Para diseñar un tajo abierto se deben considerar muchos aspectos, siendo los principales: la geometría del tajo, el ritmo de producción anual, la ley de corte, las etapas de extracción, entre otros.
Desde el enfoque geomecánico, el diseño de un tajo abierto, de modo similar al de otras estructuras mineras, debe iniciar con una campaña de investigaciones geotécnicas, geológico-estructurales e hidrogeológicas; dependiendo de la fase de explotación en la que se encuentren; estas preferentemente serán definidas luego de una visita técnica en la que se identifiquen los sectores estratégicos para proponer la ubicación, cantidad y tipo de investigaciones idóneas para este tipo de estructura con base en las condiciones geomecánicas observadas.
Debido a que esta estructura está relacionada directamente al recurso económico de la mina (yacimiento de mineral), el diseño de un tajo abierto está sujeto al cumplimiento de un modelo geomecánico confiable que permita una óptima operación y que a su vez, durante el transcurso de esta, se vaya alimentando de datos geomecánicos complementarios que permitan plantear una eventual optimización; por ello, en la etapa inicial, es muy importante desarrollar una campaña de investigaciones geotécnicas que permita el desarrollo de un modelo geológico y un modelo geomecánico confiable.
El modelamiento geológico vincula la geología regional y los eventos que conllevaron a la formación del cuerpo mineralizado con la descripción del entorno (a escala de mina), la distribución y naturaleza de los depósitos sobreyacentes, y los tipos de roca del sitio (incluyendo los efectos de alteración y meteorización). Elaborar un modelo geológico de buena precisión y buen entendimiento es fundamental para el diseño de taludes. La tarea principal es preparar un modelo que permita identificar claramente y describa geológicamente el cuerpo mineralizado (bosquejando la geometría 3D) y los tipos de roca estéril presentes.
Es usual disponer de un modelo geomecánico detallado en etapas de factibilidad o detalle; sin embargo, en etapas previas, tales como conceptual o pre-factibilidad, por lo general estos son menos detallados. Los modelos desarrollados en las primeras etapas requieren alimentar la base de datos de sus cuatro componentes principales: modelo geológico, modelo estructural, modelo del macizo rocoso y modelo hidrogeológico. Debido a esto, para el desarrollo de un modelo geomecánico en estas primeras etapas se realiza la estimación de dominios geomecánicos con la ayuda de las características generales disponibles; asimismo, generalmente se confía en la distribución de parámetros por medio del modelo geológico, que es la combinación de litología y alteración.
Los datos que a menudo se buscan generar como bloques para el modelo del macizo rocoso son: el RMR, RQD y UCS, con estos se facilitará la asignación de parámetros geomecánicos a cualquier sector del tajo.
Se debe garantizar una caracterización del macizo rocoso de alta calidad que incluya investigaciones en las áreas de geotecnia, geología estructural e hidrogeología y recolección de datos con base en los objetivos. Los parámetros geomecánicos definidos permitirán evaluar la estabilidad de taludes, así como también el modelamiento de riesgos geotécnicos y evaluación de amenaza de caída de rocas.
Se deben definir los criterios de aceptabilidad que deberán cumplir los taludes a diseñarse. Estos deben estar alineados a los estándares internacionales y dependerán del nivel de riesgo, la escala de talud a analizar y la condición en la que se realizará el diseño (operación o cierre). Por lo general toman como base las recomendaciones dadas por Read y Stacey (2009) o Martin y Stacey (2018).
Para el modelamiento numérico se usan programas de cómputo que permitan realizar un análisis de estabilidad de taludes confiable (en distintos escenarios, escalas de talud y modos de falla probables) y, de ser el caso, las interacciones con otras estructuras de la unidad minera. La elección del tipo de código numérico dependerá de los posibles modos de falla identificados o de los observados (en caso de un análisis retrospectivo).
Con los resultados de las evaluaciones de estabilidad se identifican distintas zonas, tal que se agrupen por parámetros geométricos similares que cumplan con todas las condiciones mínimas para ser consideradas estables. Finalmente, los parámetros geométricos definidos vienen a ser uno de los parámetros requeridos para generar la geometría 3D del tajo y sus fases de minado. Con esto es posible desarrollar la planificación de la mina, así como la implementación y guía para monitoreo durante la operación, incluyendo en voladuras, excavación y soporte de excavación. Asimismo, previa evaluación hidrogeológica y según el impacto en la estabilidad física (basado en la evaluación geotécnica), se desarrollará el plan de despresurización de taludes y gestión de agua drenada del tajo.
