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Ingeniero Civil / Los métodos empíricos de clasificación geomecánica son ampliamente usados para la estimación de los requerimientos de soporte en túneles, particularmente en condiciones de rocas diaclasadas. En general, las metodologías empíricas se aplican en las primeras etapas del diseño, cuando no se dispone de suficiente información geotécnica-geológica o como una herramienta adicional para apoyar el juicio de ingeniería. El objetivo de esta investigación es asistir a ingenieros en la identificación de los principales parámetros de control asociados a estas clasificaciones y los respectivos indicadores de estabilidad proporcionados por estos métodos en comparación con los factores de seguridad obtenidos con modelos analíticos y numéricos. Esta memoria presenta los resultados de un estudio comparativo de los requerimientos de soporte para la excavación de una sección de túnel tipo herradura de 10mx10m (~90m2), obtenidos con diferentes métodos empíricos, métodos analíticos (estabilidad 3D de cuñas) y numéricos (método de elementos finitos). Los métodos empíricos considerados son RMR, Q y RMi, el método analítico de estabilidad de cuña usado es a través de Unwedge y el software de elementos finitos es Phase2D (Rocscience Inc.). Los escenarios consideran macizos rocosos diaclasados a muy diaclasados, condición seca, esfuerzos bajos a intermedios y mecanismos de falla controlados principalmente por las condiciones estructurales y gravitacionales. Los resultados indican que las metodologías empíricas son más sensibles a parámetros de volumen de bloque que a los de calidad de diaclasas, que el método Q propone menores requerimientos de soporte y que los factores de seguridad obtenidos con Unwedge aumentan drásticamente con el uso de shotcrete. Dado que la sección de túnel no se considera en el diagrama GSI, la definición de diaclasado y muy diaclasado no captura apropiadamente el comportamiento esperado de los modelos de elementos finitos según Phase2D.

Ingeniero Civil de Minas / El presente estudio se origina en el marco de los requerimientos de la División Andina de evaluar mejores alternativas de producción; específicamente, en este caso, enfocados en el control de los taludes y cumplimiento de las líneas de diseño o límites finales de su mina a rajo abierto. El estudio apunta a obtener un mejor comportamiento de los taludes finales proyectados para el rajo, variando tanto los parámetros de diseño de las tronaduras de precorte y línea buffer, como asimismo las propiedades del explosivo. Se realizaron tres pruebas en la mina, las cuales consistieron en lo siguiente: Primera prueba: Modificación de la malla de perforación de la línea buffer, y reducción de la distancia entre la línea buffer y la línea de precorte. Segunda prueba: Modificación del diseño de perforación y tronadura, cambio de explosivo y disminución del espaciamiento entre los tiros de precorte. Tercera prueba: Cambios en el diseño de perforación de la línea de precorte y línea buffer. Reducción del ángulo de inclinación de los tiros de precorte y de la distancia entre línea buffer y la línea de precorte. A partir de los resultados obtenidos en estas pruebas se realizó una evaluación geomecánica del talud remanente y del cumplimiento de los límites de diseño del rajo. Las principales conclusiones se resumen a continuación: El banco 3468 obtuvo una calificación de 100% de grado de aceptabilidad, considerada como Muy Buena. La pared del banco evaluado presenta un aspecto sano y estable. Sin embargo, se observan algunas deficiencias como la presencia de sobrepiso en el banco superior y de cornisas en el banco intermedio. El banco 3596 obtuvo una calificación de 70% de grado de aceptabilidad, considerada como Buena. Las paredes del banco evaluado se presentan estables y con un buen saneamiento. Se observa presencia de deuda o remanente en la pata del banco. En suma, el análisis de los resultados de las pruebas realizadas permite concluir que los cambios introducidos fueron positivos. En los tres casos se observó una mejora con respecto a la situación concerniente a las prácticas preexistentes, en el sentido que con los nuevos parámetros de diseño es posible obtener taludes más estables. Dado los buenos resultados de estas primeras pruebas ya se están aplicando estos cambios en la faena. En todo caso, se recomienda realizar pruebas adicionales con el propósito de ratificar con mayores antecedentes la implementación definitiva de las modificaciones propuestas.

Un buen conocimiento de las propiedades del macizo rocoso es fundamental para el desarrollo de cualquier proyecto minero. En este contexto, la metodología que se use para modelar variables geotécnicas como UCS, RMR, RQD, y otras, tendrá un impacto importante en la estimación de factores tan importantes como la fragmentación y hundimiento, y el diseño de infraestructura. Sin embargo, las técnicas utilizadas para modelar variables geotécnicas, no han evolucionado como se esperaría, pues la gran mayoría de los proyectos mineros utiliza la técnica de Zonificación y Promedios, que consiste en promediar los datos de una variable dada, dentro de un dominio geotécnico. Esta técnica, arrastra múltiples imprecisiones, pues no toma en cuenta la naturaleza de algunas variables, como son la no aditividad y la direccionalidad. Además, no entrega una medida de la incertidumbre de la estimación, y no hace uso de la estructura espacial de la variable, lo que se traduce en un desaprovechamiento de información. En este estudio se analiza la naturaleza de las variables geotécnicas y las restricciones prácticas a que conllevan, para luego proponer métodos afines a tales restricciones. Mediante simulación condicional se generan modelos espaciales de algunas de las principales variables geotécnicas, tales modelos se comparan con los obtenidos utilizando la técnica del promedio. Esta comparación se realiza mediante herramientas cuantitativas, de modo de obtener conclusiones y recomendaciones robustas en cuanto a la modelación de las variables en cuestión. Además, mediante la simulación se realizan análisis de escenarios y cálculos de incertidumbre de la estimación. Se utilizó el proyecto Chuquicamata Subterráneo, de Codelco Chile, como caso de estudio. Las variables modeladas son Rock Quality Designation (RQD), Uniaxial Compresive Strength (UCS), Frecuence Fracture (FF), Joint Condition (JC) y Rock Mass Rating (RMR), para cada una de las unidades geotécnicas. En el caso del RMR, debido a que es una variable no aditiva, el modelo fue generado a partir de los modelos de RQD, JC, FF y UCS, y no aplicando directamente técnicas de simulación. Los resultados, para todas las variables en cuestión, muestran mejoras con el uso de simulación. Además, se concluyó que mientras más dispersos son los datos, el promedio es un peor estimador, y por lo tanto más recomendable es el uso de técnicas alternativas como las que aquí se utilizan. Finalmente, se comprobó la necesidad de trabajar la frecuencia de fractura como una variable direccional, lo que implica modelar esta variable considerando la dirección de los sondajes. Así, el uso de simulación para modelar variables geotécnicas es absolutamente recomendable. Además de una mejor estimación, la simulación permite cuantificar la incertidumbre de la estimación y realizar análisis de escenarios. En este contexto, el próximo desafío es convertir esta información en una variable de decisión en la minería. Esto permitirá aprovechar al máximo las ventajas de la simulación y obtener mejores resultados en la innumerable cantidad de aspectos en los que la geotecnia está involucrada. Finalmente, corresponde destacar que la etapa de transferencia tecnológica para hacer de esta metodología una técnica común es muy menor, pues la gran mayoría de las empresas mineras cuentan con softwares geoestadísticos. Solo es necesario considerar la naturaleza de estas variables y sus consecuencias.

Geólogo / El proyecto minero Angostura, localizado en la provincia de Santander, Colombia, se encuentra actualmente en la etapa de factibilidad. Como parte de esta etapa de ingeniería, se ha elaborado un diseño para el rajo del proyecto. El objetivo de este trabajo es determinar la viabilidad del diseño propuesto a través de un análisis de estabilidad a distintas escalas (escala de banco, inter-rampa y global), considerando distintas metodologías para cada nivel. A escala de bancos e inter-rampa se realizaron análisis de estabilidad cinemáticos, mientras que a escala global se realizó un análisis de equilibrio límite. Los parámetros de resistencia del macizo rocoso, así como los datos de sismicidad e hidrogeología fueron obtenidos de estudios anteriores. En esta etapa del proyecto la principal diferencia, respecto de la etapa de ingeniería de pre-factibilidad, radica en la disponibilidad de los parámetros resistentes de las estructuras obtenidas en los ensayos de laboratorio. La caracterización geotécnica realizada previamente en el proyecto resultó en la definición de 4 dominios estructurales: dominio estructural Veta de Barro, caracterizado por la predominancia de fallas y zonas de fallas con rumbo NW-SE; dominio estructural Los Laches, caracterizado por la predominancia de estructuras con rumbo WNW-ESE; dominio estructural La Perezosa Sur, caracterizado por la predominancia de estructuras con rumbo WNW-ESE y NE-SW; dominio estructural La Perezosa Norte, caracterizado por la predominancia de estructuras con rumbo E-W y N-S. Como parte de los trabajos a desarrollar en este estudio, fue necesario integrar la nueva información estructural disponible a la ya existente en la etapa anterior del proyecto. Esta integración incluía la verificación de los límites de los dominios estructurales existentes. Como resultado de este trabajo se concluye que no es necesario redefinir o modificar esta definición de dominios estructurales. A partir de los análisis cinemáticos se obtuvieron distintos ángulos inter-rampa para los diferentes dominios estructurales definidos para el proyecto. Las diferencias entre los ángulos inter-rampa propuestos para la etapa de pre-factibilidad versus la etapa de factibilidad corresponden a que los ángulos obtenidos en este estudio son ligeramente mayores a los obtenidos en la etapa previa. Para el dominio estructural Veta de Barro el nuevo ángulo es de 50° en comparación a los 48° obtenidos anteriormente. Para el dominio estructural Los Laches el ángulo aumenta de 48º a 52º. Para el dominio estructural La Perezosa Norte el nuevo ángulo es de 51° en comparación a los 49° obtenidos anteriormente. El dominio estructural La Perezosa Sur mantiene el ángulo de 48° inter-rampa propuesto en la etapa de pre-factibilidad. Considerando los resultados de los análisis de estabilidad global realizados para verificar el cumplimiento de los criterios de diseño de taludes durante el desarrollo de la mina se concluye que el diseño propuesto cumple con los criterios de aceptabilidad en todas las escalas estudiadas. Los análisis de estabilidad global, mostraron que la presión de poros juega un rol relevante en la estabilidad de los taludes en algunos sectores de la mina. Dado lo anterior, se ha recomendado el desarrollo de un programa de despresurización de taludes para asegurar la estabilidad de estos. Adicionalmente, se ha identificado taludes con factores de seguridad por sobre el mínimo requerido para el proyecto, por lo cual se ha recomendado verificar su potencial optimización contribuyendo en forma positiva en los parámetros económicos del proyecto.

El presente documento corresponde a la memoria para optar al título de Ingeniero Civil de Minas de la Universidad de Chile y trata de la caracterización geotécnica y la determinación de ángulos de talud para el proyecto minero a cielo abierto Franke, la cual se encuentra ubicada en el distrito de Altamira, en el límite sur de la región de Antofagasta. Para la caracterización geotécnica se realizó primero una revisión de los métodos de clasificación geotécnica más utilizados. En base al tipo de dato geotécnico del proyecto se considero el Geological Strength Index (GSI) como el método de clasificación geotécnica a utilizar. Luego, se analizó la orientación de las estructuras dentro del yacimiento, de acuerdo a datos entregados por inspección de pozos de sondajes con sensores ópticos. Como resultado este análisis se concluye que existe una orientación preferente de las estructuras en la dirección NW-NNW la cual es coincidente con el rumbo de las estructuras mayores presentes en el yacimiento. A continuación se caracterizaron las diferentes unidades litológicas (que habían sido anteriormente determinadas y que se orientan de forma horizontal y de forma sub-paralela, obteniéndose un GSI en un rango de 45-55 lo cual significa una baja variabilidad. Con esto se concluyó que la litología, en este caso, no diferencia claramente dominios geotécnicos. Se postula que la variación de GSI estaría relacionada más con el evento mineralizador. Es así, que de acuerdo a la clasificación del GSI se presenta un macizo menos competente en el centro del rajo proyectado, creciendo su competencia conforme se aleja del centro. A partir de la zonificación descrita en base a GSI y estructuras y de la geometría proyectada del rajo se sugirieron 14 perfiles de análisis. Se determinó entonces, con ayuda de la red de Schmidt y diagramas de polos, el modo de falla de cada uno de los taludes en los perfiles antes sugeridos, siendo estos mayormente cuñas y algunas fallas planas. Finalmente se procedió a realizar los análisis de estabilidad de acuerdo a los potenciales modos de falla anteriormente determinados, a saber: análisis por contención, análisis de equilibrio limite (determinístico y probabilístico) de fallas planas y cuñas y análisis rotacional. Se hicieron entonces simulaciones de acuerdo a cada perfil para el tipo de falla correspondiente, a fin de analizar la posibilidad de un incremento del ángulo de talud entregado por la ingeniería de perfil anteriormente desarrollada. Se aprecia, como resultado de los análisis de estabilidad, que los ángulos de talud varían entre 51° y 55°, siendo este último valor determinado por el criterio de bermas para la contención de caída de rocas. Asimismo se sugiere que el sector sur de la mina pudiese presentar algunos problemas de estabilidad. Finalmente se recomienda continuar actualizando el índice GSI en conjunto con el desarrollo de nuevas labores mineras, así como también la realización de ensayos de compresión uniaxial para todas las litologías presentes, a fin de obtener una aproximación más exacta del la resistencia a la compresión uniaxial de la roca.

Ingeniero Civil de Minas / División El Teniente es un complejo minero-metalúrgico perteneciente a la Corporación Nacional del Cobre de Chile (CODELCO), las minas actuales permiten dar continuidad por los próximos 10 años. Para acceder a reservas que extienden la vida de la división por 40 años más la corporación aprobó el proyecto Nuevo Nivel Mina (NNM). Sin embargo, debido a un escenario geomecánico no anticipado, actualizaciones en planes de ejecución y una revisión del diseño han llevado al proyecto a una postergación de su puesta en marcha. En la actualidad, la incertidumbre en los plazos de ejecución del proyecto sigue siendo alta, debido a esto es necesario buscar estrategias de crecimientos alternativas para la explotación de las reservas del PNNM. En este estudio se construyen planes mineros alternativos que son sometidos a un análisis de riesgo que luego son comparados con el fin de recomendar uno de estos. Luego de aplicar la metodología, se pudo determinar que el plan asociado al escenario 1 bajo un análisis determinístico es el más atractivo económicamente. Sin embargo, postergar inversiones de infraestructura hace que los escenarios 2 y 3 sean competitivos. Al momento de considerar la incertidumbre del problema, se obtiene que el escenario 1 dejar de ser atractivo en términos de riesgo y económicos. Sin embargo, este presenta un aumento de $1,000 MUS al tener la opción de seguir por caminos alternativos. Por otro lado, el escenario 3 es el que ofrece un valor en riesgo más acotado en el caso de no considerar la opción de cambiar la estrategia global. / 27/7/2021

Magíster en Minería / La determinación de los componentes geométricos de un talud minero está basada en algún criterio de aceptabilidad del diseño en conjunto con los requerimientos de la operación minera. Normalmente el criterio de aceptabilidad está expresado en términos del factor de seguridad (FS) aceptable. Un problema que resulta interesante de estudiar es la determinación del impacto que se produce en la envolvente del rajo final, en el diseño minero de fases, en el programa de producción, y en la valorización de los planes mineros, al variar el factor de seguridad aceptable de los taludes pertenecientes a un rajo abierto. Como parte de la metodología, se realizó un análisis conceptual que permitiera entender los fundamentos geomecánicos para el cálculo del FS en un talud minero y el impacto en el beneficio económico y en la altura de la envolvente económica que se produce al considerar distintos factores de seguridad aceptables en un ejemplo en 2 dimensiones. Posteriormente, a través de un caso de estudio se determinó el efecto que se produce en todas la etapas del proceso de planificación minera al considerar distintos factores de seguridad aceptables. En el análisis conceptual, se concluyó que el criterio más apropiado para la determinación de la resistencia de un macizo rocoso perteneciente a un talud minero explotado a cielo abierto es el criterio de Hoek-Brown para el caso de un macizo rocoso perturbado (D=1). Como parte del ejemplo conceptual desarrollado, se obtuvo que en el escenario asociado a un FS aceptable de 1.2 tanto el beneficio económico como la altura de la envolvente económica fueron considerablemente mayores en relación al escenario asociado a un FS aceptable de 1.4. En el caso de estudio usado para este trabajo, la diferencia de altura de las envolventes económicas entre los escenarios asociados a distintos factores de seguridad aceptables fue prácticamente nula. De lo anterior se pudo concluir que las diferencias de alturas de las envolventes económicas al considerar distintos criterios de aceptabilidad van a depender de las características intrínsecas del modelo de bloques. Tanto en las etapas de optimización como de diseño minero se obtuvo que las principales diferencias entre los escenarios asociados a distintos factores de seguridad aceptables se presentaron en la razón estéril-mineral y en el beneficio marginal. Se pudo apreciar que la razón estéril-mineral aumenta a medida que se incrementa el FS aceptable, mientras que el beneficio marginal disminuye a medida que el FS aceptable es mayor. Además de obtener una disminución en el Valor Presente Neto y en las reservas mineras al considerar un factor de seguridad aceptable mayor con respecto a uno menor, se pudo concluir que el FS de los taludes de fases contiguas cuyas paredes no forman parte del rajo final fue considerablemente mayor al FS aceptable. A raíz de este resultado se puede plantear que existe la posibilidad de incrementar el ángulo de talud en aquellas paredes que no formen parte del rajo final.

La minería se ha constituido en una de las actividades económicas con un gran aporte en el desarrollo del país, esta actividad para una mejor comprensión se la ha clasificado en estratos según su nivel de producción, el presente estudio esta direccionado a la minería a pequeña escala, la cual a su vez esta subdividida en: pequeña minería y minería artesanal, que a diferencia de la mediana y la gran minería, mayormente no realiza inversiones considerables en la seguridad y salud ocupacional de sus trabajadores, asimismo realiza poca o ninguna inversión en áreas como la Geomecánica. Según las estadísticas elaboradas por el Ministerio de Energía y Minas, relacionadas a la ocurrencia de accidentes mortales en la minería peruana, específicamente en minería subterránea, se observa que en los últimos años se ha producido una disminución de accidentes por caída de rocas, sin embargo, aún se mantiene como la primera causa de muertes. Según el modelo de causalidad sobre la causa de los accidentes, estos están relacionados a la falta de control por programas y estándares inadecuados, inexistentes o incumplidos, lo cual se da en un gran porcentaje en la minería a pequeña escala, que en su mayoría no cuenta con estándares y programas. Se requiere entonces mejorar las condiciones de trabajo, así como trabajar en el factor humano, para lo cual se debe elaborar estándares, a partir del conocimiento del macizo rocoso, donde el uso de la Geomecánica se hace necesario para una adecuada caracterización del macizo rocoso, sin embargo uno de las partes poco accesibles por la minería a pequeña escala debido a sus costos; es la estimación del estado tensional, por métodos instrumentales, pero el uso de métodos alternativos como el de los taladros disparados y de fallas conjugadas pueden reemplazar a dichos métodos lo cual sumado a un programa de entrenamiento adecuado del personal, ayudara en la prevención de accidentes laborales por caída de rocas. / Mining has become one of the economic activities with a great contribution to the development of the country, this activity for a better understanding has been classified into strata according to its level of production, this study is aimed at small-scale mining , which in turn is subdivided into: small mining and artisanal mining, which unlike medium and large mining, mostly does not make considerable investments in the occupational health and safety of its workers, also makes little or no investment in areas like Geomechanics. According to the statistics prepared by the Ministry of Energy and Mines, related to the occurrence of fatal accidents in Peruvian mining, specifically in underground mining, it is observed that in recent years there has been a decrease in accidents due to rock falls, however, still remains the leading cause of death. According to the causality model on the cause of accidents, these are related to the lack of control by inadequate, non-existent or breached programs and standards, which occurs in a large percentage in small-scale mining, most of which are not. has standards and programs. It is therefore necessary to improve working conditions, as well as work on the human factor, for which standards must be developed, based on the knowledge of the rock mass, where the use of Geomechanics is necessary for an adequate characterization of the rock mass, however one of the parts not very accessible by small-scale mining due to its costs; It is the estimation of the tension state, by instrumental methods, but the use of alternative methods such as drills fired and conjugate failures can replace these methods which, added to an adequate training program, will help in the prevention of occupational accidents due to falls of rocks.