Optimización de Macizos Rocosos: Técnicas de Preacondicionamiento para Minería Eficiente

Preacondicionamiento de Macizos Rocosos: Optimización para la Explotación Minera

El preacondicionamiento es una intervención en el macizo rocoso antes de su explotación, que busca degradar su calidad geotécnica para mejorar su explotación. Esto influye en la hundibilidad, la fragmentación (Frx), la sismicidad y el esfuerzo, disminuyendo el riesgo geomecánico del macizo primario. Los tipos principales de preacondicionamiento son: FH (Fracturamiento Hidráulico), DDE (Daño Dirigido Explosivo) y métodos mixtos. Reduce los daños en los puntos de extracción en un 44% y aumenta la velocidad de quiebre y extracción.

Tipos de Preacondicionamiento

• FH (Fracturamiento Hidráulico): Confina un pozo e inyecta fluido al macizo a alta presión, iniciando y propagando fracturas. Introduce nuevas fracturas y disminuye el porcentaje de estallidos de roca.
• DDE (Daño Dirigido Explosivo): Consiste en caracterizar el macizo y asegurar el efecto de ruptura interna y daño controlado.
• Mixto: Primero se realiza el FH para generar pequeñas discontinuidades, seguido del DDE, que se beneficia de las fracturas preexistentes.

Efectos del Preacondicionamiento

• Hundibilidad: Reduce el área de hundimiento, genera fracturas y debilita las existentes, produciendo un mayor quiebre en la columna in situ y acelerando la velocidad de extracción. Reduce el airblast y permite que el macizo se hunda con menos área.
• Sismicidad: El FH crea nuevas fracturas abiertas, mientras que el DDE debilita las estructuras. Reduce la rigidez, disminuyendo la energía sísmica. Aumenta la formación de bloques, atenuando la sismicidad y reduciendo los eventos de alta magnitud.
• Fragmentación y Operación: Disminuye el tamaño excesivo de los fragmentos, evita colgaduras, reduce la fragmentación secundaria y aumenta la producción.
• Tiempo de Conexión Caving: Disminuye el tiempo de conexión entre el cráter y el caving virgen.

Impacto en la Fragmentación y Estados Tensionales

• Efectos en la Fragmentación:
  • DDE: Debilita estructuras, genera microfracturas, mejora la formación de bloques y disminuye el tamaño de fragmentación en el punto.
  • FH: Introduce fracturas débiles, ayuda al quiebre, pero no fragmenta, sino que separa fracturas.
  • Ambos: Evitan la formación de macrobloques y la carga puntual sobre pilares en el Nivel de Producción (NP).
• Explotación: Disminuye el tamaño de fragmentación y reduce las colgaduras.
• Estados Tensionales: Aumenta la deformabilidad del macizo y disminuye el estado tensional, reduciendo el abutment stress.

Impactos y Diseño Estratégico

• Estrategia de Diseño: Considera la conexión del cráter, variantes de panel, orden del frente, desfase, fortificación y altura de la columna.
• Criterios: Incluyen la malla de extracción, orientación de galerías, estabilidad de pilares, fortificación y accesos.
• Planificación: Se enfoca en la velocidad de extracción, disposición, utilización del área, ángulo de extracción y ángulo de quiebre.
• Geotecnia: Modifica la respuesta al estallido de roca, colapsos, sobreexcavación e ingreso de agua y barro.

Conclusión

Un menor nivel de sismicidad conlleva a un aumento en la velocidad de extracción (mayor hundibilidad), un aumento en el ramp-up, mayor producción y una disminución del área afectada. Una menor fragmentación resulta en menor daño en los puntos de extracción (aumenta el área disponible), menor riesgo de colgaduras (mayor utilización), mejor tiraje (mejora la recuperación de reservas) y una mayor productividad (aumenta la producción).

Ángulos de Extracción y Quiebre

• Ángulo de Extracción: Es un parámetro de planificación para el control de la dilución y representa la inclinación con respecto a la horizontal formada por el porcentaje de columna extraída.
• Ángulo de Quiebre: Es una consecuencia del ángulo de extracción y la razón entre la altura de extracción y la altura de quiebre, siendo típicamente 1:3 y en preacondicionamiento 1:5.