Optimizar la distribución de energía en las tronaduras es uno de los desafíos más relevantes de la minería subterránea, especialmente en operaciones donde la fragmentación del macizo rocoso, la sobreexcavación y los costos asociados impactan directamente en la productividad. En ese contexto, un nuevo estudio científico propone un modelo teórico para predecir el factor de energía de tronadura (Fe) en túneles mineros, incorporando variables geomecánicas que podrían mejorar la precisión del diseño de voladuras.
La investigación, publicada en la revista Mining de MDPI, fue desarrollada por Alejandro Díaz, Heber Hernández, Javier Gallo y Luis Álvarez. El trabajo plantea que, a diferencia de enfoques tradicionales centrados principalmente en el explosivo y el volumen excavado, el nuevo modelo integra la energía de agrietamiento de la roca (Eg), derivada de la energía de deformación de materiales frágiles, y la ajusta según el Rock Mass Rating (RMR).
Modelo incorpora calidad del macizo rocoso al diseño de tronadura
El eje del estudio es que la energía requerida para fragmentar roca no depende solo de la carga explosiva, sino también de la calidad del macizo rocoso. Para capturar esa relación, los autores construyeron un modelo teórico donde el factor de energía se relaciona con la capacidad del material para absorber y usar energía en la formación de grietas, incorporando como variable clave el RMR, una de las clasificaciones geomecánicas más utilizadas en minería y túneles.
Según el resumen del paper, este enfoque permitiría asignar energía de tronadura de manera más precisa y apoyar decisiones de diseño con una base más robusta desde el punto de vista geotécnico.
El Teniente fue la base de validación del modelo
Para validar la propuesta, los investigadores utilizaron 42 sets de datos de tronadura provenientes de galerías horizontales de la mina El Teniente, en Chile. La base incluyó parámetros geométricos como sección del túnel, longitud de perforación, diámetro, número de tiros y metros perforados, además de tipo y consumo de explosivo, junto con propiedades geomecánicas del macizo rocoso, especialmente el RMR.
Este punto es especialmente relevante porque conecta el modelo con datos operacionales reales de una de las minas subterráneas más importantes del mundo, lo que le da mayor valor aplicado desde la perspectiva minera.
Rocas de mejor calidad requieren más energía para fracturarse
Uno de los hallazgos centrales del estudio es que, a medida que mejora la calidad del macizo rocoso —es decir, cuando el RMR es más alto— aumentan tanto el factor de energía (Fe) como el porcentaje de energía de agrietamiento (%Eg). En términos prácticos, esto significa que los macizos más competentes requieren más energía para iniciar y propagar fracturas, y que una mayor proporción de esa energía se utiliza efectivamente en formar grietas.
Como ejemplo, el estudio reporta que macizos con RMR 66 presentaron un Fe promedio de 7,62 MJ/m³ y un %Eg de 4,8%, mientras que en macizos con RMR 75 los valores fueron mayores, con Fe de 8,47 MJ/m³ y %Eg de 6,4%. Los autores interpretan esto como evidencia de que rocas menos fracturadas necesitan más energía para lograr una fragmentación eficiente.
La litología también influye en el consumo energético
El estudio también identificó diferencias según el tipo de roca. De acuerdo con los resultados, la diorita mostró el mayor factor de energía, con 8,34 MJ/m³, además de una mayor eficiencia relativa en propagación de grietas, con %Eg de 7,0%. En contraste, la andesita registró valores menores, con Fe de 7,61 MJ/m³ y %Eg de 3,7%.
Este resultado refuerza la idea de que la litología no es un detalle secundario, sino una variable crítica al momento de definir cargas y distribuir energía en una tronadura subterránea.
Investigación apunta a una minería más eficiente y sostenible
Los autores sostienen que, frente a los métodos convencionales de predicción del factor de energía, este nuevo modelo ofrece una alternativa más precisa al integrar explícitamente la calidad del macizo rocoso. Según el abstract, esto podría traducirse en una mejor asignación de energía, menor sobreexcavación y decisiones más eficientes en el diseño de tronaduras, con potencial impacto en costos, productividad y sostenibilidad operativa.
En una industria donde cada mejora en fragmentación puede repercutir en perforación, carguío, transporte y chancado, herramientas que permitan ajustar mejor la energía explosiva podrían convertirse en un insumo relevante para optimizar el desempeño de las faenas subterráneas. Esta última conclusión es una inferencia razonable a partir del objetivo y los resultados reportados por el estudio.
Fuente Reporte Minero