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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

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

Diciembre 2016

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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 1




3.0 Distancia peligrosa

4.0 Consideraciones Adicionales

Ejemplo de aplicación

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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

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1.1 Localización Satelital

• Primer acercamiento de las condiciones del lugar

• Distancia a planta de

procesos

• Distancia a depósitos

cercanos

• Dirección de flujo

• Quebradas cercanas

• Distancia a centros

poblados

Quebrada mayor

Depósito

proyectado

Depósito

cernano

Planta de

procesos

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1.2 Fotos del terreno

• Ubicación de

afloramientos de roca

• Pendientes de las laderas

• Topografía de la zona

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1.3 Definición Calicatas

• Se recomienda efectuar 5 calicatas en la zona de emplazamiento del

depósito

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1.3 Definición calicatas

• Las calicatas deben ser descritas según la norma ASTM 2488 de

descripción visual de suelos

• Ejemplo

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1.3 Definición calicatas

• Ejemplo de aplicación para este caso

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1.4 Ensayos in situ

• Se deben tomar medidas de la densidad insitu de las unidades de suelo

de fundación, según norma ASTM 2488.

• Ejemplo para este caso , gd=1.8 ton/m3

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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)

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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

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• 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’)

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• Se traza de manera aproximada los estratos encontrados según las

calicatas

• Ejemplo

14


• Ahora, es necesario asignar propiedades geotécnicas a las unidades de

suelo encontradas

Relave

Roca

SM

Muro

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• Ahora, es necesario asignar propiedades geotécnicas a las unidades de

suelo encontradas

Unidad Densidad seca (gd)

Ángulo de fricción (f)

Cohesión (c)

Relave ?? ?? ??

Roca ?? ?? ??

SM ?? ?? ??

Muro ?? ?? ??

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• Para el relave, es conservador considerar los siguiente parámetros



Cohesión (c)

Relave 1.2 ton/m3 0 0

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• Para la roca, para este caso ejemplo se asumirán propiedades de

“impenetrable” lo que para los análisis de estabilidad corresponde a una

unidad



Cohesión (c)

Roca Impenetrable

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• 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

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Unidad Densidad seca

(gd) Ángulo de fricción (f)

Cohesión (c)

SM 1.9 ton/m3 30 0

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• 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

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22


• En resumen, para este caso

Unidad Densidad seca (gd) (ton/m3)


Cohesión (c) (ton/m2)

Relave 1.2 0 0

Roca Impenetrable

SM 1.9 30 0

Muro 2.0 35 0

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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 1.2

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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

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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

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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)

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• En esta fase, debe considerarse un nivel freático dentro del relave y en

parte del contacto entre el muro y el suelo de fundación.

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• Esta fase no es necesaria, debido a que el muro es menor a 15 m (art.

14 letro o) DS248)

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• 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

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• 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

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• Para nuestro ejemplo, el volumen total equivale por ejemplo a

30.000 m3,

0.03x106

400 m

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• 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

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• Impermeabilización Cara Aguas arriba depósito

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• Diseño sistema de drenaje

• Aproximación de caudal que infiltra

Q (m3/s)= K * i *A

Donde

K=Permeabilidad de los relaves (aprox. 10-7 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)=K1*ancho*h2/(2L1)

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• Canales de contorno

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