¿QUÉ ES UN BOTADERO DE DESMONTE? • En minería metálica se denominan Botaderos de Desmonte -Wastes Dumps- a aquellas estructuras que permiten acopiar todos los materiales producto de la explotación minera económicamente no rentables. • Los botaderos se caracterizan por ser acumulaciones aisladas a manera de montones de material o adosadas a taludes naturales. • Los botaderos se construyen por el simple vertido directo de los materiales desde los camiones en los bordes de estas estructuras o en otros casos por la descarga del material en las plataformas y posterior empuje con tractores. • Este proceso de construcción de botaderos da lugar a que el coeficiente de seguridad esté próximo a la unidad, por lo tanto, son estructuras susceptibles a constantes deformaciones próximas a la cresta (agrietamientos y asentamientos), deslizamientos superficiales en las caras de los taludes y patas de botadero. • Se han registrado numerosas experiencias de deslizamientos de estas estructuras algunas de las cuales con consecuencias catastróficas, por citar alguna de ellas se tiene el deslizamiento deslizamiento ocurrido en un botadero de carbón en Aberfan (País de Gales) en octubre de 1976, donde el botadero de dimensiones relativamente pequeñas (36m) colapsó generando una colada que recorrió 600m y causó la muerte de 144 personas.
SECUENCIA DE DISEÑO • EXPLORACIÓN • PREFACTIBILIDAD • FACTIBILIDAD Y DISEÑO PRELIMINAR • ESTUDIO GEOTÉCNICO DE DETALLE
EXPLORACIÓN • Los diseños de apilamiento de materiales durante la fase exploratoria de un proyecto minero nunca son contemplados. • Sería aconsejable que en esta fase se contemplen aspectos como: Topografía, Geología, Hidrología, Climatología, etc. • En muchos casos la exploración mineral sería mucho más conciente si el personal encargado de esta fase del proyecto tuviera el mínimo conocimiento de la importancia de establecer un plan para colectar una base de datos relativamente simple y a bajo costo PREFACTIBILIDAD • Conforme avancen los trabajos exploratorios es necesario establecer los requerimientos básicos para el apilamiento de material rocoso estéril. • Cuánto y que tipo de material será apilado? • Dónde estará el material original? • Qué métodos de manejo de material serán los empleados? • Es necesario evaluar: Geología Básica, topografía, vegetación, hidrología, climatología, arqueología y otros datos que se puedan colectar de la fase exploratoria, proyectos y publicaciones referidos al lugar a estudiar. • Revisión de los probables lugares y reconocimiento preliminar de los lugares identificados.
PREFACTIBILIDAD • Evaluación preliminar de los lugares donde se vaya a apilar el material rocoso, sus características litológicas y la cantidad. • Desarrollo de alternativas alternativas conceptuales para crear posibles programas de mitigación mitigación de problemas ante el apilamiento. • Propuesta preliminar del probable tipo de botadero a construir. • Especificar los probables factores que pueden influenciar en su construcción y establecer los futuros estudios detallados. FACTIBILIDAD Y DISEÑO PRELIMINAR • Documentación adicional y caracterización del lugar y de los materiales del botadero. • Reconocimiento de campo, investigaciones de Campo, excavación de trincheras y calicatas, etc. serán dirigidas para evaluar las condiciones del lugar escogido y la forma de su apilamiento. • Establecer una línea base de muestreo y monitoreo medioambiental. • Estimar la cantidad de material a ser minado y la composición del material a ser refinado en el caso de las pilas de lixiviación. • Estudios de laboratorio de los materiales de la fundación y de los materiales del botadero con la finalidad de establecer las características básicas de los materiales tales como: * Resistencia al Corte * Durabilidad * Química FACTIBILIDAD Y DISEÑO PRELIMINAR • Toma de muestras de agua superficial y del subsuelo para establecer una línea base. • Una tasación preliminar de los sistemas de flujo de agua superficial y subterráneo y la tentativa de preparación de un balance de aguas. • Estudios preliminares de estabilidad para establecer parámetros de diseño adecuados. • Desarrollar un plan de reclamación preliminar que podría ser requerido para establecer planes económico ambientales y la base para futuros estudios de detalle. • Los resultados de los estudios de factibilidad y diseño preliminar deberán ser compilados compilados en la Etapa I del reporte. FACTIBILIDAD Y DISEÑO PRELIMINAR • Toma de muestras de agua superficial y del subsuelo para establecer una línea base. • Una tasación preliminar de los sistemas de flujo de agua superficial y subterráneo y la tentativa de preparación de un balance de aguas. • Estudios preliminares de estabilidad para establecer parámetros de diseño adecuados. • Desarrollar un plan de reclamación preliminar que podría ser requerido para establecer planes económico ambientales y la base para futuros estudios de detalle. • Los resultados de los estudios de factibilidad y diseño preliminar deberán ser compilados compilados en la Etapa I del reporte.
FACTIBILIDAD Y DISEÑO PRELIMINAR • Si durante la revisión se identifican debilidades del proyecto este podría ser rechazado o aprobado quedando pendiente más estudios que tendrían que ser completados en la Etapa II. • Estudios de diseño detallados deben ser requeridos para obtener los permisos Etapa III. ESTUDIOS GEOTÉCNICOS DE DETALLE • Estudios Geotécnicos de detalle y diseños particulares deben ser preparados para cada proyecto así como el alcance de tales estudios deberían ser determinados en consulta con los organismos gubernamentales. • Estos estudios de detalle deberían considerar investigaciones de campo complementarias con la finalidad de realizar una toma de muestras adicional para ensayos de laboratorio. • Ensayos de laboratorio pueden ser requeridos para mejorar los parámetros geotécnicos geotécnicos de diseño. • Las valoraciones detalladas de la estabilidad, incluyendo el alcance máximo y la sensibilidad pueden ser precisadas. • Las valoraciones detalladas de las alternativas de diseño y el refinamiento de los criterios de diseño pueden ser necesarios. necesarios. ESTUDIOS GEOTÉCNICOS DE DETALLE • Presentar los diseños detallados para las medidas de mitigación, comprensión de riesgos y evaluación de riesgos. • Planes avanzados de planeamiento de reclamación también son necesarios. • Muchos de los factores se interrelacionan y determinan el diseño óptimo de un botadero. • La Etapa III presentará los resúmenes de los reportes que tendrán que ser presentados al gobierno, estos proporcionan todos los diseños y los requerimientos requerimientos que los organismos gubernamentales solicitan para la seguridad de un proyecto.
CLASIFICACIÓN DE BOTADEROS • En esta sección se describirán los diferentes tipos de botaderos y los factores que influencian su estabilidad física y su rendimiento. • En adición se presentará un esquema de clasificación de botaderos de acuerdo al potencia de inestabilidad basado en calificaciones semi cuantitativas para distintos parámetros claves que puedan afectar la estabilidad. • También se incluye una discusión asociada con el potencial de inestabilidad.
DESCRIPCIÓN DE BOTADEROS • La descripción básica de botaderos de mina debe contemplar claramente la información concerniente del tipo botadero y su configuración total. • Este tipo de información facilita la comunicación entre el diseño profesional y los entes reguladores. • Las descripciones básicas a menudo proporcionan una excelente idea sobre el comportamiento global de los botaderos y el enfoque en áreas con problemas potenciales que pueden ser fácilmente dirigidas al proceso de investigación y procesos de diseño. • Existen muchos esquemas para la clasificación de botaderos: OSM, 1989; Mesa, 1987; Taylor y Greenwood, 1981 y Walher, 1979. Todos ellos consideran una clasificación de botaderos típicos. • En añadidura a la descripción de botaderos, esta debería incluir alguna referencia de la forma global, la altura y el volumen, estos factores dependerán también del ángulo de reposo de los materiales en el talud y de la configuración del mismo (banquete ( banqueteo) o) RELLENO DE VALLES
• Los valles son rellenados parcial o totalmente. • La superficie del botadero deberá ser gradual con la finalidad de evitar la acumulación de agua en la cabecera del valle. • No se puede completar la construcción del botadero sin antes construir sistemas de drenaje: cunetas de coronación y drenes franceses que dependerán del tamaño y características aguas arriba del lugar.
FACTORES QUE AFECTAN LA ESTABILIDAD DE LOS BOTADEROS 1. CONFIGURACIÓN DEL BOTADERO Altura: Distancia vertical desde la superficie del terreno a la cresta del botadero. Volumen: Usualmente expresado en metros cúbicos Botaderos Pequeños: Menor a 1 millón de metros cúbicos. Botaderos Medianos: Entre 1 millón y 50 millones de metros cúbicos. Botaderos Grandes: Mayores a 50 millones de metros cúbicos. Ángulo del Talud: Es el ángulo total medido desde la cresta hasta el pie del botadero. Por lo general el ángulo aceptado es de 26°, este valor va relacionado con los procesos de reclamación. El promedio del ángulo de reposo de los materiales en los botaderos es 37°. Ángulos mayores a 37° podrían ser considerados como botaderos sobre inclinados y estos están relacionados con el tipo de materiales que son descargados. FUNDACIÓN DE LOS TALUDES Y GRADO DE CONFINAMIENTO • Ambos afectan la estabilidad de los botaderos. • Fundaciones muy empinadas de los taludes y sin confinamiento, son consideradas de alto riesgo y han sido reportadas como causa de fallas importantes. • Una situación favorable sería la disminución del ángulo en la base del botadero y el confinamiento tri-dimensional del mismo. • Donde el valle es sinuoso el botadero tomará la configuración del valle CONDICIONES DE LA FUNDACIÓN Por lo general son consideradas como factores clave en la estabilidad general del botadero. Tipos de Fundaciones Competente.- Botadero fundado sobre roca competente o suelo con igual o mayor resistencia que los materiales del botadero en el cual es insensible la generación de presión de poros o la reducción de la resistencia por el aumento de la carga. Intermedia.- En este caso el material consolidará y ganará resistencia con el tiempo, sin embargo, es susceptible a generar presiones de poros y baja resistencia si es cargado rápidamente. Débil.- Los materiales son débiles y no pueden asegurar buenos límites de resistencia al corte, se tratan de materiales que no ganan una resistencia significativa con la consolidación por la carga. Este fenómeno es común en las arcillas y son materiales susceptibles a licuefacción o elevadas presiones de poros.
PROPIEDADES DE LOS MATERIALES: • Propiedades como: Gradación, resistencia al corte, durabilidad, etc. Son reconocidas como factores importantes en la estabilidad (Singhal, 1988; Golder Associates, 1987; Tassie, 1987; Robertson, 1986; Caldwell and Moss, 1981; Blight, 1981) • Es muy importante considerar los siguientes factores en la calidad de los materiales en los botaderos: Dureza, granulometría y contenido de finos. • Estas características por lo general están asociadas a las minas metálicas. • Es importante reconocer las características del macizo rocoso en los afloramientos in-situ que están siendo minados. MÉTODOS DE CONSTRUCCIÓN • Muchos botaderos han sido construidos en capas con espaciamientos verticales mayores a 10 metros. • Las elevaciones de las plataformas tienen la finalidad de minimizar el acarreo vertical. • La estabilidad de un botadero dependerá, por lo tanto, del ancho y longitud de la plataforma y de la altura entre capas. • Si hay un buen espacio disponible las plataformas dan lugar a bermas amplias y en consecuencia los ángulos de talud final serán menos inclinados. • Si el espacio entre las plataformas y el espesor de las capas es pequeño la carga impuesta sobre el terreno disminuye, en consecuencia éste puede ser un factor que favorezca al incremento de las poro presiones en los suelos saturados.
PIEZOMETRÍA Y CONDICIONES CLIMATOLÓGICAS • Es importante considerar las condiciones climatológicas del medio. • Condiciones críticas desarrollarán una superficie freática en el interior del botadero y si esta intersectan un talud próximo al ángulo de reposo podría generar superficies inestables. • El agua puede infiltrar directamente en el cuerpo del botadero llegando hasta la topografía original para fluir libremente por la fundación. • Es necesario determinar el influjo potencial y las condiciones piezométricas dentro del botadero para ello se tiene que emplear las técnicas hidrogeológicas e hidrológicas obtenidas durante los estudios de campo. • Donde se suponga que se puedan generar superficies freáticas en el interior del botadero será necesario modelar el comportamiento de los flujos subterráneos. subterráneos. • El desarrollo de presiones de poro elevadas contribuyen a la inestabilidad. • Será necesario evaluar los potenciales sectores donde se generarán presiones de poro para evaluar su disipación. • Es importante importante considerar aquellos sectores donde la fundación de los botaderos presente materiales finos, morrenas deformables, etc. • Es importante importante considerar la incorporación incorporación de hielo proveniente de la nieve que pueda generar agua colgada y por ende incremente el nivel de presiones de poro que puedan dar lugar a deslizamientos. deslizamientos. • Es muy importante identificar aquellos sectores donde se de estas acumulaciones de nieve para ser identificadas y consideradas cuando se de el cambio de estación.