Evaluación de la estabilidad física de los taludes de un tajo abierto en función a la alteración hidrotermal del macizo rocoso

Abstract

La presente investigación está orientada al estudio y aplicación de la filosofía de diseño de taludes de un tajo abierto minero, considerando la influencia de las alteraciones hidrotermales en las propiedades de resistencia del macizo rocoso, y como consecuencia, en la estabilidad física de las paredes del tajo abierto. Como caso de aplicación se analizó la estabilidad de las paredes de un tajo abierto localizado al sur del Perú, el cual se caracteriza por presentar una amplia zona de mineralización de tipo hidrotermal. Dicho yacimiento está formado por un sistema de pórfidos de cobre y molibdeno que incluye aleaciones de cobre tipo skarn, en donde la mineralización está asociada a alteraciones hidrotermales que en su mayoría son de tipo potásicas, propilíticas, filicas y skarn, las cuales se vinculan, según fuera el caso, a un incremento o disminución de la resistencia de la roca intacta. Para la evaluación de la estabilidad de los taludes del tajo se tomó en consideración su etapa final, y se realizó una nueva caracterización geotécnica de los diferentes tipos de alteraciones hidrotermales en función a sus propiedades físicas y de resistencia. De esta manera, se incorporaron dichas propiedades en el nuevo modelo geotécnico; luego, se realizaron análisis de sensibilidad para cada tipo de alteración en función de la altura máxima y ángulo de talud, así como análisis de estabilidad de taludes interrampa y globales, considerando el modelo de resistencia de Hoek y Brown para los métodos de equilibrio límite, y análisis numérico esfuerzo-deformación por el método de elementos finitos para los diferentes sectores del tajo. No se consideró realizar análisis cinemáticos para los sistemas de discontinuidades o fracturas debido a que el presente estudio solo considera el efecto de los tipos de alteración en las propiedades de resistencia de la roca intacta y del macizo rocoso. Como resultado se obtuvieron nuevos ángulos interrampa y globales para los diferentes sectores de tajo, los cuales ayudaron a establecer nuevos criterios de diseño. Asimismo, se presenta un análisis de los diferentes tipos de alteración y su impacto en la caracterización geotécnica y estabilidad de los taludes del tajo.

This research is oriented to the study and application of the design philosophy of global slopes of a mine open pit, considering the influence of hydrothermal alterations on the strength properties of the rock mass and, as a consequence, on the physical stability of the open pit walls. As application case, the slope stability of an open pit located in the south of Peru was analyzed, which presents a wide zone of hydrothermal mineralization. This deposit is formed by a system of copper and molybdenum porphyries that includes skarn-type copper alloys, where mineralization is associated with hydrothermal alterations that are mostly potassic, propylitic, filic and skarn types, which are linked, as the case may be, to an increase or decrease in the strength of the intact rock. For the evaluation of the pit slope stability, its final stage was taken into consideration, and a new geotechnical characterization of the different types of hydrothermal alterations was carried out based on their physical and strength properties. In this way, these properties were incorporated into the new geotechnical model; then, sensitivity analyzes were carried out for each type of alteration based on the maximum height and slope angle, as well as stability analysis of interramp and global slopes, considering the Hoek and Brown strength model for limit equilibrium methods, and numerical stress-strain analysis using the finite element method for the different sectors of the pit. Kinematic analysis for the discontinuity’s sets were not considered because the present study only considers the effect of the types of alteration on the properties of the intact rock and rock mass strength. As a result, new interramp and global angles were obtained for the different sectors of the pit walls, which helped to establish new design criteria. Likewise, an analysis of the different types of alteration and their impact on the geotechnical characterization and stability of the wall slopes is presented.