INGENIERO EN MINAS

Factores locales para la ubicación

Lugar de emplazamiento

La elección del emplazamiento de un botadero se debe basar en criterios técnicos, económicos, ambientales y socioeconómicos, etc. En los criterios específicos mas importantes se encuentra la distancia de transporte desde la explotación hasta la escombrera, que afecta al costo total de la operación; la capacidad de almacenamiento necesaria, que viene impuesta por el volumen de estériles a mover; las alteraciones potenciales que pueden producirse sobre el medio natural y las restricciones ecológicas existentes en el área de implementación.

Antiguamente, la elección de una alternativa de emplazamiento se basaba únicamente en los costos de operación, pero actualmente las consideraciones ambientales han incrementado su importancia pasando a estar en algunos casos por encima de las económicas.

Tamaño y forma

Esta determinado por el volumen de estéril que es preciso mover para la extracción del mineral. Tal cantidad, depende en las minas a cielo abierto, no solo de la estructura geológica del yacimiento y de la topografía del área, sino del valor económico del mineral y de los costos de extracción del estéril. Las relaciones entre la roca estéril y el mineral son en la mayoría de las explotaciones de sustancias metálicas y energéticas muy superiores a la unidad.

Según la implantación de el botadero con respecto a la explotación estas se clasifican en interiores, si los estériles se depositan dentro de los propios huecos excavados tras la apertura de un hueco inicial, y exteriores, cuando la morfología del yacimiento y su consiguiente explotación no permite el relleno del hueco creado en las primeras fases de la mina. Así mismo la forma de las escombreras depende de los equipos mineros de transporte y vertido, antiguamente, era habitual el transporte con foniculares y vagonetas con los que se formaban estructuras de formas cónicas, en la actualidad se utilizan volquetas o cintas transportadoras que facilitan el extendido y compactación sistemática y se adaptan mas fácilmente al diseño final de formas del proyecto

Geología y capacidad portante

Sobre el sitio del asentamiento de el botadero es preciso realizar una investigación de campo que corrobore la no existencia de mineral en el subsuelo que pudiera ser económicamente explotable, y por otro lado recolectar muestras sobre las características geotécnicas de los materiales que constituirán la base del deposito. Particular atención requiere esta superficie de apoyo cuando está dispuesta naturalmente en forma de ladera. En estos casos y, para pendientes superiores a 10-15o, es normal realizar, aparte de la limpieza de las tierras, una serie de "bancales" en forma escalonada para facilitar el asiento de los estériles, evitando deslizamientos potenciales a través de la superficie de contacto.

En la primera etapa se realizara un reconocimiento para identificar los afloramientos rocosos, la cubierta vegetal, los tipos de suelos, surgencias de agua, áreas de baja permeabilidad, vestigios de hundimientos mineros, discontinuidades estructurales, etc.

En la segunda etapa se efectuaran sondeos y calicatas, que servirán para conseguir información geológica del subsuelo y para la obtención de muestras para la realización de ensayos in situ o en laboratorio, los sondeos para el reconocimiento se deben realizar a profundidades superiores a los 5 o 7 m.

Como mínimo se deben conocer tres parámetros básicos, la cohesión, el ángulo de rozamiento interno y el peso especifico aparente (seco y saturado), para estimar si la base de la escombrera puede soportar la sobrecarga que supone el peso de los estériles vertidos o si por el contrario es probable que se produce inestabilidades estructurales y movimientos de los materiales de la base que afecten a la estructura.

Método de selección del emplazamiento

La elección del área de implantación de un botadero persigue diversos objetivos como son:

• Minimizar los costos de transporte y vertido.

• Alcanzar la integración y la restauración de la estructura en el entorno.

• Garantizar el drenaje.

• Minimizar el área afectada.

• Evitar la alteración sobre habitats y especies protegidas, etc.

La técnica de la evaluación se basa en el análisis de decisiones con objetivos múltiples, este método es de gran aplicación en la ingeniería y requiere el empleo y definición de funciones de utilidad multiatributos para la valoración de los diferentes objetivos implicados en la toma de decisiones.

Ejemplo: En las proximidades de una mina se disponen de 3 alternativas para la disposición de una escombrera, los objetivos prioritarios que se deben alcanzar y los pesos relativos de cada uno de ellos se ilustran a continuación:

ALTERNATIVASOBJETIVOS 1 2 3 PESO RELATIVO

Costos de transporte y construcción 2 1 3 0.35

Superficie afectada 3 2 2 0.1

Obras de drenaje 2 2 3 0.1

Ocultación a las vistas 2 1 3 0.2

Facilidad de revegetación 2 3 1 0.1

Contaminación de acuíferos 2 1 3 0.15

Utilidad relativa global 2.1 1.4 2.7 Conforme a los resultados obtenidos la mejor alternativa de

implantación es la 3, seguida de la 1 y 2.

• Clases de escombreras

• Calculo de estabilidad de escombreras

• Drenaje y control de aguas de escorrentía e internas de las escombreras

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Los tipos de escombreras que se pueden distinguir de acuerdo a la secuencia de constructiva de las misma, en terrenos con pendiente que es el caso mas habitual, son cuatro:

• Vertido libre

• Vertido por fases adosadas

• Dique de retención en pie

• Fases ascendentes superpuestas

Figura. 1. Tipos de escombreras según la secuencia de construcción.

Vertido libre

Solo es aconsejable en escombreras de pequeñas dimensiones y cuando no exista riesgo de rodadura de rocas aguas abajo. Se caracteriza por presentar en cada momento un talud que coincide con el ángulo de reposo de los estériles y una segregación por tamaños muy acusada (Fig. 1). De los cuatro tipos es el mas desfavorable geotecnicamente, aunque ha sido el mas utilizado hasta épocas recientes.

Vertido por fases adosadas

Proporcionan unos factores de seguridad mayores, pues se consiguen unos taludes medios finales mas bajos. La altura total puede llegar a suponer una limitación por consideraciones practicas de acceso a los niveles inferiores.

Dique de retención en pie

Se aplica cuando los estériles que se van a verter no son homogéneos y presentan diferentes litologías y características geotécnicas, puede ser conveniente el levantamiento de un dique de pie con los materiales mas gruesos y resistentes, de manera que actúen de muro de contención del resto de los estériles depositados. Esta secuencia constructiva es la que se suele seguir en aquella explotaciones donde se extraen grandes cantidades de materiales arcillosos y/o finos, cuya deposición exigiría de otro modo grandes extensiones de terreno y presentarían un elevado riesgo de corrimiento, o cuando las condiciones de la ase de apoyo no son buenas.

Fases ascendentes superpuestas: Aporta una mayor estabilidad , por cuanto se disminuyen los taludes finales y se consigue una mayor compactación de los materiales.

El procedimiento de vertido determina en gran medida el método de construcción ó de desarrollo de la escombrera. Comúnmente, se reconocen dos métodos de vertido: a) por tongadas y, b) por basculamiento final.

En explotaciones en donde la topografía es suave, se aconseja el método de basculamiento final, al aprovechar el tráfico de los camiones para lograr una mejor compactación de los materiales y, así, conferirle una mayor estabilidad a el botadero . No obstante, los vertederos construidos por este método son más susceptibles a la erosión por las aguas de escorrentía, a pesar de mantener taludes inferiores, pues las superficies son largas e interrumpidas, sin bermas o terrazas intermedias, y los taludes no pueden protegerse con vegetación.

Calculo de estabilidad de escombreras

Loa materiales vertidos en una escombrera se encuentran como fragmentos con unos tamaños muy pequeños, si se compara con las dimensiones del deposito. Aunque inmediatamente después del vertido no existe ninguna trabazón entre las partículas, el paso del tiempo facilita los fenómenos de consolidación que se traducen en un aumento de la cohesión y de la resistencia al corte. Las formas de inestabilidad son, según la posición de la superficie de rotura, superficiales si no afectan a la base de la escombrera o profundas si sucede lo contrario

Rotura circular

Se produce en depósitos en los que los materiales presentan unas propiedades geotécnicas homogéneas.

Este método grafico se basa en el círculo de rozamiento, mediante unos ábacos que con la cual es posible realizar una primera estimación del factor de seguridad el procedimiento es el siguiente:

• Se elige el tipo de escenario que es probable que se presente sobre la estructura a analizar. Existen 5 casos de los casos extremos de seco a totalmente saturado y cada uno de ellos posee un ábaco.

• Se calcula el valor adimensional:

Siendo γ la densidad del material; H la altura del talud; C la cohesión aparente y Φ el ángulo de rozamiento interno.

• En los ábacos deacuerdo a la situación hidrológica se sigue el radio del valor encontrado anteriormente hasta que corte a la curva que corresponde

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