Evaluación de la sobre excavación de caserones del proyecto cal de Codelco-Andina mediante un modelo strain softening

Abstract

En la actualidad, existen diversas herramientas utilizadas para la evaluación de la sobre excavación de caserones en minería subterránea por Sublevel Stoping (SLS). Estas herramientas pueden ser empíricas, analíticas o basadas en modelamiento numérico, los cuales consideran comúnmente criterios basados en un comportamiento elástico o elastoplástico del macizo rocoso. Una de las desventajas de estos criterios es que no consideran el daño, fallamiento progresivo y desintegración del macizo rocoso. El objetivo del presente estudio es determinar cuánto mejora la estimación de la sobre excavación de un caserón si se utiliza un modelo constitutivo Strain Softening en comparación con los resultados de otros modelos numéricos. Para esto, se utiliza el modelo IMASS (Itasca Constitutive Model for Advanced Strain Softening), desarrollado por Itasca, para representar la sobre excavación obtenida en los caserones del proyecto CAL (Cuerpos de Alta Ley) de la División Andina, Codelco. IMASS busca representar la respuesta del macizo rocoso a los cambios de esfuerzo inducido por las excavaciones mineras incorporando en su formulación dos etapas. En una primera etapa considera una envolvente de resistencia peak representada por el criterio de falla de Hoek Brown. Una vez superado el peak de resistencia, una segunda etapa simula el comportamiento post-peak caracterizado por la deformación plástica de corte y la respectiva disminución de resistencia asociada al fracturamiento del macizo rocoso. Lo anterior, favorece la pérdida de cohesión y el aumento de la fricción producto de la movilización de los bloques y de la dilatancia generada por el esponjamiento del material fracturado. Los resultados muestran que el mejor ajuste de la sobre excavación se logra con el modelo constitutivo IMASS con anisotropía, mostrando los menores errores de calibración, mientras que el parámetro Sloss, entendido como el daño emergente, o pérdida de resistencia del macizo rocoso que se observó en los modelos con Strain Softening, permitió mejorar el entendimiento del estado tensional y deformacional de los caserones. Estos resultados confirman la viabilidad del uso de modelos de Strain Softening en estudios de estabilidad de caserones, considerando como mecanismo principal de degradación la evolución hacia la resistencia residual 1.