Mineria Subterranea

BOLETÍN DE CIENCIAS DE LA TIERRA, Número 21, Noviembre de 2007 ­ Medellín ­ ISSN 0120 ­ 3630 23 

Álvaro J. Castro C. 1, Juan E. Monsalve O. 2  & Oswaldo Bustamente R.
M. Sc., Facultad de Minas, Universidad Nacional de Colombia ­Medellín
I.M.M., Planta El Cairo. Cementos Argos S. A.
I.M.M., Ph.D, Facultad de Minas, Universidad Nacional de Colombia­ Medellín  ajcastro@unal.edu.co;jmonsalve@grupoargos.com; mobustam@unalmed.edu.co

Recibido para evaluación: 22 de Marzo de 2007 / Aceptación: 09 de Noviembre de 2007 / Recibida versión final: 14 de Noviembre de 2007 
RESUMEN
En la mina subterránea El Toro se explota roca calcárea para la fabricación de cemento en la Planta El Cairo, de Cementos Argos S. A. El método de explotación es conocido como realce por subniveles osublevel stoping, que consiste en  la abertura de cámaras mediante perforación y voladura con explosivos, cada cámara excavada tiene dimensiones de 20m de ancho, 45m de altura y longitudes entre 80 y 120 m, separadas por pilares intermedios de 10 m  de espesor, definiendo conjuntos denominados Bloques de explotación. Este artículo presenta el proceso realizado con el fin de modelar y evaluar la distribución delos desplazamientos y de los esfuerzos resultantes de la compleja interacción de los Bloques de explotación. La modelación numérica se realizó  con fundamento en la mecánica del medio continuo y por medio de la técnica de los elementos finitos; inicialmente se obtuvo el modelo geomecánico del terreno rocoso y posteriormente el modelo numérico incluyendo las excavaciones. Se evaluaronvarias configuraciones geométricas de los Bloques de explotación proyectados, y se concluyó con una propuesta  de diseño que ofrece estabilidad del terreno intervenido y permite extraer el mayor volumen posible de reservas minerales. 
PALABRAS CLAVES: Minería Subterránea, Realce por Subniveles, Mina El Toro, Elementos Finitos,Ansys, Argos, Caliza, Criterio Hoek­Brown. 
ABSTRACT
El Toro underground mine islocated at Antioquia, Colombia and exploits a limestone deposit through sublevel stopping  mining method. The mine was designed with five exploitation levels with  65m high, 20m wide and 120 m long stopes  sets. In this work is presented the process to obtain the assessment of the mechanical behavior of the rock mass under stoping  effects, the geomechanical and numerical models were obtainedand severalstopes configurations were evaluated including  existing and projected openings. The work concludes with geometrical modification that besides to offer stability of ground, allows to extract greater volume of mineral reserves. 
1. INTRODUCCIÓN
La mina El Toro inició la extracción de caliza cementera por métodos de superficie en la década de 1950, en 1995 fue necesaria la transiciónpara minería subterránea. El yacimiento se encuentra en el Municipio deAbejorral, a 70 Km de Medellín, enmarcado en el complejo polimetamórfico de la Cordillera Central. Las rocas presentes son fundamentalmente  esquistos cuarzo­sericíticos, esquistos verdes y mármol. El cuerpo calcáreo explotado presenta actitud promedio N­S 20º/60º 10ºW, tiene unos 800 m de longitud en el rumbo, 120 m depotencia en promedio y según Tobón y Monsalve (2001) se ha comprobado en una profundidad hasta de 600 m desde bocamina en superficie. El proyecto de ingeniería de minas inicial definió tres niveles de explotación, posteriormente se proyectaron dos niveles  a mayor profundidad que los iniciales. El presente estudio intentará analizar desde la geomecánica las posibilidades de explotación de los bloquesinferiores bajo la interacción de los bloques existentes superiores, pues es de alta importancia evaluar las condiciones de estabilidad mecánica del terreno intervenido, mássi considerando que es compleja la interacción  de excavaciones de grandes dimensiones, tanto en términos de esfuerzos como de desplazamientos. Para la evaluación  de la estabilidad de excavaciones subterráneas son...