Método de estabilidad para el dimensionamiento de tajeos obtenido mediante el algoritmo Gradient Boosting Machine considerando la incorporación de los esfuerzos activos en minería subterránea

Abstract

En las últimas cuatro décadas, el método gráfico de estabilidad de Mathews ha constituido el abanico de herramientas indispensables para el dimensionamiento de tajeos; caracterizándose por su eficiencia en costos, ahorro de tiempo y esfuerzo. Asimismo, el aporte de diversos autores por optimizar su rendimiento ha permitido desplegar una serie de criterios que han permitido abordar cada vez más escenarios. No obstante, con la diversificación de la minería en diferentes contextos geológicos y la necesidad trabajar a profundidades más altas se ha mostrado que el método gráfico de estabilidad ha desestimado escenarios con presencia de agua y distintos regímenes de confinamiento. Es por este motivo, que la presente investigación busca incorporar dichos escenarios por medio del algoritmo Gradient Boosting Machine. Para dicho fin, se simuló escenarios con diversos niveles de presión de agua y se consideró el grado de confinamiento alrededor de las excavaciones. El modelo generado se basó en el criterio de la clasificación binaria, siento las clases predichas, “estable” e “inestable”; con lo que se obtuvo un valor AUC de 0.88, lo que demostró una excelente capacidad predictiva del modelo GBM. Asimismo, se demostró las ventajas frente al método tradicional, puesto que se añade una componente de rigurosidad y de generalización. Finalmente, se evidencia el logro de un método de estabilidad que incorpora los esfuerzos activos y que ostenta un adecuado rendimiento predictivo.

In the last four decades, the Mathews' graphical stability method has constituted the range of indispensable tools for the dimensioning of stopes; characterized by its cost efficiency, time and effort savings. Likewise, the contribution of several authors to optimize its performance has made it possible to deploy a series of criteria that have made it possible to address more and more scenarios. However, with the diversification of mining in different geological contexts and the need to work at higher depths, it has been shown that the graphical stability method has neglected scenarios with the presence of water and different confinement regimes. For this reason, the present research sought to incorporate such scenarios by means of the Gradient Boosting Machine algorithm. For this purpose, scenarios with different levels of water pressure were simulated and the degree of confinement around the excavations was considered. The model generated was based on the binary classification criterion, feeling the predicted classes, “stable“ and “unstable“; with which an AUC value of 0.88 was obtained, which demonstrated an excellent predictive capacity of the GBM model. Likewise, the advantages over the traditional method were demonstrated since a component of rigor and generalization is added. Finally, the achievement of a stability method that incorporates the active stresses and has an adequate predictive performance is evidenced.