Geomecánica en el Diseño Minero: es una ciencia teórica y aplicada que se encarga del estudio del comportamiento mecánico de una infraestructura construida en un macizo rocoso. Considera las fuerzas naturales e inducidas como resultado del desarrollo de una excavación subterránea, dando solución al problema de potenciales inestabilidades en las labores mineras.

Esfuerzos presentes en un macizo rocoso: esfuerzo vertical (SV), esfuerzo horizontal (SH).

Técnicas para el Diseño de Mina: método de análisis numérico como los empíricos. Los métodos empíricos son más populares ya que se basan en la experiencia local o en algún sistema de clasificación geomecánica, lo cual genera diseños más seguros y económicos.

Componentes de una Mina Subterránea: La explotación correcta de una mina subterránea requiere una red cuidadosamente planificada de piques, galerías, rampas y chimeneas. Estas labores permitirán el acceso al yacimiento, la circulación de personal o maquinaria, la extracción de mineral y estéril, la ventilación de las labores, etc.

Las Perforaciones de Servicios: las que no están destinadas directamente a la extracción del mineral sino a la comodidad y seguridad, como son frontones de drenaje, subestaciones eléctricas, chimeneas de ventilación.

Accesos Principales: Corresponden a aquellas labores que comunican el cuerpo mineralizado con la superficie, para su respectiva explotación como por ejemplo socavones, piques, rampas.

Desarrollo Productivo: El avance se realiza extrayendo mineral, lo que se utiliza bastante donde la mena es más blanda que el estéril de vetas de potencia media.

Desarrollo Improductivo: Cuando el avance se realiza en estéril.

Socavón: es una labor horizontal con una pequeña inclinación que solo tiene una entrada, que permite el ingreso y salida de la mina subterránea con una pendiente de 10-12% para permitir el movimiento de la maquinaria minera autopropulsada y para el uso de correas transportadoras.

Dimensiones de una Galería: Las dimensiones son de acuerdo a los equipos y la legislación (0,5 metros de ancho). Si la galería es de más de 100 metros de largo se deben ubicar refugios (estocadas o desquinches) cada 30 metros.

Estocadas: son galerías cortas que tienen distintos usos: Almacenamiento mineral, Punto de carguío, Refugios para personal, Estaciones de sondajes, Acceso a Chimeneas de ventilación.

Piques: se usan para la extracción de mineral y estéril, transporte de personal y maquinaria, ventilación. Suelen ser verticales, aunque a veces siguen la inclinación del yacimiento. Su diámetro puede ser de 1-2m para pozos de servicio y de 8-10m en minas importantes.

Rampas: las dimensiones se realizan en función de los equipos que transitarán (LHD, camiones de bajo perfil, perforadoras, grúas, etc.). Se construye generalmente por estéril y se le agrega una carpeta de material fino, la cual es regada para evitar el levantamiento de polvo y desgaste de neumáticos. Sus dimensiones varían desde 2×2 a 6×6 con una pendiente máxima de 15%. Tipos de rampas: 8, circular y elíptica.

Preparación: Las labores de preparación o conocidas como infraestructura de la mina, se definen como la construcción de una red cuidadosamente planificada de galerías (niveles), chimeneas, piques de traspaso, cruzados y todas las formas básicas de excavación de rocas, que son necesarias para que la producción se realice en forma eficiente, efectiva y segura. Algunas labores de preparación son: nivel de extracción y perforación, sistema de traspaso de mineral y chimenea slot.

Métodos de Explotación Subterránea: por pilares: room and pillar, sublevel and longhole stoping. Artificialmente soportado: bench and fill stoping, cut and fill stoping, shrinkage stoping, VCR stoping. Hundimiento: sublevel caving, block caving.

Consecuencia de la Dilución: Producto de las operaciones mineras, el material estéril además diluye la mena al entrar en contacto con ella, reduciendo la ley a planta, aumentando los costos de transporte al trasladar lastre a la planta de beneficios y aumentando también los costos de procesamiento y de obtención de los metales, haciendo menos eficiente los sistemas productivos. Aumenta gasto de explosivo.

Principales Causas por las cuales se Produce la Dilución Secundaria: Condiciones geométricas estructurales. Mala Planificación. Mala Operación. Inestabilidad por condiciones geotécnicas. Inestabilidad por daño debido a tronadura.

Selección del Método de Explotación: depende de muchos factores, siendo los más relevantes la ubicación, forma (cuerpo tabular vertical o sub-vertical, cuerpo tabular horizontal o sub-horizontal, cuerpo masivo de forma irregular), tamaño, topografía de superficie, profundidad de la mineralización, tipo de mineral (oxidado, sulfurado, mixto; roca primaria, secundaria), regularidad de la mineralización, calidad del macizo rocoso desde un punto de vista geomecánico, etc.

Técnicas para Seleccionar uno son: Matriz Delphi. Método de Nicholas. Método de la University of British Columbia (UBC). Análisis Detallado.

Ritmo de Explotación: viene marcado fundamentalmente por el mercado, que señala la producción anual factible de ser vendida.

Los Ritmos de Producción se Verán Modificados por: Ley media. Sobrecarga a remover. Recuperaciones metalúrgicas. Leyes de concentrados. Decisión estratégica de la empresa.

Variaciones del Método Room and Pillar: Corte de frente Completa (Full Face Slicing). Tajadas múltiples (Slicing Múltiple). Post Room & Pillar. Pilares largos. Caving Room and pillar.

Full Face Slicing: Es el método tradicional de Room and pillar, para mantos de poca potencia máximo de 6 metros (altura). En el cual se realizan labores en dirección longitudinal y transversal, las cuales con posterioridad son desquinchadas.

Métodos de Recuperación de Pilares: Recuperación con hundimiento controlado del techo. Recuperación de pilares y reemplazo por pilares artificiales. Recuperación parcial de pilares (desquinche de pilares). Recuperación de pilares en forma alternada. Recuperación de pilares en forma alternada y provocación de hundimiento. Este método puede usarse cuando se desea disminuir los esfuerzos en los pilares de aquellas zonas vecinas al hundimiento.

Tajadas Múltiples: se aplica a cuerpos que poseen una geometría irregular o buzamiento mayor a 8% y menor a 35%. Para cuerpos de una potencia de hasta 30m.

Perforación por Banqueo: En presencia de mantos de gran potencia (espesor) la operación de arranque se realiza en dos etapas. Primero se extrae la parte superior del manto. Segundo se recupera la tajada inferior mediante una operación de banqueo como rajo.

Perforación Frontal en Subniveles Descendente: la perforación se puede realizar por múltiples subniveles preparados en forma descendente, cada subnivel es del orden de 4m de alto.

Post Room & Pillar: es un método que va dejando pilares tipo poste y se va rellenando luego el tajeo para pasar al siguiente corte. Los pilares son extendidos a través de capas de relleno y estas le dan más estabilidad.