DEPÓSITO DE RELAVES ASNAPAMPA Luis Haro Chávez – Jefe de Obras Civiles Compañía Minera Poderosa S.A.
1. UBICACIÓN DEL PROYECTO 1.1 Ubicación del área área del depósito depósito de de relaves relaves Asnapampa La zona del proyecto se encuentra en el Distrito y Provincia de Pataz, Departamento de La Libertad, a una distancia de 400 km en línea recta, al norte de la ciudad de Lima. El área seleccionada para la construcción del nuevo depósito de relaves se encuentra en el sector inferior de la quebrada Asnapampa, aguas abajo de la planta Marañón, distante 400 m en línea recta y con un desnivel de 70 m, aproximadamente. Dicho emplazamiento se ubica en la terraza de cota 1170 msnm al l ado derecho del río Marañón (ver Ilustración 1). En la cartografía geográfica del IGN, puede ser ubicada en el cuadrángulo de Pataz (hoja 16-h) de la Carta Nacional (Escala 1:1 000 000), entre las coordenadas: N 9 147 300 y E 207 500, del Sistema UTM, zona 18 del Esferoide Internacional.
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Ilustración 1: Ubicación Proyecto Depósito Relaves
2. PRESA ASNAPAMPA MÉTODO PADDOCK El proyecto se fundamenta en el denominado método Paddock, desarrollando una presa con taludes de 2H:1V, en el área de la quebrada Asnapampa. El método de Paddock sugiere la construcción de una presa de relaves por etapas, siguiendo sobre elevaciones progresivas manteniendo el eje central de la presa, o con los métodos de aguas arriba o aguas abajo. Además, sólo es aplicable en zonas donde las altas temperaturas permiten una evaporación rápida del agua de relaves; es decir, las condiciones climáticas deben ser predominantemente áridas o semiáridas con una alta evaporación. El crecimiento de la presa se desarrolla mediante dos diques perimetrales espaciados entre 10,0 m a 20,0 m, sobre el extremo externo, aguas abajo del depósito. Estos diques piloto pueden tener alturas de 1 a 2 m, con taludes 2
2H:1V en ambas caras y 4,0 m de ancho para permitir la compactación mecánica de los mismos. En el espacio libre de los diques se vierte la pulpa de relaves en capas de 0,10 a 0,15 m de espesor; que facilita la rápida evaporación, permitiendo que el proceso de compactación de los mismos se efectúe sin problemas (ver Ilustración 2).
Ilustración 2: Corte tipico Sistema Paddock
Conforme se va llenando el vaso del depósito, se van construyendo nuevos diques perimetrales, cimentados sobre los diques anteriores (ver Ilustración 3). El método Paddock es aplicable para relaves de molienda fina, como es el caso de los relaves de oro, producidos por Cía. Minera Poderosa. La presa estudiada se construirá en dos etapas. La primera se desarrolla a 40m de la orilla del Marañón, y abarca una longitud de 306 m. Únicamente se deberán construir las obras de derivación de la quebrada Asnapampa. La etapa inicial permitirá operar el depósito durante 1.5 años, permitiendo que durante este tiempo se construyan las obras de protección de cauce del río Marañón proyectadas en este estudio. La segunda se ubica a 40 m aguas abajo de la etapa inicial, con una presa de 400 m de largo y 30 m de altura. El vaso del depósito tendrá una capacidad de operación de 7,5 años adicionales.
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Resumiendo, se podrá operar un depósito durante un periodo de 9 años, en dos etapas, cuyas características se detallan a continuación: PASO 1: Excavación Natural Ground
Stage 6: Compaction of Tailings inLifts ExcavationLine
PASO 2: Construcción del Dentellón Natural Ground
NOTE: Duringcompaction; - depositionis made inanothercell - eachcell should beprovided witha means for discharge of fines and water inreservoir
ExcavationLine Stage 7: Compactionof Tailings Paso3: Construcción del FiltroHorizontal Horizontal Filter
ExcavationLine
Paso 4: Construction of FirstCells andInclined Filter StarterDams and Filter Stage 8: Raising the Tailings Dam
NOTE: Ensure continuity offilter betweenhorizontal layer and inclinedmaterial. NOTE: Ensure continuity ofinclined filter,both horizontally andvertically betweenadjacent cells.
Stage 5: Depositionof Tailings
Stage 9: Continue the sequence
ExcavationLine
Ilustración 3: Proceso constructivo Sistema Paddock
3. DISEÑO DEL NUEVO DEPÓSITO DE RELAVES ASNAPAMPA El diseño de la Presa Asnapampa se efectuó considerando la ejecución de las obras en dos etapas. La primera etapa de la Presa Asnapampa considera el proyecto de un depósito de relaves para almacenar 189.773 m 3, equivalente a 1,4 años de producción. La segunda etapa de la Presa Asnapampa proyecta la construcción del depósito de relaves, aguas abajo de la primera etapa. El depósito de relaves tiene una capacidad de almacenamiento de 911.745 m3., que equivale a un período de operación de 6,76 años adicionales. La tabla 1 ilustra la variación de la capacidad del depósito, y el tiempo de operación en función de la altura de presa. Finalmente, la presa Asnapampa, en su primera y segunda etapa, podrá almacenar un total de 1.101.520 m 3 (ver tabla 2).
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CIA. MINERA PODEROSA S.A.
PRESA ASNAPAMPA - 1ra Y 2da ETAPA CURVA ALTURA DE PRESA VS VOLUMEN DE ALMACENAMIENTO Y ALTURA DE PRESA VS VOLUMEN DE PRESA
1,200,000 40
) m ( o t i s ó p e D l e d a r u t l A
1,000,000
800,000
Capacidad del Depósito (m3) 600,000
400,000
200,000
0 1200
35
1195
30
1190
25
1185
20
1180
15
1175
10
1170 1ra Y 2da ETAPA CAPACIDAD DEL VASO: 1'101,51 8 m3 TIEMPO DE OPERACION: 8.2 años
5
0 0.00
1.00
2.00
3.00
4.00
5.00
6.00
7.00
Tiempo de Deposición (años) Volumen de Almacenamiento
Volumen de Presa
Tabla 1: Capacidad almacenamiento depósito
ETAPA
DESCRIPCIÓN ETAPA INICIAL: PRESA DE ARRANQUE ALTURA DE PRESA CAPACIDAD DEL VASO VOLUMEN DE PRESA RAZON DE EFICIENCIA Tiempo de Operación ETAPA FINAL: PRESA FINAL
16 m 207,380.00 m3 121,330.00 m3 1.71 1.54 años
ALTURA DE PRESA CAPACIDAD DEL VASO
30 m 1’016,138.00 m3 355,685.00 m3 2.86 7.54 años
VOLUMEN DE PRESA RAZON DE EFICIENCIA Tiempo de Operación TOTAL VOLUMEN DE PRESA CAPACIDAD DEL VASO RAZON DE EFICIENCIA Tiempo de Operación
477,015 m3 1’223,518 m3 2.56 9.1 años
Tabla 2: CaracterÍsticas depósito Asnapampa
5
8.00
1165
1160 9.00
) m n s m ( n ó i c i s o p e D e d l e v i N
MÉTODO PADOCK (US $)
DESCRIPCIÓN PRESA DE ARRANQUE CORTE RELLENO OBRAS HID. AUXILIARES TOTAL PARCIAL (US$) PRESA FINAL
CORTE RELLENO DEFENSA RIBEREÑA TOTAL PARCIAL (US$) TOTAL (US$) COSTO PROD. (US$/TMSD) 1.01
3,570.00 363,990.00 163,000.00 530,560.00 2,500 1,067,055.00 405,658.31 1,475,213.31 2,005,773.31
Tabla 3: Costo depósito Asnapampa
4. DEFENSA RIBEREÑA QUEBRADA ASNAPAMPA Un aspecto importante de análisis geodinámico no tiene que ver con la cuenca misma de la quebrada Asnapampa, sino más bien con su desembocadura y el cauce del propio río Marañón (ver ilustraciones 4 y 5).
Ilustración 4: Plano Planta obras depósito Asnapampa.
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Ilustración 5: Foto aérea Obras Depósito Asnapampa.
El problema reside en que el cauce del río Marañón produce una curvatura pseudomeándrica, de alrededor de 200 m de radio, con el golpe hidráulico mayor dirigido hacia el sector del estribo izquierdo en la desembocadura de la quebrada Asnapampa. Este golpe hidráulico aumenta mientras la obra tenga un diseño de mayor envergadura e ingreso o invasión hacia las partes centrales de los depósitos aluviales – fluviales. El pico de este golpe hidráulico durante las avenidas extraordinarias puede alcanzarse con seguridad si el diseño de las obras mayores estrangulan el brazo derecho del río Marañón en este sector, invadiendo el islote que lo separa del brazo izquierdo. La curvatura de cauce, como puede observarse en la Ilustración 5, desde aguas arriba arranca prácticamente desde el sector de los actuales relaves de Vijus, en unos 300 m antes del sector de las obras proyectadas. El desnivel de aguas entre ambos sectores de acuerdo a estimados topográficos puede estar cercano al 1 %.
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En cualquier caso, el hecho señalado debe ser tomado en consideración de manera prioritaria para el diseño de las obras mayores (presa y obras conexas), de tal modo que estas sean técnica y económicamente factibles. En resumen, de acuerdo con este factor geodinámico, la presa, mientras más envergadura longitudinal alcance —invadiendo el cauce aluvial–fluvial hacia la parte central de este—, puede resultar en una estructura mas frágil y con menores posibilidades de lograr elevada solidez de cimentación, si se tiene en cuenta, además, el aumento de los espesores de los depósitos aluviales– fluviales, que obviamente se encuentran saturados. De todo lo anterior se deriva la conclusión de la necesidad, no solamente de un cuidadoso análisis hidráulico, sino también de un análisis de costo-beneficio con relación, como mínimo, a dos variantes de obra.
5. MUROS DE DEFENSA RIBEREÑA Y DEFLECTORES (ESPIGONES) De acuerdo con las consideraciones anteriores se idealizó las obras hidráulicas de protección, a fin de no disminuir el área disponible para el depósito de relave. Estas consisten en un muro longitudinal en gaviones con la ubicación adecuada de obras transversales o espigones a fin de poder proteger y recuperar la margen derecha, donde se emplazará el Depósito Asnapampa, de acuerdo a consideraciones que se grafican en la Ilustración N° 6.
MARGEN MARGEN
ALINEAMI
“ LÍNEA DE
Ilustración 6: Esquema recuperación márgenes espigones.
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Es importante señalar que en el sector de la desembocadura de la quebrada Asnapampa, el curso del río Marañón está dividido en dos brazos, separados por un islote, que mantienen una curvatura importante hacia la desembocadura de la quebrada (ver ilustración 7).
Ilustración 7: Quebrada Asnapampa
Esto indica que en la época de crecidas (noviembre – abril), y sobre todo en años de avenidas extraordinarias como los años asociados al fenómeno del Niño, se tendrá golpes hidráulicos importantes contra la presa en proyecto, capaces de generar socavación en la obra propuesta, con peligro de causar daños estructurales. Es importante, pues, tener este hecho en consideración, realizando diseños óptimos en los dos estribos, así como en la cimentación, sobre todo de la parte de la presa, que encare la fuerza hidráulica de las avenidas extraordinarias del río Marañón. Esto es, la mitad de la presa hacia el estribo izquierdo. Esto seguramente supondrá obras deflectoras.
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6. DE LAS OBRAS A fin de permitir que la Presa Asnapampa pueda emplazarse en parte de la ribera del río Marañón, se ha previsto construir un muro de defensa ribereña perimetral, ubicado al pie de la presa. El muro de defensa tiene una longitud de 500,0 m y una altura máxima de 5,0 m. El muro está conformado por cajas de gaviones y mallas de alambre de 5 m de largo, que se anclan sobre el terraplén de ribera, a fin de mejorar las condiciones de estabilidad del conjunto. Este sistema se denomina defensa ribereña en gaviones, y ha sido empleado en los diseños por presentar un método de construcción fácil, económico, y por cumplir con las condiciones técnicas que involucran al proyecto.
Ilustración 8: Corte típico obras defensa ribereña
El nivel de cimentación del muro de defensa ribereña o longitudinal se ubica a 3,0 m por debajo del nivel del terreno natural, donde, de conformidad con las investigaciones geofísicas efectuadas en campo, se ubica el estrato rocoso, que brinda las condiciones necesarias para el emplazamiento de esta estructura, o en todo caso un suelo gravoso de regulares condiciones para la cimentación de dicho muro. El muro longitudinal está provisto de un grupo de espigones, espaciados cada 100,0 m, que permiten disipar la energía del agua y las partículas en 10
suspensión, que son transportadas por el Marañón. Los espigones son un grupo de gaviones, acoplados al muro de contención, a manera de diques de 40.0 m de largo, 4.0 m de ancho y 4.0 m de alto. (Ver Ilustración 8). Para proteger el muro longitudinal, contra el fenómeno de socavación, este muro estará protegido por una base anti-socavante o plataforma de deformación (colchón de gaviones) de 10,0 m de ancho, y 0,30 m de espesor. Esta plataforma partirá de la base del muro hacia el cauce del río y el ancho depende de la profundidad de socavación, cumpliendo que esta longitud deberá ser de 1,5 a 2 veces la profundidad de socavación calculada. El muro será escalonado hacia el cauce del río, como lo indica el plano respectivo, y está diseñado para resistir un eventual relleno en la parte posterior. Los espigones u obras deflectoras se ubicaran a lo largo del muro longitudinal y espaciados aproximadamente a cada 100,0 m, y tendrán la finalidad de proteger la ribera del río del efecto de la erosión de la corriente, lo que provocará el arenamiento de esta zona y garantizará la protección de la obra mayor (presa de relaves) de los embates de la crecida del río Marañón (ver Ilustración 9). La disposición de estos espigones no debe causar un cambio brusco en la dirección de la corriente, para evitar erosiones aguas abajo, sino que por el contrario, el desvío debe ser suave. El radio de la curva debe reducirse progresivamente. El primer espigón se colocará aguas arriba del punto donde la erosión comienza a visualizarse en la orilla por proteger y los espigones siguientes que conforman la batería deben extenderse hasta el punto donde ya no se observa erosión y, por lo tanto, la dirección del cauce es la correcta.
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Ilustración 9: Esquema diseño espigones
Recordemos que a menudo los espigones son usados en ríos caudalosos para centralizar la corriente y profundizar la parte central del cauce. Para efecto de los cálculos hidráulicos para el dimensionamiento del muro de defensa ribereña o longitudinal y de los espigones en gaviones, se han utilizado los parámetros hidráulicos referentes a cálculo de avenida máxima del rio Marañón, arrastre de sedimentos, caudal, cálculo de profundidad de socavamiento.
7. CONCLUSIONES De acuerdo con las consideraciones que se presentan podemos concluir: •
Es factible la construcción del Depósito de Relaves Asnapampa,
emplazándolo en la quebrada del mismo nombre y a orillas del rio Marañón, con la respectiva protección ribereña adoptada a fin de proteger la cimentación del depósito, así como recuperar el área que en años anteriores erosionó el río. •
El sistema Paddock adoptado en la modalidad de aguas arriba es válido
para la construcción de depósitos de relave en donde el balance de aguas en el mismo es cero. Esto es, por condiciones especiales (temperatura, permeabilidad, tasa de evaporación etc.) el agua retenida en los relaves es mínima, haciendo que el potencial de licuefacción no se presente. •
Los análisis de estabilidad de la presa se han realizado usando el método de
Bishop Modificado con el programa de cálculo Xstabl, obteniéndose FS estático de 2,159 (FS>1.5 requerido) y FS sísmico de 1,465 (FS>1.3 requerido) lo que garantiza la estabilidad de este depósito (ver ilustración 10).
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Ilustración 10: Resultados análisis estabilidad
•
El costo de disposición de este depósito asciende a US$ 1,05 por tonelada
de relave, lo que se desembolsará gradualmente hasta el final del proyecto, teniendo en cuenta que el crecimiento de la presa es por etapas y no se requieren inversiones iniciales altas. •
Las obras de defensa ribereña permitirán asegurar la estructura ante el
fenómeno de erosión y socavamiento del rio Marañón, así como permitirá recuperar terreno al río para incorporar mayor área disponible para el depósito, lo que redunda en mayor capacidad de almacenamiento (ver ilustración 11).
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Ilustración 11: Vista general obras Asnapampa
8. REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS “Stability analysis of embankments and slopes”, por Sarada K. Sarma. “Stability coefficients for earth slopes”, por Bishop, A.W. and Morgensen, 1960 “Diseño Estructural de Obras Hidráulicas”, Julio Rivera Feijoo. “Design and evaluation of tailings dam”, Technical report, U.S. Environmental Protection Agency, 1994. Jewell, R.A. 2000. Designing for Soil Reinforcement . University of Oxford. “Ingenieria Fluvial”, Juan P. Martín Vide. “Regulación y Control de Rios”, Wolfgang Schroder.
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