149398_MATERIALDEESTUDIOPARTEIDiap1-90

1INTERCADECONSULTANCY & TRAINING

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HIDROGEOLOGIA Y METODOS

DE EXPLOTACION MINERA

Dr. Roberto Poncela PoncelaConsultor Intercade

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Dr. Roberto Poncela Poncela - Consultor Intercade

INDICEINTRODUCCION1. EXPLOTACION MINERA Y CONTAMINACION DE LAS AGUAS ......2. HIDROGEOLOGIA MINERA Y CIERRE DE MINAS ...........................3. APILES DE MINERAL ........................................................................4. CANCHAS DE RELAVES ...................................................................5. PRODUCTOS RESIDUALES Y CONTAMINACION ...........................6. TALLER ..............................................................................................

PRACTICA SOBRE FRACTURACION HIDRAULICA PRACTICA SOBRE EL CALCULO DE LA DIFUSIVIDAD HIDRAULICA A

PARTIR DEL COEFICIENTE DE AGOTAMIENTO PRACTICA SOBRE LA APLICACION DEL METODO DRASTIC PARA LA

EVALUACION DE LA VULNERABILIDAD DE UN ACUIFERO TALLER DINAMICO TALLER DE CONTAMINACION

7. PRESENTACION DE CASO REAL ....................................................8. BIBLIOGRAFIA ...........................................................................................

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DIAP.11DIAP.66DIAP.87DIAP.100DIAP.115DIAP.168

DIAP.218DIAP.265


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ASPECTOS INTRODUCTORIOS3

ECONOMICO

SOCIALECOLOGICO

ATMOSFERA

LITOSFERA

HIDROSFERA

BIOSFERA


ASPECTOS INTRODUCTORIOS4


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Drenaje minero: valorar, minimizar y optimizar la evacuacin de recursos hdricos.

Impermeabilizacin. Aislamiento. Desvo.

HIDROGEOLOGIA + EXPLOTACION MINERAALTERACION DEL CICLOHIDROLOGICO NATURAL

ELEVADOS COSTES DE ACTUACION( > 1/3 COSTE DE EXPLOTACION)

Problema a resolver en la mina (caudal calidad). Desde el punto devista hidrodinmico la mina acta como un sumidero de las aguassubterrneas cuando se sita por debajo del nivel piezomtrico.

Activo ambiental y ecolgico.

AGUA

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ASPECTOS INTRODUCTORIOS



Caracterizar la piezometra y flujos subterrneos: Prevenir, retardar o minimizar la aparicin de agua. Deprimir el nivel piezomtrico (trabajo en seco y/o a mayor profundidad). Drenar las aguas captadas y evacuarlas hacia zonas ms favorables.

Aislar la mina de las aguas superficiales (ros, lagos, mares, etc.)que pudieran ser influyentes.

Mejorar la estabilidad geotcnica de taludes, bermas, drenajes,etc., minimizando el riesgo de desprendimientos, roturas ohundimientos.

Favorecer las labores mineras en condiciones de rendimiento yseguridad ptimos, lo que se traduce en una reduccin deaccidentes laborales.

Garantizar la calidad del recurso drenado: minimizacin decontaminaciones no deseadas o necesidad de tratamientos parasu reincorporacin al ciclo hidrolgico.

El conocimiento hidrogeolgico del sistema acufero asociado almacizo rocoso requiere de la caracterizacin geolgica detallada:litologa, estratigrafa, tectnica, geomorfologa, petrologa, etc.,permitiendo:

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DIRECTOS: Fsicos: Subsidencia, erosin,

inestabilidades, etc. Qumicos: Procesos qumicos.

COLATERALES: Impacto medioambiental y/o a

terceros: Afecciones acaptaciones existentes y/o aecosistemas y/o sistemasbiticos dependientes del agua.

Generacin de efluentescontaminantes que requierentratamiento (aguas cidas.Metales pesados, residuostxicos, etc.).

PROBLEMAS

Econmicos: Coste de drenaje,reduccin de rendimientos,encarecimiento de los costesfinales, etc.

Tcnicos: Operarios y tcnicoscualificados, equipos einstrumentacin especializados,adecuacin de los cronogramas alplan de labores, etc.

Riesgos: Humanos (seguridadlaboral y accidentes), prdida deequipos, daos a infraestructuras,ambientales, etc.

EFECTOS DEL AGUA EN LA MINERIA

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El agua subterrnea sigue la Ley de Darcy (de mayor a menorpotencial hidrulico: cota).

A mayor permeabilidad k, mayor caudal especfico q. La carga hidrulica del terreno (el empuje que el agua ejerce)

depende de la diferencia de cota del terreno saturado,independientemente de su extensin.

Las propiedades geotcnicas de los materiales (resistencia, cohesin,ngulo de rozamiento interno, etc.) generalmente empeoran encondiciones hmedas o saturadas.

El agua, en general, tiene poder disolvente, lo que puede permitir ofavorecer la formacin de vas preferenciales de entrada de agua(agrandamiento de discontinuidades, creacin de conductos, formacinde cavernas, etc.).

CONSIDERACIONES SOBRE EL AGUA SUBTERRANEA

8

L

hkikv

==


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ACTUACIONES DIRECTASFRENTE AL AGUA:

Drenaje Activo: Intervencinhumana mediante la aplicacin detcnicas y maquinaria especficapara la evacuacin del aguacaptada (drenaje, desvo decauces, impermeabilizaciones,etc.).

Drenaje Pasivo: Ausencia deintervencin humana para laevacuacin del agua captada(descargas naturales,agotamientos y drenados desdelas cavidades creadas, etc.).

MOMENTO DE APLICACION

Drenaje Preventivo: Evita que elagua alcance las labores minerasy requiere trabajar por encima delnivel piezomtrico dinmico.

Drenaje Correctivo: Extraccindel agua una vez ha invadido lazona de labores; requiere sucontrol continuo y nonecesariamente supone trabajarbajo el nivel piezomtrico.

Drenaje Compensatorio: Drenajelocalizado, transporte y posteriorreinyeccin o reinfiltracin en otrolugar: Equilibrio en el balancehdrico.

TIPOLOGIA DEL DRENAJE MINERO (U OBRA CIVIL)

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PROYECTO EN FUNCION DE:

Profundidad del yacimiento. Mtodo de explotacin y excavacin seleccionado. Dificultad del drenaje.

TIPOS DE ACCESO

Galeras: Galeras de acceso (pendiente i < 5%). Rampas (5 < i < 35%). Planos inclinados (35 < i < 75%).

Pozos: pendiente i > 75%.

TIPOLOGIA DEL ACCESO MINERO

Yacimientode mineral

Alzamiento

Grada

Chimenea

GalerasCastilleteDe extraccin

Pozo deventilacin

Montacargas

Ascensor

Bomba

Estacin deLlenado del

montacargas

Ilustracin de Microsoft

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INDICE11

INTRODUCCION1. EXPLOTACION MINERA Y CONTAMINACION DE LAS AGUAS ......2. HIDROGEOLOGIA MINERA Y CIERRE DE MINAS ...........................3. APILES DE MINERAL ........................................................................4. CANCHAS DE RELAVES ...................................................................5. PRODUCTOS RESIDUALES Y CONTAMINACION ...........................6. TALLER ..............................................................................................






DIAP.218DIAP.265


1. EXPLOTACION MINERA Y CONTAMINACION DE LAS AGUAS

1.- EXPLOTACION SUBTERRANEAEn sentido amplio, se define como la explotacin minera que se realiza enel subsuelo, a profundidad variable, con o sin influencia del nivelpiezomtrico.

Cerro Hueco

Ro Guadiel

La Unin

Ro Guadalima

Granito Trisico Mioceno Escombreras Nivel piezomtrico

Esquema hidrogeolgico simplificado del batolito de Linares (tomado de Hidalgo y Benavente, 2001)

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EXPLOTACION MINERA Y CONTAMINACIONDE LAS AGUAS


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1.1. PROBLEMAS HIDROLOGICOS ASOCIADOS A LAS LABORES DE INTERIOR

1.1.1. POSIBLES ENTRADAS DE AGUA EN UN ACCESO

La litologa atravesada, en funcin de su porosidad y permeabilidad,especialmente si est por debajo del nivel piezomtrico.

Infiltracin de aguas de escorrenta superficial (o incidencia directa). Infiltracin de aguas hipodrmicas a travs de zonas meteorizadas de la

roca. Filtraciones o aportes entre niveles de estratificacin. Presencia de fracturas y/o discontinuidades abiertas, principalmente

subverticales. Presencia de cavidades o conductos krsticos, volcnicos y/o por

disolucin de evaporitas. Influencia de antiguas labores mineras. Influencia de antiguos (u otros usos) del territorio.

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1.2. INCIDENCIA DEL AGUA EN LA MINERIA SUBTERRANEA

Los accesos son el primer punto de contacto con el acufero. El frente (o los diferentes frentes) de avance es otro punto de

afeccin directa. Necesidad de drenaje continuo (o impermeabilizacin, en su caso)

para evitar la inundacin de la zona de labores y/o de la mina. El agua drenada suele ser de mala calidad (especialmente en

minera metlica y de evaporitas). No son infrecuentes acuferosinterceptados con aguas subterrneas de buena calidad.

Afeccin directa a la piezometra local y a la disponibilidad de aguasubterrnea en el entorno.

La mina acta como sumidero de aguas, especialmente si laporosidad, permeabilidad, discontinuidades y meteorizacin delmacizo rocoso lo permiten.

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Afeccin a la estabilidad geotcnica del macizo rocoso.Generacin de cargas hidrulicas iguales a la depresin

creada.La seleccin de los equipos de bombeo debe adecuarse a

la calidad de las aguas drenadas, en general, mala.Dichos equipos y sistemas deben permitir las labores

extractivas, minimizando la interferencia en su desarrollo: Tamao reducido. Ubicaciones en otros ramales o accesos.

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1.2. INCIDENCIA DEL AGUA EN LA MINERIA SUBTERRANEA



1.3. RIESGOS DEL AGUA EN LA MINERIA DE INTERIOR Inundaciones (agua y/o lodo). Estabilidad geotcnica del macizo rocoso y de las infraestructuras. Accidentes laborales y/o afeccin a maquinaria y equipos. Prdidas de rendimiento y productividad:

Seguridad laboral. Evaluacin de posibles daos. Evaluacin de achiques y drenajes. Interferencia con las labores mineras. Aumento de los costes operativos. Dificultad en el cumplimiento de los objetivos empresariales. Revisin de la viabilidad tcnico-econmica de la explotacin.

Daos colaterales: Afecciones a terceros. Posibles contaminaciones al acufero o a acuferos prximos. Sensibilizacin social y ambiental. Medios de comunicacin. Indemnizaciones millonarias.

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1.4. DRENAJE EN GALERIAS. ELEMENTOS DE DISEO Pendiente descendente (entre el 3 y 6 ) con el fin de

favorecer su autodrenaje (disminucin de costesenergticos por achiques).

Presencia de cuneta o canaln que permita recoger lasaguas drenadas de manera que la solera est en lascondiciones ms secas posibles.

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Dependiendo del tamao: Presencia de balsas decantadoras y/o sedimentacin. Pocillos de bombeo. Equipos de bombeo.

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1.4.1. TIPOS DE DRENAJE EN GALERIAS

Preventivo en avance desde la galera: Desde la propia galera: En la galera de avance debe realizarse un

sondeo de reconocimiento (cata) en el frente (2,5 a 3 ) conel fin de: Reconocer las litologa presentes. Determinar el grado de discontinuidad del macizo. Determinar la presencia de agua (generalmente con cargas hidrulicas

importantes). Estos sondeos-cata pueden construirse tambin para drenaje,

siendo entonces lo ms recomendable su ejecucin lateral, para noentorpecer las labores mineras. Suele ser recomendable su control omonitorizacin automtica.

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Preventivo en avance desde la superficie o cavidad superior: Suele realizarse para profundidades pequeas (generalmente h < 150 m)

o cuando existe algn condicionante (elevada carga hidrulica, barrera deproteccin, etc.).

Se realiza construyendo una serie de sondeos verticales de granlongitud que permitan el drenado del permetro de la obra subterrnea enavance.

Es un mtodo costoso, por lo que resulta til acondicionar sondeos dereconocimiento en superficie para drenaje posterior: Permetro de proteccin fsica. Acometida elctrica (o grupos electrgenos, en su caso). Monitorizacin.

Si se realiza desde la cavidad superior, los requerimientos de espaciosuelen ser un condicionante importante, por lo que se necesitan equipos desondeos pequeos (mviles y porttiles).

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Correctivo: Achique del agua en el frente siempre que loscaudales sean pequeos, lo que requiere un buen diseo de loselementos de drenaje para minimizar la afeccin del agua.

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Un tnel se puede definir en sentido amplio como una obra subterrnea quepresenta dos extremos. Generalmente estn concebidos como obra pblica alservicio de infraestructuras, y suelen ser de grandes dimensiones:

1.4.2. TUNELES

Tneles peatonales. Tneles para vehculos rodados. Tneles ferroviarios.

El reconocimiento hidrogeolgico es fundamental para averiguar la existencia deacuferos atravesados o, se pasa por debajo de lminas de agua (ros, lagos, etc.).

Estas obras singulares pueden realizarse atacando por los dos extremossimultneamente.

Su perforacin requiere la ejecucin de planos ligeramente inclinados (entre 3 a 6 )para facilitar el drenaje (bien hacia el exterior o hacia depresiones internas, tantonaturalmente como mediante bombeo), siendo lo ms habitual la tcnica en dientesde sierra.

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TRAZADO EN EL DIENTE DE SIERRA

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El caudal de descarga de un acufero en rgimen no influenciado puedeexpresarse como (Boussinesq, Maillet, etc.):

1.4.3. ESTUDIO DE CURVAS DE AGOTAMIENTO. ESTIMACION DE LA DIFUSIVIDAD HIDRAULICA DE UN ACUIFERO

V = Q

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Q = Q .e0 -t

t

Caudal de la fuente o caudal base de la fuente en elmomento t, expresado en m /da.Idem en el origen de tiempos.Coeficiente que depende de las caractersticas geom-tricas e hidrolgicas del embalse subterrneo, con dimensiones [tiempo]Tiempo desde el momento en que el caudal vale Q ,expresado en das.

Volumen almacenado, expresado en m .

Caudal drenado, expresado en m /da.Si Q = Q se tiene el volumen almacenado que ha dadolugar a esa descarga

3

-1

o

o

3

Q

Q

V

QO

3



CURVA DE AGOTAMIENTOy = 86,4e-0,01x

R2 = 1

0,1

1

10

100

0 100 200 300 400 500 600

T (Das)

Log

Q

Descarga

Exponencial(Descarga)

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El coeficiente de agotamiento se relaciona con la difusividadhidrulica mediante la expresin (Rorabaugh-Singh, en Custodio yLlamas):

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2

4 . S . L=.T

T Transmisividad del acufero (m /da).Coeficiente de almacenamiento. Adimensional.Difusividad hidrulica del acufero (m /da)Distancia caracterstica, expresada en metros. Normal-mente a la divisoria de aguas subterrneas o a cualquierotra.

ST/SL

2

2


EXPLOTACION MINERA Y CONTAMINACION DE LAS AGUAS 1.5. DRENAJE DE POZOS

Suele constituir el complemento a los procesos de drenaje natural.Generalmente dan acceso a labores situadas a menor cota, que actan comosumidero.Cuando no existen labores inferiores que hayan drenado los niveles superiores,los pozos en construccin deben ser drenados por cualquiera de los siguientesprocedimientos:

Un sondeo central concntrico. Econmicos pero suelen interferir con las labores.Aplicables a acuferos de baja permeabilidad, fcilmente drenables.

Una corona de sondeos perifricos (verticales o inclinados). Costosos ylimitados por su profundidad. Nmero mnimo recomendable: 3 y aguas arriba delpozo, en la direccin principal del flujo subterrneo. Distancia mnima ptima entre 5y 20 m.

Tcnica mixta o combinacin de las anteriores. Desde una labor minera inferior cuando se trate de chimeneas o pozos.

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1.6. CONTAMINACION DE LAS AGUAS Presencia de aguas de mala calidad en el acufero previas al drenaje minero.

Incluidas las aguas cidas. Posibilidad de infiltraciones con elementos minerales disueltos o por disolver a

travs de la propia infraestructura minera subterrnea durante la explotacin. Presencia de aguas cidas propiamente dichas, principalmente en yacimientos de

sulfuros u otros, que se pueden incorporar como consecuencia de la explotacin si nose tratan previamente.

Posibilidad de lixiviados naturales a travs de la zona no saturada o flujosconectados de otros niveles acuferos, como consecuencia de los cortocircuitos enlos sistemas de flujo que las galeras y pozos pueden producir.

Posibilidad de contaminacin de aguas mineralizadas a partir de sondeos deinyeccin, ya sea para explotacin por disolucin o por drenado en acuferos muypoco transmisivos, al atravesar yacimientos metlicos o evaporticos.

Posibilidad de contaminacin generalizada o localizada como consecuencia deinundaciones en la mina que pueden movilizar minerales contaminantes ytransportar aguas altamente mineralizadas. Causas naturales extremas(climatolgicas, ssmicas, etc.) o antrpicas (fallos en los diseos de explotacin y/oejecucin, negligencias, etc.).

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2.- EXPLOTACION SUPERFICIAL

La explotacin superficial(minera a cielo abierto) ejecutala creacin de una depresin ocavidad en el terreno, ms omenos profunda, que debe tenerel nivel piezomtrico controlado(bajo su fondo y tras los taludescreados), garantizndose eldrenaje en condiciones deseguridad para las laboresmineras de personas y equipos.

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La realizacin de estos enormes huecos en el terreno exige un continuo y,en general, intenso drenaje cuando se intersecta el nivel piezomtrico, encondiciones de mnima interferencia con las labores mineras.

Los bancos (bermas + taludes) deben ser estables. La depresin creada se constituye en un sumidero de aguas

(subterrneas y superficiales, incluidas las inducidas por infiltracin),especialmente si la porosidad, permeabilidad, discontinuidades ymeteorizacin del macizo rocoso lo permiten.

( )BANCOSHUECOBAJOha 251,

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Los requisitos que deben cumplirse son: Evitar la acumulacin o infiltracin del agua drenada y/o de

lluvia, recogindose adecuadamente: Las superficies creadas deben tener cierta inclinacin ( 3 )

para favorecer el autodrenaje. El agua debe colectarse a travs de canales y cunetas, que

pueden estar impermeabilizados para evitar infiltraciones nodeseadas.

Construccin de canales perimetrales de proteccin de laentrada al hueco de la escorrenta superficial. Puede sernecesario el desvo o impermeabilizacin de cauces fluvialesprximos.

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Gestionar adecuadamente el agua recogida, generalmente enuna zona o punto favorable del fondo (balsa de acumulacin). Lacalidad fsico-qumica del agua colectada suele verse afectada porla operacin minera, con lo que la presencia de sustancias ensuspensin o disueltas (susceptibles de causar contaminacin)deben ser aisladas de las aguas pluviales (control de caudales),para ser tratadas previamente a su posterior vertido a cauces oreinfiltracin en el terreno.

Minimizacin de la afeccin a taludes existentes y a lamaquinaria operante.

Los requisitos que deben cumplirse son:

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2.1.- TECNICAS DE DRENAJE A CIELO ABIERTO

CUNETA DE DRENAJE SONDEOSPERIMETRALES

CANAL DEGUARDA

DRENAJES HORIZONTALEZ

SUPERFICIE PIEZOMETRICA

GALERIA DE DRENAJE

DREN INCLINADO

ELEMENTOS DE DRENAJE MINERO A CIELO ABIERTO

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Preventivo desde el interior del hueco: Zanjas drenantes: Frecuente en graveras. Drenes inclinados. Sondeos verticales.

Se mejoran las condiciones de estabilidad del macizo rocoso dado que elnivel piezomtrico est controlado bajo el hueco y, en general, se necesitanelementos de corta longitud, con el consiguiente ahorro.

Se necesita bombeo continuo, siendo habitual la destruccin de sondeosconforme evoluciona la explotacin, lo que interfiere con las labores mineras.

La calidad fsico-qumica de las aguas captadas suele verse afectada porla presencia de slidos en suspensin, metales pesados, etc., necesitndosede tratamiento previo antes de su vertido.

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2.1.- TECNICAS DE DRENAJE A CIELO ABIERTO



Preventivo perimetral en avance: Consiste en la construccin deuna batera de sondeos de gran profundidad, en torno al huecominero, y de un canal perimetral de drenaje: Sondeos verticales profundos.

Se mejoran las condiciones de estabilidad del macizo rocoso dadoque el nivel piezomtrico est controlado en las bermas y/o bajo elhueco.

Se necesita bombeo continuo, siendo habitual una vida til bastantealta, con poca o nula interferencia con las labores mineras.

La calidad fsico-qumica de las aguas captadas suele preservarse,lo que permite otros usos.

Como contrapartida, se requieren materiales de moderadas a altaspermeabilidades y la construccin de costosos sondeos y bombaselectrosumergibles. Elevados costes iniciales.

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Preventivo inferior: Utilizacin de alguna construccin existente bajo elfondo minero (antigua minera de interior, galera o plano inclinado dedrenaje) para el drenaje sin bombeo:

No necesita bombeo continuo, con poca o nula interferencia con laslabores mineras.

Escaso mantenimiento. Se drena gran cantidad de agua y puede utilizarse como galera de

desage de fondo. Como contrapartida, limita el drenaje a esa cota, requirindose

topografa y longitud de galera adecuadas. Suele presentar problemas de sellado durante la etapa de clausura. En general, suelen requerirse fuertes inversiones para la

adecuacin.

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Correctivo: Achique del agua captada por gravedad proveniente delos taludes a travs de cunetas y canales, favorecindose suacumulacin en el fondo del hueco o balsa de acumulacin:

No necesita bombeo continuo. Escaso mantenimiento. Es econmico. Drenaje poco eficiente. Problemas de estabilidad en ausencia de drenes. Existe riesgo de inundacin. En general, interfiere las labores mineras. Existe riesgo de seguridad para equipos y personas.

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ES RECOMENDABLECONJUGAR

VARIAS TECNICAS.

AUMENTO DELFACTOR DE SEGURIDAD.

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2.2. CONTAMINACION DE LAS AGUAS Posibilidad de introduccin de aguas de mala calidad o contaminantes

desde el exterior a travs de las labores de explotacin. Posibilidad de introduccin de materiales contaminantes y/o aguas

mineralizadas a travs de los huecos mineros y superficies dediscontinuidad.

Posibilidad de infiltraciones no deseadas durante los procesos delixiviacin en apiles de minerales de baja ley. Utilizacin de disolventesu otros aditivos.

Posibilidad de infiltraciones no deseadas a travs de escombrerasfuncionales y/o abandonadas o no controladas.

Posibilidad de infiltraciones no deseadas como consecuencia de laaparicin de productos residuales (algunos altamente txicos) en plantasde tratamiento: fugas por roturas, derrames, percolaciones, etc.).

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Posibilidad de transporte de contaminantes cuando seutilizan tcnicas de hidropresin (chorros de agua) paradesagregacin hidrulica.

Presencia de aguas cidas propiamente dichas,principalmente en yacimientos de sulfuros u otros, que sepueden incorporar como consecuencia de la explotacin sino se tratan previamente.

Posibilidad de lixiviados naturales a travs de la zona nosaturada o flujos conectados de otros niveles acuferos,prximos a la zona de drenaje minero.

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3. FRACTURACION HIDRAULICA

La fracturacin hidrulica consiste en la estimulacin odesarrollo de un sondeo o pozo perforado en rocasconsolidadas duras (hard rocks) mediante la inyeccin deagua (en ocasiones cido clorhdrico) a elevada presin paradilatar fisuras existentes o crear nuevas, con objeto deaumentar la permeabilidad y transmisividad del macizorocoso presente, entre el punto de inyeccin y el deproduccin (en otras circunstancias para favorecer losdrenajes mineros).

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EXPLOTACION MINERA Y CONTAMINACION DE LAS AGUAS

SISTEMA DE PRESURIZACION

POZOPROFUNDO

ZONA CEMENTADA

REVESTIMIENTO FIJADOCAUDAL DE AGUA APRESION ELEVADA

RIESGO DE FUGAS

RIESGO DE FRACTURASVERTICALES

INTERFORMACIONALES

ZONA DEFRACTURACION FORMACION CONSOLIDADA DURA(HARD ROCK)

ESQUEMA SIMPLIFICADO DEL MECANISMO DE FRACTURACION HIDRAULICA

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En ocasiones puede resultar interesante introducirsimultneamente arena o bolitas de vidrio en las fracturaspara evitar que vuelvan a cerrarse como consecuencia dela presin litosttica.

En general, la presin de fracturacin es proporcional a laprofundidad de la formacin a estimular.

Suele ser conveniente aadir aditivos que permitanaumentar la viscosidad (disminucin de caudal a igualdadde presin).

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El mtodo es nicamente aplicable a pozos profundos (en general h > varioscentenares de metros). Para pozos poco profundos pueden producirseconexiones no deseadas con la superficie.

Peso del material suprayacente origina presiones medias en torno a 0,20 0,25atm/m, siendo que la mayora de la litologa fracturan entre 0,11 y 0,41 atm/m.Pueden admitirse valores promedio entre 0,13 atm/m 0,22 atm/m.

Las fisuras producidas suelen: Presentar anchuras milimtricas, con fuerte componente horizontal. Extenderse varias decenas de metros (ocasionalmente alguna centena). Cada fisura creada puede suponer un aumento de T = 1 a varias decenas

m2/da. La presin mnima de inyeccin depende de:

Posibilidad de fracturacin hidrulica del macizo rocoso. Resistencia del pozo, cementaciones y sistemas de inyeccin. Normas sectoriales o legislacin especfica.

APLICABILIDAD

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El mtodo es til para disolucin de minerales solublescuyas aguas mineralizadas son recogidas paraposterior tratamiento (inyeccin de fluido altamentemineralizado).

Se considera una buena ejecucin si el caudalespecfico aumenta entre un 25 a 30% debido alproceso.

Pueden conseguirse fcilmente inyecciones de variasdecenas de l/s a presiones de entre 300 a 500 atm(incluso superiores), tanto sobre camin comomediante equipos especficos.

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Es un mtodo generalmente costoso. En macizos crsticos puedeser interesante combinar esta tcnica con la de acidificacin.

El pozo o sondeo debe estar bien entubado (tubera resistente) ycementado por encima de la zona a fracturar para evitar fugas porel exterior hacia formaciones suprayacentes.

Existe riesgo de fracturacin vertical importante, lo que puededar lugar a fugas que invaliden la operacin y/o funcionalidad delpozo, y comuniquen acuferos de diferente calidad.

Dificultad de controlar la localizacin, direccin y extensin de lasfracturas a causa de los condicionantes geomecnicos (existenciade discontinuidades previas como fallas, diaclasas, planos deestratificacin, etc.) y de la anisotropa de las formacionesrocosas.

INCONVENIENTES

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Dificultad de control de posibles fugas de fluidosaltamente mineralizados que pueden introducirse enacuferos prximos, dependiendo de su calidad.

Posibilidad de aparicin de colapsos y formacin decavernas (sales, rocas volcnicas) que pueden suponerla introduccin de fluidos altamente mineralizados enacuferos adyacentes.

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10080

5040

30

10

5

0,01 0,1 0,5PERDIDAS DE CARGA (mm/m)

GRAFICO DE CASTANY (1962)

1 2 3 4 5 10 50 100

20

CAUD

AL (I/N

)

Dim

etros

del tu

bo

en

pulga

das

18

16

15

14

12

10

87

6

CAIDA DE PRESION POR FRACTURACION HIDRAULICA

350300250200150100Pr

esi

n (at

m)

500

0 20 40 60 80

P(f(Q))

Tiempo (min)

Fracturacin hidrulica

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4.- LIXIVIACION SOBRE APILES DE MINERAL DE BAJA LEYLa lixiviacin se define como un proceso de carcter hidrometalrgicoconsistente en la obtencin de metales a partir del tratamiento deminerales que se acumulan en pilas o pads a los que se les aplica unasolucin cida y agua, mediante un sistema de riego adecuado (goteo yaspersin): Minerales de cobre:

Oxidos: Cuprita (Cu2S), tenaorita (CuO)... Sulfuros: Calcopirita (CuFeS2), chalcocita (Cu2S), covelita (CuS)...

Minerales aurferos y argentferos: Yacimientos polimetlicos de cobre y zinc. Prfidos de cobre. Yacimientos aluviales. Yacimientos diseminados de tipo volcnico, de baja ley...

Otros.

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La solucin cida aplicada (principal) suele ser:

Esta solucin disuelve el mineral formando una solucin enriquecida en metalesdisueltos que, posteriormente se purifica, y mediante otras tcnicas fsico-qumicas, recupera los metales objeto de explotacin.En el caso de sulfuros, especialmente sulfuro de cobre, se utilizan bacterias(biolixiviacin) para la generacin de sulfato frrico que es el disolvente del sulfurode cobre: se utilizan bacterias que oxidan el hierro y el azufre mediante elmetabolismo del oxgeno y carbono de la atmsfera.

Para el cobre (Cu): Acido sulfrico: H2SO4. Agua + Aditivos.

Para el Oro (Au): Cianuro de sodio: NaCN. Agua + Aditivos.

Otros.

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EXPLOTACION MINERA Y CONTAMINACION DE LAS AGUAS

SISTEMA DE RIEGO CON LASOLUCION QUIMICA

PROCESO DE LIXIVIADO

EFLUENTE CONCENTRADO

PILETAS DE SOLUCION

PILA

PLATAFORMA

RIESGO INFILTRACION A ZNS Y AL ACUIFERO

SOLUCION GASTADA

PILETA DE SOLUCION GASTADA

AGUA + ADITIVOSMETAL: Cu, Au,

PLANTA DE TRATAMIENTO+ RECONCENTRACION

ESQUEMA DEL PROCESO DE LIXIVIACION EN APILES DE MINERAL DE BAJA LEY.INFILTRACION Y CONTAMINACION DEL ACUIFERO

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INFILTRACION

INFILTRACION

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5. LIXIVIACION EN TANQUES

La lixiviacin en tanques se emplea, fundamentalmente,para minerales de alta ley o para minerales mixtos (xidos ysulfuros). En este procedimiento, el mineral triturado esclasificado y colocado en tanques (depsitos cerradosresistentes a la corrosin), donde las diferentes soluciones delixiviado circulan a travs del mineral, y son recogidas para sutratamiento posterior en planta.

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MINERAL CLASIFICADO

SOLUCION ACIDA

TANQUESDE

LIXIVIADO

RECICLADO DE LASOLUCION

EFLUENTECONCENTRADO

PLANTA DETRATAMIENTO

ESQUEMA DEL PROCESO DE LIXIVIACION EN TANQUES.INFILTRACION Y CONTAMINACION AL ACUIFERO

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RIESGO DE INFILTRACION A LA ZNS Y AL ACUIFERO.PRODUCTOS TOXICOS Y ALTAMENTE CONTAMINANTES

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VENTAJAS Sistema semicerrado (tanque): Estanqueidad elevada. Sistema controlado: Manipulacin y monitorizacin.

PROBLEMAS Posibles fugas por roturas en el tanque y conducciones

auxiliares. Posibles derrames accidentales. Posibles descargas no controladas. Todo ello puede dar lugar a infiltraciones de contaminantes

nocivos al acufero y/o vertidos a cauces prximos.

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Mina de RIOTINTO(Huelva, Espaa)

Mina de CARDONA(Cardona, Barcelona,

Espaa)

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DIAP.218DIAP.265

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2.HIDROGEOLOGIA MINERA Y CIERRE DE MINAS

Finalizadas las labores de explotacin se produce la situacin denominadade Abandono de Mina, bien sea como consecuencia del agotamiento delas reservas econmicamente explotables, bien como consecuencia desituaciones socio-poltico-econmico-ambientales que llevan a dichoabandono.Ello produce un impacto ambiental considerable debido a:

Las propias instalaciones relictas, especialmente las de superficie. La presencia de elementos contaminantes susceptibles de

incorporarse a los flujos subterrneos. La contaminacin de suelos. Un impacto esttico-ecolgico generalizado.

Este aspecto esttico-ecolgico, generalmente se soluciona con losplanes de rehabilitacin, restauracin y/o regeneracin, exigibleslegalmente y que, en muchos pases, son un requerimiento previo a lasautorizaciones de explotacin.

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HIDROGEOLOGIA MINERA Y CIERRE DE MINAS

EXPLOTACIONPLANIFICACION

AFECCION ALMEDIO

AMBIENTE

ACTIVIDAD MINERA

Planes de explotacin. Planes de seguridad y emergencia. Planes de viabilidad tcnico-financiera. Planes de vigilancia y control.

Planes de restauracin, rehabilitacin o regeneracin. Planes de vigilancia y control.

ABANDONO PROCESO DINAMICO

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Ello lleva a considerar qu sucede con las aguas subterrneas y con laposible lixiviacin a posteriori (influencia natural por las aguas delluvia) en el acufero regional (o acuferos locales) y/o caucessuperficiales.El Proyecto de Abandono requiere:

Conocimiento detallado del entorno hidrogeolgico minero. Composicin mineralgico-petrogrfica de los materiales

afectados. Sistema de explotacin y tratamiento minero. Conocimiento detallado de los usos del territorio y del suelo.

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La existencia de aguas cidas se constituye como uno de losprincipales focos de posible contaminacin:

Minera de la pirita. Minera de sulfuros complejos. Minera del carbn. Minera del uranio...

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Para evitar o minimizar la formacin de aguas cidas enminas abandonadas resulta imprescindible:

Realizar un Proyecto especfico de Cierre que puedaenglobarse dentro del Plan deRehabilitacin/Restauracin/Regeneracin.

Realizar un Estudio Hidrogeolgico minero dedetalle, apoyado en los datos obtenidos durante laetapa de explotacin.

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El Estudio Hidrogeolgico minero de detalle, apoyado en los datosobtenidos durante la etapa de explotacin, debe incidir prioritariamenteen:

Localizacin de las reas de recarga y de las vas de flujo hacia lamina y desde ella.

Identificacin de los sectores de la mina donde se producen aguascidas (u otra contaminacin).

Estimacin / Valoracin de los caudales de agua que podrancircular por la mina.

Identificacin y seguimiento de las variaciones espacio-temporalesde la calidad del agua: En planta y en perfiles verticales.

Establecimiento de una base de datos dinmica acoplada a un SIG. Posibilidad de aplicacin de modelos de flujo y transporte.

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1.MINERIA SUBTERRANEA

1.1. INUNDACION DE MINAS

La inundacin de una mina crea un embalse subterrneo de agua conlo que el aire no puede acceder directamente a las galeras o pozos llenos deagua, hecho que conduce al cese de la produccin de aguas cidas alevitarse los procesos de oxidacin (ej., en las piritas).Conviene recordar que, en el caso de yacimientos piritferos, en los hastialessuelen presentarse sulfuros que condicionan una oxidacin directaconjugada del aire y del agua, formndose:

H2SO4 + M2(SO4)X solubles

Estos sulfatos metlicos suelen originar costras de diversos y vivos colores.

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Dicha oxidacin afecta a la roca de caja a travs de lasfracturas mineralizadas y, al inundar la mina, los productos deoxidacin acidifican y mineralizan el agua almacenada en estafase. Esto explica por qu se necesitan largos periodos detiempo (en general aos) para que la calidad de las aguasmejore significativamente.En situaciones favorables, si existen zonas de recarga ensistemas carbonatados, puede dirigirse el flujo hacia la minapara neutralizar la acidez.Tambin puede conseguirse este efecto mediante la lixiviacinde carbonato machacado en la zona de infiltracin (en estecaso con un sobrecoste econmico que habra que valorar).

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1.2. SELLADO DE SONDEOS Y CIERRES HIDRAULICOS

Otros mtodos para evitar drenajes contaminados hacia zonas de buenacalidad suelen ser:

Cierres hidrulicos: Individualizan una seccin de acufero o demacizo saturado por confinamiento, aislndolo del aporte de aireexterno, lo que minimiza (o anula) los procesos de oxidacin,drenando aguas de calidad razonable a buena.

HORMIGON ANCLADO EN LA ROCACAPA PROTECTORA ACIDO - RESISTENTE

DRENAJE

BOCAMINA

TUBERIA DE DESAGEESQUEMA DE CIERRE MINERO CON IMPEDIMENTODE ENTRADA DE AIRE Y DRENAJE POR GRAVEDAD

TECHO IMPERMEABLE

CAMARA ANOXICA

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Base impermeable


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Sellado de sondeos (o pozos) para evitar drenajes hacia zonas oniveles de buena calidad. Interrumpen y aslan posiblescortocircuitos hidrulicos producidos durante el laboreo minero.

Cemento Sondeo

ObturadorEsquema de un posible sellado de sondeos mineros

Mina abandonada

Acufero

Acuicludo

Sello de hormignBentonitaPiedra machacada

Relleno de roca

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1.3. REDUCCION DEL APORTE DE AGUA A LA MINAEn ciertos casos es posible reducir el volumen de agua afluente a la minacon lo que, sin necesidad de un cerramiento hermtico, se consiguedisminuir el volumen de produccin de aguas cidas.Esta reduccin puede realizarse por:

Impermeabilizacin mediante cierres en galeras, acompaado dedrenaje por gravedad.

Impermeabilizacin mediante tapones en sondeos. Pantallas de impermeabilizacin mediante inyeccin de lechada de

cemento en sondeos. By pass entre un acufero superior y otro inferior. Reduccin de las filtraciones de agua superficial (medidas

correctoras de canalizacin y desvo). Sellado de grietas y discontinuidades en el macizo rocoso (difcil

porque se desconoce la totalidad de la fracturacin).

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2. MINERIA A CIELO ABIERTOSe trata de aplicar, principalmente, tcnicas de restauracin y/orestitucin (reclamation) que pueden definirse como el conjunto deactuaciones realizadas en terrenos sometidos a explotacin minera, conobjeto de que sus caractersticas paisajsticas, hidrogeolgicas, agronmicas, etc., vuelvan a ser lo ms similares posible a las condiciones originales.

CESE DE LA ACTIVIDAD MINERA

HIDROGEOLOGIA

METODOS DE PROTECCION

Anlisis de laboratorioEnsayos de meteorizacin simulada

APLICACION Y CUMPLIMINETODE LAS NORMAS AMBIENTALES

CORRECTA PLANIFICACION ENFASE DE EXPLOTACION Y

FASE DE ABANDONO

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Las principales tcnicas destinadas a evitar, reducir o minimizar la formacinde efluentes cidos a partir de residuos mineros al aire libre son:

De modificacin del flujo de agua subterrnea. Desvo de aguas superficiales. Sellado con arcilla. Compactacin del relleno. Impermeabilizacin de la superficie de las escombreras.

De creacin de un ambiente alcalino o menos cido, yneutralizacin in situ.

Manipulacin de la cobertera: siembra de especies cidoresistentes. Colocacin de lechos de carbonato en materiales pirticos o similares:

neutralizacin. Inhibicin bacteriana mediante bacterias, detergentes aninicos o

sustancias orgnicas conservantes. Inyeccin alcalina.

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Lago final

Antiguo nivel explotado

Esquema de inundacin cuando el nivel piezomtricose localiza por encima del nivel explotado

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Esquema de impermeabilizacin superficial de escombreraque contiene estril + residuos cidos

Escorrentano cida

Residuos productoresde acidez

Siembra

Precipitacin

Escorrentano cida

Estril

Lmina impermeable

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Sustrato impermeable


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INDICE87







DIAP.218DIAP.265


1. DEFINICION

En sentido amplio, se define como laacumulacin temporal del mineralextrado del macizo rocoso que sepretende explotar por alguno de losmtodos mineros, o quasi-definitiva,tipo escombrera, donde se acumulael estril (que puede contener otroselementos de inters econmico aexplotar) una vez realizadas lastcnicas extractivas principales.La altura de estos apiles suele ser muyvariable, desde pocos metros adecenas de metros.

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3. APILES DE MINERAL

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APILAMIENTOS / MONTICULOS

PLUVIOMETRIA

ESCOMBRERAS

INFILTRACIONES+

LIXIVIADOSCONTAMINACION DELSUELO Y LAS AGUAS

ACUIFEROS Y/O CAUCES

ESQUEMA SIMPLIFICADO DEL RIESGO ASOCIADO A LA CONTAMINACION POR LIXIVIADOS EN APILES Y ESCOMBRERAS

APILES DE MINERAL


CERRO SAN PEDRO CANTERA CHAFIRA (TENERIFE, ISLAS CAMARIAS , ESPAA)

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APILES DE MINERAL

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