de la excavación del punto de vaciado. Los valores de Strength Factor corresponden a valores positivos y mayores a 1. En cuanto al desplazamiento total, se tiene que el mayor valor es despreciable y ocurre en la pared de la galería próxima a la batea, donde su magnitud es cercana a cero. Con ello se puede notar que la fortificación otorga una contención del movimiento del Pilar Corona. La fortificación implementada permite restringir los movimientos del pilar corona, mostrando valores de esfuerzo principal menor, Strength Factor y desplazamiento totales, más estable, cumpliendo el objetivo de contener la inestabilidad causada por el desquinche de un punto de vaciado, así, este diseño puede aplicarse en otras zonas para reducir los eventos de caídas de cuñas. Cabe destacar que la inestabilidad se presenta en mayor medida en las esquinas de las galerías donde se ubican los puntos de vaciado, y también, en la pared próxima a la batea, por lo que se recomienda realizar un análisis detallado del empalme muro-fortificación. Por otro lado, la información recopilada en este estudio no es suficiente para realizar un estudio estadístico.