Utilización de sensores acústicos distribuidos para vigilar las condiciones de tensión del macizo rocoso en la minería subterránea

Resumen

La tecnología de detección distribuida por fibra óptica (DFOS) se emplea ampliamente en la industria del petróleo y el gas para controlar la sismicidad, la deformación y la temperatura durante la fracturación hidráulica de yacimientos no convencionales. Sin embargo, su aplicación en la industria minera es incipiente. Este artículo presenta un estudio de caso sobre la aplicación de la tecnología de detección acústica distribuida (DAS) para monitorizar las condiciones de tensión del macizo rocoso en una mina subterránea.

El objetivo de este proyecto piloto era evaluar la viabilidad y los retos asociados a la instalación de fibra óptica y su eficacia en la vigilancia de la respuesta del macizo rocoso a las actividades mineras. Se instaló un cable de fibra óptica de ingeniería en un pozo de 200 m de profundidad para monitorizar la sismicidad y la deformación. Los datos brutos de la tasa DASstrain se dividieron en dos bandas de frecuencia: una banda de alta frecuencia (por encima de 10 Hz) para el procesamiento de la sismicidad y una banda de frecuencia de 1-10 Hz para el procesamiento de la deformación.‍

Los eventos microsísmicos y las explosiones detectados por la fibra se ubicaron junto con los geófonos y acelerómetros existentes para mejorar la exactitud y precisión de la localización de los eventos. Aunque la red existente de geófonos proporcionaba una localización precisa de los eventos, la adición del DAS aumentó la precisión de las mediciones. Además de la supervisión microsísmica, se analizó el atributo de energía dentro de la banda de 1-10 Hz de los datos de velocidad de deformación del DAS. Este análisis reveló una clara correlación entre los elevados niveles de energía en la fibra durante las operaciones de perforación y una nivelación tras la finalización de la perforación. Los niveles intermitentes de energía alta y baja observados en la fibra podrían utilizarse para evaluar la seguridad durante las operaciones de perforación, ya que estas fluctuaciones de energía reflejan el impacto de las actividades de perforación en la tensión de la masa rocosa.

Sobre la base de este conjunto limitado de datos, la tecnología DAS puede ofrecer información valiosa sobre el comportamiento del macizo rocoso en entornos de minería subterránea mediante el control de las condiciones de tensión y deformación durante operaciones como la perforación, el desarrollo y las voladuras de producción. Combinada con los sistemas sísmicos existentes, la tecnología DAS proporciona un punto de datos adicional para mejorar las estrategias de mitigación de riesgos en las explotaciones mineras subterráneas.

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