Aplicación de bancos verticales mediante modelos DFN en la optimización de una mina a tajo abierto en el sur del Perú

Abstract

La presente tesis tiene como objetivo principal evaluar la aplicación de los bancos verticales mediante los modelos de redes de fracturas discretas (DFN, Discrete Fracture Network) para contribuir a la optimización geotécnica aumentando el ángulo interrampa y logrando una optimización operativa del Tajo Pampacancha. El estudio se fundamenta en la necesidad de mejorar la estabilidad de taludes y maximizar la eficiencia del diseño minero, considerando la geometría del tajo, las condiciones estructurales del macizo rocoso y los parámetros geotécnicos que influyen en su comportamiento. La metodología empleada corresponde a un enfoque cuantitativo, de nivel explicativo y aplicado, basado en la obtención, procesamiento y modelación numérica de datos geotécnicos. Se desarrolló un modelo DFN bidimensional a partir del mapeo estructural y los resultados de ensayos de laboratorio y campo, integrando información sobre orientación, espaciamiento, persistencia y densidad de fracturas. Con el uso del software de RocScience RS2, se logró simular múltiples escenarios considerando ángulos cara de banco más agresivos hasta los bancos verticales (90°), en los cuales se evaluó el comportamiento, factor de seguridad, deformaciones y mecanismos de falla. Los resultados obtenidos nos muestran que aplicar estos bancos verticales en un sector del Tajo Pampacancha permiten optimizar las reservas, generando una mayor recuperación de mineral con leyes favorables para la operación, a su vez permite continuar con la profundización del tajo manteniendo las condiciones de estabilidad. Asimismo, se comprobó que el uso de modelos DFN proporciona una representación más realista del comportamiento del macizo fracturado. En conclusión, la implementación de bancos verticales basada en los modelos DFN constituye una estrategia viable para la optimización integral del tajo, contribuyendo a un equilibrio entre seguridad, economía y eficiencia operativa en la minería moderna.

The main objective of this thesis is to evaluate the application of vertical banks using discrete fracture network (DFN) models to contribute to geotechnical optimization by increasing the inter-ramp angle and achieving operational optimization of the Pampacancha pit. The study is based on the need to improve slope stability and maximize mining design efficiency, considering the geometry of the pit, the structural conditions of the rock mass, and the geotechnical parameters that influence its behavior. The methodology used corresponds to a quantitative, explanatory, and applied approach based on the collection, processing, and numerical modeling of geotechnical data. A two- dimensional DFN model was developed from structural mapping and the results of laboratory and field tests, integrating information on fracture orientation, spacing, persistence, and density. Using RocScience RS2 software, multiple scenarios were simulated, considering more aggressive bench face angles up to vertical benches (90°), in which behavior, safety factor, deformations, and failure mechanisms were evaluated. The results obtained show that applying these vertical benches in a sector of the Pampacancha pit allows for the optimization of reserves, generating greater ore recovery with favorable grades for the operation, while also allowing for the continuation of pit deepening while maintaining stability conditions. Likewise, it was verified that the use of DFN models provides a more realistic representation of the behavior of the fractured massif. In conclusion, the implementation of vertical benches based on DFN models is a viable strategy for the comprehensive optimization of the pit, contributing to a balance between safety, economy, and operational efficiency in modern mining.