“Simposio Internacional de Cierre y Recuperación de Faenas Mineras”

Simposio Internacional Ciencia y Tecnología: “Rol Estratégico de la Gestión Tecnológica del Cierre de Faenas Mineras para Alcanzar una Minería Sustentable en la Región de Atacama” Universidad de Atacama. 5 y 6 de Junio 2008.

NORMATIVA Y TECNOLOGIAS INNOVADORAS APLICADAS A DEPOSITOS DE RELAVES

Dr. Ing. RAUL ESPINACE ABARZUA Grupo de Geotecnia - Pontificia Universidad Católica de Valparaíso http://icc.ucv.cl/geotecnia

“Simposio Internacional de Cierre y Recuperación de Faenas Mineras”

REGULACIONES PARA DISEÑO, OPERACIÓN Y CIERRE DE FAENAS MINERAS EN CHILE Sistema de Evaluación de Impacto Ambiental (1994).

Los EIA exigen la presentación de una “Descripción de la fase de cierre y/o abandono” para Modificaciones o Proyectos nuevos, que se sometan al SEIA (Compromiso en la RCA es presentar un Plan de Cierre definitivo, antes de la paralización)

Acuerdo Marco de Producción Limpia (2002). Guía Metodológica para el Cierre de Faenas Mineras.

Reglamento de Seguridad Minera (2004):

se espera recibir al año 2009 unos 250 proyectos de

cierre

Reglamento para la Aprobación de Proyectos de Diseño, Construcción, Operación y Cierre de los Depósitos de Relaves (Aprobado abril 2007). Anteproyecto de Ley de Cierre de Faenas Mineras

(última versión marzo 2006. Minería a

SGP)

Anteproyecto de Ley de Remediación de PAM (última versión de Sernageomin a Minería, año 2005) 2

“Simposio Internacional de Cierre y Recuperación de Faenas Mineras”

REQUISITOS TÉCNICOS A CUMPLIR EN PLAN DE CIERRE DE FAENAS MINERAS (Reglamento de Seguridad Minera, Feb. 2004) TRANQUES DE RELAVES: • • • • • • • • • • • • • •

Desmantelar instalaciones (ductos, ciclones, muelles) Manejo o secado de laguna de aguas claras Cercar torres colectoras Estabilización de taludes (reforzamiento) Compactación berma coronamiento Mantención de canales perimetrales Sistema de evacuación de aguas lluvia (sifones, vertederos) Recubrimiento de cubeta y taludes (suelo natural, suelo granular, vegetar) Aplicar medidas de reparación Instalar señalizaciones Cierre de accesos Habilitación de vertederos de emergencia Piscinas de evaporación Construcción de muro al pie del talud Una buena operación reduce los costos finales de Cierre

“Simposio Internacional de Cierre y Recuperación de Faenas Mineras”

RIESGOS O PROBLEMAS GEOTÉCNICOS ASOCIADOS A TRANQUES DE RELAVES

• Licuación del prisma resistente. • Inestabilidad de taludes (bajo condiciones estáticas y sísmicas). • Deformaciones excesivos. • Rebalse, overtoping y vaciamiento. • Piping o tubificación. • Inestabilidad del suelo de Fundación • Planos de falla por precipitaciones o erosión eólica 4

“Simposio Internacional de Cierre y Recuperación de Faenas Mineras”

RIESGOS ASOCIADOS A PRESAS DE RELAVES

Over topping

Over topping

Falla circular de taludes

Falla en cuña de taludes

“Simposio Internacional de Cierre y Recuperación de Faenas Mineras”

RIESGOS ASOCIADOS A PRESAS DE RELAVES Deformaciones sísmicas y licuación

Zona licuada

6Inestabilidad falla del suelo de fundación

“Simposio Internacional de Cierre y Recuperación de Faenas Mineras”

RIESGOS ASOCIADOS A PRESAS DE RELAVES

Erosión eólica

Cárcavas por erosión eólica o hídrica 7

“Simposio Internacional de Cierre y Recuperación de Faenas Mineras”

RESUMEN EJECUTIVO CATASTRO DE DEPOSITOS DE RESIDUOS MINEROS (SERNAGEOMIN, 1992) R E G IO N

P R O VIN C IA

A N T O F A G A ST A SEG UN DA E L LO A T O C O P I L LA C H A Ñ A R AL TE R CE RA

C O P IA P O H UASCO

C H O AP A

C UAR TA

E LQ U I

L IM A R I

CO MUN A

AN T O F AG A S T A M E J IL L O N E S SIE R R A G O R D A TA LTA L C A L AM A M A R IA E L EN A T O C O PIL L A C H A Ñ AR A L D IE G O D E AL M A G R O CALDERA C O P IA PO T I E R R A A M A R I LL A F R E IR IN A VA L L E N A R I LL A P E L LO S V I L O S M IN C H A SA L A M AN C A A N D A C O LL O C O Q U IM B O LA H I G U E R A LA S E R E N A PA IG U AN O VIC U Ñ A C O M B AR B AL A M O N T E P AT R IA O V AL L E PU N IT A Q U I R IO H U R T A D O

N º D E D E P O S IT O S D E R E SID U O S M IN E R O S C OM U NA R E G IO N

12 7 7 23 1 3 3 23

56

48 1 97 19 3 22 63 6 5 14 1 40 15 36 35 1 25 23 7 27 24 1

2 13

4 22

“Simposio Internacional de Cierre y Recuperación de Faenas Mineras”

RESUMEN EJECUTIVO ESTUDIO CATASTRAL DE DEPOSITOS DE RESIDUOS MINEROS (PUCV, 2004) • TRANQUES EN COMUNAS: REGION

PROVINCIA

PETORCA

QUINTA SAN FELIPE DE ACONCAGUA LOS ANDES VALPARAISO

COMUNA Cabildo Petorca La Ligua Hierro Viejo Pedegua Catemu San Felipe Putaendo Llay-Llay San Esteban Puchuncaví

• CONDICIONES DE OPERACIÓN: CONDICION DE OPERACION Nº DE DEPOSITOS EN OPERACIÓN

7

ABANDONO TEMPORAL

3

ABANDONO DEFINITIVO

31

COMUNA 13 8 3 1 1 5 3 3 1 2 1

Nº DE DEPOSITOS PROVINCIA

REGION

26

41 12 2 1

“Simposio Internacional de Cierre y Recuperación de Faenas Mineras”

DIAGNÓSTICO CONDICIONES AMBIENTALES

45

45

40

40 N° Tranques de relaves.

N° Tranques de relaves.

ESTABILIDAD

35 30 25 20 15 10 5 0

Erosión

0

0

3

9

Deficiente

21 11

18 14

Inaceptable

6

0

Aceptable

30 25 20 15 10 5

Estabilidad Mecánica

Muy Buena Buena

35

0 Estabilidad Hidrológica

Agua

Aire

Flora

Fauna

Paisaje

Población humana

0 Muy Buena 14 Buena 26 Aceptable 1 Deficiente 0 Inaceptable

17 6 7 5 6

0 19 19 3 0

2 17 17 5 0

26 13 2 0 0

0 0 23 18 0

22 12 6 1 0

“Simposio Internacional de Cierre y Recuperación de Faenas Mineras”

Catastro Parcial de Pasivos Ambientales Mineros (PAM). Información 2007 de SERNAGEOMIN

Actualmente existen 867 depósitos de relaves de los cuales el 14% (121) se encuentra en operación y el 86% en abandono (P.Cartagena, 2007). De estos 121, 107 son tranques de relaves en operación. De ellos, sólo el 42% entrega informes trimestrales del control de operación de los tranques Del total de depósitos de relaves, sólo 342 fueron sometidos al DS. 86 que regulaba el diseño y la operación. El Proyecto Focigam catastró 213 faenas mineras abandonadas y paralizadas

Catastro Parcial de Pasivos Ambientales Mineros (PAM). Proyecto FOCIGAM. (Convenio Sernageomin, Chile JICA, Japón, 2002-2007) 11

“Simposio Internacional de Cierre y Recuperación de Faenas Mineras”

Catastro Parcial de Pasivos Ambientales Mineros (PAM). Proyecto FOCIGAM

Seguridad: Contaminación: Flujos: Uso del terreno: 12

Poblaciones y personas cercanas a sitios riesgosos Material particulado desde tranques abandonados y substancias peligrosas Por debilidades de muros de contención Subsidencia del suelo

“Simposio Internacional de Cierre y Recuperación de Faenas Mineras”

“Nuevo Reglamento para la Aprobación de Proyectos de Diseño, Construcción, Operación y Cierre de Depósitos de Relaves”.

Principales Contenidos Geotécnicos de Diseño y Operación 1. 2. 3. 4. 5. 6.

Análisis de Estabilidad Sísmica. Análisis de Licuefacción sísmica. Determinación de Presiones de Poros y de Desplazamientos. Análisis Dinámicos Basados en Propiedades Dinámicas de las Arenas (tema de análisis en (“)). Revancha y Ancho de Coronamiento. Estabilidad e Impermeabilización del Muro de Partida.

(“) Obligaciones Decreto. 248 El Artículo 14, letra o) sobre métodos o fases requeridas para el análisis de la estabilidad de taludes, solicita para la fase III, “Análisis dinámicos basados en ensayos de propiedades dinámicas de los suelos, incluyendo cálculo de desplazamientos” para muros mayores de 15 m.) 13

“Simposio Internacional de Cierre y Recuperación de Faenas Mineras”

Principales Contenidos Geotécnicos de Diseño y Operación

7. Sistemas de Drenaje y Recolección de Aguas (“El muro de contención o prima resistente, debe contar con un sistema de drenaje en su base”) 8. Creación de Planos de Fallas en el muro por precipitaciones, por erosión eólica u otros. 9. Efecto Envejecimiento en las Propiedades de los Depósitos (solicitado en la fase IV “Análisis para Condiciones de Cierre” Artículo 14, letra o) 10. Determinación de Sistemas de Instrumentación y Monitoreo. 11. Determinación de Distancia Peligrosa (Tema de análisis planteado por el Dcto. 248) .

(“) Obligaciones Decreto 248 Sistema de Impermeabilización del fondo de la cubeta (se debe analizar el concepto “no es permitido el uso de una geomembrana”). 14

“Simposio Internacional de Cierre y Recuperación de Faenas Mineras”

FACTORES GEOTÉCNICOS CLAVES PARA REDUCIR EL RIESGO DE INESTABILIDAD DURANTE LA OPERACION

• Pendiente de taludes adecuada, principalmente en dirección “aguas abajo”. • Granulometría y Nivel de Compactación adecuado. • Contar con Parámetros resistentes adecuados. • Bajas presiones intersticiales al interior del prisma resistente. • Altura de revancha y ancho de coronamiento suficientes. • Eficiente Sistema de Drenaje

“Simposio Internacional de Cierre y Recuperación de Faenas Mineras”

Resumen de Aspectos a Tener Presente Durante la Operación (Informe Trimestral a Sernageomin) 1. 2. 3. 4. 5.

Factores Asociados a la geometría del depósito Factores Asociados a la presencia de Aguas Factores Asociados a la colocación de las Arenas Descripción de los sistemas de instrumentación y control Factores Asociados al Control de Calidad del Tranque

1. Factores Asociados a la geometría del depósito •

Altura del tranque

•

Angulo del talud aguas abajo

•

Perfiles topográficos representativos del período

Altura de la revancha • Ancho del coronamiento •

16

“Simposio Internacional de Cierre y Recuperación de Faenas Mineras”

2. Factores Asociados a la colocación de las Arenas y comportamientos estructural

Método de compactación y maquinaria empleada •

Ensayos de Referencia Proctor Normal o Proctor Modificado •

Ensayos de control de la compactación (densidad in situ). •

17

“Simposio Internacional de Cierre y Recuperación de Faenas Mineras”

3. Factores Asociados a la presencia de Aguas Posición nivel freático en piezómetros del muro •

•

Presencia de aguas en drenes del muro.

•

Posición de la laguna de aguas claras.

•

Presencia de aguas en pozos de monitoreo

4. Sistemas de Instrumentación y Control • Presiones de poros • Desplazamientos • Asentamientos • Filtraciones • Aceleraciones sísmicas • Otras definidas en el proyecto 18

Tranque Tal Tal de Enami

“Simposio Internacional de Cierre y Recuperación de Faenas Mineras”

5. Factores Asociados al Control de Calidad del Tranque •

Entidad o Sistema responsable del control de calidad

•

Normativa de los ensayos empleada

•

Interpretación del control de calidad y su correspondencia con exigencias de proyecto

•

Reacción oportuna ante la presencia de fallas con medidas de solución

•

Necesidades de capacitación Técnica y Profesional

•

Generación de fundamentos para ampliaciones o Planes de Cierre

19 Tranque San Esteban de Tierra Amarilla

“Simposio Internacional de Cierre y Recuperación de Faenas Mineras”

DESAFIOS ASOCIADOS A LA CONSTRUCCION Y CIERRE DE TRANQUES DE RELAVES

• Generar sistemas de evaluaciones estructurales permanentes para reducir riesgos durante la operación y facilitar acciones en el Cierre (licuación del prisma resistente; Inestabilidad de los taludes; rebalse u overtoping; piping o tubificación, etc)

• Implementar acciones para reducir impactos ambientales sobre suelo, agua y aire, por la acción eólica, drenaje ácido, u otras.

• Intervención ante impactos paisajísticos o al ecosistema

20

“Simposio Internacional de Cierre y Recuperación de Faenas Mineras”

Rehabilitación Ex Pozo La Feria

21

“Simposio Internacional de Cierre y Recuperación de Faenas Mineras”

RESPUESTAS INNOVADORAS ASOCIADAS A LA CONSTRUCCION Y CIERRE DE TRANQUES DE RELAVES. INVESTIGACIONES ACTUALES EN LA PUCV

• Efecto envejecimiento sobre los parámetros geotécnicos de los depósitos mineros. • Desarrollo de Nuevas Metodologías de Control de Operación. • Generación de nuevos Métodos de estimación de la estabilidad de taludes en depósitos de residuos en operación. • Aplicación de estabilizadores químicos para mejorar las condiciones estructurales y ambientales de un tranque de relaves

• Desarrollo de herramientas biogeotecnológicas para potencia la fitoestabilización de tranques de relave • Aplicación de substancias poliméricas extracelularescorporar cohesión a las arenas

22

“Simposio Internacional de Cierre y Recuperación de Faenas Mineras”

1.- NUEVAS TECNOLOGÍAS ASOCIADAS A CONDICIONES ESTRUCTURALES Y AL EFECTO ENVEJECIMIENTO Al evolucionar positivamente los valores de los parámetros resistentes de las arenas de relaves del tranque, con respecto a los valores asumidos en las hipótesis iniciales de diseño, es posible aumentar su vida útil. Causas 8

Consolidación por carga o secamiento.

8

Cambios de fábrica por historial sísmico.

8

Variación de la línea de flujo.

8

Creación de vínculos físico químicos.

Efectos

23

8

Aumento de la resistencia cíclica.

8

Aumento de c y φ.

8

Aumento de índices de penetración

“ E X P E R I E N C I A S D“Simposio E L G R UInternacional P O D E Gde EO T E CyNI A CON IN T I T U Mineras” C I O N E S E X T R AN J E R A S “ Cierre Recuperación deSFaenas

Evolución del Ncpt en el período 1991- 2002 en un tranque de relaves Ensayo de penetración CPT dinámico.

Envejecimiento Poste 40 A. AR

0,0 1,2 2,4 3,6 4,8

Profundidad (mt)

6,0 7,2 8,4 9,6 10,8 12,0 13,2 14,4 15,6 16,8 18,0 19,2 20,4

1992

Tranque Nº 3 Planta M.A Matta R. ENAMI. Copiapó. 24

1997

2000

2002

19 5

18 0

16 5

15 0

13 5

12 0

10 5

90

75

60

45

30

15

0

Nº de Golpes

“Simposio Internacional de Cierre y Recuperación de Faenas Mineras”

AMPLIACIÓN DE LA VIDA. NUEVOS PARÁMETROS GEOTÉCNICOS ESTIMADOS

Poste 40

Poste 120 A.AR

Poste 120 A.AB

Cámara 5-6

Cámara 2-3

Estribo Derecho

φ (°)

33

33

34

32

33

33

C (t/m2)

0.75

0.75

0.65

0.75

0.75

0.65

Ubicaci ón

Ampliació Ampliaci ón Poste 40

Cota coronamiento de proyecto: 485

POSTE 40 Cota coronamiento 483.357 pendiente 1:3,5 pendiente 1:4.51

12°

Linea de fl ujo de proyecto CPT ene 02

8,5

95,7

Variación de la geometría del prisma resistente. 25

16°

20,8

Pendiente 1:2

Cota Pi ede Talud 462.60

Cota coronamiento de ampliación: 490

“Simposio Internacional de Cierre y Recuperación de Faenas Mineras”

0

ESTABILIDAD DE TALUDES Y ANÁLISIS DEL POTENCIAL DE LICUACIÓN 50

100

1 50

20 0

0

10

20

30

40

Software LIQUITER

50 N

2 6

5

4

3

de ensayos de penetración

250 S

>>1.3 >>1.3 >>1.3 >>1.3 >>1.3 >>1.3 >>1.3 >>1.3 >>1.3 >>1.3 >>1.3

1

Análisis de estabilidad. Parámetros resistentes obtenidos

0

9

8

7

>>1.3

10

>>1.3 >>1.3

13

12

11

>>1.3 >>1.3

Z 0

1

2

3

4

5 FS

(N) Nspt

(S ) Tensión vert. t ot ale [ kN/ m²]

FS