Guía para el cumplimiento de DS248 Depósitos de relaves bajo producción de 5000 tpm

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1 Diciembre 2016 Guía para el cumplimiento de DS248 Depósitos de relaves bajo producción de 5000 tpm Documento Externo Preparado por: Sebastián Urbano María Francisca Falcón Ingeniero Civil M.Sc. Ingeniería Geotécnica Geóloga Magister en Medio Ambiente Ingeniero de proyecto Depto. Depósitos de relaves Jefa Depto. Depósitos de relaves 1/16

2 1.0 INTRODUCCIÓN Diciembre 2016 Dentro de la medidas impulsadas dentro del año de la productividad 2016 lanzado en marzo de 2016 por la presidenta Michelle Bachelet, Sernageomin ha estado trabajando en la simplificación y optimización de procesos internos que permitan disminuir los tiempos de revisión y aprobación de proyectos, todo con el fin de facilitar inversiones en el ámbito minero. Es por esta razón que el Departamento de Depósitos de Relaves de este servicio ha efectuado la presente guía para facilitar el entendimiento por parte de la pequeña minería de los requerimientos que exige el DS248 de 2007 del Ministerio de Minería, para la aprobación de proyectos de Depósitos de Relaves para producciones de planta menores a 5000 tpm. 2.0 RECOMENDACIONES PARA EL CUMPLIMIENTO DE ARTÍCULO 14 El artículo 14 del mencionado DS248, indica que el usuario deberá presentar al Sernageomin una solicitud de aprobación del proyecto de depósito de relaves, la cual deberá incluir la información mínima indicada en dicho artículo, referente a ubicación, dimensiones del muro, marco geológico del emplazamiento, entre otros. Respecto a dicha información mínima, es que esta guía presenta recomendaciones para proyectos de pequeña minería que cumplan con los siguientes criterios: Producción mensual de planta menor a 5000 toneladas. Muros de confinamiento del depósito de altura menor a 5 m. Estas recomendaciones podrán ser usadas como una guía para los proyectos de pequeña minería, todo con el objetivo de minimizar los tiempos de revisión de dichos proyectos y promover buenas prácticas en el diseño de depósitos de relaves. Este tipo de proyectos puede ser efectuado con profesionales ingeniero civiles y/o geólogos con expertise comprobada en mecánica de suelos. El Servicio Nacional de Geología y Minería está abierto a dudas, consultas y/o sugerencias respecto del proceso de revisión de este tipo de proyectos, a través de reuniones presenciales o videoconferencias, cumpliendo con lo establecido en la ley sobre acceso a la información pública. 2/16

3 2.1 Letra a) DS248 Información del Usuario Diciembre 2016 El usuario debe entregar el rut y la dirección comercial del representante legal de la empresa. Se deben entregar en casos de arrendamiento los contratos entre las partes que permitan la construcción y/o operación del depósito proyectado 2.2 Letra b) DS248 Localización de la faena minera Debe entregarse una descripción de la faena de explotación minera y la planta de procesos que genera los relaves. Además, deben entregarse los títulos de propiedad, servidumbre o cualquier otra figura del terreno superficial en donde se emplazará el depósito proyectado. Casos especiales, como plantas maquiladoras o planta de reprocesos de relaves deben ser descritas también. 2.3 Letra c) DS248 Ubicación del depósito Debe entregarse los siguientes antecedentes Plano regulador de la comuna en donde se emplazará el depósito Distancia al concentrados y centros poblados (ejemplo siguiente Figura 1) Figura 1: Centros poblados 3/16

4 Plano escala 1:2500 del depósito y sus principales instalaciones (ejemplo siguiente Figura 2) Diciembre 2016 Figura 2: Plano general depósito de relaves Hoya hidrográfica afectada. 4/16

5 Diciembre Letra d) DS248 Cronograma del proyecto Es necesario entregar una pequeña carta gantt en donde se indique la mayoría de la partidas de construcción, operación y cierre del depósito de relaves proyectado (ejemplo Figura 3) Figura 3: Ejemplo cronograma 2.5 Letra e) DS248 Capacidad del depósito Es necesario indicar la capacidad final del depósito tanto en tonelaje como en volumen, además de tu producción diaria de relaves, como su crecimiento anual. Un ejemplo de estos datos se observa en el siguiente plan de depositación de un tranque de relaves (Figura 4) Figura 4: Ejemplo plan de depositación 5/16

6 2.6 Letra f) DS248 Presentación de antecedentes geológicos Diciembre 2016 El titular debe entregar los antecedentes geológicos necesarios para sustentar la estabilidad del depósito. Es recomendable para proyectos de pequeña minería que para prospectar el suelo de fundación, efectúen al menos las siguientes calicatas 3 calicatas de al menos 3 m de profundidad en la zona de mayor altura del muro proyectado, 1 dentro de la traza del muro, 1 aguas abajo y una aguas arriba. 2 calicatas de al menos 3 m de profundidad en las zonas de los estribos del muro. 1 calicata en la fuente de material de empréstito para el muro en casos de embalses de relaves La siguiente figura muestra un ejemplo de la distribución de las calicatas en un depósito proyectado Figura 5: Distribución calicatas 6/16

7 Diciembre 2016 En cada una de estas calicatas es recomendable al menos efectuar el siguiente trabajo de descripción. Descripción visual de los estratos observados en la excavación mediante el método indicado en ASTM2488. La siguiente Figura 6 muestra un ejemplo de un log de calicata tipo Figura 6: Ejemplo log calicata 7/16

8 Diciembre 2016 Una medida de densidad insitu al menos a 1 m de profundidad. Es posible usar el método del cono de arena (manual de carreteras) Extracción de una muestra al menos 5 kg del estrato predominante para posteriores ensayos de laboratorio. Registro de nivel de aguas. 2.7 Letra g) DS248 Descripción del método constructivo Es necesaria la descripción del método constructivo de acuerdo a las definiciones del artículo 6 del DS248. Los métodos de construcción válidos en chile son Aguas abajo y eje central (Figura 7); Aguas arriba está prohibido por el DS248. Figura 7: (a) Método de crecimiento de aguas arriba, (b) método de crecimiento en línea central, (c) método de crecimiento de aguas abajo (Troncoso, 1992) 8/16

9 2.8 Letra h) DS248 Muro de arena en caso de Tranque de relaves Diciembre 2016 Es necesario indicar para los tranques de relave las características de las arenas con las cuales se construirá el muro del depósito. Esta descripción debe al menos contener lo siguiente: Descripción de la granulometría de la arena (% bajo malla 200 debe ser menor a 20%). Grado de compactación del muro de arenas (recomendable al menos un 95% del proctor estándar) Método constructivo (depositación hidráulica, compactación por rodillo) Construcción mediante método eje central o aguas abajo. En caso de proyectos nuevos, es posible usar la información de las arenas de otros depósitos de relaves con el productor cuente como base de información geotécnica para el nuevo proyecto. Lo recomendable será siempre la disponibilidad de un pilotaje para la obtención de los datos. 2.9 Letra i) DS248 Diagrama de Flujo Se debe presentar un diagrama de flujo del proceso (ejemplo Figura 8), además un plano donde se muestren las principales instalaciones del depósito (ejemplo Figura 9). Figura 8: Ejemplo diagrama 9/16

10 Diciembre 2016 Figura 9: Ejemplo de planta con instalaciones del depósito de relaves 2.10 Letra j) DS248 Descripción de las dimensiones del depósito El titular debe entregar al menos los siguientes datos del depósito: Geometría completa del depósito (altura, taludes, pendientes del relave, ancho de coronamiento del muro) Área, volumen y tonelaje del depósito Letra k) DS248 Depósitos adyacentes En esta sección el titular debe identificar los depósitos de relaves en un radio de 500 m alrededor del depósito de relaves, e indicar las características geométricas principales Letra l) DS248 Características especiales del diseño Debe presentarse una descripción e ilustración de los siguientes elementos Tipo de transporte desde el Concentrador al depósito, si es tubería, canal u otro, Método de clasificación de los relaves, en el caso que se considere en el proyecto Balance de masas del relave, 10/16

11 Sistema de depositación de arenas y lamas, Sistemas de drenaje y recolección de las aguas percoladas de los muros (ejemplo Figura 10) Diciembre 2016 Figura 10: Ejemplo sistema de drenaje y canal de inspección Sistemas de descarte o recirculación de las aguas decantadas desde la laguna o zona de aguas claras (ejemplo Figura 11) Figura 11: Ejemplo torre de captación aguas claras 11/16

12 Diciembre 2016 Sistema de impermeabilización del fondo de la cubeta y su sistema de captación de las infiltraciones si se requiere y su disposición final, Canales perimetrales para la contención de escorrentías, indicando sus dimensiones, (ejemplo Figura 12) Figura 12: Ejemplo sección canal perimetral Obras para la intercepción y desviación de cursos de aguas naturales existentes en el lugar de emplazamiento Letra m) DS248 Determinación de los parámetros geotécnicos Los parámetros geotécnicos del suelo de fundación y del material de construcción del muro del depósito deben ser definidos de acuerdo a la caracterización visual indicada en el apartado 2.6, y además de los siguientes ensayos mínimos a las muestras de suelo extraídas: Granulometría Límites de Atterberg Peso específico Densidad in situ Para la determinación del ángulo de fricción interna de los suelos, es posible usar la siguiente, tomada de NAVFAC. 12/16

13 Diciembre 2016 Figura 13: Correlación angulo de fricción interna y peso específico 2.14 Letra n) DS248 Sistemas de control Es necesario tener las zanjas donde llegan los drenes siempre limpios, con el fin de detectar cualquier filtración que pudiese saturar el pie del talud y afectar la estabilidad del depósito. Medidas de control sencillas es la visualización de grietas en el coronamiento del depósito, que pudieran informar deformaciones Letra o) DS248 Análisis de estabilidad Se solicita entregar los análisis de Estabilidad de Taludes de acuerdo a las Fases que se indican en el DS248, artículo 14 letra o). Dichos análisis deben incluir todas las consideraciones indicadas para cada Fase de los análisis de Estabilidad de Taludes, entre las cuales están: Fase I: Simulación de estabilidad estática (Análisis pseudo-estáticos) asumiendo licuefacción total de los relaves de la cubeta. En esta Fase se puede considerar la reducción de resistencia en el relave una vez licuado, la cual puede considerarse como un fluido sin resistencia al corte. 13/16

14 Diciembre 2016 Fase II: Simulación de estabilidad estática (Análisis pseudo-estáticos) con determinación simplificada de las presiones de poros. El factor de Seguridad resultante del cálculo de las fases anteriores, no debe ser menor de uno coma dos (1,2). Para el caso de depósitos pequeños (con muros menores de 15 metros de alto) cumplida esta condición, no será necesario cumplir la fase III. En esta Fase se solicita considerar un nivel freático que sea conservador para el análisis de estabilidad, como la presencia de agua una cierta altura dentro del muro. Fase III: Análisis dinámicos basados en ensayos de propiedades dinámicas de los suelos, incluyendo cálculos de desplazamientos. Esta Fase no es necesaria, debido a que el muro, de acuerdo a los antecedentes presentados por la empresa, tiene una altura menor a 15 m. Fase IV: Análisis para condición de Cierre, incluyendo eventos solicitantes máximos y efectos del tiempo en las propiedades de los depósitos. En esta Fase se solicita considerar el sismo máximo para el análisis de estabilidad, junto con una consideración sobre las propiedades esperadas de los materiales a largo plazo Letra p) DS248 Sismo de diseño Para el correcto uso de un parámetro de aceleración basal del suelo de fundación y su respectivo coeficiente sísmico horizontal, es posible usar las recomendaciones de la norma Chilena Nch 433 para la elección del parámetro Ao, y considerar k h =0.5*Ao, donde Y donde la respectiva zona sísmica del proyecto puede ser buscada en la tabla 4.1 de la misma norma Nch Letra q) DS248 Distancia peligrosa Para el cálculo de distancia peligrosa, puede efectuarse mediante la metodología de Lucia et al. (1981), en casos que apliquen de acuerdo a dicha metodología. Un ejemplo de aplicación de estas recomendaciones a un caso tipo de un depósito de relave se encuentra en el ANEXO A, con el fin de clarificar los conceptos más complejos de geotécnia que toma en consideración el DS248 14/16

15 2.18 Letra r) DS248 Estudios complementarios Diciembre 2016 Es necesario en casos que los depósitos de relaves se encuentren cercanos al eje de alguna quebrada, efectuar un estudio de crecidas para determinar si esta crecida pudiera ser contenida por el depósito o pudiera socavar el pie del talud. Metodologías de estudio de crecidas recomendables pueden ser las presentandas por DGA. 3.0 RECOMENDACIONES ADICIONALES Para los tranques de relave, la laguna operacional debe estar lo más alejada del muro del depósito La revancha del depósito debe ser de 1 metro mínimo. 15/16

16 Diciembre 2016 ANEXO A: Ejemplo de aplicación 16/16

17 Guía para la presentación de proyectos de depósitos de relaves de pequeña minería Anexo A- ejemplo de aplicación DEPARTAMENTO DE DEPOSITOS DE RELAVES SUBDIRECCIÓN NACIONAL DE MINERIA SERNAGEOMIN María Francisca Falcón Geóloga Magister en Medio Ambiente Jefa Departamento Depósitos de Relaves Sebastián Urbano Armijo Ingeniero Civil M.Sc. Ingeniería geotécnica Ingeniero de proyectos Departamento Depósitos de Relaves Sernageomin Diciembre 2016

18 Ejemplo de aplicación 1. Investigación geotécnica 1.1 Localización satelital 1.2 Fotos del terreno 1.3 Calicatas 1.4 Ensayos in situ 1.5 Toma de muestras y Ensayos de laboratorio 1.6 Caracterización geotécnica 2.0 Análisis de estabilidad 2.1 Consideraciones dinámicas 2.2 Consideraciones fase Consideraciones fase Consideraciones fase Consideraciones fase Distancia peligrosa 4.0 Consideraciones Adicionales 2

19 1. Investigación Geotécnica Investigación geotécnica se define como el trabajo de campo y de laboratorio necesario para definir las características geotécnicas de las unidades de suelo y roca que impactan sobre el diseño de la estructura proyectada 3

20 1.1 Localización Satelital Primer acercamiento de las condiciones del lugar Depósito cernano Depósito proyectado Quebrada mayor Planta de procesos Distancia a planta de procesos Distancia a depósitos cercanos Dirección de flujo Quebradas cercanas Distancia a centros poblados 4

21 1.2 Fotos del terreno Ubicación de afloramientos de roca Pendientes de las laderas Topografía de la zona 5

22 1.3 Definición Calicatas Se recomienda efectuar 5 calicatas en la zona de emplazamiento del depósito 6

23 1.3 Definición calicatas Las calicatas deben ser descritas según la norma ASTM 2488 de descripción visual de suelos Ejemplo 7

24 1.3 Definición calicatas Ejemplo de aplicación para este caso 8

25 1.4 Ensayos in situ Se deben tomar medidas de la densidad insitu de las unidades de suelo de fundación, según norma ASTM Ejemplo para este caso, γd=1.8 ton/m3 9

26 1.5 Toma de muestras El usuario deberá tomar muestras del suelo de fundación y efectuar los siguientes ensayos, para corroborar la clasificación visual anterior Granulometría Límites de atterberg Peso Específico Proctor Estandar o modificado (Nch 1534) (según corresponda) Densidad máxima y mínima (Nch 1726) (según corresponda) Ejemplo para este caso GS =2.73 Índice plasticidad NP Clasificación según DMCS (proctor modificado) = 2.1 t/m3 Dens. máxima = 2.1 t/m3 Dens. mínima = 1.7 t/m3 (15% finos) ASTM 2487 Arena limosa (SM) 10

27 1.5 Toma de muestras Adicionalmente, al material considerado para el cuerpo del muro resistente (arenas de relave o material de empréstito), debe ser muestreado y se le debe ejectuar los siguientes ensayos Granulometría Límites de atterberg Peso Específico Proctor Estandar o modificado (Nch 1534) (según corresponda) Densidad máxima y mínima (Nch 1726) (según corresponda) Ejemplo para este caso DMCS (proctor modificado) = 2.1 t/m3, ωopt 10% (15% finos) Dens. máxima = 2.1 t/m3 Dens.mínima = 1.7 t/m3 (15% finos) Densidad de construcción 90 % DMCS o 80% de DR = 1.9 a 2.0 ton/m3 11

28 1.6 Caracterización geotécnica Primera paso es determinar los estratos del suelo de fundación Se escogen dos perfiles tipo, uno a lo largo del muro (A-A ) y otro en la sección de mayor altura del muro (sección crítica para la estabilidad B-B ) 12

29 1.6 Caracterización geotécnica Se traza de manera aproximada los estratos encontrados según las calicatas Ejemplo 13

30 1.6 Caracterización geotécnica Ahora, es necesario asignar propiedades geotécnicas a las unidades de suelo encontradas Relave Roca SM Muro 14

31 1.6 Caracterización geotécnica Ahora, es necesario asignar propiedades geotécnicas a las unidades de suelo encontradas Unidad Densidad seca (γd) Ángulode fricción (φ) Relave?????? Roca?????? SM?????? Muro?????? Cohesión (c) 15

32 1.6 Caracterización geotécnica Para el relave, es conservador considerar los siguiente parámetros Unidad Densidad seca (γd) Ángulode fricción (φ) Relave 1.2 ton/m3 0 0 Cohesión (c) 16

33 1.6 Caracterización geotécnica Para el relave, es conservador considerar los siguiente parámetros Unidad Densidad seca (γd) Ángulode fricción (φ) SM 1.9 ton/m Cohesión (c) 17

34 1.6 Caracterización geotécnica Para la roca, para este caso ejemplo se asumirán propiedades de impenetrable lo que para los análisis de estabilidad corresponde a una unida Unidad Densidad seca (γd) Ángulode fricción (φ) Cohesión (c) Roca Impenetrable 18

35 1.6 Caracterización geotécnica Para la unidad SM, pueden considerarse para este caso los parámetros de una arena limosa indicada en Bowles FOUNDATION ANALYSIS AND DESIGN Para este caso, SM tiene un densidad in situ de 1.9 ton/m3, y considerando su DMCS de 2.1 ton/m3 y su Dens. máxima = 2.1 t/m3 y su Dens.mínima = 1.7 t/m3, su densidad in situ representa una Densidad relativa de 55%, por lo que clasifica como densidad media según DAS-Principios de ingeniería de cimentaciones, por lo que se conservadoramente se puede escoger un ángulo de fricción de 30 (promedio entre arena limosa densa y suelta). Puede considerarse conservadoramente que SM no presenta cohesión, por tratarse de un suelo granular 19

36 1.6 Caracterización geotécnica Unidad Densidad seca (γd) Ángulode fricción (φ) SM 1.9 ton/m Cohesión (c) 20

37 1.6 Caracterización geotécnica Para la unidad de muro, para este ejemplo suponemos el mismo material de la cubeta, pero que deberá ser colocado y compactado a una densidad relativa de 80%, que equivale aprox a 2.0 t/m3. Para el ángulo de fricción interna se puede usar las recomendaciones de NAVFAC. Usaremos para este caso el valor para arenas limosas con un DR de 75% Conservadoramente, usaremos un valor de cohesión de 0 21

38 1.6 Caracterización geotécnica 22

39 1.6 Caracterización geotécnica En resumen, para este caso Unidad Densidad seca (γd) (ton/m3) Ángulode fricción (φ) Relave Roca Impenetrable SM Muro Cohesión (c) (ton/m2) 23

40 2.0 Análisis de Estabilidad Los análisis de estabilidad son requeridos por el artículo 14 letra o) del DS248. Estos análisis deben cumplir que para el caso estático como seudo estático, en las fases I, II y IV el FS al deslizamiento sea mayor a

41 2.1 Análisis de Estabilidad Consideraciones dinámicas Para el análisis seudo estático, es necesario asignar un valor de coeficiente sísmico horizontal kh para considerar la componente sísmica en los análisis. Es posible considerar las zonas sísmicas que la norma sísmica de edificios chilena usa Nch 433, y usar un valor de aceleración máxima de suelo como el coeficiente Ao, y luego considerar conservadoramente un kh=0.5*ao 25

42 2.1 Análisis de Estabilidad Consideraciones dinámicas Para el caso del ejemplo, si este se ubicara en Andacollo, sería zona 3, con Ao=0.4g, por ende kh=0.2 g 26

43 2.2 Análisis de Estabilidad Fase 1 En esta fase, debe considerarse que el relave en cubeta licuó, por lo que es posible asumir las propiedades de φ y c iguales a 0 (material sin resistencia al corte) 27

44 2.3 Análisis de Estabilidad Fase 2 En esta fase, debe considerarse un nivel freático dentro del relave y en parte del contacto entre el muro y el suelo de fundación. 28

45 2.4 Análisis de Estabilidad Fase 3 Esta fase no es necesaria, debido a que el muro es menor a 15 m (art. 14 letro o) DS248) 29

46 2.5 Análisis de Estabilidad Fase 4 Si se cuenta con información adicional que permita suponer una aceleración basal mayor la indicada en la zona del proyecto, debe aumentarse el kh considerando kh=0.5*ao. En caso que no se disponga, puede considerarse el resultado del FS de la fase 2 como equivalente al de la fase 4 30

47 3.0 Distancia peligrosa Para el cálculo de distancia peligrosa, existen variadas metodologías, una sencilla es la de Rico et al (2007), que presenta relaciones empíricas de fallas de depósitos de relaves y embalses de agua 31

48 3.0 Distancia peligrosa Para nuestro ejemplo, el volumen total equivale por ejemplo a m3, 400 m 0.03x

49 3.0 Distancia peligrosa Otra usada es la de lucia et al (1981), es posible de usar siempre que la pendiente del terreno aguas abajo del depósito sea menor a 4 Input : γ Su Volumen que fluye 33

50 4.0 Consideraciones Adicionales Impermeabilización Cara Aguas arriba depósito 34

51 4.0 Consideraciones Adicionales Diseño sistema de drenaje Aproximación de caudal que infiltra Q (m3/s)= K * i *A Donde K=Permeabilidad de los relaves (aprox m/s o menor) i= gradiente hidráulico (puede considerarse como 1) A= Área en planta de la cubeta Diseño Drenes horizontales (GEOTECHNICAL ENGINEERING OF DAMS) Q (m3/s)=k 1 *ancho*h 2 /(2L 1 ) 35

52 4.0 Consideraciones Adicionales Canales de contorno 36

53 Sernageomin