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FACULTAD
: Ingeniería Ingenierí a Ambiental
CURSO
: Contaminación Contaminació n Minera
PROFESOR
: German Rafael ESPINOZA RIVAS
ALUMNA
: Alex Emilio TICONA TICONA CHINO
SECCIÓN
:1
CICLO
: VII
Contenido INTRODUCION ............................................................................................................................... ............................................................................................................................... 1 OBJETIVOS. ................................................................................................... .................................................................................................................................... ................................. 3 1.
2.
3.
4.
5.
CIERRE DE DE MINAS BOCAMINAS BOCAMINAS CHIMENEAS MINAS A TAJO ABIERTO ABIERTO ............................. 4 1.1.
CIERRE DE MINAS ......................................................... ...................................................................................................... ............................................. 4
1.2.
DECRETO SUPREMO 078-2009-EM ................................................................... ........................................................................... ........ 4
1.3.
LEY 280901 , ”Ley que Regula el Cierre de Minas” ................................................... 4
1.4.
FILOSOFIA DE CIERRE DE MINAS ......................................................... ............................................................................... ...................... 5
1.5.
CIERRE DE MINAS ......................................................... ...................................................................................................... ............................................. 7
ASPETOS GENERALES SOBRE CLAUSURA Y ABANDONO ABANDONO DE MINAS.................................. 9 2.1.
Objetivos esperados del cierre de minas ................................................................ 10
2.2.
Etapas del plan de clausura ................................................................. ..................................................................................... .................... 10
2.3.
Tipos de cierre .............................................................. ......................................................................................................... ........................................... 11
2.4.
Relación: costes de clausura y vida de la mina. ...................................................... 13
EVALUACIÓN DEL RIESGO ............................................................... ............................................................................................... ................................ 15 3.1.
Evaluación del riesgo químico: humano y medioambiental ................................... 17
3.2.
Evaluación del riesgo medioambiental .......................................................... ................................................................... ......... 17
MÉTODOS DE CLAUSURA EN MINERÍA SUBTERRÁNEA................................................... 18 4.1.
Clausura de pozos y chimeneas .......................................................... .............................................................................. .................... 18
4.2.
Clausura de sondeos y perforaciones de pequeño diámetro ................................. 22
4.3.
Clausura de labores horizontales e inclinadas ........................................................ 23
4.4.
Clausura de cavidades y cámaras de explotación ................................................... 28
RESTAURACIÓN Y USOS POTENCIALES DE LOS TERRENOS RECUPERADOS .................... 30
CONCLUSIONES .................................................................................................................. ........................................................................................................................... ......... 32 BIBLIOGRAFIA .............................................................................................................................. .............................................................................................................................. 3 3
INTRODUCION Todo titular de actividad minera está obligado a realizar el cierre de las áreas, labores e Instalaciones de una unidad minera, a través del Plan de Cierre de minas regulado por la ley N°28090 Ley que Regula el Cierre de Minas y del presente Reglamento es la prevención, minimización y el control de los riesgos y efectos sobre la salud, la seguridad de las personas, el ambiente, el ecosistema circundante y la propiedad, que pudieran derivarse del cese de las operaciones de una unidad minera. El cierre de áreas, labores e instalaciones de una unidad minera no afecta la vigencia de las concesiones, de los derechos de uso minero, ni de los demás derechos adquiridos por el titular de actividad minera, los cuales se rigen por lo que disponga el título en virtud del cual se originaron o fueron concedidos . Es un instrumento de gestión ambiental conformado por acciones técnicas y legales, que deben ser efectuadas por el titular de actividad minera, a fin de rehabilitar las áreas utilizadas o perturbadas por la actividad minera, para que éstas alcancen características de ecosistema compatible con un ambiente saludable y adecuado para el desarrollo de la vida y la conservación del paisaje. La rehabilitación se llevará a cabo mediante la ejecución de medidas que sea necesario realizar antes, durante y después del cese de operaciones, para asegurar el cumplimiento de los objetivos de cierre.
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OBJETIVOS. Los objetivos de la presente monografía es dar a conocer al alumnado en general las pautas necesarias, sobre el tema de cierre de minas bocaminas minas atajo abierto partiendo de un ámbito nacional y local. Fomentar el empleo de nuevas técnicas y procesos relacionados con la conservación y mejoramiento del medio ambiente. Dar a conocer los medios para Proteger el medio ambiente de los riesgos resultantes de los agentes nocivos que pudiera generar la actividad minerametalúrgica, evitando sobrepasen los niveles máximos permisibles
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1. CIERRE DE MINAS BOCAMINAS CHIMENEAS MINAS A TAJO ABIERTO 1.1. CIERRE DE MINAS
El objetivo del plan de cierre es la prevención, minimización y control de los riesgos y efectos adversos que se puedan generar una vez finalicen las operaciones, sobre la salud y seguridad de las personas, y el ambiente. El plan preliminar de cierre de las operaciones de Cerrejón considera un período de cierre de 5 años y un período de post-cierre variable entre 10 y 20 años, dependiendo de los componentes que correspondan (social, ambiental, seguridad). Toma en consideración las obligaciones contractuales y los acuerdos que se establezcan entre las partes interesadas. El plan contempla los aspectos de rehablitación de las tierras, manejo de aguas, desmantelamiento de insolaciones, aspectos de seguridad, gestión social, usos futuros de las tierras y las provisiones financieras para asegurar su ejecución y sostenibilidad socio-ambientalmente. 1.2. DECRETO SUPREMO 078-2009-EM
Este plan contiene los costos preliminares de cierre realizados con un mediano grado de detalle en los costos estimativos para los diferentes escenarios de cierre propuestos. De acuerdo al decreto supremo 078-2009-EM, los titulares mineros que hayan realizado actividades y/o ejecutado proyectos relacionados con las actividades mineras previstas en la ley general de minería, tales como exploración, explotación, beneficio, almacenamiento de concentrado de minerales o actividades conexas o vinculadas a estas, sin contar con la certificación ambiental aprobada por la DGAAM del MEM, deberán presentar un plan de remediación ambiental. Esta norma no es de aplicación para actividades de minería realizadas por personas naturales o jurídicas que no cuenten con título de concesión vigente de acuerdo a la ley general de minería, ni para la pequeña minería y minería artesanal. 1.3. LEY 280901 , ”Ley que Regula el Cierre de Minas”
La presente ley tiene por objeto regular las obligaciones y procedimientos que deben cumplir los titulares de la actividad minera para la elaboración, presentación e implementación del Plan de Cierre de Minas y la constitución de las garantías ambientales correspondientes, que aseguren el cumplimiento de las inversiones que comprende, con sujeción a los principios de protección, preservación y recuperación del medio ambiente y con la finalidad de mitigar sus impactos negativos a la salud de la población, el ecosistema circundante y la propiedad.
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El Plan de Cierre de Minas es un instrumento de gestión ambiental conformado por acciones técnicas y legales, efectuadas por los titulares mineros, destinado a establecer medidas que se deben adoptar a fin de rehabilitar el área utilizada o perturbada por la actividad minera para que ésta alcance características de ecosistema compatible con un ambiente saludable y adecuado para el desarrollo de la vida y la preservación paisajista. La rehabilitación se llevará a cabo mediante la ejecución de medidas que sean necesarias realizar antes, durante y después del cierre de operaciones, cumpliendo con las normas técnicas establecidas, las mismas que permitirán eliminar, mitigar y controlar los efectos adversos al ambiente generados o que se pudieran generar por los residuos sólidos, líquidos o gaseosos producto de la actividad minera. 1.4. FILOSOFIA DE CIERRE DE MINAS
La Figura 1 muestra las seis etapas principales del ciclo de vida de la mina, así como los requerimientos de información y los permisos otorgados por el MEM en materia ambiental y de cierre de minas. El ciclo de vida de la mina comprende desde las actividades de exploración inicial hasta la condición post cierre del terreno disturbado por las actividades mineras. La introducción de nuevas actividades mineras en un área inevitablemente genera cambios importantes tanto en el terreno como en las personas vinculadas a éste. La vida operativa de una mina tiende a ser relativamente corta (e.g. generalmente entre 10 y 100 años), sin embargo, los cambios ambientales y socio-comunitarios relacionados con la mina persisten por un período mucho mayor. La naturaleza de los cambios varía según el proyecto. Pueden ser positivos o negativos, pueden durar por décadas o milenios, y pueden ser localizados o afectar áreas distantes. Los cambios potenciales en un sitio determinado dependerán por lo tanto, de las condiciones ambientales y socioeconómicas previas a las actividades mineras y de la forma como se manejan estas actividades.
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2A. 1A. Suspensión, Término
1. Exploración 1 - 10 años
S N D C
OI
S
U A
O
T
IT
avanzada requ ere un plan de cierre
N E
SI
E A R
A
U
S E
R
E D P
Q P
4.
3. Construcción
Generalmente 1-3 años Diseño del Cierre
1 - 3 años
5.
6. Post Cierre
2 - 100 años
Desmantelamiento y Cierre del Sitio
Rehabilitación Progresiva
1 - 5 años
Operación
A Perpetuidad
Monitoreo Ambiental / Rehabilitación Progresiva (Presentado semestralmente)
(Exploración
T S
2.
Cierre Temporal
Investigación Detallada del Sitio, Diseño y Estimación
Plan de Cierre del Proyecto de Exploración
ÓI
4A.
Suspensión, Término
(Incluye Plan de
financiera)
conceptual sin estimación de
estimación de costos y garantía E R
S
APROBACIÓN DE PERMISO DE EXPLORACIÓN O SI M R
Plan de Cierre
EIA
completo, con
Cierre
costos)
(Incluye estimación de
costos y garantía
APROBACIÓN DEL EIA
financiera)
Actualizaciones del Plan de Cierre Incluye Estimados de Costo Primera actualización 3 años después de la aprobación, seguida por actualizaciones cada 5 años
APROBACIÓN DEL PLAN DE CIERRE
E P
Ilustración 1. Ciclo de Vida de la Mina, con los Requisitos de Presentación de Estudios y Permisos de Cierre
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CERTIFICADO DE CIERRE
La filosofía para el Diseño de Cierre se basa en las siguientes cuatro premisas: Primero, la minería genera cambios permanentes en las condiciones superficiales y sub-superficiales del terreno y los cursos de agua, y en muchos casos crea cambios permanentes en la comunidad local. Segundo, los impactos ambientales negativos de la actividad minera pueden ser manejados de tal manera que el terreno y los cursos de agua retornen a una condición en que puedan ser utilizados después de finalizada la actividad minera. Tercero, la minería puede ser manejada de tal forma que los impactos sociales después del cierre sean minimizados. Cuarto, la mejor y más factible forma para lograr un legado positivo es
“empezar por el final”, i.e., considerar desde las primeras etapas del proyecto
los efectos y consecuencias potenciales que pueden ocurrir a largo plazo y manejarlos apropiadamente. En la práctica, el diseño del cierre requiere que el titular minero adopte dos formas de trabajo:
Una estrecha coordinación entre el diseño de la mina y los cambios en el plan de operaciones durante la vida de la mina, considerando las condiciones ambientales y sociales durante la operación y el cierre. Comunicación permanente y compromiso entre el titular minero y los gobiernos, así como las comunidades y grupos de interés potencialmente afectados para definir objetivos realistas y desarrollar e implementar planes de manejo adecuados.
1.5. CIERRE DE MINAS
El cierre de minas puede definirse como el conjunto de actividades a ser implementadas a lo largo del ciclo de vida de la mina a fin de cumplir con los criterios ambientales específicos y alcanzar los objetivos sociales deseados después de la etapa de minado. El cierre de minas es un proceso progresivo que empieza en la primera etapa del proyecto con el diseño conceptual y termina sólo cuando se han alcanzado de manera permanente los objetivos específicos de cierre. El cierre de minas incluye actividades que van desde la elaboración del plan de cierre conceptual al inicio del proyecto, la realización de las actividades de cierre progresivo durante la operación, las investigaciones durante la operación de la mina para determinar las mejores técnicas que formarán parte del plan de cierre , las actualizaciones periódicas del plan de cierre, la ejecución de las actividades de cierre final y las actividades post cierre identificadas en el plan. El cierre de minas normalmente incluye el diseño e implementación de diferentes medidas como desmantelamiento, estabilización física y química, tratamiento de drenaje ácido de mina y lixiviación de metales, recuperación o rehabilitación de terrenos, revegetación y rehabilitación de hábitats acuáticos, etc. El cierre de minas
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incluye también programas sociales dirigidos a los trabajadores de la mina y la población circundante.
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2.
ASPETOS GENERALES SOBRE CLAUSURA Y ABANDONO DE MINAS
El cierre de las instalaciones mineras debe contemplarse desde la formulación del proyecto de explotación (Fig. 1), caso contrario y peor aún, si solo se realiza una vez concluida la vida de la mina, sus costes son muy altos y difíciles de asumir. Un plan de clausura debe contener además de las medidas de seguridad para evitar daños a estructuras tanto de superficie como de interior propias o colindantes, los tipos de cierre para cada labor minera (galería, pozo, sondeo, chimenea, cámara de explotación), así como el cerramiento y recuperación de las estructuras mineras existentes (escombreras, presas de residuos, etc). En el proyecto de clausura deben precisarse la localización de las labores, las posibles alteraciones que pueden sufrir estas actuaciones, secuencia y calendario de ejecución de las obras, materiales y equipos a emplear, disponibilidad de recursos y personal, y cuantos datos sean precisos para conocer los riesgos e impactos derivados del cierre y abandono proyectado. También deberá incluirse, si es posible, la recolocación del personal que trabaja en la mina.
Ilustración 2. Interrelación entre plan de clausura y proyecto de explotación minera.
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2.1. Objetivos esperados del cierre de minas
La elección del método de clausura debe dar seguridad física y protección ambiental al entorno. Por ello, los objetivos que se esperan lograr con los cierres de labores mineras, pueden ser: Eliminar cualquier riesgo o peligro para la salud y la seguridad del público en general, incluso para la fauna del lugar. Controlar las descargas de efluentes líquidos que pueden contaminar las aguas subterráneas o superficiales, así como, las emisiones de gases contaminantes a la atmósfera. Controlar la circulación de las aguas almacenadas en labores subterráneas y cortas inundadas, además, de las descargas generadas por infiltración y escorrentía en presas y escombreras. Controlar la afección de los terrenos debido al hundimiento de cavidades subterráneas y al deslizamiento de taludes. Recuperar el entorno y dar nuevos usos a los terrenos que en su día ocuparon las instalaciones mineras. Para alcanzar los objetivos del plan de clausura, además del mantenimiento, durante la fase activa y pasiva del plan de cierre debe realizarse periódicamente el control y una vigilancia exhaustiva de las diversas instalaciones y labores mineras. 2.2. Etapas del plan de clausura
Todo proceso de clausura y abandono de minas generalmente consta de las siguientes etapas: Inventario.
Identifica las labores o estructuras a clausurar, da información de su estado y del riesgo potencial que representan. Investigación y evaluación técnica .
La información técnica, medioambiental e histórica debe ser procesada y analizada. Para emplearla en la planificación de futuras actuaciones y elegir la opción de clausura más adecuada. Diseño. Una vez elegido el tipo de cierre, se procederá a su diseño detallado, a partir de los datos obtenidos en la investigación y evaluación técnica. Éste debe cumplir con la normativa vigente y debe ser viable técnica y económicamente. Construcción.
Después de aprobarse los planes de clausura se procede a su construcción según diseño y método elegido. Éste debe ser compatible con los nuevos usos propuestos, lográndose un mejor aprovechamiento de los terrenos recuperados, y de las instalaciones fuera de uso.
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Mantenimiento y control.
El control y la vigilancia medioambiental se debe realizar hasta cumplir con los objetivos del proyecto de clausura. Este seguimiento puede ser de 3 a 5 años y permitirá realizar reparaciones y sustituciones de algunas estructuras empleadas en el cierre y que se hayan deteriorado con el tiempo. 2.3. Tipos de cierre
Los diferentes tipos de cierre empleados en la clausura y abandono de labores mineras, básicamente son los siguientes: Cierres permanentes .
Este tipo de cierres son seguros y resistentes a condiciones climáticas muy adversas. Estas construcciones sirven para clausurar definitivamente la instalación una vez concluido su ciclo de explotación. Además, impide el acceso a las personas hacia el interior de las labores mineras (Fig. 3).
Figura 2. Detalle del cierre de un pozo inclinado con restauración final del terreno. Ilustración 3. Detalle del cierre de un pozo inclinado con restauración final del terreno.
Cierres semi-permanentes.
Son sistemas que tienen una duración mayor que los cierres temporales. Sirven para mantener aisladas las labores que representan un serio peligro para la salud humana, debido a posibles riesgos de accidentes por la presencia de gases y drenajes contaminantes. Cierres temporales .
Este tipo de cierres previenen los accidentes debidos al ingreso deliberado de las personas hacia el interior de las labores sin actividad. Estos cierres se caracterizan porque preservan las condiciones naturales del lugar y permiten un futuro acceso. Para mantener las instalaciones en buen estado, debe realizarse su mantenimiento y control periódico de todas las labores mineras en las que se prevea su reapertura (Fig. 4). 11
Ilustración 4.Cierre temporal de un pozo con acceso para inspección y toma de muestras.
Por otro lado, los cierres de labores subterráneas, también se pueden agrupar según el grado de estanqueidad respecto al agua, en: seco, húmedo e hidráulico. Cierre seco.
Consiste en la impermeabilización de las aberturas o labores de acceso mediante tabiques, muros y pilas de material fragmentado, que son construidos con escombros, bloques de hormigón u otros materiales disponibles. Este cierre evita el paso de agua y aire hacia el interior de la labor minera (Fig. 5).
Ilustración 5. Cierres permanente de bocamina utilizando explosivos para impedir la entrada y salida de agua y aire.
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Cierre húmedo.
Es aquel que permite la evacuación del agua existente en el interior de la labor, pero, evita el ingreso de aire hacia el interior de la misma (Fig. 6). Cierre hidráulico.
Este tipo de construcción, consiste en la instalación de un tapón impermeable y resistente en los accesos para aislar algunas zonas o determinadas labores mineras abandonadas. Con ello, se consigue evacuar todo el aire existente en el interior de las labores a clausurar, después de ser inundadas completamente. La ventaja de este tipo de cierre, es dar estabilidad a las labores o áreas de explotación que han llegado a su fin, así como retardar la oxidación de sulfuros que pueden generan aguas ácidas. En algunos casos se suele colocar una tubería con una válvula de alta presión para desagües de emergencia (Fig. 7).
Ilustración 6. . Cierre de una galería que permite desaguar e impide el paso del aire
Ilustración 7. Cierre reforzado para altas presiones e inundación de labores al final de su vida.
2.4. Relación: costes de clausura y vida de la mina.
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Aunque la estimación de los costes de clausura es compleja, en la Fig. 8 se observan las diferentes etapas del ciclo de una mina, empezando desde la exploración hasta la clausura, en donde se reflejan las fechas de inicio y fin de cada una de las actividades con sus respectivos costos de cierre, como son: Fecha de inicio del proyecto minero (A).-Es el momento en el que se comienzan a
producir las primeras modificaciones e impactos en el medio físico circundante a la mina. Fase de pre-desarrollo (AB).- Es el tiempo que transcurre antes de que se inicien las
operaciones de desarrollo de la mina (preparación de labores). Fase de desarrollo de las operaciones (BC).- Tiempo en el cual se desarrollan las
actividades de extracción y beneficio del mineral. Fecha de término de las operaciones mineras e inicio del cierre o clausura de la mina
(C). Fase de clausura o cierre de la mina (CD).- Tiempo de toma de muestras y medición de
los impactos medioambientales producidos, así como, la puesta en marcha de obras de restauración del lugar. Fase de post- clausura (DF).- Es el período de seguimiento y control de las obras de cierre y valoración de los impactos producidos. Prioritariamente, se realizan las actividades de mantenimiento, vigilancia y control. Fecha final del cierre (E).- Momento en que se demuestra, mediante el control y seguimiento de las actividades del plan, el cumplimiento de los objetivos previstos con el cierre y la obtención de resultados satisfactorios. (F) es la fecha en la que ya no se requiere continuar con el mantenimiento, ni control de las obras de cierre. (G) es el punto en que se inician las operaciones mineras al igual que las actividades de rehabilitación del lugar afectado. Si la restauración no es progresiva, ésta se tiene que llevar a cabo al final del período operacional (BC), lo que hace que se incremente el coste de restauración y cierre hasta un punto máximo I en un instante C, que es la fecha de cierre de la mina, siendo su costo CI, el cual, es mucho mayor que CH.
Ilustración 8. Representación de los costos de clausura en un proyecto de explotación.
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Si la restauración es progresiva y se lleva a cabo durante el período operacional de la mina, el coste de restauración y cierre será CH, está disminución del coste está representada por la curva GH que es inferior a la curva GI. 3. EVALUACIÓN DEL RIESGO Antes de poner en marcha el plan de clausura, conviene evaluar el riesgo químico y medioambiental que representan las instalaciones al final de su ciclo de vida. Esto se puede hacer mediante la asignación de factores numéricos a las distintas propiedades y situaciones del área a evaluar. A continuación, como ejemplo, se presenta la metodología de evaluación del riesgo aplicado en el Programa Informático RISKMIN. Este programa se emplea para evaluar los riesgos potenciales para el público y para el medio ambiente derivados del estado de las labores o minas abandonadas. Muchas de estas instalaciones suponen un peligro directo para el público tanto en términos de seguridad como de salubridad. El modelo de evaluación del riesgo se divide en tres módulos o categorías: Riesgo para el público en general. Riesgo para las personas con acceso. Riesgo químico.
El primero estima el riesgo para el público en general, debido a las actividades habituales en el área cercana a las minas abandonadas. El segundo evalúa el riesgo para las personas que deliberadamente acceden a la mina. Este riesgo incumbe, principalmente, a los niños, a las personas aventureras, a los grupos de espeleología y a los buscadores de minerales. La facilidad del acceso y la naturaleza de las labores son los principales aspectos considerados. El tercero (riesgo químico) muestra un problema menos grave desde el punto de vista estructural de las minas abandonadas. Pero, sin embargo, sin un tratamiento directo este tipo de alteración es, potencialmente, uno de los que incide más en el medio ambiente y es más costoso de corregir. La naturaleza del riesgo químico está basada en la presencia de metales tóxicos, radiactivos o corrosivos y de otro tipo de metales, productos químicos o materiales nocivos, y condiciones medioambientales no usuales provocadas por las labores mineras y actividades u operaciones de concentración del mineral.
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Ilustración 9. Estructura del programa RISKMIN
3.1. Evaluación del riesgo químico: humano y medioambiental
1º. El riesgo químico total (RQT) está compuesto por el riesgo químico para los seres humanos (RQH) y para el medio ambiente (RQM), el primero se puede estimar mediante la siguiente expresión: RQH = Fmh x Fem x Fte x Frp x Ftt x Fpa El valor del riesgo químico medioambiental (RQM), se determina de la misma forma que el riesgo en seres humanos, a excepción del tipo de productos o materiales que tiene diferente ponderación. RQM = Fmm x Fem x Fte x Frp x Ftt x Fpa Los factores de riesgo considerados son: tipo de producto y materiales para los seres humanos y el medio ambiente (Fmh y Fmm), estado de la mina (Fem), tipo de la explotación (Fte), ritmo de producción (Frp), tipo de tratamiento del mineral (Ftt) y potencial ácido (Fpa). 2º. En la determinación del RQT se considera el valor más alto entre RQH y RQM. Por considerar que este valor presenta el mayor riesgo químico potencial, ya que estos valores son excluyentes y no pueden acumularse. 3.2. Evaluación del riesgo medioambiental
En la valoración del riesgo desde el punto de vista de la seguridad medioambiental, asociado al público en general y a las personas con acceso a las labores abandonadas, se tiene en cuenta la estabilidad del terreno, seguridad del acceso y emisiones de residuos contaminantes. Riesgo para público en general (RPG).
Compuesto por dos factores principales: una relacionada con la localización de la mina y otra asociada al tipo de explotación (características de los trabajos y propiedades de los pozos). RPG = Fl (Ft+Fp) = Fl (P+Ev+Me+Fe+Dp+Cr+Ci) En esta expresión se ha considerado los factores de riesgo siguientes: localización de la mina (Fl), tipo de trabajo (Ft) y tipo de pozo (Fp), y estos a su vez en: profundidad (P), espesor vertical de la labor (Ev), método de explotación (Me), factores de estabilidad (Fe), densidad de pozos por superficie (Dp), calidad del cierre/relleno (Cr), calidad del inventario (Ci). Riesgo para personas con acceso (RPA)
Las minas siempre atraen la atención de personas con espíritu aventurero, el peligro es pequeño si el individuo está experimentado y bien equipado. Pero, en cualquier caso, las minas abandonadas siempre representan un peligro para el ser humano y otros 17
seres vivos. La estimación del peligro que entraña la mina en este contexto, se puede calcular por: RPA = Fs x Fl x Fnt Los factores que se tienen en cuenta son: localización de la mina (Fl), seguridad en la entrada (Fs), naturaleza del trabajo (Fnt). Como resultado de la evaluación del riesgo se obtiene una puntuación para los distintos tipos de riesgo. Esto permite identificar la variable o módulo que representa mayor riesgo (mayor puntaje). Además, en función a esta valoración se puede elegir el tipo cierre más adecuado a las características del terreno y de la instalación a clausurar, en esta selección también se tendrá en cuenta además de los costes, el grado de seguridad y estabilidad requerida. 4. MÉTODOS DE CLAUSURA EN MINERÍA SUBTERRÁNEA . Una vez finalizado el ciclo de explotación de un yacimiento, frecuentemente quedan fuera de uso o en abandono una serie de labores, como: pozos y chimeneas, galerías y bocaminas, pequeñas zanjas y huecos, grandes cavidades y cámaras de explotación, a los cuales es necesario aplicarles algún método de cierre para lograr su estabilización y posterior restauración de los terrenos que han sido afectados. El cierre de estas labores suele ser complejo debido a que intervienen numerosos factores. Antes de acometer el plan de clausura de una instalación minera al final de su ciclo o en abandono debe recopilarse la información más relevante de la misma, como: localización de las labores, tipo de sostenimiento y material utilizado en su construcción, capacidad autoportante del macizo rocoso, necesidad de futuros accesos, consideraciones medioam-bientales, información específica de cada labor (fecha explotación, distancia a superficie, dimensiones, interconexiones, accesos, situación del nivel freático, volúmenes vacíos y otros), control de flujos de agua y aire, mantenimiento aplicado a las labores, presencia de materiales potencialmente generadores de contaminación, y sistema de cierre planificado para cada labor. Así mismo, hay que contemplar la compatibilidad de los materiales a utilizar en el cierre, el significado histórico y cultural de las instalaciones, los costes de clausura y las necesidades de usos futuros de los terrenos. 4.1. Clausura de pozos y chimeneas
Las dimensiones de estas estructuras suelen depender del uso que se hicieron de ellas durante la explotación, pero, por lo general, suelen alcanzar grandes profundidades, por lo que al acometer su clausura temporal o definitiva, se debe asegurar su estabilidad y que no representen un peligro para el entorno. Entre los factores de tipo técnico a considerar, antes de elegir el método de cierre de las labores verticales (pozos y chimeneas), tenemos: • Grado de compactación teórico y propiedades de los materiales utilizados como
soporte o relleno 18
• Presiones horizontales y verticales en las paredes de las labores verticales • Determinación de las zonas críticas en la estabilidad de las labores, para evitar la
fuga del relleno (accesos, galerías y aberturas naturales) • Tipo de revestimiento y obstáculos presentes en el interior de los pozos y chimeneas • Uso para el que han sido construidos y grado de mantenimiento suministrado.
Los métodos de cierre de estas labores pueden ser diversos, aunque en este trabajo solo se describirán dos de ellos, unos sirven para evitar el ingreso de aire y agua (Fig. 9) y otros están diseñados para permitir el paso de éstos para mantener determinadas condiciones en las labores situadas en profundidad (Fig. 10), entre los cierres más empleados, tenemos: • Rellenos controlados (manual, mecánico, hidráulico) • Mediante tapas, rejillas y cercos (tapas de madera, rejillas y redes metálicas, jaulas
de metal, cercos de alambres y telas metálicas) • Con losas de hormigón, paneles prefabricados y tapones de hormigón en superficie. • Mediante tapones de hormigón en profundidad. • Combinado de relleno y tapones.
4.1.1. 4.1.1. Cierre de un pozo mediante relleno con escollera En este tipo de clausura el relleno del pozo se realiza con materiales de escollera existentes en la zona o transportados desde otras áreas. Es conveniente intercalar unas barreras con materiales arcillosos para evitar los flujos de agua y mantener aislados los acuíferos existentes. Durante la realización de la obra, se debe supervisar el comportamiento del relleno frente a los posibles problemas de taponamiento, subsidencia o el efecto de la erosión de los materiales de relleno. Para ello, se construye tabiques en la base de la columna de relleno antes de proceder al llenado. También es importante contar con los accesos adecuados para permitir en superficie el paso de la maquinaria con la que se realizará el relleno. El cierre de pozos utilizando escollera, arcilla y otros materiales sin clasificar, requiere las siguientes indicaciones y recomendaciones: A. Se construyen tabiques en las zonas de intersección con las galerías y en las zonas más profundas, para que no se produzcan movimientos en el relleno. Luego se procede a efectuar el relleno con la maquinaria adecuada para reducir el coste de la obra. En la Fig. 10 se ilustra la secuencia de colocado de los materiales en este tipo de cierre. B. En los pozos donde no se tenga un control adecuado de la posición de las intersecciones existentes o cuando el acceso a las mismas sea complicado, se debe 19
rellenar con escollera hasta superar el nivel de las intersecciones. También se puede aplicar inyecciones de cemento para consolidar el relleno y reducir la pérdida de material debido a la presencia de grandes huecos. C. El material de escollera debe ser anguloso, resistente y difícilmente alterable por ataque químico. El empleo de escollera de granulometría homogénea ayuda a minimizar posibles vacíos y permite un drenaje eficiente. La relación del tamaño entre los ejes corto y largo del material de relleno debe mantenerse en una relación de 1:5 como máximo. D. Es muy importante intercalar barreras de material arcilloso (con coeficiente de permeabilidad cerca a 1x10-9 m/s) entre los diferentes tipos de material utilizado en el relleno, con el fin de evitar el paso del agua y de los gases que provienen de la mina y que pueden contaminar acuíferos y otras labores circundantes. Para mejorar la plasticidad y el sellado de las barreras de arcilla se puede agregar cenizas o bentonita.
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Ilustración 10. Cierre de pozos mediante tabiques y relleno e impermeabilización con barreras de arcilla.
4.1.2. 4.1.2. Cierre de una chimenea con jaula de metal La mayoría de las labores verticales abandonadas sirven de hábitat para pequeños animales. El cierre con jaulas facilita la entrada y salida de éstos, favoreciendo la conservación de la fauna silvestre, además de mantener una temperatura apropiada y una buena ventilación en el interior. Por ello, es recomendable realizar un estudio del comportamiento de la fauna autóctona y de la eficiencia del cierre propuesto de cara a permitir la hibernación o crianza de pequeños seres vivos. El cierre con jaulas metálicas es ideal para pequeños pozos o chimeneas, facilita el acceso al interior y evita la caída de personas, animales y escombros abandonados. Si el terreno circundante al pozo es de material poco competente, como el caso de rellenos sin consolidar u otros. En el brocal del pozo se debe instalar una tubería corrugada de acero galvanizado de gran diámetro y de suficiente longitud hasta alcanzar la superficie, para evitar el colapso del material de cobertera y servir de soporte de la jaula (Fig. 11).
Ilustración 11.Cierre de pozos y chimeneas con jaula metálica que permite el acceso y la ventilación.
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En la construcción de este tipo de cierre se utilizan perfiles de acero, barras y rejillas prefabricadas, incorporando en la parte superior una pequeña puerta de acceso. También se pueden utilizar tubos de acero de sección cuadrada de 5 cm x 5 cm x 0,75 cm. Una vez colocada la jaula en el lugar correspondiente, se fija al terreno con una losa de hormigón de superficie cuadrada ligeramente superior al de la jaula. El espaciamiento entre las barras horizontales es de 15 cm y de las barras verticales es de 30 cm. Para alcanzar una mayor seguridad se sueldan placas metálicas de 60 cm de altura en la base de la jaula. Este tipo de cierre es empleado satisfactoriamente en pozos abandonados cercanos a zonas recreativas o con gran densidad de población, evitando que se registren accidentes de los adultos y/o niños, lo cual indica que es un método bastante seguro y de gran versatilidad. 4.2. Clausura de sondeos y perforaciones de pequeño diámetro
El propósito del sellado de un sondeo es prevenir situaciones de riesgo por movimientos del terreno y afección a las aguas subterráneas, para lograr este objetivo, el sellado de sondeos debe tener una conductividad hidráulica menor que los estratos circundantes y, a su vez, ser compatible con el terreno de manera que se asegure una interacción satisfactoria. Este cierre puede ser temporal (de losa de hormigón o tapa de acero) o permanente, en éste último caso, el sellado de sondeos se lleva a cabo mediante dos técnicas: con rellenos y mediante inyección de lechadas de cemento, hormigón, bentonita o algún otro producto químico. Estos tipos de clausura son empleados para sellar sondeos de pequeño diámetro, que van de 15 cm hasta los 40 cm y que han sido utilizados para diferentes fines: investigación minera, bombeo de agua, drenaje, ventilación de pequeñas labores de interior, etc. 4.2.1. Sellado de sondeos con inyecciones o lechadas de bentonita. La bentonita se constituye como un producto ideal para el sellado de sondeos, y se aplica en forma de inyecciones o lechadas (Fig. 12) y en algunas ocasiones en estado semi-sólido en forma de capas por vertido directo. Ilustración 12. Cierre de un sondeo empleando lechadas de bentonita i nyectadas a presión.
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La lechada de bentonita es una mezcla de bentonita en polvo y agua. Este lodo debe contener como mínimo un 20 % de material sólido. La mezcla resultante debe tener una porosidad baja y un alto volumen de sólidos, a fin de obtener una baja permeabilidad. Para determinar el contenido de sólidos del lodo bentonítico, se divide el peso del material seco entre el peso del material más el del agua (peso del material seco/[peso del material + peso del agua]) x 100. Generalmente, existe una correlación directa entre el porcentaje de sólidos y la conductividad hidráulica de una mezcla con elevado porcentaje de sólidos. Estas lechadas bentoníticas con alto contenido de sólidos deben ser evaluadas básicamente por las siguientes características: Permeabilidad.- El material inyectado debe tener una permeabilidad igual o menor al de la capa menos permeable que atraviese el sondeo. Reactividad.- La lechada debe ser un material inerte, que no reaccione con los estratos rocosos ni contamine el acuífero. Colocación.- La lechada debe tener una cohesión y densidad que permita su fácil manejo y una rápida consolidación, rellenando todos los huecos del sondeo. Capacidad de fluidez.- La lechada debe tener una consistencia uniforme en toda la mezcla. Asentamiento.- La lechada debe penetrar los menos posible en la zona permeable del estrato rocoso. Estabilidad.- Una vez colocada la lechada debe proporcionar una estabilidad a la estructura. Facilidad de trabajo.- La manipulación y el mezclado de la lechada debe ser fácil y no formar un gel prematuramente. También se pueden sellar sondeos poco profundos con bentonita seca. En este caso el material se inyecta directamente sobre el sondeo, cayendo por gravedad sobre el espacio a sellar. Cuando se emplea este método se debe tomar la precaución de que la bentonita rellene completamente los orificios del sondeo. Para mejorar la colocación del relleno con bentonita en un sondeo se suele emplear una barra larga para el esparcido y compactado. 4.3. Clausura de labores horizontales e inclinadas
Como consecuencia de la explotación de un yacimiento, el terreno presenta en muchas ocasiones, grandes cavidades en el interior, derivadas de la propia extracción del mineral y de las labores de acceso y de preparación. Estas labores como galerías o planos inclinados en abandono, se traducen a largo plazo en riesgos potenciales para las personas y el medio ambiente. 23
Entre los problemas que se derivan de este tipo de labores se pueden destacar, entre otros: posibles fenómenos de hundimiento en cotas superiores y la contaminación de causes fluviales por mezcla con efluentes procedentes de minas abandonadas, que con el paso del tiempo han encontrado una vía natural para salir al exterior, con los consecuentes impactos ambientales. 4.3.1. Cierre de una galería con tabique de mampostería y tubería corrugada Estas estructuras son muros construidos con trozos de roca, bloques de hormigón (desechos de construcción) u otro material existente en el lugar, en el que se ha instalado una compuerta de acceso. Sirve para ventilación, drenaje de aguas, así como para el acceso limitado de personas hacia el interior de las labores para realizar inspecciones o mediciones de control (Fig. 13). En general, las principales ventajas de éste tipo de cierre, pueden ser: • En su construcción se utilizan materiales convencionales (roca y c emento). • Son resistentes al vandalismo. • Controla el acceso a labores antiguas y abandonadas. • Los costes no son tan elevados cuando se construyen tabiques sencillos. • Permiten un control adecuado del agua, gases y fuego. • Dan una apariencia natural. • Para construir tabiques convencionales sólo se requieren equipos y herramientas
manuales. Algunos de los inconvenientes que se derivan del uso de los tabiques de mampostería se enumeran a continuación: • Su construcción es más laboriosa comparada con lo s cierres realizados mediante
relleno o puertas metálicas. • Para la construcción de algunos tipos de tabiques sobre todo de grandes
dimensiones se requiere tener acceso adecuado para el paso de los equipos pesados y transporte de materiales. • No permiten el acceso de fauna silvestre al interior de la labor. • Algunos tipos de tabiques son susceptibles a ser destruidos por vandalismo.
Por lo general, el grosor del tabique puede variar entre 0,70 m y 1,3 m (bocaminas de 2,5 y 3 m de altura). Este espesor aumenta a medida que el tamaño (altura y anchura) de la labor se incrementa. Los tabiques se construyen sobre una base sólida situada en un substrato rocoso competente, pero si la base donde se realiza la obra no se encuentra bien consolidada, 24
se puede excavar una zanja de 0,90 m de profundidad por debajo del nivel original del suelo, sobre el que se construye un cimiento sólido para apoyar el tabique. Para el drenaje del agua se instala una tubería metálica o de PVC de 5 cm de diámetro, que sobresalga por cada lado del tabique 1,5 m aproximadamente y que disponga en el lado interior de un codo vertical de unos 30 cm protegido por una rejilla. También se puede instalar otra tubería de igual diámetro en la parte superior del tabique para evacuar los gases existentes. Para el acceso de personas al interior de la mina para realizar algún tipo de inspección o mejorar la ventilación de las labores, se instala una tubería de acero galvanizado de 0,90 m de diámetro interior, en cuyo extremo exterior se puede colocar una trampilla o puerta de rejilla (detalle en la Fig. 13).
Ilustración 13.Cierre de una galería con muro de mampostería y acceso de tubería corrugada.
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4.3.2. Cierre de una labor horizontal con tabiques de doble fila para el control de gases La presencia de gases tóxicos o peligrosos como metano, radón, monóxido de carbono y dióxido de carbono en el interior de las minas, hacen que se reduzca la cantidad de oxígeno en el aire, constituyendo un peligro constante para las personas que puedan acceder, así como un riesgo potencial de accidentes en el caso de formarse atmósferas explosivas o fuegos en el interior de las labores. En la actualidad existe una serie de normativas que exigen la reducción o eliminación de las emisiones de gases peligrosos hacia la atmósfera y, en especial, en zonas donde existen núcleos urbanos. La construcción de tabiques impermeables es el método de cierre que más se emplea para controlar las emisiones de gas procedentes de minas abandonadas. Pueden instalarse tanto en galerías como en bocaminas. Este tipo de cierre consiste en la construcción de dos tabiques o muros de ladrillos o bloques de hormigón prefabricados con una separación aproximada de 3 m. El espacio entre los tabiques se rellena con arcilla, hormigón o inyecciones de mezclas de compuestos poliméricos y espumas (Fig. 14). Para lograr un mejor contacto entre los muros y las discontinuidades del macizo rocoso se aplica inyecciones de espumas o cemento y en la cara exterior del tabique se cubre con resinas o espumas de poliuretano hasta formar una capa impermeable que impide el escape de los gases a través del cierre. Para evitar las fugas de aire y gases a través del material de relleno del tabique, se recomienda compactar el relleno o emplear un material poco permeable (arcilla), con el fin de evitar la fuga del gas o reducirlo a niveles mínimos y que no representen riesgos. Entre los gases que se pueden formar en el interior de la labores abandonadas, tenemos: Monóxido de carbono (CO), se forma de la combustión incompleta (rozamientos, calentamientos, explosiones de grisú, escapes de motores diesel, voladuras, etc.), es muy tóxico, se une a la hemoglobina de la sangre con una avidez 300 veces superior a la del O2. Como consecuencia de ello, la sangre pierde la propiedad de absorber el oxígeno. Dióxido de carbono (CO2), resulta de la putrefacción de la madera, oxidaciones de carbón y algunas veces de la descomposición de las rocas. Representa un serio problema para las personas, las cuales pueden sufrir desmayos y asfixia en presencia de este gas. En minas donde se desconozca la concentración de CO2 se deben sellar las labores implicadas con tabiques de este tipo para impedir el paso del gas y el acceso de las personas hacia el interior de las mismas. Oxidos nitrosos (NO+NO2), gases derivados de los óxidos de nitrógeno y que se producen en las voladuras. Son tóxicos, pueden envenenar y generar edemas pulmonares. 26
Ilustración 14. Cierres impermeables con tabiques de doble fila para el control de gases.
Sulfuro de hidrógeno (SH2), se genera durante la putrefacción de la madera en presencia de compuestos sulfurados, es absorbido con mucha avidez por el agua y es muy tóxico, incluso más que el CO. Dióxido de azufre (SO2), se produce en la combustión de compuestos sulfurados, es my tóxico y no combustible. Radón, comúnmente se encuentra presente en minas de uranio, sólo es perceptible cuando los niveles de concentración son altos. En lo posible, se debe evitar que este gas entre en contacto con las personas porque es un gas altamente tóxico. 27
Grisú (CH4 + aire), es una mezcla de gas metano y aire en diversas proporciones. Sus características son incoloro, inodoro e insípido; además es combustible, asfixiante y explosivo. Tiene un peso de 0,7108 kg/m3, por lo tanto se acumula en las partes altas de las cavidades de mina. Se genera en el proceso geoquímico de transformación de restos vegetales en carbón. Por cada m3 de carbón se producen más 200 m3 de CO2 y 350 m3 de CH4. El CO2 se diluye en el agua a grandes presiones; también se consume en la formación de carbonatos, sobre todo de hierro y calcio. En algunas ocasiones, cuando existen elevadas concentraciones de gases tóxicos en la zona aislada con los tabiques, se suelen realizar perforaciones desde superficie hasta comunicar con estas labores que han quedado aisladas con el cierre, para ventilarlas y prevenir cualquier tipo de incendio o explosión en las mismas. 4.4. Clausura de cavidades y cámaras de explotación
Cuando los terrenos superficiales bajo los cuales se hallan minados o antiguas cámaras de explotación, vayan a destinarse a un uso que exige unas garantías de estabilidad, se debe proceder a la consolidación de los huecos y del macizo rocoso afectado, junto con el cierre de todos los accesos. Los objetivos que persiguen estos tratamientos de consolidación del terreno, básicamente son dos: mejorar las características portantes de los terrenos y reducir el riesgo de migración de los huecos o hundimientos en superficie. Por lo general, para la consolidación y el cierre de estas cavidades se recurre al relleno, mediante inyecciones por sondeos múltiples o transporte del material por tuberías con acción neumática o hidráulica. 4.4.1. Cierre de huecos mineros mediante relleno hidráulico El relleno hidráulico de labores subterráneas en abandono ayuda a mejorar la capacidad portante del terreno, lo que supone una reducción de los hundimientos en superficie. Aunque con este tipo de relleno se introduce agua a las labores mineras, que pueden llegar a representar ciertos inconvenientes si no se cuenta con un sistema de drenaje adecuado. En la consolidación de labores mineras mediante relleno hidráulico se emplean distintos materiales como residuos o colas procedentes de las plantas de tratamiento, arena mezclada con agua, cenizas volantes y escorias de las centrales térmicas y fundiciones. Si se emplea como material de relleno los estériles de mina y los rechazos de la planta de tratamiento o transformación, se reduce el coste de extracción de relleno, además de minimizar los problemas de almacenamiento y contaminación de éstos en superficie. Los componentes y equipos empleados en un sistema de relleno hidráulico pueden ser varios, pero casi siempre constan de una unidad de preparación del lodo (tolva de sólidos, ciclones, tanque agitador), una estación de bombeo (bombas centrífugas o de pistón), y una red de tuberías para el transporte (relación sólido/líquido: 1/3). 28
El material, en forma de pulpa o lodo, se transporta hasta el lugar de la obra mediante bombeo o simplemente por gravedad. Durante la operación de relleno la parte sólida de la mezcla se sedimenta en el fondo de la labor por decantación, mientras que el agua se moviliza por percolación y filtración hacia las cunetas de drenaje de las galerías. En algunos casos, estas aguas se bombean hacia el exterior de la mina donde son tratadas antes de su vertido a cauces de ríos o se vuelven a utilizar. Los sólidos muy finos aumentan la viscosidad del lodo, por lo que su porcentaje no debe ser muy elevado, ya que inhibiría el drenaje del relleno y causaría un aumento de la presión hidrostática dentro de éste, lo que puede provocar el colapso del techo y los hastiales de la labor minera. Tanto las tuberías como la bomba deben elegirse de material resistente a la abrasión. La granulometría de las partículas sólidas tiene mucha importancia en los sistemas de relleno hidráulico y, por lo general, éstas no deben superar el tamaño de 0,6 veces el diámetro de abertura de la bomba. La particularidad de este sistema es que se deben alcanzar velocidades adecuadas de flujo para el correcto transporte del lodo, ya que de esta manera se evitan obstrucciones por sedimentación de los sólidos en las tuberías y también se reduce el desgaste de las mismas. Por lo general, para la colocación del relleno se suele delimitar el área con tabiques de madera u hormigón entre los hastiales y pilares de las cavidades a rellenar. En al Fig. 15 se ilustra gráficamente la operación de un sistema de relleno hidráulico.
Ilustración 15. Cierre de cámaras de explotación con relleno hidráulico
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La ventaja de utilizar el relleno hidráulico es que permite bombear grandes volúmenes de lodos, transportando importantes cantidades de material de relleno en períodos relativamente cortos, resultando un menor coste a medida que se bombean mayores volúmenes. Esto hace que se constituya como un método adecuado para consolidar cavidades de gran tamaño y que presentan problemas de sostenimiento. Algunos de los inconvenientes que presenta el empleo de relleno hidráulico en la consolidación de labores mineras, pueden ser: • Elevado costo en la instalación de la planta de preparación de lodo y red de tuberías. • Requiere una disponibilidad de grandes volúmenes de agua. • Posibilidad de producir colapsos y deterioro de hastiales, pilares y techo de las
labores al introducir agua en el interior de la mina. 5. RESTAURACIÓN Y USOS POTENCIALES DE LOS TERRENOS RECUPERADOS Una vez finalizado el ciclo minero, si no existe una clausura y restauración posterior, los terrenos abandonados quedan en una situación de degradación sin posibilidades reales de aprovechamiento. La sociedad actual, consciente de esta situación, ha comenzado a considerar la explotación de recursos minerales en el marco de la ordenación del territorio y contempla las operaciones extractivas como de uso transitorio y no terminal. Por ello, el plan de cierre debe permitir recuperar y reacondicionar los terrenos afectados por la operación minera, y alcanzar un equilibrio entre el desarrollo económico y la conservación de la naturaleza. El reacondicionamiento de esos terrenos puede ir desde la reduplicación exacta de las condiciones originales, que es cuando se debe hablar con rigor de restauración, hasta el intento de conseguir un aprovechamiento nuevo y sustancialmente diferente al que correspondía a la situación primitiva, que es lo que se entiende por rehabilitación o recuperación. Cualquiera que sea el camino seguido, es obvio que se trata de una obligación social cuya viabilidad es a todas luces factible y que, en algunos casos, supone un valor añadido al propio proyecto. Por otro lado, los usos posibles de los terrenos recuperados son diversos y amplios, cambian según el lugar, empresa, tipo de explotación, zona de la mina, entorno social, valor ecológico y paisajístico, normativa vigente y otros. Entre las diversas alternativas de utilización de los terrenos recuperados destacan las siguientes: reserva secundaria de minerales u otros productos, aprovechamiento agropecuario y forestal, reserva natural y recuperación de hábitat, uso recreativo, deportivo (Fig.16), educativo, industrial y urbanístico, habilitación para vertederos controlados, depósitos, almacenes y otros. 30
Ilustración 16. Utilización de espacios subterráneos dejados por la minería como instalaciones deportivas
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CONCLUSIONES Existe una gran desconfianza por parte de la población en cuanto a la minería ya que en lo largo de la historia existieron daños medio ambientales por parte de la minería. Existen vacíos legales en cuanto al cierre de chimeneas y minas atajo abierto. Los planes de inversión social deben de contar con el enfoque de cierre de minas El tratamiento de aguas y suelo debería de tener una verificación y tratamiento permanente.
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