Mineria

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X SIMPOSIUM DE INGENIERIA EN MINAS
DEPARTAMENTO DE INGENIERIA EN MINAS
UNIVERSIDAD DE SANTIAGO DE CHILE
“FUNDAMENTOS DE GEODINÁMICA APLICADA A LA MINERÍA”
Autor:
Loren Lorig, Ph.D., P.E.
Gerente General, Itasca S.A.,
Santiago de Chile
RESUMEN
La geodinámica en la minería se preocupa de los movimientos vibratorios naturales (p.ej.
terremotos) o inducidos (p.ej. tronaduras) y susefectos sobre las estructuras mineras, tales como
taludes de rajos abiertos, excavaciones subterráneas y presas de relaves. Consecuentemente, el
comportamiento dinámico es un aspecto a considerar en prácticamente todas las minas. En Chile
la dinámica resulta particularmente importante en la minería debido al potencial de fuerte
actividad sísmica en casi todos los yacimientos. En este artículo, secomienza presentando las
diferencias en los contenidos de frecuencias y duraciones para vibraciones por tronadura,
estallidos de roca y terremotos. Posteriormente, se describe la forma en que se pueden aplicar
métodos numéricos para estudiar el efecto de los movimientos vibratorios en diversas estructuras
mineras. El artículo incluye los siguientes estudios: evaluación del daño en bancos debidoa
vibraciones de tronaduras en rajos abiertos, efectos de estallidos de rocas en excavaciones
subterráneas y el comportamiento de presas de relaves sometidas a movimientos sísmicos. En
cada uno de los estudios se hace especial énfasis en las consideraciones geodinámicas más
relevantes.
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INTRODUCCIÓN
Es bien sabido que la consideración de efectos dinámicos aporta un grado de complejidadadicional a los desafíos inherentes al análisis estático. De hecho, hay quienes opinan que la
complicación adicional involucrada en el análisis dinámico hace que tales análisis carezcan de
sentido. Este artículo intenta mostrar que el conocimiento actual del comportamiento dinámico y
la existencia de modelos computacionales que pueden representar estos problemas, han
alcanzado un punto tal, quese puede apoyar la toma de decisiones en base a la aplicación de
principios de geodinámica. Los principios pueden discutirse en tres amplias áreas: fuente,
transmisión y efecto.
Las fuentes de energía dinámica de importancia para yacimientos mineros incluyen terremotos,
estallidos de roca y las tronaduras con explosivos. Cada fuente tiene diferentes contenidos de
frecuencia y duración, comose muestra en la Figura 1. Los movimientos por terremotos tienden
a ser de frecuencia baja, pero de duración bastante larga. Las tronaduras tienen la duración muy
corta, pero con una frecuencia alta. Los estallidos de roca pueden ser considerados como
pequeños terremotos con la frecuencia generalmente más alta y la duración más corta comparado
con los terremotos.
Figura 1 Frecuencias Típicasy Duraciones para Problemas Dinámicos de Interés en Minería
La transmisión de ondas dinámicas desde la fuente al punto de interés depende del material a
través del cual deben pasar las ondas. En general, los materiales más competentes (como las
rocas) transmiten las ondas con menos atenuación (pérdida de energía) que los materiales menos
competentes (como los suelos).
Duración (seg)Frecuencia (Hz)
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La principal preocupación para la industria minera es el efecto (es decir, el daño) que ocasiona el
movimiento dinámico sobre la estabilidad. Las estructuras mineras de interés incluyen
excavaciones subterráneas, bancos y taludes de minas a rajo abierto, presas de relaves, botaderos
y pilas de lixiviación. La interacción de estas estructuras con las ondas dinámicas incidentes sediscute en ejemplos presentados más adelante en este artículo. Antes de esto, se discute con más
detalle la caracterización de las fuentes dinámicas y la transmisión de las ondas.
En este artículo, se realizan cálculos de movimiento dinámico mediante los programas FLAC
(Fast Lagrangian Analysis of Continua) y FLAC3D. FLAC y FLAC3D son programas de análisis
desarrollados por Itasca Consulting...