Slope Design in Surface Mining with a Total Probability Methodology [Diseño de Taludes en Minería Superficial con una Metodología de Probabilidad Total]

Resumen

El presente estudio, tiene como objetivo proponer una metodología para el diseño de taludes óptimos en minería superficial, mediante la aplicación de la probabilidad de falla total en el proceso de determinar la geometría del banco berma de taludes rocosos. El macizo rocoso se caracteriza por ser un medio discontinuo, anisótropo y de naturaleza aleatoria. Por consiguiente, para diseñar taludes, no es suficiente un valor determinístico o Factor de Seguridad que represente la confiabilidad del diseño, sino que se debe incluir la incertidumbre inherente de las propiedades geotécnicas.  La estabilidad de taludes a nivel de banco está en función de la calidad del medio rocoso y es controlada por la resistencia de la roca intacta, de las estructurales o por una combinación de ambas. Cuando el talud tiene un control estructural definido, se forman modos de falla planar, cuña o vuelco; estos, según las condiciones de estabilidad, generan eventos de desprendimiento de rocas. Por lo tanto, es necesario aplicar un método efectivo para establecer la geometría óptima del banco. El propósito del banco berma consiste en retener y mitigar el riesgo de caída de rocas y contener el material de derrame de taludes superiores debido a inestabilidades inherentes, con la finalidad de proveer un ambiente seguro para el personal y equipos que trabajan cerca a los taludes. La metodología propuesta considera la variabilidad del buzamiento, dirección de buzamiento, persistencia y fricción de las discontinuidades. El procedimiento inicia con la recopilación y análisis de la información geotécnica del macizo rocoso, con lo cual se definen dominios geotécnicos, sectores de diseño y familias principales de discontinuidades; luego, se realiza análisis estadístico, evaluación cinemática y se determina el ancho de berma conceptual; finalmente, se lleva a cabo el análisis cinético y de probabilidad de falla total validando la geometría del diseño. La investigación se enfocó en un dominio con 04 sectores de diseño geotécnico. Los resultados muestran que el ángulo de cara de banco de diseño aplicable está entre 53° y 71°, lo cual corresponde a un ancho de berma de 9.3m a 8.6m y a un ángulo interrampa geométrico entre 36° y 48° respectivamente. Asimismo, se obtuvieron probabilidades de falla planar total de hasta 31% y cuña total de 41% según las peculiaridades geotécnicas de cada sector. Se comprobó que, en los sectores con mayor probabilidad de falla, se tiene como diseño aceptable un menor ángulo de cara de banco y un ancho mayor de berma de diseño, debido a que se tiene una mayor probabilidad de pérdida de cresta. Por último, en los sectores con menor probabilidad de Falla, se tiene como diseño aceptable un mayor ángulo interrampa. En conclusión, mediante la metodología aplicada se ha demostrado que los resultados del proceso de diseño del banco berma cumplen con los criterios de aceptabilidad de la Probabilidad de Falla. Por lo tanto, el método desarrollado, el cual considera la variabilidad de los parámetros de las discontinuidades del macizo rocoso, permite diseñar taludes seguros y confiables validados mediante un nivel de probabilidad aceptable.