159416_materialdeestudioparteidiap1-90
TRANSCRIPT
1
INTERCADECONSULTANCY & TRAINING
www.intercade.org
HIDROGEOLOGIA Y METODOS
DE EXPLOTACION MINERA
Dr. Roberto Poncela PoncelaConsultor Intercade
1
Dr. Roberto Poncela Poncela - Consultor Intercade
INDICE
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 ..............................................................................................
• 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 ...........................................................................................
2
DIAP.11DIAP.66DIAP.87DIAP.100DIAP.115DIAP.168
DIAP.218DIAP.265
2
INTERCADECONSULTANCY & TRAINING
www.intercade.org
Dr. Roberto Poncela Poncela - Consultor Intercade
ASPECTOS INTRODUCTORIOS3
ECONOMICO
SOCIALECOLOGICO
ATMOSFERA
LITOSFERA
HIDROSFERA
BIOSFERA
Dr. Roberto Poncela Poncela - Consultor Intercade
ASPECTOS INTRODUCTORIOS
4
3
INTERCADECONSULTANCY & TRAINING
www.intercade.org
Dr. Roberto Poncela Poncela - Consultor Intercade
• Drenaje minero: valorar, minimizar y optimizar la evacuación de recursos hídricos.
• Impermeabilización.• Aislamiento.• Desvío.
HIDROGEOLOGIA + EXPLOTACION MINERA
ALTERACION DEL CICLOHIDROLOGICO NATURAL
ELEVADOS COSTES DE ACTUACION( > 1/3 COSTE DE EXPLOTACION)
� Problema a resolver en la mina (caudal – calidad). Desde el pun to devista hidrodinámico la mina actúa como un sumidero de las aguassubterráneas cuando se sitúa por debajo del nivel piezométrico.
� Activo ambiental y ecológico.
AGUA
5
ASPECTOS INTRODUCTORIOS
Dr. Roberto Poncela Poncela - Consultor Intercade
ASPECTOS INTRODUCTORIOS
� Caracterizar la piezometría y flujos subterráneos :• Prevenir, retardar o minimizar la aparición de agua.• Deprimir el nivel piezométrico (trabajo en seco y/o a mayor profundidad).• Drenar las aguas captadas y evacuarlas hacia zonas más favorables.
� Aislar la mina de las aguas superficiales (ríos, lagos, mares, etc.)que pudieran ser influyentes.
� Mejorar la estabilidad geotécnica de taludes, bermas, drenajes,etc., minimizando el riesgo de desprendimientos, roturas ohundimientos.
� Favorecer las labores mineras en condiciones de rendimiento yseguridad óptimos, lo que se traduce en una reducción deaccidentes laborales .
� Garantizar la calidad del recurso drenado: minimización decontaminaciones no deseadas o necesidad de tratamientos parasu reincorporación al ciclo hidrológico.
El conocimiento hidrogeológico del sistema acuífero asociado almacizo rocoso requiere de la caracterización geológica detallada:litología, estratigrafía, tectónica, geomorfología, petrología, etc.,permitiendo:
6
4
INTERCADECONSULTANCY & TRAINING
www.intercade.org
Dr. Roberto Poncela Poncela - Consultor Intercade
� DIRECTOS:
• Físicos : Subsidencia, erosión,inestabilidades, etc.
• Químicos : Procesos químicos.
� COLATERALES:
• Impacto medioambiental y/o aterceros : Afecciones acaptaciones existentes y/o aecosistemas y/o sistemasbióticos dependientes del agua.
• Generación de efluentescontaminantes que requierentratamiento (aguas ácidas.Metales pesados, residuostóxicos, etc.).
PROBLEMAS
� Económicos : Coste de drenaje,reducción de rendimientos,encarecimiento de los costesfinales, etc.
� Técnicos : Operarios y técnicoscualificados, equipos einstrumentación especializados,adecuación de los cronogramas alplan de labores, etc.
� Riesgos : Humanos (seguridadlaboral y accidentes), pérdida deequipos, daños a infraestructuras,ambientales, etc.
EFECTOS DEL AGUA EN LA MINERIA
7
ASPECTOS INTRODUCTORIOS
Dr. Roberto Poncela Poncela - Consultor Intercade
ASPECTOS INTRODUCTORIOS
� El agua subterránea sigue la “Ley de Darcy ” (de mayor a menorpotencial hidráulico: cota).
� A mayor permeabilidad k , mayor caudal específico q .� La carga hidráulica del terreno (el empuje que el agua ejerce)
depende de la diferencia de cota del terreno saturado ,independientemente de su extensión.
� Las propiedades geotécnicas de los materiales (resistencia, cohesión,ángulo de rozamiento interno, etc.) generalmente empeoran encondiciones “húmedas ” o “saturadas ”.
� El agua, en general, tiene poder disolvente , lo que puede permitir ofavorecer la formación de vías preferenciales de entrada de agua(agrandamiento de discontinuidades, creación de conductos, formaciónde cavernas, etc.).
CONSIDERACIONES SOBRE EL AGUA SUBTERRANEA
8
L
hkikv
∆⋅=⋅=
5
INTERCADECONSULTANCY & TRAINING
www.intercade.org
Dr. Roberto Poncela Poncela - Consultor Intercade
ACTUACIONES DIRECTASFRENTE AL AGUA :
� Drenaje Activo : Intervenciónhumana mediante la aplicación detécnicas y maquinaria específicapara la evacuación del aguacaptada (drenaje, desvío decauces, impermeabilizaciones,etc.).
� Drenaje Pasivo : Ausencia deintervención humana para laevacuación 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 piezométrico dinámico.
� Drenaje Correctivo : Extraccióndel agua una vez ha invadido lazona de labores; requiere sucontrol continuo y nonecesariamente supone trabajarbajo el nivel piezométrico.
� Drenaje Compensatorio : Drenajelocalizado, transporte y posteriorreinyección o reinfiltración en otrolugar: Equilibrio en el balancehídrico.
TIPOLOGIA DEL DRENAJE MINERO (U OBRA CIVIL)
9
ASPECTOS INTRODUCTORIOS
Dr. Roberto Poncela Poncela - Consultor Intercade
PROYECTO EN FUNCION DE:
� Profundidad del yacimiento.� Método de explotación y excavación seleccionado.� Dificultad del drenaje.
TIPOS DE ACCESO
� Galerías:• Galerías 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
GaleríasCastilleteDe extracción
Pozo deventilación
Montacargas
Ascensor
Bomba
Estación deLlenado del
montacargas
Ilustración de Microsoft
10
ASPECTOS INTRODUCTORIOS
6
INTERCADECONSULTANCY & TRAINING
www.intercade.org
Dr. Roberto Poncela Poncela - Consultor Intercade
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 ..............................................................................................
• 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 ...........................................................................................
DIAP.12DIAP.66DIAP.87DIAP.100DIAP.115DIAP.168
DIAP.218DIAP.265
Dr. Roberto Poncela Poncela - Consultor Intercade
1. EXPLOTACION MINERA Y CONTAMINACION DE LAS AGUAS
1.- EXPLOTACION SUBTERRANEA
En sentido amplio, se define como la explotación minera que se realiza enel subsuelo , a profundidad variable, con o sin influencia del nivelpiezométrico.
Cerro Hueco
Río Guadiel
La Unión
Río Guadalima
Granito Triásico Mioceno Escombreras Nivel piezométrico
Esquema hidrogeológico simplificado del batolito de Linares (tomado de Hidalgo y Benavente, 2001)
12
7
INTERCADECONSULTANCY & TRAINING
www.intercade.org
Dr. Roberto Poncela Poncela - Consultor Intercade
13
EXPLOTACION MINERA Y CONTAMINACIONDE LAS AGUAS
Dr. Roberto Poncela Poncela - Consultor Intercade
14
EXPLOTACION MINERA Y CONTAMINACIONDE LAS AGUAS
8
INTERCADECONSULTANCY & TRAINING
www.intercade.org
Dr. Roberto Poncela Poncela - Consultor Intercade
1.1. PROBLEMAS HIDROLOGICOS ASOCIADOS A LAS LABORES DE INTERIOR
1.1.1. – POSIBLES ENTRADAS DE AGUA EN UN ACCESO
� La litología atravesada, en función de su porosidad y permeabilidad,especialmente si está por debajo del nivel piezométrico.
� Infiltración de aguas de escorrentía superficial (o incidencia directa).� Infiltración de aguas hipodérmicas a través de zonas meteorizadas de la
roca.� Filtraciones o aportes entre niveles de estratificación.� Presencia de fracturas y/o discontinuidades abiertas , principalmente
subverticales.� Presencia de cavidades o conductos kársticos, volcánicos y/o por
disolución de evaporitas .� Influencia de antiguas labores mineras .� Influencia de antiguos (u otros usos) del territorio .
15
EXPLOTACION MINERA Y CONTAMINACIONDE LAS AGUAS
Dr. Roberto Poncela Poncela - Consultor Intercade
1.2. INCIDENCIA DEL AGUA EN LA MINERIA SUBTERRANEA
� Los accesos son el primer punto de contacto con el acuífero .� El frente (o los diferentes frentes) de avance es otro punto de
afección directa.� Necesidad de drenaje continuo (o impermeabilización, en su caso)
para evitar la inundación de la zona de labores y/o de la mina.� El agua drenada suele ser de mala calidad (especialmente en
minería metálica y de evaporitas). No son infrecuentes acuíferosinterceptados con aguas subterráneas de buena calidad .
� Afección directa a la piezometría local y a la disponibilidad de aguasubterránea en el entorno.
� La mina actúa como sumidero de aguas , especialmente si laporosidad, permeabilidad, discontinuidades y meteorización delmacizo rocoso lo permiten.
16
EXPLOTACION MINERA Y CONTAMINACIONDE LAS AGUAS
9
INTERCADECONSULTANCY & TRAINING
www.intercade.org
Dr. Roberto Poncela Poncela - Consultor Intercade
�Afección a la estabilidad geotécnica del macizo rocoso.�Generación de cargas hidráulicas iguales a la depresión
creada.�La selección 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:• Tamaño reducido.• Ubicaciones en otros ramales o accesos.
17
1.2. INCIDENCIA DEL AGUA EN LA MINERIA SUBTERRANEA
EXPLOTACION MINERA Y CONTAMINACIONDE LAS AGUAS
Dr. Roberto Poncela Poncela - Consultor Intercade
1.3. RIESGOS DEL AGUA EN LA MINERIA DE INTERIOR� Inundaciones (agua y/o lodo).� Estabilidad geotécnica del macizo rocoso y de las infraestructuras.� Accidentes laborales y/o afección a maquinaria y equipos.� Pérdidas de rendimiento y productividad:
• Seguridad laboral.• Evaluación de posibles daños.• Evaluación de achiques y drenajes.• Interferencia con las labores mineras.• Aumento de los costes operativos.• Dificultad en el cumplimiento de los objetivos empresariales.• Revisión de la viabilidad técnico-económica de la explotación.
� Daños colaterales:• Afecciones a terceros.• Posibles contaminaciones al acuífero o a acuíferos próximos.• Sensibilización social y ambiental. Medios de comunicación.• Indemnizaciones millonarias.
18
EXPLOTACION MINERA Y CONTAMINACIONDE LAS AGUAS
10
INTERCADECONSULTANCY & TRAINING
www.intercade.org
Dr. Roberto Poncela Poncela - Consultor Intercade
1.4. – DRENAJE EN GALERIAS. ELEMENTOS DE DISEÑO
� Pendiente descendente (entre el 3 y 6 ‰) con el fin defavorecer su autodrenaje (disminución de costesenergéticos por achiques).
� Presencia de cuneta o canalón que permita recoger lasaguas drenadas de manera que la solera esté en lascondiciones “más secas” posibles.
19
EXPLOTACION MINERA Y CONTAMINACIONDE LAS AGUAS
Dr. Roberto Poncela Poncela - Consultor Intercade
� Dependiendo del tamaño:• Presencia de balsas decantadoras y/o sedimentación.• Pocillos de bombeo.• Equipos de bombeo.
20
EXPLOTACION MINERA Y CONTAMINACIONDE LAS AGUAS
11
INTERCADECONSULTANCY & TRAINING
www.intercade.org
Dr. Roberto Poncela Poncela - Consultor Intercade
1.4.1. TIPOS DE DRENAJE EN GALERIAS
� Preventivo en avance desde la galería:• Desde la propia galería: En la galería de avance debe realizarse un
sondeo de reconocimiento (“cata”) en el frente (2,5” a 3” Φ) conel fin de:� Reconocer las litología presentes.
� Determinar el grado de discontinuidad del macizo.
� Determinar la presencia de agua (generalmente con cargas hidráulicas
importantes).
• Estos sondeos-cata pueden construirse también para drenaje,siendo entonces lo más recomendable su ejecución lateral, para noentorpecer las labores mineras. Suele ser recomendable su control o
monitorización automática.
21
EXPLOTACION MINERA Y CONTAMINACIONDE LAS AGUAS
Dr. Roberto Poncela Poncela - Consultor Intercade
22
EXPLOTACION MINERA Y CONTAMINACIONDE LAS AGUAS
12
INTERCADECONSULTANCY & TRAINING
www.intercade.org
Dr. Roberto Poncela Poncela - Consultor Intercade
� Preventivo en avance desde la superficie o cavidad superior:
• Suele realizarse para profundidades pequeñas (generalmente h < 150 m )o cuando existe algún condicionante (elevada carga hidráulica, barrera deprotección, etc.).
• Se realiza construyendo una serie de sondeos verticales de granlongitud que permitan el drenado del perímetro de la obra subterránea en
avance.
• Es un método costoso , por lo que resulta útil acondicionar sondeos dereconocimiento en superficie para drenaje posterior:
� Perímetro de protección física.
� Acometida eléctrica (o grupos electrógenos, en su caso).
� Monitorización.
• Si se realiza desde la cavidad superior, los requerimientos de espaciosuelen ser un condicionante importante, por lo que se necesitan equipos de
sondeos pequeños (móviles y portátiles).
23
EXPLOTACION MINERA Y CONTAMINACIONDE LAS AGUAS
Dr. Roberto Poncela Poncela - Consultor Intercade
24
EXPLOTACION MINERA Y CONTAMINACIONDE LAS AGUAS
13
INTERCADECONSULTANCY & TRAINING
www.intercade.org
Dr. Roberto Poncela Poncela - Consultor Intercade
� Correctivo: Achique del agua en el frente siempre que loscaudales sean pequeños, lo que requiere un buen diseño de loselementos de drenaje para minimizar la afección del agua.
25
EXPLOTACION MINERA Y CONTAMINACIONDE LAS AGUAS
Dr. Roberto Poncela Poncela - Consultor Intercade
Un túnel se puede definir en sentido amplio como una obra subterránea quepresenta dos extremos . Generalmente están concebidos como obra pública alservicio de infraestructuras, y suelen ser de grandes dimensiones:
1.4.2. – TUNELES
• Túneles peatonales.• Túneles para vehículos rodados.• Túneles ferroviarios .
� El reconocimiento hidrogeológico es fundamental para averiguar la existencia deacuíferos atravesados o, se pasa por debajo de “láminas de agua” (ríos, lagos, etc.).
� Estas obras singulares pueden realizarse atacando por los dos extremossimultáneamente.
� Su perforación requiere la ejecución 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 más habitual la técnica en “dientesde sierra ”.
26
EXPLOTACION MINERA Y CONTAMINACIONDE LAS AGUAS
14
INTERCADECONSULTANCY & TRAINING
www.intercade.org
Dr. Roberto Poncela Poncela - Consultor Intercade
TRAZADO EN EL DIENTE DE SIERRA
27
EXPLOTACION MINERA Y CONTAMINACIONDE LAS AGUAS
Dr. Roberto Poncela Poncela - Consultor Intercade
28
EXPLOTACION MINERA Y CONTAMINACIONDE LAS AGUAS
15
INTERCADECONSULTANCY & TRAINING
www.intercade.org
Dr. Roberto Poncela Poncela - Consultor Intercade
El caudal de descarga de un acuífero en régimen no influenciado puedeexpresarse como (Boussinesq, Maillet, etc.):
1.4.3. ESTUDIO DE CURVAS DE AGOTAMIENTO. ESTIMACION DE LA DIFUSIVIDAD HIDRAULICA DE UN ACUIFERO
V = αQ
29
Q = Q .e0-αt α
t
Caudal de la fuente o caudal base de la fuente en elmomento t, expresado en m /día.Idem en el origen de tiempos.Coeficiente que depende de las características geomé-tricas e hidrológicas del embalse subterráneo, con dimensiones [tiempo]Tiempo desde el momento en que el caudal vale Q ,expresado en días.
Volumen almacenado, expresado en m .
Caudal drenado, expresado en m /día.Si Q = Q se tiene el volumen almacenado que ha dadolugar a esa descarga
3
-1
o
o
3
Q
Q
V
QO
3
EXPLOTACION MINERA Y CONTAMINACIONDE LAS AGUAS
Dr. Roberto Poncela Poncela - Consultor Intercade
CURVA DE AGOTAMIENTOy = 86,4e -0,01x
R2 = 1
0,1
1
10
100
0 100 200 300 400 500 600
T (Días)
Log
Q
Descarga
Exponencial(Descarga)
30
EXPLOTACION MINERA Y CONTAMINACIONDE LAS AGUAS
16
INTERCADECONSULTANCY & TRAINING
www.intercade.org
Dr. Roberto Poncela Poncela - Consultor Intercade
El coeficiente de agotamiento se relaciona con la difusividadhidráulica mediante la expresión (Rorabaugh-Singh, en Custodio yLlamas):
31
EXPLOTACION MINERA Y CONTAMINACIONDE LAS AGUAS
2
4 . S . Lα= .Tπ
T Transmisividad del acuífero (m /día).Coeficiente de almacenamiento. Adimensional.Difusividad hidráulica del acuífero (m /día)Distancia característica, expresada en metros. Normal-mente a la divisoria de aguas subterráneas o a cualquierotra.
ST/SL
2
2
Dr. Roberto Poncela Poncela - Consultor Intercade
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 actúan comosumidero.
Cuando no existen labores inferiores que hayan drenado los niveles superiores,los pozos en construcción deben ser drenados por cualquiera de los siguientesprocedimientos:
� Un sondeo central concéntrico . Económicos pero suelen interferir con las labores.Aplicables a acuíferos de baja permeabilidad, fácilmente drenables.
� Una corona de sondeos periféricos (verticales o inclinados). Costosos ylimitados por su profundidad. Número mínimo recomendable: 3 y aguas arriba delpozo, en la dirección principal del flujo subterráneo. Distancia mínima óptima entre 5y 20 m.
� Técnica mixta o combinación de las anteriores.� Desde una labor minera inferior cuando se trate de chimeneas o pozos.
32
17
INTERCADECONSULTANCY & TRAINING
www.intercade.org
Dr. Roberto Poncela Poncela - Consultor Intercade
1.6. – CONTAMINACION DE LAS AGUAS� Presencia de aguas de mala calidad en el acuífero previas al drenaje minero.
Incluidas las aguas ácidas.� Posibilidad de infiltraciones con elementos minerales disueltos o por disolver a
través de la propia infraestructura minera subterránea durante la explotación.� Presencia de aguas ácidas propiamente dichas, principalmente en yacimientos de
sulfuros u otros, que se pueden incorporar como consecuencia de la explotación si nose tratan previamente.
� Posibilidad de lixiviados naturales a través de la zona no saturada o flujosconectados de otros niveles acuíferos , como consecuencia de los cortocircuitos enlos sistemas de flujo que las galerías y pozos pueden producir.
� Posibilidad de contaminación de aguas mineralizadas a partir de sondeos deinyección , ya sea para explotación por disolución o por drenado en acuíferos muypoco transmisivos, al atravesar yacimientos metálicos o evaporíticos.
� Posibilidad de contaminación generalizada o localizada como consecuencia deinundaciones en la mina que pueden movilizar minerales contaminantes ytransportar aguas altamente mineralizadas. Causas naturales extremas(climatológicas, sísmicas, etc.) o antrópicas (fallos en los diseños de explotación y/oejecución, negligencias, etc.).
33
EXPLOTACION MINERA Y CONTAMINACIONDE LAS AGUAS
Dr. Roberto Poncela Poncela - Consultor Intercade
2.- EXPLOTACION SUPERFICIAL
La explotación superficial(minería a cielo abierto) ejecutala creación de una depresión ocavidad en el terreno, más omenos profunda, que debe tenerel nivel piezométrico controlado(bajo su fondo y tras los taludescreados), garantizándose eldrenaje en condiciones deseguridad para las laboresmineras de personas y equipos.
34
EXPLOTACION MINERA Y CONTAMINACIONDE LAS AGUAS
18
INTERCADECONSULTANCY & TRAINING
www.intercade.org
Dr. Roberto Poncela Poncela - Consultor Intercade
La realización de estos enormes huecos en el terreno exige un continuo y,en general, intenso drenaje cuando se intersecta el nivel piezométrico, encondiciones de mínima interferencia con las labores mineras.
� Los bancos (bermas + taludes) deben ser estables.� La depresión creada se constituye en un sumidero de aguas
(subterráneas y superficiales, incluidas las inducidas por infiltración),especialmente si la porosidad, permeabilidad, discontinuidades ymeteorización del macizo rocoso lo permiten.
( )BANCOSHUECOBAJOha ⋅≥∇ 251,
35
EXPLOTACION MINERA Y CONTAMINACIONDE LAS AGUAS
Dr. Roberto Poncela Poncela - Consultor Intercade
Los requisitos que deben cumplirse son :
� Evitar la acumulación o infiltración del agua drenada y/o delluvia , recogiéndose adecuadamente:
• Las superficies creadas deben tener cierta inclinación ( ≈ 3 ‰)para favorecer el autodrenaje.
• El agua debe colectarse a través de canales y cunetas , quepueden estar impermeabilizados para evitar infiltraciones nodeseadas.
• Construcción de canales perimetrales de protección de laentrada al hueco de la escorrentía superficial. Puede sernecesario el desvío o impermeabilización de cauces fluvialespróximos.
36
EXPLOTACION MINERA Y CONTAMINACIONDE LAS AGUAS
19
INTERCADECONSULTANCY & TRAINING
www.intercade.org
Dr. Roberto Poncela Poncela - Consultor Intercade
� Gestionar adecuadamente el agua recogida , generalmente enuna zona o punto favorable del fondo (balsa de acumulación ). Lacalidad físico-química del agua colectada suele verse afectada porla operación minera, con lo que la presencia de sustancias ensuspensión o disueltas (susceptibles de causar contaminación)deben ser aisladas de las aguas pluviales (control de caudales),para ser tratadas previamente a su posterior vertido a cauces oreinfiltración en el terreno.
� Minimización de la afección a taludes existentes y a lamaquinaria operante .
Los requisitos que deben cumplirse son :
37
EXPLOTACION MINERA Y CONTAMINACIONDE LAS AGUAS
Dr. Roberto Poncela Poncela - Consultor Intercade
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
38
EXPLOTACION MINERA Y CONTAMINACIONDE LAS AGUAS
20
INTERCADECONSULTANCY & TRAINING
www.intercade.org
Dr. Roberto Poncela Poncela - Consultor Intercade
� 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 piezométrico está controlado bajo el hueco y, en general, se necesitanelementos de corta longitud, con el consiguiente ahorro.
� Se necesita bombeo continuo , siendo habitual la destrucción de sondeosconforme evoluciona la explotación, lo que interfiere con las labores mineras.
� La calidad físico-química de las aguas captadas suele verse afectada porla presencia de sólidos en suspensión, metales pesados, etc., necesitándosede tratamiento previo antes de su vertido.
39
2.1.- TECNICAS DE DRENAJE A CIELO ABIERTO
EXPLOTACION MINERA Y CONTAMINACIONDE LAS AGUAS
Dr. Roberto Poncela Poncela - Consultor Intercade
� Preventivo perimetral en avance: Consiste en la construcción deuna batería 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 dado
que el nivel piezométrico está controlado en las bermas y/o bajo el
hueco.
� Se necesita bombeo continuo , siendo habitual una vida útil bastantealta, con poca o nula interferencia con las labores mineras.
� La calidad físico-química de las aguas captadas suele preservarse,
lo que permite otros usos.
� Como contrapartida, se requieren materiales de moderadas a altas
permeabilidades y la construcción de costosos sondeos y bombaselectrosumergibles. Elevados costes iniciales .
40
EXPLOTACION MINERA Y CONTAMINACIONDE LAS AGUAS
21
INTERCADECONSULTANCY & TRAINING
www.intercade.org
Dr. Roberto Poncela Poncela - Consultor Intercade
41
EXPLOTACION MINERA Y CONTAMINACIONDE LAS AGUAS
Dr. Roberto Poncela Poncela - Consultor Intercade
� Preventivo inferior: Utilización de alguna construcción existente bajo elfondo minero (antigua minería de interior, galería o plano inclinado de
drenaje) 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 galería dedesagüe de fondo.
• Como contrapartida, limita el drenaje a esa cota , requiriéndosetopografía y longitud de galería adecuadas.
• Suele presentar problemas de sellado durante la etapa de clausura.
• En general, suelen requerirse fuertes inversiones para laadecuación.
42
EXPLOTACION MINERA Y CONTAMINACIONDE LAS AGUAS
22
INTERCADECONSULTANCY & TRAINING
www.intercade.org
Dr. Roberto Poncela Poncela - Consultor Intercade
43
EXPLOTACION MINERA Y CONTAMINACIONDE LAS AGUAS
Dr. Roberto Poncela Poncela - Consultor Intercade
� Correctivo: Achique del agua captada por gravedad proveniente delos taludes a través de cunetas y canales, favoreciéndose suacumulación en el fondo del hueco o balsa de acumulación:
• No necesita bombeo continuo .
• Escaso mantenimiento .
• Es económico .
• Drenaje poco eficiente .
• Problemas de estabilidad en ausencia de drenes .
• Existe riesgo de inundación .
• En general, interfiere las labores mineras .
• Existe riesgo de seguridad para equipos y personas.
44
EXPLOTACION MINERA Y CONTAMINACIONDE LAS AGUAS
23
INTERCADECONSULTANCY & TRAINING
www.intercade.org
Dr. Roberto Poncela Poncela - Consultor Intercade
45
EXPLOTACION MINERA Y CONTAMINACIONDE LAS AGUAS
Dr. Roberto Poncela Poncela - Consultor Intercade
ES RECOMENDABLECONJUGAR
VARIAS TECNICAS.
AUMENTO DELFACTOR DE SEGURIDAD.
46
EXPLOTACION MINERA Y CONTAMINACIONDE LAS AGUAS
24
INTERCADECONSULTANCY & TRAINING
www.intercade.org
Dr. Roberto Poncela Poncela - Consultor Intercade
2.2. CONTAMINACION DE LAS AGUAS
• Posibilidad de introducción de aguas de mala calidad o contaminantesdesde el exterior a través de las labores de explotación.
• Posibilidad de introducción de materiales contaminantes y/o aguasmineralizadas a través de los huecos mineros y superficies dediscontinuidad.
• Posibilidad de infiltraciones no deseadas durante los procesos delixiviación en apiles de minerales de baja ley. Utilización de disolventesu otros aditivos .
• Posibilidad de infiltraciones no deseadas a través de escombrerasfuncionales y/o abandonadas o no controladas.
• Posibilidad de infiltraciones no deseadas como consecuencia de laaparición de productos residuales (algunos altamente tóxicos) en plantasde tratamiento: fugas por roturas, derrames, percolaciones, etc.).
47
EXPLOTACION MINERA Y CONTAMINACIONDE LAS AGUAS
Dr. Roberto Poncela Poncela - Consultor Intercade
• Posibilidad de transporte de contaminantes cuando seutilizan técnicas de hidropresión (chorros de agua) paradesagregación hidráulica.
• Presencia de aguas ácidas propiamente dichas,principalmente en yacimientos de sulfuros u otros, que sepueden incorporar como consecuencia de la explotación sino se tratan previamente.
• Posibilidad de lixiviados naturales a través de la zona nosaturada o flujos conectados de otros niveles acuíferos ,próximos a la zona de drenaje minero.
48
EXPLOTACION MINERA Y CONTAMINACIONDE LAS AGUAS
25
INTERCADECONSULTANCY & TRAINING
www.intercade.org
Dr. Roberto Poncela Poncela - Consultor Intercade
3. FRACTURACION HIDRAULICA
La fracturación hidráulica consiste en la estimulación odesarrollo de un sondeo o pozo perforado en rocasconsolidadas duras (“hard rocks”) mediante la inyección deagua (en ocasiones ácido clorhídrico) a elevada presión para
dilatar fisuras existentes o crear nuevas, con objeto deaumentar la permeabilidad y transmisividad del macizorocoso presente, entre el punto de inyección y el deproducción (en otras circunstancias para favorecer los
drenajes mineros).
49
EXPLOTACION MINERA Y CONTAMINACIONDE LAS AGUAS
Dr. Roberto Poncela Poncela - Consultor Intercade
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
50
26
INTERCADECONSULTANCY & TRAINING
www.intercade.org
Dr. Roberto Poncela Poncela - Consultor Intercade
� En ocasiones puede resultar interesante introducirsimultáneamente arena o bolitas de vidrio en las fracturaspara evitar que vuelvan a cerrarse como consecuencia dela presión litostática.
� En general, la presión de fracturación es proporcional a laprofundidad de la formación a estimular.
� Suele ser conveniente añadir aditivos que permitanaumentar la viscosidad (disminución de caudal a igualdadde presión).
51
EXPLOTACION MINERA Y CONTAMINACIONDE LAS AGUAS
Dr. Roberto Poncela Poncela - Consultor Intercade
� El método es únicamente 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 mayoría de la litología 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 milimétricas , con fuerte componente horizontal.• Extenderse varias decenas de metros (ocasionalmente alguna centena).
• Cada fisura creada puede suponer un aumento de T = 1 a varias decenasm2/día.
• La presión mínima de inyección depende de:
• Posibilidad de fracturación hidráulica del macizo rocoso.
• Resistencia del pozo, cementaciones y sistemas de inyección.• Normas sectoriales o legislación específica .
APLICABILIDAD
52
EXPLOTACION MINERA Y CONTAMINACIONDE LAS AGUAS
27
INTERCADECONSULTANCY & TRAINING
www.intercade.org
Dr. Roberto Poncela Poncela - Consultor Intercade
� El método es útil para disolución de minerales solublescuyas aguas mineralizadas son recogidas paraposterior tratamiento (“inyección de fluido altamentemineralizado ”).
� Se considera una buena ejecución si el caudalespecífico aumenta entre un 25 a 30% debido alproceso.
� Pueden conseguirse fácilmente inyecciones de variasdecenas de l/s a presiones de entre 300 a 500 atm(incluso superiores), tanto sobre camión comomediante equipos específicos.
53
EXPLOTACION MINERA Y CONTAMINACIONDE LAS AGUAS
Dr. Roberto Poncela Poncela - Consultor Intercade
� Es un método generalmente costoso . En macizos cársticos puedeser interesante combinar esta técnica con la de acidificación.
� El pozo o sondeo debe estar bien entubado (tubería resistente) ycementado por encima de la zona a fracturar para evitar fugas porel exterior hacia formaciones suprayacentes.
� Existe riesgo de fracturación vertical importante , lo que puededar lugar a fugas que invaliden la operación y/o funcionalidad delpozo, y comuniquen acuíferos de diferente calidad.
� Dificultad de controlar la localización, dirección y extensión de lasfracturas a causa de los condicionantes geomecánicos (existenciade discontinuidades previas como fallas, diaclasas, planos deestratificación, etc.) y de la anisotropía de las formacionesrocosas .
INCONVENIENTES
54
EXPLOTACION MINERA Y CONTAMINACIONDE LAS AGUAS
28
INTERCADECONSULTANCY & TRAINING
www.intercade.org
Dr. Roberto Poncela Poncela - Consultor Intercade
� Dificultad de control de posibles fugas de fluidos
altamente mineralizados que pueden introducirse en
acuíferos próximos, dependiendo de su calidad.
� Posibilidad de aparición de colapsos y formación de
cavernas (sales, rocas volcánicas) que pueden suponer
la introducción de fluidos altamente mineralizados en
acuíferos adyacentes.
55
EXPLOTACION MINERA Y CONTAMINACIONDE LAS AGUAS
Dr. Roberto Poncela Poncela - Consultor Intercade
56
EXPLOTACION MINERA Y CONTAMINACIONDE LAS AGUAS
100
80
50
40
30
10
5
0,01 0,1 0,5
PERDIDAS DE CARGA (mm/m)
GRAFICO DE CASTANY (1962)
1 2 3 4 5 10 50 100
20
CA
UD
AL
(I/N
)
Diám
etro
s de
l tub
o en
pul
gada
s
18”
16”
15”
14”
12”
10”
8”
7”
6”
CAIDA DE PRESION POR FRACTURACION HIDRAULICA
350
300
250
200
150
100Pre
sión
(at
m)
50
0
0 20 40 60 80
P(f(Q))
Tiempo (min)
Fracturación hidráulica
29
INTERCADECONSULTANCY & TRAINING
www.intercade.org
Dr. Roberto Poncela Poncela - Consultor Intercade
4.- LIXIVIACION SOBRE APILES DE MINERAL DE BAJA LEY
La lixiviación se define como un proceso de carácter hidrometalúrgicoconsistente en la obtención de metales a partir del tratamiento deminerales que se acumulan en pilas o “pads” a los que se les aplica unasolución ácida y agua , mediante un sistema de riego adecuado (goteo yaspersión):
� Minerales de cobre :• Oxidos : Cuprita (Cu2S), tenaorita (CuO)...• Sulfuros : Calcopirita (CuFeS2), chalcocita (Cu2S), covelita (CuS)...
� Minerales auríferos y argentíferos :• Yacimientos polimetálicos de cobre y zinc.• Pórfidos de cobre.• Yacimientos aluviales.• Yacimientos diseminados de tipo volcánico, de baja ley...
� Otros.
57
EXPLOTACION MINERA Y CONTAMINACIONDE LAS AGUAS
Dr. Roberto Poncela Poncela - Consultor Intercade
La solución ácida aplicada (principal) suele ser:
Esta solución disuelve el mineral formando una solución enriquecida en metalesdisueltos que, posteriormente se purifica, y mediante otras técnicas físico-químicas, recupera los metales objeto de explotación.
En el caso de sulfuros, especialmente sulfuro de cobre, se utilizan bacterias(biolixiviación) para la generación de sulfato férrico que es el disolvente del sulfurode cobre: se utilizan bacterias que oxidan el hierro y el azufre mediante elmetabolismo del oxígeno y carbono de la atmósfera.
� Para el cobre (Cu):• Acido sulfúrico: H 2SO4.• Agua + Aditivos .
� Para el Oro (Au):• Cianuro de sodio: NaCN .• Agua + Aditivos .
� Otros.
58
EXPLOTACION MINERA Y CONTAMINACIONDE LAS AGUAS
30
INTERCADECONSULTANCY & TRAINING
www.intercade.org
Dr. Roberto Poncela Poncela - Consultor Intercade
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
59
Dr. Roberto Poncela Poncela - Consultor Intercade
INFILTRACION
INFILTRACION
60
EXPLOTACION MINERA Y CONTAMINACIONDE LAS AGUAS
31
INTERCADECONSULTANCY & TRAINING
www.intercade.org
Dr. Roberto Poncela Poncela - Consultor Intercade
5. LIXIVIACION EN TANQUES
La lixiviación en tanques se emplea, fundamentalmente,para minerales de alta ley o para minerales mixtos (óxidos ysulfuros). En este procedimiento, el mineral triturado esclasificado y colocado en tanques (depósitos cerrados
resistentes a la corrosión), donde las diferentes soluciones delixiviado circulan a través del mineral, y son recogidas para sutratamiento posterior en planta.
61
EXPLOTACION MINERA Y CONTAMINACIONDE LAS AGUAS
Dr. Roberto Poncela Poncela - Consultor Intercade
MINERAL CLASIFICADO
SOLUCION ACIDA
TANQUESDE
LIXIVIADO
RECICLADO DE LASOLUCION
EFLUENTECONCENTRADO
PLANTA DETRATAMIENTO
ESQUEMA DEL PROCESO DE LIXIVIACION EN TANQUES.INFILTRACION Y CONTAMINACION AL ACUIFERO
62
EXPLOTACION MINERA Y CONTAMINACIONDE LAS AGUAS
RIESGO DE INFILTRACION A LA ZNS Y AL ACUIFERO.PRODUCTOS TOXICOS Y ALTAMENTE CONTAMINANTES
32
INTERCADECONSULTANCY & TRAINING
www.intercade.org
Dr. Roberto Poncela Poncela - Consultor Intercade
VENTAJAS� Sistema semicerrado (tanque) : Estanqueidad elevada.� Sistema controlado : Manipulación y monitorización.
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 contaminantesnocivos al acuífero y/o vertidos a cauces próximos.
63
EXPLOTACION MINERA Y CONTAMINACIONDE LAS AGUAS
Dr. Roberto Poncela Poncela - Consultor Intercade
64
EXPLOTACION MINERA Y CONTAMINACIONDE LAS AGUAS
33
INTERCADECONSULTANCY & TRAINING
www.intercade.org
Dr. Roberto Poncela Poncela - Consultor Intercade
Mina de RIOTINTO(Huelva, España)
Mina de CARDONA(Cardona, Barcelona,
España)
65
EXPLOTACION MINERA Y CONTAMINACIONDE LAS AGUAS
Dr. Roberto Poncela Poncela - Consultor Intercade
INDICE66
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 ..............................................................................................
� 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 ...........................................................................................
DIAP.11DIAP.66DIAP.87DIAP.100DIAP.115DIAP.168
DIAP.218DIAP.265
34
INTERCADECONSULTANCY & TRAINING
www.intercade.org
Dr. Roberto Poncela Poncela - Consultor Intercade
2.HIDROGEOLOGIA MINERA Y CIERRE DE MINAS
Finalizadas las labores de explotación se produce la situación denominadade Abandono de Mina , bien sea como consecuencia del agotamiento delas reservas económicamente explotables, bien como consecuencia desituaciones socio-político-económico-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 subterráneos .� La contaminación de suelos .� Un impacto estético-ecológico generalizado.
Este aspecto estético-ecológico, generalmente se soluciona con losplanes de rehabilitación, restauración y/o regeneración , exigibleslegalmente y que, en muchos países, son un requerimiento previo a lasautorizaciones de explotación.
67
Dr. Roberto Poncela Poncela - Consultor Intercade
HIDROGEOLOGIA MINERA Y CIERRE DE MINAS
EXPLOTACIONPLANIFICACION
AFECCION ALMEDIO
AMBIENTE
ACTIVIDAD MINERA
� Planes de explotación .� Planes de seguridad y emergencia.� Planes de viabilidad técnico-financiera.� Planes de vigilancia y control.
� Planes de restauración, rehabilitación o regeneración .� Planes de vigilancia y control.
ABANDONO PROCESO DINAMICO
68
35
INTERCADECONSULTANCY & TRAINING
www.intercade.org
Dr. Roberto Poncela Poncela - Consultor Intercade
Ello lleva a considerar qué sucede con las aguas subterráneas y con laposible lixiviación “a posteriori” (influencia natural por las aguas delluvia) en el acuífero regional (o acuíferos locales) y/o caucessuperficiales.
El Proyecto de Abandono requiere:
� Conocimiento detallado del entorno hidrogeológico minero .
� Composición mineralógico-petrográfica de los materialesafectados.
� Sistema de explotación y tratamiento minero .
� Conocimiento detallado de los usos del territorio y del suelo .
69
HIDROGEOLOGIA MINERA Y CIERRE DE MINAS
Dr. Roberto Poncela Poncela - Consultor Intercade
La existencia de aguas ácidas se constituye como uno de losprincipales focos de posible contaminación:
� Minería de la pirita .� Minería de sulfuros complejos .� Minería del carbón .� Minería del uranio ...
70
HIDROGEOLOGIA MINERA Y CIERRE DE MINAS
36
INTERCADECONSULTANCY & TRAINING
www.intercade.org
Dr. Roberto Poncela Poncela - Consultor Intercade
Para evitar o minimizar la formación de aguas ácidas enminas abandonadas resulta imprescindible:
�Realizar un Proyecto específico de Cierre que puedaenglobarse dentro del Plan deRehabilitación/Restauración/Regeneración.
�Realizar un Estudio Hidrogeológico minero dedetalle , apoyado en los datos obtenidos durante laetapa de explotación.
71
HIDROGEOLOGIA MINERA Y CIERRE DE MINAS
Dr. Roberto Poncela Poncela - Consultor Intercade
El Estudio Hidrogeológico minero de detalle , apoyado en los datosobtenidos durante la etapa de explotación, debe incidir prioritariamenteen:� Localización de las áreas de recarga y de las vías de flujo hacia la
mina y desde ella.� Identificación de los sectores de la mina donde se producen aguas
ácidas (u otra contaminación) .� Estimación / Valoración de los caudales de agua que podrían
circular por la mina.� Identificación y seguimiento de las variaciones espacio-temporales
de la calidad del agua : En planta y en perfiles verticales.� Establecimiento de una base de datos dinámica acoplada a un SIG.� Posibilidad de aplicación de modelos de flujo y transporte .
72
HIDROGEOLOGIA MINERA Y CIERRE DE MINAS
37
INTERCADECONSULTANCY & TRAINING
www.intercade.org
Dr. Roberto Poncela Poncela - Consultor Intercade
1.MINERIA SUBTERRANEA
1.1. INUNDACION DE MINAS
La inundación de una mina crea un “embalse subterráneo de agua ” conlo que el aire no puede acceder directamente a las galerías o pozos llenos deagua, hecho que conduce al cese de la producción de aguas ácidas alevitarse los procesos de oxidación (ej., en las piritas).Conviene recordar que, en el caso de yacimientos piritíferos, en los hastialessuelen presentarse sulfuros que condicionan una oxidación directaconjugada del aire y del agua, formándose:
H2SO4 + M2(SO4)X solubles
Estos sulfatos metálicos suelen originar costras de diversos y vivos colores.
73
HIDROGEOLOGIA MINERA Y CIERRE DE MINAS
Dr. Roberto Poncela Poncela - Consultor Intercade
Dicha oxidación afecta a la roca de caja a través de lasfracturas mineralizadas y, al inundar la mina, los productos deoxidación acidifican y mineralizan el agua almacenada en estafase. Esto explica por qué se necesitan largos periodos detiempo (en general años) 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”.También puede conseguirse este efecto mediante la lixiviaciónde carbonato machacado en la zona de infiltración (en estecaso con un sobrecoste económico que habría que valorar).
74
HIDROGEOLOGIA MINERA Y CIERRE DE MINAS
38
INTERCADECONSULTANCY & TRAINING
www.intercade.org
Dr. Roberto Poncela Poncela - Consultor Intercade
1.2. SELLADO DE SONDEOS Y CIERRES HIDRAULICOS
Otros métodos para evitar drenajes contaminados hacia zonas de buenacalidad suelen ser:
� Cierres hidráulicos : Individualizan una sección de acuífero o demacizo saturado por confinamiento, aislándolo del aporte de aireexterno, lo que minimiza (o anula) los procesos de oxidación,drenando aguas de calidad razonable a buena.
HORMIGON ANCLADO EN LA ROCA
CAPA PROTECTORA ACIDO - RESISTENTE
DRENAJE
BOCAMINA
TUBERIA DE DESAGÜE
ESQUEMA DE CIERRE MINERO CON IMPEDIMENTODE ENTRADA DE AIRE Y DRENAJE POR GRAVEDAD
TECHO IMPERMEABLE
CAMARA ANOXICA
75
HIDROGEOLOGIA MINERA Y CIERRE DE MINAS
Base impermeable
Dr. Roberto Poncela Poncela - Consultor Intercade
76
HIDROGEOLOGIA MINERA Y CIERRE DE MINAS
39
INTERCADECONSULTANCY & TRAINING
www.intercade.org
Dr. Roberto Poncela Poncela - Consultor Intercade
� Sellado de sondeos (o pozos) para evitar drenajes hacia zonas oniveles de buena calidad. Interrumpen y aíslan posibles“cortocircuitos hidráulicos” producidos durante el laboreo minero.
Cemento Sondeo
ObturadorEsquema de un posible sellado de sondeos mineros
Mina abandonada
Acuífero
Acuicludo
Sello de hormigón
BentonitaPiedra machacada
Relleno de roca
77
HIDROGEOLOGIA MINERA Y CIERRE DE MINAS
Dr. Roberto Poncela Poncela - Consultor Intercade
1.3. REDUCCION DEL APORTE DE AGUA A LA MINA
En ciertos casos es posible reducir el volumen de agua afluente a la minacon lo que, sin necesidad de un cerramiento hermético, se consiguedisminuir el volumen de producción de aguas ácidas.
Esta reducción puede realizarse por:� Impermeabilización mediante cierres en galerías, acompañado de
drenaje por gravedad.� Impermeabilización mediante tapones en sondeos.� Pantallas de impermeabilización mediante inyección de lechada de
cemento en sondeos.� “ By pass” entre un acuífero superior y otro inferior.� Reducción de las filtraciones de agua superficial (medidas
correctoras de canalización y desvío).� Sellado de grietas y discontinuidades en el macizo rocoso (difícil
porque se desconoce la totalidad de la fracturación).
78
HIDROGEOLOGIA MINERA Y CIERRE DE MINAS
40
INTERCADECONSULTANCY & TRAINING
www.intercade.org
Dr. Roberto Poncela Poncela - Consultor Intercade
2. MINERIA A CIELO ABIERTO
Se trata de aplicar, principalmente, técnicas de restauración y/orestitución (“reclamation”) que pueden definirse como el conjunto deactuaciones realizadas en terrenos sometidos a explotación minera, conobjeto de que sus características paisajísticas, hidrogeológicas, agronómicas, etc., vuelvan a ser lo más similares posible a las condiciones originales.
CESE DE LA ACTIVIDAD MINERA
HIDROGEOLOGIA
METODOS DE PROTECCION
Análisis de laboratorioEnsayos de meteorización simulada
APLICACION Y CUMPLIMINETODE LAS NORMAS AMBIENTALES
CORRECTA PLANIFICACION ENFASE DE EXPLOTACION Y
FASE DE ABANDONO
79
HIDROGEOLOGIA MINERA Y CIERRE DE MINAS
Dr. Roberto Poncela Poncela - Consultor Intercade
Las principales técnicas destinadas a evitar, reducir o minimizar la formaciónde efluentes ácidos a partir de residuos mineros al aire libre son:
� De modificación del flujo de agua subterránea.• Desvío de aguas superficiales .• Sellado con arcilla .
• Compactación del relleno .
• Impermeabilización de la superficie de las escombreras.
� De creación de un ambiente alcalino o menos ácido, y“ neutralización in situ”.
• Manipulación de la cobertera: siembra de especies ácido–resistentes .
• Colocación de lechos de carbonato en materiales piríticos o similares:“neutralización ”.
• Inhibición bacteriana mediante bacterias, detergentes aniónicos osustancias orgánicas conservantes.
• Inyección alcalina .
80
HIDROGEOLOGIA MINERA Y CIERRE DE MINAS
41
INTERCADECONSULTANCY & TRAINING
www.intercade.org
Dr. Roberto Poncela Poncela - Consultor Intercade
Lago final
Antiguo nivel explotado
Esquema de inundación cuando el nivel piezométricose localiza por encima del nivel explotado
81
HIDROGEOLOGIA MINERA Y CIERRE DE MINAS
Dr. Roberto Poncela Poncela - Consultor Intercade
82
HIDROGEOLOGIA MINERA Y CIERRE DE MINAS
42
INTERCADECONSULTANCY & TRAINING
www.intercade.org
Dr. Roberto Poncela Poncela - Consultor Intercade
Esquema de impermeabilización superficial de escombreraque contiene estéril + residuos ácidos
Escorrentíano ácida
Residuos productoresde acidez
Siembra
Precipitación
Escorrentíano ácida
Estéril
Lámina impermeable
83
HIDROGEOLOGIA MINERA Y CIERRE DE MINAS
Sustrato impermeable
Dr. Roberto Poncela Poncela - Consultor Intercade
84
HIDROGEOLOGIA MINERA Y CIERRE DE MINAS
43
INTERCADECONSULTANCY & TRAINING
www.intercade.org
Dr. Roberto Poncela Poncela - Consultor Intercade
85
HIDROGEOLOGIA MINERA Y CIERRE DE MINAS
Dr. Roberto Poncela Poncela - Consultor Intercade
86
HIDROGEOLOGIA MINERA Y CIERRE DE MINAS
44
INTERCADECONSULTANCY & TRAINING
www.intercade.org
Dr. Roberto Poncela Poncela - Consultor Intercade
INDICE87
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 ..............................................................................................
� 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 ...........................................................................................
DIAP.11DIAP.66DIAP.87DIAP.100DIAP.115DIAP.168
DIAP.218DIAP.265
Dr. Roberto Poncela Poncela - Consultor Intercade
1. DEFINICION
En sentido amplio, se define como laacumulación temporal del mineralextraído del macizo rocoso que sepretende explotar por alguno de losmétodos mineros, o quasi-definitiva,tipo escombrera , donde se acumulael estéril (que puede contener otroselementos de interés económico aexplotar) una vez realizadas lastécnicas extractivas principales.La altura de estos apiles suele ser muyvariable, desde pocos metros adecenas de metros.
88
3. APILES DE MINERAL
45
INTERCADECONSULTANCY & TRAINING
www.intercade.org
Dr. Roberto Poncela Poncela - Consultor Intercade
89
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
Dr. Roberto Poncela Poncela - Consultor Intercade
CERRO SAN PEDRO CANTERA CHAFIRA (TENERIFE, ISLAS CAMARIAS , ESPAÑA)
90
APILES DE MINERAL