Taludes y Depositos Mineros Botaderos-E.muñoz

CURSO EXPERTO EN PREVENCIÓN DE RIESGOS DE LA INDUSTRIA EXTRACTIVA MINERA NACIONAL

MÓDULO II: SEGURIDAD EN MINAS TALUDES Y DEPÓSITOS MINEROS BOTADEROS

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Magnitud del estéril Generada en una mineria a Cielo Abierto Parte de la respuesta a la pregunta anterior la podremos obtener del análisis acucioso, entre otras, de las siguientes variables: a) Ángulo de talud del rajo. b) Límites del Pit en superficie. c) Geología del yacimiento y alrededores. d) Características geotécnicas del estéril. e) Regulaciones de seguridad. f) Regulaciones ambientales. g) Condiciones climáticas.

Botadero de Esteril Un Botadero de estéril (lastre) es el espacio geométrico en el cual se depositan los materiales rocosos estériles provenientes de una operación minera a rajo abierto, bajo normas técnicas que aseguren un bajo costo de llenado y estabilidad de la masa en el tiempo, todo enmarcado en normas ambientales que eviten daños irreparables al entorno.

Puntos de interes de un Botadero En un botadero se pueden distinguir:

a) Rampa o camino de acceso al piso de vaciado: camino o rampa (con pendiente de hasta un 8%), por el cual los camiones accedan el piso de vaciado del botadero b) Piso de vaciado: área donde los camiones realizan las maniobras para el vaciado del lastre. c) Tope de seguridad (o berma de contención): acumulación de material en el borde del botadero (trabajo realizado por tractores), en la cual los camiones se apoyan con sus ruedas traseras en la etapa de descarga del material, asegurando la máquina

Puntos de interes de un Botadero En un botadero se pueden distinguir:

d) Talud del botadero: corresponde a la línea media que, en forma natural, un material granulado define al caer y acumularse sobre una superficie y que conforma un ángulo con respecto de la horizontal. e) Ángulo de talud: corresponde al ángulo comprendido entre la horizontal y el talud del botadero. Según el tipo de botadero, se definen: •

Ángulo de talud para botadero simple

•

Ángulo de talud para botaderos superpuestos

Factores Locales Para La Ubicación de un Botadero 1. Técnicos: Buscan la seguridad del botadero. 2. Económicos: Minimizar el costo de este transporte. 3. Ambientales: Descripción y cuantificación de la Flora y Fauna existente en el área de impacto.. 4. Layout de instalaciones: Los botaderos deben estar ubicados donde no interfieran con el desarrollo futuro de la mina 5. Socioeconómicos: Areas habitadas por comunidades rurales, terrenos agrícolas, caminos o instalaciones públicas. 6. Clima de la región: Variable que lo va a afectar por miles de años modificando su geometría y estabilidad en el tiempo. 7. Sismicidad de la región: Para definir parámetros del botadero

Tipos de Botaderos

Botadero de relleno o de quebrada con

Botadero de relleno o de quebrada.

bermas de seguridad.

Botadero de Planicie

CRITERIOS ESPECÍFICOS Tipos de Botaderos a) Botadero de relleno o de quebrada. El material se deposita en depresiones naturales, tales como quebradas, cavidades, etc. Son de gran estabilidad por tener una gran superficie de apoyo. b) Botadero de relleno o de quebrada con bermas de seguridad. c) Similar al caso anterior, con la diferencia que el material se deposita en capas individuales, dejando una berma de seguridad entre ellas d) Botadero de ladera. El material se apoya inicialmente en la pared o ladera de un cerro a) Botadero de pórtezuelo o cuchillas. El más complejo punto de vista de la seguridad conjunto, al no tener puntos apoyo laterales para el material

de del del de

CRITERIOS ESPECÍFICOS Pendiente del piso de botadero. El concepto de pendiente, expresado en porcentaje, se aplica a los siguientes trabajos mineros: caminos y plataformas (0%), rampas (8-10%) y superficie de botaderos (3%).

Distancia al punto de vaciado “d” Distancia de vaciado “d”, caso de un rajo en topografía plana . - Distancias de transporte y pendiente siempre en aumento. - Baja capacidad de vaciado.

CRITERIOS ESPECÍFICOS Distancia al punto de vaciado “d” Distancia de vaciado “d”, caso de un rajo en topografía montañosa

“d” se caracteriza por: - Distancias de transporte aumentan levemente en el tiempo. - Gran capacidad de almacenamiento Distancia del botadero al pit, según la condición geotécnica de la pared del rajo.

En el caso que el borde del pit o rajo esté bien definido (topográficamente), la distancia desde este borde hasta el botadero, depende de las condiciones geotécnicas de la pared y borde del rajo.

CRITERIOS ESPECÍFICOS

Capacidad de almacenamiento. La capacidad de almacenamiento de un botadero depende de las siguientes variables: • Principalmente del área (A) de terreno destinada a botadero. Forma natural del terreno (topografía superficial base).

• Pendiente promedio del terreno y altura de vaciado. • Angulo de talud del material.

CRITERIOS ESPECÍFICOS

Alteración sobre el ambiente • • • •

• •

Afectar la forma y calidad de vida de comunidades humanas cercanas al botadero, por efecto del ruido de los camiones al . vaciar y el polvo. Puede interrumpir corrientes de aire, modificando su intensidad y dirección, variando las condiciones microclimáticas de los sectores aledaños. Altera fuertemente el paisaje, transformando el entorno natural, con su forma geométrica y color. Por su peso, puede presionar el subsuelo, afectando o interrumpiendo acuíferos. Desviar cursos de agua superficiales o formación de presas. Contaminación química de aguas superficiales y/o subterráneas

CRITERIOS ESPECÍFICOS Normativas legales. Los paises con minería desarrollada, han implementado normativas regulatorias para la construcción de botaderos, en sus aspectos de diseño, estabilidad y seguridad. . En el caso de Chile, existe el Reglamento de Seguridad Minero, que en sus cuerpos legales: D.S 248/07 y D.S. 72/85 que reglamentan el funcionamiento de la actividad minera.

El organismo fiscalizador del estado, responsable que las normas indicadas anteriormente se cumplan es el SERVICIO NACIONAL DE GEOLOGÍA Y MINERÍA (SERNAGEOMIN). Sin embargo, otros organismos del estado también pueden fiscalizarlos, tales como La Corporación Nacional Forestal (CONAF), La Dirección General de Aguas (DGA), los Servicios de Salud, etc.

CRITERIOS ESPECÍFICOS Seguridad.

Un botadero, por ser una estructura artificial, que permanecerá por siempre en el lugar, debe ser lo suficientemente estable como para no colapsar y provocar daño a las personas y/o ambiente. De tal forma, desde el punto de vista de la seguridad, se deben considerar . los siguientes factores: • • •

Estabilidad del talud, determinado por un Factor de Seguridad (FS), calculado por diferentes metodologías de la ciencia de la mecánica de rocas. Riesgos climáticos, Los cambios de temperatura, las precipitaciones, la nieve y el hielo afectan en el tiempo los botaderos, modificando su geometría y estabilidad Sismicidad, los sismos pueden afectar, violentamente, la geometría de un botadero, pudiendo hacerlo colapsar, efecto que se denota por el derrumbe de su talud o por el agrietamiento de su superficie de vaciado.

CRITERIOS ESPECÍFICOS Geología.

Las áreas sobre las cuales se va a emplazar un botadero de lastre, deben ser previamente minuciosamente estudiadas por geólogos, los que visualizarán, entre otras cosas: • • • •

• •

. Características del suelo y subsuelo. Estabilidad del subsuelo. Presencia de fallas o sistemas de fallas, que en el caso de existir, pueden contribuir al colapso del botadero, por quiebre de la masa. Existencia de cuerpos minerales, en el área en cuestión o en las cercanías. Existencia de cuerpos de agua superficiales, estacionales y/o permanentes. Existencia de acuíferos, calidad del agua de los mismos y su potencial caudal (m3/seg.)

CRITERIOS ESPECÍFICOS Polvo.

La generación de polvo desde un botadero se da en los siguientes casos: •

• • •

Movimiento de los camiones . al desplazarse por el piso de vaciado del botadero. Descarga del material estéril en el borde del botadero. Por el viento, que levanta el polvo desde el piso de vaciado del botadero y de sus taludes. Falta de riego del piso de vaciado por parte de los operadores de la mina.

En estos casos, el polvo es levantado y transportado por el viento, pudiendo alcanzar varios kilómetros de distancia.

CRITERIOS ESPECÍFICOS Ruido.

• •

Movimiento de vehículos Caida de material por el talud

afectando la calidad de vida de . los habitantes de comunidades cercanas. Hidrología del área.

Los efectos del agua en los botaderos son muy importantes, por ello es fundamental conocer el comportamiento hidrológico de la zona de depositación del material y a su vez evaluar los cambios que produciría la construcción del botadero en el entorno hidrológico.

CRITERIOS ESPECÍFICOS Hidrología del área. Zanja de intercepción. Permite interceptar el agua ladera arriba del botadero, evitando su . ingreso al interior del mismo.

Plano de escurrimiento. En terrenos planos, con pendientes de 3 – 4 %, los botaderos deben tener un canal interceptor de aguas en su parte más baja para captar las aguas que escurren por el piso y encauzarlas a algún punto.

CRITERIOS ESPECÍFICOS Red de drenaje.

Hidrología del área.

.

En el caso de botaderos construidos en áreas muy grandes y con condiciones climáticas lluviosas, será necesario construir una red de zanjas de drenaje interconectadas en la base del botadero, para permitir el flujo de las aguas, tanto de las que escurren por el interior del botadero como la topografía superficial

Tubería bajo el piso.

Corresponde a una tubería enterrada en el piso del botadero y con una longitud tal que abarque el área del piso de vaciado.

Caracteristicas de los materiales de un botadero • • • •

Litología Distribución espacial y Segregación de los materiales Propiedades físicas del material Características químicas del material

Geología y Capacidad Soportante del Piso de vaciado . Se debe conocer cláramente tanto la geología del yacimiento minero como la de la roca encajadora y las áreas que rodean el yacimiento, especialmente si se va a vaciar estéril en ellas. •

• •

La existencia de mineral explotable economicamente en las áreas visualizadas para depositar el estéril. Impactos ambientales preliminares en esa área. Las características geotécnicas del material que tiene como destino esos botaderos y del piso que los soportará.

Diseño de Botaderos Secuencia de Construcción Los botaderos en su forma dependen de la topografía superficial, independiente de esta, es la forma de vaciado o llenado de los mismos lo que interesa desde el punto de vista de la producción de la mina y la seguridad de sus trabajadores y máquinas Vaciado por fases adosadas. . Botaderos con materiales de baja estabilidad, tienen un alto Factor de Seguridad, y por lo tanto se aseguran adosándoles capas sucesivas de material para evitar su colapso.

Vaciado con muro de contención en la pata. Se construye un muro inicial (1), con material de emprestito grueso, muro que actúa como tope para los posibles desplazamientos de la pata del botadero

Diseño de Botaderos Procedimiento de Construcción Los botaderos se construyen, realmente, en el punto de vaciado, que corresponde a los bordes del botadero, punto en el cual los camiones de carga, levantan su tolva y descargan los materiales

Vaciado en el piso y empuje con tractor .

Vaciado en el piso y empuje con tractor. .

Vaciado directo del camión en el borde del botadero

En este tipo de vaciado, el tope de contención es fundamental y como como norma de seguridad, debería tener una altura equivalente a ¾ del diámetro de la rueda del camión más grande que descargue allí.

Diseño de Botaderos Estabilidad Las variables que afectan principalmente la estabilidad de un botadero pueden ser: . • • • •

La altura del botadero. Remoción del material que está junto a la pata del botadero. La presión de poro del agua a lo largo de la base del botadero. La presión de agua de infiltración, que actúa paralela al ángulo de talud. • La presión hidrostática que actúa en las grietas de tensión. • La presencia de agua en el interior de la masa. • El grado de cohesión de la arcilla y su espesor en el terreno

Rotura y Colapso de Botaderos Formas de inestabilidad en un botadero. • Superficial o interna del botadero. • Profunda, alcanzando hasta el fondo del botadero o superficie topográfica .

En cuña. Ocurre cuando las bases de apoyo del botadero son poco resistentes

Circular. En depósitos con propiedades geotécnicas

homogéneas

Rotura y Colapso de Botaderos Colapso en los bordes del botadero. • Agrietamiento de la superficie de vaciado cercano al tope de descarga de los camiones • El particular hinchamiento del talud. .

Hinchamiento del talud.

Rotura en cuña.

Rotura en curva

Cálculo estabilidad de un Botadero En geotécnia, el riesgo de colapso de un talud se mide en términos del llamado “Coeficiente de Seguridad o Factor de Seguridad, FS”. FS es la relación entre las fuerzas desestabilizadoras que favorecen el movimiento de la. masa de materiales a traves de una hipotética superficie de rotura y las fuerzas resistentes estabilizadoras que se oponen a ese movimiento

Se considera que el valor FS = 1, señala la frontera en la cual un talud es o deja de ser estable. De tal forma: FS > 1 Estabilidad de la masa FS < 1 Inestabilidad de la masa

Cálculo estabilidad de un Botadero La necesidad de utilizar valores para FS > 1 surge como consecuencia de los siguientes factores: • • •

• • • •

La posible existencia de características geológicas y estructurales adversas que afectarían la estabilidad del talud y no detectadas en el estudio geotécnico. Los posibles errores en los ensayos para caracterizar los materiales. Los posibles errores de cálculo en el diseño del botadero, v.g. la altura. La variabilidad en los tipos de materiales que se depositen en el botadero. La presión de poro del agua a lo largo de la base del botadero. La determinación y variabilidad estacional de las presiones de agua en el talud. El grado de cohesión de la arcilla y su espesor en el terreno.

Botaderos de Mineral con bajas Leyes

Los materiales de baja ley provenientes de una mina se deben apilar para su futura utilización y se denominan según el tiempo que permanecerán en esa condición antes de su utilización, así se tiene: Stock, acumulación temporal, con posibilidades de utilización en el lapso de 1 a 24 meses.

Botadero de baja ley, si su utilización se hará en 10, 15 o más años.

Botaderos de Mineral con bajas Leyes La mantención de un botadero considera todas las operaciones necesarias que haya que realizar sobre el, con el fin de mantener su operatividad. Las operaciones de mantención consideran: • Limpieza permanente de la superficie de vaciado, sacando hacia los bordes todas las piedras que representan el principal peligro de accidente (pinchazo) de los neumáticos.

• Mantener una capa de material fino (v.g., rechazos de una planta de chancado), sobre la superficie de vaciado para un desplazamiento suave y/o normal de los camiones de carga.

Equipos mineros que trabajan en botaderos TRACTOR DE ORUGA (BULLDOZER). Es el equipo preferido por las minas, debido a su gran robuztes y fuerza. Por la gran tracción de sus orugas, el tractor empuja fácilmente el material “pegado” en el borde de vaciado del botadero ó empujar el que

está en el piso, cerca de ese borde.

MOTONIVELADORA Este equipo permite mantener limpias las pistas de acceso al área de vaciado y esa área misma, con sus correspondientes pendientes

Equipos mineros que trabajan en botaderos CAMIÓN REGADOR. Mantiene la superficie del bot. Húmeda, especialmente las zonas cubiertas con arcillas, evitando que el viento la levante, junto con el polvo, disminuyendo la visibilidad del área y como consecuencia aumentando los riesgos para los vehículos.

EQUIPO DE ILUMINACIÓN. El equipo, básicamente, es un generador eléctrico, con motor diesel y grandes reflectores, capaces de iluminar a gran distancia, en particular el área de vaciado de los camiones.

Superposición de Botaderos

Trabajo grupal ¿Cómo prevenir y controlar los desprendimientosen botaderos y desmontes?