Memoria para optar al título de Ingeniero Civil de Minas / La minería del caving constituye un gran número de procesos, dentro de los cuales se encuentran los relacionados a las tareas de corte basal o socavación, es decir, generar una excavación suficiente para inducir el hundimiento del sistema. Por su parte las tronaduras de batea producen cambios en las condiciones del macizo rocoso similares a las de hundimiento, debido a la eliminación directa en fases de material rocoso. La etapa siguiente se basa en la extracción del material fragmentado contenido en las bateas para mantener los planes de producción en un periodo de tiempo dado. El ciclo anterior puede verse interrumpido ya sea por problemas: técnico-mineros, económicos, geomecánicos y/o sísmicos. El impacto que generan los incidentes relacionados con la sismicidad inducida por la minería, no sólo tienen una arista económica por pérdida de la capacidad productiva sino también sobre los recursos humanos expuestos a fenómenos de eventos de gran magnitud y estallidos de roca. El entendimiento de los fenómenos sísmicos debido a la actividad minera en procesos de caving, es limitado por la complejidad de los problemas que se suscitan. Se ha observado que las tronaduras de incorporación de área en mina El Teniente, pueden aumentar el peligro sísmico y junto con esto interrumpir la capacidad productiva del ciclo minero. El objetivo de este estudio se basa en la comprensión y caracterización de las tronaduras de incorporación de área y su relación con los mecanismos mediante los cuales se genera sismicidad inducida a partir de estas. Para caracteriza la sismicidad generada por los diversos tipos de tronaduras de incorporación de área se usan formulismos ampliamente utilizados en el análisis de la sismicidad tectónica, como la ley de Gutenberg-Richter y la ley de Omori modificada. Adicionalmente, para el reconocimiento y clasificación de tronaduras con respecto a eventos sísmicos se utiliza modelamiento estadístico mediante regresión logística a partir de los parámetros sísmicos registrados por el sistema de monitoreo sísmico. Los resultados obtenidos indican que la sismicidad inducida por tronaduras de incorporación de área, se debe principalmente a cambios en los esfuerzos en el sistema debido a los cambios geométricos por la excavación realizada. Las tronaduras de socavación tienen un comportamiento sísmico distinto a las de tronaduras de batea. Ambos tipos de tronaduras generan agrupamiento de sismicidad en espacio y tiempo, con magnitudes altas, en un sector cercano a éstas. En un espacio y tiempo de 200 m y 24 hrs el 100% de los eventos de magnitud relevante (momento magnitud mayor a 0,7) se encuentran a menos de 180 m y 2,5 hrs desde el origen para el caso de tronaduras de incorporación de área, mientras que se encuentran a menos de 150 m y 2,5 hrs desde el origen para el caso de tronaduras de socavación. Los parámetros sísmicos permiten clasificar con alta exactitud y eficiencia si el tipo de registro corresponde a una tronadura o a un evento sísmico. De esta forma, es posible disminuir el error asociado en la clasificación de eventos sísmicos que en realidad son tronaduras en mina RENO.

Tesis para optar al grado de Doctor en Ingeniería de Minas / Una característica común en la minería que se realiza en roca competetente es la sismicidad inducida. Esta es resultado de los cambios en los esfuerzos y el fallamiento de la roca alrededor de las excavaciones mineras. Posterior a un evento sísmico, existe un aumento en los niveles de sismicidad que gradualmente decaen con el tiempo, conocido como una secuencia de réplicas. Restringir el acceso a las áreas de la mina por el tiempo suficiente que permita que ocurra este decaimiento de los eventos sísmicos es el enfoque principal de los protocolos de re entrada. Las propiedades estadísticas de las secuencias de réplicas pueden ser estudiadas mediante tres relaciones o leyes sísmicas: (1) Ley de Gutenberg Richter, (2) Ley de Omori Modificada (MOL) para el decaimiento temporal de la sismicidad, y (3) Ley de Båth para la magnitud de la réplica de mayor magnitud. Esta tesis contiene tres partes principales: estimación y correlaciones de los parámetros de las leyes sísmicas para secuencias de réplicas inducidas por la minería, desarrollo de protocolos de re entrada en el espacio tiempo magnitud y el reconocimiento y comportamiento temporal de secuencias de réplicas usando un aglomeramiento espacio tiempo. En la primera parte, se aplicaron las tres leyes sísmicas, además del modelo estocástico de Reasenberg Jones, para estudiar los parámetros de 11 secuencias sísmicas inducidas por la minería en cuatro minas en Ontario, Canadá. Para proporcionar directrices para el desarrollo del protocolo de re entrada, se estudió y aplicó la dependencia de esto parámetros con la magnitud del evento sísmico principal de la secuencia sísmica. Los resultados obtenidos son coincidentes con los que diferentes autores han estimado en sismicidad tectónica. Sin embargo, aparecen algunas "diferencias de escala", especialmente con el valor b de Gutenberg Richter y el valor p de la ley modificada de Omori, encontrando que, en promedio, hay diferencias de +0.35 y -0.2 respectivamente entre los resultados de la sismicidad inducida y tectónica. La segunda parte corresponde al desarrollo de un protocolo estocástico de re entrada en el espacio tiempo magnitud, utilizando las relaciones entre los parámetros sísmicos inducidos y la magnitud del evento principal. Se define un radio de exclusión y una relación entre el tiempo de máxima curvatura y la magnitud del evento principal. Esto permite construir curvas de decaimiento sísmico, proporcionando información sobre los patrones de decaimiento de una secuencia en curso. Finalmente, se propone un rango de probabilidad de ocurrencia de la réplica de mayor magnitud, basado en el modelo de probabilidad de Reasenberg Jones. La última parte consiste en analizar el comportamiento del agrupamiento de la sismicidad inducida por la minería a través del tiempo y el espacio. Usando el criterio estadístico de Akaike para seleccionar los parámetros del aglomeramiento espacio tiempo, fue posible identificar una secuencia de réplicas asociada a un evento principal con magnitud Mw = 0.7. Además, se encontró que la distancia espacio tiempo aparentemente disminuye su valor antes de que ocurra un evento principal, para luego retornar a su valor normal. Todos los hallazgos anteriores proporcionan una aproximación a pautas concisas y bien justificadas para el desarrollo del protocolo de re entrada.

Magíster en Minería / Existe suficiente evidencia que asegura que las tronaduras de incorporación de área en roca primaria generan sismicidad inducida, éstas elevan los niveles de peligro sísmico en sistemas de caving, como es el caso de la mina El Teniente, Codelco. El control integral del peligro sísmico resulta fundamental no sólo desde el punto de vista económico, sino también de la amenaza que representa sobre la integridad física de los trabajadores e instalaciones. Es importante analizar la sismicidad e incluso configurar modelos causa-efecto que permitan estimar confiablemente la probabilidad de generar sismos de magnitud relevante (momento magnitud mayor igual a 0,7) luego de una tronadura en la mina Reservas Norte (RENO). Con el uso de modelos analíticos, es posible conocer el periodo de reingreso necesario cuando el sistema se encuentra en alerta sísmica. Por otra parte, mediante la utilización de regresión logística, es factible conocer qué variables geológicas y mineras son las más relevantes en la caracterización del sistema e influencian el aumento del peligro sísmico. Los resultados del presente estudio indican que la aplicación de estos modelos analíticos, entregan una alternativa adecuada para estimar periodos de aislación y proponer un espacio-tiempo óptimo de análisis de secuencias sísmicas. Con esto, es posible ajustar modelos causa-efecto, cuya utilización genera una utilidad económica considerable, cuando el tiempo real de aislación es cercano a 8 horas (utilizado comúnmente en RENO). Por otro lado, las variables geológicas y mineras más importantes en la estimación del peligro sísmico, son las estructuras geológicas principales y el área incorporada o tamaño de la tronadura. En definitiva, este trabajo permitió ajustar distintos modelos con un alto desempeño, cada uno con diferentes características y aplicabilidad dependiendo del usuario.

No description available.

Magíster en Ciencias, Mención Geofísica / Ingeniero Civil de Minas / Los eventos de sismicidad inducida en minas subterráneas han sido reportados como un peligro para los trabajadores, además de ser una interferencia operacional en la capacidad productiva afectando directamente el negocio minero. Es por esto que en minería es necesario establecer procedimientos que permitan manejar y gestionar de una mejor manera las causas y efectos de la actividad sísmica inducida por labores mineras, generando estados de alerta preventivos en caso de un aumento o disminución de la sismicidad. Estos procedimientos se basan en la información entregada por el sistema de monitoreo sísmico instalado en la mina, el que permite calcular indicadores que resumen en tiempo real la respuesta sísmica del macizo rocoso a la minería aplicada. El objetivo general de este trabajo es desarrollar y aplicar una metodología de análisis que permita evaluar de manera estándar el comportamiento y desempeño de indicadores sísmicos con la finalidad de minimizar las interferencias operacionales ocasionadas por la sismicidad inducida por la minería. En esta investigación se estudió el comportamiento y desempeño de cuatro indicadores sísmicos: frecuencia de eventos, tasa genérica de momento sísmico, probabilístico y aglomeramiento espacial. Para el cálculo de estos indicadores se utilizan datos de sismicidad inducida registrados en la Mina RENO, de la división El Teniente de Codelco, Rancagua, Chile para el período 2007-2011 y de la Mina Creighton, ubicada en Sudbury, Ontario, Canadá, en el año 2008. Para cada una de las minas estudiadas, se utilizó un conjunto de los datos para calibrar los parámetros de cada indicador, optimizando su desempeño. El resto de los datos fueron utilizados para verificar los parámetros definidos en la calibración. El desempeño de los indicadores fue cuantificado mediante matrices de contingencia y gráficos ROC. Los resultados obtenidos para cada indicador son levemente superiores a un desempeño aleatorio. El mejor desempeño se obtuvo con el indicador probabilístico, alcanzando valores de PSS = 0,44 en el caso de RENO y 0,19 en el caso de Creighton, sin embargo, cada indicador posee sus ventajas, desventajas y limitaciones. Por consiguiente, la utilización de estos no es exclusiva de sólo uno, sino que pueden utilizarse de manera conjunta, entregando información adicional a la hora de decretar o no un estado de alarma. Realizar la evaluación del desempeño de los indicadores sísmicos a través de la metodología desarrollada, cuantifica la efectividad que estos poseen, permitiendo tomar líneas de acción en caso que su desempeño sea deficiente y así garantizar de mejor manera la seguridad de los trabajadores y del negocio minero.

Tesis para optar al grado de Doctor en Ciencias de la Ingeniería, Mención Modelación Matemática / Esta tesis estudia la detección y reconstrucción del término espacial de una fuente de variables separables en problemas de onda acústica y elástica. Para esto, estudiamos el método time-reversal mirror, el cual explota una invariancia intrínseca de la física a nivel microscópico que se observa también a nivel macroscópico en las ecuaciones de ondas. Esto significa que es posible recuperar la condición inicial de una ecuación de ondas homogénea revirtiendo la onda a través del tiempo. Para localizar y reconstruir el término espacial de la fuente, desarrollamos un método llamado source time reversal. La aplicación subyacente aquí es la detección de fuentes sísmicas en la minería. Es sabido que la actividad minera induce temblores dentro de las minas [50]. Esto se vuelve bastante peligroso si no se toman las precauciones adecuadas. Conocer sobre el origen de las actividades sísmicas puede ser utilizado para reducir el peligro de derrumbes y mejorar la seguridad dentro de las minas. Este trabajo se divide en tres capítulos; cada uno de ellos constituye un documento autocontenido para ser presentado como artículo. El primer capítulo aborda el problema de reconstrucción de fuente para ondas acústicas. Para esto introducimos el método source time reversal, la cual reconstruye el término espacial de una fuente de la forma f(x)g(t), donde f(x) entrega la forma y g(t) representa la distribución en tiempo de la fuente. Además, presentamos una estimación del error de la reconstrucción para el caso cuando f es una función de cuadrado integrable. Aquí, proponemos un método de regularización para implementar la reconstrucción de la fuente numéricamente. Adicionalmente, analizamos las principales características y limitaciones del método propuesto cuando se aplica a ondas acústicas. El capítulo dos estudia el problema de reconstrucción de fuente para ondas elásticas. Extendemos el método source time reversal para problemas elásticos. Además, introducimos un nuevo método de regularización para implementar la reconstrucción del término espacial de la fuente numéricamente para grandes volúmenes de datos. El nuevo método de regularización elimina las altas frecuencias presentes en la señal procesada, lo que permite utilizar mallas numéricas más gruesas y reduce el costo computacional. Finalmente, este capítulo presenta diversos experimentos numéricos para probar que el método es válido en el caso elástico. El último capítulo analiza un problema de reconstrucción de fuente diferente. Aquí consideramos una fuente compuesta por una suma finita de funciones de variable separable, donde cada término temporal de la fuente es una función delta de Dirac actuando a un tiempo diferente. Basado en una propiedad de tiempo reverso, la fuente puede ser localizada observando el desplazamiento y la velocidad de desplazamiento en el problema reverso [31]. Nosotros extendemos esta idea a sistemas de ondas elásticas. Adicionalmente, proponemos un algoritmo para la implementación numérica. / CONICYT, CMM - Conicyt PIA AFB170001 y el proyecto GEAGAM

Magíster en Gestión de Operaciones / Ingeniero Civil Matemático / En el primer Capítulo se describe el problema el cual consiste en modelar la planificación de una mina subterránea considerando la componente de riesgo sísmico, es decir, se busca encontrar cual es la capacidad a considerar para extraer con el fin de maximizar la utilidad incluyendo la sismicidad inducida por la propia minería. La aplicabilidad de este estudio es estratégica, con este trabajo se fundamenta la necesidad y valor agregado de invertir en estos temas. Además, sirve para tomar decisiones políticas a largo plazo. El Capítulo 2 es una Revisión Bibliográfica, donde se observan trabajos que abarcan distintos enfoques de modelos de planificación minera que van desde programación lineal, considerando incertidumbre en el precio del cobre, otros que consideran incertidumbre en la demanda, derrumbes, huelgas, desastres naturales, entre otros, hasta modelos bajo el marco teórico del Control óptimo Estocástico. Luego se formula un Marco Teórico, donde primero se repasan los avances que han sido desarrollado en Codelco El Teniente relativos a la sismicidad inducida, cuales son las medidas que se han ido aplicando, los datos que se han medido, etc. Segundo se revisa la Distribución de Pareto, la cual ha sido la ley más aceptada para representar la distribución de tamaños (momento) de los eventos. El Desarrollo de los Modelos se hace en el Capítulo 4, se comienza con un modelo simple, en el cual no se considera incertidumbre en ninguno de sus parámetros. A partir de este, los modelos se van complejizando al considerar incertidumbre en la demanda, en el riesgo y dependencia en la sismicidad a través de la capacidad a construir. El Capítulo 5 corresponde al Análisis de los Modelos, se analiza y comparan los resultados obtenidos en el desarrollo de los modelos, como el comportamiento de las capacidades óptimas obtenidas, los límites del negocio según el modelo considerado, los distintos casos a ocurrir y sus relaciones, entre otros Análisis de los Modelos. Finalmente a partir de datos reales en el contexto de la mina Codelco El Teniente, se realizan en el Capítulo 6 ejemplos numéricos que concuerdan con lo esperado según lo desarrollado en los capítulos anteriores, es decir, los modelos que consideran mayor incertidumbre en sus variables obtienen capacidades óptimas a construir menores y por ende, producciones promedios diarias también menores. Además se analizan los límites en los cuales el negocio deja de ser rentable. Se concluye que lo óptimo es considerar la incertidumbre inducida por la sismicidad con una relación entre sus parámetros lo más realista posible, que considerar modelos deterministas.