Geotecnia aplicada a la industria minera

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Valentín Vega Nieto
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1 Geotecnia aplicada a la industria minera (84.07) Mecánica de Suelos y Geología Alejo O. Sfriso: asfriso@fi.uba.ar 1

2 Índice Rajos mineros Minas subterráneas Presas de relaves Pilas de lixiviación 2

3 Rajos mineros 3

4 Diseño de rajos 4 Se aplican principios básicos de estabilidad de taludes Se debe tener en cuenta la influencia del tamaño del corte (nivel de tensiones) sobre las propiedades resistentes de los materiales Las estructuras pueden controlar el comportamiento

5 Control estructural del comportamiento 5

6 Etapas de diseño Modelos Dominios Diseño Análisis Implementación 6 (Read & Stacey 2006)

7 Modelo geológico El modelo geológico es una distribución de los materiales que intervienen en el análisis Litología Alteración Intemperismo 7

8 Modelo estructural El modelo estructural es una distribución de las discontinuidades Mayores Resistencia Rugosidad Rellenos Halos de influencia Menores Persistencia Espaciamiento 8

9 Modelo estructural El modelo estructural es una distribución de las discontinuidades Mayores Menores Puede construirse a través de la integración de mapeos a escala banco (scan-lines) 9

10 Macizo rocoso: roca intacta y micro-defectos Principal Stresses (ILA) Principal Stresses (IBR) Principal Stresses (IGR) Major principal stress (MPa) Serie S1 vs S3 Env. mejor ajuste 20 Serie S1 vs S3 (IBR) Env. mejor ajuste 20 Series S1 vs S3 (IGR) Env. mejor ajuste Env. ajuste restringido Env. ajuste restringido Env. ajuste restringido Minor principal stress (MPa) Minor principal stress (MPa) Minor principal stress (MPa)

11 Modelos y dominios geotécnicos Un modelo geotécnico es el conjunto de parámetros que define el comportamiento de una unidad geotécnica presente en el macizo rocoso Un dominio geotécnico es modelo + geometría Unidad Unidad Unit Weight E v T UCS mi UCS mi (kn/m³) (MPa) ( ) (MPa) (MPa) ( ) (MPa) ( ) ILA 23, ,25 3,5 (1) IBR 23, ,25 3,5 (1) IGR 23, ,25 3,5 (1) Hoek-Brown Mohr-Coulomb mb s a s cm s tm c f Em vm ( ) ( ) ( ) (MPa) (MPa) (MPa) ( ) (MPa) ( ) ILA 5,01 0,007 0,504 3,14 0,05 1, ,25 11 IBR 2,93 0,001 0,511 1,03 0,01 0, ,23 IGR 4,19 0,004 0,506 2,23 0,03 1, ,23

12 Ejemplo: Sección de diseño 12

13 Ejemplo: Sección de diseño con modelos geotécnicos 13

14 Ejemplo: análisis de banco-berma Se estudia el comportamiento del macizo a escala banco para determinar el ancho de berma y el potencial volumen de derrame 77 14

15 Ejemplo: análisis a escala global I: Las discontinudades se embeben en el medio continuo II: Algunas discontinuidades incluidas en las mallas 15

16 Modelo numérico 3D Kindalag (Price 2012) 16

17 Monitoreo de rajos 17 Ground Probe

18 Monitoreo de rajos 18 Ground Probe

19 Índice Rajos mineros Minas subterráneas Presas de relaves Pilas de lixiviación 19

20 Minería subterránea 20 (Tatiya 2005)

Caserones Cámaras Análisis de secuencias operativas

21 Problemas geotécnicos en la minería subterránea Diseño de cavidades para diferentes métodos de explotación Pilares Caserones Cámaras Análisis de secuencias operativas Estimación de subsidencia y riesgos de derrumbe Análisis de cavabilidad 21

22 Minería subterránea 22

23 23

24 24

25 Minería subterránea 25

26 Modelo de operación subterránea Resolution 3 m cubes 26 (Muaka 2012)

27 Modelo de operación subterránea Actual Minado de pilares Nivel 0 27 (Muaka 2012)

28 Minería de hundimiento 28 (Hormazábal 2012)

29 Minería de hundimiento 29 (Hormazábal y Tapia 2012)

30 Minería de hundimiento 30 (Hormazábal y Tapia 2012)

31 Minería de hundimiento 31 (Hormazábal y Tapia 2012)

32 Minería de hundimiento 32 (Hormazábal y Tapia 2012)

33 Minería de hundimiento 33 (Hormazábal y Tapia 2012)

34 Minería de hundimiento 34 (Hormazábal y Tapia 2012)

35 Minería de hundimiento 35 (Hormazábal y Tapia 2012)

36 Minería de hundimiento 36 (Hormazábal y Tapia 2012)

37 Minería de hundimiento 37 (Hormazábal y Tapia 2012)

38 Minería de hundimiento 38 (Hormazábal y Tapia 2012)

39 Minería de hundimiento 39 (Hormazábal y Tapia 2012)

40 Minería de hundimiento 40 (Hormazábal y Tapia 2012)

41 Obras para transporte de minerales Cajón de chancado Túnel cinta Caverna Piques de traspaso Plug 41

42 Cajón de chancado 42

43 Cajón de chancado 43

44 Pique de traspaso y plug Diseño convencional 44 Diseño optimizado

45 Funcionamiento del plug 45

46 Funcionamiento del plug 46

47 Pique de traspaso y plug 47

48 Pique de traspaso y plug 48

49 Índice Rajos mineros Minas subterráneas Presas de relaves Pilas de lixiviación 49

Relaves 100 90 Los relaves son residuos del proceso minero Son partículas de limo y arena contaminadas con productos químicos % Passing 80 70 60 50

50 Relaves Los relaves son residuos del proceso minero Son partículas de limo y arena contaminadas con productos químicos % Passing Sieve Size (mm) Los relaves se almacenan en recintos controlados para minimizar la contaminación del terreno 50

51 Relaves Los relaves se clasifican por el contenido de agua que tienen al momento de su deposición 51

52 Disposición de relaves Los relaves se disponen mediante diferentes técnicas Spigotting 52

53 Disposición de relaves Los relaves se disponen mediante diferentes técnicas Spigotting Descarga abierta 53

54 Disposición de relaves Los relaves se disponen mediante diferentes técnicas Spigotting Descarga abierta Relaves espesados 54

55 Disposición de relaves Los relaves se disponen mediante diferentes técnicas Spigotting Descarga abierta Relaves espesados Disposición en pasta 55

56 Disposición de relaves Los relaves se disponen mediante diferentes técnicas Spigotting Descarga abierta Relaves espesados Disposición en pasta Almacenamiento en seco 56

57 Técnicas de recrecimiento Relleno compactado (como una presa de tierra convencional) Fracción arena del propio relave empleada para la presa Upstream Downstream Centerline 57

58 Resistencia al corte de los relaves La resistencia al corte de los relaves depende de su densidad, que varía con el tiempo debido a consolidación y desecación Deposición Consolidación 58 Desecación

59 Riesgos asociados 59

60 Riesgos asociados 60

61 Riesgos asociados 61

62 El drenaje en presas de relaves El drenaje es la medida más económica y confiable para aumentar la seguridad de una presa de relaves, sobre todo en las upstream 62

63 Índice Rajos mineros Minas subterráneas Presas de relaves Pilas de lixiviación 63

64 Pilas de lixiviación Las pilas de lixiviación son depósitos de rocas mineralizadas trituradas que se riegan con productos químicos para extraer sus minerales 64

65 Pilas de lixiviación Las pilas de lixiviación son depósitos de rocas mineralizadas trituradas que se riegan con productos químicos para extraer sus minerales Se construyen por etapas, de manera que las nuevas capas cubren los materiales ya procesados 65

66 Pilas de lixiviación Objetivo: una pila de material estable y permeable Equipos no deben triturar el material para no crear una capa impermable Los drenes de pie deben mantener el terraplén drenado Las membranas de base no deben permitir la percolación de fluidos al terreno natural 66

67 Bibliografía 67 Básica EPA. Design and evaluation of tailings dams. Tatiya. Surface and underground excavations. Balkema Brady & Brown. Rock mechanics for underground mining. Kluwer Wyllie & Mah. Rock slope eng., civil and mining. Spon Complementaria Read & Stacey. Guidelines for open pit slope design. CRC Press Van Zyl. Geotechnical aspects of heap leach design. SME Hustrulid. Slope stability in surface mining. SMME.

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