Parámetros de Diseño y Planificación de Botaderos

ÍNDICE ÍNDICE DE ILUSTRACIONES INTRODUCCIÓN Dentro de la cotidianidad en una faena minera, la producción de material estéril y su correcta depositación es todo un tema de estudio en el que se invierte bastante dinero para tener un llenado óptimo y eficiente de la ganga. He aquí donde nace el concepto de botadero, el cual es un lugar establecido (lo más cercano posible a la mina) en el que se depositan material sin valor económico presente. La ubicación y construcción de este tipo de obra es que sea técnica y económicamente viable. Es por esto que una correcta ubicación y llenado de estos botaderos será un factor importante en la toma de decisión de un proyecto, puesto que si la ubicación es lejana a la faena, los gastos en transporte y depositación del estéril se elevarán demasiado, por lo que puede dejar de hacer rentable un proyecto que tenía muchas posibilidades de llevarse a cabo. En los tiempos que actualmente acaecen, los ritmos de extracción y producción aumentan cada vez más de la mano de la evolución de la tecnología, por lo que la acumulación de material estéril diaria es bastante superior a la que se pensara siquiera hace 20 años. Por consiguiente, cualquier nueva propuesta o nueva tecnología aplicada a la optimización de los costos requeridos por los depósitos de lastre podría volver a flote a algunos proyectos que, actualmente, se encuentran en “stand by” debido a los altos costos que el transporte conlleva en el flujo de caja total de las finanzas de una mina.

DESARROLLO TEMÁTICO DISPOSICIONES LEGALES EXISTENTES El emplazamiento y el vaciado de los materiales en botadero, están regidos por el Reglamento de Seguridad Minera, Decreto N° 132, Titulo VII “Procesamiento de sustancias minerales”, Capitulo Cuarto “Depósitos de residuos mineros”, Artículos N° 338 al 344, los cuales establecen lo siguiente:

Artículo 340 Para conseguir la estabilidad de los depósitos de estériles se tendrá principalmente en cuenta en su diseño, la resistencia del terreno de emplazamiento, los materiales que serán depositados y sus características, el ángulo de talud que debe asegurar la estabilidad incluso para el Plan de Cierre, la altura que alcanzará, el correcto y expedito drenaje natural o artificial y los movimientos sísmicos, sean estos naturales o inducidos. Artículo 341 Cuando la naturaleza del material depositado lo exija, se deberán tomar las medidas técnicas para evitar combustiones espontáneas; y cuando la granulometría del material depositado lo requiera, se tomarán las medidas de control pertinentes para evitar su arrastre por el viento; siempre y cuando esta

polución implique riesgo para la vida e integridad física de las personas que se desempeñan en la Industria Minera y de aquellas que bajo circunstancias específicas y definidas están ligadas a ella.

Artículo 343 Cuando se utilicen señaleros o coleros para dirigir el vaciado a los botaderos, estos deben tener chalecos reflectantes e iluminación propia. Tanto los coleros como los operadores o choferes deben estar instruidos sobre la operación de descarga en botaderos, donde se incluyan las señalizaciones y ubicación para dirigir la maniobra. Artículo 344 No se permite el vaciado de desechos o residuos de cualquier otra naturaleza en los depósitos de estériles.

TIPOS DE BOTADEROS De Relleno Corresponde a la depositación de material en las depresiones naturales existentes cerca de la mina. El material estéril es descargado en accidentes geográficos como quebradas, cavidades o hundimientos de cerros, grietas de gran tamaño, rajos abandonados, etc. De Terrazas o Tortas La construcción de estos botaderos se lleva a cabo en zonas poco escarpadas. Operacionalmente son complejos, debido a que requiere de la construcción de rampas que permitan a los camiones y equipos de apoyo subir para generar el otro piso de la torta, para lo cual es necesario contar constantemente con equipos de apoyo que mantengan el piso parejo, tales como motoniveladoras, wheeldozer y bulldozer. De Avance por Volteo Se conocen también como botaderos de ladera, debido a su ubicación física en los cerros. Este tipo es el más usado en la minería nacional, puesto que permiten aprovechar la abrupta topografía de la alta cordillera. Su construcción no está exenta de problemas de estabilidad cuando existe una diferencia considerable de cotas entre pata y cresta, sin embargo tiene la ventaja de ser económico, ya que su construcción es simple. De Avance por Volteo con Generación de Muros Corresponde a un botadero mixto, producto de la unión de dos tipos de botaderos mencionados previamente, combina los botaderos de terrazas con el de avance por volteo. Lo conveniente de aprovechar los accidentes topográficos y luego alzar capas o terrazas generando la elevación de muros es que disminuye de forma considerable los costos de transporte.

PARÁMETROS QUE INFLUYEN EN LA PLANIFICACIÓN Y DISEÑO Para el diseño y planificación de un botadero se tienen 3 grandes aspectos a considerar:   

Parámetros Técnicos Parámetros Económicos. Parámetros Sociales.

Parámetros Técnicos i. Capacidad Requerida Es el aspecto más relevante en el diseño y la planificación de un botadero, de tal forma que el área definida tenga la capacidad total requerida para el depósito del material. Es importante considerar que el volumen y la secuencia de vaciado del material están dados por el plan minero elaborado con anterioridad. ii. Ubicación Física La deposición del estéril removido de la mina deberá efectuarse en algún lugar sin importancia económica en el presente y en el futuro, libre de recursos utilizables y al cual no se pretenda dar ningún otro uso, ya que, será una ubicación permanente. Normalmente es más económica una deposición definitiva, ya que, involucra un solo costo de movimiento de material, amortizable en un periodo más largo de tiempo. Sin embargo, en determinadas ocasiones es posible ubicar botaderos en sectores de explotación futura considerando que ellos se reutilizarán, asumiendo un costo de re-manejo de material.

iii. Reprocesamiento de minerales Los constantes y significativos avances tecnológicos en hidrometalurgia, llevan a cavilar sobre el reprocesamiento del material depositado en los botaderos. Por ello es importante analizar la ubicación de los botaderos en relación a las instalaciones. iv. Terreno de Fundación El terreno donde se construye el botadero debe ser en lo posible plano y naturalmente estable. Claro que, en ocasiones es ventajosa la presencia de accidentes topográficos debido a que algunos botaderos son ubicados en laderas de cerro o en quebradas secas. El material basal se encuentra definido por unidades geotécnicas en donde está emplazado el botadero. En el caso de que exista contacto entre 2 unidades geotécnicas, se calcula el valor medio entre las propiedades de contacto. v. Estabilidad La seguridad y permanencia del botadero a lo largo del tiempo depende de la rigurosidad con que sea estudiada la estabilidad, considerando variables tales como: el tipo de roca, granulometría del material, la posición del nivel freático, altura máxima y ángulo de talud del botadero, predicción de deslizamiento superficial y/o profundos, propiedades geomecánicas de la roca, posibles erosiones eólicas, socavaciones y las condiciones del entorno. En los estudios de botadero, se debe realizar una evaluación geotécnica para la estabilidad y caída de material en las condiciones más desfavorables (altura y ángulo global). Para un análisis en condición sísmica, se consideran coeficientes sísmicos definidos a partir de datos históricos del sector. vi. Hidrología y drenaje Los efectos del agua en los botaderos son muy relevantes, por lo cual su estudio y análisis es lo más indicado para evitar posibles problemas sobre el botadero. Se deben hacer estudios estadísticos climáticos y de cuenca receptora, los caudales de agua que pueden incidir sobre el depósito de estériles, para así darles la oportuna evacuación y evitar problemas de estabilidad y erosión. Los botaderos no son diseñados para retener agua o lodos, por lo tanto deben evitarse la formación de embalses líquidos y el establecimiento accidental de mantos freáticos en su interior.

Para recepcionar el agua de escorrentías superficiales se deben construir zanjas de intercepción ladera arriba del botadero. En el caso de botaderos de tipo terraza sobre terrenos llanos e impermeables, la base de apoyo debe conformarse con una pendiente mínima de 4% hacia el exterior, de forma que las aguas lluvias infiltradas no queden formando bolsas en el núcleo del botadero. Para la evacuación de caudales importantes, acumulados contra un talud del botadero, son preferibles los aliviadores encajados en la ladera, atravesando el cuerpo del botadero, ya que, estos son susceptibles de roturas y obstrucciones. Se deben estudiar con detalles las obras de toma y evacuación de los drenajes, de forma que no puedan inducirse problemas de estabilidad y/o erosión. Debe existir un control de evacuación para evitar problemas de estabilidad y erosión. Para prevenir futuros problemas se realizan zanjas de intercepción, dada la falta de drenaje en los botaderos.

vii. Factor de esponjamiento El factor de esponjamiento corresponde al aumento de volumen de una tonelada de roca producto de la tronadura con respecto a la misma in situ. viii. Ángulo de Reposo del Material El ángulo formado entre la generatriz del cono y su base. Por lo general el ángulo de reposo de material suelto alcanza valores entre 34° a 37° dependiendo de la granulometría. ix. Berma de Estabilidad Una de las consideraciones de estabilidad que se deben tomar cuando los botaderos alcanzan considerables alturas son las bermas de contención después de completada una o más capas del botadero. x. Ancho de Rampa La rampa es la infraestructura básica para realizar el transporte del material en la explotación a rajo abierto, el ancho está en función de los equipos de transporte. Como criterio básico operacional, se considera un ancho mínimo igual a 3 veces el ancho del equipo de transporte. También se debe considerar la construcción de pretiles de seguridad tanto en el borde de la rampa como en la pata, estos serán diseñados en función del radio de los neumáticos.

xi. Altura de Botadero. Para el diseño y operación de botaderos, la altura es un parámetro importante, ya que, los botaderos con mayor altura pueden presentar fracturas y hundimientos en sus pisos, por ende requieren mayor utilización de equipos auxiliares. Sin embargo, se podría mejorar esta condición con materiales de menor granulometría para tener mayor estabilidad, pero generan un aumento de los costos de tronadura. Además, capas de mayor altura implican rampas más largas aumentando el costo de transporte. Por otra parte, capas de menor altura se toman operacionalmente complejas producto de la continua construcción de rampas para acceder a niveles superiores. Parámetros Económicos El área destinada a botaderos debe ser de bajo costo tanto del punto de vista del terreno mismo, como de los posibles costos en que se debe incurrir para dejarlos aptos para la depositación. Por ello es necesario tener reconocido muy claramente los límites del yacimiento y de la propiedad minera. El costo de transporte y de depositación del material en el botadero incide fuertemente en los costos operativos. Por esto el botadero deberá estar los más cercano a los límites del pit final y a una cota más o menos similar de los bancos que aportarán estéril, con el fin de minimizar el costo de transporte, tanto por el acarreo mismo, como por la no construcción de nuevos caminos y vías de accesos hacia lugares de acopio. Parámetros Sociales El emplazamiento y operación del botadero no debe significar un daño ambiental real o potencial, lo cual se logra garantizar con un adecuado estudio. Es por esto, que se hace necesaria la realización de un estudio de impacto ambiental del sector afectado, producto de las diversas modificaciones que tiene a lo largo de la vida del botadero. Por otro lado, se debe tener en consideración que la estabilidad del depósito sea perdurable en el tiempo, debido a que si falla podría llegar a generar daños en sectores poblados, daños a causes de aguas, a la flora y fauna presente en el sector, corte de caminos, corte de suministro eléctrico, entre otros. Es por esta situación que las empresas hacen hincapié en el cuidado y mantención por el medio ambiente, antes y después de la construcción del botadero, considerando aspectos de seguridad, contaminación del aire y aguas, deterioro del paisaje y daños a la flora y fauna de la zona. Los factores que se deben analizar son: Seguridad del botadero de estéril.

Identificación de aspectos ambientales en los botaderos. Evaluación de impacto ambiental para el diseño de los botaderos.

DETERMINACIÓN DE LA ESTABILIDAD DE UN BOTADERO Dentro de la elaboración de botaderos existen diversos riesgos asociados debido a las propiedades del material base de estos. Los cuales pueden ser inestabilidades o caídas de material de grandes alturas adquiriendo estos una gran energía cinética. Falla en Borde de Botadero En el caso de materiales compactados, las fallas que se producen están en función de las estructuras presentes que por lo general son bastante predecibles, puesto que, generalmente, estas estructuras son debidamente mapeadas y tienen algún grado de presencia en la superficie, por lo que se puede estimar, prevenir y controlar la ocurrencia, de un evento de inestabilidad. A diferencia de los depósitos de material no compactado, en los cuales no siempre se puede determinar el volumen afectado por dicha inestabilidad, ya que la cara por la cual se deslizaría el material, no es recta sino curva. En algunas ocasiones puede apreciarse en el talud algún indicio de la inestabilidad y de ese modo estimar la curva de deslizamiento e incluso evitarlo con algún tipo de acción. Asimismo, se debe contemplar la falla en el borde de los botaderos por la prevención de posibles accidentes, entre los que se pueden presentar: Deslizamiento de equipos como bulldozers, motoniveladoras o camiones por la ladera. Interrupción de caminos por derrames. Capas de nieve que faciliten el deslizamiento. Hundimiento de los bordes. Choque de los equipos por maniobras indebidas. Volcamiento de camiones por exceso de velocidad.

Mantenimiento de Botaderos

Para no sufrir estos inconvenientes, se debe atacar el meollo del asunto, el cual es la compactación. De esta manera, se puede lograr que el material suelto llegue a ser lo más parecido posible a un material compacto, consiguiendo una mejor estabilidad y menor volumen. Este proceso se puede realizar en función de los recursos con que se disponga, pero generalmente se recurre al apoyo de equipos como bulldozers y wheeldozers, como se aprecia en la ilustración siguiente, no es muy común observar rodillos compactadores en estos sectores, sin embargo, la presencia y utilización de estos sería de gran utilidad. Se debe tomar en cuenta que la densidad del estéril al llegar y depositar, por ejemplo, puede ser de 1,8 t/m3 (para una densidad de 2,4 t/m3,), una buena compactación o mantención de un botadero tendría que permitir alcanzar densidades cercanas a 2 t/m3, este aumento en la densidad depende de la granulometría, el grado de esponjamiento con el cual llega el material a los botaderos y la calidad de mantención del depósito. Puede que la calidad en niveles inferiores del depósito sea mayor por la presión que ejerce la terraza de material dispuesto encima de este nivel, por lo que se podría esperar un comportamiento decreciente de la densidad en función de la altura. Presión Ejercida por el Botadero La influencia del peso de un depósito de gran volumen de material puede generar un efecto de presión sobre infraestructuras mineras cercanas como es el caso de un rajo, esta es la situación que se muestra en la ilustración siguiente. Por lo tanto, es vital que dentro de las consideraciones para la selección de un lugar para la disposición de material se incluya un estudio detallado de las condiciones del sector, para definir si el terreno será capaz de soportar sin problemas la disposición del estéril. Es adecuado destacar que existen casos en que al encontrarse el botadero muy cercano a la explotación de la mina, se detectan algunas anomalías en el rajo producto de la presión ejercida por los depósitos de estéril.

EJEMPLO PRÁCTICO, MINERA CANDELARIA Minera Candelaria es una mina a cielo abierto localizada a 5km al sur de Tierra Amarilla en la región de Atacama, el 80% de su propiedad pertenece a Freeport Mc-Moran. Comenzó su explotación el año 1993 y sus productos son principalmente concentrado de cobre y oro.

La producción promedio anual de estéril es de 70 millones de toneladas aproximadamente, por lo cual un buen diseño y ubicación de sus botaderos es vital para mantener los costos de transporte controlados y el proyecto siga siendo rentable. Debido al gran volumen de estéril con el que se trabaja se dispone de varios botaderos alrededor del rajo: i. Botadero Norte: Se encuentra al norte del rajo, es el más importante del proyecto contando con una capacidad de 1500 millones de toneladas aproximadamente. ii. Botadero Nantoco: Es un botadero alternativo que posee el proyecto teniendo una capacidad de 400 millones de toneladas. iii. Botadero Oficina: Al igual que el Nantoco es una alternativa dentro del proyecto, tiene una capacidad de 500 millones de toneladas. iv. Muro Tranque de Relave El Buitre: Se originó para formar una muralla de contención al tranque de relave. v. Muro Tranque de Relave Los Diques: Es un sector potencial para depositar relaves. vi. Botadero Sur: Fue utilizado al principio del proyecto, cuenta con una capacidad de 120 millones de toneladas. Actualmente está en desuso. Los distintos criterios que se utilizaron para diseñar los botaderos son los siguientes: a) El factor de esponjamiento utilizado es de un 30%, por lo que la densidad esponjada es de 2,2 ton/m3. b) El ángulo de reposo utilizado es bastante conservador, llegando a los 34º. c) La berma de estabilidad utilizada es de 20 metros en la horizontal cada 60 metros avanzados en la vertical. d) El ancho de rampa corresponde a 32 metros con una pendiente del 10%, diseñado para camiones Cat de 240 toneladas métricas.

CONCLUSIONES

Los Botaderos o Depósitos de Lastre son fundamentales en la operación de cualquier faena minera, ya sea superficial o subterránea, debido a la gran cantidad de material estéril que producen, por lo que no se puede concebir el proceso de extracción del mineral sin ellos. Debido a que los costos asociados a la operación minera dependen fuertemente de los costos de transporte, es fundamental realizar un correcto estudio antes de establecer la ubicación y posterior operación de los botaderos. Existen distintos tipos de botaderos, la elección y emplazamiento de estos, depende de distintos factores técnicos como la topografía del sector, el área de emplazamiento, naturaleza de los materiales, parámetros geotécnicos, hidrología y drenajes naturales, capacidad requerida según el plan minero, altura, rampas, factor de esponjamiento, otros de carácter económico como la distancia mina-botadero (lo más cerca posible) y otros sociales como la seguridad y el impacto en el medio ambiente que puede producir la realización de estos. Por ende, esta elección se hace en función de lograr un equilibrio entre costos, seguridad e impacto ambiental. Además de estos factores, existe toda una normativa legal que se debe cumplir para el emplazamiento y el vaciado de los materiales en botadero, los cuales están regidos por el Reglamento de Seguridad Minera, Decreto N° 132, Titulo VII “Procesamiento de sustancias minerales”, Capitulo Cuarto “Depósitos de residuos mineros”, Artículos N° 338 al 344. En cuanto a la estabilidad de los botaderos, se tiene principalmente en cuenta su diseño, la resistencia del terreno de emplazamiento, los materiales que

serán depositados y sus características, el ángulo de talud que debe asegurar la estabilidad incluso para el Plan de Cierre, la altura que alcanzará, el correcto y expedito drenaje natural o artificial y los movimientos sísmicos, sean estos naturales o inducidos. Además, se debe tener en cuenta las fallas y estructuras del sector para poder estimar, prevenir y controlar la ocurrencia, de eventos de inestabilidad. Para conseguir una mejor estabilidad, se debe atacar la compactación, ya que así se puede lograr que el material suelto llegue a ser lo más parecido posible a un material compacto. Además se debe realizar un estudio detallado de las condiciones del sector, para definir si el terreno será capaz de soportar sin problemas la disposición del estéril. Por último, cabe destacar que hoy en día, existe un crecimiento de consumo acelerado de los minerales lo cual hace que cada día se produzcan mayores volúmenes de estéril, por ende una mayor cantidad de problemas asociadas a la depositación de estos materiales.

http://www.buenastareas.com/ensayos/Parametros-De-Dise%C3%B1o-yPlanificaci%C3%B3n-De/40194637.html

BIBLIOGRAFÍA Y REFERENCIAS

Estudio Técnico – Económico de Diseño y Estrategia de Llenado de Botaderos Estéril Proyecto Minera Antucoya – Nicolás Alejandro Valenzuela Ramírez. 2012 Evaluación Técnica y Económica en el Diseño y Ubicación de Botaderos en Compañía Contractual Minera Candelaria -- Patricio Andrés Rojas Muñoz. 2011