CURSO DE INGENIERIA DE DISEÑO MINERO
DISEÑO, OPERACION Y MANTENCION BOTADEROS
Universidad de Santiago de Chile
Ingeniería de Diseño Minero
INTRODUCCIÓN Las actividades minera superficiales y subterráneas producen una gran cantidad de materiales de desecho que plantean el problema de su almacenamiento en condiciones adecuadas de estabilidad, seguridad e integración en el entorno.
Botadero es el lugar físico en el cual es depositado el material estéril extraído de la mina, en cual se debe cumplir con los estándares y exigencias definidos por la legislación vigente y con criterios de aceptabilidad técnicos y económicos
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UBICACIÓN DE BOTADEROS Un buen lugar para un botadero lo constituirá el sector que cumpla de mejor manera todas las exigencias para su habilitación, tanto técnicas como económicas, entre las cuales podemos mencionar: a) Distancia entre el punto de carga de los camiones en la mina y el botadero.
b) Sector elegido debe carecer de importancia económica en el presente y en un futuro.
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UBICACIÓN DE BOTADEROS
c) Suelo geológica y geotécnicamente apto para recibir el material estéril.
d) La utilización del sector elegido no debe significar un daño ambiental real o potencial, debe ser solidario con el hábitat y respetar las especies protegidas.
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TAMAÑO Y DISPOSICION a) EN LADERAS Comúnmente se disponen los residuos minerales en las laderas de los cerros circundantes a la explotación, más que nada por razones de simplicidad en la descarga, mantención y estabilidad, además que se encuentra disponible un mayor espacio para la actividad y ésta se puede realizar de una manera más uniforme.
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TAMAÑO Y DISPOSICION b) EN QUEBRADAS Solo podrá realizarse en casos que esta actividad no revista un riesgo real o potencial para la operación.
b) EN TORTAS O PILAS Se utilizan cuando no se dispone de laderas cercanas en que se puedan depositar los materiales estériles.
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ESTUDIOS REQUERIDOS Para evaluar adecuadamente la condición de estabilidad del diseño del Botadero es necesario revisar y estimar las propiedades y características geotécnicas asociadas a los materiales que componen tanto el suelo de fundación como los materiales que serán depositados en ellos. Caracterización del suelo de fundación Por intermedio de una inspección visual y con excavación de zanjas o calicatas se deben estimar las propiedades geotécnicas de la capa de suelo y roca basal, respectivamente.
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ESTUDIOS REQUERIDOS Caracterización del material estéril Es frecuente el suponer que el estéril se comporta como un material granular grueso; sin embargo, cuando se tienen botaderos con alturas de 100 m. o más, el efecto del confinamiento es importante y es preciso considerar que las propiedades resistentes del lastre dependen del confinamiento. σσ33 : 0.5 MP MPa
Se evalúa la distribución del esfuerzo de confinamiento (σ3) para la una sección representativa del Botadero (utilizando Phase2 6.0)
Peso Esfuerzo de Unitario, Confinamiento, γ σ3 (MPa) (ton/m3)
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σσ33 : 1.0 MP MPa
σσ33 : 2.0 MPa
Angulo Módulo de Módulo de Módulo de Cohesión, Razón de Deformabilidad Deformabilidad, de Corte, Fricción, c (KPa) Poisson, ν Volumétrica, E (MPa) G (MPa) B (MPa) φ (º)
0.00 a 0.25
1.63
38
0
50
0.30
41.7
19.2
0.25 a 0.50
1.63
36
30
120
0.28
90.9
46.9
0.50 a 1.00
1.73
34
60
160
0.27
115.9
63.0
1.00 a 2.00
1.84
31
120
200
0.24
128.2
80.6
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ESTUDIOS REQUERIDOS Sismicidad y Riesgo sísmico Resulta conveniente definir el riesgo sísmico mediante la proposición de dos tipos de evento sísmico: •Un Sismo de Operación (SDO), correspondiente a un sismo de intensidad moderada pero con una alta probabilidad de ocurrencia durante la vida útil del proyecto. •Un terremoto máximo probable (TMP), correspondiente a un sismo violento o de gran intensidad, pero con una probabilidad de ocurrencia relativamente pequeña durante la viuda útil del proyecto.
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OPERACIÓN EN BOTADEROS De los camiones •
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Una vez que el camión llega a la plataforma de vaciado debe ser dirigido por el operador del botadero, el cual por lo general se encuentra en el equipo de apoyo. El retroceso debe ser lento y en forma perpendicular al pretil. Una vez en posición y detenido, levanta la tolva para la descarga. Cuando se ha vaciado la totalidad de la carga y ha bajado la tolva se retira del botadero, siempre dirigido por el operador del botadero.
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Pretil o parapeto de Seguridad
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OPERACIÓN EN BOTADEROS
Del equipo de apoyo (bulldozer o wheeldozer) •
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Su objetivo es construir y mantener el pretil o berma de seguridad y empujar el material estéril cuando sea requerido. La dimensión del equipo está en función del volumen descargado por el camión. Se utiliza para mejorar la compactación del terreno, para mejorar las condiciones del piso y para conservar la pendiente (+) hacia la cresta.
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MANTENCION DE BOTADEROS La compactación •
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Así podemos lograr que nuestro material suelto llegue a ser lo más parecido posible a un material compacto, consiguiendo una mejor estabilidad global. la densidad con que llega y se deposita el material es de 1,92 ton/ m3 (para una densidad in situ de 2,7 ton/ m3), una buena compactación o mantención de un botadero tendría que permitir alcanzar densidades de 2 a 2,1 ton/ m3. es de suma importancia lograr uniformidad en la compactación realizada por los equipos mientras más homogéneo sea el comportamiento de la densidad del depósito, más seguro se torna la operación sobre el botadero y se garantiza así la estabilidad general de la pila de material.
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MANTENCION DE BOTADEROS •
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El control sobre la operación de tronadura (monitoreo de vibraciones), en sectores aledaños al botadero, va a resultar importante en la mantención de la estabilidad del deposito de lastre. Informar sobre cualquier cambio en el diseño de los parámetros expuestos, para así evaluar anticipadamente cualquier incidencia en la estabilidad del botadero. Se recomienda el desvío de las aguas lluvias impidiendo que escurran desde las laderas hacia la plataforma de vaciado y la cresta del botadero de tal forma de impedir la infiltración por grietas de asentamiento que podrían afectar la estabilidad. Considerar un avance en lo posible en frente amplia y continua, no en punta o forma de lengua aislada, el avance del relleno debe ser lateral, tratando siempre de rellenar la pata de éste y los sectores socavados del talud. El avance de este relleno debe ser realizado desde el sector menos socavado o más estable al más comprometido y con el equipo descargando perpendicular a la cresta de vaciado.
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MANTENCION DE BOTADEROS •
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Se debe identificar la presencia de agrietamientos y asentamientos de piso, las cuales pueden ser el inicio o manifestación en superficie de un proceso de falla del botadero. El ángulo de talud normal de un botadero fluctúa entre los 36º y 40º, dependiendo principalmente del tipo de material (si es grueso o fino). Deben detectarse la generación de potenciales “bermas” en el talud del botadero, ya que serían indicadores de incipientes fallas en cuña o bloque.
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VOLUMEN DE BOTADERO Y COSTOS DE UTILIZACIÓN Aspectos económicos involucrados: - Costos de transportes. - Distancias. - Tipo de material (oxidado, sulfurado, suelo, etc.) - Potencial uso futuro. - Potencial efecto sobre el medio ambiente. Se obtendrá como resultado la disponibilidad y ubicación de los sectores para la disposición de estos materiales. Cada sector tendrá un costo asociado, es decir, cada tonelada de material a depositar costará una cierta cantidad de dinero. Cálculo de suma importancia para la evaluación de un proyecto a cielo abierto.
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VOLUMEN DE BOTADERO Y COSTOS DE UTILIZACIÓN Pueden existir varios tipos de Botaderos: - Botaderos de sulfuros con baja ley (Potencialmente lixiviables) - Botaderos de óxidos de alta ley - Botaderos de súlfuros de alta ley - Botaderos de material de tipo suelo o material orgánico. - Botaderos cuyo tratamiento se posponga en el tiempo, por dar preferencias a la explotación de sectores que entregan mayor beneficio (Acopios) Calculo del volumen necesario para depositar los materiales involucrados en la explotación:
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SECTORES PARA UBICAR BOTADEROS Para cubicar y visualizar gráficamente los sectores habilitados se debe conocer: - La pendiente del sector - Angulo de reposo del material - Altura de los depósitos - Áreas y figuras típicas que se formarían en función de estos datos
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SECTORES PARA UBICAR BOTADEROS Cuando se requiera cubicar el estado de botaderos operativos, se debe utilizar técnicas topográficas. Se debe realizar un levantamiento topográfico y evaluar el estado actual del botadero para llevar un control de alimentación y crecimiento del depósito.
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COSTO DE 1 TON DE ESTERIL A BOTADERO El Material estéril sólo tiene relevancia económica desde el punto de vista de los costos que genera su extracción y disposición. El valor que posee un bloque de estéril involucra: - Costos de extracción desde la mina, en función de las operaciones unitarias involucradas y las distancias asociadas al transporte. - Costos asociados a un nuevo manejo de material (Acopios). - Costos de mantención de los depósitos (costos de equipos, mano obra, etc) - Costos asociados a la restauración de depósitos (en el caso de imprevistos en la operación) La utilización de estos recursos esta asociado a la extracción, disposición y manejo adecuado del esteril o acopios, por tanto, forman parte importante de la gestión de un proyecto de cielo abierto, principalmente por los volumenes involucrados, si no se considera lo anterior podemos llegar a tener que rehacer el diseño de nuestra explotación.
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GRACIAS
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