El uso de un modelo de velocidad variable mejora la precisión del análisis microsísmico para aplicaciones de espeleología
Se desarrolló un modelo avanzado de velocidad de trazado de rayos en 3D para tener en cuenta la compleja geología y la progresión del vacío durante las operaciones de espeleología en una mina de cuevas de bloques en la Columbia Británica. La aplicación del modelo de velocidad mejorado dio lugar a una reducción de aproximadamente el 50% en el error de localización de eventos microsísmicos, lo que permitió a los operadores de la mina seguir con mayor fiabilidad el frente de espeleología a medida que avanzaba.
A medida que la economía de los métodos de minería a granel, como la espeleología, se vuelve mucho más atractiva, estas operaciones también introducen nuevos retos para los ingenieros de minas. Uno de ellos es la falta de acceso al frente de espeleología.
La monitorización microsísmica proporciona una visualización indirecta del frente de la cueva donde normalmente no sería posible una inspección visual, lo que mejora la evaluación y la gestión de la cueva. La monitorización microsísmica de alta resolución ha demostrado ser una de las formas más eficaces de entender el crecimiento de la cueva y de seguir la progresión del frente de la cueva a lo largo del tiempo.
Antecedentes
Para evaluar el progreso de una cueva, es fundamental que la localización e interpretación de los eventos microsísmicos sea lo más precisa posible. La inexactitud en la localización de eventos puede deberse a menudo al uso de un modelo de velocidad inadecuado. Se puede utilizar un único modelo de velocidad para representar un material isótropo homogéneo, en el que toda la energía sísmica se propagaría hacia el exterior desde la fuente con un frente de onda esférico en 3D. Se ha demostrado que este modelo funciona bien en muchas minas de roca dura y blanda; sin embargo, en muchos casos, se utiliza un modelo de velocidad por capas para dar cuenta de las diferentes capas geológicas dentro de una masa rocosa. La existencia y el crecimiento de un enorme vacío (cueva) en el centro del conjunto de sensores complica aún más la modelización de la velocidad en las operaciones de espeleología. El vacío provoca una atenuación de la señal y un mayor recorrido desde las fuentes sísmicas hasta los sensores circundantes, lo que hace que un modelo de velocidad simple sea menos eficaz.
Solución ESG
ESG ha desarrollado un algoritmo de trazado de rayos en 3D para tener en cuenta los vacíos creados durante las operaciones de espeleología. Este algoritmo 3D puede tener en cuenta el volumen cambiante del vacío a lo largo del tiempo, así como cualquier geología heterogénea significativa con diferentes propiedades y velocidades de onda dentro y alrededor de la zona minera. El modelo de trazado de rayos 3D se aplicó a los datos microsísmicos recogidos mediante un sistema de monitorización ESG de 57 canales instalado en la operación de espeleología del bloque New Gold New Afton, situado a 8 km al oeste de Kamloops, BC (Figura 2).
En la figura 3 se muestra un ejemplo de propagación del frente de la onda sísmica a través de una masa rocosa heterogénea con una zona de cuevas. En este caso, el modelo se ha adaptado para tener en cuenta el efecto de la zona de cuevas, así como las diferencias en las unidades geológicas en toda la mina. Estas unidades geológicas presentaban propiedades elásticas que variaban hasta un 10% entre sí. Como se muestra en la Figura 3, se observa que las isolíneas se ven significativamente afectadas por la zona de cuevas (círculo gris), así como por los diferentes dominios geológicos con límites irregulares. La aplicación de este algoritmo y la modificación de la geometría de la cueva en el modelo de velocidad a medida que avanza mejora significativamente la precisión de la localización de los eventos sísmicos. Para este ejemplo de voladura de calibración, se comprobó que el algoritmo reduce el error de localización en aproximadamente un 50%.
