MINERÍA la mejor puerta de acceso al sector minero EDICIÓN 570 / MARZO 2025 44 es posible reducir el potencial de strainburst desde el estudio de prefactibilidad de proyecto. Finalmente, Tang (2000) propone el Burst Potencial Index (BPI) para evaluar y descartar el potencial de estallidos de rocas si este valor es mayor a 100%. Riesgo de estallidos de roca El riego de estallido de rocas, a diferencia del potencial de estallido de rocas, requiere evaluar la probabilidad y severidad del fenómeno para adoptar medidas de control desde el punto de vista estratégico comparando alternativas de diseño, forma, dirección, ubicación de la excavación; permite diseñar el sostenimiento con mayor capacidad de absorción de energía con respecto a los elementos de sostenimiento convencionales; diseñar voladuras de preacondicionamiento y de liberación de esfuerzos, e implementar sistemas de monitoreo sísmico continuo que sea capaz de registrar, ubicar espacialmente y estimar la magnitud del evento sísmico inducido. Modelo matemático conceptual Geometría y dimensiones del modelo El modelo numérico simula la excavación de un túnel en forma de herradura de 4.00 x 4.00 metros, ubicado a una profundidad de 1,000 metros. El macizo rocoso interno (MRI) que rodea la excavación está separado del macizo rocoso externo (MRE) por una interfaz (DBZ), la cual representa el área donde la voladura de liberación de esfuerzos actúa modificando las propiedades del macizo rocoso y genera una pantalla que reduce la incidencia de esfuerzos al túnel que será excavado en el siguiente paso. El esquema de la Figura 1 ilustra la secuencia de análisis del modelo numérico. En cada "paso" de la excavación del túnel se incluye una voladura de liberación de esfuerzos en la zona de interfaz, con el objetivo de alterar las propiedades del macizo rocoso y preparar la excavación para el siguiente "paso". El trabajo plástico generado en cada fase se registra en las estaciones de control ubicadas en la corona y el hastial de la excavación. Condiciones iniciales El modelo matemático conceptual representa un túnel en herradura excavado 1,000 metros de profundidad, emplazado dentro de un macizo rocoso uniforme con propiedades elásticas propensas a desencadenar strainburst autoinducido. En el caso analizado se considera un estado tensional uniforme de 27 Mpa con una ratio entre el esfuerzo vertical y horizontal k = 1. La magnitud del esfuerzo vertical se estimó en función a la profundidad de acuerdo con las siguientes ecuaciones. σν = 0.027 (Mpa/m) x ℎ (1) σℎ = k σν (2) Trabajo plástico El trabajo total producido por la deformación de un sistema elástico está conformado por el trabajo elástico total (volumétrico y de corte), que depende de las constantes elásticas del material y del tensor de esfuerzos del sistema, y el trabajo plástico que se libera al sistema en forma de energía (Itasca Consulting Group Inc., 2017). El trabajo plástico está relacionado al strainburst autoinducido ya que este fenómeno se produce cuando el tensor de esfuerzos es mayor a la resistencia del macizo rocoso conllevando a la rotura violenta del material El software Flac 3D estima el trabajo plástico en cada step de cálculo a través del trabajo de corte (Ws) y volumétrico (Wv) según las ecuaciones (3) al (7). ΔWTs = V2[(σ11 + σ'11)e11 + (σ22 + σ'22)e22 + (σ33 + σ'33)e33 + 2(σ12 + σ'12) e12 + 2(σ13 + σ'13)e13 + 2(σ23 + σ'23)e23] (3) ΔWTv = 3V2(σ̅ + σ̅')e̅ (4) ΔWpv = ΔWTv − ΔWev (5) ΔWpT = ΔWps + ΔWpv (6) ΔWps = ΔWTs − ΔWes (7) Riesgo de strainburst asociado al trabajo plástico El trabajo plástico registrado en las estaciones de control muestra un incremento proporcional al esfuerzo tangencial máximo, según la curva de la Figura 2, un esfuerzo tangencial de 30 Mpa representa el límite inferior de energía liberada, valores menores no registran trabajo plástico, mientras que el riesgo de strainburst se incrementa progresivamente para esfuerzos mayores. Establecer este límite en una excavación permite descartar la aplicación de la voladura de liberación de esfuerzos ya que no existe riesgo de strainburst autoinducido. Del mismo modo, permite medir el rendimiento y la efectividad de este mecanismo de respuesta ya que establece las condiciones iniciales de trabajo plástico, el cual debe Figura 3. Distribución de trabajo plástico (K = 1). Figura 4. Distribución de trabajo plástico (K > 1). Figura 5. Distribución de trabajo plástico (K < 1).
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