070515 elementos de_mineria-0607

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  • INTRODUCCIN A LOS FUNDAMENTOS DE LA TECNOLOGA MINERA

    ELEMENTOS DE MINERA

    Juan Herrera HerbertMayo 2007

    Edicin actualizada y revisada para el Curso Acadmico 2006 - 2007

  • INTRODUCCIN AL DRENAJE EN EXPLOTACIONES MINERAS

    1. CONSIDERACIONES DERIVADAS DE LA

    PRESENCIA DE AGUA EN LOS MACIZOS ROCOSOS

    Las actividades mineras, en general, se encuentran estrechamente ligadas al agua:

    Como un problema a evitar, disminuir o corregir

    Como una necesidad de utilizacin

    del recurso para su aprovechamiento en la propia mina o fuera de ella.

    En comparacin con la mayora de las actividades industriales y agrcolas, la explotacin minera no es una gran consumidora de agua. Muchas veces el problema es el inverso y tiene que liberar grandes cantidades de agua no deseables. Este es el problema del drenaje minero: el de captar, transportar y eliminar hacia el entorno (al medio ambiente) flujos de agua y hacerlo de tal manera que no se ocasionen daos. Es por ello que el problema del agua requiere el adecuado enfoque y planteamiento, as como su correcta gestin.

    Captulo 1

    Juan Herrera Herbert Fernando Pla Ortiz de Urbina

    OBJETIVOS DEL TEMA

    1. Conocer la problemtica que supone la presencia de agua en los macizos rocosos.

    2. Conocer los distintos contextos en los que debe analizarse la problemtica del agua en Minera.

    3. Conocer la sistemtica con la que se aborda un problema de drenaje de una explotacin minera.

    4. Entender qu es y porqu se realizan los estudios de drenaje.

    5. Conocer los factores a tener en cuenta en un estudio de drenaje.

    6. Conocer en qu consisten los estudios de drenaje.

    7. Conocer las caractersticas generales de las tcnicas de drenaje.

    8. Conocer las caractersticas y tipologa de las tcnicas de drenaje exteriores a una explotacin.

    9. Conocer las caractersticas y la tipologa de las tcnicas interiores.

    10.Saber establecer el planteamiento de la solucin a un problema de drenaje de una explotacin.

    11.Conocer el planteamiento del drenaje en explotaciones mineras de interior.

    12.Comprender la problemtica del Drenaje cido de Mina y la forma de afrontarlo.

  • BLOQUE DE ELEMENTOS DE MINERA

    LABOREO II Y EXPLOSIVOS

    Curso 2006 - 2007

    UPM ETSIMM CAPTULO 1

    INTRODUCCIN AL DRENAJE DE EXPLOTACIONES MINERAS Pg.: 2 de 22

    Para ello, es necesario que las soluciones estn fundamentadas en estudios hidrolgicos e hidrogeolgicos suficientemente detallados, desarrollados desde el propio inicio del proyecto y destinados a permitir la gestin racional de la presencia del agua. Es a partir de estas premisas que, posteriormente, se dimensionan y construyen las oportunas infraestructuras de captacin y conduccin, as como asegurar la efectividad de la misma, su fiabilidad y su constitucin con elementos seguros y de larga duracin. Para ello es necesario tener en cuenta que pueden entorpecer las labores mineras, en cualquier circunstancia encarecen la explotacin, pero sin olvidar que, si el problema de drenaje no es adecuadamente planteado desde el principio, puede incluso llevar a la suspensin de la explotacin minera en s. Uno de los puntos de partida de todo proyecto que contemple una excavacin de cierta envergadura es, entonces, el profundo conocimiento de esta realidad que se basa en la realizacin de sendos estudios

    hidrolgicos e hidrogeolgicos que permitan, precisamente, gestionar correctamente la presencia de aguas de distinto origen desde tres puntos de vista: El agua y su influencia en la estabilidad de taludes

    y huecos mineros y, en definitiva, en la seguridad geotcnica de la explotacin.

    El agua dentro de la planificacin y de las

    operaciones de la mina, teniendo en cuenta que los usos del agua y las necesidades dentro de la mina son muy diversos.

    El agua y el medio ambiente, abordando tanto los

    problemas asociados a la operacin minera en s como los derivados del futuro abandono de la actividad.

  • BLOQUE DE ELEMENTOS DE MINERA

    LABOREO II Y EXPLOSIVOS

    Curso 2006 - 2007

    UPM ETSIMM CAPTULO 1

    INTRODUCCIN AL DRENAJE DE EXPLOTACIONES MINERAS Pg.: 3 de 22

    2. LA INTERFERENCIA DE LA

    EXPLOTACION MINERA EN LA HIDROSFERA

    Las aguas que afectan al normal desarrollo de un proyecto y su conservacin y que, en consecuencia, requieren que sean captadas y gestionadas, tienen distintas procedencias:

    Aguas pluviales que precipitan directamente en la excavacin.

    Aguas de escorrenta superficial no desviadas

    que entran en el permetro de la excavacin

    Aguas subterrneas que se filtran o alumbran en forma de manantial al profundizar la excavacin.

    Si bien, el agua procedente de estas tres fuentes puede ser simplemente eliminada por bombeo en las zonas de menor cota dentro de la explotacin, la escorrenta superficial debe siempre ser interceptada previamente, por razones de economa y seguridad, mediante unos canales de proteccin, guarda o desvo. El agua de lluvia o de infiltracin en contacto con el mineral, con los estriles, con los desechos y con las reas operativas se cargan muchas veces de sustancias contaminantes, que slo pueden ser liberadas mediante procedimientos adecuados. La mayor parte de las veces, las interferencias de la actividad minera en la hidrosfera tiene efectos locales, ocasionalmente regionales. Esta interferencia se da de varias maneras, tanto en la cantidad como en la calidad de las aguas superficiales y subterrneas.

    3. PROBLEMTICA ORIGINADA POR LA

    PRESENCIA DE AGUA EN LOS MACIZOS ROCOSOS.

    Con carcter general para todo tipo de explotaciones mineras, el agua constituye el agente natural de mayor incidencia como condicionante y desencadenante de inestabilidades y de otros problemas asociados. Algunos efectos perjudiciales del agua en las operaciones mineras pueden resumirse en: 1. Reduccin de la estabilidad de los taludes,

    tanto de excavacin como del terrapln, ya sean en roca o en taludes de vertederos o suelos. Tal como se muestra en la figura adjunta el peso del macizo rocoso provoca una fuerza que acta perpendicularmente sobre cualquier plano de debilidad y genera otras fuerzas estabilizadores de friccin frente al deslizamiento sobre dicho plano. El agua subterrnea tiene un efecto de elevacin del bloque de roca que hace disminuir la fuerza normal y por lo tanto, la resistencia al corte. Adems el agua acta como un fluido lubricante a lo largo del plano de rotura potencial.

    En taludes de suelos o rocas no competentes, las acciones son similares. As pues, para prevenir el deslizamiento o rotura de los taludes, se opta por las siguientes alternativas:

    tg u)( =

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    LABOREO II Y EXPLOSIVOS

    Curso 2006 - 2007

    UPM ETSIMM CAPTULO 1

    INTRODUCCIN AL DRENAJE DE EXPLOTACIONES MINERAS Pg.: 4 de 22

    Reducir la pendiente de los taludes, de la explotacin con el consiguiente aumento de ratio.

    Reforzar los taludes mediante distintos

    medios de retencin. Esto siempre es caro, sobre todo si no se trata de taludes permanentes.

    Garantizar el adecuado drenaje del

    macizo 2. Reduccin de los rendimientos de las

    unidades de carga y transporte al circular sobre pisos embarrados y por mayor formacin de baches.

    3. Incremento de los costes de mantenimiento al

    aumentar el porcentaje de averas originadas por la accin abrasiva del barro, corrosin de la humedad y efecto de esta sobre el equipo elctrico. Adems, el agua acta como lubricante en los cortes de los neumticos con la roca.

    4. Incremento de los costes de voladura al

    obligar al uso de explosivos resistentes al agua como papillas o slurries. La utilizacin de explosivos tipo ANFO requiere el desaguado previo de los barrenos o la utilizacin de explosivos encartuchados.

    5. Aumento del peso especfico del material y

    variacin de sus caractersticas fsicas: por ejemplo, una roca con una densidad de 2,1 t/m3 en seco y con una porosidad del 13%, cuando est saturada pesa un 6,2% ms, tal y como se comprueba con las siguientes expresiones:

    6. Drstica reduccin en los rendimientos de las

    Cribas e incremento de los atascos en la trituracin, traducindose todo ello en un mayor consumo de energa de tratamiento.

    7. Generacin de aguas cidas (fenmeno

    conocido como ARD [Acid Rock Drainage] o Drenaje cido de Rocas), como sucede frecuentemente en minas de carbn y sulfuros metlicos. Este fenmeno requiere un riguroso control y tratamiento de las aguas

    contaminadas antes de su vertido. El fenmeno se debe a la reaccin del agua con la pirita en presencia de oxgeno:

    4FeS2+14O2+4H2O 4FeSO4+2H2O+ 2H2SO4

    No obstante, ms adelante en este mismo captulo se describe esta problemtica con mayor detalle

    8. Incremento del deterioro de tneles y obras

    subterrneas, as como reduccin de la vida til de estas obras.

    9. Produccin de daos en las instalaciones y

    necesidad de empleo de costosos equipos de control y evacuacin.

    10. Posible aumento de la siniestralidad. 11. Aumento en el coste del drenaje y desage

    por la necesidad de construccin de plantas de tratamiento de aguas, adopcin de medidas correctoras de la contaminacin de las aguas y mayores cnones de vertido.

    4. BENEFICIOS OBTENIDOS DE LA

    PRESENCIA DE AGUA EN LOS MACIZOS

    Sin perjuicio de todo lo anterior, el agua, adecuadamente captada, conducida, controlada y gestionada genera un inters y un conjunto de potenciales beneficios, entre los que destacan:

    Suministro a poblaciones cercanas, previa depuracin y tratamiento.

    Aprovechamiento en las plantas de

    concentracin