Cuando el minado procede a poca profundidad respecto de la superficie, la estabilidad de las excavaciones está condicionada principalmente por la influencia de la estructura de la roca. A medida que la profundidad del minado aumenta (mayor encampane), en general los esfuerzos naturales en toda la masa rocosa también van incrementándose. Lo mencionado se debe principalmente al peso de la roca sobreyacente o denominada también carga litostática.
Cuando se apertura una labor minera en esta masa rocosa, se rompe el campo de esfuerzos naturales y se induce un nuevo estado de esfuerzos en la roca circundante a la excavación. Conforme avanza el minado, los esfuerzos inducidos pueden concentrarse en ciertos lugares de las excavaciones, en otros pueden disiparse. Particularmente en las áreas de concentración de esfuerzos, éstos pueden exceder la resistencia de la roca. Como consecuencia, se genera problemas de inestabilidad en la masa rocosa de las excavaciones. Asimismo, crea problemas potenciales de caída de rocas.
En términos de la estabilidad de las labores mineras, la influencia de los esfuerzos en la masa rocosa puede ser simplificada considerando a los siguientes tipos generales de terrenos:
- Esfuerzos antes de la excavación.
- Esfuerzos en roca masiva o levemente fracturada
- Esfuerzos en roca fracturada.
- Esfuerzos en roca intensamente fracturada y débil.
- Esfuerzos en roca estratificada.
- Esfuerzos en presencia de fallas y zonas de corte.
- Esfuerzos en roca expansiva.
Esfuerzos en roca masiva o levemente fracturada
Pueden ocurrir descostramientos astillamientos, lajamientos, reventazones y hasta estallido de rocas. Estos tipos de falla son típicos particularmente en rocas duras, pero frágiles. Cabe precisar, lo que potencialmente puede generar dependerá de la intensidad de los esfuerzos. En el país se observan estos fenómenos en rocas volcánicas, intrusivas y sedimentarias (calizas) asociadas a yacimientos polimetálicos y auríferos. En dichos yacimientos, el minado se lleva a cabo entre profundidades de 500 a 1300 m. Máxima profundidad que han alcanzado algunas minas.
Cuando una roca está fallando, genera ruidos (chasquidos y golpes), principalmente en el frente de avance. Cuando se escuchan ruidos de la roca en un área de la mina que normalmente es silenciosa, la zona debe ser rastreada. Algunas excavaciones son muy ruidosas porque la roca está continuamente relajándose. De la misma manera, es importante considerar cuando las áreas se convierten en áreas silenciosas. Lo mencionado implicaría un potencial fallamiento de la roca. La razón es debido a que se encontraría relajada y aflojada, constituyendo riesgo inminente de caída de rocas.
Esfuerzos en roca fracturada
En condiciones de altos esfuerzos, la falla de la roca ocurre de manera similar a lo indicado para rocas masivas o levemente fracturadas. Esto se genera como resultado de deslizamientos sobre las superficies de discontinuidades y por trituración de los bloques rocosos.
En el país ocurren estos fenómenos en rocas volcánicas, intrusivas y sedimentarias (calizas) asociadas a yacimientos polimetálicos y auríferos. Asimismo, se debe señalar que los esfuerzos acentúan las formas de fallamiento de la masa rocosa formando cuñas, bloques tabulares o lajas, bloques irregulares, entre otros.
Una masa rocosa fracturada sujeta a esfuerzos tensionales, sufrirá un relajamiento de esfuerzos, siendo más propensa al colapso. Para mantener estable este tipo de masas rocosas, se deberá buscar, mediante la instalación del sostenimiento, un estado de esfuerzo compresional en la periferia de la excavación.
Esfuerzos en roca intensamente fracturada o débil
En este caso, en condiciones de altos esfuerzos, ocurren fallas de tipo dúctil o plástica. Como consecuencia, la masa rocosa circundante a una labor minera falla por deslizamiento a través de las superficies de las discontinuidades. Asimismo, falla por trituración de las piezas rocosas. En rocas débiles, los esfuerzos producen altas deformaciones en los contornos de la excavación, con levantamiento del piso.
Esfuerzos en roca estratificada
En rocas estratificadas, plegadas o lanadas, pueden ocurrir procesos de rotura frágil. La separación o despegue del techo o caja techo inmediatos, su cargado y deflexión hacia el vacío minado, ya no solo ocurre por efecto de la gravedad, sino que son acentuados por la acción de los esfuerzos. En condiciones de altos esfuerzos, también puede ocurrir el levantamiento del piso de la excavación. Dicho problema está relacionado, principalmente, al método de minado de cámaras y pilares.
Esfuerzos en presencia de fallas y zonas de corte
En zonas de fallas geológicas o zonas de corte presentes en la excavación, los esfuerzos hacen que la roca sea más propensa a soltarse o aflojarse. Como estos rasgos estructurales generalmente son continuos, persisten sobre dimensiones que exceden a la excavación. Por ello, resulta necesario examinar también la posibilidad y consecuencias del deslizamiento bajo la acción de los esfuerzos.
Esfuerzos en rocas expansivas
Este tipo de rocas, en presencia de agua, presentan características de hinchamiento por la actividad de expansión química. Dicho abultamiento de la roca, genera presiones que pueden llevarla al colapso o dañar los sistemas de sostenimiento. El problema de hinchamiento de la roca, puede ocurrir a cualquier profundidad del minado.
Fuente: Manual de geomecánica aplicada a la prevención de accidentes por caída de rocas – Comité de Seguridad Industrial, Sociedad Nacional de Minería, Petróleo y Energía
Publicado en la Revista Seguridad Minera Nº125.
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