Construcción y calibración de modelos de redes de fracturas discretas (DFN) para el análisis de estabilidad de cuñas en fase 5 DS, Rajo Don Luis. Codelco - División Andina, Región de Valparaíso, Chile.

Abstract

Mediante procesos de perforación y tronadura, la minería a cielo abierto desarrolla cortes en el macizo rocoso que permiten el afloramiento de discontinuidades en las paredes, formando bloques potencialmente inestables de acuerdo con los arreglos estructurales presentes y los diseños de las fases. Desde el punto de vista geotécnico, para este tipo de minería el objetivo primordial es garantizar la estabilidad de los taludes a nivel banco, talud global e interrampa, evitando accidentes y asegurando la continuidad operacional. CODELCO, División Andina ha incorporado el modelamiento de Redes de Fractura Discretas (DFN), las que permiten simular mediante la generación de estructuras estocásticas la arquitectura interna de los macizos rocosos. En el presente estudio se construyeron modelos DFN para Fase 5 DS, del rajo Don Luis. El área de trabajo se dividió en seis sectores, considerando su estructura geológica y el diseño de la fase. Para cada sección se tomaron levantamientos tridimensionales, y se identificaron las continuidades y asociaciones de fallas en el área. Los escaneos se procesaron en PointStudio, donde se dibujaron las ventanas de mapeo y dentro de ellas se reconocieron todas las discontinuidades de longitud ≥ 5 m (Schulz, 2019), requiriendo el método mapear un mínimo de 150 fracturas. Del mapeo se obtuvieron las orientaciones, longitudes e intensidades del fracturamiento, este último parámetro corresponde a la frecuencia de fracturas (por eje coordenado) P10 MAPEADO (1/m), y al largo de las fracturas por unidad de área P21 MAPEADO (m/m2 ). Estas medidas son los datos de entrada a FracMan, el software de modelamiento. Para la simulación del posicionamiento de las estructuras se utilizó el algoritmo de Enhanced Baecher, la distribución bootstrapping remuestreo las orientaciones y la función Power Law se ajustó a la distribución de los largos estructurales. Para simular la intensidad de fracturamiento se optimizó la metodología existente, usando la intensidad de fracturamiento volumétrica P32 (m2 /m3 ) que posee la ventaja de ser independiente de la orientación y de la distribución del tamaño de las fracturas, obteniéndose mediante su relación lineal con P10. Se construyeron modelos DFN no calibrados con valores de P32 ARIBITRARIOS y se midieron los valores de P10 de los conjuntos generados. Con los pares de datos tomados se lograron las ecuaciones de las rectas de cada eje y de cada sector. Posteriormente, con los valores de P10 MAPEADOS se calcularon los P32 CALIBRADOS. Para corroborar que los ajustes fueran correctos, se midieron los valores de P10 MODELADO y P21 MODELADO, y se calcularon los errores comparando con las mediciones mapeadas. Para todos los casos, los errores resultaron inferiores al 5%, por tanto, todos los modelos DFN se consideraron calibrados. Para los análisis de estabilidad se aplicaron dos modelos, los Análisis de Cuña y los Modelos Híbridos. Ambos simularon la estabilidad cinemática de los bloques calculando el factor de seguridad, los primeros se formaron por la intersección de los modelos DFN calibrados con los diseños de los taludes, por su naturaleza probabilística este tipo de análisis no predijo la ubicación de las cuñas, pero sí originó bloques consistentes con las geometrías observadas en terreno. Para optimizar la predicción de la ubicación de los bloques inestables se incorporaron las fallas explicitas mapeadas, formando Modelos Híbridos. Al comparar las inestabilidades producidas en estas simulaciones con los moldes de cuñas vistos en terreno se encontró gran concordancia en sus ubicaciones, mejorando la simulación de los volúmenes y geometrías de las cuñas. Con esta comparación se validaron todos modelos de estabilidad de F5 DS, concluyendo que las inestabilidades se forman por la acción conjunta de fallas y sistemas de discontinuidades.