Caracterización geomecánica para la determinación del sostenimiento en labores mineras subterráneas

Abstract

La estabilidad de las labores mineras subterráneas depende en gran medida de las condiciones del macizo rocoso que las rodea. El macizo rocoso se compone de bloques de roca intacta separados por discontinuidades, como fracturas, fallas, estratos, etc. Estas discontinuidades influyen en el comportamiento mecánico e hidráulico del macizo, así como en su resistencia y deformabilidad. La caracterización del macizo rocoso consiste en obtener una descripción detallada de sus propiedades geológicas y geomecánicas, tanto de la roca intacta como de las discontinuidades, y de su distribución espacial. Para ello, se utilizan diversas técnicas de investigación, como la observación directa en galerías y sondeos, la realización de ensayos de laboratorio y de campo y la aplicación de métodos geofísicos y numéricos. La caracterización del macizo rocoso permite clasificarlo según diferentes criterios, como el grado de alteración y meteorización, el tamaño y forma de los bloques, la orientación y frecuencia de las discontinuidades, la rugosidad y relleno de las mismas, la presencia de agua y la anisotropía y heterogeneidad del medio. Estas clasificaciones facilitan la evaluación de la estabilidad de las labores mineras subterráneas frente a posibles mecanismos de falla. En esta tesis se presenta una metodología para la caracterización del macizo rocoso en una zona de interés para el diseño de labores mineras subterráneas en una explotación minera. Se describen las técnicas empleadas para la obtención de los datos geológicos y geomecánicos, así como los criterios para la clasificación y el cálculo de los parámetros del macizo. Se analiza la influencia de las condiciones hidráulicas y de las tensiones naturales e inducidas por la excavación.

The stability of underground mining works depends largely on the conditions of the rock mass that surrounds them. The rock mass consists of blocks of intact rock separated by discontinuities, such as fractures, faults, strata, etc. These discontinuities influence the mechanical and hydraulic behavior of the mass, as well as its strength and deformability. The characterization of the rock mass consists of obtaining a detailed description of its geological and geomechanical properties, both of the intact rock and of the discontinuities, and of their spatial distribution. For this, various investigation techniques are used, such as direct observation in galleries and boreholes, laboratory and field tests, and the application of geophysical and numerical methods. The characterization of the rock mass allows it to be classified according to different criteria, such as the degree of alteration and weathering, the size and shape of the blocks, the orientation and frequency of the discontinuities, the roughness and filling of the same, the presence of water and the anisotropy and heterogeneity of the medium. These classifications facilitate the evaluation of the stability of underground mining works against possible failure mechanisms. In this thesis, a methodology for the characterization of the rock mass in an area of interest for the design of underground mining works in a mining exploitation is presented. The techniques used to obtain the geological and geomechanical data are described, as well as the criteria for the classification and calculation of the mass parameters. The influence of the hydraulic conditions and the natural and induced stresses by the excavation is analyzed. The results obtained are discussed and sustainability recommendations for mining operations are proposed.