Estudio de sistemas de fortificación para la mina subterránea "Olkusz-Pomorzany" de Polonia

Abstract

El uso de métodos de fortificación de pernos y relleno, en minería subterránea, es cada vez más utilizado en la industria polaca. Tal es el caso de la mina “Olkusz – Pomorzany” de Polonia en donde se propone emplear estas tecnologías para la explotación de una capa de dolomita con zinc y plomo, la cual se ubica a 85 m de la superficie. El sistema de explotación comprende el diseño de 4 subniveles explotados de manera vertical, en donde el subnivel inferior se extrae mediante el método de Room and Pillar y los 3 subniveles superiores mediante Shortwall Mining. Se planteó el uso de pernos y relleno como método de soporte, donde luego de explotar un subnivel, este se rellena y luego se procede a extraer el subnivel superior usando como piso la zona previamente rellenada. Se busca evaluar si el sistema de fortificación actual utilizado en la mina “Olkusz-Pomorzany” es o no la mejor alternativa de soporte. En base a estudios previos y ensayos de laboratorio, se realizó el análisis de un caso base considerando la aplicación de pernos de anclaje mecánico y relleno hidráulico, mediante modelamiento numérico a través del software RS2. Luego se procedió evaluar alternativas en el tipo de fortificación de pernos y rellenos. Los tipos de pernos considerados fueron pernos de anclaje mecánico, pernos cementados, pernos de cable plano y pernos tipo Swellex. Y respecto a los tipos de relleno, se consideró el relleno hidráulico, el relleno cementado y el relleno en pasta. Los resultados obtenidos mostraron que el caso base no es la configuración que genera la mayor estabilidad para la mina “Olkusz – Pomorzany”, ya que el Strength Factor mostraba zonas de peligro en las paredes y piso de las excavaciones. En el enfoque con pernos la mejor opción fue el uso de pernos cementados, dado a que logra estabilizar el macizo rocoso de la mejor manera (comparado a los otros tipos de pernos) al obtener un mayor Strength Factor. Además, el uso de lechada de cemento combate eficientemente el gran caudal de agua presente en la mina (evitando la corrosión del perno y la alteración de su funcionamiento). En la simulación de los diferentes tipos de relleno se llegó a la conclusión de que el relleno cementado es la mejor opción ya que no genera zonas de inestabilidad en las excavaciones y ofrece una mejor cohesión para mantener el relleno uniforme con la mínima deformación. De esta forma, en base al análisis de estabilidad y esfuerzos principales, la mejor combinación para la fortificación de la mina “Olkusz – Pomorzany” es el uso de pernos con lechada de cemento y relleno cementado, la cual genera una mejor estabilidad general.