MODELAMIENTO 3D DE RAJO ABIERTO GRANDE
Hay una tendencia de que los rajos abiertos sean extraídos a mayores profundidades nunca antes vistas. Las mayores profundidades están llevando a deformaciones subyacentes más altas en el talud y las fallas que aparecen de la inestabilidad de la masa de roca se han hecho más prominentes. Estas fallas incluyen inestabilidades producto de los efectos combinados de daño de talud inducido y estructura, así como fallas estructuralmente controladas que el análisis cinemático por sí solo no predice.
El modelamiento de talud exitoso requiere la simulación de la ruta de esfuerzo completa para cada talud sí como una representación apropiada de la geometría del problema. Naturalmente, la física que rige la respuesta del talud también se debe capturar. También hay un requerimiento de que los desplazamientos simulados sean correctos; si un modelo no lineal de un talud es incapaz de replica desplazamientos, no habrá capturado la extensión y magnitud de deformación en el talud y vice-versa.
Figura 1: Ejemplo de un modelo 3D LOP detallado
Requerimientos para el análisis 3D exitoso de talud de grandes rajos abiertos
Estos requerimientos fundamentales sugieren:
- una representación 3D de la geometría de la mina
- incorporación de todas las estructuras geológicas y dominios en escalas relevantes para el problema
- la consideración correcta de condiciones iniciales de campo de esfuerzo
- el uso de modelos materiales y elementos de orden más alto capaces de simular el comportamiento efuerzo-deformación de roca desde los estados intacto a muy deformado.
El surgimiento de grandes herramientas de modelamiento 3D de elementos finitos con elementos de orden más alto y la inclusión de fallas y contactos geológicos con una capacidad mejorada para simular movimientos de dislocamiento y bloque permiten mucha mejor simulación de muchos de estos mecanismos.
Figura 2: Modos de falla serán simulados en el modelo conceptual propuesto (Haile 2006)
Para replicar adecuadamente el comportamiento del talud, los modos de deformación de material y falla de talud deben ser capaces de ser simulados. La figura 2 muestra algunos modos conceptuales de falla de talud y los mecanismos de deformación que contribuyen a ellos.
Figura 3: Ejemplo de un modelo LOP de elementos finitos con ~ 2 millones de DOF: Distribución de deformación plástica en la superficie y a lo largo de un plano de corte vertical
En la Figura 3, aparece la distribución de deformación plástica en la superficie y a lo largo de un plano de corte vertical de un modelo de gran rajo abierto. Los resultados de elementos finitos reproducen los fenómenos listados en la Figura 2.
Ejemplo de imágenes de falla de pared LOP y análisis de estabilidad
Las imágenes a continuación ilustran la evaluación de la estabilidad de una región particular de paredes de rajo abierto usando indicadores de inestabilidad/estabilidad basados en deformación plástica, daño, desplazamientos y aceleración promedio de masa de roca con un modelo 3D no lineal, de ablandamiento de deformación, de dilatación de elementos finitos.
Figure 4: Magnitud de desplazamiento para un rajo abierto durante las operaciones mineras.