Liderazgo Intelectual: Validación del Umbral de Alarma de Radar de Estabilidad de Taludes en la Mina de oro Telfer

Líder de Práctica Global de GroundProbe – Asesoría Geotécnica, Albert Cabrejo, y Jefe de Geotecnia, Peter Saunders

El Radar de Estabilidad de Taludes (SSR) de GroundProbe es la principal herramienta de monitoreo en la mina de oro y cobre Telfer, ubicada en el Gran Desierto Arenoso de Australia Occidental. El SSR gestiona el riesgo de inestabilidad de taludes para el personal y equipo en un entorno rocoso empinado y quebradizo de la mina Telfer.

Impacto Económico y de Seguridad

La exclusión de áreas mineras de alto valor por riesgo para el personal o el equipo es parte de una operación minera segura. La mayoría de las operaciones quedan satisfechas si las alarmas se activan unos días antes del colapso, sin embargo, la exclusión temprana de valiosas reservas de mineral y las largas demoras en la producción pueden ser costosas. Se pueden aplicar fuertes controles de gestión de riesgos basados en suposiciones de que la tasa de deformación observada es significativa, sin embargo, en muchos casos, los riesgos no fueron evaluados rigurosamente.

El análisis para desarrollar una mejor comprensión y gestionar eficazmente el riesgo de continuar operando en un área aparentemente en riesgo de colapso puede ser un ejercicio extremadamente valioso para una operación minera.

La aplicación efectiva en tiempo real de las técnicas de pronóstico de colapso utilizando las herramientas de análisis de velocidad del software MonitorIQ, puede minimizar los riesgos asociados con el colapso de la pared y minimizar la interrupción de las operaciones mineras. La capacitación y documentación inadecuadas relacionadas con la justificación del umbral de alarma es un riesgo comercial potencial significativo, ya que a menudo se considera la primera línea de defensa en áreas mineras de alto riesgo y exposición.

Plan de Acción para Implementar Respuesta (TARP)

El software MonitorIQ de GroundProbe permite la aplicación de seis tipos de alarmas, que pueden aplicarse como alarmas acumulables y activarse en la secuencia que conduce al colapso. Las alarmas jerárquicas también se configuran para cada tipo de alarma diferente con diferentes umbrales destinados a activarse en secuencia. Estas alarmas se pueden alinear con el Plan de Acción para Implementar Respuesta (TARP) de un sitio: una política de respuestas planificadas para eventos desencadenantes. La Figura 1 muestra esquemáticamente cómo las alarmas de MonitorIQ se pueden alinear con un TARP del sitio.

Metodología de Aplicación de Alarmas

Las alarmas de deformación y velocidad son generalmente los tipos de alarma que se aplican con mayor frecuencia y son fáciles de entender en el monitoreo de taludes. Una vez que se identifica un alto nivel de riesgo, se pueden aplicar las otras alarmas apilables. Una amplia gama de estrategias de alarma suele aplicarse dentro de la industria, cuando no se han observado tendencias de deformación antes de establecer los umbrales de alarma. Como resultado, los umbrales de alarma a menudo son arbitrarios o se basan libremente en la experiencia del sitio específico. Además, la prueba de los umbrales de alarma de radar tampoco es una práctica común en la industria.

Al aplicar una estrategia específica de alarmas, las áreas que muestran signos de deformación son aisladas y configuradas con parámetros de alarma para evitar que se activen alarmas no deseadas de materiales no peligrosos. Cuando se identifica una tendencia de deformación lineal, se anota la velocidad y se puede configurar una nueva alarma de velocidad para alertar al usuario del inicio de movimiento acelerado del talud. A medida que se observa un movimiento acelerado en el talud, aumenta el riesgo asociado y también lo hace el nivel de activación del TARP asignado.

En esta etapa, se pueden aplicar métodos de pronóstico y se pueden configurar alarmas de velocidad inversa. A medida que ocurre la falla y comienzan a formarse nuevas fracturas, se pueden configurar alarmas de etapa final, como de coherencia y seguimiento para alertar al ingeniero de que la superficie del talud comienza a deformarse o fracturarse significativamente entre escaneos o que la velocidad se acerca a los límites de la capacidad del radar para rastrear la deformación de manera efectiva (>7,85 mm/escaneo).

Análisis de Telfer

Se realizó un análisis de la idoneidad de los umbrales de alarma y la precisión del pronóstico de colapso en la mina Telfer, utilizando diferentes ventanas de tiempo de 60, 180, 720 y 1440 minutos. La Tabla 1 enumera los colapsos que se analizaron para la validación del umbral de alarma.

Pronóstico del Tiempo de Colapso

PAntes de cada colapso, se hizo un pronóstico, lo que permitió un tiempo adecuado para evacuar al personal y la maquinaria del área correspondiente. Se midió el error entre el tiempo de falla real y el tiempo de falla pronosticado para cada colapso. Los histogramas de la Figura 5 muestran el error del pronóstico para diferentes ventanas de tiempo. Las barras naranjas corresponden a eventos en los que la predicción de falla fue una o dos horas antes o después del evento de falla real. Las barras rojas corresponden a los casos en los que la predicción de fallas fue superior a dos horas después del tiempo de falla real.

La precisión del método de velocidad inversa para pronosticar fallas en Telfer se investigó aplicando varias ventanas de tiempo. La aplicación de una ventana de tiempo de 60 minutos resultó en un pronóstico de colapso entre dos horas antes y tres horas después de la falla. Una ventana de tiempo de 180 minutos resultó en un pronóstico de colapso entre una hora antes y cuatro horas después de la falla. Una ventana de tiempo de 720-1,440 minutos resultó en un tiempo de pronóstico de colapso de hasta 14 horas después de la falla.

Ventanas de Tiempo

La comparación de la velocidad en varias ventanas de tiempo resultó ser una técnica de análisis útil. Los datos muestran que la aplicación de ventanas de tiempo más cortas resultó en un pronóstico de colapso más preciso. Sin embargo, la ventana de tiempo más grande fue útil para la detección temprana de cambios significativos en las tendencias de deformación, lo que permitió la detección de tendencias de colapso hasta 36 horas antes de la falla. Se debe encontrar un equilibrio entre el uso de ventanas de tiempo cortas con datos «ruidosos» menos utilizables y ventanas de tiempo más largas con datos fluidos y tendencias claras.

Umbrales de Alarma de Velocidad

Los colapsos en Telfer se pueden describir generalmente como fallas rápidas y frágiles en las que los umbrales de velocidad relativamente altos no proporcionarán en lo general un período de notificación adecuado antes del colapso. La aplicación de un umbral de alarma de velocidad de 1 mm/h con una ventana de tiempo corta de 60 minutos resultó en frecuentes alarmas no deseadas debido al «ruido» de los datos. Un umbral de 2 mm/h resultó en un período de notificación insuficiente cuando fue probado en colapsos anteriores. Se encontró que una velocidad de 1,5 mm/hr era apropiada en todos los casos probados. Es probable que este valor se pueda refinar aún más con un análisis posterior continuo y repetitivo.

Umbrales de Alarma de Deformación

Rara vez fueron aplicadas alarmas de deformación en el sitio Telfer, sin embargo, los resultados sugieren que su aplicación puede proporcionar una capa adicional de control cuando se aplica en conjunto con la velocidad y otras alarmas apilables. Anteriormente, se había aplicado una alarma de velocidad de 1 mm/h en el sitio con un éxito limitado debido a las frecuentes alarmas no deseadas causadas por el ruido en los datos. Se podría aplicar una alarma de umbral de deformación de 4 mm/4 h como una alternativa viable, lo que representa la misma tasa de deformación y menos susceptibilidad a la activación de alarmas no deseadas. Un umbral de magnitud de deformación de 4 mm se activó en todos los escenarios con notificación adecuada, aunque se observó que una caída de roca muy pequeña analizada activaba esta alarma solo 49 minutos antes del colapso. Por lo tanto, una alarma de deformación por sí sola puede no ser adecuada para caídas de terreno muy pequeñas. En todos los casos, se debe aplicar cierto grado de juicio de ingeniería y es fundamental un análisis cuidadoso de los datos.

Nuevos Proyectos Mineros

No hay dos colapsos iguales, lo que resulta en la necesidad de un enfoque diligente de varios niveles al determinar las ventanas de tiempo para las alarmas preliminares. Sin ningún historial de colapso o datos de evaluación comparativa, la única forma confiable para determinar los umbrales de alarma preliminares es monitoreando los datos en tiempo real, midiendo la velocidad y configurando las alarmas para que se activen.

La aplicación de un umbral cuantitativo de alarma de velocidad o deformación debería ser solo una pequeña parte de un enfoque estratégico más detallado para el monitoreo de taludes y la gestión del riesgo de colapso. Con un proceso bien definido para el pronóstico de colapso, es posible reducir el riesgo a un nivel aceptable en algunas circunstancias para permitir la extracción continua en áreas donde el talud se está deformando progresivamente. Esto tiene el potencial de agregar un valor significativo a las operaciones, particularmente a los «sistemas de roca suave» donde los taludes pueden acelerarse durante períodos prolongados antes del colapso funcional.

Conclusión

Se demostró que un umbral de alarma de velocidad de 1,5 mm/h proporciona el período de notificación más apropiado, activando un promedio de 6,96 horas antes de la falla. Las alarmas de deformación de 4 mm/4 horas y 6 mm/4 horas también se consideraron apropiadas y se activaron más de cinco horas antes de la falla. Las ventanas de tiempo más cortas produjeron pronósticos de fallas más precisos. El error de pronóstico de la ventana de tiempo de 1.440 minutos varió de 0 a 14 horas después de la falla en comparación con el error de pronóstico del período de cálculo de 60 minutos que va desde dos horas antes a tres horas después de la falla.

La velocidad antes de la falla se analizó en ventanas de tiempo de 1 y 24 horas. Al observar la velocidad en los días que condujeron a la falla, se identificaron tendencias significativas hasta 36 horas antes del colapso en todos los casos. En comparación, al observar la velocidad en horas previas a la falla en mm/h, las tendencias progresivas sólo comenzaron a notarse alrededor de dos horas antes de la falla. De esto se puede concluir que el análisis con ventanas de tiempo más grandes puede ser útil para la detección temprana de la aparición de fallas en taludes.