Geólogo / La geometría o rugosidad de las superficies de las estructuras geológicas es uno de los parámetros más relevantes en la determinación de su resistencia al corte o trabazón frente a los movimientos de cizalle. Por lo mismo, la influencia de esta característica en la calidad geotécnica del macizo rocoso es de primera importancia. Un macizo rocoso con estructuras geológicas con altos índices de rugosidad lo haría más competente y trabado que uno que contenga estructuras geológicas con bajos índices. A pesar de lo anterior, la medición de este parámetro es compleja. En el yacimiento El Teniente, a la fecha, la forma de medición y estimación de la rugosidad en labores de la mina subterránea conlleva tres problemas fundamentales: 1) La medición de la rugosidad se realiza a escala de probetas (hasta 0.3m), habiendo sido demostrado que esta cambia con el tamaño de la observación. 2) Las mediciones solo se hacen en 2D, siendo la rugosidad una propiedad 3D. 3) El historial de medición se basa determinaciones cualitativas pudiendo cambiar de observador a observador. En este trabajo se utiliza el coeficiente de rugosidad JRC (Joint Roughness Coefficient) que permite cuantificar la rugosidad de una manera objetiva, en una escala que varía entre 0 y 20, a través de la medición de la amplitud máxima que definen las asperezas para el largo de perfil observado. Para el estudio se utilizaron modelos 3D de los frentes mineros con resolución de 3 mm, generados a partir de un sistema de fotogrametría digital, basada en los principios de estereogrametría, implementada por la Superintendencia de Geología de la División El Teniente. Sobre la base de esta técnica fue posible obtener mediciones de la rugosidad de las superficies de las estructuras geológicas en trazas mayores a 0,3m. Además de estudiar sus características geométricas en 3D. El análisis de resultados revela que al utilizar esta técnica, se amplió la ventana de muestreo de rugosidades desde 0,3m hasta 4m. Los valores JRC para las estructuras geológicas de la mina El Teniente, para la escala descrita, van desde un mínimo de 4 a un máximo de 20, con el 60% de los datos sobre JRC 10.Por otra parte, los datos demuestran que la ley de escalamiento propuesta por Barton y Bandis (1982) se ajusta. Los datos sobre el JRC en múltiples direcciones demuestra que las estructuras geológicas presentan una rugosidad anisótropa. La razón de espesor/amplitud observada en las vetillas resultó ser menor a 1, se infiere con esto que la resistencia al cizalle de estas estructuras estará gobernada fundamentalmente por la rugosidad de estas.

TESIS PARA OPTAR AL GRADO DE MAGÍSTER EN TRIBUTACIÓN / González Barrientos, Mario, [Parte I], Harthey Silva, Robert, [Parte II] / La actividad minera, como parte de su proceso normal de extracción de minerales de la tierra, trae consigo una serie de impactos positivos y a su vez negativos, tanto a las comunidades cercanas al yacimiento minero como al medio ambiente, debido a las perforaciones, generación de residuos mineros como relaves, estériles y potencial generación de drenaje ácido; así también, hay otros impactos propios de sus actividades industriales como la pérdida de vegetación; variación del recurso hídrico; contaminación del aire; y afectación de la calidad del suelo para otros fines, entre otros. Debido a que la actividad minera en un determinado lugar tiene una vida útil finita (mientras existan reservas minerales), es que surge la necesidad de rehabilitar los sitios donde estuvieron las faenas mineras para poder darles usos alternativos y/o para revertir el daño causado al medio ambiente, una vez que estas concluyan su operación. Existen diferentes razones por las cuales se puede producir el cierre temporal o permanente de faenas mineras. Esto ocurre, por ejemplo, cuando se agota el yacimiento, cuando baja el precio de los metales o simplemente porque la faena minera ya no cumple con las expectativas económicas de sus dueños. En cualquier caso, el cierre de una faena minera normalmente se materializa en un momento en que esta ya no genera ingresos. En adición, una faena minera está constituida por un conjunto de instalaciones que tienen una vida útil variable, dependiendo de la naturaleza y características de los procesos productivos, por lo que la etapa de cierre puede iniciarse también parcialmente, con anterioridad al cierre definitivo del proyecto. Es así, por ejemplo, que ciertas instalaciones cerrarán porque agotan su capacidad, otras lo harán por un cambio tecnológico o de procesos, etc., por lo que es normal que antes del cierre definitivo se tenga instalaciones en construcción, otras en operación y otras cerradas. Por lo tanto, las medidas de cierre para las distintas instalaciones deben planificarse y ejecutarse en forma gradual a través de toda la vida útil del proyecto. A nivel mundial, esta materia se reconoce como un compromiso que debe estar presente en la actividad minera, específicamente en los países donde el Estado ha asumido un rol activo en la preservación y conservación del medio ambiente. Es este el caso de los países latinoamericanos, donde la importancia que tiene la minería en su economía exige que deba asegurarse la competitividad de este sector productivo, al mismo tiempo que se desarrollan e implementan nuevas normas y regulaciones para garantizar que no habrá impactos sobre la salud de las personas y el medio ambiente, una vez que cesen las actividades productivas de la minería.1 En este contexto con fecha 11 de noviembre de 2011, el Ministerio de Minería promulgó la Ley N° 20.551 que regula el cierre de faenas e instalaciones mineras. En dicha ley se establece que, una vez finalizada la actividad extractiva minera, se debe asegurar la estabilidad física y química del lugar, de manera de otorgar el debido resguardo a la vida, salud, y seguridad de las personas y medio ambiente, que están cercanos al yacimiento minero.

Memoria (licenciado en ciencias jurídicas y sociales) / La presente memoria efectúa un análisis sintético del andamiaje jurídico minero, con el fin de identificar las ideas esenciales que posteriormente nos llevarán a deducir el motivo por el cual el legislador distinguió aquellas sustancias consideradas minerales, de aquellas que son directamente aplicables a la construcción, proponiendo, de este modo, el beneficio como criterio diferenciador. Las interpretaciones actuales tienden a generar confusión en el caso de aquellas sustancias minerales que son susceptibles de beneficio y, a la vez, aplicables directamente a la construcción, por cuanto quedarían reguladas bajo un aparente doble régimen de propiedad. Así las cosas, este trabajo, después de realizar un análisis interpretativo, histórico y comparado, propone esencialmente que no cabe otra concepción, más que aquella que considera como sustancias no minerales, a las directa y únicamente aplicables a la construcción, no siendo susceptibles del proceso de beneficio.

Geólogo / El objetivo del presente trabajo fue replicar, mediante simulación computacional, los resultados de dos ensayos de tensión directa y cinco de corte directo, realizados en muestras con vetillas con distinto relleno mineralógico, pertenecientes al Complejo Máfico El Teniente (CMET). Los mencionados ensayos fueron encargados por CODELCO, División El Teniente, al SP Technical Research Institute of Sweden, durante el año 2010. Actualmente, Itasca ha desarrollado un programa computacional, llamado PFC3D (Particle Flow Code in Three Dimensions), el cual es capaz de simular ensayos de laboratorio, y entregar resultados casi idénticos a los reales. La simulación que efectúa utiliza los siguientes componentes, considerando el modelo de SRM (Synthetic Rock Mass): Roca intacta, mediante el modelo BPM (Bonded Particle Model), en donde el material es representado por esferas que interactúan entre sí y su comportamiento se rige por los enlaces existentes entre ellas. Discontinuidades, abiertas o cerradas, mediante los modelos de DFN (Discrete Fracture Network) y SJM (Smooth Joint Contact Model). Para este trabajo, se simularon vetillas selladas. Durante la calibración de la roca intacta, se estableció una relación entre el comportamiento macroscópico de la muestra ensayada y el valor del microparámetro que lo rige (correspondiente a uno de los modelos antes descritos; en este caso, BPM). En particular: Resistencia a la tensión a nivel macroscópico (σt) relacionado con la resistencia a la tensión microscópica, de los enlaces (σn). Módulo de Young (E), relacionado con el parámetro microscópico (Ball E). Compresión uniaxial (UCS), relacionado con la cohesión microscópica Adicionalmente, en el proceso de simulación de los ensayos de laboratorio, fue posible determinar el comportamiento de diversos microparámetros considerados en el modelo SJM y decidir cuáles eran los influyentes en cada caso. En particular, para los ensayos de tensión directa, son especialmente importantes la rigidez normal de los contactos (k ̅_n) y la resistencia a la tensión (σ_c); mientras que en los ensayos de corte directo, son la resistencia al corte de los enlaces (k ̅_s), la cohesión de contacto (c_b) y el coeficiente de fricción microscópica entre las partículas (μ). También, con la realización de esta fase, se trazó una posible ruta a seguir en el proceso de calibración, dejando parcialmente de lado la metodología de ensayo y error , a la cual se debía acudir anteriormente. Cabe destacar que, con todo el proceso de simulación de los ensayos geotécnicos, se consiguieron resultados similares a los obtenidos en laboratorio, con diferencias menores al 5-10%, tanto para las simulaciones de ensayos de tensión directa como de corte directo.

Geólogo / En minería subterránea, los problemas de inestabilidad de las excavaciones dependen esencialmente de los esfuerzos y de las características del macizo rocoso. Los esfuerzos se asocian a la condición in situ (profundidad, tectonismo, otros) y a los inducidos por las mismas excavaciones (tamaño y forma). En relación al macizo rocoso, son importantes las características del material o roca intacta, pero sobre todo las características geométricas y mecánicas del arreglo estructural. Se ha observado que en las grandes inestabilidades geomecánicas en mina El Teniente (explosiones de roca y cuñas) existe un importante control estructural, en muchos casos definido por estructuras geológicas sub paralelas a las excavaciones (González & Brzovic, 2015), de trazas menores a los estándares de mapeos mina y/o muy difíciles de observar en ellos. Dentro las características mecánicas y geométricas de las estructuras geológicas, el tamaño o largo también es una de las más importantes y a su vez más difíciles de observar por su intrínseca característica 3D (observaciones en sondajes 1D, afloramiento rocoso o cara de una excavación 2D). Para resolver el tamaño de las estructuras geológicas en torno a las excavaciones, la literatura especializada en geología estructural ha avanzado con el desarrollo y la construcción de lo que se ha denominado el Arreglo Estructural en 3D o Discrete Fracture Network (DFN). El DFN, en relación a largo de las estructuras geológicas, se basa en las relaciones matemáticas de observaciones en 2D y la propiedad 3D tamaño de las mismas, desarrollada por Warburton (1980). Trabajos previos realizados en Mina El Teniente, basados en la construcción de modelos estocásticos del arreglo estructural, han establecido un tamaño medio de las estructuras geológicas (vetillas tipo stockwork) de 1,0 m para una distribución lognormal y de 0,9 m para un distribución exponencial en la roca dacita (Brzovic y Herrera, 2011). Es de esperar que esta característica geológica del stockwork presente variaciones a lo ancho y largo del yacimiento. En este trabajo se presenta una metodología que permite la construcción de modelos de DFN a partir de la información obtenida del mapeo de estructuras mediante el uso de la fotogrametría digital en el software 3DM Analyst. En otras palabras, se construye un modelo DFN, definido por parámetros básicos, que se ajusta a las propiedades observadas en fotografías digitales 3D de los desarrollos (Mapeos). Estos parámetros básicos corresponden a: i) Distribución de Orientaciones, ii) Distribución de Tamaños, e iii) Intensidad de Fracturamiento P_32 (m^2/m^3). La distribución de orientaciones se simula mediante la técnica de remuestreo estadístico Bootstrap (Efron, 1979), la distribución de tamaños mediante la aplicación del método Simulated Sampling (La Pointe et al., 1983), y la Intensidad de Fracturamiento mediante la correlación existente entre distintas medidas de intensidad, P_21 (m/m^2) y P_32 (m^2/m^3) (Dershowitz & Herda, 1992). Los análisis de detalle para 70 fotografías o imágenes 3D de los túneles en mina El Teniente en los niveles actuales de explotación (Mina Reno y Esmeralda) se realizaron para distintos tamaños de corte de largo de traza observado de las estructuras geológicas (Truncation bias). Los resultados permiten decir que la intensidad de fracturamiento, orientación y distribución de largos de las estructuras geológicas varían disparo a disparo con rangos específicos de P32 entre 2 y 7 m2/m3 para un tamaño de corte mínimo de 0,5 m en roca Cmet. Estos resultados permiten estudiar también las características geológicas propias del stockwork y su aplicación a la estabilidad de las excavaciones. De hecho, la metodología propuesta entrega además un criterio para definir las características del arreglo estructural (DFN) entorno a las excavaciones.

Geólogo / El comportamiento mecánico del macizo rocoso de la mina El Teniente es deter-minado en gran medida por sus abundantes vetillas cuya resistencia menor a la de la roca intacta incide en la estabilidad y fragmentación de la roca. En este contexto se enmarca la presente memoria de título, en la cual se estudia el comportamiento de veti-llas ante ensayos de tracción directa y la influencia que ejercen sus características so-bre su resistencia y deformación. Se analizó el resultado de 19 ensayos de tracción directa en vetillas realizado en IDIEM y de 2 ensayos previos del SP Technical Research Institute of Sweden. Las re-sistencias a la tracción y forma de ruptura fueron graficadas versus porcentaje de mine-rales duros, espesor, rugosidad y ángulo de vetilla con respecto al plano ortogonal a la dirección del esfuerzo aplicado. La deformación de las vetillas fue caracterizada por el strain total, el stress del punto de fluencia, el módulo de elasticidad y módulo secante en el punto de 50% de esfuerzo aplicado y módulo secante en el 50% de deformación. Estos parámetros fueron igualmente graficados en función de las características de la vetilla recién mencionados. Los resultados del análisis muestran que las vetillas de calcopirita tienden a tener menor resistencia a la tracción directa que vetillas de pirita de 1-4 mm de espesor. Por otro lado, las vetillas de pirita de mayor espesor tienen menor resistencia, mientras que la situación de las de calcopirita según el espesor no es clara. El JRC no mostró influencia en la resistencia, incluso en las vetillas más inclina-das. Por su parte, el ángulo de la vetilla con respecto al plano ortogonal a la dirección del esfuerzo tampoco muestra mayor incidencia en la resistencia a la tracción. Las relaciones encontradas fueron comparadas con resultados de ensayos de tracción indirecta realizados anteriormente. Ambos ensayos coinciden en que la pre-sencia de minerales duros tiende a aumentar la resistencia y en que la ruptura suele darse por el medio del relleno de la vetilla. En cuanto a la deformación, se tiene que el comportamiento elástico en vetillas de calcopirita y pirita se mantiene hasta stress aplicado de 0,2-0,5 MPa. El módulo de elasticidad y módulos secantes presentan valores mayores en vetillas de calcopirita que en las de pirita, por lo que son más rígidas. La deformación total, es menor en vetillas de calcopirita y parece aumentar en vetillas de mayor espesor y menor ángulo. Finalmente, se concluye que las características microscópicas de las vetillas, como el tamaño y forma de los cristales, también pueden influir en su comportamiento ante esfuerzos de tracción y que es necesario contar con datos de más ensayos para obtener mejor información de los parámetros estudiados.

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