Entrevista. En minería subterránea, el conocimiento del macizo rocoso y del impacto que tienen en él las operaciones de minado, es un desafío constante para los especialistas en geomecánica.
El Ing. Miguel A. Berrocal Mallqui, director de la empresa Geomecánica del Perú, explica las características de las técnicas para calcular los esfuerzos. «Las excavaciones –señala- deben adaptarse a los esfuerzos del macizo rocoso y no el macizo rocoso a la excavación».
¿Qué es el cálculo de los valores de los esfuerzos in situ en minería subterránea?
Para extraer el mineral en minería subterránea, se realizan diversos tipos de excavaciones subterráneas a diferentes profundidades y condiciones del macizo rocoso. Las excavaciones soportan magnitudes y dirección de esfuerzos en todo su contorno, aún más cuando las condiciones de estabilidad varían según la resistencia de las rocas, donde unas serán más resistentes con respecto a otras, así sean de un mismo tipo de roca.
En ese contexto, la mecánica de rocas evalúa el campo de esfuerzos alrededor de la excavación y analiza las deformaciones en general, datos con los cuales se analiza la estabilidad de la excavación.
¿Cuáles son los objetivos del cálculo de esfuerzos in situ?
Al conocer los esfuerzos in situ, estaremos en condiciones de predecir si una determinada excavación se adecuará a las cargas de los esfuerzos; si no fuera así, se diseñarán formas de excavaciones que se adapten a ellas, con la finalidad de lograr el autosoporte inicial. El autosoporte es fundamental, pues permite colocar de manera segura el soporte definitivo. Muchos de los accidentes ocurrieron cuando se instalaba el soporte. El autosoporte está estrechamente ligado a la forma y el dimensionado de la sección de la excavación, práctica que en la mayoría de los casos pasa desapercibida.
¿Qué técnicas se utilizan en el cálculo de esfuerzos in situ?
En la actualidad, para evaluar los esfuerzos se utilizan técnicas como el método de fractura hidráulica, la medición directa de los esfuerzos con gatas hidráulicas y la medición de esfuerzos en taladros, además del método indirecto de medición de esfuerzos in situ. Las técnicas están basadas en la formulación de una carga o peso sobreyacente, con relación a una cierta profundidad, sobre un punto de la excavación subterránea, y el parámetro k producto de la relación de los esfuerzos horizontal y vertical.
El sistema de medición de esfuerzos con equipos o el método indirecto es aún incierto, debido que hasta el momento no tenemos un método convincente para medirlos, tanto in situ o desde la superficie. Por lo pronto, la mayoría de las soluciones supone que los componentes estructurales del macizo rocoso son homogéneos o isotropos sin considerar el estado de fracturas, las fallas y la estratificación, donde los esfuerzos son similares en cualquier dirección. El macizo rocoso rara vez se ajusta exactamente a estas hipótesis y, en la mayoría de las condiciones estructurales, no se cumplen en absoluto. En esas circunstancias, el ingeniero no tiene otra alternativa que emplear los resultados de estas teorías actuales y mostrarlas como válidas.
¿Cuáles son las principales características de estas técnicas?
Los métodos actuales están basados en el uso de equipos in situ y aplicarlos requiere paralización de labores, movilización y desmovilización de equipos, además de alto costo. Por otra parte, al emplear las técnicas indirectas, es posible calcular los esfuerzos desde la oficina del consultor, pues los datos son la profundidad desde la superficie a la abertura, la densidad promedio del material y el parámetro k que utiliza el criterio de Shorey.
¿Qué es el Método de Detonación de Taladros?
El macizo rocoso contiene estructuras de diferente condición y, para conocer el comportamiento de los esfuerzos en un lugar de la excavación, se ha diseñado el Método Detonación de Taladros (MDT). El método consiste en detonar explosivos en un taladro, consiguiendo la respuesta del macizo rocoso, expresada en fisuras del entorno del taladro. Al unir los extremos de esas fisuras, se obtiene una elipse que, en la práctica, es una elipse de esfuerzos.
¿En qué casos se aplica el MDT?
El MDT se aplica en cualquier tipo de roca, en macizos de carácter isotrópico o anisotrópico. Comparado con otros métodos, es de muy bajo costo y puede ser realizado en poco tiempo, sin alterar las operaciones. No requiere paralizar las labores y los resultados de la evaluación de esfuerzos se obtienen al instante. Asimismo, es posible obtener el historial de esfuerzos en tiempo presente y compararla en tiempo posterior. Su desventaja radica que el método requiere de estocadas, en distancias entre 50-100 metros, según la precisión que se desea conocer.
Desde el punto de vista de la seguridad, ¿cuáles son las principales ventajas del MDT?
Desde el aspecto de la seguridad, el MDT influye en la determinación del autosoporte, en base a la forma de la excavación. Dimensiona la altura y el ancho en una forma de tipo Baúl; y la altura, ancho en la base y el ancho intermedio en una forma de tipo Herradura. El dimensionado genera el control de la roca suelta; es decir, para obtener una excavación autosoportada, esta debe ser determinada por patrones geométricos dentro de la envolvente de esfuerzos, delimitadas por la línea de corte que indica el límite o frontera entre la roca fija adherida al macizo rocoso y la roca suelta.
Desde el punto de vista de la operatividad, el método MDT se aplica en seis campos: primero, reconocer en el lugar la dirección del esfuerzo principal mayor; segundo, evaluación de los valores en magnitud de los esfuerzos principales; tercero, optimización del sistema de sostenimiento para campos homogéneo o heterogéneo, dirigida hacia el sector de donde proviene el mayor esfuerzo principal; cuarto, dimensionado de puentes y pilares; quinto, controlar la convergencia de los tajeos; y sexto, determinar la malla de perforación, entre otros.
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