Geomecánica y Cierre de Minas - Cordova
Geomecánica y Cierre de Minas - Cordova
Geomecánica y Cierre de Minas - Cordova
GEOMECÁNICA Y CIERRE
DE MINAS
CURSO: MECÁNICA DE ROCAS APLICADA
DOCENTE: ING. NESTOR DAVID CORDOVA ROJAS
ALUMNO: EDWARD ANTONIO PONTE FLORES
LIMA-PERÚ
2018
1
INDICE
1. INTRODUCCIÓN ........................................................................................................................... 3
2. OBJETIVO ..................................................................................................................................... 4
3. MARCO TEÓRICO ......................................................................................................................... 4
4. COMPONENTES DEL CIERRE ...................................................................................................... 12
5. ASPECTOS GENERALES SOBRES INESTABILIDAD FÍSICA DE INSTALACIONES MINERAS ............ 17
6. DISEÑO DE TAPONES HERMÉTICOS CASO MINA RECUPERADA ............................................... 24
6.1. Método de Selección Tapón Hermético ............................................................................ 24
6.2. Ubicación de Tapón Hermético ......................................................................................... 25
6.3. Estudio Geotécnicos .......................................................................................................... 25
6.4. Descripción del Área de Estudio........................................................................................ 25
6.5. Geología ............................................................................................................................ 26
6.6. Método de Diseño de Tapón Hermético ........................................................................... 26
7. CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES .................................................................................... 32
8. BIBLIOGRAFÍA ............................................................................................................................ 33
2
1. INTRODUCCIÓN
3
2. OBJETIVO
3. MARCO TEÓRICO
5
Ministerio de Energía y Minas (MEM), según lo establecido en el
artículo 4° del Reglamento para Protección Ambiental en la Actividad
Minero Metalúrgica, aprobado mediante el D.S. N° 016-1993-EM. De
acuerdo con el Reglamento, el MEM es la única entidad
gubernamental responsable en la determinación de las políticas de
protección ambiental y aprobación de las disposiciones legales
normativas relacionadas con las actividades mineras y metalúrgicas
en el Perú.
La Dirección General de Asuntos Ambientales Mineros (DGAAM) es
un órgano dependiente jerárquicamente del Vice-Ministro de Minas
que tiene como objetivo normar, promover y asesorar a la Alta
Dirección del MEM sobre asuntos ambientales y en asuntos referidos
a las relaciones de las empresas del Sub-Sector Minería con la
sociedad civil.
6
La ANA tiene por finalidad realizar y promover las acciones necesarias
para el aprovechamiento multisectorial y sostenible de los recursos
hídricos por cuencas hidrográficas y acuíferos.
La Autoridad Nacional del Agua es la única capaz de otorgar
autorizaciones de vertimientos de aguas residuales tratadas con las
opiniones previas técnicas favorables de la Dirección General de
Salud Ambiental del Ministerio de Salud y de la autoridad ambiental
sectorial competente de acuerdo al procedimiento que, para tal efecto,
establece dicha Autoridad.
7
el aire, agua o suelo, en su condición de cuerpo receptor, que no
representa riesgo significativo para la salud de las personas ni al
ambiente.
El art. 20° numeral 1 indica que el Plan de Cierre de Minas deberá ser
actualizado tres años después de su primera aprobación y luego cada
cinco años durante la vida de la mina.
9
Estas actualizaciones al plan de cierre considerarán todos los cambios
ocurridos en las actividades operativas, rehabilitación progresiva,
cambios en la estabilidad física o química de los componentes de la
mina, evolución de las relaciones comunitarias, nuevos escenarios de
riesgos potenciales no identificados anteriormente y las variaciones en
el presupuesto y el monto de la garantía, lo cual contribuirá a mantener
la consistencia entre el Plan de Cierre y la realidad.
10
Actividades de tratamiento de efluentes y emisiones, monitoreo y
mantenimiento que deben realizarse luego de concluidas las acciones
de rehabilitación hasta que se demuestre la estabilidad física y química
del residuo o componente minero susceptible de generar impactos
negativos, de acuerdo con el Plan de Cierre de Minas aprobado por la
autoridad competente. La ejecución de obras de ingeniería y de
construcción de infraestructura para la rehabilitación ambiental no
están comprendidas en la etapa de post cierre.
3.3.11. Garantías
11
4. COMPONENTES DEL CIERRE
12
4.1. Labores Subterráneas
13
drenará hacia la superficie. Cualquier interacción esperada entre el
agua de la mina durante los trabajos de inundación, con las minas,
pozos o cuerpos de agua superficiales adyacentes.
La “línea segura” que define el alcance pronosticado de cualquier
colapso hacia la superficie sobre los pilares corona, así como las
bases de la predicción.
14
- La localización y naturaleza de las cercas, bermas o muros de
piedra propuestos, diseñados para evitar el acceso del público
a zonas colapsables o potencialmente colapsables.
- Describir todas las medidas propuestas para estabilizar los
pilares corona, tales como relleno, voladura, cubierta de
concreto, etc. (señalando métodos de análisis de estabilidad,
prueba y caracterización de materiales).
15
Proporcionar los siguientes antecedentes de los datos geoquímicos
(sustentados por los correspondientes informes de laboratorio):
16
5. ASPECTOS GENERALES SOBRES INESTABILIDAD
FÍSICA DE INSTALACIONES MINERAS
5.1.1. Minas a Cielo Abierto
17
El presente trabajo de investigación tomará en cuenta el mecanismo
de inestabilidad del tipo “Rotura o Fallamiento”, dado que el
Desconfinamiento y Movimiento o dilatación, no implica inestabilidad
tal que pueda generar un deslizamiento relevante por sí solo.
Las distintas clases de roturas que se suelen producir
mayoritariamente en los taludes en roca se pueden dividir en cuatro
grupos (Ramírez y Alejano, 2004):
- Roturas por deslizamientos según uno o varios planos de
discontinuidad que afloran en el talud y que incluirán las roturas
planas y en cuña.
- Roturas por movimiento relativo de bloques a través de planos de
discontinuidad preexistentes que no afloren necesariamente y que
incluirán las roturas por vuelco, algunas roturas que siguen
discontinuidades paralelas al talud y las roturas de varios bloques.
- Roturas producidas tanto por deslizamiento a lo largo de planos
de discontinuidad como por rotura de la roca y que incluirán las
roturas en escalón, roturas mixtas, roturas complejas (como
roturas por deslizamiento y vuelco) y otras roturas que siguen
parcialmente discontinuidades paralelas al talud, como la rotura
por pandeo.
- Roturas que se producen siguiendo una superficie circular, sin
relación importante con los planos de discontinuidades, y que en
términos generales se denominan roturas circulares.
18
- La rotura en cuña se produce a lo largo de una estructura
geológica o bien según la línea de intersección de dos estructuras.
El buzamiento de la línea de intersección de ambos planos
presenta un buzamiento inferior al ángulo del talud (ver Figura 2.2
b).
- La rotura por vuelco se produce por el volcamiento de columnas
de rocas que se separan del macizo delimitadas por estructuras
sub verticales, pero que buzan contra éste con una inclinación más
bien alta (ver Figura 2.2 c).
- La rotura circular suele tener lugar en macizos rocosos de mala
calidad o meteorizados, donde el deslizamiento se produce según
una falla circular que define una masa inestable (ver Figura 2.2 d).
19
rotura más complejos incluyen roturas mixtas (en parte por
discontinuidades y en parte por calidad del macizo), roturas complejas
que pueden incluir fenómenos de vuelco producido por rotura circular
en la parte alta (Hoek y Bray, 1974), roturas de varios bloques, rotura
por deformación con formación de “kink-bands” (Preh y Poisei, 2004)
y rotura por deslizamiento a lo largo de discontinuidades paralelas a
la cara del talud con expulsión de bloques (Cavers, 1981).
Hay que tener en cuenta, en los taludes, el problema de
desprendimiento de rocas. Cualquiera de los tipos de rotura
analizados puede dar lugar a fenómenos de caídas de bloques o
desprendimientos. Es necesaria la estimación de estos fenómenos
desde el punto de vista de la trayectoria de los bloques y desde un
punto de vista más empírico, mediante clasificaciones geomecánicas.
20
acumulará energía de deformación en el sostenimiento ya sea natural
o artificial, debiéndose asegurar que no se produzca liberación
inestable de energía (rotura del sostenimiento).
Los métodos con hundimiento pretenden inducir desplazamientos a
gran escala sobre el techo de la explotación de manera que se vayan
propagando a través de los materiales de cobertura; así, se pretende
asegurar una deformación continua que vaya cerrando los huecos
abiertos, con una disipación energética a través del medio capaz de
seguir el ritmo de la extracción.
En las excavaciones subterráneas se puede producir la rotura del
terreno alrededor de la excavación, a partir de inestabilidades como
convergencia excesiva, derrames, hundimientos y estallidos de roca,
entre otros. El conocimiento de la magnitud y dirección del estado
tensional del terreno es una parte esencial del diseño de excavaciones
subterráneas, pues en muchos casos las tensiones inducidas
alrededor de la excavación superan a la resistencia del macizo rocoso
(Laboratorio Oficial J.M. Madariaga, 2015).
Cuando los niveles de tensión son bajos, en macizos rocosos
fracturados a una profundidad relativamente somera, las
inestabilidades son controladas en gran medida por la estructura; la
forma más típica de inestabilidad es la caída de cuñas formadas en el
techo o hastiales. Estas cuñas o bloques están formados por la
intersección de discontinuidades estructurales (juntas, planos de
estratificación), que separan el macizo rocoso en unidades discretas.
Se requiere la intersección de 3 planos con la galería para la formación
de una cuña de techo y 2 familias junto con el plano de la pared de la
galería para una cuña en el hastial. El proceso de rotura se inicia con
la caída de una cuña y prosigue con otras cuñas hasta que se forme
un arco estable natural en la roca que evita la caída de más rocas o
hasta que el espacio libre se llena de material caído (Laboratorio
Oficial J.M. Madariaga, 2015).
Hoek y Brown, en 1980, relacionaron potenciales mecanismos de
inestabilidad en túneles, con el aumento de la profundidad a la que
estos se encuentren (ver Figura 2.4).Posteriormente se han planteado
otras relaciones entre los potenciales mecanismos de inestabilidad y
factores como discontinuidades, mineralogía y tipo de roca
21
Dentro de los mecanismos de inestabilidad controlados por
discontinuidades, los más comunes corresponden a:
Deslizamiento o caída de bloques o cuñas, este mecanismo está
controlado por la presencia de fallas intermedias, que en conjunto
definen bloques o cuñas sensibles a desprenderse cuando se les
genera cara libre.
Derrumbe progresivo, este mecanismo se gatilla por el alto grado de
fracturamiento cuando se sobrepasa el radio hidráulico máximo de una
cavidad (área/perímetro), por uso descontrolado de explosivos sin
alivio en los contornos y por esfuerzos generados sobre zonas de alto
fracturamiento sin sostenimiento.
Dentro de los mecanismos más comunes de inestabilidad controlados
por el estado tensional, están las Deformaciones por esfuerzos
inducidos, que se producen por alteraciones del macizo rocoso,
generadas por concentraciones de esfuerzos, a partir de determinadas
condiciones de tensión-deformación.
Otros autores como Hoek han relacionado las inestabilidades típicas y
modos de rotura en función del grado de fracturamiento (GSI), tensión
mayor y resistencia a compresión simple.
Lorig (2009) describe los mecanismos de inestabilidad potenciales de
un túnel en roca y relaciona la razón tensión/ resistencia del macizo
rocoso con su grado y tipo de fracturamiento. A partir de esta
información, otros autores, Laboratorio Oficial J.M. Madariaga, 2015,
realizan el siguiente análisis:
Para macizos rocosos masivos se produce un incremento del riesgo
de roturas frágiles o súbitas (popping–spalling–rockburst) a medida
que aumenta el nivel tensional respecto a la resistencia.
Para macizos rocosos moderadamente fracturados o fragmentados,
se producen 2 mecanismos:
22
- Un incremento de la inestabilidad estructural (por caída de
cuñas o bloques) para niveles tensionales bajos y
- Un incremento de la fragmentación y fisuración por
plastificación del macizo a niveles tensionales elevados.
Para macizos rocosos muy fracturados o tectonizados se produce un
aumento de la fluencia al aumentar el nivel tensional.
En resumen los tres principales modos o mecanismos de inestabilidad
o rotura que se pueden producir en las excavaciones subterráneas
son:
23
mayores, fracturándose la roca. Dependiendo de la razón entre la
resistencia de la roca intacta y los esfuerzos in-situ, el lajamiento
puede limitarse a pequeñas lajas o evolucionar hacia una rotura
masiva violenta o estallido.
Es importante recalcar que no solo basta con caracterizar el
mecanismo de inestabilidad en un sector de la mina ya que, como se
ha dicho anteriormente, los mecanismos de inestabilidad pueden
variar según la cavidad realizada. En este sentido, es de total
relevancia la escala del análisis a considerar.
24
Los criterios de selección del método de cierre de los componentes de
pasivos ambientales (bocaminas), se describen, con la finalidad de:
- Prevenir y/o remediar la generación de aguas ácidas.
- Prevenir el riesgo potencial de accidentes para personas y animales.
25
Buenaventura S.A.A - Unidad Recuperada - en la cual se desarrollado la
actividad explotación de reservas mineras a mediados del siglo lXX, para
el cual se realizó la apertura y desarrollo de bocaminas para extracción
de vetas polimetálicas de plata, plomo y zinc. Consecuentemente este
componente se clausuro y declarado como un componente de pasivo
ambiental.
La investigación fue desarrollada en la Bocamina Norma Flor W 16 (BNF-
16), ubicada en el departamento y provincia de Huancavelica, distrito de
Huachocolpa, anexo Corralpampa. El ámbito geográfico de la zona es de
topografía inclinada con proximidad a la cuenca del río Corralpampa, que
recorre el anexo de Corralpampa del distrito de Huachocolpa. Este
componente de pasivo ambiental perteneciente al grupo de bocaminas
(bocaminas húmedas); en la actualidad se presenta una emisión de
efluente hacia la intemperie, está por falta de remediación ambiental
como parte del cumplimiento al plan de cierre de minas de la Unidad
Recuperada.
6.5. Geología
26
los parámetros (datos) obtenidos en la investigación hidráulica, del
cual se concluye que presenta las siguientes condiciones estructurales
- Cargahidráulicaalta >101.
- Tapón hermético ubicado en galerías su b.-horizontales
- Calidad de la roca entre buena.
27
Resistencia al corte del macizo rocoso
29
comparación del dato obtenido por del criterio y la medida real
contrastado de la cobertura de roca. Esto se realizara para los 02
puntos determinados como posibles ubicaciones del estudio de mapeo
geomecánico.
Criterio Noruego
30
condición. Por consiguiente, la longitud mínima de tapón tendría que
ser equivalente a:
31
7. CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES
32
la seguridad humana y del medio ambiente; por lo que se
recomienda la evaluación de los diseños de este tipo
deestructuras considerando un factor de seguridad normalizado
(para lo cinco criterios de diseño) un FS' = 1.5 como mínimo. Así
mismo de manera, implementar las inyecciones de
impermeabilización como un factor de seguridad adicional.
8. BIBLIOGRAFÍA
33