Desarrollo de herramientas para el diseño de fortificación para minería subterránea de corte y relleno

Abstract

El uso de los sistemas de soporte ha sido una de las principales problemáticas de la mina subterránea dado el impacto que posee la caída de roca en el negocio minero. Para eso diversas propuestas empíricas de fortificación datan de inicios del siglo XX hasta nuestros días usando el conocimiento adquirido por la experiencia en terreno. Con el paso del tiempo se han ido implementando herramientas tecnologías como los modelos numéricos con un fuerte énfasis en su uso a inicios del siglo XXI. La presente tesis hace uso ambas metodologías para generar herramientas del diseño de fortificación en una mina que utiliza el método de minado de corte y relleno. El objetivo principal de la tesis es generar herramientas de diseño de fortificación para una mina de corte relleno con roca débil, a través de análisis empíricos en donde se utilizan las metodologías propuestas por Grimstad & Barton (1993), Palmstron (2000) y Ouichi (2008). Estas metodologías son comparadas con 99 casos reales del sitio de estudio con el fin de visualizar el comportamiento real de los sistemas de soporte y las recomendaciones de cada sistema empírico. La metodología numérica utilizada fueron modelos en dos dimensiones utilizando el software RS21 en donde se simularon condiciones de roca con GSI entre 20 y 40 para simular la condición de roca débil y visualizar el comportamiento de los sistemas de soporte bajo estas condiciones. Los resultados muestran que tanto la metodología empírica como el modelamiento numérico tienen una buena adherencia, sin embargo, ante escenarios con baja temporalidad (labores cuya vida útil es menor a 6 meses) los sistemas de fortificación propuesto carecen de elementos de soporte que ayuden a frenar la deformación, por esto se propone adicionar elementos tales como malla electrosoldada o marcos a los sistemas de soporte para un mejor desempeño.

The use of ground support systems has been one of the main problems of underground mines due to the impact that rock fall has on the mining business. For this reason, several empirical ground support approaches date from the beginning of the 20th century to the present day, using the knowledge acquired from experience in the field. With the passage of time, technological tools such as numerical models have been implemented, with a strong emphasis on their use at the beginning of the 21st century. The present thesis makes use of both methodologies to generate ground support design tools for a mine using the cut and fill mining method. The main objective of the thesis is to generate ground support design tools for a cut-and-fill mine with weak rock, through empirical analysis using the methodologies proposed by Grimstad & Barton et. al 1993, Palmstron et. al 2000 and Ouichi et. al 2008. These methodologies are compared with 99 real cases of the study site to visualize the real behavior of the support systems and the recommendations of each empirical system. The numerical methodology used were two-dimensional models using RS21 software where rock conditions with GSI between 20 and 40 were simulated to simulate the weak rock condition and visualize the behavior of the support systems under these conditions. The results show that both the empirical methodology and the numerical modeling have a good adherence, however, in scenarios with low temporality (life span lesser than 6 months), the proposed ground support systems lack support elements to help restrain deformation, therefore, it is proposed to add elements such as welded mesh or steel archs to the support systems for a better performance.