Geomecanica y Cierre de Minas

GEOMECANICA Y CIERRE DE MINAS

Alumna: Nadia Viviana Cornejo Gómez Código: 00110244

INTRODUCCION 

El vínculo primordial de la geomecánica con los planes de cierre de Minas, estará vinculado a "Garantizar la estabilidad Global del Yacimiento una vez se haya explotado el recurso mineral", sean en los casos de Under Ground o Open Pit, para cada uno de ellos con las particularidades del caso.

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En el caso de Mina Subterránea, se deberá garantizar que las excavaciones abiertas no colapsen. La necesidad imperiosa es rellenar todo espacio explotado.

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En el caso de Minas a Cielo Abierto, se deberá garantizar la estabilidad del ángulo final del Pit, a fin que no haya colapso alguno.

¿QUÉ ES UN PLAN DE CIERRE? 

El Plan de Cierre es una herramienta que permite identificar y cuantificar los impactos negativos generados en la etapa de cierre de una faena minera, así como, definir medidas de acción presentes y futuras para prevenirlos, minimizarlos y/o mitigarlos y desarrollar un cronograma de ejecución de las medidas proyectadas, de forma de dar cumplimiento al marco jurídico ambiental para la etapa de cierre del sitio.

VENTAJAS DE PREPARAR E IMPLEMENTAR UN PLAN DE CIERRE 

La mayor parte de los impactos negativos del abandono de faenas mineras pueden ser predichos antes del cierre y pueden ser minimizados y/o controlados tomando acciones preventivas simples y económicas

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Si al momento de diseñar una faena minera se incluyen las consideraciones ambientales del cierre, las metas ambientales podrían alcanzarse de manera más eficiente y económica

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Si se deja el cierre para el final, podrá tener un costo más elevado. Es mejor comenzar el cierre de manera progresiva, cerrando adecuadamente aquellas instalaciones que ya hayan concluido su vida útil, aún cuando la faena minera siga operando.

CRITERIOS PARA EL CIERRE DE MINAS 

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Carácter físico y químico de la mina y el material de desecho. Condiciones climáticas e hidrogeológicas del yacimiento Condiciones del agua superficial y subterránea locales incluyendo calidad, cantidad, usos futuros y proximidad al yacimiento Potencial para hechos extremos como terremotos, derrumbe de tierras e inundaciones

CRITERIOS PARA EL CIERRE DE MINAS 

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Balance de agua del yacimiento incluyendo precipitación, balance del agua superficial y subterránea a través de la mina y material de desecho Diseño de ingeniería de las instalaciones de la mina Historia operativa de la mina incluyendo los resultados de los controles ambientales Uso requerido de la tierra después de las actividades mineras.

ASUNTOS REFERIDOS AL CIERRE Objetivos esperados de un Plan de Cierre de Minas  Características físicas y químicas de los materiales de desecho de las minas.  Características físicas y químicas de las minas de tajo abierto y subterráneas.  Condiciones climáticas  Uso beneficioso de la tierra y recursos. 

Interrelación entre un plan de clausura y el proyecto de explotación minera ESTUDIO DEL MEDIO FISICO, BIOLÓGICO Y SOCIOECONOMICO

INVESTIGACIÓN DEL YACIMIENTO EVALUACIÓN DE RECURSOS

IDENTIFICACIÓN DE ALTERACIONES

DISEÑO INICIAL DE EXPLOTACION

EVALUACIÓN DE IMPACTO AMBIENTAL

EVALUACIÓN DE RESERVAS

DEFINICIÓN DE MEDIDAS PREVENTIVAS Y CORRECTIVAS

DISEÑO FINAL DE LA EXPLOTACION

PROYECTO DE CLAUSURA Y RESTAURACION

ESTUDIO MINERO Y PLANIFICACION

PROYECTO DE EXPLOTACION

Objetivos de un Plan de Cierre El gran ideal es lograr un Diseño y Planificación Minera Considerando el Cierre Futuro.  cada Plan de Cierre debe considerar objetivos específicos y medidas propias y adecuadas a las características de cada faena minera y su entorno  Estabilidad Física  Estabilidad Química 

Características Físicas 

Fuerzas Disruptivas Perpetuas.- Las fuerzas disruptivas perpetuas incluyen; la erosión eólica, la erosión del agua debido a inundaciones, escorrentías, torrenteras y acanalamientos, sedimentación y acumulación de huaycos, glaciación, acumulación anual de hielo, reestructuración del suelo, y el intemperismo físico y químico.

Características Físicas 

Medidas para mejorar la estabilidad estática.- Las mejoras en la estabilidad de taludes en terraplenes o corte y en tajos abiertos, pilas de rocas, presas de relaves, taludes exteriores en el lugar donde está la concentradora y cortes efectuado para construir caminos, pueden resumirse de la siguiente manera:     

Aplanamiento de Taludes. Bermas en la base. Escalonamiento de taludes. Drenaje Medios Biotécnicos

Características Químicas

  

Las características químicas asociadas con desechos de minas, reactivos para el tratamiento del mineral, técnicas de procesamiento y drenaje de minas juegan un papel importante y significativo para determinar la estrategia del cierre. Minerales Solubles Drenaje Ácido Reactivos Químicos

Características Químicas Drenaje Ácido.- El Drenaje Ácido de Roca (DAR) es el producto formado por la oxidación atmosférica (a causa del agua, oxígeno y dióxido de carbono presentes) de minerales sulfurosos de hierro relativamente comunes, en presencia de bacterias (fundamentalmente cepas locales de Thiobacillus ferrooxidans) y algunos otros productos generados como consecuencia de esas reacciones de oxidación. • Migración de Efluentes. • Control de la Migración de Drenaje ácido

ETAPAS DE UN PLAN DE CLAUSURA

Inventario.  Investigación y Evaluación Técnica.  Diseño  Construcción.  Mantenimiento y Control 

TIPOS DE CIERRE 1. Cierre Permanente. Detalle del cierre de un pozo inclinado con restauración final del terreno.

TIPOS DE CIERRE 2. Cierres Semi – permanentes 3. Cierres Temporales. Cierre temporal de un pozo con acceso para inspección y toma de muestras

TIPOS DE CIERRE 4. Cierre Seco. Cierres permanente de bocamina utilizando explosivos para impedir la entrada y salida de agua y aire.

TIPOS DE CIERRE 5. Cierre Húmedo. Cierre de una galería que permite desaguar e impide el paso del aire.

TIPOS DE CIERRE 6. Cierre Hidráulico. Cierre reforzado para altas presiones e inundación de labores al final de su vida.

EVALUACIÓN DEL RIESGO Antes de poner en marcha el plan de clausura, conviene evaluar el riesgo químico y medioambiental que representan las instalaciones al final de su ciclo de vida.  Estudio

de Riesgos.  Estudio de la Exposición al Riesgo.

MODELO DE EVALUACION DE RIESGO (RISKMIN)

EVALUACIÓN DEL RIESGO Evaluación del riesgo químico: humano y medioambientaL 1. Riesgo químico total (RQT): RQH o RQM RQH = Fmh x Fem x Fte x Frp x Ftt x Fpa RQM = Fmm x Fem x Fte x Frp x Ftt x Fpa Para determinar el RQT, se considera el valor más alto de RQH o RQM

EVALUACIÓN DEL RIESGO Evaluación del riesgo medioambiental 1. Riesgo para público en general (RPG). RPG = Fl (Ft+Fp) = Fl (P+Ev+Me+Fe+Dp+Cr+Ci) 2. Riesgo para personas con acceso (RPA) RPA = Fs x Fl x Fnt 3. Estudio de Impacto Ambiental 4. Estudio de Consecuencias

ESTRUCTURAS DE CIERRE PARA LABORES MINERAS SUBTERRANEAS Las estructuras de cierre en el interior de la mina subterránea son elementos utilizados durante todo el periodo operativo de ésta, especialmente en la clausura de labores mineras ya explotadas, a fin de que estos sectores alcancen la seguridad física, química y protección ambiental en el interior de la unidad de producción y sus alrededores. Para efectos del cierre, estas estructuras que se proyectan deben estar en capacidad de mantener la estabilidad física y química a largo plazo, a fin de proteger la salud humana y el medio ambiente.

ESTRUCTURAS DE CIERRE PARA LABORES MINERAS SUBTERRANEAS Clausura de Pozos y Chimeneas. 1. Cierre de un Pozo mediante Relleno con escollera. Evita el ingreso de aire y agua.

ESTRUCTURAS DE CIERRE PARA LABORES MINERAS SUBTERRANEAS 2. Cierre de una chimenea con jaula de metal Permite el paso de aire y agua para mantener determinadas condiciones en las labores situadas en profundidad.

ESTRUCTURAS DE CIERRE PARA LABORES MINERAS SUBTERRANEAS Clausura de sondeos y perforaciones de pequeño diámetro 1. Sellado de sondeos con inyecciones o lechadas de bentonita

ESTRUCTURAS DE CIERRE PARA LABORES MINERAS SUBTERRANEAS Clausura de labores horizontales e inclinadas 1. Cierre de una galería con tabique de mampostería y tubería corrugada

ESTRUCTURAS DE CIERRE PARA LABORES MINERAS SUBTERRANEAS 2. Cierre de una labor horizontal con tabiques de doble fila para el control de gases

ESTRUCTURAS DE CIERRE PARA LABORES MINERAS SUBTERRANEAS Clausura de cavidades y cámaras de explotación 1. Cierre de huecos mineros mediante relleno hidráulico

ESTRUCTURAS DE CIERRE PARA LABORES MINERAS SUBTERRANEAS Tapones de Concreto Monolítico: 1. Descarga Nula. 2. Rebose 3. Cierre de Ingreso de Aire 4. Método Mixto.

TAPONES DE CONCRETO MONOLITICO Metodología de Diseño para el Cálculo de Longitud del Tapón de Concreto Monolítico 1. Método Japonés a) Tapón Tipo Paralelo:

L = P x A x Fs a x l

TAPONES DE CONCRETO MONOLITICO b) Tapón Tipo Barril: L = B x a x P x Fs

2 x a

a=

_ bo4____ bo4 + b4

TAPONES DE CONCRETO MONOLITICO 2. Método Canadiense. a) Tapón Tipo Paralelo:

L =  x g x H x w x h_ (h + w) x a b) Tapón Tipo Tronco Cónico: L =  x g x H x w x h_ 2 x (h + w) x a

TAPONES DE CONCRETO MONOLITICO Ejemplo: Tapón de Concreto Monolítico Nivel 490 Mina Julcani El tapón de concreto materia del ejemplo se encuentra ubicado a 432 m de la bocamina de ingreso de la galería principal en el Nivel 490.

CASO JULCANI Clasificación Geomecánica en Superficie NIVEL

NIVEL 490

Estación Geomecánica

RMR Básico

RMR Ajustado

Clase de Roca

E1

57

53

III

E2

54

54

III

E3

50

50

III

E4

43

43

III

E5

43

43

III

E6

43

38

III

CASO JULCANI CLASIFICACION GEOMECÁNICA EN INTERIOR DE GALERIA Nivel

Nivel 490

Litología

Pórfido Riodacítico

Tramo (m)

RMR Básico

RMR Ajustado

Indice Q

Clase de Roca

0 –014

31

31

0.46

IV

014 – 050

32

32

3.88

IV

050 – 079

49

49

5.83

III

079 - 127

39

39

1.85

IV

127 – 200

46

46

4.165

III

200 – 240

51

51

3.24

III

240 – 260

51

39

3.33

IV

260 – 290

54

54

3.24

III

290 – 320

52

52

3.33

III

320 – 350

48

48

6.25

III

350 – 400

52

52

3.88

III

400 – 425

55

55

8.75

III

Tapón

59

59

2.92

III

CASO JULCANI PARÁMETROS DE DISEÑO Esfuerzo Cortante de roca

61.17 Tn/m2

Esfuerzo cortante de concreto

88.74 Tn/m2

Sismo máximo probable

0.21 g

Período de retorno sísmico

500 años

Altura de la carga de agua

155 m

Dimensiones de la galería

Ancho : 2.60 m Altura : 2.70 m

Tipo de tapón

Tronco – Cónico

Longitud de tapón

5.10 m

Clase de roca de fundación

III

Tipo de roca

Pórfido Riodacítico

CASO JULCANI CARACTERISITICAS DEL CONCRETO Cemento

Andino Tipo V

Resistencia de diseño

F´c = 280 Kg/cm2

Relación agua/cemento

.443

Cemento por m3

458 Kg

Agua por m3

203 litros

Hormigón por m3

1685 Kg

Proporción en volumen

1:3.7 / 18.8

Cantera

Palcas

Ph agua de amasado

7

CASO JULCANI EVALUACIÓN DEL CALCULO DEL TAPON NIVEL 490 – CONDICIONES ESTATICAS Método de Diseño

Tipo de Tapón (método Constructivo)

Fórmula Aplicada

Longitud estática

Factor Seguridad

Longitud estática Diseño

Método Japonés

Tapón tipo paralelo

Formula Nº. 1

3.78 m

2

7.56 m

Método Japonés

Tapón tipo barril

Formula Nº. 2

1.78 m

2

3.56 m

Método Canadiense

Tapón tipo paralelo

Formula Nº. 3

3.36 m

3

10.08 m

Método Canadiense

Tapón tipo tronco cónico

Formula Nº. 4

1.68 m

3

5.04 m

CASO JULCANI EVALUACIÓN DEL CALCULO DEL TAPON NIVEL 490 – CONDICIONES DINAMICAS Método De Diseño

Tipo de Tapón (Método Constructivo)

Fórmula Aplicada

Longitud dinámica

Factor de Seguridad

Longitud Dinámica de Diseño

Método Canadiense

Tapón tipo paralelo

Fórmula No. 3 modificada para Ph

3.36 m

2.0

6.72 m

Método Canadiense

Tapón tipo tronco cónico

Fórmula No. 5 y6

1.68 m

2.0

3.36 m

CASO JULCANI Tapón Diseñado Nivel 490 Método de Diseño

Tipo de Tapón Método Constru ctivo

Fórmu -la Aplica -da

Longitud Estática

Factor de Seguir -dad Estática

Método Canadiense

Tapón tipo tronco cónico

Fórmulas No. 4, 5 y 6

1.68 m

3

Longitud Diseño

Longitud Dinámi -ca

5.10 +m

1.80 m

Condición Estática

Factor de Seguri -dad Dinámi -co

Longitud Dinámi -ca de Diseño

2

3.60 m

Condición Dinámica

RESTAURACIÓN Y USOS POTENCIALES DE LOS TERRENOS RECUPERADOS Utilización de espacios subterráneos dejados por la minería como instalaciones deportivas (Caverna Gjovic, Noruega).

CONCLUSIONES