Diseño del sostenimiento en yacimientos profundos y tectonizados

Résumé

La investigación se basa en los trabajos realizados para optimizar el sostenimiento de galerías ubicadas en macizos rocosos altamente tectonizados y sometidas a la influencias de las explotaciones de capas de carbón de gran potencia. Los mencionados trabajos se desarrollaron durante la construcción de la denominada Nueva Mina de la S.A. HULLERA VASCO LEONESA en Santa Lucía de Gordón (León), para la que fue necesario construir más de 16 km de galerías, planos y pozos, con diferentes secciones, lo que ha supuesto disponer de un laboratorio de investigación escala real. Pese al escaso conocimiento que se tenía sobre el macizo rocoso en el que se ubicarían las obras a realizar, se decidió que la construcción de las galerías se realizaría bajo la filosofía del Nuevo Método Austriaco, del que no se tenía experiencia de aplicación en la minería del carbón. Este método se fundamenta en controlar la interacción entre el terreno y el sostenimiento, mediante medidas de deformaciones en el terreno y cargas sobre el sostenimiento, y en utilizar sostenimientos flexibles como el bulonaje y el hormigón proyectado (gunita). Inicialmente se sabía que el macizo rocoso donde se realizarían las obras podía clasificarse según Bieniawski (1976) en dos categorías: Mala, con un RMR medio de 34, y Media, con un RMR de 44. Estos datos sirvieron de base para prediseñar una serie de sostenimientos, que se irían modificando en función del grado de conocimiento que se fuera adquiriendo sobre el macizo rocoso y sobre el comportamiento del sostenimiento, hasta optimizarlos. Esto requería realizar, diariamente, una caracterización geotécnica de los frentes de avance y una auscultación para cuantificar las deformaciones que sufrían las galerías y las cargas que soportaba el sostenimiento. Para lograr el objetivo deseado se estableció la siguiente metodología de trabajo: 1. Definición de un índice de calidad geotécnica propio y representativo del macizo rocoso en el que realizaban las obras. Hubo que adaptar el índice RMR a las condiciones específicas del terreno existente, introduciendo nuevos parámetros lo que dio lugar al índice HVL-94, y posteriormente al denominado índice TEPROTEC (Terrenos Profundos Tectonizados) tanto para macizos rocosos estratificados, como para macizos rocosos con predominio de conglomerados. 2. Control contínuo de las deformaciones de las excavaciones y de las cargas soportadas por los sostenimientos utilizados. Para ello se instrumentaron numerosas estaciones de control, en las que se colocaron estaciones de convergencias, bulones extensométricos, células de presión y células de carga. 3. Simulaciones con las aplicaciones informáticas FLAC y PHASES, para llevar a cabo un back-analysis del comportamiento de las galerías. Así se pudieron obtener la cohesión y la fricción del macizo rocoso que daban lugar a las convergencias que realmente se producían en las galerías. 4. Análisis del comportamiento de un sostenimiento compuesto por bulones y hormigón proyectado, en diferentes situaciones: ¿ Análisis del sostenimiento en una galería aislada. ¿ Estudio del sostenimiento compuesto diferido, para ver la influencia de la instalación del bulonado y el gunitado, simultáneamente o de forma espaciada en el tiempo. ¿ Análisis de la influencia de las labores de sutiraje sobre las secciones abiertas en su proximidad. De este análisis se concluye que, el tipo de sostenimiento propuesto inicialmente es inadecuado para las galerías sometidas a la influencia de las explotaciones de capas de gran potencia que se explotaban con sutiraje. 5. Comprobación del sostenimiento con cuadros metálicos deslizantes, en las mismas situaciones. Como resultado de este análisis se concluye que los cuadros metálicos deslizantes tenían un comportamiento global tanto cualitativa como cuantitativamente, mucho más adecuado.