Diseno de sistemas de coberturas

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El agua superficial y subterránea circundante a alguna operación minera puede resultar afectada significativamente por infiltraciones contaminadas provenientes del Drenaje Ácido de Roca (DAR) en los botaderos y depósitos de relaves. Una evaluación para la prevención y mitigación sobre los impactos ambientales generados por el DAR es necesaria para minimizar el impacto al medio ambiente.

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Diseno de sistemas de coberturas

  1. 1. Diseño de sistema decoberturas para botaderos mineros
  2. 2. 1. INTRODUCCIÓN www.gidahatari.com
  3. 3. IntroducciónEl agua superficial y subterránea circundante a algunaoperación minera puede resultar afectadasignificativamente por infiltraciones contaminadasprovenientes del Drenaje Ácido de Roca (DAR) en losbotaderos y depósitos de relaves. Una evaluación para laprevención y mitigación sobre los impactos ambientalesgenerados por el DAR es necesaria para minimizar elimpacto al medio ambiente.
  4. 4. IntroducciónA continuación se desarrolla una descripción de lametodología desarrollada para el diseño de coberturasmulticapas en botaderos mineros para efectos de un plande cierre.
  5. 5. Figura 1.Muestras de diseño de coberturas
  6. 6. 2. MARCO LEGAL www.gidahatari.com
  7. 7. Marco legalEn Perú, las principales disposiciones de protecciónambiental aplicables al diseño de coberturas parabotaderos mineros se encuentran en la Ley N° 28090, leyque regula el cierre de minas, el cual a su vez cumple conla normativa dispuesta en el Texto Único Ordenado de laLey General de Minería, aprobado por Decreto SupremoN°014-92-EM, y la Ley N° 28271, ley que regula lospasivos ambientales de la actividad minera.
  8. 8. 3. MARCO CONCEPTUAL www.gidahatari.com
  9. 9. Marco conceptualEl drenaje ácido de roca se genera cuando la oxidación delsulfuro y la generación de ácido superan la capacidad deneutralización. Una de las maneras de controlar toda estaproducción de drenaje ácido requiere que los mineralescon sulfuros no estén en contacto con el oxígeno, sinembargo esta meta no es completamente alcanzable. Losconceptos básicos para la prevención del drenaje ácido deroca son la reducción del ingreso de oxígeno y laprevención del contacto con agua que pueda actuar comoun medio de transporte para productos oxidados.
  10. 10. Marco conceptualFigura 2. Esquema de los factores que afectan la oxidación de los sulfuros de las rocas.
  11. 11. Marco conceptualLos enfoques principales de mitigación de drenaje ácidode roca es aplicarmétodos para:- Reducir al mínimo el suministro de oxígeno- Reducir al mínimo la infiltración de agua y/o lixiviación.- Reducir al mínimo, eliminar o aislar los minerales con sulfuro
  12. 12. Marco conceptual- Controlar el pH del agua que se infiltra (garantizar la alcalinidad del agua)- Maximizar la disponibilidad de minerales ácidos neutralizantes- Controlar el desarrollo de bacterias y los procesos biogeoquímicos- Permitir la revegetación
  13. 13. Marco conceptualOtros factores como estabilidad, erosión, y performance enel tiempo también serán considerados en la evaluación dealternativas. Se priorizará en el uso de materiales de lazona para el sistema de cobertura.
  14. 14. Marco conceptualFigura 3. Esquema conceptual de la cobertura de un botadero y su hidrogeología.
  15. 15. 4. METODOLOGÍA www.gidahatari.com
  16. 16. MetodologíaLos pasos principales del plan de trabajo propuesto para eldiseño de coberturas se muestra en la figura acontinuación:
  17. 17. Metodología4.1. CARACTERIZACIÓN DEL SITIO Y LOS MATERIALESAl principio se realiza trabajo de campo para identificar lasituación de los botaderos y el terreno alrededor. El trabajode campo incluye la evaluación de perfiles de suelo encalicatas y la identificación de los cuerpos de aguaalrededor y su estado.
  18. 18. MetodologíaFigura 4. Hidrogeología de un botadero
  19. 19. MetodologíaSe considera la instalación de piezómetros profundos parala interceptación de la infiltración profunda y piezómetrossomeros en las zonas de descarga a los cursos de aguasuperficial.Se tomarán muestras químicas los principales cursos deagua, puntos de monitoreo, manantiales naturales yafloramiento de lixiviados.
  20. 20. MetodologíaTambién está contemplado la recopilación de datos detopografía inicial y actual, detalles de instalación dedepósitos de botaderos, datos de sistemas deinterceptación, meteorología, pluviometría, registros decaudales y de química del agua.La exploración de campo también se enfocará en laidentificación de materiales de préstamo para lascoberturas.
  21. 21. MetodologíaFigura 5. Líneas de flujo de filtración de relaves y ubicación de piezómetros someros y profundos
  22. 22. Metodología4.2. DISEÑO CONCEPTUAL DE LA COBERTURACon la información hidrológica, hidrogeológica y química seconstruye el modelo conceptual que evalúa la aplicabilidad,ventajas y limitaciones de los sistemas de cobertura.Esta etapa incluye un modelo hidrogeológico preliminarque brinde valores referenciales sobre el balance hídricodel botadero, y el régimen de aguas subterráneas.
  23. 23. MetodologíaEl objetivo del sistema de cobertura es prevenir ladescarga de drenaje contaminado. En esta fase de laevaluación se evalúan preliminarmente las alternativas decobertura que satisfagan los criterios ambientales usandolas técnicas más efectivas y de menor costo. Estaselección también va de la mano con aspectos deperformance en el tiempo, costo de mantenimiento,estabilidad y erosión.
  24. 24. MetodologíaTambién se evalúan aspectos de disponibilidad demateriales, de manera de dar prioridad a las alternativasque consideren materiales más cercanos al botadero.
  25. 25. Metodología4.3. ENSAYOS DE LABORATORIOEl material de préstamo y material del botadero seráprocesado a través de un proceso de chancado endiferentes granulometrías. Se focalizará en la distribuciónque obtenga la menor cantidad de espacios y porconsiguiente menor conductividad hidráulica.
  26. 26. MetodologíaFigura 6. Relación entre el porcentajede vacíos y la conductividad hidráulica saturada.
  27. 27. MetodologíaEl material procesado será analizado puro ycombinaciones para obtener sus valores de conductividadhidráulica a distintos niveles de compactación. Análisisdinámicos de carga serán realizados para evaluar losparámetros hidráulicos dinámicos como rendimientoespecífico y almacenamiento específico. Estos análisisserán interpretados con un modelo numérico particular enla escala del ensayo.
  28. 28. Metodología4.4. DISEÑO DETALLADOCon los valores de los parámetros hidráulicos paradiferentes combinaciones de material procesado seconstruirá un modelo numérico donde se simule lainfiltración de precipitación y su paso a través de lasdistintas capas. Se hace un análisis del flujo deinfiltraciones para cada combinación, optimizando a su vezla distribución de espesores en cada capa.
  29. 29. MetodologíaEl modelo será calibrado con un ensayo en laboratorio dela distribución del sistema multicapas en condicionessaturadas. Una vez calibrado el modelo, se representará larespuesta hidrogeológica en condiciones promedio a lolargo del año.El modelamiento numérico brindará estimaciones deinfiltraciones anuales por capa y un balance hídricocalibrado del botadero y sus alrededores.
  30. 30. MetodologíaFigura 7. Implementación del ensayo de cobertura en condiciones saturadas.
  31. 31. Metodología4.5. MEDIDAS COMPLEMENTARIAS DE CIERRELuego de definido el sistema de cobertura y en base a lacaracterización hidrogeológica se propondrían las medidasde cierre del botadero en los siguientes aspectos:- Implementación de Red de Monitoreo de Aguas Subterráneas- Implementación de Red de Monitoreo de Infiltraciones- Sistemas de Interceptación de Aguas Subterráneas- Sistemas de Canales Perimetrales
  32. 32. Metodología4.6. EVALUACIÓN DE REVEGETACIÓN Y DESEMPEÑOCon la opción de cobertura se construirá una celda in-situdonde se pondrá una capa suelo que albergue lavegetación.El objetivo de este ensayo en campo es evaluar el sistemade vegetación y la performance del sistema de cobertura.El periodo de esta prueba es largo ya que considera undesarrollo completo de la vegetación y el desarrollo de lainfiltración a la zona de descarga.
  33. 33. MetodologíaEl tipo de vegetación a utilizar será obtenido de la floralocal, enfocándose en un tipo de vegetación de raíces noprofundas, procaz y gran cobertura. Para casos donde lacapacidad de campo sea excedida, se tomará medida delos flujos superficiales.Las celdas de ensayo servirán para la evaluación de laeficiencia en mayor escala del sistema de coberturamulticapa.
  34. 34. MetodologíaLos valores de infiltración son evaluados a lo largo de unaño, si se registraran diferencias entre los valorescalculados y observados, el modelo seria recalibrado ydependiendo de su impacto se tomarían las medidascorrectivas.
  35. 35. 5. HERRAMIENTAS NUMÉRICAS www.gidahatari.com
  36. 36. Herramientas numéricasMODFLOW 2005 CON FLUJO EN ZONA NO SATURADA(UFZ)MODFLOW es el código para el modelamiento de aguassubterráneas en 3D basado en diferencias finitasdesarrollado por el Servicio Geológico de Estados Unidos(USGS). MODFLOW simula en flujo estático y transitorioen un sistema acuífero irregular que puede ser confinado,no confinado, o mixto. El flujo de pozos, recarga,evapotranspiración, drenes, lechos de rio también puedeser simulado por MODFLOW.
  37. 37. Herramientas numéricasLas conductividades hidráulicas o transitividades para cadacapa pueden variar espacialmente y ser anisotrópicas,también el coeficiente de almacenamiento puede serheterogéneo. En adición a la simulación del flujo de aguassubterráneas, el alcance de MODFLOW ha sido expandidoa incorporar capacidades de transporte de solutos ymanejo de aguas subterráneas.
  38. 38. Herramientas numéricasEl nuevo paquete de MODFLOW-2005 llamado Paquete deFlujo en la Zona No Saturada (UFZ1) fue desarrollado parasimular el flujo y almacenamiento en la zona no saturada yla partición de flujo en evapotranspiración y recarga. Elpaquete también calcula la escorrentía superficial a los ríosy lagos.
  39. 39. Figura 8. Flujo en una dimensión en la zona no saturada acoplada con un modelo de aguas subterráneas en tres dimensiones.
  40. 40. Gracias por su interés en este tema
  41. 41. Para mayor información sobre nuestra empresa puede revisar los siguientes vínculos: MEDIO MINERÍA CONSULTORÍA CAPACITACIÓN CARRERAS AMBIENTE Filtración de Centrales Hidrogeología enCaudal ecológico Desafío relaves hidroeléctricas minería Cambio Diseño de Modelamiento SIG en la Oportunidades climático coberturas numérico gestión de R.H. Balances Sistemas de Modelamiento Drenaje de mina Nuestro equipo hídricos monitoreo MODFLOW Monitoreo de Bioremediación Asentamiento Modelamiento Misión y visión calidad hídrica de relaves por bombeo hidrológico Monitero de Redes de Contacto cuencas monitoreo Gidahatari

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