Investigación técnica sobre el control de la roca circundante de las vías que atraviesan las columnas de colapso en...

Área de la Ciencia:

• Ingeniería Minera
• Ingeniería geotécnica
• Mecánica de las rocas

Sus antecedentes:

• Las travesías de las columnas de colapso en entornos mineros de alta tensión causan una redistribución compleja de la tensión, lo que lleva a la inestabilidad de la roca circundante y al fallo del soporte.
• Comprender el comportamiento mecánico de las zonas de columna de colapso es fundamental para el diseño de sistemas de soporte efectivos.

Objetivo del estudio:

• Para investigar el comportamiento mecánico de las zonas de columnas de colapso durante los cruces de carreteras.
• Desarrollar y validar un sistema de soporte compuesto optimizado para carreteras en áreas de columnas de colapso.

Principales métodos:

• Enfoque integrado que combina el análisis teórico (mecánica elástica), el modelado numérico (Midas GTS NX, FLAC3D) y la validación de campo.
• Caracterización de la distribución de las tensiones dentro de la estructura de la columna de colapso.
• Diseño y simulación de un sistema de soporte compuesto de "soplado de agujero poco profundo + malla de cable de perno + cobertizo de acero π".

Principales resultados:

• Regiones de estrés distintas identificadas dentro de la columna de colapso, incluido el núcleo de baja tensión, la reducción de la tensión y las zonas de concentración de tensión.
• Los cálculos teóricos predijeron un rango de falla plástica de 50,01 m.
• El sistema de soporte compuesto propuesto redujo la extensión de la zona plástica en un 18%, redujo el hundimiento del techo en un 6,6% y limitó la deformación de las paredes laterales a < 200 mm.
• El monitoreo de campo confirmó la eficacia del sistema, manteniendo el desplazamiento del techo dentro de los 150 mm.

Conclusiones:

• El sistema de soporte compuesto desarrollado es eficaz para estabilizar las vías de la mina que cruzan las columnas de colapso bajo altas tensiones inducidas por la minería.
• El estudio proporciona directrices cuantitativas para el diseño de soporte de carreteras en condiciones geológicas difíciles.
• La optimización de los agujeros poco profundos y una robusta estructura de soporte compuesta son cruciales para garantizar la estabilidad de la vía.