MINERÍA la mejor puerta de acceso al sector minero EDICIÓN 570 / MARZO 2025 42 canismo de respuesta estratégico, se aplica en excavaciones subterráneas sometidas a niveles elevados de riegos de estallido de rocas autoinducido (strainburst) según la clasificación propuesta por Kaiser et al. (1996) el cual propone diferenciar entre el mecanismo de daño y la fuente que induce el estallido de rocas definiendo a este como “Daño que se produce de forma súbita y violenta a una excavación subterránea y normalmente está asociada a un evento sísmico”. Teóricamente, este mecanismo de respuesta busca modificar las propiedades del macizo rocoso y reducir la incidencia de los esfuerzos principales sobre la superficie de la excavación, Tang (2000) propone el factor de fragmentación α y el coeficiente de reducción de esfuerzos ß para estimar la efectividad de la voladura de liberación de esfuerzos calculando el Burst Potencial Index (BPI). Mediante la aplicación de modelamiento 3D como laboratorio numérico de un túnel ubicado 1,000 metros de profundidad y emplazado en un macizo rocoso con propiedades propensas a desencadenar strainburst se busca evaluar la efectividad de este mecanismo de respuesta estimando el trabajo plástico en estaciones de control ubicados a lo largo de la excavación y comparando los resultados obtenidos mediante una excavación convencional. Estallidos de roca y sismicidad inducida Kaiser et al. (1996) define un estallido de rocas como “Daño que se produce de forma súbita y violenta a una excavación subterránea y normalmente está asociado a un evento sísmico”, a partir de dicha definición Kaiser propone diferenciar entre el mecanismo de daño y la fuente del evento, de tal manera se puede diferenciar entre strainburst, pilar burst y fault slip burst como mecanismos de daño, estos eventos pueden ser autoinducidos o desencadenados mediante una fuente sísmica remota (voladuras de gran escala, eventos sísmicos naturales e inducidos por el minado, etc.) o la combinación de ambos. Este trabajo de investigación se centra en el análisis del strainburst autoinducido en una excavación sometida a altos esfuerzos y emplazada un material con propiedades elásticas con riesgo de strainburst. Este fenómeno puede desencadenarse por una fuente sísmica remota siendo este fenómeno menos frecuente y debe modelarse desde el punto de vista dinámico y no estático. De acuerdo con la definición propuesta por Kaiser et al. (1996) un estallido de rocas esta normalmente asociado a un evento sísmico como fuente del evento o como consecuencia de este, sin embargo, un evento sísmico inducido por el minado, por una voladura a gran escala o por cualquier otra fuente no necesariamente desencadena un estallido de rocas. Potencial de estallidos de rocas El potencial de estallido de rocas puede entenderse como las condiciones mínimas para que se genere el fenómeno, en el caso del strainburst autoinducido Barton et al. (1982) y Kaiser (1996) proponen ratios mínimos para que se desencadene el fenómeno relacionando los esfuerzos tangenciales máximos estimados alrededor de la excavación con la resistencia de la roca intacta, Tang (2000) clasifica los criterios para estimar el potencial de estallido de rocas en aquellos que están determinado por los ratios entre esfuerzos máximos vs resistencia de la roca intacta, criterio asociado a la rigidez del macizo rocoso y criterios asociados a la energía liberada, Qiu & Feng (2018) divide los criterios en aquellos que dependen de un solo parámetro y aquellos que dependen de varios factores. Es posible determinar el potencial de estallido de rocas a partir de testigos y mediante ensayos de laboratorio de mecánica de rocas relacionando la resistencia a compresión simple con la resistencia a tracción de acuerdo con Diederich (2007), quien clasifica el potencial de estallido de rocas como bajo, medio, alto y muy alto. Wang (2018) propone la relación de carga y descarga de testigos de roca intacta. La energía que se libera durante un strainburst autoinducido depende del estado tensional de la excavación y está asociada a la deformación del material mediante la rigidez del medio, mientras mayor sea la energía liberada mayor será el potencial de estallido de rocas, Mitri (1996) propone el termino Energy Storage Rate (ESR) y Energy Release Rate (ERR) para estimar la energía disponible para que se desencadene el fenómeno en cuestión, con el cual es posible comparar alternativas de diseño de la excavación con la menor energía disponible, por lo tanto, Tabla 1. Variables del Análisis Paramétrico Nota: Tomado de la investigación de Martínez (2024). Parámetro Área de aplicación Valores permutados α1 Zona de Interfaz 1.0 0.8 0.6 0.4 α2 Macizo rocoso interno 1.0 0.8 0.6 0.4 ß Macizo rocoso interno 1.0 0.8 0.6 0.4 Figura 1. Esquema del modelo. Figura 2: Riesgo de strainburst autoinducido.
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