DEPÓSITOS DE RELAVES: CONSIDERACIONES EN … · Sismo 1960 Inicios de la Mecánica de Suelos Sismo 1985 NCh 433 El desarrollo de la ingeniería geotécnica y la adopción de normas

Ingeniería al servicio del medio ambiente.

DEPÓSITOS DE RELAVES: CONSIDERACIONES EN SU MANEJO

Dr. Ing. Raúl Espinace Abarzúa

Director Grupo Geotecnia PUCV

Director Ejecutivo Geotecnia Ambiental

Copiapó, Mayo 2015

SEMINARIO: “TRANQUES DE RELAVES, UNA MIRADA DETALLADA PARA EL ANÁLISIS INFORMADO EN ZONAS MINERAS”

Ingeniería al servicio del Medio Ambiente.

ALGUNOS TIPOS DE DEPÓSITOS MASIVOS DE LA MINERÍA

2

• Depósitos de relaves • Depósitos de Ripios de Lixiviación • Depósitos de estéril minero •Piscinas de Evaporación

•Depósitos de Escorias

Ingeniería al servicio del Medio Ambiente. 3

ALGUNOS TIPOS DE DEPÓSITOS DE RELAVES


INFORMACION 2007 DE SERNAGEOMIN

N° de depósitos de relaves 867 El 14% (121) se encuentra en operación y el 86%

en abandono De estos 121 en operación, 107 son tranques de

relaves.

Catastro PAM. Proyecto FOCIGAM. Convenio Sernageomin, JICA, Japón,

2002-2007

INFORMACION 2010 DE SERNAGEOMIN

Se catastró inicialmente 213 faenas

mineras abandonadas y paralizadas, para

posteriormente llegar a 309

¿CUÁNTOS SON LOS DEPÓSITOS DE RELAVES EN CHILE?

4


ANTECEDENTES QUE MERECEN LA ATENCIÓN EN LOS DEPÓSITOS DE RELAVES

5

1. Creciente cantidad de relaves a disponer diariamente

2. Conciencia del Mayor Riesgo Sísmico en zonas mineras (*)

3. Nuevas Exigencias para los Depósitos y sus Diseños

4. Presencia de las Presas de Relaves mas altas de la Historia

5. Nuevas Normativas y Cambios en la Institucionalidad Minera (**)

6. Carencia de sitios apropiados para disposición de relaves

7. Conciencia de Nuevos Desafíos Tecnológicos para los depósitos de relaves: ¿Opciones de depósito de relaves?; Reducción Consumo de Agua; Obligatoriedad de Desarrollar Operaciones Limpia (control estricto del polvo y derrames generados), Necesidad de controles de operación adecuados a los tiempos, Otros.

“…se producen diariamente en Chile más de un millón de toneladas de

relaves...” Jacques Wiertz, 2012


TERREMOTOS COSTEROS EN CHILE, 1500 – 2010 (BARRIENTOS, 2007)

6

TERREMOTOS EN CHILE


TIPOS DE DEPÓSITOS DE RELAVES

7

Tranques de arenas de relaves (baratos, mas riesgosos)

Embalses con material de empréstito (más caro, simple y seguros)

Depósitos de Relaves Espesados (DRE O TTD) (complejo y eficaz) en pasta o filtrados (eficaz y caro)

Depósitos de relaves mixtos (nueva tendencia en Chile)

Depósitos en minas de explotación Depósitos en minas abandonadas (reducida experiencia) Depósitos en excavaciones abiertas Depósitos mixtos (rajos, caserones) (complejo y eficaz)

Depósitos costeros (No permitidos) Depósitos submarinos ( En estudio)

•Aguas arriba (prohibido)

•Eje central

•Aguas abajo (más seguros)

DEPOSITOS MARINOS O LACUSTRES

¿Son seguros estos depósitos de relaves, según su estabilidad física?

OTROS Ej: CO Disposición de relaves secos y desmonte

DEPOSITOS EN LA SUPERFICIE DE LA TIERRA

DS 248

DEPOSITOS BAJO LA SUPERFICIE DE LA TIERRA


Aguas Abajo Aguas Arriba

Muro de Partida

Alfombra drenante

Laguna de Aguas Claras

Arenas Finas Limosas

Lamas

No permitido Actualmente

Eje Central Muro de Partida de drenaje Libre


Lamas



Lamas

Material Impermeable

LOS MÁS EMPLEADOS: TRANQUES DE ARENAS DE RELAVES

8


Tranque tipo aguas arriba (up-stream)

Consiste en levantar un muro inicial con material de empréstito para, posteriormente, verter la fracción gruesa de relave sobre las lamas o fracción final de relave. Luego de cierta altura se inicia el levante del muro hacia aguas arriba, es decir, nuevamente sobre las lamas. Esta operación se repite hasta alcanzar la altura máxima de diseño del tranque.

Alternativa geotécnicamente inviable en la actualidad, desde el punto de vista geotécnico y que se recoge en el DS 248.

TIPOS DE TRANQUES DE ARENAS DE RELAVES.

9


Es el método mas seguro desde el punto de vista geotécnico.

TRANQUE TIPO AGUAS ABAJO (DOWN – STREAM).

Se basa en levantar el muro hacia aguas abajo del embalse. De esta forma el muro siempre queda fundado sobre material adecuado.

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Muro de Partida

Muro Resistente de Arenas

Sistema de Drenaje Basal

Revancha Mínima e Impermeabilización


Cubeta de Lamas lo mas seca posible

Piezómetros

Pozos de Monitoreo

Sistema de Captación de Aguas de Drenaje

Pozos de Monitoreo

Muro de Pie

Muro Resistente de Arenas

Revancha Mínima e Impermeabilización


SECCIÓN TIPO DE MURO RESISTENTE DE ARENA DE RELAVES Y SUS OBRAS PRINCIPALES.

11


Hoy no es evidente qué tipo de depósito hay que implementar en Chile. Los de pasta pueden ser buenos en casos como proyectos en zonas de climas secos y cálidos, con áreas planas y en caso necesario uso de aguas salada.

¿QUÉ ESTÁ PASANDO ACTUALMENTE?.

12

13

¿SON SEGUROS LOS TRANQUES DE RELAVES EN SU ESTABILIDAD FISICA?

Ingeniería al servicio del Medio Ambiente. GA - Ingeniería al servicio del medio ambiente

Sismo 1960

Inicios de la Mecánica de Suelos

Sismo 1985

NCh 433

El desarrollo de la ingeniería geotécnica y la adopción de normas actualizadas ha contribuido a limitar la destrucción y pérdida de vidas humanas, dados los terremotos sufridos y el alto número de habitantes de las zonas Nuevos desafíos en el sector minero: Nuevas normas de diseño sísmico; Nuevos criterios para el Diseño de tranques de relaves; Ley de Cierre de Faenas Mineras; cambios en la institucionalidad, otros.

LA GEOTECNIA EN CHILE Y SUS DESAFÍOS EN EL SECTOR MINERO

Sismo 1965-71

Decreto 86 Tranques de Relaves

Sismo 2010 y Accidente Minero

GEOTECNIA


NORMAS QUE REGULAN EL DISEÑO Y OPERACIÓN DE LOS TRANQUES DE RELAVES

15

PERMISO NORMATIVA INSTITUCIONALIDAD

Evaluación ambiental

Ley N° 19.300/Ley N° 20.417. Ingresan

a evaluación todos lo proyectos de

desarrollo minero según lo

estipulado en Art. 3 DS 40.

Servicio Evaluación Ambiental

Construcción y operación depósito

de relavesDS 132/248/Ley N° 20.551 SERNAGEOMIN

Disposición de aguas servidas y

otrosCódigo Sanitario Servicio de Salud

Cambio de uso de sueloLey General de Urbanismo y

ConstruccionesSEREMI Agricultura

Rescate y traslado de fauna

protegidaLey N° 4.601 (caza) SAG

Corta de bosque nativo DL N° 701 CONAF

Obras de defensa de cauces

naturalesArt. 171 Código de Aguas DGA


PERMISOS AMBIENTALES SECTORIALES (DS 40/2013)

16

Permisos Ambientales Sectoriales Autoridad Competente Componente Ambiental

Art. 132 (mixto).- Permisos para hacer excavaciones de tipo arqueológico, antropológico,

paleontológico, a que se refieren los artículos 22 y 23 de la Ley N° 17.288, sobre Monumentos

Nacionales. Ex PAS 76.

CONSEJOS DE

MONUMENTO NACIONALES Medio Ambiente

Art. 135 (mixto).- Permiso para emprender la construcción y operación de depósitos de relave,

según el artículo 9° del D.S. N° 248/2006 Ministerio de Minería, Reglamento de Construcción y

Operación de Tranques de Relaves. Ex PAS 84 texto parcialmente modificado.

SERNAGEOMIN Medio Ambiente

Art. 137 (mixto).- Permiso para la aprobación del plan de cierre de una faena minera, a que se

refiere el artículo 6° de la Ley 20.551 de Cierre de Faenas e Instalaciones Mineras. NUEVO. SERNAGEOMIN Medio Ambiente

Art. 138 (mixto).- Permiso para la construcción, reparación, modificación y ampliación de

cualquier obra pública o particular destinada a la evacuación, tratamiento o disposición final de

desagües y aguas servidas de cualquier naturaleza, a que se refiere el artículo 71 letra b) del

D.F.L. 725/67, Código Sanitario. Ex PAS 91.

SERVICIO DE

SALUD

Efluentes Líquidos y Calidad de

Aguas

Art. 139 (mixto).- Permisos para la construcción, reparación, modificación y ampliación de

cualquier obra pública o particular destinada a la evacuación, tratamiento o disposición final de

residuos industriales o mineros, a que se refiere el artículo 71 letra b) del D.F.L 725/67, Código

Sanitario. Ex PAS 90.

SISS Medio Ambiente

Art. 149 (mixto).- El permiso para corta de plantaciones en terrenos de aptitud

preferentemente forestal, a que se refiere el artículo 21 del Decreto Ley N° 701, de 1974, sobre

Fomento Forestal. Ex PAS 102 (texto parcialmente modificado).

CONAF Flora y Vegetación

Art.155 (mixto).- El permiso para la construcción de las obras a que se refiere el artículo 294 del

D.F.L. N° 1222 de 1981, del Ministerio de Justicia, Código de Aguas. Ex PAS 101. DGA

Efluentes Líquidos y Calidad de

Aguas

Art. 159 (mixto).- Permiso para la extracción de ripio y arena en los cauces de los ríos y esteros,

a que se refiere el artículo 11 de la Ley N° 11.402. Ex PAS 89 MOP Medio Ambiente

Peligro Sísmico

(Amenazas)

Vulnerabilidad

(Consecuencias)

Ciencia

Aplicada

Ciencia

Fundamental

Gestión

Pública

Riesgo Sísmico:

RIESGO SÍSMICO = PELIGRO SÍSMICO × VULNERABILIDAD

Riesgo sísmico: medida que combina la peligrosidad sísmica, con la vulnerabilidad y la posibilidad que se produzcan

daños por sismos en un período determinado.

Nuestra Tarea

¿LA INGENIERIA CHILENA ESTA PREPARADA PARA GENERAR PROYECTOS DE DISEÑO QUE DISMINUYAN EL RIESGO SISMICO?

La ingeniería Chilena ha sido reconocida a nivel mundial por su alta calidad

Ingeniería al servicio del Medio Ambiente. 18

Ejemplo de Vulnerabilidad


• Licuefacción del prisma resistente.

• Inestabilidad de taludes (bajo condiciones estáticas y

sísmicas).

• Deformaciones excesivos.

• Rebalse, overtoping y vaciamiento.

• Piping o tubificación.

• Inestabilidad del suelo de Fundación

• Planos de falla por precipitaciones o erosión eólica

RIESGOS GEOTÉCNICOS ASOCIADO A TRANQUES DE RELAVES

19

¿ES SEGURA LA OPERACIÓN DE NUESTROS TRANQUES DE RELAVES?


FALLA EN TRANQUE AGUAS ARRIBA POR LICUEFACCIÓN ANTE TERREMOTOS.

20


FALLA EN TRANQUE DE RELAVES POR INESTABILIDAD DE TALUD.

21


FALLA EN TRANQUE DE RELAVES POR OVERTOPPING.

22


FALLA EN TRANQUES DE RELAVES POR PIPING.

23


Over topping

Over topping

Falla de taludes

Licuefacción, Chile 2010

RIESGOS ASOCIADOS A PRESAS DE RELAVES

24


H total= 65 m; M = 8,2 Graves daños y contaminación río Cachapoal

25

RIESGOS ASOCIADOS A PRESAS DE RELAVES

PRINCIPALES FALLAS DE TRANQUES DE RELAVES EN CHILE (Grupo Geotecnia PUCV)

Tranque Ubicación

(Ciudad/Región) Fecha Método

Altura

(m)

Talud

(H:V) Estado

Vol. (m3)

Embalse

Mecanismo

de falla

Evento causal

R (km)

Vol. Flujo

(m3)

Flujo

(m)

Agua dulce

Arenas Sewell, Rancagua

15/06/15

y otras - 61 - OP •- R+IT Lluvias y crecidas 80.000 •-

Barahona 1 Sewell, Rancagua 01/12/28 US 65 1:1 OP 20 millon •LQ+FF Ms=8,3, R=95 2.800.0000 •-

El Cobre 1, 2 y 3 Nogales Región Valparaíso

28/03/65

(03/03/85)

(22/09/02)

US

35

26

26

1,2:1/3,

7:1/

OP/AB

AB

OP

4.250.000

985..000

350..000

•LQ+FF

•IT

•LQ

Ms = 7,4, R = 68

1.900.000

-

350.000

12.000

-

12.000

Los Maquis 1

Bellavista

Hierro Negro

Cabildo Región Valparaíso 28/03/65

US

-

US

15

20

12,5

1,7:1

1,7:1

1:1

AB

OP

OP

•-

LQ+FF

LQ+FF

LQ+FF

Intraplaca R= 15

Ms = 7,4 R= 55

R= 18

23.000

70.000

1.000

40.000

800

1.000

Veta del Agua 2

Veta del Agua 1 Nogales Región Valparaíso

07/11/81

03/03/85

US

US/CL

20

24

1,2:1

1,5:1 OP

-

700.000 LQ+FF

Ms = 6,5, R = 85

Ms = 7,8 , R = 80

-

280.000

-

5.000

La Patagua La Ligua, Región Valparaíso 28/03/65 - 25 - OP LQ+FF Sismo intraplaca

Ms = 7,4 R= 15 35.000 500

Cerro Negro 3

Cerro Negro 4

Cerro Negro 2

Cabildo, Región Valparaíso

28/03/65

03/03/85

03/10/2003

US

US/CL

US

45

40

-

1,2:1

1,7:1

-

OP

OP

2.000.000

-

LQ+FF

LQ+FF

E+FF

Iinterplaca R=38

Iinterplaca R = 105

-

-

500.000

80.000

5.000

8.000

-

Planta

La Cocinera Ovalle, IV Región Coquimbo 14/10/97 US/CL 30 1,7:1 OP - LQ+FF

Sismo intraplaca

Ms= 7,0 y R = 80 60.000 -

El Cobre 2, 3, 4,5 Nogales Región Valparaíso 22/09/2002 US - - AB - R+FF Lluvias y crecidas 8.000 -

Algarrobo

Almendro

Maiten

Región de Coquimbo 14/10/97

US

US

US

20

18

15

1,5: 1

1,5: 1

1,5: 1

OP

OP

OP/AB

-

E+FF

LQ+FF

LQ+FF

Interplaca R = 80

Ms=7,0; R= 100

R= 120

- -

Planta Alhué Alhué Región Metropolita 27/02/2010 DS 15 4,5 :1 OP - LQ+IT Mw=8,8, R = 252 - -

Las Palmas Pencahue, Región del Maule 27/02/2010 - 15 - OP - LQ

Sismo interplaca

Mw = 8,8

70% vol. total 400

Planta Chacón Cachapoal, Rancagua 27/02/2010 - - 1,8:1 AB - IT - -

Veta del Agua 5 Nogales Región Valparaíso 27/02/2010 US - 1,4:1 AB - IT 80.000 100

Tranque1

Minera Clarita San Felipe, V Región Valparaíso 27/02/2010 US - 1,2:1 AB - IT

80% del

vol. total -

US: Método de construcción “aguas arriba “; UP/CL: Método de construcción “aguas arriba” y “Eje Central”; DS: Método de construcción “aguas abajo”; OP : Etapa operacional; AB : Abandono ; OP/AB : Fin de la etapa operacional; LQ+FF:

licuación y falla por flujo; IT: inestabilidad de taludes; R: Rebose; Def: deformaciones 26


Pendiente de taludes adecuada, en dirección “aguas abajo”

Granulometría y Nivel de Compactación adecuado

Contar con Parámetros resistentes adecuados

Bajas presiones intersticiales al interior del prisma resistente

Altura de revancha y ancho de coronamiento suficientes

Eficiente Sistema de Drenaje

Compatibilizar Acciones Destinadas a Seguridad Minera con aquellas para el Control Ambiental

Monitoreo y Control de Operación

FACTORES CLAVES PARA REDUCIR EL RIESGO DE INESTABILIDAD

27


EL CONTROL DE OPERACIÓN DE LOS TRANQUES DE RELAVES

28


Año

I IDENTIFICACIÓN DE FAENAS MINERAS Propia Arrendada Otro

a) Nombre de la Empresa Rut de la Empresa

Dirección Faena Comuna Provincia Región

b) Nombre del Representante Legal Rut

c) Nombre de la Faena

Ubicación geográfica (UTM):

Norte Este Cota m.s.n.m.

d) Profesional Responsable

Cargo

II INFORME TÉCNICO DEPÓSITO DE RELAVE

a) Nombre del depósito

c.1) Aguas abajo c.2) Eje central

d) Cantidad de relaves d.1) Autorizado (total) Ton. ó m3

d.2) Actual (total) Ton.

d.3) Arenas en muro Trimestral Acumulada Ton.

d.4) Lamas en la cubeta Trimestral Acumulada Ton.

e) Altura del muro o depósito m.

f) Largo de berma de coronamiento m.

g) Ancho de berma de coronamiento m.

h) Distancia borde laguna-borde muro de arenas m

i) Ancho aprox. sector "playa" en la cubeta m

j) Revancha operacional mínima m.

k) Área ocupada (aproximada) m2

l) Ángulo (β) del talud externo del muro grados

m) Ángulo (β') del talud interno del muro grados

n) Razón "arenas/ lamas" en el periodo

ñ) % de sólido en peso del relave total %

o) % de humedad relave filtrado y/o espesado %

p) Método de compactación del muro (equipo)

q) Densidades de las arenas del muro

c) Método de construcción del muro en el caso de un Tranque

2/3

1/31

Máx. SecaMín. SecaSector

Relativa Proctor

(Altura de muro) (grs/cc) (grs/cc) (grs/cc) (%) (%)

Muestra In-Situ

FORMULARIO E-700- INFORME TRIMESTRAL DE DEPÓSITOS DE RELAVES .

Periodo

b) Tipo del Depósito Tranque Embalse

Otro Tipo

R. Espesado R. en Pasta R. Filtrado

s) Granulometría del relave total

t) Piezometría

Cota del nivel de coronamiento del muro de partida m.s.n.m.

Cota de niveles freáticos en los piezómetros:

P1 m.s.n.m. P2 m.s.n.m. P3 m.s.n.m.

P4 m.s.n.m. P5 m.s.n.m. P6 m.s.n.m.

III.- INFORMACIÓN ANEXA

a) Detalles de los trabajos de mantención mensual y durante el periodo realizado en el deposito

b) Detalles de los trabajos de operación mensual y durante el periodo realizado en el deposito

c) Informacion de controles y estadisticas sobre monitoreos especiales realizados en al deposito durante el periodo si se

dispone de los equipos:

Acelerógrafos.

Celdas de asentamientos.

Placas de corrimiento y nivelación.

Inclinómetros.

Otros.

Mallas N° TylerPeso Retenido

% Retenido % Acumulado bajo(grs)

35

48

65

100

150

200

-200

Total

Este formulario se encuentra en proceso de revisión por parte de

Sernageomin, para hacerlo mas acorde con la realidad actual.

DECRETO 248, ARTÍCULOS 30 y 31

INFORME SOBRE OPERACIÓN. E-700

DECRETO 248, ARTÍCULOS 30 Y 31 INFORME SOBRE OPERACIÓN. E-700

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Políticas y compromisos

Planificación

Implementación del plan

Chequeo y acciones

correctivas

Revisión Anual de la Gestión

• Control operacional.

• Control financiero.

• Documentación

• Entrenamiento, conocimiento y competencia.

• Comunicación.

UNA ADECUADA GESTIÓN Y CONTROL DE LOS TRANQUES DE RELAVES LOS HACE SEGUROS

Ejemplo de elementos del marco de gestión de relaves de la Asociación Minera de Canadá.

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ELEMENTOS DEL MARCO DE GESTIÓN DE RELAVES

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ORGANIGRAMA DE LA OPERACIÓN

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EJEMPLO DE ENSAYOS DE TERRENO EN DEPOSITOS DE RELAVES

SPT

CPTu

PANDA

Documents

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