María Francisca Falcón Geóloga Magister en Medio Ambiente Jefa Departamento Depósitos de Relaves

Transcripción

1 Guía para la presentación de proyectos de depósitos de relaves de pequeña minería Anexo A- ejemplo de aplicación DEPARTAMENTO DE DEPOSITOS DE RELAVES SUBDIRECCIÓN NACIONAL DE MINERIA SERNAGEOMIN María Francisca Falcón Geóloga Magister en Medio Ambiente Jefa Departamento Depósitos de Relaves Sebastián Urbano Armijo Ingeniero Civil M.Sc. Ingeniería geotécnica Ingeniero de proyectos Departamento Depósitos de Relaves Sernageomin Diciembre 2016

2 Ejemplo de aplicación 1. Investigación geotécnica 1.1 Localización satelital 1.2 Fotos del terreno 1.3 Calicatas 1.4 Ensayos in situ 1.5 Toma de muestras y Ensayos de laboratorio 1.6 Caracterización geotécnica 2.0 Análisis de estabilidad 2.1 Consideraciones dinámicas 2.2 Consideraciones fase Consideraciones fase Consideraciones fase Consideraciones fase Distancia peligrosa 4.0 Consideraciones Adicionales 2

3 1. Investigación Geotécnica Investigación geotécnica se define como el trabajo de campo y de laboratorio necesario para definir las características geotécnicas de las unidades de suelo y roca que impactan sobre el diseño de la estructura proyectada 3

4 1.1 Localización Satelital Primer acercamiento de las condiciones del lugar Depósito cernano Depósito proyectado Quebrada mayor Planta de procesos Distancia a planta de procesos Distancia a depósitos cercanos Dirección de flujo Quebradas cercanas Distancia a centros poblados 4

5 1.2 Fotos del terreno Ubicación de afloramientos de roca Pendientes de las laderas Topografía de la zona 5

6 1.3 Definición Calicatas Se recomienda efectuar 5 calicatas en la zona de emplazamiento del depósito 6

7 1.3 Definición calicatas Las calicatas deben ser descritas según la norma ASTM 2488 de descripción visual de suelos Ejemplo 7

8 1.3 Definición calicatas Ejemplo de aplicación para este caso 8

9 1.4 Ensayos in situ Se deben tomar medidas de la densidad insitu de las unidades de suelo de fundación, según norma ASTM Ejemplo para este caso, gd=1.8 ton/m3 9

10 1.5 Toma de muestras El usuario deberá tomar muestras del suelo de fundación y efectuar los siguientes ensayos, para corroborar la clasificación visual anterior Granulometría Límites de atterberg Peso Específico Proctor Estandar o modificado (Nch 1534) (según corresponda) Densidad máxima y mínima (Nch 1726) (según corresponda) Ejemplo para este caso GS =2.73 Índice plasticidad NP Clasificación según DMCS (proctor modificado) = 2.1 t/m3 Dens. máxima = 2.1 t/m3 Dens. mínima = 1.7 t/m3 (15% finos) ASTM 2487 Arena limosa (SM) 10

11 1.5 Toma de muestras Adicionalmente, al material considerado para el cuerpo del muro resistente (arenas de relave o material de empréstito), debe ser muestreado y se le debe ejectuar los siguientes ensayos Granulometría Límites de atterberg Peso Específico Proctor Estandar o modificado (Nch 1534) (según corresponda) Densidad máxima y mínima (Nch 1726) (según corresponda) Ejemplo para este caso DMCS (proctor modificado) = 2.1 t/m3, wopt 10% (15% finos) Dens. máxima = 2.1 t/m3 Dens.mínima = 1.7 t/m3 (15% finos) Densidad de construcción 90 % DMCS o 80% de DR = 1.9 a 2.0 ton/m3 11

12 1.6 Caracterización geotécnica Primera paso es determinar los estratos del suelo de fundación Se escogen dos perfiles tipo, uno a lo largo del muro (A-A ) y otro en la sección de mayor altura del muro (sección crítica para la estabilidad B-B ) 12

13 1.6 Caracterización geotécnica Se traza de manera aproximada los estratos encontrados según las calicatas Ejemplo 13

14 1.6 Caracterización geotécnica Ahora, es necesario asignar propiedades geotécnicas a las unidades de suelo encontradas Relave Roca SM Muro 14

15 1.6 Caracterización geotécnica Ahora, es necesario asignar propiedades geotécnicas a las unidades de suelo encontradas Unidad Densidad seca (gd) Ángulo de fricción (f) Relave?????? Roca?????? SM?????? Muro?????? Cohesión (c) 15

16 1.6 Caracterización geotécnica Para el relave, es conservador considerar los siguiente parámetros Unidad Densidad seca (gd) Ángulo de fricción (f) Relave 1.2 ton/m3 0 0 Cohesión (c) 16

17 1.6 Caracterización geotécnica Para la roca, para este caso ejemplo se asumirán propiedades de impenetrable lo que para los análisis de estabilidad corresponde a una unidad Unidad Densidad seca (gd) Ángulo de fricción (f) Cohesión (c) Roca Impenetrable 17

18 1.6 Caracterización geotécnica Para la unidad SM, pueden considerarse para este caso los parámetros de una arena limosa indicada en Bowles FOUNDATION ANALYSIS AND DESIGN Para este caso, SM tiene un densidad in situ de 1.9 ton/m3, y considerando su DMCS de 2.1 ton/m3 y su Dens. máxima = 2.1 t/m3 y su Dens.mínima = 1.7 t/m3, su densidad in situ representa una Densidad relativa de 55%, por lo que clasifica como densidad media según DAS-Principios de ingeniería de cimentaciones, por lo que se conservadoramente se puede escoger un ángulo de fricción de 30 (promedio entre arena limosa densa y suelta). Puede considerarse conservadoramente que SM no presenta cohesión, por tratarse de un suelo granular 18

19 1.6 Caracterización geotécnica Unidad Densidad seca (gd) Ángulo de fricción (f) SM 1.9 ton/m Cohesión (c) 19

20 1.6 Caracterización geotécnica Para la unidad de muro, para este ejemplo suponemos el mismo material de la cubeta, pero que deberá ser colocado y compactado a una densidad relativa de 80%, que equivale aprox a 2.0 t/m3. Para el ángulo de fricción interna se puede usar las recomendaciones de NAVFAC. Usaremos para este caso el valor para arenas limosas con un DR de 75% Conservadoramente, usaremos un valor de cohesión de 0 20

21 1.6 Caracterización geotécnica 21

22 1.6 Caracterización geotécnica En resumen, para este caso Unidad Densidad seca (gd) (ton/m3) Ángulo de fricción (f) Relave Roca Impenetrable SM Muro Cohesión (c) (ton/m2) 22

23 2.0 Análisis de Estabilidad Los análisis de estabilidad son requeridos por el artículo 14 letra o) del DS248. Estos análisis deben cumplir que para el caso estático como seudo estático, en las fases I, II y IV el FS al deslizamiento sea mayor a

24 2.1 Análisis de Estabilidad Consideraciones dinámicas Para el análisis seudo estático, es necesario asignar un valor de coeficiente sísmico horizontal kh para considerar la componente sísmica en los análisis. Es posible considerar las zonas sísmicas que la norma sísmica de edificios chilena usa Nch 433, y usar un valor de aceleración máxima de suelo como el coeficiente Ao, y luego considerar conservadoramente un kh=0.5*ao 24

25 2.1 Análisis de Estabilidad Consideraciones dinámicas Para el caso del ejemplo, si este se ubicara en Andacollo, sería zona 3, con Ao=0.4g, por ende kh=0.2 g 25

26 2.2 Análisis de Estabilidad Fase 1 En esta fase, debe considerarse que el relave en cubeta licuó, por lo que es posible asumir las propiedades de f y c iguales a 0 (material sin resistencia al corte) 26

27 2.3 Análisis de Estabilidad Fase 2 En esta fase, debe considerarse un nivel freático dentro del relave y en parte del contacto entre el muro y el suelo de fundación. 27

28 2.4 Análisis de Estabilidad Fase 3 Esta fase no es necesaria, debido a que el muro es menor a 15 m (art. 14 letro o) DS248) 28

29 2.5 Análisis de Estabilidad Fase 4 Si se cuenta con información adicional que permita suponer una aceleración basal mayor la indicada en la zona del proyecto, debe aumentarse el kh considerando kh=0.5*ao. En caso que no se disponga, puede considerarse el resultado del FS de la fase 2 como equivalente al de la fase 4 29

30 3.0 Distancia peligrosa Para el cálculo de distancia peligrosa, existen variadas metodologías, una sencilla es la de Rico et al (2007), que presenta relaciones empíricas de fallas de depósitos de relaves y embalses de agua 30

31 3.0 Distancia peligrosa Para nuestro ejemplo, el volumen total equivale por ejemplo a m3, 400 m 0.03x

32 3.0 Distancia peligrosa Otra usada es la de lucia et al (1981), es posible de usar siempre que la pendiente del terreno aguas abajo del depósito sea menor a 4 Input : g Su Volumen que fluye 32

33 4.0 Consideraciones Adicionales Impermeabilización Cara Aguas arriba depósito 33

34 4.0 Consideraciones Adicionales Diseño sistema de drenaje Aproximación de caudal que infiltra Q (m3/s)= K * i *A Donde K=Permeabilidad de los relaves (aprox m/s o menor) i= gradiente hidráulico (puede considerarse como 1) A= Área en planta de la cubeta Diseño Drenes horizontales (GEOTECHNICAL ENGINEERING OF DAMS) Q (m3/s)=k 1 *ancho*h 2 /(2L 1 ) 34

35 4.0 Consideraciones Adicionales Canales de contorno 35

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