Guía Metodológica para Evaluación de la Estabilidad Física de Instalaciones Mineras Remanentes

SERNAGEOMIN Ministerio de Minería

Guía Metodológica para Evaluación de la Estabilidad Física de Instalaciones Mineras Remanentes

2018

Guía metodológica para evaluación de la estabilidad física de instalaciones mineras remanentes 2018

VERSIÓN DIGITAL

Índice General Prólogo. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11

1

Introducción . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 15

1.1

Estructura de la Guía Metodológica . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 17

1.2

Objetivos de la Guía Metodológica. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 18

1.3 Alcances. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 18 1.4

Conceptos básicos. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19

1.4.1 Instalaciones mineras remanentes. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19 1.4.2 Estabilidad física en instalaciones mineras remanentes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19 1.4.3 Profesional geotécnicamente competente. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20 1.4.4 Mediana minería y gran minería . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20 1.4.5 Rotura por inestabilidad física de una instalación minera remanente . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20 1.4.6 Incidentes en depósitos de relave . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20 1.4.7 Potencial de impacto al ambiente . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21 1.4.8 Potencial ocurrencia de inestabilidad o falla . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21 1.4.9 Número de personas a evacuar. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21 1.5 Agradecimientos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21

2

Aspectos generales sobre inestabilidad física de instalaciones mineras remanentes. . . . . 23

2.1

Inestabilidad física en minas. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 24

2.1.1 Minas a cielo abierto . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 24 2.1.2 Minas subterráneas. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 26 2.1.3 Mecanismos de inestabilidad y consecuencias geomecánicas. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 29 2.2

Inestabilidad física en depósitos de residuos masivos mineros . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 34

2.2.1 Depósitos de relave. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 34 2.2.2 Botaderos de estériles mineros y depósitos de ripios de lixiviación. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 44 2.2.3 Factores asociados a la generación de mecanismos de falla

en depósitos de residuos masivos mineros . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 53

4

3

Gestión de la estabilidad física. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 55

3.1

Programa de Estabilidad Física . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 56

3.2

Relación del Programa de Estabilidad Física con el Ciclo de Vida de una Faena Minera. . . . . . . . . . . 60

4

Herramientas y criterios técnicos para evaluar la estabilidad física de rajos y minas subterráneas. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 63

4.1

Fase 1 Establece las categorías de las inestabilidades en base a las consecuencias geomecánicas asociadas a los diferentes métodos de explotación y la magnitud de estas consecuencias.

Determina el potencial de ocurrencia de inestabilidad en minas . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 66

4.2

Fase 2 Establece el potencial de impacto al ambiente al momento de realizar la evaluación de la condición de estabilidad física. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 73

4.3

Fase 3 Determina categorías de métodos para evaluación de estabilidad física, aplicable a minas . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 75

4.4

Fase 4 Métodos recomendados para evaluar la estabilidad física en minas en las etapas de evaluación de cierre y post cierre. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 75

5

Herramientas y criterios técnicos para evaluar la estabilidad física de depósitos de residuos masivos mineros . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 77

5.1

Fase 1 Clasificación del potencial de impacto al ambiente al momento de realizar la evaluación de la condición de estabilidad física . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 80

5.2

Fase 2 Potencial de ocurrencia de falla al momento de realizar la evaluación de la condición de estabilidad física . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 82

5.2.1 Matrices propuestas para ponderar los factores asociados a la generación

de mecanismos de falla. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 82 5.2.2 Matrices aplicables para analizar potenciales de mecanismos de falla. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 92 5.3

Fase 3 Categorías de métodos para evaluación de estabilidad física de depósitos de residuos masivos mineros . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 94

5.4

Fase 4 Métodos recomendados para evaluar la estabilidad física en depósitos de residuos mineros masivos para las etapas de evaluación de cierre y post cierre . . . . . . . . . . . . . 95

6

Referencias consultadas. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 97

7

Equipo de trabajo . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 105

7.1

Pontificia Universidad Católica de Valparaíso. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 106

7.2

Servicio Nacional de Geología y Minería (SERNAGEOMIN) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 106

8

Anexos. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 107

8.1

Anexo 1. Fichas de información técnica . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 108

8.2

Anexo 2. Glosario. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 132

8.3

Anexo 3. Resumen métodos de evaluación de estabilidad física . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 140

5

Índice de Figuras Figura 1.1 Instalaciones remanentes, en faenas de la mediana y gran minería ................................................ 19 Figura 2.1 Identificación de mecanismos de inestabilidad presentes en el talud

y su probable consecuencia en rajos............................................................................................... 24 Figura 2.2 Esquemas de los tipos más comunes de rotura de taludes.............................................................. 25 Figura 2.3 Fotografía de una rotura por discontinuidades paralelas al talud

(mina de carbón Leigh Creek en Australia)...................................................................................... 26 Figura 2.4 Mecanismos de rotura en un túnel en función de la profundidad y estado del macizo......................27 Figura 2.5 Factores que influyen en la inestabilidad del terreno....................................................................... 30 Figura 2.6 Pit Lake (Lago en el Pit), formado por acumulación de agua lluvia...................................................31 Figura 2.7 Formación de cuñas, bloques inestables por la apertura de las discontinuidades,

el avance de la excavación y no aplicación de elementos de sostenimiento.....................................33 Figura 2.8 Influencia del grado de fracturación y orientación de la galería

sobre la formación de cuñas y sobreexcavaciones............................................................................33 Figura 2.9 Tranque Barahona. a) Situación antes de la falla, año 1927.

b) Situación post-falla por licuación sísmica. Terremoto del 1 de diciembre del año 1928.................35 Figura 2.10 Tranque El Cobre. a) Situación antes de la falla, año 1943.

b) Situación post-falla por licuación sísmica. Terremoto del 28 de marzo del año 1965.................... 36 Figura 2.11 Tranque Las Palmas post-cierre. a) Situación antes de la falla.

b) Situación post-falla por licuación sísmica. Terremoto del 27 de febrero del año 2010................... 36 Figura 2.12 Fallas por licuación sísmica. Terremoto del 3 de marzo del año 1985.

a) Tranque Cerro Negro. b) Tranque Veta del Agua...........................................................................37 Figura 2.13 Efectos producidos por el terremoto del 27 de febrero de año 2010 (Región del Maule, Chile).

a) Terrazas escalonadas en muro resistente producto de la licuación sísmicamente inducida.

b) Cráteres en cubeta de embalse.................................................................................................. 38 Figura 2.14 Inestabilidad de taludes. a) Superficie de falla tipo circular. b) Superficie de falla tipo cuña............. 39 Figura 2.15 Inestabilidad de taludes en un tranque de arenas de relave no activo.

a) Deslizamiento de taludes generado justo durante una réplica sísmica del terremoto

del 27 de febrero del año 2010. b) Situación post- inestabilidad de taludes...................................... 39 Figura 2.16 Grietas longitudinales en muro resistente generadas por tensiones de tracción.............................. 40 Figura 2.17 Deformaciones por tensiones de corte sísmicas en muro resistente................................................ 40 Figura 2.18 Deformaciones en talud “aguas arriba” en muro resistente

por asentamientos en zona de lamas.............................................................................................. 41 Figura 2.19 Nivel excesivo de lamas y laguna de “aguas claras” adosadas al muro resistente

de tranques de arenas de relave...................................................................................................... 41 Figura 2.20 a) Cubeta de embalse. b) Falla del muro resistente por overtopping.

c) Flujo de los relaves en dirección “aguas abajo” del depósito........................................................ 42 Figura 2.21 Falla por “overtopping”. a) Muro resistente y cubeta del tranque de arenas de relave.

b) Falla por flujo en dirección “aguas abajo”.................................................................................... 42 6

Figura 2.22 Falla por piping de las lamas y muro resistente............................................................................... 43 Figura 2.23 Falla en un BEM emplazado en la Cordillera de Los Andes, zona central de Chile............................ 44 Figura 2.24 Esquema de una inestabilidad de borde en BEM ............................................................................ 45 Figura 2.25 Esquema de una falla plana en BEM............................................................................................... 46 Figura 2.26 Esquema de una falla rotacional en BEM........................................................................................ 46 Figura 2.27 Falla por licuación estática y flowslide. Depósito de estériles de carbón, Canadá.............................47 Figura 2.28 Licuación estática o “flowslide. Falla en depósito de ripios de lixiviación (DRL)

perteneciente a la minería del cobre chilena................................................................................... 48 Figura 2.29 Indicadores de susceptibilidad de deslizamiento en licuación estática en los DRL........................... 48 Figura 2.30 a) Falla superficial de talud. b) Bermas de seguridad. Botadero de estériles mineros (BEM).

Norte de Chile................................................................................................................................ 49 Figura 2.31 Grietas superficiales de tracción en la cresta. Botadero de estériles mineros (BEM)........................ 49 Figura 2.32 Esquema de una falla rotacional en suelo de fundación.................................................................. 50 Figura 2.33 Esquema de una falla rotacional no circular en suelo de fundación................................................. 50 Figura 2.34 Esquema de una cuña de falla en suelo de fundación.......................................................................51 Figura 2.35 Grietas de tracción en un DRL pertenecientes a la gran minería del cobre chilena........................... 52 Figura 2.36 Esquema de una traslación de base en suelo de fundación.............................................................. 52 Figura 2.37 Esquema falla de pie en suelo de fundación.....................................................................................53 Figura 2.38 Esquema de licuación en suelo de fundación...................................................................................53 Figura 3.1 Planificación del cierre ................................................................................................................... 56 Figura 3.2 Programa de Estabilidad Física aplicable en un modelo de cierre de una instalación minera remanente.........................................................................................................57 Figura 3.3 Etapas del ciclo de vida de un proyecto minero, asociadas a las fases de un

Programa de Estabilidad Física....................................................................................................... 61 Figura 4.1 Esquema con metodología general propuesta para la selección de métodos

que permiten analizar la estabilidad física en minas........................................................................ 66 Figura 4.2 Ejemplo información base para el reconocimiento del macizo rocoso y su entorno..........................67 Figura 4.3 Grados de efecto sobre el medio ambiente......................................................................................73 Figura 5.1 Esquema con metodología general propuesta para la selección de métodos

que permiten analizar la estabilidad física de depósitos de residuos masivos mineros.................... 79

7

Índice de Tablas Tabla 2.1

División de los métodos de explotación subterráneos principales .................................................. 27

Tabla 2.2

Consecuencias geomecánicas en minas.......................................................................................... 32

Tabla 2.3

Mecanismos de falla a analizar en depósitos de relave.................................................................... 37

Tabla 2.4

Mecanismos de falla a analizar en Botadero de estériles mineros, Depósito de ripios de lixiviación y Depósitos de Escorias................................................................ 53

Tabla 2.5

Grupos y factores asociados a mecanismos de fallas en un depósito de relave ...............................54

Tabla 2.6

Grupos y factores asociados a mecanismos de fallas en botaderos de estériles mineros, depósitos de ripios de lixiviación y depósitos de escorias ............................................................... 54

Tabla 4.1

Planilla de categorización 1 Consecuencias geomecánicas/Magnitud de consecuencias, para rajos.......................................................................................................................................68

Tabla 4.2

Planilla de categorización 2 Consecuencias geomecánicas/Magnitud de consecuencias, para minas subterráneas autosoportadas.......................................................................................69

Tabla 4.3. Planilla de categorización 3 Consecuencias geomecánicas/Magnitud de consecuencias,

para minas subterráneas artificialmente soportadas....................................................................... 70 Tabla 4.4. Planilla de categorización 4 Consecuencias geomecánicas/Magnitud de consecuencias,

para minas subterráneas no soportadas o por hundimiento............................................................ 71 Tabla 4.5

Calificación del potencial de ocurrencia de inestabilidades para sectores específicos de minas....... 72

Tabla 4.6

Área de afectación del fallamiento proyectado en superficie.......................................................... 73

Tabla 4.7

Matriz de evaluación del potencial de impacto al ambiente para minas.......................................... 74

Tabla 4.8

Clasificación del potencial de impacto al ambiente de una mina..................................................... 74

Tabla 4.9

Categorías de métodos para evaluación de estabilidad física en un sector determinado de una mina........................................................................................... 75

Tabla 4.10 Selección de método para evaluar la estabilidad física en rajos

en las etapas de evaluación de cierre y post cierre.......................................................................... 76 Tabla 4.11 Selección de método para evaluar la estabilidad física en minas subterráneas

en las etapas de evaluación de cierre y post cierre.......................................................................... 76

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Tabla 5.1

Matriz de evaluación del potencial de impacto al ambiente para depósitos de relave.....................80

Tabla 5.2

Matriz de evaluación del potencial de impacto al ambiente para Botaderos de estériles mineros (BEM); Depósitos de ripios de lixiviación (DRL) y Depósitos de escorias......................................... 81

Tabla 5.3

Clasificación del potencial de impacto al ambiente de un depósito de residuos masivos................. 81

Tabla 5.4

Ponderación asignada a factores asociados al grupo tipo de depósito de relave.............................. 83

Tabla 5.5

Ponderación asignada a factores asociados al grupo configuración geométrica del depósito de relave..................................................................................................................... 83

Tabla 5.6

Ponderación asignada a factores asociados al grupo calidad del relave y niveles de compactación..............................................................................................................84

Tabla 5.7

Ponderación asignada a factores asociados al grupo caracterización del suelo de fundación para el proyecto de diseño del depósito de relave......................................................84

Tabla 5.8

Ponderación asignada a factores asociados al grupo instrumentación y monitoreo del depósito de relave................................................................................................. 85

Tabla 5.9

Ponderación asignada a factores asociados al grupo comportamientos mecánicos del depósito de relave.....................................................................................................................86

Tabla 5.10 Ponderación asignada a factores asociados al grupo entorno regional

para la condición de cierre del depósito de relave...........................................................................86 Tabla 5.11 Ponderación asignada a factores asociados al grupo obras y acciones

para el cierre del depósito de relave................................................................................................ 87 Tabla 5.12 Ponderación asignada a factores asociados al grupo configuración geométrica, en botaderos

de estériles mineros (BEM), depósitos de ripios de lixiviación (DRL) y depósitos de escorias........... 87 Tabla 5.13 Ponderación asignada a factores asociados al grupo condiciones de fundación, en botaderos

de estériles mineros (BEM), depósitos de ripios de lixiviación (DRL) y depósitos de escorias...........88 Tabla 5.14 Ponderación asignada a factores asociados al grupo tasa de carga o depositación, en botaderos

de estériles mineros (BEM), depósitos de ripios de lixiviación (DRL) y depósitos de escorias...........89 Tabla 5.15 Ponderación asignada a factores asociados al grupo antecedentes constructivos, en botaderos

de estériles mineros (BEM), depósitos de ripios de lixiviación (DRL) y depósitos de escorias...........89 Tabla 5.16 Ponderación asignada a factores asociados al grupo características de los materiales

y estados in situ, en botaderos de estériles mineros (BEM),

depósitos de ripios de lixiviación (DRL) y depósitos de escorias......................................................90 Tabla 5.17 Ponderación asignada a factores asociados al grupo instrumentación y monitoreo,

en botaderos de estériles mineros (BEM), depósitos de ripios de lixiviación (DRL)

y depósitos de escorias...................................................................................................................90 Tabla 5.18 Ponderación asignada a factores asociados al grupo entorno regional

para la condición de cierre del depósito, en botaderos de estériles mineros (BEM),

depósitos de ripios de lixiviación (DRL) y depósitos de escorias...................................................... 91 Tabla 5.19 Ponderación asignada a factores asociados al grupo estabilidad física

durante la fase operacional, en botaderos de estériles mineros (BEM),

depósitos de ripios de lixiviación (DRL) y depósitos de escorias...................................................... 91 Tabla 5.20 Ponderación asignada a factores asociados al grupo estabilidad física

durante la fase operacional, en botaderos de estériles mineros (BEM),

depósitos de ripios de lixiviación (DRL) y depósitos de escorias...................................................... 91 Tabla 5.21 Rangos de potencial ocurrencia de falla por licuación sísmicamente inducida

en un depósito de relave.................................................................................................................92 Tabla 5.22 Rangos de potencial ocurrencia de falla por Inestabilidad de taludes

con desplazamientos y asentamientos en un depósito de relave.....................................................92 Tabla 5.23 Rangos de potencial ocurrencia de falla por Licuación estática en un depósito de relave................ 93 Tabla 5.24 Rangos de potencial ocurrencia de falla por Rebose (overtopping) en un depósito de relave........... 93 Tabla 5.25 Rangos de potencial ocurrencia de falla por Pipping (Erosión interna) en un depósito de relave...... 93 Tabla 5.26 Rangos de potencial ocurrencia de falla por Inestabilidad de taludes

con desplazamientos y asentamientos en Botaderos de estériles mineros,

Depósitos de ripios de lixiviación y Depósitos de escoria.................................................................94 9

Tabla 5.27 Rangos de potencial ocurrencia de falla por Licuación estática en Botaderos

de estériles mineros, Depósitos de ripios de lixiviación y Depósitos de escoria................................94 Tabla 5.28 Categorías de métodos para evaluación de estabilidad física

en depósitos de residuos masivos mineros.....................................................................................95 Tabla 5.29 Selección de método para evaluar la estabilidad física en depósitos de relave

en las etapas de evaluación de cierre y post cierre..........................................................................95 Tabla 5.30 Selección de método para evaluar la estabilidad física en Botaderos de estériles mineros,

Depósitos de ripios de lixiviación y Depósitos de escoria en las etapas de evaluación de cierre

y post cierre....................................................................................................................................96

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Prรณlogo

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Prólogo

L

a industria minera debe enfrentar un conjunto de desafíos en los años venideros. La demanda energética, los impactos que involucran el cambio climático, el aumento de los costos de producción, las exigencias legales, la preocupación por las variables ambientales y las demandas sociales, hacen imperativo el trabajo y la operación de las faenas mineras de manera tal que la administración de sus recursos sea eficiente y racional, con la finalidad de lograr un equilibrio en todas las materias antes señaladas.

La minería debe ser una de las industrias líderes a la hora de movilizarse hacia el desarrollo sustentable, y para ello es necesario establecer e incorporar mejoras en sus operaciones e implementar nuevas tecnologías, llevar a cabo buenas prácticas y avanzar hacia la correcta gestión de los recursos, que cada vez son más escasos. Una de las herramientas más importantes para poder lograr estos objetivos es la innovación. La innovación es el instrumento que permite crear nuevas formas de trabajo, así como mejorar o renovar las actuales condiciones que permitan lograr el tan apreciado desarrollo sustentable.

El Reglamento de Cierre de Faenas e Instalaciones Mineras (Decreto Supremo N° 41/2012) dispone en su Artículo 17 que el Servicio Nacional de Geología y Minería (SERNAGEOMIN) puede “dictar guías metodológicas con el objeto de facilitar la evaluación y selección de medidas de cierre apropiadas por tipo de instalación”.

La estabilidad física de las instalaciones mineras es parte fundamental de los aspectos que la industria debe abordar, dado el alto impacto que generan las consecuencias de los incidentes derivados de su mala gestión, con altos índices de pérdidas económicas para las empresas, un alto nivel de efectos sobre el medio ambiente y, lo que es peor, gran capacidad de generar pérdida de vidas humanas. Lo anterior hace que este aspecto corresponda a uno de los temas más relevantes para el Estado, las comunidades y la sociedad en general. Por otro lado, la estabilidad física adquiere mayor relevancia cuando se trata de instalaciones mineras “remanentes”, que al término de la ejecución de las operaciones se mantendrán en el lugar de manera indefinida. Por tanto, es necesario lograr que la estabilidad física sea asegurada a largo plazo para dichas instalaciones.

Esta guía metodológica ha sido elaborada por la Pontificia Universidad Católica de Valparaíso (PUCV) y SERNAGEOMIN. Ha sido desarrollada en el marco del proyecto “Desarrollo de herramientas de evaluación y criterios técnicos para asegurar la estabilidad física de instalaciones remanentes, en el marco de la Ley 20.551 que Regula el Cierre de Faenas e Instalaciones Mineras”, como parte del programa de Bienes Públicos para la Competitividad de INNOVA CORFO, y viene a complementar la actual guía metodológica de evaluación de la estabilidad química de faenas mineras.

En ella se reúnen los criterios técnicos y herramientas necesarias para evaluar la estabilidad física de las instalaciones mineras remanentes, mediante la caracterización de dichas instalaciones y su entorno, el análisis comparativo de los proyectos de diseño y su ejecución real, y la evaluación del riesgo asociado a éstos, de manera tal que los resultados de la metodología propuesta por la Guía ayuden a definir los métodos de estudio necesarios para cada instalación y permitan tomar las medidas apropiadas para asegurar la estabilidad física de las instalaciones durante las etapas de cierre y post cierre de las faenas mineras.

La Guía propone la necesidad de ejecutar las obras de construcción y operación de las instalaciones de acuerdo a sus propios parámetros de diseño aprobados tanto ambiental como sectorialmente, además de la necesidad de mantener registro durante su operación de una serie de variables que permiten llevar un control y seguimiento de factores preponderantes a la hora de evaluar la estabilidad física.

La Guía apunta a que todas estas herramientas de gestión se implementen a través de un Programa de Estabili-

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dad Física, el cual debiese ser implementado durante la operación de la faena minera, idealmente desde etapas tempranas del ciclo de vida de la instalación, con el objetivo de lograr la condición de estabilidad física en la fase de cierre y post cierre.

Como complemento a esta Guía se desarrollaron otros dos documentos, que corresponden a un “Catastro de Tecnologías para Asegurar la Estabilidad Física de Instalaciones Mineras Remanentes” y una “Guía de Buenas Prácticas de la Industria Minera en la Gestión de la Estabilidad Física”.

Estamos convencidos de que la presente Guía permitirá apoyar sustancialmente la implementación de la Ley N° 20.551, que Regula el Cierre de Faenas e Instalaciones Mineras, en materia de estabilidad física, y constituirá una herramienta útil tanto para el SERNAGEOMIN como para la industria minera en general y, en conjunto con la “Guía de Estabilidad Química”, permitirá abordar de manera integral el desafío de lograr una minería cada vez más sustentable.

Hugo Rojas Aguirre Subdirector Nacional de Minería SERNAGEOMIN

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Introducciรณn

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D

esde el siglo XIX Chile ha tenido una importante participación en la producción mundial de cobre, siendo actualmente el mayor productor de este metal. Para mantener en el futuro la posición en la producción mundial, la Industria Extractiva Minera Nacional chilena debe superar obstáculos como el envejecimiento de los yacimientos y la disminución de la ley del mineral. Superar estas barreras requiere incrementar las inversiones, para aumentar la producción y satisfacer la demanda mundial creciente de este metal.

Es importante indicar que, aun cuando el potencial de Chile en producción minera se ha mantenido intacto, las condiciones que posibilitan el desarrollo de esta industria han cambiado. Los costos han aumentado, la productividad ha disminuido y la sostenibilidad ambiental y social se ha vuelto un imperativo para su desarrollo. Todos ellos constituyen desafíos que la industria debe enfrentar en el corto plazo si se desea asegurar la producción actual y materializar los proyectos futuros (Fundación Chile, 2016) .

Desde el punto de vista normativo, la Industria Extractiva Minera Nacional se encuentra regulada, entre otras, por la Ley Sobre Bases Generales del Medio Ambiente (Ley 19.300); el Reglamento de Seguridad Minera (Decreto Supremo N° 132); el Decreto que aprueba el Reglamento para la Aprobación de proyectos de diseño, construcción, operación y cierre de depósitos de relave (Decreto Supremo Nº 248); y la Ley que Regula el Cierre de Faenas e Instalaciones Mineras (Ley 20.551), que entró en vigencia el año 2012, en conjunto con su Reglamento, Decreto N° 41 y la Ley 20.819 que modifica la Ley 20.551, que regula el cierre de faenas e instalaciones mineras e introduce otras modificaciones legales.

Esta normativa referida al cierre enfatiza que esta fase de cierre es parte del ciclo de vida de una faena y en tal sentido debe ser concebida y planificada desde etapas tempranas del proyecto. Esto implica que es esencial que los aspectos clave del proceso de cierre sean apropiadamente integrados en toda la cadena de vida de la faena minera, diseño de ingeniería, construcción y principalmente en el periodo de operación de la misma. Esta visión es promovida internacionalmente por el International Council on Mining & Metals (ICMM) y ha sido recogida en la práctica tanto por la Industria Extractiva Minera Nacional como por el Servicio Nacional de Geología y Minería (SERNAGEOMIN). Tanto la Ley 20.551 como el Decreto N° 41/2012, permiten mitigar los efectos que se derivan del desarrollo de la Industria Extractiva Minera Nacional en los lugares en que ésta se realice, de forma de asegurar la estabilidad física y química de los mismos en sus etapas de cierre y post-cierre, contemplando acciones destinadas a otorgar el debido resguardo a la vida, salud, seguridad de las personas y medio ambiente.

En este escenario, nace la necesidad de desarrollar guías técnicas, para poner a disposición del sector productivo herramientas que entreguen los lineamientos para desarrollar planes de cierre. Actualmente, SERNAGEOMIN tiene a disposición de la Industria Extractiva Minera Nacional y del público en general, las guías metodológicas para: - Presentación de Planes de Cierre de Exploraciones y Prospecciones (2013) - Presentación de Planes de Cierre para faenas sobre a 5.000 y bajo 10.000 tpm de mineral (2014) - Presentación de Planes de Cierre Procedimiento General (2014) - Evaluación de Riesgos para el cierre de faenas mineras (2014) - Constitución y disposición de la garantía financiera (2013) - Guía Metodológica para estabilidad química de faenas e instalaciones mineras (2015) Desde la entrada en vigencia de la ley 20 .551, existe urgencia por parte de la Industria Extractiva Minera y las autoridades por contar con los criterios técnicos metodológicos o guías adecuadas a la realidad nacional. Esta Guía Metodológica entrega herramientas de evaluación y orientaciones técnicas apropiadas, para asegurar la estabilidad física de las instalaciones mineras remanentes, en las etapas de construcción, operación y especialmente al cierre de las faenas. La autoridad ha considerado que la principal necesidad requerida por la industria, es la de procurar la estabilidad de las instalaciones remanentes por la historia de riesgos en las faenas mineras en Chile sumado a la condición sísmica del país y los antecedentes disponibles, que permiten estimar la ocurrencia de eventos sísmicos de gran magnitud, similares o mayores a los acontecidos en los últimos años. Los casos ocurridos en Chile en los tranques de relave de Barahona (1928), El Cobre (1965) y Las Palmas (2010) son una muestra de las catástrofes que se pueden generar debido a un inadecuado comportamiento mecánico, conducente a un escenario de falla o colapso estructural, tema que intenta resolver la ley de cierre, con los depósitos masivos mineros que ya han concluido su vida operativa. Es importante destacar que los eventos antes descritos han afectado a depósitos en operación (Barahona) y cerrados (El Cobre y Las Palmas), ocurrieron con una diferencia temporal importante, período 16

en el cual se han registrado avances notables en el conocimiento y las tecnologías disponibles, para el diseño y la construcción de estas instalaciones. Por otro lado, los eventos catastróficos asociados a aluviones e inundaciones, como las que han afectado a varias ciudades y localidades en diferentes regiones de Chile por desbordamientos de diferentes ríos, debido a precipitaciones inusuales e intensas, también pueden afectar la estabilidad de instalaciones remanentes que se encuentren en las áreas afectadas.

Por ello, la Pontificia Universidad Católica de Valparaíso, entidad con trayectoria y experiencia en temáticas mineras y ambientales, actuando como entidad Beneficiaria, y el Servicio Nacional de Geología y Minería (SERNAGEOMIN), como entidad Asociada Mandante, pretenden disminuir las brechas en torno al acceso a la información adecuada y, de esta forma, aumentar la competitividad del rubro minero nacional, a través del desarrollo del Proyecto INNOVA 15BP-45433 “Desarrollo de herramientas de evaluación y criterios técnicos para asegurar la estabilidad física de instalaciones remanentes, en el marco de la Ley 20.551 Regula el Cierre de Faenas e Instalaciones Mineras”. De este modo, el proyecto es concordante con los objetivos de la Hoja de Ruta Tecnológica, respecto de identificar los desafíos que enfrentará la producción de cobre chilena entre los años 2015 y 2035. El Programa Alta Ley coordinó la elaboración de la Hoja de Ruta Tecnológica, con el apoyo de CORFO y el Ministerio de Minería.

En consecuencia, la presente Guía Metodológica se desarrolla en el contexto de la necesidad de la Industria Extractiva Minera Nacional y de los organismos reguladores de contar con criterios y lineamientos, de acuerdo a la realidad de nacional, para evaluar la estabilidad física de las instalaciones mineras remanentes y gestionarla a lo largo de toda su vida útil, de manera de asegurar esta condición luego del cierre de la faena.

1.1. Estructura de la Guía Metodológica En el capítulo 2 de la presente Guía metodológica, se revisa de manera resumida las consecuencias geomecánicas y la magnitud de las consecuencias que generan potenciales inestabilidades físicas en rajos y minas subterráneas.

También se identifican las inestabilidades físicas que afectan a los depósitos mineros masivos como depósitos de relave; botaderos estériles mineros; depósitos de ripios de lixiviación y depósitos de escorias y se presentan los diferentes factores asociados a la generación de mecanismos de falla en depósitos de residuos masivos mineros.

En el capítulo 3, se presentan lineamientos generales para desarrollar una adecuada gestión de la estabilidad física de instalaciones mineras, para las etapas de cierre y post cierre. Se detalla la estructura del Programa de Estabilidad Física (PEF) y su relación con las diferentes etapas del ciclo de vida de una faena minera.

En el capítulo 4, se exponen las herramientas y criterios técnicos para evaluar la estabilidad física de instalaciones mineras remanentes. Para el caso de los rajos y minas subterráneas, se presentan las diferentes fases de la metodología para evaluar la estabilidad física: - Fase 1 se establece las consecuencias geomecánicas asociadas a los diferentes métodos de explotación, la magnitud de las consecuencias geomecánicas que alcanzan la superficie y el potencial de ocurrencia de inestabilidades en minas.

- Fase 2 se establece el potencial de impacto al ambiente al momento de realizar la evaluación de la condición de estabilidad física de la mina.

- Fase 3 se determina la categoría de método para evaluación de estabilidad física, aplicable a minas.

- Fase 4 se exponen los métodos recomendados para evaluar la estabilidad física en minas en las etapas de evaluación de cierre y post cierre.

En el capítulo 5, se explican las metodologías para evaluar de los depósitos de residuos masivos y también se plantean las diferentes fases consideradas para evaluar la estabilidad física: - Fase 1 se clasifica el potencial de impacto al ambiente al momento de realizar la evaluación de la condición de estabilidad física.

- Fase 2 se determina el potencial de ocurrencia de falla al momento de realizar la evaluación de la condición de estabilidad física de un depósito.

- Fase 3 se determina la categoría de método para evaluación de estabilidad física de depósitos de residuos masivos mineros que se deben aplicar.

17

- Fase 4 se presentan los métodos recomendados para evaluar la estabilidad física en depósitos de residuos masivos mineros para las etapas de evaluación de cierre y post cierre.

En el capítulo 6, se detallan las referencias bibliográficas consultadas, para desarrollar la metodología que se propone en la Guía Metodológica.

En el capítulo 7, se presenta a los integrantes del equipo de trabajo, que han colaborado en la elaboración de la “Guía metodológica para evaluación de la estabilidad física de instalaciones mineras remanentes”.

En el capítulo 8, se anexan las fichas de información técnica desarrolladas para recopilar información técnica específica de las instalaciones mineras remanentes, para las etapas de evaluación de cierre y post cierre. También se adjunta un glosario de términos técnicos utilizados en la Guía Metodológica y un resumen de algunos métodos para evaluar la estabilidad física y aplicables a instalaciones mineras remanentes.

1.2 Objetivo de la Guía Metodológica Proponer herramientas tecnológicas y criterios técnicos para evaluar y asegurar la estabilidad física de instalaciones mineras remanentes, acorde a las exigencias de la Ley 20.551. La Guía Metodológica entrega herramientas y criterios a consultoras de ingeniería, empresas mineras y al SERNAGEOMIN, que orientan y contribuyen, para lograr concordancia técnica respecto de la selección de métodos adecuados de evaluación de la estabilidad física de instalaciones mineras remanentes, de acuerdo a lo exigido por la Ley 20 .551.

1.3 Alcances La “Guía metodológica para evaluación de la estabilidad física de instalaciones mineras remanentes”, en adelante Guía Metodológica, se aplica a instalaciones mineras remanentes (ver pto . 1 .4 .1) de la Industria Extractiva Minera Nacional metálica y del carbón, de mediana y gran escala, debido a que representa la mayor parte de esta actividad productiva en Chile .

La presente Guía Metodológica es funcional a lo siguiente: •

A las instalaciones mineras remanentes que se encuentran en operación y que cuentan con proyectos de explotación1, de depositación de residuos masivos mineros2 y planes de cierre aprobados por el Servicio en conformidad a la normativa de seguridad minera y la Ley 20.551. Se utilizará esta Guía Metodológica para cuando sea necesario realizar estudios de estabilidad física a consecuencia de actualizaciones de los planes de cierre, o de los permisos sectoriales antes señalados, así como para el caso en que el Servicio lo requiera por fiscalizaciones e incidentes.

•

Para el caso de las instalaciones mineras remanentes en estado greenfield, se podrá utilizar la presente Guía para comenzar a implementar el programa de estabilidad física3 desde la etapa de diseño del proyecto y para comenzar a llevar los registros que sirven de base para la aplicación de la metodología en una futura actualización de plan de cierre y los permisos antes señalados. Lo anterior proveerá de una mayor cantidad de información confiable que facilitará la revisión y evaluación de dichas actualizaciones.

No obstante lo anterior, es relevante hacer presente que la presente Guía no aplica a: •

Instalaciones ya cerradas o abandonadas.

•

A la minería de pequeña escala y la no metálica, sin perjuicio de lo cual ciertas ideas y conceptos de esta se podrían aplicar como material meramente referencial.

• Evaluación de permisos ambientales sectoriales en el marco del Sistema de Evaluación de Impacto Ambiental (SEIA).

1

18

De acuerdo al artículo 22 del Reglamento de Seguridad Minera.

2

De acuerdo al artículo 339 del Reglamento de Seguridad Minera y el Decreto Supremo N°248, de 2006, del Ministerio de Minería, sobre Diseño, Construcción, Operación y Cierre de Depósitos de Relaves.

3

Ver capítulo 3 de la presente Guía.

La presente Guía Metodológica no aborda en profundidad aspectos específicos relacionados con la erosión por efecto hídrico y/o eólico. Ésta puede conducir a un escenario que genere una inestabilidad física en la estructura resistente de una instalación minera remanente, pero no constituye una inestabilidad física en sí.

La presente Guía Metodológica tampoco aborda en forma específica las temáticas relativas a la gestión del agua, superficial y subterránea en las instalaciones mineras remanentes en etapas de cierre y post cierre. Sin embargo, se deja presente que este aspecto es fundamental y debe ser considerado con especial atención en los planes de cierre, para contribuir de manera eficaz a maximizar la estabilidad física de estas instalaciones .Las fallas o roturas por inestabilidad física que potencialmente puedan afectar a una instalación minera remanente, en muchos casos están directamente influenciadas por la presencia de agua que incrementa las presiones intersticiales o producen efectos erosivos internos o externos . En este contexto, la gestión adecuada del agua en minas y depósitos de residuos masivos mineros tiene como objetivo optimizar el manejo del agua (superficial y subterránea), de forma que no afecte la estabilidad física de las instalaciones mineras remanentes.

Con el propósito de perfeccionar la metodología propuesta en la Guía Metodológica, es recomendable considerar al menos después de los primeros cinco años desde su aplicación, el ajuste, calibración y validación de los indicadores y factores considerados.

1.4 Conceptos básicos Con el fin de facilitar la comprensión y aplicación de la Guía Metodológica, se presentan algunos conceptos considerados en su elaboración.

1.4.1 Instalaciones mineras remanentes Son todas aquellas instalaciones que permanecen en el sitio con posterioridad al cierre de una faena minera. En la Figura 1 .1 se presentan las instalaciones remanentes de la mediana y gran minería, consideradas en esta Guía Metodológica.

Depósitos de residuos mineros masivos Botaderos

Depósitos de relave (DS 248/06)

Depósitos de lixiviación

Estériles Baja ley Marinas y desmontes Escorias

Embalses Tranques Filtrados En pasta Espesados

Ripios Pilas permanentes Pilas ROM

Minas

Cielo Abierto Subterráneas

Figura 1.1 Instalaciones remanentes, en faenas de la mediana y gran minería.

Fuente: Extraído de Guía metodológica para la estabilidad química de faenas e instalaciones mineras (Fundación Chile,2015).

Es necesario aclarar que existe la posibilidad de que el desarrollo y los avances naturales que se dan en las tecnologías respecto de los métodos de depositación de relaves, pueden generar variantes de éstos que no estén clara o plenamente definidas en la reglamentación legal vigente. En estos casos, se deberá verificar previamente si los factores y aspectos técnicos de la presente Guía Metodológica pueden ser usados en ese tipo de depósitos.

1.4.2 Estabilidad física en instalaciones mineras remanentes El artículo 3 letra g) de la Ley 20.551 establece una definición legal de estabilidad física para instalaciones mineras señalando que es una “situación de seguridad estructural, que mejora la resistencia y disminuye las fuerzas desestabilizadoras que pueden afectar obras o depósitos de una faena minera, para lo cual se utilizan medidas con el fin de evitar fenómenos de falla, colapso o remoción.”

Considerando l0 anterior, y solo para los efectos de la presente Guía, la estabilidad física de instalaciones mineras remanentes corresponderá a la respuesta esfuerzo deformacional a largo plazo de una estructura remanente, frente a solicitaciones desestabilizadoras estáticas o dinámicas, que no requiere la implementación de obras, medidas ni actividades adicionales a las consideradas en los proyectos de explotación, de depositación de residuos 19

masivos mineros y planes de cierre aprobados por el Servicio, para el resguardo de la vida, salud y seguridad de las personas y del medio ambiente .

1.4.3 Profesional geotécnicamente competente Para efectos de asegurar una adecuada comprensión e implementación de la presente Guía, es recomendable que el profesional geotécnicamente competente, tenga experiencia o estudios avanzados en el campo de la ingeniería geotécnica, con titulación o grado en ingeniería o disciplinas afines, que acredite formación en geotecnia y un mínimo de 10 años de experiencia en proyectos y estudios geotécnicos afines.

1.4.4 Mediana minería y gran minería En Chile, la legislación4 ha adoptado una categorización de la minería según el tamaño de la faena minera. En base a lo anterior, se puede entender que la gran minería es aquella empresa minera cuyo fin sea la extracción o beneficio de uno o más yacimientos mineros, y cuya capacidad de extracción de mineral sea superior a 500.000 toneladas brutas mensuales por faena minera. Se puede deducir, asimismo, que la mediana minería abarca aquellas empresas cuyas faenas mineras tengan una capacidad de extracción y/o beneficio igual o menor a 500.000 pero mayor a 5.000 toneladas de mineral mensual. Aquella que es igual o inferior a 5.000 se entiende que es pequeña minería5.

Además de lo anterior, la mediana minería se puede identificar a partir de diferentes definiciones, que han sido planteadas por distintas instituciones del sector minero, las que fueron recogidas por la Sociedad Nacional de Minería en el documento ”Caracterización de la pequeña y mediana minería en Chile”,6 : •

“SERNAGEOMIN: define de acuerdo al número de trabajadores y las horas trabajadas por ellos (entre 80 y 400 trabajadores o entre 200 .000 y 1 .000 .000 de horas trabajadas anualmente).7

•

Instituto de Ingenieros de Minas de Chile (IIMCh): define en base a producción, en que la explotación sea entre 300 y 8.000 toneladas de mineral al día, equivalente a menos de 50.000 toneladas de cobre fino por año.

•

ENAMI: en base a producción, son aquellos que venden en forma individual más de 10 .000 toneladas de minerales o su equivalente en productos mineros .”

1.4.5 Rotura por inestabilidad física de una instalación minera remanente Daño estructural de una instalación minera remanente, generado por la pérdida o reducción de sus capacidades resistentes y/o deformaciones excesivas, que afecta su desempeño, función y uso, perjudicando la vida, salud y seguridad de las personas y/o del medio ambiente.

1.4.6 Incidentes en depósitos de relave Los incidentes se dividen en las categorías de fallas y accidentes. Las fallas y los accidentes se diferencian de acuerdo al estado activo o inactivo del depósito en el momento del incidente (USCOLD, 1994; ICOLD, 2001).

- Fallas o roturas en depósitos de relave Grieta o brecha en un depósito que conduce a la liberación de relave contenido (USCOLD, 1994; ICOLD, 2001).

• Rotura Activa: falla que se presenta en un depósito activo. Un depósito activo se encuentra recibiendo relave al momento del incidente.

Ver artículo 3 letra q) de la Ley 20.551 y el artículo 594 del Reglamento de Seguridad Minera.

También existe un concepto de pequeña minería en el artículo 142 del Código de Minería.

4 5

6

7

20

Gerencia de Investigación y Desarrollo, SONAMI. “Caracterización de la pequeña y mediana minería en Chile”, septiembre de 2014. Ver http://www.sonami.cl/site/wp-content/uploads/2016/03/01.-Importancia-de-la-pequena-y-mediana-mineria-Chile-VP11.pdf .

Esta cita está respaldada en lo que señala el Anuario de la Minería de SERNAGEOMIN. Ver página 149 del Anuario año 2016. http://www. sernageomin.cl/wp-content/uploads/2017/Anuario-2016-sernageomin.pdf

• Rotura Inactiva: falla que se presenta en un depósito inactivo. Un depósito inactivo NO se encuentra recibiendo relave al momento del incidente. Generalmente un depósito inactivo no presenta una laguna de aguas claras.

- Accidentes en depósitos de relave Daño físico como una grieta o movimiento de taludes que no resulta en una liberación del relave depositado.

Los accidentes también incluyen situaciones físicas no dañinas, en las que se puede justificar una acción correctiva (USCOLD, 1994; ICOLD, 2001).

• Accidente Activo: accidente que se presenta en un depósito activo. Un depósito activo se encuentra recibiendo relave al momento del incidente.

• Accidente Inactivo: accidente que se presenta en un depósito inactivo. Un depósito inactivo NO se encuentra recibiendo relave al momento del incidente. Generalmente un depósito inactivo no presenta una laguna de aguas claras.

1.4.7 Potencial de impacto al ambiente Potencial de generación de efectos sobre la vida, salud y seguridad de las personas y/o el medio ambiente que podría ser producida por una falla por inestabilidad física de una instalación minera remanente. Lo anterior es sin perjuicio de lo dispuesto en la normativa ambiental y se aplica única y exclusivamente como indicador de la metodología establecida en la presente guía.

1.4.8 Potencial ocurrencia de inestabilidad o falla Potencial activación de un mecanismo de rotura, por efecto de uno o más factores que tengan incidencia directa sobre la estabilidad física de una instalación minera remanente.

1.4.9 Número de personas a evacuar Corresponde a las personas que, por motivos habitacionales, laborales o recreativos, ocupan de manera permanente, temporal o transitoria un área que puede ser afectada por una falla o rotura debido a inestabilidad física de una instalación minera remanente.

1.5 Agradecimientos Los responsables de elaborar la propuesta metodológica y la presente Guía, para evaluar la estabilidad física de instalaciones mineras remanentes, desean expresar su reconocimiento a los profesionales e instituciones que se mencionan a continuación, por su valiosa colaboración, que constituyó un importante apoyo para lograr los objetivos propuestos.

A INNOVA Chile de CORFO, Línea Bienes Públicos para la Competitividad, por el aporte financiero que posibilitó la ejecución del proyecto INNOVA 15BP-45433.

Al Servicio Nacional de Geología y Minería (SERNAGEOMIN), que actuando como Asociado Mandante y Oferente a través de un Staff de profesionales del Departamento de Gestión Ambiental y Cierre de Faenas Mineras, siempre presentó muy buena disposición para colaborar en todas las actividades del proyecto, coordinar y participar en reuniones de trabajo; visitas a terreno; actividades de difusión y transferencia al sector público y privado. Por la contribución que tuvo en el proceso de revisión de la Guía Metodológica y por la coordinación realizada para incluir en las actividades del proyecto a otros Departamentos de SERNAGEOMIN. Se debe destacar los aportes realizados por el Departamento de Depósitos de Relaves y la Unidad de Evaluación de Grandes Proyectos, en las reuniones de trabajo, actividades de validación de la metodología, visitas a terreno y revisión de la Guía Metodológica, que contribuyeron a mejorar el resultado obtenido.

A las instituciones que participaron en el proyecto como Entidades Interesadas, cuya buena disposición para colaborar y aportes realizados enriquecieron los logros obtenidos en reuniones de trabajo, actividades de validación de las metodologías propuestas y transferencia de los resultados. Destaca el apoyo prestado por la Fundación Tecnológica de la Sociedad Nacional de Minería (SONAMI). Se debe resaltar el interés y la colaboración de la Sociedad 21

Chilena de Geotecnia (SOCHIGE) y los aportes realizados por Daniela Pollak A., Presidenta; Roberto Olguín P., Past Presidente; Javier Ubilla V., César Pastén P., Abelardo Julio A. y José Campaña Z. La buena disposición mostrada por la Unidad de Innovación y Nuevos Negocios de la Empresa Nacional de Minería (ENAMI), con el apoyo de Gonzalo Vergara S., y Ricardo Quiroz A. Asimismo, se agradece las valiosas contribuciones realizadas por profesionales, empresas mineras y consultoras, externas al equipo de trabajo. Se reconoce el valioso aporte en la elaboración de la propuesta metodológica, para seleccionar métodos de evaluación de la estabilidad física de instalaciones mineras remanentes y en la revisión de la Guía Metodológica, realizada por Caius Priscu, Head of Mineral Residue Management de Anglo American, y por Nolberto Contador, Rodrigo Ojeda V., Edison Moreno, Ricardo Torres G. y Wilmar Carhuaierro C. de E-Mining Technology. Se debe hacer un especial agradecimiento a los profesionales de las áreas geomecánica, depósitos de residuos masivos y medioambiental de las empresas Sociedad Punta del Cobre S.A. (PUCOBRE); Minera Candelaria y CODELCO – Ventanas, por la excelente disposición mostrada para visitar sus instalaciones (minas, depósitos de estériles, depósitos de relave, depósito de ripio y depósito de escoria) y por las facilidades prestadas para realizar actividades de validación de las metodologías propuestas. Se agradece la colaboración de José Zambra C. y Fernando Fernández L., Gerente General de FF Geomechanics, y de Esteban Hormazábal, Head of Rock Mechanics Services, Gerente General SRK Chile, y de Millaray Cariqueo M.

22

Aspectos generales sobre inestabilidad fĂ­sica de instalaciones mineras remanentes

2

23

2.1 Inestabilidad física en minas 2.1.1 Minas a cielo abierto

L

a minería a cielo abierto exige la realización de una excavación superficial que contendrá las infraestructuras de servicio, las labores de preparación y las operaciones de arranque propiamente dichas. En este tipo de minería el objetivo primordial de la mecánica de rocas será asegurar la estabilidad de los diversos taludes e infraestructuras de la mina.

En este método de explotación se reconoce dos grandes tipos: - Canteras: explotaciones normalmente de pequeña escala, que se realizan en la ladera de un cerro, con un sistema de banqueo de uno o más niveles. Los materiales extraídos en general no metálicos tienen usos industriales y se extraen directamente para la venta.

- Rajos (Open pit): explotaciones de mayor envergadura, que se construye en forma descendente con un sistema de banqueo y rampas, para lo cual se debe diseñar taludes a escala de bancos, escala interrampa y escala global (que incluye a todas las interrampas). Un talud corresponde a cualquier superficie inclinada respecto a la horizontal que las estructuras de la tierra adopten permanentemente, ya sea en forma natural o como consecuencia de la intervención humana.

La relevancia de la inestabilidad tiene una relación directa con el volumen que esta involucre; de esta forma, por ejemplo, en una mina a cielo abierto la ocurrencia de inestabilidades a escala de banco, que prácticamente son inevitables, tiene menor relevancia que una inestabilidad a escala interrampa, las cuales en lo posible deben evitarse y éstas tienen menor relevancia que una inestabilidad a escala global, ya que en esta última los volúmenes afectados serán sustancialmente mayores.

Para estas instalaciones, la inestabilidad denominada deslizamiento, corresponde a la movilización de masas formadas por rocas, suelos, rellenos antrópicos o mezclas de los anteriores, sobre una superficie de rotura que se presenta en el talud. La inclinación del talud y la tipología del terreno, entre otros factores, determinan el tipo y velocidad del deslizamiento.

El documento denominado Guidelines Open Pit Slope Design (CSIRO, 2009) propone generar terminología más precisa al definir y/o analizar los mecanismos de inestabilidad de un talud de rajo, considerando que los avances tecnológicos per- miten detectar pequeños movimientos en los taludes. Los términos propuestos reconocen el tipo de mecanismo en el talud y su consecuencia (ver Figura 2 .1) .

Tipo

¿Qué es?

Consecuencias

1. Desconfinamiento

Deformación elástica lineal, producto la relajación por pérdida de confinamiento de un talud al remover material por minería.

No conduce necesariamente a una inestabilidad o movimiento a gran escala.

2. Movimiento o Dilatación

Se considera la primera evidencia clara de inestabilidad, con formación de grietas. La dilatación puede tomar forma de creep.

Movimiento a lo largo de superficies (rocas competentes); si no se interviene, puede desencadenar una rotura o inestabilidad.

3. Rotura o Fallamiento

Desplazamiento que genera una inseguridad para operar

Cambia la configuración y el diseño ingenieril inicial es normalmente modificado.

Figura 2.1: Identificación de mecanismos de inestabilidad presente en el talud y su probable consecuencia, en rajos.

Fuente: Extraído de CSIRO, 2009, Guidelines for Open Pit Slope Design.

Desde un enfoque de cierre de faenas, muchos parámetros que, durante la operación de la mina, fueron controlados y mitigados, sufrirán serios cambios que influirán en la estabilidad geotécnica de las paredes del rajo. Es así como los cambios hidráulico-hidrológicos, por el cese de las actividades de secado de taludes, más el normal proceso erosivo que éstas sufran o los fenómenos sísmicos, influirán principalmente en las nuevas condiciones imperantes . Será normal, entonces, que con el trascurso del tiempo ciertos sectores de la mina sean inundados o sufran deslizamientos, por el aumento de presión de poros o cambios en la resistencia al corte que ha sufrido el 24

macizo rocoso . Para evaluar hasta qué punto estos eventos serán seguros y no pondrán en juego la estabilidad física global de la mina, es necesario analizar la escala a la cual se producen estos casos .

En la presente Guía Metodológica se tomará en cuenta el mecanismo de inestabilidad 3. Rotura o Fallamiento, dado que el 1. Desconfinamento y 2 Movimiento o dilatación, no implican una inestabilidad tal que pueda generar un deslizamiento relevante por sí solo.

Desde el punto de vista mecánico, la rotura consiste en un desplazamiento que puede llegar a generar un cambio en la configuración del diseño del o los taludes, por lo que es el mecanismo de inestabilidad más relevante en minas a cielo abierto.

Las distintas clases de roturas que se suelen producir mayoritariamente en los taludes en roca se pueden dividir en cuatro grupos (Ramírez P. y Alejano L., 2004): - Roturas por deslizamientos según uno o varios planos de discontinuidad que afloran en el talud y que incluirán las roturas planas y en cuña.

- Roturas por movimiento relativo de bloques a través de planos de discontinuidad preexistentes que no afloren necesariamente y que incluirán las roturas por vuelco, algunas roturas que siguen discontinuidades paralelas al talud y las roturas de varios bloques.

- Roturas producidas tanto por deslizamiento a lo largo de planos de discontinuidad como por rotura de la roca y que incluirán las roturas en escalón, roturas mixtas, roturas complejas (como roturas por deslizamiento y vuelco) y otras roturas que siguen parcialmente discontinuidades paralelas al talud, como la rotura por pandeo.

- Roturas que se producen siguiendo una superficie circular, sin relación importante con los planos de discontinuidades, y que en términos generales se denominan roturas circulares.

Los mecanismos de rotura que se producen de manera más frecuente son: - La rotura plana se produce siguiendo una superficie definida en parte por estructuras y en parte a través del macizo rocoso de mala calidad geotécnica, por lo general en el pie o parte baja del talud. Las estructuras presentan una dirección aproximadamente igual a la del talud, pero con un buzamiento menor a este. Discontinuidad con dirección aproximadamente igual a la del talud pero que buza menos que éste (ver Figura 2.2 a).

- La rotura en cuña se produce a lo largo de una estructura geológica o bien según la línea de intersección de dos estructuras. El buzamiento de la línea de intersección de ambos planos presenta un buzamiento inferior al ángulo del talud (ver Figura 2.2 b).

- La rotura por vuelco se produce por el volcamiento de columnas de rocas que se separan del macizo delimitadas por estructuras sub verticales, pero que buzan contra éste con una inclinación más bien alta (ver Figura 2.2 c).

- La rotura circular suele tener lugar en macizos rocosos de mala calidad o meteorizados, donde el deslizamiento se produce según una falla circular que define una masa inestable (ver Figura 2.2 d).

Figura 2.2: Esquemas de los tipos más comunes de rotura de taludes.

Fuente: Extraído de Wyllie, D; Mah, C., 2004.

Las roturas que siguen discontinuidades paralelas al talud incluyen diversos mecanismos (rotura por corte en la base, roturas con expulsión de bloque, pandeos), que tienen en común el hecho de que la mayor parte de la inestabilidad va asociada al deslizamiento por las discontinuidades antes mencionadas (ver Figura 2.3).

25

Aunque su aparición resulte mucho menos común, también se dan en la práctica las roturas denominadas mixtas o complejas, en la que parte de la rotura se produce siguiendo juntas preexistentes y parte a través del macizo o la roca, siguiendo mecanismos de rotura y deformación bastante variados. Algunos de estos mecanismos de rotura más complejos incluyen roturas mixtas (en parte por discontinuidades y en parte por calidad del macizo), roturas complejas que pueden incluir fenómenos de vuelco producido por rotura circular en la parte alta (Hoek E. y Bray J., 1974), roturas de varios bloques, rotura por deformación con formación de “kink-bands” (Preh A. y Poisel R., 2004) y rotura por deslizamiento a lo largo de discontinuidades paralelas a la cara del talud con expulsión de bloques (Cavers D., 1981) .

Hay que tener en cuenta, en los taludes, el problema de desprendimiento de rocas. Cualquiera de los tipos de rotura analizados puede dar lugar a fenómenos de caídas de bloques o desprendimientos. Es necesaria la estimación de estos fenómenos desde el punto de vista de la trayectoria de los bloques y desde un punto de vista más empírico, mediante clasificaciones geomecánicas.

Figura 2.3: Fotografía de una rotura por discontinuidades paralelas al talud (mina de carbón Leigh Creek en Australia.

Fuente: Ramírez P. y Alejano L., 2004

En la mayor parte de los casos, el estudio de las inestabilidades de taludes no puede realizarse a nivel general, sino talud por talud, ya que las inestabilidades suelen ir asociadas a la presencia de discontinuidades concretas con orientaciones determinadas. No todas las discontinuidades implican necesariamente la inestabilidad del talud; por ejemplo, la presencia de discontinuidades horizontales por sí solas no suele afectar la estabilidad de los taludes. Análogamente la presencia de discontinuidades verticales con un rumbo perpendicular al del talud, por sí solas, tampoco afecta a su estabilidad.

2.1.2 Minas subterráneas Una mina subterránea se compone de diversas excavaciones o túneles que cumplen diferentes tareas. Así, rampas, galerías de nivel y de transporte, de carguío de mineral y los pozos de ventilación constituyen, por ejemplo, la infraestructura de acceso y servicios de la explotación. Además, existen túneles mineros de servicio y operación directamente relacionados con la extracción de mineral, como son los transversales de acceso y de reconocimiento, galerías de avance, piques y chimeneas de paso de mineral y en general cualquier cavidad realizada en las labores de preparación.

Se puede distinguir básicamente dos técnicas de explotación subterránea: con sostenimiento y sin sostenimiento.

A su vez, la primera de ellas se podría dividir en explotaciones con sostenimiento natural (o Autosoportada) y con sostenimiento artificial (o Artificialmente Soportada). Cada una de estas técnicas básicas se traduce en la práctica en varios métodos mineros (ver Tabla 2.1). No obstante, la adaptación de cada método minero a un yacimiento particular hace que en la práctica cada explotación sea única.

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Explotaciones con Sostenimiento Sostenimiento Natural (Autosoportada)

Con Sostenimiento Artificial (Artificialmente Soportada)

- Room and Pilar - Sublevel and Longhole open stoping

- Bench and Fill Stoping - Cut and Fill Stoping - Shrink Stoping - VCR Stoping

Explotaciones sin Sostenimiento (Por Hundimiento) - Longwall Mining - Sublevel Caving - Block Caving - Panel Caving

Tabla 2.1: División de los métodos de explotación subterráneos principales.

Fuente: Tomado de Brady B. y Brown E., 2004

El objetivo principal de las explotaciones con sostenimiento es restringir los desplazamientos de la roca al nivel elástico, por lo que se acumulará energía de deformación en el sostenimiento ya sea natural o artificial, debiéndose asegurar que no se produzca liberación inestable de energía (rotura del sostenimiento).

Los métodos con hundimiento pretenden inducir desplazamientos a gran escala sobre el techo de la explotación de manera que se vayan propagando a través de los materiales de cobertura; así, se pretende asegurar una deformación continua que vaya cerrando los huecos abiertos, con una disipación energética a través del medio capaz de seguir el ritmo de la extracción.

En las excavaciones subterráneas se puede producir la rotura del terreno alrededor de la excavación, a partir de inestabilidades como convergencia excesiva, derrames, hundimientos y estallidos de roca, entre otros. El conocimiento de la magnitud y dirección del estado tensional del terreno es una parte esencial del diseño de excavaciones subterráneas, pues en muchos casos las tensiones inducidas alrededor de la excavación superan a la resistencia del macizo rocoso (Laboratorio Oficial J.M. Madariaga, 2015).

Cuando los niveles de tensión son bajos, en macizos rocosos fracturados a una profundidad relativamente somera, las inestabilidades son controladas en gran medida por la estructura; la forma más típica de inestabilidad es la caída de cuñas formadas en el techo o hastiales. Estas cuñas o bloques están formados por la intersección de discontinuidades estructurales (juntas, planos de estratificación), que separan el macizo rocoso en unidades discretas.

Se requiere la intersección de 3 planos con la galería para la formación de una cuña de techo y 2 familias junto con el plano de la pared de la galería para una cuña en el hastial. El proceso de rotura se inicia con la caída de una cuña y prosigue con otras cuñas hasta que se forme un arco estable natural en la roca que evita la caída de más rocas o hasta que el espacio libre se llena de material caído (Laboratorio Oficial J.M. Madariaga, 2015).

Los autores de la Guía sobre control geotécnico en minería subterránea (Laboratorio Oficial J. M. Madariaga (LOM), 2015), adoptaron la propuesta realizada por Hoek y Brown en 1980, que relaciona potenciales mecanismos de inestabilidad en túneles, con el aumento de la profundidad a la que estos se encuentren (ver Figura 2.4). Posteriormente se han planteado otras relaciones entre los potenciales mecanismos de inestabilidad y factores como discontinuidades, mineralogía y tipo de roca.

Profundidad y estado del Macizo rocoso Túneles superficiales en suelos o macizos rocosos alterados Macizo rocoso fracturado parcialmente alterado Macizo rocoso masivo, afectado por pocas familias de juntas sanas Macizo rocoso masivo a gran profundidad

Potenciales mecanismos de inestabilidad − Plastificación del terreno en frente y apoyos del sostenimiento − Riesgo de inestabilidad y corto tiempo de estabilidad − Nivel tensional medio-bajo − Inestabilidad asociada a caídas de bloques de clave y/o hastiales − Pocos problemas de estabilidad − Roturas tensionales frágiles: lajeo y posibles estallidos de roca

Figura 2.4: Mecanismos de rotura en un túnel en función de la profundidad y estado del macizo.

Fuente: Tomado de Laboratorio Oficial J.M. Madariaga (LOM), 2015.

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Dentro de los mecanismos de inestabilidad controlados por discontinuidades, los más comunes corresponden a: - Deslizamiento o caída de bloques o cuñas, este mecanismo está controlado por la presencia de fallas intermedias, que en conjunto definen bloques o cuñas sensibles a desprenderse cuando se les genera cara libre.

- Derrumbe progresivo, este mecanismo se gatilla por el alto grado de fracturamiento cuando se sobrepasa el radio hidráulico máximo de una cavidad (área/perímetro), por uso descontrolado de explosivos sin alivio en los contornos y por esfuerzos generados sobre zonas de alto fracturamiento sin sostenimiento.

Dentro de los mecanismos más comunes de inestabilidad controlados por el estado tensional, están las Deformaciones por esfuerzos inducidos, que se producen por alteraciones del macizo rocoso, generadas por concentraciones de esfuerzos, a partir de determinadas condiciones de tensión-deformación.

Otros autores como Hoek han relacionado las inestabilidades típicas y modos de rotura en función del grado de fracturamiento (GSI), tensión mayor y resistencia a compresión simple.

Lorig (2009) describe los mecanismos de inestabilidad potenciales de un túnel en roca y relaciona la razón tensión/ resistencia del macizo rocoso con su grado y tipo de fracturamiento. A partir de esta información, otros autores, Laboratorio Oficial J.M. Madariaga, 2015, realizan el siguiente análisis: - Para macizos rocosos masivos se produce un incremento del riesgo de roturas frágiles o súbitas (popping–spalling–rockburst) a medida que aumenta el nivel tensional respecto a la resistencia.

- Para macizos rocoso moderadamente fracturados o fragmentados, se producen 2 mecanismos: • un incremento de la inestabilidad estructural (por caída de cuñas o bloques) para niveles tensionales bajos y • un incremento de la fragmentación y fisuración por plastificación del macizo a niveles tensionales elevados.

- Para macizos rocosos muy fracturados o tectonizados se produce un aumento de la fluencia al aumentar el nivel tensional.

Estos autores, Laboratorio Oficial J.M. Madariaga, 2015, resumen los tres principales modos o mecanismos de inestabilidad o rotura que se pueden producir en las excavaciones subterráneas: - Inestabilidad por plastificación o fluencia: En macizos rocosos de baja resistencia (comparada con el nivel tensional), la inestabilidad alrededor de una excavación se debe en su mayoría a plastificaciones. Se trata en general de un proceso dúctil, relativamente poco violento, que se traduce en una convergencia importante de la excavación o en un desmoronamiento según las condiciones del terreno (características de la roca intacta y grado de fracturación). Se forma una “zona plástica” alrededor de la excavación que, dependiendo de la razón entre la resistencia y el nivel tensional inducido, se puede estabilizar (a veces con la ayuda de un sostenimiento) o aumentar hasta lograr el colapso de la excavación. En general, este tipo de mecanismo de inestabilidad está asociado a grandes deformaciones de la excavación realizada.

- Inestabilidad estructural o por discontinuidades: En macizos rocosos de resistencia media-alta a bajos confinamientos, las inestabilidades se producen a favor de las discontinuidades, produciendo desprendimientos de cuñas o bloques debido a la gravedad. En macizos rocosos muy fracturados, los desprendimientos se definen por medio de planos de intersección producidos por las propias discontinuidades, fracturas inducidas o zonas de cizalle. El problema de estabilidad se conceptualiza como un cuerpo geométrico tridimensional sometido a la fuerza de gravedad y a las fuerzas dadas por la resistencia al corte a lo largo de las discontinuidades. No obstante, un cierto aumento del estado tensional con la profundidad ocasiona que aumente la tensión normal entre cuñas y bloques, que se sujeten, proporcionando así un mayor grado de estabilidad. El diseño del sostenimiento ante este tipo de mecanismo se realiza mediante análisis de estabilidad de cuñas, o bien mediante modelización numérica en medios discontinuos.

- Roturas frágiles: En macizos rocosos de resistencia alta sometidos a niveles tensionales elevados se producen roturas frágiles que tienen un carácter súbito, incluso explosivo (p.ej. estallidos de roca, lajamiento súbito).

Este tipo de rotura se inicia como resultado de la propagación de grietas de tracción a partir de microfisuras en la roca. Estas grietas se propagan a lo largo de la trayectoria de los esfuerzos principales mayores, fracturándose la roca. Dependiendo de la razón entre la resistencia de la roca intacta y los esfuerzos in-situ, el lajamiento puede limitarse a pequeñas lajas o evolucionar hacia una rotura masiva violenta o estallido.

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Es importante recalcar que no solo basta con caracterizar el mecanismo de inestabilidad en un sector de la mina ya que, como se ha dicho anteriormente, los mecanismos de inestabilidad pueden variar según la cavidad realizada.

En este sentido, es de total relevancia la escala del análisis a considerar.

2.1.3 Mecanismos de inestabilidad y consecuencias geomecánicas.

2.1.3.1 Factores que influyen en la activación de mecanismos de inestabilidad El comportamiento de un macizo rocoso está influido por sus características propias y las de su entorno. Estas características que pueden influir en la detonación de uno o más mecanismos de inestabilidad tanto en rajos como en minas subterráneas, se denominarán en este estudio como “factores”. Así, cualquier problema geotécnico que desemboque en inestabilidad del terreno, viene condicionado por alguno de los factores y sus características, ya sea por sí solos, o por la combinación de ellos, ver figura 2.5.

Además de estos factores básicos a estudiar en cualquier macizo rocoso, ver figura 2.5, es necesario nombrar otros factores que podrían o no estar presentes. Se califican también como factores y en la presente Guía Metodológica los denominaremos Factores Secundarios, ya que corresponden a ciertas características que pueden llegar a influir por sí mismos en la activación de uno o más mecanismos de inestabilidad, por lo que se recomienda, al ser reconocidos, generar estudios que permitan evaluar su relación con posibles generaciones de inestabilidades.

Estas inestabilidades se relacionan principalmente con componentes de esfuerzos en la roca, riesgos geológicos y con actividad sísmica (WorkSafe New Zealand, 2016). Los factores secundarios se diferencian entre la minería a cielo abierto y la subterránea.

- En minería a cielo abierto: • Relleno antrópico. Son muchos rajos en los que, para mejorar situaciones operacionales, se generan taludes a partir de rellenos artificiales o también llamados antrópicos. Dada su heterogeneidad y muy baja compactación en algunos casos, son depósitos altamente densificables y con riesgo de colapso, incluso bajo cargas pequeñas (González de Vallejo y otros, 2004). Esto genera que estos sectores formen parte del diseño general de la mina. Dado que el comportamiento o dinámica de un macizo rocoso es diferente al que tendrá, bajo las mismas condiciones, un relleno artificial, es recomendado especificar estos sectores y generar estudios donde se evalúe su estabilidad.

• Presencia de agua en el talud. La estabilidad de taludes suele estar muy condicionada, además, por la presencia de agua, que en muchos casos es el factor determinante, ya que los coeficientes de seguridad suelen ser muy diferentes para un talud excavado en un macizo rocoso totalmente seco o totalmente saturado (Ramírez y Alejano, 2004). Entre las operaciones que contribuyen a la estabilidad de taludes, destacan las técnicas tendientes a disminuir el nivel freático del talud (realización de canales de salvaguarda, túneles de drenaje, sondeos horizontales y pozos verticales de drenaje) y la colocación de elementos de sostenimiento propiamente dichos.

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CARACTERÍSTICAS DEL MACIZO ROCOSO - Tipo y distribución de las rocas.

- Propiedades de la roca intacta.

- Propiedades del macizo rocoso: estructura y discontinuidades, fracturación, orientación, resistencia a lo largo de discontinuidades, deformabilidad.

- Orientación de la estructura y sus discontinuidades principales.

- Espesor y competencias de los recubrimientos.

CONDICIONES AMBIENTALES - Presiones intersticiales y régimen hidrogeológico e hidrológico.

- Régimen hidrológico - Temperatura y gases existentes en el macizo rocoso.

ESTADO TENSIONAL - Tensiones naturales.

- Tensiones inducidas.

SISMICIDAD - Modelo sísmico local.

GEOMETRÍA DE LA EXCAVACIÓN - Forma, tamaño y orientación.

- Situación con respecto a excavaciones adyacentes.

- Geometría de las intersecciones.

- Esquema y secuencia de avance del minado.

CONDICIONES CONSTRUCTIVAS - Métodos de excavación (escarpe, tronaduras u otro).

- Sistema de sostenimiento.

- El tiempo de exposición abierta de la excavación.

Figura 2.5: Factores que influyen en la inestabilidad del terreno.

Fuente: Tomado de Laboratorio Oficial J.M. Madariaga, 2015.

• Profundidad del Pit > 500 m. “Un número importante de minas que comenzaron sus operaciones de extracción de mineral a inicios o mediados del siglo pasado y que utilizan el método de explotación a cielo abierto (open pit), están alcanzando en la actualidad excavaciones superiores a 800 m por la necesidad de tener mayor beneficio económico, logrando así que los taludes alcancen ángulos de inclinación escarpados, lo que incrementa el riesgo de rotura o problemas en la estabilidad de los taludes” (Tejada, L, 2007, p. 65). Lo anterior hace que los taludes alcancen ángulos de inclinación escarpados, lo que incrementa el riesgo de rotura o problemas en la estabilidad de los taludes. Por esto y dado que es una realidad que recién en estos últimos años se está dando, es necesario generar estudios de estabilidad global para evaluar el comportamiento del macizo en estos casos.

• Formación de Lago Pit. Otro efecto importante en la estabilidad de un rajo ocurre cuando el agua subterránea, agua superficial y otros drenajes post-minería se acumulan dentro de un rajo (pit) inactivo. En estos casos se desarrollan los llamados Pit Lakes (Lagos en el Pit). (Braun, 2002) (ver Figura 2.6). Del punto de vista de potenciales inestabilidades asociadas al desarrollo de pit lakes, la bibliografía no es muy abundante. Dentro de los procesos que conlleva la formación de un lago de pit sólo mencionan ocasionalmente los peligros de estabilidad que podrían presentarse. Algunos de estos peligros identificados (Soni et al, 2014) son excesiva erosión de las paredes (viento – precipitaciones), deslizamientos, subsidencia. En los casos extremos, un colapso principal de la pared del Pit puede crear una ola en el lago del Pit (CSIRO, 2009), esta ola puede rebasar la cavidad y desplazarse corriente abajo. Algunas actividades durante la operación de minas también pueden influenciar el comportamiento a largo plazo del Lago del Pit a la hora del cierre. Por ejemplo, prácticas agresivas de tronadura pueden conducir al daño significativo de la roca en las paredes del Pit. Esto puede dar como resultado roturas o inestabilidad a nivel de banco y un desgaste global de la pendiente de Pit Lake (Holley et al, 2003).

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Figura 2.6: Pit Lake (Lago en el Pit), formado por acumulación de agua lluvia.

Fuente: Gentileza Compañía Minera Pudahuel.

•

Presencia de faena contigua. Existe la posibilidad de que dos minas de diferentes titulares o dueños se operen de forma contigua y, en algunos casos, compartan instalaciones. Por ello, y en vistas al cierre, es imprescindible que la empresa declare la existencia de la faena contigua. Esto es relevante principalmente para que el Servicio tenga todos los elementos para evaluar la estabilidad física de la faena, la que puede verse afectada por la situación antes señalada, lo que es prudente sea considerado en la respectiva evaluación de riesgos del plan de cierre.

- En minería subterránea: • Presencia de acuífero (nivel freático) calculado al cierre. Al igual que en minería a cielo abierto, la presencia de agua en muchos casos es el factor determinante en la estabilidad de un macizo. Dado que durante la operación minera las aguas subterráneas que se pueden intersectar son manejadas y reutilizadas y, por lo tanto, no poseen durante este tiempo un nivel natural, es necesario que se realice un cálculo para definir el nivel freático desde el momento del cierre en adelante. Esto es de vital importancia pues la presencia de agua en el macizo rocoso, dependiendo de sus condiciones, puede detonar inestabilidades.

• Emanación de gases (presencia de falla-exposición). Dado que en Chile existen diversos tipos de recursos naturales, se engloba dentro de este estudio a las minas que explotan combustibles fósiles (como petróleo o carbón). En estos casos es de vital importancia generar estudios respecto a la posibilidad de emanación de gases “peligrosos”, tanto para el ser humano como para el ambiente desde el momento del cierre.

• Posibilidad de inundación por escorrentía superficial o cuerpo de agua. Dado que nuestro país posee una amplia diversidad geográfica, existen yacimientos minerales que se encuentran en las cercanías de cuerpos de agua y principalmente desde el centro al sur de Chile, en cercanías de zonas de escorrentía superficial. En esta Guía Metodológica se entenderán como cuerpos de agua los Lagos, Lagunas y al Océano, y como escorrentía superficial a los Ríos, que pueden ser de régimen estable, intermitente o estacional.

Dado que el año 2017 en la mina Delia II, ubicada en la comuna de Chile Chico, en la Región de Aysén, se generó un fatal accidente detonado por una inundación de la mina subterránea que estaba ubicada en las cercanías de un lago, se reconoce la relevancia de, en estos casos, declarar la existencia o cercanía a estos cuerpos y generar estudios para evaluar posibles inundaciones durante el cierre y el post cierre.

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• Disolución. Es un tipo de meteorización química que se produce principalmente por la presencia y circulación de agua en tipos de roca formadas por minerales vulnerables a su disolución. Según González de Vallejo y otros (2004), se distinguen dos tipos de materiales más propensos a este tipo de meteorización: materiales yesíferos y salinos, donde el agua puede generar una rápida disolución pudiendo ocasionar colapsos en el sector; y materiales calcáreos, donde se puede generar una disolución más lenta y más fácil de controlar. Por esto, es relevante que, al tener alguno de estos tipos de roca en el macizo rocoso y que exista la presencia de agua en contacto con ellos, se presente los estudios tendientes a definir posibles disoluciones, sus tiempos y posibles consecuencias.

2.1.3.2 Consecuencias geomecánicas Para esta Guía Metodológica, se entiende como “consecuencias geomecánicas” a los efectos referidos a la forma de comportamiento de un macizo rocoso frente a la activación de uno o más mecanismos de inestabilidad detonados por uno o más factores. Estas consecuencias condicionan la clasificación de la estabilidad física en una mina.

Las consecuencias que se han definido como las más recurrentes e importantes se presentan en la tabla 2.2. Como se puede apreciar, se han identificado diferentes consecuencias geomecánicas, tanto para rajos como para minas subterráneas, por la relevancia y los efectos que generan en un macizo rocoso los factores constructivos (métodos de explotación).

RAJOS

MINAS SUBTERRÁNEAS

CONSECUENCIAS GEOMECÁNICAS

CONSECUENCIAS GEOMECÁNICAS

Caída de bloques y/o cuñas

Altos rangos de deformación

Falla estructura geológica relevante

Caída de bloques y cuñas

Sobreexcavación y/o adelgazamiento base del talud

Sobreexcavación

Roturas complejas

Falla de estructura geológica relevante

Roturas circulares

Daños en macizos de comportamiento frágil

Asentamiento-Subsidencia-Colapso

Asentamiento-Subsidencia-Colapso

Tabla 2.2: Consecuencias geomecánicas en minas.

A continuación, se definen brevemente cada una de ellas. Dado que algunas de ellas se repiten en ambos tipos de excavación (rajo y subterránea), se describirán en conjunto.

- Caída de bloques y/o cuñas. Siempre que se corten o junten tres discontinuidades se formarán cuñas de roca en un macizo rocoso. A su vez, si se cruzan cuatro o más se formarán bloques, los que son potencialmente inestables. Se debe tener en cuenta que, en rocas estratificadas, la estratificación suele ser la discontinuidad principal. Para que una cuña de roca caiga o deslice por gravedad, el vértice de la cuña debe mirar hacia el interior del macizo rocoso. Si este vértice mira hacia la galería o la cara libre, no tendría salida y no podría caer (Laboratorio Oficial J.M. Madariaga, 2015).

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Figura 2.7: Formación de cuñas, bloques inestables por la apertura de las discontinuidades, el avance de la excavación y no aplicación de elementos de sostenimiento.

Fuente: Sociedad Nacional de Minería Petróleo y Energía, 2004.

- Falla de estructura geológica relevante. Las estructuras geológicas relevantes se considerarán, para esta Guía Metodológica, como las estructuras geológicas que, para la escala de la excavación y sus características, se considere como de importancia. Por ejemplo, un dique de mala calidad geotécnica puede ser considerado como relevante si es que posee dimensiones que para la escala de explotación sea identificable, genere anisotropías en el macizo (sea considerado como una discontinuidad importante) y/o posea un comportamiento geotécnico muy diferenciado con el resto de los materiales del macizo. Otras estructuras pueden corresponder a fallas geológicas, planos de estratificación, etc. Así, la falla de estas estructuras es considerada una consecuencia importante en una mina.

- Sobreexcavaciones Comportamiento del macizo rocoso generado cuando éste posee un alto grado de fracturación. Este solo hecho puede generar esta consecuencia incluso sin previo aviso (Laboratorio Oficial J.M. Madariaga, 2015).

Figura 2.8: Influencia del grado de fracturación y orientación de la galería sobre la formación de cuñas y sobreexcavaciones.

Fuente: Sociedad Nacional de Minería Petróleo y Energía, 2004.

- Altos rangos de deformación. Como deformación se entenderá al cambio de forma o configuración de un cuerpo, correspondiéndose con los desplazamientos que sufre la roca al soportar la carga. Compara condiciones en dos instantes, y concierne únicamente a la configuración de los cuerpos. En el ámbito geotécnico, es necesario describir adecuadamente el nivel de deformaciones o desplazamientos para utilizar los conceptos de inestabilidad y fallamiento, reconociendo niveles de severidad según los siguientes conceptos básicos (González de Vallejo y Otros, 2002). Estas deformaciones son producidas por las tensiones o esfuerzos generados por la aplicación de las fuerzas en las rocas, dependiendo de la resistencia de las mismas y de otras condiciones extrínsecas al propio material rocoso (Ramírez y Alejano; 2004). Además, la presencia de discontinuidades en los macizos rocosos hace que en la mayor parte de los casos no exista prácticamente resistencia alguna a la 33

tracción. Por tanto, los macizos rocosos no son capaces, en general, de generar y resistir tracción. Todo ello implica que, en el diseño de excavaciones, cuando se identifique mediante el análisis una zona del macizo sometida a tracción, esta zona se distenderá y las tensiones se redistribuirán en el entorno de la misma. Esta distensión podrá originar la inestabilidad puntual de la roca, que tendrá lugar como separación episódica o progresiva de unidades de roca del macizo (Ramírez y Alejano, 2004).

- Roturas complejas. Este tipo de rotura se caracteriza en que parte de la rotura se produce siguiendo juntas preexistentes y otra parte a través del macizo rocoso, siguiendo mecanismos de rotura y deformación bastante variados. Algunos de estos mecanismos de rotura más complejos incluyen roturas mixtas (en parte por discontinuidades y en parte por calidad del macizo), roturas complejas que pueden incluir fenómenos de vuelco producido por rotura circular en la parte alta (Hoek y Bray, 1974), roturas de varios bloques, rotura por deformación con formación de “kink-bands” (Preh y Poisei, 2004) y rotura por deslizamiento a lo largo de discontinuidades paralelas a la cara del talud con expulsión de bloques (Cavers, 1981).

- Roturas circulares. Roturas o inestabilidades que suelen tener lugar en macizos rocosos de mala calidad geotécnica o meteorizados. En este caso, la rotura por deslizamiento se produce siguiendo una trayectoria circular.

- Daños en macizos de comportamiento frágil. En macizos rocosos de resistencia alta sometidos a niveles tensionales elevados se producen roturas frágiles que tienen un carácter súbito, incluso explosivo (p.ej. estallidos de roca, lajamiento súbito). Este tipo de rotura se inicia como resultado de la propagación de grietas de tracción a partir de microfisuras en la roca. Estas grietas se propagan a lo largo de la trayectoria de los esfuerzos principales mayores, fracturándose la roca. Dependiendo de la razón entre la resistencia de la roca intacta y los esfuerzos in-situ, el lajamiento puede limitarse a pequeñas lajas o evolucionar hacia una rotura masiva violenta, pudiendo provocar proyecciones o estallidos de roca (Laboratorio Oficial J.M. Madariaga, 2015).

- Asentamiento-Subsidencia-Colapso. Estos procesos corresponden a movimientos de componente vertical (González de Vallejo y otros, 2004). En este trabajo, se agrupan tres denominaciones en este tipo de consecuencia: Asentamiento que corresponde a un hundimiento o descenso lento del terreno, a pequeña escala, caracterizados por grietas semi circulares, las que pueden formar escalones; Subsidencia que corresponde a un hundimiento o descensos lentos y paulatinos de la superficie del terreno; y Colapso, hundimiento repentino de la superficie del terreno, cuando éste alcanza una situación límite en la resistencia de las rocas suprayacentes, sometida a tensiones que no puede soportar. Los materiales presentan un comportamiento frágil con roturas violentas.

2.2 Inestabilidad física en depósitos de residuos masivos mineros 2.2.1 Depósitos de relave De los diferentes tipos de depósitos de residuos masivos mineros, los tranques de relave son los que presentan un mayor riesgo desde el punto de vista de la estabilidad mecánica.

El catastro de depósitos de relave, publicado por el Servicio Nacional de Geología y Minería (SERNAGEOMIN, 2016), identificó un total de 696 depósitos distribuidos entre la Región de Arica y Parinacota y la Región del Libertador Bernardo O’Higgins, además de aquellos emplazados en la Región de Aysén. Respecto del tipo de depósito de relave, el catastro indica que el 82% (567), corresponde a tranques de arenas de relave; 15 % (105) son embalses de relave; 2% (15) corresponde a depósitos de relave filtrado; espesados y en pasta; y el 1% (8) son depósitos de los cuales no se dispone información. Del total de los depósitos, 21% (148) se encuentran en situación de abandono; 16% (112) están activos y 63% (436) se encuentran inactivos.

En los depósitos de relave ante un escenario de falla o colapso, parte del relave depositado es liberado a través de una brecha. El resultado es similar a un deslizamiento de terreno junto con el flujo de las lamas embalsadas, liberando una gran parte de los materiales depositados, ya que los relaves saturados se encuentran como un fluido bajo la forma de una “pasta” viscosa, alcanzando grandes velocidades de desplazamiento. De los depósitos de relave son los tranques de arenas de relave que presentan un mayor riesgo desde el punto de vista de la estabilidad física, ante un inapropiado o incorrecto diseño, inadecuada operación, insuficiente control y mal manejo de aguas.

A nivel mundial, del total de incidentes reportados en depósitos mineros (desde 1901 a 2017), el 45% de un total de 129 casos se generaron en tranques o embalses de relave. Según la clasificación propuesta por USCOLD (1994) e 34

ICOLD (2001), los incidentes (accidentes y fallas) se produjeron por las siguientes causas: - Inestabilidad de taludes en condiciones estáticas, que incluye deslizamientos en los taludes del muro resistente del depósito; - Rebose (overtopping) en el depósito, debido a evento hidrológicos o deficiente control operacional de la laguna de aguas claras; - Inestabilidad debido a los efectos producidos por movimientos sísmicos; - Seepage, deficiencias de estabilidad relacionadas con filtraciones hacia al depósito y/o suelo de fundación de éste, incluyendo piping (tubificación).

- Estructural, deficiencias estructurales de un vertedero de canal abierto, estructuras de decantación o tuberías de descarga de relave.

- Erosión, daño erosivo superficial no relacionado con deficiencias estructurales; - Subsidencia de mina, liberación de relave hacia trabajos subterráneos, o daños en el depósito causados por operaciones de minas subterráneas.

En Chile, se han reportado cerca de 40 casos de incidentes tipo falla en tranques de arenas de relave, dentro del período comprendido entre los años 1915 y 2015. (Dobry and Alvarez 1967, Castro and Troncoso 1989, Troncoso 2002; Villavicencio et al. 2014, entre otros). A partir del análisis de los casos documentados, realizado por Villavicencio et al. (2014), es posible concluir que: - Los casos de fallas han ocurrido principalmente por licuación sísmica, seguido por inestabilidad de taludes con deformaciones sísmicamente inducidas y overtopping con fallas por flujo, emplazados en zonas con un régimen pluviométrico medio, correspondientes a las regiones de Valparaíso, Metropolitana, Rancagua (zonas centro), y Maule (centro-sur).

- Los mecanismos de falla por licuación sísmica, inestabilidad de taludes y overtopping se han generado principalmente en tranques de arenas de relave en operación, abandono o cierre, construidos por el método “aguas arriba”, con una altura máxima inferior a 50 m, pertenecientes al sector de la mediana minería del cobre. Es importante destacar que en Chile el método de construcción de tranques de arenas de relave denominado aguas arriba, está excluido de la normativa legal que regula a estas instalaciones desde el año 1970 (Art. 28; DS 86) y fue prohibido expresamente a partir del año 2007 (Art. 14, letra h, DS 248).

- Los casos históricos de fallas de tranques de arenas de relave emplazados en la Región de Valparaíso, causados por eventos sísmicos de importancia (terremotos de los año 1965, 1985 y 2010), correspondientes a cerca del 70% del total de los casos reportados, presentaron los siguientes factores en común: método “aguas arriba”, nula o deficiente compactación, taludes en dirección “aguas abajo” entre 1,2:1 y 1,7:1 (V:H) generados por simple depositación hidráulica de las arenas de relave cicloneadas y alto grado de saturación (causado por precipitaciones, inadecuado manejo de aguas superficiales y/o aguas subterráneas).

Los casos de falla de los tranques Barahona (Figura 2.9), El Cobre (Figura 2.10) y Las Palmas (Figura 2.11), de los años 1928, 1965 y 2010, respectivamente, constituyen sólo una muestra de las catástrofes con pérdidas de vidas humanas, que se pueden generar debido a un inadecuado comportamiento mecánico, frente a eventos sísmicos conducentes a escenarios de falla o colapso estructural.

a)

b)

Figura 2.9: Tranque Barahona. a) Situación antes de la falla, año 1927. b) Situación post-falla por licuación sísmica.

Terremoto del 1 de diciembre del año 1928 . Región VI del Libertador B . O’Higgins .

Fuente: Troncoso et al., 1993 .

35

a)

b) Figura 2.10: Tranque El Cobre. a) Situación antes de la falla, año 1943. b) Situación post-falla por licuación sísmica.

Terremoto del 28 de marzo del año 1965. Región V de Valparaíso.

Fuente: Ubilla, 2014.

Entre los principales mecanismos de falla observados en Chile, existen tres causas comunes que generaron los escenarios de inestabilidad: el método de construcción empleado, el deficiente grado de compactación, el contenido de finos presente en la granulometría de las arenas de relave, el elevado grado de saturación por precipitaciones, los inadecuados manejos de aguas superficiales (laguna de aguas claras) y/o subterráneas.

a)

b) Figura 2.11: Tranque Las Palmas post-cierre. a) Situación antes de la falla. b) Situación post-falla por licuación sísmica.

Terremoto del 27 de febrero del año 2010. Región VII del Maule.

Fuente: Verdugo y González, 2015.

Considerando estos antecedentes y los registros de incidentes reportados a nivel mundial (ICOLD, 2001; Rico et al.

2008; Azam & Li 2010; World Information Service on Energy – Uranium Project, 2017), la posibilidad de ocurrencia de estos mecanismos de falla y otros como la erosión interna (pipping), la licuación estática y la inestabilidad del suelo de fundación, debería ser evaluada y analizada conforme a lo indicado en la tabla 2.3.

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Tipo de depósito

Licuación sísmica

Inestabilidad de taludes

Deformaciones sísmicamente inducidas

Rebose (Overtopping)

Erosión interna (pipping)

Licuación estática

Inestabilidad del suelo de fundación

Tranques de relave

Sí

Sí

Sí

Sí

Sí

Sí

Sí

Embalses de relave

No

Sí

Sí

Si

Si

No

Sí

Depósitos de relave filtrados

(*)

Sí

Sí

No

No

(*)

Sí

Depósitos de relave espesados

(*)

Sí

Sí

No

No

(*)

Sí

Depósitos de relave en pasta

(*)

Sí

Sí

No

No

(*)

Sí

Nota: (*) El estado actual del conocimiento y la experiencia en Chile, indican que no hay certezas claras respecto de la posibilidad de ocurrencia de fallas por licuación sísmica o licuación estática en este tipo de depósitos.

Tabla 2.3: Mecanismos de falla a analizar en depósitos de relave.

En el caso de depósitos de relave singulares, que por motivos de diseño, desarrollos tecnológicos, características de los materiales o modificaciones del proyecto, entre otros, no cumplan con las tipologías y características definidas por las normativas o regulaciones vigentes, se deberá considerar de manera particular los mecanismos de falla que se analizarán.

2.2.1.1 Licuación sísmica Durante eventos sísmicos, los tranques de arenas de relave han mostrado que pueden ser muy susceptibles a la licuación, en caso de no ser diseñados, construidos y operados de manera adecuada.

La acción de estas solicitaciones conduce al aumento de las presiones intersticiales, sin posibilidad de que sean disipadas de manera rápida en relación al tiempo de carga, hasta anular parcial o totalmente los esfuerzos efectivos de confinamiento y por consecuencia la resistencia al corte de las arenas. Luego se genera el colapso de la estructura constituida por las partículas, generándose grandes deformaciones debido a la baja resistencia al corte que presentan bajo este escenario los materiales constituyentes (figuras 2.12 y 2.13).

a)

b)

Figura 2.12: Fallas por licuación sísmica. Terremoto del 3 de marzo del año 1985. a) Tranque Cerro Negro. b) Tranque Veta del Agua. Región V de Valparaíso.

Fuente: Castro, 2003.

37

En los casos de licuación sísmica reportados en tranques de relave chilenos, el análisis permite identificar los siguientes factores (Troncoso et al . 1993, Blight et al . 2000, Verdugo 2011): - Método de construcción “aguas arriba”, generó fallas por licuación a nivel basal de los muros resistentes (lamas sueltas no consolidadas).

- Baja densidad de las arenas de relave empleadas para la construcción del muro resistente debido a la deficiente compactación mecánica aplicada.

- Las arenas de relave empleadas en la construcción de los muros resistentes, presentaban un alto contenido de limos. Los deficientes sistemas de depositación y cicloneo empleados, generaron lentes de limos de baja resistencia al corte en el talud “aguas abajo”, en sectores próximos al coronamiento de los tranques. Ello facilitó el inicio del desarrollo de los mecanismos de falla críticos.

- Muchos tranques se encontraban en funcionamiento al momento de los terremotos y presentaban una laguna de “aguas claras” muy próxima al coronamiento del muro resistente. La presencia de agua fue fundamental para un rápido incremento de las presiones intersticiales durante las cargas sísmicas.

a)

b)

Figura 2.13. Efectos producidos por el terremoto del 27 de febrero de año 2010. a) Terrazas escalonadas en muro resistente producto de la licuación sísmicamente inducida. b) Cráteres en cubeta de embalse. Región VII del Maule, Chile.

Fuente: Villavicencio et al., 2014.

2.2.1.2 Inestabilidad de taludes Cuando no se presentan condiciones de generación de presiones intersticiales para el desarrollo del fenómeno de la licuación, la acción sísmica puede ocasionar problemas de inestabilidad de taludes cuyas consecuencias pueden afectar en gran medida la estabilidad estructural y operacional de un depósito de relave. Un escenario de inestabilidad de taludes puede ser generado por los siguientes factores: - Aumento del grado de saturación en el talud, por variación de la posición del nivel freático en relación al considerado en el diseño, como consecuencia de lluvias intensas, condiciones hidrogeológicas, condiciones hidrológicas, inexistencia o inadecuado funcionamiento del sistema de drenaje basal y/o mal manejo de la laguna de “aguas claras”, entre otros. Este factor puede ser generado por un diseño inadecuado, construcción defectuosa y/o deficiencias en la operación.

- Disminución de la resistencia del material que conforma el talud en condición saturada.

- Presencia de una capa de baja resistencia en el muro resistente, asociado con la depositación de capas de arenas de relave mal cicloneadas con un alto porcentaje de partículas finas (< 74 µm), generada por problemas constructivos y/u operacionales.

- Geometría inadecuada de muro resistente (ancho de coronamiento, altura de revancha y pendiente de taludes).

- Investigación geotécnica insuficiente y/o inapropiada caracterización del suelo de fundación.

38

Las observaciones han permitido identificar diferentes superficies de deslizamiento con una morfología tipo semi-circular o “cuña” (Figuras 2.14 y 2.15). Según estudios realizados por Troncoso (1997), los mecanismos de falla en tranques de arenas de relave construidos empleando los métodos “aguas arriba” y “eje central”, generan superficies de deslizamiento tipo “cuña deslizante”.

a)

b)

Figura 2.14. Inestabilidad de taludes. a) Superficie de falla tipo circular. b) Superficie de falla tipo cuña. Región V de Valparaíso.

Fuente: Gentileza Grupo de Geotecnia PUCV.

a)

b) Figura 2.15. Inestabilidad de taludes en un tranque de arenas de relave no activo. a) Deslizamiento de taludes generado justo durante una réplica sísmica del terremoto del 27 de febrero del año 2010. b) Situación post-inestabilidad de taludes. Región V de Valparaíso.

Fuente: Gentileza Grupo de Geotecnia PUCV.

Según Castro y Troncoso (1989) y Castro (2003), en un tranque de arenas de relave, un escenario de inestabilidad mecánica bajo condiciones sísmicas puede producirse al momento que las tensiones de corte inducidas por el sismo (td) son superiores a la resistencia no drenada del material (Su). Las deformaciones asociadas sarán de gran magnitud, bajo las siguientes condiciones: - El material presenta una densidad suelta y se encuentra en estado de saturación.

- La acción sísmica desencadena la falla si la deformación acumulada alcanza el valor de deformación inicial de activación.

2.2.1.3 Deformaciones sísmicamente inducidas Las deformaciones que se producen en tranques de arenas de relave pueden representar reducciones significativas de la revancha del muro resistente del depósito y se manifiestan tanto con grietas progresivas como con desplazamientos (verticales y horizontales). La pérdida de revancha y del coronamiento, es crítica para la seguridad del depósito y la capacidad de embalse de la cubeta.

39

En el caso de un exceso de presión de poros generado por la acción de cargas sísmicas, si el material que conforma el muro resistente del tranque de arenas de relave, presenta un comportamiento dilatante, se puede presentar el fenómeno de la movilidad cíclica (Verdugo, 2011). En este caso el material presentaría inicialmente deformaciones suaves o leves, que posteriormente se van incrementando progresivamente. Dependiendo de la magnitud de estas deformaciones, si éstas son superiores a la altura de revancha y/o reducen el ancho del coronamiento del muro resistente, pueden desencadenar una falla por “overtopping”.

Investigaciones realizadas en tranques de arenas de relave post-terremoto, es posible identificar los siguientes casos de deformaciones sísmicamente inducidas: - Deformaciones bajo tensiones de tracción: Los fenómenos de propagación de ondas sísmicas causan tensiones de tracción que pueden sobrepasar la resistencia de los materiales. Esto se genera parcialmente en el coronamiento de un tranque de arenas de relave, donde la amplificación de las aceleraciones puede ser máxima y las presiones de confinamiento son mínimas. Las grietas son longitudinales y se propagan desde la superficie hasta algunos metros de profundidad. Este tipo de discontinuidades no constituyen un riesgo de vaciamiento parcial o total de la cubeta (Figura 2.16).

Figura 2.16. Grietas longitudinales en muro resistente generadas por tensiones de tracción.

Fuente: Villavicencio et al., 2014.

- Deformaciones por tensiones de corte sísmicas: Si la aceleración sísmica sobrepasa a la aceleración que genera una condición de equilibrio límite en el talud del muro resistente, se pueden producir deslizamientos. Este tipo de deslizamientos producen grietas de un ancho comprendido entre 0,10 a 1,00 (m) al inicio de la superficie de rotura. Cuando se genera el desplazamiento del bloque inestable, se forma una escarpa en la zona superior de la superficie de falla. La magnitud de este desplazamiento depende de la duración del sismo y del número de ciclos durante los cuales la aceleración de fluencia es sobrepasada, figura 2.17.

Figura 2.17 Deformaciones por tensiones de corte sísmicas en muro resistente.

Fuente: Villavicencio et al., 2014.

40

- Asentamientos por consolidación: Las grietas son paralelas al coronamiento del tranque, con rotación y asentamiento del muro hacia la cubeta de embalse, las que se traduce en la aparición de discontinuidades que podrían inducir superficies de rotura potencial. Este tipo de grietas se han generado en tranques de arenas de relave construidas por los métodos “aguas arriba” y “eje central”.

Figura 2.18. Deformaciones en talud “aguas arriba” en muro resistente por asentamientos en zona de lamas.

Fuente: Villavicencio et al. (2014).

Más peligrosa es la generación de grietas debido a asentamientos provocados por la existencia de bolsones de lamas existentes en el interior del muro resistente. Estos bolsones son el resultado de una inadecuada operación y construcción de un tranque de arenas de relave. Generalmente tienen una forma de parábola abierta hacia la cubeta, avanzando en dirección “aguas abajo”. En casos extremos, éstas pueden inducir un flujo y vaciamiento de los materiales embalsados (Figura 2.18).

2.2.1.4 Rebose (Overtopping) El mecanismo de falla por overtopping o rebose se puede generar tanto en tranques de arenas de relave, como en embalses de relave. En efecto, este fenómeno se presenta si el volumen de lamas excede la capacidad del depósito o si la laguna de aguas claras no es manejada de manera adecuada y se encuentra adosada al muro resistente, con el espejo de agua muy cercano o superior a la altura de revancha (Figura 2.19).

El aumento progresivo del nivel de la laguna de aguas claras podría ser el resultado de un evento extraordinario de precipitaciones intensas, de un inadecuado diseño de las obras necesarias para evacuar las aguas provenientes de escorrentía superficial (Ej.: canales de contorno), un error durante la operación de un depósito de relave, entre otros factores. En menor medida, el nivel de la laguna de aguas claras también puede sobrepasar la revancha del muro en forma de olas generadas por vientos, sismos o deslizamientos de laderas al interior de la cubeta.

Figura 2.19. Nivel excesivo de lamas y laguna de “aguas claras” adosadas al muro resistente de tranques de arenas de relave.

Fuente: Tailing.info, 2017.

41

En este contexto es posible que se presenten dos escenarios de falla: - Si la laguna de aguas claras se encuentra en contacto con el muro resistente del depósito, el nivel del agua aumenta al interior de éste, generando inicialmente una pequeña zona de ruptura que comienza desde el pie del talud. Bajo este escenario, se produce una superficie de deslizamiento que puede conducir a una falla progresiva del depósito. Por otra parte, el aumento rápido de las presiones intersticiales podría desencadenar incluso un mecanismo de falla por licuación estática (Davies et al. 2000, Fourie et al. 2001).

- Si el nivel de agua o bajo porcentaje de solidos continúa aumentando en la cubeta, sobrepasando la revancha, se genera un overtopping. Luego se produce una zona que será afectada por el flujo que puede conducir a un colapso parcial o total de colapso del depósito de relave (Figuras 2.20 y 2.21). Como resultado se produce el flujo de los relaves almacenados en dirección “aguas abajo”.

a)

b)

c)

Figura 2.20. a) Cubeta de embalse. b) Falla del muro resistente por overtopping. c) Flujo de los relaves en dirección “aguas abajo” del depósito.

Fuente: Tailing.info, 2017 .

a)

b) Figura 2.21. Falla por “overtopping”. a) Muro resistente y cubeta del tranque de arenas de relave. b) Falla por flujo en dirección “aguas abajo”.

Fuente: Gentileza Grupo de Geotecnia PUCV.

A continuación son presentados otros mecanismos de fallas no reportados ni documentados en Chile, pero que sí se han generado en depósitos de relave de otros países mineros, correspondientes a la erosión interna (piping), la licuación estática y la inestabilidad por falla del suelo de fundación (USCOLD 1994; ICOLD, 2001; Azam and Li; 2010).

2.2.1.5 Erosión interna (Piping) En depósitos de relave, el fenómeno de erosión interna, piping o tubificación se genera por un arrastre progresivo de las partículas más finas que conforman el material empleado para la construcción del muro resistente o aquel que constituye el suelo de fundación del depósito.

42

Para que se genere erosión interna se deben presentar tres factores claves: la susceptibilidad del material a ser erosionado o resistencia a la erosión (plasticidad y dispersividad), generación de una carga hidráulica crítica (gradientes hidráulicos y velocidades de flujo elevados, que inducen el movimiento de partículas) y la disminución de las tensiones efectivas del suelo producto del aumento de las presiones de poros, hasta valores críticos que generan un desequilibrio en la estructura del suelo y la migración de las partículas finas contenidas en los relaves.

En un escenario desfavorable, la erosión interna o piping puede dar resultado a la creación de un canal directo desde la cubeta al talud aguas debajo del depósito de relave, generando fallas locales o masivas de la estructura (Figura 2.22).

Figura 2.22. Falla por piping de las lamas y muro resistente.

Fuente: Gentileza Grupo de Geotecnia PUCV.

2.2.1.6 Licuación estática El mecanismo de falla por licuación estática en depósitos de relave, es muy similar al que genera una licuación sísmica, diferenciándose principalmente en los factores que la produce. En el caso de la licuación estática, los principales factores que desencadenarían la generación de este fenómeno son los siguientes (Davies et al. 2000): - Incremento de la presión de poros inducida por el incremento del nivel freático, y/o un cambio en la presión de poros desde una condición inferior que la hidrostática a igual que la hidrostática, o superior.

- Razón de carga excesiva debido a un crecimiento rápido del depósito.

- Esfuerzo de corte estático excesivo en la superficie de falla, llevando a una licuación “espontánea”.

- Movimiento del suelo de fundación lo suficientemente rápido para generar una condición de carga no drenada en los relaves susceptibles a un colapso espontáneo.

Como resultado de una falla por licuación estática se produce un colapso en el depósito, generándose grandes deformaciones debido a la baja resistencia al corte que presenta el relave bajo este escenario. Ejemplos de falla por este mecanismo los constituyen los casos de los depósitos de relave de Sullivan (Canada 1991), Stava (Italia, 1995), y Bento Rodrigues (Brasil, 2015), entre otros.

2.2.1.7 Suelo de fundación Las fallas del suelo de fundación, la mayoría de las veces se generan debido a una falta de información o malinterpretación de antecedentes del sector de emplazamiento del depósito de relave (geología, hidrogeología y geotecnia, entre otros). Si existe un estrato de suelo débil o roca blanda, situada a una reducida profundidad bajo la estructura, se podrían generar movimientos a lo largo de un plano de falla si el peso del depósito produce esfuerzos que superen la resistencia al corte de los suelos que conforman el estrato débil. Un ejemplo reciente de este tipo mecanismo de falla corresponde al depósito de relave Mount Polley (Canada, 2014).

43

Es importante señalar que si bien en Chile no se ha informado ni documentado fallas por licuación estática y fallas del suelo de fundación, se deben tener en cuenta. Ello, debido a que las condiciones requeridas para la generación de ambos mecanismos pueden producirse en depósitos de relave en operación y cerrados.

2.2.2 Botaderos de estériles mineros y depósitos de ripios de lixiviación Para el análisis de los mecanismos de falla, en primer lugar, en esta Guía Metodológica se ha considerado dos grupos definidos por los botaderos estériles mineros (BEM) y los depósitos de ripios de lixiviación (DRL). Cada grupo incluye los siguientes tipos de residuos mineros masivos: - Botaderos estériles mineros (BEM): estériles mineros, baja ley, marinas/desmontes y escorias.

- Depósitos de ripios de lixiviación (DRL): ripios, pilas de lixiviación estáticas y pilas ROM. Una serie de casos de falla han sido reportados y descritos a nivel internacional, particularmente generados en botaderos de estériles mineros (BEM) (Piteau, 1991; Hawley & Cunning, 2017). El análisis de estos casos ha permitido identificar los factores claves que contribuyeron a la generación de un escenario de inestabilidad. Las fallas mayoritariamente se han generado en los taludes de los BEM, y con menor frecuencia en el suelo de fundación e interfase basal BEM/suelo de fundación (Dawson et al. 1998; Hungr et al. 2002; MacLemore et al. 2009; Valenzuela, 2011; Hawley & Cunning, 2017, entre otros).

Según McLemore et al. (2009) una falla en este tipo de botaderos o depósitos corresponde al deslizamiento no controlado o imprevista del material más allá de los límites del mismo. En general, la mayoría de las fallas son generadas por acciones perturbadoras, las que pueden describirse de la siguiente manera: - Eventos súbitos, intensos o extremos: flujos, terremotos, actividad volcánica y glaciaciones, que generan solicitaciones mayores a las consideradas en el diseño del botadero.

- Acciones lentas, pero perpetuas como la erosión del viento y del agua, la acción de las heladas, otras formas de meteorización y descomposición, reacciones químicas y biológicas (intrusión de raíces, animales y el hombre).

Las fallas por eventos súbitos, intensos o extremos, incluyen: flujos (flow slide), fallas de fundación e inestabilidades de borde o de taludes.

Si bien la mayoría de los registros de falla se han generado en BEM de carbón, que difieren en origen a los residuos mineros generados por la minería metálica, existe consenso respecto a los mecanismos de falla y factores asociados (Hawley & Cunning, 2017). Como antecedente, en Chile se ha documentado sólo un caso de falla que se generó en un BEM de altura comprendida entre los 330 y 530 (m), perteneciente a una mina de cobre, emplazada en la Cordillera de los Andes (Región Central. Año 2004). Esta falla se generó en condiciones estáticas (Figura 2.23), sin involucrar un evento sísmico, y el material movilizado por el deslizamiento alcanzó aproximadamente a 10.000.000 (t), que se desplazó hasta un antiguo rajo minero (Valenzuela, 2004).

Figura 2.23: Falla en un BEM emplazado en la Cordillera de Los Andes, zona central de Chile.

Fuente: Valenzuela, 2004.

44

Es importante señalar que con los proyectos de expansión de la gran minería del cobre a rajo abierto en Chile, se ha estimado que más de 2 (Mt) de estériles deberían ser almacenados, lo que llevará a construir BEM de más de 700 (m) de altura en total. Considerando que los rajos de las grandes minas se encuentran en la Cordillera de los Andes, el emplazamiento de estos depósitos se debe realizar en espacios reducidos, debido a la escarpada topografía de montaña. Por lo anterior, se ha debido diseñar BEM de gran altura, sin precedentes en un país sísmicamente activo como Chile (Valenzuela et al. 2011), los que posteriormente deberán ser cerrados.

Bajo este escenario, es necesario considerar los diferentes mecanismos de falla que se pueden generar en los depósitos o botaderos de residuos mineros (Piteau, 1991; Hawley & Cunning, 2017, entre otros).

2.2.2.1 Fallas en los taludes de los botaderos de estériles mineros (BEM) y depósitos de ripios de lixiviación (DRL) Los modos de inestabilidad que se han observado comúnmente en los taludes de los BEM y los DRL, son generados por fallas del tipo de cresta o borde, planas, profundas y de flujo (licuación estática o flow slide).

- Fallas de cresta o de borde: Las inestabilidades por deslizamientos de cresta o borde probablemente corresponden al modo de falla más observado durante la fase operacional de un botadero de gran tamaño, cuyos taludes se encuentran definidos por el ángulo en reposo de los materiales depositados. Los deslizamientos de este tipo involucran una superficie de falla con reducido espesor, paralela al talud del depósito (Figura 2.24), desde o en las proximidades de la cresta de botadero. Ello es resultado de un aumento excesivo de la pendiente en el área de la cresta del botadero, posiblemente debido a la depositación de residuos mineros con presencia de finos, residuos cohesivos o al porcentaje de humedad que éstos presentan. La falla comúnmente se produce cuando fuertes lluvias o un incremento importante en el grado de saturación disminuyen las presiones de poros negativas en la fracción fina de los residuos mineros, resultando en una pérdida de la cohesión aparente que presenta este tipo de materiales. También una falla de este tipo se puede presentar si se genera en el talud del botadero una capa de baja permeabilidad, permitiendo el desarrollo de presiones de poros altas a bajas profundidades, como resultados de la acción de fuertes precipitaciones.

Figura 2.24: Esquema de una inestabilidad de borde en BEM. Fuente: Tomado de Piteau, 1991.

El aumento excesivo de las pendientes de los taludes también se podría generar en residuos mineros gruesos.

La trabazón entre los bloques de roca puede generar un elevado ángulo de reposo del material para una baja presión de confinamiento. En este caso solicitaciones dinámicas, cambios de esfuerzos o algún fenómeno tipo “creep” puede disminuir la trabazón entre bloques y generar una inestabilidad de borde. Las inestabilidades de borde traen como consecuencia una pérdida del área de la cresta del depósito, sin involucrar el cuerpo del depósito ni el suelo de fundación. Este tipo de fallas se genera en los depósitos construidos con el método de avance “end-dumping” con plataformas de gran espesor, o si el material de estéril presenta un gran contenido de finos y/o es degradable. En menor medida, las inestabilidades de borde se generan empleando el método “push-dumping” bajo el escenario de elevadas tasas de depositación.

- Fallas planas: Una falla plana se genera por un deslizamiento inducido producto de la existencia de un plano de débil resistencia (Figura 2.25). Este plano podría ser generado durante la fase de construcción, si desde la cresta del botadero son depositados residuos mineros finos o de baja calidad geotécnica, los que producen zonas o numerosas capas paralelas al talud. También se forman si se depositan residuos sobre un talud cubierto por capas gruesas de nieve, hielo o materiales degradados por el medio ambiente o por esfuerzos de 45

corte dentro del botadero. Las elevadas presiones de poros también contribuyen a la generación de un plano de falla. En este caso, la superficie de falla es similar a la asociada con una inestabilidad de borde, pero más profunda e involucrando un mayor volumen de material.

Figura 2.25: Esquema de una falla plana en BEM. Fuente: Tomado de Piteau, 1991.

- Fallas profundas: Las fallas profundas que se pueden generar en un botadero, incluyen fallas rotacionales y fallas compuestas. Una falla rotacional, involucra una masa a lo largo de una superficie de falla circular, semi-circular o elipsoidal/curvilinear (Figura 2.26). La falla por “creep” constituye un caso especial de falla rotacional, que involucra un amplio corte rotacional dentro de la masa de residuos mineros, sin un movimiento definido por una única superficie de falla. El “creep” se manifiesta a largo plazo, con una acumulación de material en el pie del depósito. Las fallas rotacionales son comúnmente asociadas en residuos mineros homogéneos, débiles, sueltos o conformados por materiales finos. En el caso de materiales cohesivos, éstos pueden deslizar de manera rotacional si la construcción del depósito o de las diferentes plataformas es muy rápida y sus taludes presentan una elevada pendiente. Este tipo de fallas también se puede generar por elevadas presiones de poros en los botaderos. Una superficie de falla compuesta es similar a la rotacional, pero una porción de la superficie de falla es circular y otra planar. La porción planar se puede generar a lo largo de una interface entre el botadero y el suelo de fundación o bien a los largo de un plano de falla existente dentro del suelo de fundación.

Este tipo de fallas también podría ocurrir en zonas débiles, como un plano formado por materiales granulares finos o donde se depositaron estériles sobre nieve o hielo.

Figura 2.26: Esquema de una falla rotacional en BEM. Fuente: Tomado de Piteau, 1991.

- Fallas por licuación estática: En un botadero de estériles mineros (BEM) de gran altura con un talud único, sin bermas intermedias, una inestabilidad local superficial puede involucrar una gran masa de estériles y una considerable energía que induciría un flujo (flow slide) que viajaría una gran distancia en dirección talud abajo (run-out distance). Según Dawson et al. (1998), Valenzuela (2004) y Valenzuela et al. (2008), este fenómeno se encontraría asociado con la eventual generación del fenómeno de la licuación estática en el caso de los BEM. La licuación estática se genera en una masa granular no cohesiva suelta, contractiva, saturada o casi saturada (por lluvias e infiltraciones, existencia de napas colgadas y/o concentraciones de flujos superficiales), próxima al estado de fluencia, que es muy cercana a una falla no drenada. Esta condición puede ser generada por trayectorias de tensiones no drenadas (aplicación rápida de cargas o esfuerzos externos) o por trayectorias de tensiones drenadas (incremento de presiones de poros). En ambos casos se produce una reducción de volumen, restringida por el agua incompresible. Como resultado se genera una transferencia de carga a la fase 46

de agua, incrementándose las presiones de poros. El esfuerzo efectivo se reduce repentinamente, induciendo una reducción de la resistencia al corte a tal punto que el medio granular (estériles) puede fluir. Si el BEM presenta un potencial de licuación considerable y se encuentra inadecuadamente confinado, se puede presentar un escenario de flujo (flow slide) (Figura 2.27). Para que se genere una falla por licuación estática, se deben presentar las siguientes condiciones (Valenzuela et al., 2008, Valenzuela, 2011): • El material debe presentar un contenido importante de arenas y finos que permitan mantener altas presiones de poros.

• El material debe presentar un estado de compacidad lo suficientemente bajo para presentar un comportamiento contractivo al momento que es aplicado un esfuerzo.

• Los espacios vacíos del material deben encontrarse saturados o muy cercanos a la condición de saturación.

• Se debe presentar un mecanismo de activación como deformaciones inducidas por el peso propio de los estériles depositados, lluvias intensas, sismos, suelo de fundación incompetente, entre otros.

Figura 2.27: Falla por licuación estática y flowslide. Depósito de estériles de carbón, Canadá.

Fuente: Dawson et al. 1998.

La generación de una licuación estática o “flowslide” en un DRL (Figura 2.28) se encuentra relacionada con los siguientes factores: altura y tipo de depósito, pendiente natural del suelo de fundación, ángulo de inclinación de los taludes, porcentaje de humedad del material depositado, grado de saturación, granulometría y permeabilidad de los materiales (Thiel & Smith, 2001).

En la Figura 2.29 se presentan los indicadores propuestos por Thiel & Smith (2001) para evaluar susceptibilidad de deslizamiento en licuación estática en un depósito de ripios de lixiviación.

47

Figura 2.28: Licuación estática o “flowslide. Falla en depósito de ripios de lixiviación (DRL) perteneciente a la minería del cobre chilena.

Fuente: Bard y Campaña, 2004.

Parámetro o característica

Parámetro

Altura máxima

> 100 m

Pendiente de fundación

> 15 °

Tipo de depósito

De valle

Pendiente entre bancos

Cerca del ángulo de reposo

Contenido de humedad del mineral apilado

> 5%

Permeabilidad saturada del mineral

< 1 x 10-2 cm/s

Grado de Saturación

> 85%

Otros factores

Sin apoyo en pie Capa de material fino cerca de la base del acopio Agua, capa impermeable en la base

Figura 2.29: Indicadores de susceptibilidad de deslizamiento en licuación estática en los DRL. Fuente: Thiel & Smith, 2001.

- Fallas o inestabilidades sísmicas: En Chile, los BEM se encuentran sujetos a sismos severos durante su etapas de operación, cierre y post cierre y no han sido reportadas fallas significativas (Valenzuela, 2011). De igual manera, a nivel internacional no se han informado fallas de importancia que hayan sido inducidas por movimientos sísmicos (McLemore et al. 2009). Considerando que los BEM y los DRL se construyen habitualmente por simple vertido de los residuos mineros desde los camiones de transporte, los taludes que se forman presentan un equilibrio equivalente al ángulo en reposo del material, con pendientes de 1:1,3 (V/H) aproximadamente.

Bajo este escenario el factor de seguridad (F.S), en condiciones estáticas, cerca de la superficie del talud es levemente superior a la unidad. Por lo tanto, un pequeño evento sísmico puede perturbar esta condición de estabilidad casi límite, generando eventualmente un escenario de inestabilidad menor. Según lo indicado por Valenzuela (2011), frecuentemente los sismos han generado fallas superficiales en los taludes (Figura 2.30a), con deslizamiento de las rocas superficiales que ruedan talud abajo y se acumulan en el pie, sin mayores consecuencias debido a las bermas de seguridad que habitualmente se emplean para la construcción de las diferentes etapas de los depósitos o botaderos (Figura 2.30b). En muchos casos, se generan grietas superficiales de tracción y asentamientos diferenciales cerca de la cresta o en las plataformas del depósito (Figura 2.31).

48

a)

b)

Figura 2.30: a) Falla superficial de talud. b) Bermas de seguridad. Botadero de estériles mineros (BEM). Norte de Chile.

Fuente: Gentileza Grupo de Geotecnia PUCV.

Figura 2.31: Grietas superficiales de tracción en la cresta. Botadero de estériles mineros (BEM). Norte de Chile.

Fuente: Gentileza Grupo de Geotecnia PUCV.

En los BEM de gran altura que se construyen en Chile, los sismos pueden desencadenar los siguientes mecanismos de falla (Valenzuela, 2011): • Rotura/obturación del sistema de drenaje en BEM de baja permeabilidad con una consecuente falla de talud debido al excesivo flujo de agua a través de los estériles mineros depositados.

• Licuación del suelo de fundación y la consecuente falla de talud.

• Falla de talud y un eventual flujo (flow slide) con una importante distancia de recorrido en dirección talud abajo.

Los dos primeros mecanismos de falla son bien conocidos por la ingeniería geotécnica en estructuras como terraplenes, presas de material de empréstito y en general en problemas de fundación, pudiéndose minimizar el riesgo asociado con simples medidas (diseño conservador de drenes, remoción de suelos sueltos o compactación, entre otros). Sin embargo, la licuación estática y la falla de taludes en los BEM de gran altura son mecanismos más complejos. Para el análisis de estos modos de falla, es necesario considerar tres factores muy relacionados (Valenzuela, 2011): • Variación de la distribución granulométrica de los estériles mineros, por efecto de las altas presiones de confinamiento.

• Efecto de la lixiviación in-situ en los BEM. • Comportamiento esfuerzo y deformación en BEM, bajo altas presiones de confinamiento.

49

Para determinar la influencia de estos factores, la ingeniería chilena ha realizado una serie de investigaciones con el objetivo de caracterizar geotécnicamente los estériles mineros sometidos a altas presiones y establecer consideraciones para el diseño de este tipo de depósitos bajo carga sísmica (Valenzuela et al. 2004; Palma et al. 2006; Bard, 2008; Valenzuela, 2011).

2.2.2.2 Fallas en el suelo de fundación de un depósito o botadero de residuos mineros - Falla rotacional: La falla rotacional de fundación es similar a la falla rotacional que se generaría en un BEM o en un DRL, pero la superficie de falla se extiende dentro del suelo de fundación (Figura 2.32). Este tipo de falla se genera cuando el suelo de fundación se encuentra conformado por estratos de débil resistencia o si existe una elevada presión de poros.

Figura 2.32: Esquema de una falla rotacional en suelo de fundación.

Fuente: Tomado de Piteau, 1991.

- Falla rotacional no circular: La falla rotacional no circular es similar a la falla rotacional de suelo de fundación, pero la superficie de deslizamiento es inducida por un estrato o plano de débil resistencia (Figura 2.33). Este plano puede generarse a largo de la interfase BEM/suelo de fundación o DRL/suelo de fundación, denominada falla de base, o bien directamente dentro del suelo de fundación. Este tipo de fallas puede generarse cuando el BEM o el DRL se encuentra fundado en los siguientes casos: • Sobre un terreno de importante pendiente con un estrato de suelo superficial de pequeño espesor.

• Existencia de un plano débil discreto dentro del suelo de fundación.

• Si el suelo de fundación presenta una menor resistencia que los materiales que conforman el BEM o DRL. • Elevadas presiones de poros en el suelo de fundación.

Figura 2.33: Esquema de una falla rotacional no circular en suelo de fundación.

Fuente: Piteau, 1991.

- Falla de bloque o cuña: • Botaderos de estériles mineros (BEM): Considerando que la resistencia al corte de los residuos mineros habitualmente es mayor que los estratos de suelo que conforman el suelo de fundación, una falla de cuña se puede generar si la pendiente de la fundación es elevada o si las presiones de poros del suelo de fundación no pueden ser disipadas en respuesta a la tasa de depositación de estériles. La falla de cuña involucra una falla masiva de estériles mineros mediante una serie de bloques interactivos o cuñas separadas por discontinuidades planares (Figura 2.34). Una serie de configuraciones puede presentar este tipo de fallas, dependiendo del número y configuración de bloques involucrados (doble-cuña, bi-planar, multi-cuñas, etc.)

50

Las condiciones necesarias para que se genere una cuña de falla son similares a las asociadas con fallas rotacionales no-circulares.

• Depósitos de ripios de lixiviación (DRL): En estos casos, la experiencia internacional y nacional plantea que los deslizamientos más comunes que se podrían presentar en este tipo de depósitos son del tipo falla de bloque o cuña, como resultado de las numerosas superficies potenciales de falla definidas tanto por los taludes transicionales, generados durante la etapa operacional del depósito, y por la presencia de una serie de interfases “ripio-geomembrana-suelo de fundación” y “ripios-geomembranas-ripios” (nivel de suelo de fundación y taludes), correspondiente a los sistemas de impermeabilización y recolección de los líquidos lixiviados característicos en este tipo de obras.

Los planos potenciales de falla generados durante la operación del depósito, presentan baja resistencia al corte, ya que existe una menor trabazón entre las partículas en relación al resto de la masa de ripios, provocados por la resistencia al corte post-peak o residual (Smith. & Giroud. 2000). Lo anterior se produce debido a que el material es depositado por volteo adoptando un talud definido por el ángulo de fricción del material movilizado a grandes deformaciones, generándose además una segregación granulométrica por gravedad (Bard, et al. 2004). Bajo esta condición la masa de ripios posee una serie de planos internos definidos por las etapas de construcción del depósito, que presentan una menor resistencia al corte. En el caso de activarse dichas superficies se generan zonas potencialmente inestables, las que se interconectan con planos ya existentes o de ocurrencia posterior, a nivel de la interfase basal en el sello de fundación y de cada terraza.

Figura 2.34: Esquema de una cuña de falla en suelo de fundación.

Fuente: Tomado de Piteau, 1991.

Las grietas a nivel de taludes se pueden asociar con deslizamientos superficiales y las existentes en la zona superior de taludes, a superficies de falla mayores (Figura 2.35). Es importante señalar que, en el caso de ingresar agua al interior de las grietas generadas, el peso de la masa de ripios aumenta y los parámetros resistentes del material disminuyen y se activan las zonas potenciales de falla.

Ante un eventual cambio en el estado de saturación en la masa de ripios depositados, producto de la aplicación de una segunda lixiviación, una infiltración y/o generación de un flujo interno de aguas, se generaría la activación de las soluciones ácidas presentes en este tipo de materiales. Estas penetrarían en las micro-fisuras de las partículas de los ripios, produciéndose un efecto denominado “chancado químico”, que se traduce en un aumento del porcentaje de partículas finas (Bard y Campaña, 2004). Este efecto disminuiría la permeabilidad y los parámetros resistentes de la masa de ripios de lixiviación.

Al término de la etapa de operación, con el paso del tiempo este tipo de materiales experimenta una rigidización o efecto de “maduración” en los parámetros resistentes debido a factores tales como: la pérdida natural de humedad por efecto de la temperatura ambiente; la densificación por efecto del peso propio de los materiales (altura de sobrecarga), la generación de una cohesión progresiva por cementación intergranular.

Este último aspecto debido a la naturaleza de la fracción fina de los ripios, y la modificación de la distribución granulométrica por rotura de las partículas, para un importante nivel de tensiones de confinamiento, además de la presencia de minerales residuales y sustancias químicas provenientes del proceso de lixiviación.

51

Figura 2.35: Grietas de tracción en un DRL pertenecientes a la gran minería del cobre chilena.

Fuente: Gentileza Grupo de Geotecnia PUCV.

- Traslación de base: La translación de base es un tipo de falla análogo a la falla plana, pero involucra el movimiento total del BEM o DRL como un bloque rígido, deslizando a lo largo de un único plano débil existen en la interfase depósito/suelo de fundación o en un plano de discontinuidad del manto rocoso (Figura 2.36). Este tipo de falla aumenta sus probabilidades de ser inducida, cuando existen elevadas presiones de poros.

Figura 2.36: Esquema de una traslación de base en suelo de fundación.

Fuente: Tomado de Piteau, 1991.

- Falla por carga del pie del talud: Este tipo de falla involucra un deslizamiento localizado en el pie del talud, debido a una falla del suelo de fundación o un bajo confinamiento (Figura 2.37), siendo la falla de fundación más común y compromete un volumen menor de material. Las fallas de pie se pueden generar si existe localmente en la fundación un suelo débil, si la pendiente de fundación localmente es importante o ante una elevada presión de poros en el suelo de fundación. Donde los suelos de fundación son débiles y susceptibles deformaciones, la falla de fundación se genera de manera rápida, afectando progresivamente a la totalidad del botadero. Este tipo de falla puede ser reconocido por un abultamiento de material al pie del BEM o por una alteración del suelo de fundación más allá del talud del depósito.

52

Figura 2.37: Esquema falla de pie en suelo de fundación.

Fuente: Tomado de Piteau, 1991.

- Falla por Licuación: Si se genera la licuación del suelo de fundación o de un estrato existente bajo la fundación del BEM o DRL, podría ocurrir una desplazamiento en masa del depósito o bien una falla progresiva (Figura 2.38). Los suelos susceptibles a licuar son las arenas medias a finas limpias o con limos, con un estado de compacidad suelto a medianamente denso, en estado de saturación. La licuación se genera cuando las tensiones efectivas se reducen drásticamente por un exceso de presiones de poros. El aumento de las presiones de poros puede ser generado por sismos de diversa magnitud o bien cuando el suelo de fundación es cargado muy rápidamente sin poder disipar el exceso de presiones piezométricas.

Figura 2.38: Esquema de licuación en suelo de fundación.

Fuente: Tomado de Piteau, 1991.

A modo de resumen, en la tabla 2.4 se presentan los mecanismos de falla generales que deben ser considerados en botaderos estériles mineros y depósitos de ripios de lixiviación (DRL).

Inestabilidad del

Tipo de depósito

Licuación estática

Inestabilidad de taludes

suelo de fundación

Botadero de estériles mineros (BEM): estériles mineros, baja ley, marinas/desmontes.

Sí

Sí

Sí

Depósito de ripios de lixiviación (DRL): ripios, pilas de lixiviación estáticas y pilas ROM.

Sí

Sí

Sí

Depósitos de escorias.

No

Sí

Sí

Tabla 2.4: Mecanismos de falla a analizar en Botadero de estériles mineros, Depósito de ripios de lixiviación y Depósitos de Escorias.

2.2.3 Factores asociados a la generación de mecanismos de falla en depósitos de residuos masivos mineros Los principales factores que se pueden generar en los depósitos de residuos masivos mineros, que tienen una incidencia directa sobre los mecanismos de falla, se han agrupado de acuerdo a los antecedentes presentados en los puntos 2.2.1 y 2.2.2 de la presente Guía Metodológica y a las conclusiones obtenidas de reuniones de trabajo realizadas tanto con expertos como con profesionales de SERNAGEOMIN. Estos factores han sido organizados en ocho grupos y son presentados en las tablas 2.5 y 2.6.

53

Grupo

Denominación

Factores

1

Tipo de Depósito

− Tranque de arenas de relave − Embalses de relave − Depósitos de relave filtrados − Depósitos de relave en pasta − Depósitos de relave espesados

2

Configuración Geométrica

− Altura de revancha − Ancho de coronamiento − Pendiente global del talud

3

Calidad del relave y niveles de compactación alcanzados en el depósito

− Granulometría y plasticidad de la fracción fina − Nivel de compactación

4

Suelo de fundación

− Caracterización del suelo de fundación para el proyecto de diseño

5

Antecedentes analizados de instrumentación y monitoreo

− Posición de niveles freáticos − Funcionamiento sistema de drenaje − Aceleraciones sísmicas − Movimientos de muros y/o depósitos − Otros

6

Comportamiento mecánico durante la fase operacional (historia de la instalación)

− Estabilidad física evaluada durante la fase operacional − Incidentes con impacto a las operaciones − Cierres temporales por incidentes − Otros

7

Entorno regional para la condición de cierre

− Sismicidad − Crecidas − Régimen de vientos

8

Grado de implementación de medidas para asegurar la estabilidad física en la etapa de cierre

− Verificación de obras y acciones implementadas, según lo indicado en el plan de cierre aprobado

Tabla 2.5 Grupos y factores asociados a mecanismos de fallas en un depósito de relave.

Grupo

Denominación

Factores

1

Condiciones de Fundación

− Caracterización del suelo de fundación − Pendiente de la fundación − Topografía o forma de la fundación

2

Configuración Geométrica

− − − −

3

Antecedentes Constructivos

− Método de construcción − Tasa de carga o depositación

4

Características de materiales depositados y estado de compacidad in-situ

− Granulometría − Límites de Atterberg − Estado de compacidad in-situ

5

Antecedentes analizados de instrumentación y monitoreo

− − − − −

6

Entorno regional para la condición de cierre

− Sismicidad − Pluviometría

7

Comportamiento mecánico durante la fase operacional (historia de la instalación)

− Estabilidad física observada durante la fase operacional

8

Grado de implementación de medidas para asegurar la estabilidad física en la etapa de cierre

− Verificación de obras y acciones implementadas según lo − indicado en el plan de cierre aprobado

Altura global Ángulo de talud Altura máxima de banco Espesor máximo vertical

Posición de niveles freáticos Funcionamiento sistema de drenaje Aceleraciones sísmicas Movimientos del depósito Otros

Tabla 2.6 Grupos y factores asociados a mecanismos de fallas en botaderos de estériles mineros, depósitos de ripios de lixiviación y depósitos de escorias.

54

GestiĂłn de la estabilidad fĂ­sica

3

55

3.1 Programa de Estabilidad Física

L

a actividad minera en Chile debe cumplir con las obligaciones que impone la legislación vigente y atender las crecientes demandas de las comunidades; en este contexto, la estabilidad física de las instalaciones mineras constituye uno de los aspectos que requiere la mayor atención durante todas las etapas del ciclo de vida de una faena minera y deben estar vinculadas en la planificación y ejecución del cierre, figura 3.1.

Se requiere implementar una gestión adecuada y eficiente de la estabilidad física en las diferentes instalaciones remanentes, para evitar potenciales mecanismos de inestabilidad que se puedan generar, una vez finalizada la etapa de operación de la faena minera. En este apartado se presentan los principales aspectos relacionados con el diseño y desarrollo de un Programa de Estabilidad Física, para instalaciones mineras remanentes en las diferentes etapas de un proyecto minero.

La estabilidad física en todas las instalaciones mineras remanentes, depende de diferentes y en algunos casos complejas variables, que pueden presentarse a corto o largo plazo con posterioridad al cierre de la faena. Por lo tanto, es relevante que la gestión de la estabilidad física se desarrolle durante todas las etapas del ciclo de vida de una faena minera, con el propósito de prevenir, controlar o aminorar los efectos que genera la pérdida de estabilidad física, en cualquiera de las etapas de un proyecto, y fundamentalmente en las etapas de cierre y post cierre. La gestión de la estabilidad física facilita a las empresas mineras cumplir con los requerimientos legales vigentes y atender de mejor manera las inquietudes de la comunidad, junto con la generación, registro y análisis de información técnica relevante, que constituye una importante herramienta para determinar las acciones que se implementen en las diferentes etapas del ciclo de vida del proyecto, que permitan asegurar la estabilidad física en las etapas de cierre y post cierre.

En cada una de las instalaciones con carácter de remanente pueden ocurrir inestabilidades físicas en cualquiera de las etapas del proyecto minero, por lo tanto, gestionar la estabilidad física en forma continua, desde las etapas más tempranas del proyecto hasta el cierre a partir de la planificación y ejecución de un Programa de Estabilidad Física (PEF), permite registrar y analizar integralmente, la información técnica de utilidad que sea generada.

Figura 3.1 Planificación del cierre.

Fuente: Consejo Internacional de Minería y Metales (ICMM,2008).

El Programa de Estabilidad Física permite implementar una adecuada gestión de la estabilidad física en todas las instalaciones mineras remanentes, constituyendo un instrumento que deberá estar adaptado a cada instalación remanente y considerar, en cada caso, sus características, condiciones del emplazamiento, y especialmente cómo afecta la vida, salud, seguridad de las personas y medio ambiente, además de la etapa del ciclo de vida en que se encuentre, entre otros aspectos de relevancia. Es recomendable que el Programa de Estabilidad Física, sea defini56

do en las etapas más tempranas del proyecto, con el propósito de facilitar la gestión y eficiencia del mismo, sobre todo en las etapas finales del proyecto.

El Programa de Estabilidad Física, figura 3.2, incluye diferentes fases que tienen como finalidad evaluar y mantener la condición de estabilidad física de una instalación minera remanente, durante todas las etapas del proyecto aprobado por la autoridad y especialmente en el momento de cierre. En estas fases se aplican herramientas tecnológicas y criterios técnicos, con el propósito de evaluar y asegurar la estabilidad física de una instalación minera remanente.

En las fases destinadas a evaluar la estabilidad física de una instalación remanente, se recopila información específica y se caracteriza la instalación, se aplican las herramientas y criterios técnicos que permiten identificar y clasificar las potenciales inestabilidades que la pueden afectar y posteriormente se selecciona el método de evaluación más adecuado a su condición. Una vez seleccionados los métodos de evaluación, que debieran estar validados por prácticas aceptadas en ingeniería y la calidad de los resultados que entreguen, se realiza el cálculo de la estabilidad física de la instalación.

A continuación, se resumen las fases que se deben desarrollar para evaluar la estabilidad física en instalaciones mineras remanentes, que son parte del Programa de Estabilidad Física (PEF), las cuales se presentan en detalle en los siguientes capítulos de esta Guía Metodológica.

Identificación y caracterización de la instalación: en esta fase se recopila información específica de la instalación minera remanente que podría ser afectada por potenciales inestabilidades físicas. Esta primera fase es una de las más relevantes dentro del Programa de Estabilidad Física (PEF), puesto que permite recopilar información técnica base para el desarrollo del resto de las fases. La recopilación incluye información general sobre la instalación remanente como identificación de la faena y ubicación de esta; para la caracterización técnica también se recogen antecedentes topográficos, geológicos, hidrogeológicos, geotécnicos, hidrológicos, y sísmicos, entre otros; junto con datos sobre la descripción y caracterización del entorno o medio físico donde se ubica cada instalación, en términos de la climatología, presencia de sitios poblados aledaños y antecedentes ambientales, entre otros. En anexos se presentan las fichas para recopilación de información, que se han elaborado para las diferentes instalaciones mineras remanentes.

Figura 3.2 Programa de Estabilidad Física aplicable a un proyecto de cierre de una instalación minera remanente.

La evaluación de la estabilidad física de las instalaciones mineras remanentes es una labor que requiere un desarrollo 57

riguroso, que debe considerar las diferencias que existen entre las distintas estructuras, por lo que la selección de los métodos a utilizar debe incluir las condiciones propias de cada faena minera y las de su entorno. El correcto desarrollo de esta etapa es fundamental, ya que la información levantada servirá de base para las etapas posteriores de gestión de la estabilidad física.

- Minas Para seleccionar los métodos de evaluación de la estabilidad física en minas, se aplica la metodología que considera inicialmente la fase Identificación y caracterización de la instalación, para desarrollar posteriormente las siguientes fases: • Determinación de potenciales mecanismos de inestabilidad y la magnitud de impacto de la potencial inestabilidad en superficie: para esta fase se han desarrollado cuatro matrices de valoración, diferenciadas por el tipo y método de explotación de la mina. En estas matrices se incluyen diferentes factores como las potenciales inestabilidades asociadas a los métodos de explotación, en función de la magnitud de impacto de la potencial inestabilidad en superficie, a partir de lo cual se determinan las categorías de impacto.

• Determinación del potencial de impacto al ambiente: para esta fase se ha desarrollado una matriz de valoración que incluye diferentes factores como área de influencia de la inestabilidad, cantidad de personas a evacuar (según área afectada en caso de inestabilidad) e impacto medioambiental (según área afectada en caso de inestabilidad), que permiten determinar un factor total de seguridad de la instalación y a partir del valor obtenido clasificar su potencial de impacto al ambiente.

• Determinación de la categoría de los métodos para evaluar la estabilidad física: en esta fase se establece la categoría del método requerido para evaluar las inestabilidades físicas identificadas y analizadas, en función de las categorías de impacto y del potencial de impacto al ambiente determinado. Las categorías asignadas a los métodos para evaluar la estabilidad física de instalaciones mineras remanentes corresponden a simplificado, intermedio y complejo.

• Selección de método para evaluar la estabilidad física: en esta fase se seleccionan los métodos para evaluar la estabilidad física en la mina analizada. La selección del o los procedimientos de análisis, se realiza a partir de la definición de la categoría del método de evaluación y el o los métodos recomendados por categoría, para calcular el o los modos de inestabilidad que pueden afectar a un área determinada de una mina.

Los factores y herramientas que pueden ser utilizadas en las fases descritas, para cada uno de los depósitos masivos de residuos, se describen en detalle en el Capítulo 4 “Herramientas y criterios técnicos para evaluar la estabilidad física de rajos y minas subterráneas en las etapas de cierres y post cierres”.

- Depósitos de residuos masivos mineros Para seleccionar los métodos de evaluación de la estabilidad física en depósitos de residuos masivos mineros, se aplica la metodología que considera inicialmente la fase Identificación y caracterización de la instalación, para desarrollar posteriormente las siguientes fases: • Determinación del potencial de impacto al ambiente: para esta fase se ha desarrollado una matriz de valoración que incluye diferentes factores como altura máxima y capacidad volumétrica del depósito, cantidad de personas a evacuar en dirección aguas abajo (según área afectada en caso de falla) e impacto medioambiental (según área afectada en caso de falla), que permiten determinar un factor total de seguridad de la instalación y a partir del valor obtenido clasificar su potencial de impacto al ambiente.

• Determinación del potencial de ocurrencia de falla: para esta fase se ha desarrollado una matriz de valoración que incluye diferentes factores como tipo de depósitos, configuración geométrica del depósitos, calidad del material, instrumentación y monitoreo, características del suelo de fundación, evaluación de la sismicidad del sector para el cierre, crecidas consideradas para el cierre, y la implementación de obras para el cierre, que se valoran mediante un puntaje que está asociado a la condición que presenta cada factor.

Posteriormente se determina el potencial de ocurrencia de falla a partir de la suma de los valores obtenidos de los factores asociados a para inestabilidades físicas.

• Determinación de la categoría de los métodos para evaluar la estabilidad física: en esta fase se estable58

ce la categoría del método requerido para evaluar las inestabilidades físicas identificadas y analizadas, en función del potencial de impacto al ambiente y el potencial de ocurrencia de falla. Las categorías asignadas a los métodos para evaluar la estabilidad física de instalaciones mineras remanentes corresponden a simplificado, intermedio y complejo.

• Selección de método para evaluar la estabilidad física: esta fase permite la selección de los métodos para evaluar la estabilidad física en los diferentes depósitos masivos de residuos. La selección del o los procedimientos de análisis, se realiza a partir de la definición de la categoría del método de evaluación (simplificado, intermedio o complejo) y el o los métodos recomendados por categoría, para calcular el o los modos de falla que pueden afectar a un depósito masivo de residuos en particular.

Los factores y herramientas que pueden ser utilizadas en las fases descritas, para cada uno de los depósitos masivos de residuos, se describen en detalle en el Capítulo 5 “Herramientas y criterios técnicos para evaluar la estabilidad física de depósitos de residuos masivos mineros”.

Para asegurar la estabilidad física de las instalaciones remanentes están disponibles dos alternativas técnicas que pueden ser aplicadas como medidas complementarias en las diferentes etapas del ciclo de vida de un proyecto minero y corresponden a la implementación de obras, junto con la ejecución de medidas y actividades, para asegurar la estabilidad. La implantación de estas alternativas en forma individual o complementaria permite recuperar, controlar, y/o mantener la estabilidad física de una instalación. La primera alternativa técnica, aplicable para asegurar la estabilidad física, se refiere a la implementación de medidas y tecnologías para asegurar la estabilidad física. La segunda alternativa, que es complementaria a la primera, está orientada a la aplicación de buenas prácticas e implementación de sistemas de monitoreo en las etapas de construcción, operación, cierre y post cierre de las instalaciones remanentes. Ambas alternativas se deben implementar con posterioridad a la evaluación de los mecanismos de falla que la puedan afectar, recopilando información específica sobre las tecnologías y los criterios técnicos que se aplicarán. Una vez seleccionadas las medidas y tecnologías para asegurar la estabilidad física y definida la aplicación de buenas prácticas e implementación de sistemas de monitoreo, que deberán estar validados por prácticas aceptadas en ingeniería, se realiza la implementación de los sistemas de aseguramiento de la estabilidad física, de acuerdo a la etapa del ciclo de vida en que se encuentre la faena minera.

A continuación, se resumen las fases que pueden implementarse para asegurar la estabilidad física en instalaciones mineras remanentes, que son parte del Programa de Estabilidad Física (PEF).

Introducción de tecnologías para asegurar la estabilidad física: esta fase considera la aplicación de soluciones técnicas, para corregir mecanismos de falla que hayan sido cuantificadas previamente a partir de la etapa de operación y en muchos casos en las etapas de cierre. Estas tecnologías específicas son eminentemente correctivas, se introducen según sea el caso de inestabilidad identificado y evaluado, para mejorar la estabilidad física y cumplir con exigencias normativas o los criterios de diseño del proyecto minero aprobado por la autoridad. Las tecnologías actualmente disponibles se presentan en detalle en El Catastro de tecnologías para asegurar la estabilidad física de instalaciones mineras remanentes.

Introducción de buenas prácticas y monitoreo: en esta fase se implementan procedimientos que tienen como propósito mantener la estabilidad física de las instalaciones remanentes en el tiempo y especialmente en las etapas de cierre y post cierre. Se ponen en práctica métodos de trabajo y técnicas que permiten prevenir la ocurrencia de inestabilidades físicas, evitando la convergencia de los diferentes factores que las producen, además de controlar y minimizar los potenciales impactos que se puedan generar. La implementación de estas herramientas, por su carácter preventivo, debe realizarse en todas las etapas del ciclo de vida de un proyecto minero, a diferencia de los instrumentos correctivos. Los instrumentos y procedimientos de monitoreo incluyen las acciones que permiten evaluar y controlar en el tiempo la información y los resultados obtenidos en todas las fases del Programa de Estabilidad Física (PEF), con el propósito de determinar si las decisiones y medidas implementadas son eficaces y pueden ser mantenidas en el tiempo o si deben ser reevaluadas. El monitoreo incluye además las acciones que permiten evaluar, validar y realizar seguimiento de las medidas implementadas en las etapas de cierre y post-cierre. Esta fase, por lo tanto, se considera transversal al desarrollo de un Programa de Estabilidad Física (PEF) y corresponde a una de las fases de mayor relevancia en la gestión integral de la Estabilidad Física a lo largo del ciclo de vida de una instalación minera. Los procedimientos recomendados para esta fase, se presentan en detalle en la Guía de buenas prácticas para asegurar la estabilidad física de instalaciones mineras remanentes.

Tanto en las fases en las que se evalúa, como en la que se asegura la estabilidad física de una instalación rema59

nente, se debe prestar especial atención al registro, control y seguimiento de la información y resultados que se obtengan durante la realización del Programa de Estabilidad Física.

3.2 Relación del Programa de Estabilidad Física con el Ciclo de Vida de una Faena Minera Para cada una de las instalaciones mineras remanentes, se debe elaborar e implementar un Programa de Estabilidad Física (PEF), con el propósito de asegurar su estabilidad física en el momento del cierre y en la etapa de post cierre de la faena minera. El Programa de Estabilidad Física (PEF) idealmente debe aplicarse durante toda la vida útil de una instalación minera remanente, desde la planificación hasta el cierre, incluyendo las medidas de monitoreo en el post-cierre. La etapa de desarrollo en que se encuentre una instalación minera en particular, en relación a su vida útil (planificación, construcción, operación, cierre y post-cierre), puede o no coincidir con las etapas del ciclo de vida de la faena minera (exploración; planificación, estudio de factibilidad y diseño; construcción y operación; desmantelamiento y cierre; post-cierre), figura 3.1. Ejemplo de esta situación es el caso de construcción de nuevas instalaciones en faenas mineras existentes (un nuevo depósito de relave o un nuevo botadero) o el cierre parcial o definitivo de algunas instalaciones mineras (depósitos de escorias o depósitos de ripios), antes del término de la etapa de operación de una faena minera.

Por lo tanto, la gestión integral de una faena minera debe vincular la gestión de la estabilidad física de las instalaciones remanentes a su ciclo de vida. En la Figura 3.3 se presentan las etapas del ciclo de vida de un proyecto minero, asociadas a las fases de un Programa de Estabilidad Física (PEF) y las actividades que pueden ser implementadas en faenas o instalaciones mineras nuevas; o en faenas o instalaciones mineras existentes.

En el plan de desarrollo de un proyecto minero, las alternativas para gestionar la estabilidad física son mucho mayores en faenas mineras nuevas, por la facilidad para implementar buenas prácticas, que contribuyen a mantener y asegurar la estabilidad física, respecto de soluciones correctivas con menos opciones técnicas y de mayor costo, que deben implementarse frente a contingencias en etapas cercanas al cierre o de cierre propiamente tal.

Normalmente, las alternativas técnicas factibles de utilizar para mantener y asegurar la estabilidad física de una instalación remanente, se reducen cuando se acerca la etapa de cierre de esta y las medidas de solución aplicadas pueden ser más complejas y de mayor costo. La gestión de la estabilidad física durante todas las etapas del ciclo de vida de una faena minera, implementando y coordinando buenas prácticas y monitoreo, tiene beneficios directos como la optimización de los recursos financieros y la reducción de las posibilidades de surgimiento de inestabilidades físicas, especialmente en el cierre y el post cierre.

Es conveniente establecer medidas para lograr la estabilidad física de las instalaciones mineras desde los inicios de un proyecto, considerando que la etapa de cierre y la gestión de la estabilidad física deben ser parte del negocio minero. El Consejo Internacional de Minería y Metales (ICMM) propone que las consideraciones de cierre, junto con las ambientales y sociales, sean incluidas desde la etapa de inversión y en la operación, figura 3.1, recomendando que la planificación del cierre sea parte del ciclo de vida minero. Asimismo, la Ley 20.551 establece que el Plan de Cierre debe ser efectuado desde el inicio de la operación minera.

En las faenas mineras nuevas es recomendable desarrollar la fase de identificación y caracterización de la instalación del Programa de Estabilidad Física, desde la etapa inicial del proyecto con el objetivo de recopilar antecedentes para la caracterización geotécnica del área, junto con datos sobre la descripción y caracterización del entorno donde se ubica la faena y contar con información validada que permita desarrollar las evaluaciones preliminares de la estabilidad física de las instalaciones contempladas en el proyecto minero. La información recopilada y generada en esta fase puede ser contrastada y agregada a los antecedentes de la línea base del proyecto, para ser utilizada en evaluaciones de estabilidad física que se realicen en etapas posteriores del ciclo de vida.

60

Figura 3.3 Etapas del ciclo de vida de un proyecto minero, asociadas a las fases de un Programa de Estabilidad Física.

En las faenas mineras en operación o cercanas al cierre, donde no se cuente con antecedentes de línea base, estudios previos o la información disponible es insuficiente, es aconsejable desarrollar prontamente la fase de identificación y caracterización de la instalación del Programa de Estabilidad Física, con el objetivo de recopilar antecedentes que permitan la caracterización geotécnica del área, junto con datos sobre la descripción y caracterización del entorno donde se ubica la faena y contar con información validada que permita desarrollar evaluaciones de la estabilidad física de las instalaciones remanentes del proyecto minero.

Para todas las instalaciones mineras remanentes, es aconsejable registrar la información sobre estabilidad física que se vaya generando en las diferentes etapas del ciclo de vida, con el propósito de mantener una base de datos 61

actualizada e incremental en el tiempo. Una base de datos de estas características permite contrastar los antecedentes de diseño con datos reales de cada instalación y verificar la eficacia de la aplicación de buenas prácticas y monitoreo o la efectividad de alguna tecnología de aseguramiento de la estabilidad física, que haya sido necesario implementar. Es conveniente realizar evaluaciones de la eficacia y el desempeño de las medidas que se hayan implementado, para el aseguramiento de la estabilidad física de las instalaciones remanentes, mediante monitoreo y estudios específicos cuando sea necesario.

La evaluación de la estabilidad física de una instalación minera remanente debe actualizarse periódicamente, especialmente si las condiciones proyectadas se modifican por cambios operacionales o fenómenos como terremotos, lluvias o crecidas importantes, entre otros, que pueden hacer cambiar a una condición de inestabilidad física en etapa de cierre o post cierre. Las auditorias periódicas y extraordinarias al plan de cierre, que se indican en el artículo 18 de la Ley 20.551, constituyen un instrumento de aplicación periódica, especialmente útil, para verificar que la instalación minera remanente está cumpliendo con las condiciones proyectadas para el cierre.

62

Herramientas y criterios técnicos para evaluar la estabilidad física de rajos y minas subterráneas

4

63

E

n este capítulo se presentan las propuestas metodológicas desarrolladas para seleccionar métodos que permiten evaluar la estabilidad física de rajos y minas subterráneas. Estas metodologías de selección integran el Programa de Estabilidad Física (PEF), que se aplica a las instalaciones remanentes de una faena minera, como parte de la gestión de la estabilidad física.

La selección de un método adecuado para evaluar la estabilidad física, considera el cumplimiento de diferentes fases y posteriormente con los resultados de la evaluación que se realice, tomar las decisiones más adecuadas para asegurar la estabilidad física de un rajo o mina subterránea, en las etapas de cierre y post cierre.

Para seleccionar métodos apropiados de evaluación de la estabilidad física, se debe considerar todos los aspectos que la afectan y están presentes en rajos y minas subterráneas, por lo que se debe tener en cuenta interrogantes como: - ¿Cuáles son las principales características del emplazamiento y de la mina, que puede ser afectados por inestabilidad física?

- ¿Qué tipos de inestabilidades físicas pueden afectar a sectores determinados de la mina?

- En el caso de registrarse una inestabilidad física en una mina, ¿en qué grado puede impactar al ambiente compuesto por ambiente y personas?

- ¿Qué método de evaluación de la estabilidad física es el más adecuado de aplicar en un sector determinado de una mina, para la etapa de cierre?

- ¿Cuáles son las alternativas técnicas que se pueden utilizar para mantener estable físicamente un sector determinado de una mina, en las diferentes etapas del ciclo de vida de la faena y especialmente en las etapas de cierre y post cierre?

Para responder a estas interrogantes, se requiere la concurrencia de profesionales competentes e información validada, en cantidad y calidad, que aseguren la utilidad de los resultados que se obtengan.

En consecuencia, en la presente Guía Metodológica, la selección del método para realizar una adecuada evaluación de la estabilidad física para el caso de minas, incluye aspectos técnicos asociados a potenciales inestabilidades de la instalación y factores asociados a potenciales afectaciones al medio ambiente y a las personas. La selección de un método para evaluar la estabilidad física de instalaciones mineras remanentes, se ha planteado a partir del cumplimiento de las siguientes fases: - Identificación de las principales características de la mina.

- Establece las categorías de las inestabilidades en base a las consecuencias geomecánicas asociadas a los diferentes métodos de explotación y la magnitud de estas consecuencias, para diferentes sectores en profundidad y superficie de la mina. Finalmente, en esta fase se determina el potencial de ocurrencia de inestabilidad, para magnitudes de impacto que alcanzan la superficie.

- Determinación del potencial de impacto al ambiente.

- Determinación de la categoría de los métodos (simplificado, intermedio o complejo) para evaluar la estabilidad física.

- Selección de método para evaluar la estabilidad física.

Las fases antes indicadas para rajos y minas subterráneas son parte de la gestión de la estabilidad física que se presenta en la figura 3.2 Programa de Estabilidad Física (PEF). En los apartados siguientes se detallan las fases que conforman la metodología para selección de métodos para evaluar la estabilidad física de minas.

La metodología para selección de métodos de evaluación de la estabilidad física de rajos y minas subterráneas se ha desarrollado a partir de la recopilación y revisión de bibliografía técnica especializada de países mineros como Perú, Australia, Canadá y EE.UU., entre otros, además de lo establecido en la legislación nacional vigente.

La selección de un método de evaluación de estabilidad física apropiado para un sector determinado de una mina, requiere que la aplicación de la metodología propuesta siempre sea realizada por profesionales geotécnicamente competentes.

Para identificar y caracterizar el o los sectores de la mina a evaluar, en primer término, se debe contar con infor64

mación técnica del proyecto de ingeniería aprobado por la autoridad competente. Los antecedentes que se deben recoger inicialmente se relacionan con la identificación de la faena minera (Propiedad, nombre de la empresa, representante legal, nombre de la faena, ubicación geográfica y profesional responsable); antecedentes de la mina (nombre, ubicación, método de explotación, antecedentes topográficos, estudios geológicos y geomorfológicos, estudios de propiedades mecánicas de las rocas, ensayos de laboratorio, identificación de fallas geológicas, presencia de agua, antecedentes climatológicos e hidrológicos, y antecedentes sobre la sismicidad del sector para condición de cierre). Las fichas que registran esta información base se presentan en anexos de la presente Guía Metodológica.

Esta metodología de selección se basa en la identificación y caracterización del o los sectores potencialmente inestables de la mina, la determinación de las categorías de inestabilidad y del potencial de ocurrencia de fallamiento, además de la determinación del potencial de impacto al ambiente, para categorizar los métodos de evaluación más adecuados a la condición de la mina y su entorno. A partir del análisis de la información técnica recopilada, se ha definido que las evaluaciones se realicen de forma cualitativa, ya que dependen de la combinación de varios factores y de la diversidad y heterogeneidad de los ambientes geológicos y geotécnicos.

Para abordar la evaluación de la estabilidad física de minas en las etapas de cierre y post cierre, se ha considerado lo indicado por la International Commission on Mine Closure (2008), de la International Society for Rock Mechanics, respecto de que “……La naturaleza de las posibles perturbaciones post minería está fuertemente relacionada con la configuración de los métodos de explotación mineros….”. Teniendo esto en cuenta, se consideran las consecuencias geomecánicas asociadas a los diferentes métodos de explotación y la magnitud de estas consecuencias, que afecten la estabilidad física del macizo rocoso en profundidad y superficie.

Entre los factores que afectan la estabilidad física del macizo rocoso, que son determinantes en la potencial ocurrencia y la frecuencia de ocurrencia de una inestabilidad, están las características del macizo rocoso (Tipo y distribución de las rocas: litología, petrología, mineralogía, estratigrafía, etc.; Propiedades de la matriz rocosa: anisotropía, fisuración, resistencia, deformabilidad, durabilidad; Orientación de la estructura y sus discontinuidades principales con respecto a la excavación subterránea y Espesor y competencia de los recubrimientos); condiciones ambientales (presiones intersticiales y régimen hidrológico e hidrogeológico; temperatura y gases existentes en el macizo rocoso); estado tensional (tensiones naturales; tensiones inducidas); geometría de la excavación (forma, tamaño y orientación; situación con respecto a excavaciones adyacentes; geometría de las intersecciones; esquema y secuencia del avance del minado); y condiciones constructivas (métodos de excavación; sistemas de sostenimiento; tiempo de exposición abierta de la excavación).

La selección de un método de evaluación de estabilidad física apropiado, para una mina en particular, requiere que la aplicación de la metodología propuesta siempre deba ser realizada por profesionales geotécnicamente competentes.

Esta metodología de selección se basa en la identificación y caracterización de la mina, el establecimiento de las consecuencias geomecánicas asociadas a los diferentes métodos de explotación, la magnitud de las consecuencias geomecánicas que alcanzan la superficie; la determinación del potencial de ocurrencia de inestabilidad y la determinación del potencial de impacto al ambiente, para categorizar los métodos de evaluación más adecuados a la condición del sector o área de mina donde se distingan inestabilidades y finalmente seleccionar un método adecuado para evaluar la estabilidad física para la etapa de cierre y post cierre. Para definir los factores de ponderación, en primera instancia se consideraron Guías técnicas internacionales de reciente publicación, para evaluación de estabilidad física, aplicables a Minas (Rajos y Subterráneas). Posteriormente, los factores de ponderación asignados, fueron aplicados, evaluados y ajustados en faenas mineras nacionales. Por lo tanto, es recomendable considerar un ajuste de los valores y rangos propuestos, por lo menos después de un período de cinco años de aplicación de la presente Guía Metodológica. Un esquema con la metodología general propuesta se presenta en la figura 4.1.

65

Figura 4.1: Esquema con metodología general propuesta para la selección de métodos que permiten analizar la estabilidad física en rajos y minas subterráneas.

4.1 Fase 1. Establece las categorías de las inestabilidades en base a las consecuencias geomecánicas asociadas a los diferentes métodos de explotación y la magnitud de estas consecuencias. Determina el potencial de ocurrencia de inestabilidad en minas.

Para el caso de minas en general, el análisis de las consecuencias geomecánicas asociadas a los diferentes métodos de explotación y la magnitud de estas consecuencias, que alcanzan la superficie, se realiza por el sector o área donde se haya identificado la existencia o posibilidad de inestabilidades físicas. El resultado del análisis permite 66

categorizar la inestabilidad física identificada y declarada en un sector determinado. Los resultados posibles serán dos categorías: - Categoría I: Indica que la consecuencia geomecánica declarada analizada no afectará en la superficie del terreno más allá de lo indicado por el plan de cierre del proyecto minero.

- Categoría II: Indica que la consecuencia geomecánica declarada afectará en superficie más allá de los límites señalados en el plan de cierre del proyecto minero.

En esta fase es imprescindible la participación de profesionales geotécnicamente competentes, que validen la representatividad y calidad de la información utilizada, además de los resultados del análisis.

En primer término, se consulta el modelo geotécnico, que se elabora a partir de los submodelos necesarios para el reconocimiento del macizo rocoso y su entorno. A modo de ejemplo, entre los submodelos que constituyen la información base del modelo geotécnico, se puede considerar, modelos geológicos; estructurales; sobre calidad del macizo; hidrogeológicos; esfuerzos y sismicidad, entre otros que sean relevantes, ver figura 4.2.

Figura 4.2 Ejemplo información base para el reconocimiento del macizo rocoso y su entorno.

A partir de la información base y modelo geotécnico del macizo, se definen los distintos mecanismos de inestabilidad que pueden afectar a diferentes sectores o áreas de la mina, identificando las consecuencias geomecánicas y la magnitud de estas, en una Planilla de Categorización, ver tablas 4.1; 4.2; 4.3 y 4.4.

Entre las consecuencias geomecánicas asociadas al método constructivo, en rajos se distinguen caída de bloques y cuñas; deslizamientos; falla de estructura geológica relevante (falla geológica, dique, plano estratificación, etc.); sobrexcavación; roturas complejas y roturas circulares.

Para el caso de minas subterráneas, las consecuencias geomecánicas consideradas son altos rangos de deformación; caída de bloques y/o cuñas; sobrexcavación; falla de estructura geológica relevante (Falla geológica, dique, planos de estratificación, etc.); y roturas frágiles (lajamientos, proyecciones de roca, estallidos de roca) La magnitud de las consecuencias geomecánicas se categorizan como baja, moderada o alta, según el área afectada, para el caso de rajos (Escala Banco; Escala Interrampa o Escala Global); y para el caso de minas subterráneas como baja, moderada o alta (En profundidad o En superficie). El Análisis se realiza en sectores definidos de la mina, en los cuales debe contarse con suficiente información de calidad validada de la condición de estabilidad física y de las medidas de control consideradas e implementadas.

En anexo 1, se presenta la planilla de categorización para rajos y minas subterráneas (Autosoportadas; Artificialmente Soportadas y No Soportadas o Por Hundimientos).

La aplicación de esta metodología considera para el caso de rajos como fallamiento, aquella inestabilidad que según las planillas de categorización sea clasificada en Categoría II, es decir, que puede afectar sectores superficiales externos del rajo. Solamente estos fallamientos continuarán siendo evaluadas en las etapas sucesivas que propone la presente metodología.

67

68

CONSECUENCIA

ESCALA INTERRAMPA

SE RECONOCE (x)

I

PRESENTA ESTUDIOS

(*) Afecta a un talud a escala (**) Afecta dos o más taludes a interrampa más sectores aislados escala interrampa a escala banco

MODERADA Afecta un talud a escala interrampa en la parte alta del rajo

II

Tabla 4.1. Planilla de categorización 1 Consecuencias geomecánicas/Magnitud de consecuencias, para rajos.

Afecta a dos o más taludes a nivel global y/o fuera de los límites del rajo.

ESCALA GLOBAL

Afecta un talud a nivel global

ALTA

NOTA: (*) y (**) Declaración debe ser revisada por experto. En el caso de que exista alguna posibilidad de que la consecuencia señalada llegue a afectar a la superficie, DEBE SER CATALOGADA COMO II. (***) Si alguno de los factores señalados en esta tabla son reconocidos o inferidos, debe entregarse un estudio acabado de ellos para, por el experto, ser evaluada su implicancia en la estabilidad.

Relleno antrópico Presencia de agua en el talud Profundidad del Pit > 500 m Formación de Lago Pit Presencia de Faena Contigua Otro:

FACTORES A DECLARAR (***)

Caída de bloques y/o cuñas Falla geológica o zona de falla Dique mala calidad geotécnica Falla de estructura Planos de estratificación A CIELO ABIERTO geológica relevante No especificada Otras Sobrexcavación / Adelgazamiento base talud Rotura de varios bloques ZONA EVALUADA: Rotura Mixta ___________________ Roturas complejas No especificada ___________________ Otras ___________________ ___________________ Roturas circulares ___________________ Subsidencia-Asentamiento-Colapso Otra:

MÉTODO DE EXPLOTACIÓN

MAGNITUD

PLANILLA DE CATEGORIZACIÓN 1

NOMBRE SECTOR

MEDIDA DE CONTROL (SI / NO)

69

FACTORES A DECLARAR (***)

Asentamiento-Subsidencia-Colapso Otro:

Galería Caserón Altos rangos de Chimenea Pilar deformación Crown Pillar (losa) Otro: Bloques - Planchón Caída de bloques Cuñas y/o cuñas Otro: Galería Caserón Chimenea Sobrexcavación Pilar Crown Pillar (losa) Otro: Falla geológica o zona de falla Falla estructura Dique mala calidad geotécnica geológica relevante Planos de estratificación Otro: Lajamientos (Slabbing) Daños en macizos Proyecciones de roca (Popping) de comportamiento Estallidos de roca (Rockburst) Otro: frágil

CONSECUENCIA

SE RECONOCE (x)

PRESENTA ESTUDIOS

II

Afecta hasta la superficie o NM más cercano a ella

I

ALTA

Afecta dos o más NM en la Afecta el NM más cercano a misma sección o corte vertical superficie (**) (*)

EN SUPERFICIE MODERADA NOMBRE SECTOR

MEDIDA DE CONTROL (SI / NO)

Tabla 4.2. Planilla de categorización 2 Consecuencias geomecánicas/Magnitud de consecuencias, para minas subterráneas autosoportadas.

NOTA: (*) y (**) Declaración debe ser revisada por experto. En el caso de que exista alguna posibilidad de que la consecuencia señalada llegue a afectar a la superficie, DEBE SER CATALOGADA COMO II. (***) Si alguno de los factores señalados en esta tabla son reconocidos o inferidos, debe entregarse un estudio acabado de ellos para, por el experto, ser evaluada su implicancia en la estabilidad.

Presencia de acuífero (NF) calculado al cierre Emanación de gases (presencia falla-explosión) Posibilidad de Inundación por escorrentía superficial o cuerpo de agua.

Disolución Presencia de Faena Contigua Otro:

ZONA EVALUADA:

AUTOSOPORTADO

MÉTODO DE EXPLOTACIÓN

MAGNITUD

PLANILLA DE CATEGORIZACIÓN 2

70 Galería Caserón Chimenea Pilar Crown Pillar (losa) Otro: Bloques - Planchón Cuñas Otro: Galería Caserón Chimenea Pilar Crown Pillar (losa) Otro: Falla geológica o zona de falla Dique mala calidad geotécnica Planos de estratificación Otro: Lajamientos (Slabbing) Proyecciones de roca (Popping) Estallidos de roca (Rockburst) Otro:

FACTORES A DECLARAR (***)

Asentamiento-Subsidencia-Colapso Otro:

Daños en macizos de comportamiento frágil

Falla estructura geológica relevante

Sobrexcavación

Caída de bloques y/o cuñas

Altos rangos de deformación

CONSECUENCIA

MAGNITUD

SE RECONOCE (x)

I

Afecta dos o más NM en la misma sección o corte vertical (*)

PRESENTA ESTUDIOS

Afecta el NM más cercano a superficie (**)

MODERADA

II

Afecta hasta la superficie o NM más cercano a ella

ALTA

EN SUPERFICIE NOMBRE SECTOR

MEDIDA DE CONTROL (SI / NO)

Tabla 4.3. Planilla de categorización 3 Consecuencias geomecánicas/Magnitud de consecuencias, para minas subterráneas artificialmente soportadas.

NOTA: (*) y (**) Declaración debe ser revisada por experto. En el caso de que exista alguna posibilidad de que la consecuencia señalada llegue a afectar a la superficie, DEBE SER CATALOGADA COMO II. (***) Si alguno de los factores señalados en esta tabla son reconocidos o inferidos, debe entregarse un estudio acabado de ellos para, por el experto, ser evaluada su implicancia en la estabilidad.

Presencia de acuífero (NF) calculado al cierre Emanación de gases (presencia falla-explosión) Posibilidad de Inundación por escorrentía superficial o cuerpo de agua.

Disolución Presencia de Faena Contigua Otro:

ZONA EVALUADA:

ARTIFICIALMENTE SOPORTADAS

MÉTODO DE EXPLOTACIÓN

PLANILLA DE CATEGORIZACIÓN 3

71

FACTORES A DECLARAR (***)

Asentamiento-Subsidencia-Colapso Otro:

Galería Caserón Chimenea Altos rangos de deformación Pilar Crown Pillar (losa) Otro: Bloques - Planchón Caída de bloques y/o cuñas Cuñas Otro: Galería Caserón Chimenea Sobrexcavación Pilar Crown Pillar (losa) Otro: Falla geológica o zona de falla Falla estructura geológica Dique mala calidad geotécnica Planos de estratificación relevante Otro: Lajamientos (Slabbing) Proyecciones de roca (Popping) Daños en macizos de Estallidos de roca (Rockburst) comportamiento frágil Otro:

CONSECUENCIA

ALTA

EN SUPERFICIE

SE RECONOCE (x)

I

PRESENTA ESTUDIOS

II

Afecta dos o más NM en la misma sección o corte Afecta el NM más cercano a superficie, Afectan en superficie fuera de los límites vertical, fuera del cono de subsidencia fuera del cono de subsidencia programado programados por diseño de explotación. programado(*) (**)

MODERADA NOMBRE SECTOR

MEDIDA DE CONTROL (SI / NO)

Tabla 4.4. Planilla de categorización 4 Consecuencias geomecánicas/Magnitud de consecuencias, para minas subterráneas no soportadas o por hundimiento.

NOTA: (*) y (**) Declaración debe ser revisada por experto. En el caso de que exista alguna posibilidad de que la consecuencia señalada llegue a afectar a la superficie, DEBE SER CATALOGADA COMO II. (***) Si alguno de los factores señalados en esta tabla son reconocidos o inferidos, debe entregarse un estudio acabado de ellos para, por el experto, ser evaluada su implicancia en la estabilidad.

Hundimiento en superficie según diseño Presencia de acuífero (NF) calculado al cierre Emanación de gases (presencia falla-explosión) Posibilidad de Inundación por escorrentía superficial o cuerpo de agua.

Disolución Presencia de Faena Contigua Otro:

ZONA EVALUADA:

NO SOPORTADO O POR HUNDIMIENTO

MÉTODO DE EXPLOTACIÓN

MAGNITUD

PLANILLA DE CATEGORIZACIÓN 4

Para las consecuencias geomecánicas que sean clasificadas en Categoría II, se establece el potencial de ocurrencia de inestabilidad del sector o área de la mina donde se distingan inestabilidades.

El potencial de ocurrencia de inestabilidad de un sector específico de la mina, se determina mediante la evaluación por juicio experto de factores como: características del macizo rocoso; condiciones ambientales; estado tensional; geometría de la excavación; condiciones constructivas; datos históricos; y frecuencia de ocurrencia, que intervienen en los diferentes mecanismos de inestabilidad física que afectan a minas en Chile, en etapas de cierre y post cierre. El potencial de ocurrencia de inestabilidad para rajos puede calificarse como Muy Bajo; Bajo; Significativo; Alto o Extremo, según los factores que intervienen en la inestabilidad y la frecuencia esperada de la inestabilidad física que se haya identificado para un sector definido del rajo, tabla 4.5.

FALLAMIENTO: SECTOR:

Características del macizo rocoso

Condiciones ambientales Estado tensional Sismicidad

Geometría de la excavación

Condiciones constructivas

Tipo y distribución de las rocas Propiedades de la matriz rocosa Propiedades del macizo rocoso Orientación de la estructura y sus discontinuidades Espesor y competencia de la sobrecarga Presiones intersticiales y régimen hidrológico Temperatura y gases existentes en el macizo rocoso Tensiones naturales Tensiones inducidas Modelo sísmico Forma, tamaño y orientación de la excavación Situación con respecto a excavaciones adyacentes Geometría de las intersecciones de la excavación Sistemas de sostenimiento Tiempo de exposición abierta de excavación

Factor Presente

Suficiencia de Información

FRECUENCIA DE OCURRENCIA

POTENCIAL DE OCURRENCIA

Se espera que ocurra 1 vez en 90 años.

Muy Bajo

Bajo

Se espera que ocurra al menos 1 vez en 10 años.

Significativo

Se espera que ocurra al menos 1 vez cada 3 años.

Alto

Extremo

Se espera que ocurra al menos una vez cada 25 años.

E VA LUAC I Ó N

FACTORES QUE INTERVIENEN EN LA INESTABILIDAD

Se espera que ocurra al menos una vez al año.

Tabla 4.5 Calificación del potencial de ocurrencia de fallamientos para sectores específicos de minas.

72

X

4.2 Fase 2 Establece el potencial de impacto al ambiente al momento de realizar la evaluación de la condición de estabilidad física Para determinar el potencial de impacto al ambiente de una mina, se ha considerado factores asociados con el sector de emplazamiento. En caso de fallamiento por inestabilidad física, los factores considerados incluyen determinaciones sobre el área de afectación de la inestabilidad, proyectada en superficie, además de estimaciones respecto de potenciales afectaciones al medio ambiente y personas del entorno de la instalación.

En el caso del área de afectación de la inestabilidad en superficie, se entenderá como área proyectada en superficie a la diferencia de área entre la zona afectada al cierre, respecto de la superficie afectada al finalizar la operación de la faena. En la tabla 4.6, se presentan los rangos de afectación de la inestabilidad en superficie, según registro de áreas de subsidencia de la mediana y gran minería de Chile. Área proyectada en superficie (km2) Baja

Significativa

Alta

Extrema

< 0,1

0,1 - 1

1 - 10

> 10

Tabla 4.6 Área de afectación del fallamiento proyectado en superficie.

Para determinar el efecto sobre el medio ambiente se puede utilizar como referencia la figura 4.3, los estudios de línea base con que se cuente y/o estudios ambientales específicos que se hayan desarrollado durante el ciclo de vida del proyecto.

Efecto sobre el mediomabiente Bajo

Moderado

Mayor

Catastrófico

Descripción - Efecto limitado a terrenos despejados o degradados, arroyos temporales, flora y fauna sin peligro de extinción (bajo valor de conservación).

- Efectos importantes en terrenos rurales, flora y fauna local.

- Efectos limitados en: a) Patrimonio natural local y estatal. b) Flora y fauna nativa dentro de bosques, reservas acuáticas y de conservación, o corredores de hábitats reconocidos, humedales o zonas piscicultura.

- Efectos rurales extensivos.

- Efectos importantes en ríos y áreas a) y b).

- Efectos limitados en: c) Ítems de patrimonio natural nacional o mundial. d) Flora y fauna nativas dentro de parques nacionales, áreas silvestres reconocidas, humedales y las reservas acuáticas protegidas a nivel nacional.

- Efectos extensivos en áreas a) y b).

- Efectos significativos en áreas c) y d).

Figura 4.3 Grados de efecto sobre el medio ambiente.

Fuente: Tomado de ANCOLD, 2012.

En caso de considerar personas a evacuar, se debe incluir a toda aquella población que, por motivos habitacionales, laborales o recreativos, ocupa de manera permanente, temporal o transitoria un área que puede ser afectada por una falla o rotura debido a inestabilidad física de una instalación minera remanente.

Respecto de potenciales afectaciones al medio ambiente, en la tabla 4.7, se presenta la ponderación asignada a cada uno de los factores considerados para establecer el potencial de impacto al ambiente en el área de afectación de la inestabilidad proyectada en superficie, con miras al Plan de Cierre de la mina.

73

Estos factores pueden ser obtenidos a juicio experto o bien la información necesaria podría estar disponible como parte del proyecto de la mina. Se deja constancia de que el especialista deberá definir si la cantidad y calidad de los antecedentes es suficiente para asignar la ponderación propuesta. En caso contrario, debe solicitar estudios específicos o bien asignar una mayor ponderación.

Potencial de impacto al ambiente Factor

(IV)

(III)

(II)

(I)

Extremo

Alto

Significativo

Bajo

Área proyectada en superficie (km2)

> 10

]10 – 1[

[1 – 0,1]

< 0,1

(Valores de Ponderación)

(45)

(40)

(15)

(0)

Efectos sobre el medio ambiente (*)

Catastrófico

Mayor

Moderado

Menor

(Valores de Ponderación)

(60)

(40)

(20)

(0)

Número de personas a evacuar (*)

≥1

0

(Valores de Ponderación)

(105)

(0)

Nota: (*) Dentro del área de afectación de la inestabilidad proyectada en superficie.

Tabla 4.7 Matriz de evaluación del potencial de impacto al ambiente para minas.

Para determinar el potencial de impacto al ambiente, se calcula el Factor Total de Impacto, realizando la suma vertical de los valores del potencial de impacto al ambiente (Bajo; Significativo; Alto o Extremo) asignado a cada factor (Área proyectada en superficie; Efectos sobre el medio ambiente; Número de Personas a Evacuar). El Factor Total de Impacto corresponde a: FTI = APS + PDA+ PPE Dónde: FTI = Factor Total de Impacto APS = Valor del Área Proyectada en Superficie PDA = Valor del Potencial de impacto al ambiente para Efectos sobre el medio ambiente PPE = Valor del Potencial de impacto al ambiente para Número de Personas a Evacuar Los resultados de la suma de los valores del potencial de impacto al ambiente asignado a cada factor, permite calificar el potencial de impacto al ambiente de la mina (rajo o subterránea). En la tabla 4.8, se presentan los rangos del potencial de impacto al ambiente asignado, para los diferentes valores del Factor Total de Impacto que se obtengan.

Factor total de impacto

Potencial impacto al ambiente

[0 – 35]

I (Bajo)

]35 – 70[

II (Significativo)

[70– 105[

III (Alto)

≥ 105

IV (Extremo)

Tabla 4.8 Clasificación del potencial de impacto al ambiente de una mina.

74

4.3 Fase 3 Determina categorías de métodos para evaluación de estabilidad física, aplicable a minas Para determinar las categorías de los métodos de evaluación de los diferentes mecanismos de inestabilidad física identificados, se utilizan los resultados obtenidos en la Fase 1 (Establece las consecuencias geomecánicas asociadas a los diferentes métodos de explotación, la magnitud de las consecuencias geomecánicas que alcanzan la superficie y el potencial de ocurrencia de inestabilidad) y la Fase 2 (Establece el potencial de impacto al ambiente), anteriormente descritas. Los resultados obtenidos de la Fase 1, califican a los diferentes mecanismos de inestabilidad física que pueden afectar a un sector determinado de una mina con un potencial de ocurrencia de inestabilidad que puede presentar un grado bajo; significativo; alto o extremo. Los resultados obtenidos de la Fase 2 califican a un sector determinado de la mina con un potencial de impacto al ambiente que puede estar en un grado muy bajo, bajo, significativo, alto o extremo. La categoría del método de análisis recomendada para evaluar cada uno de los mecanismos de inestabilidad física que pueden afectar a minas en Chile, en etapas de cierre y post cierre, se determina a partir del cruce de los potenciales de impacto al ambiente y de ocurrencia de inestabilidad.

En la tabla 4.9, se presenta la categorización de los métodos de análisis recomendados para evaluar la estabilidad física de una mina (rajo o subterránea), en las etapas de cierre y post cierre, en función del potencial de ocurrencia de inestabilidades y el potencial de impacto al ambiente.

Potencial de ocurrencia de inestabilidades (obtenido desde Fase Nº 1)

Potencial de impacto al ambiente (obtenido desde Fase Nº 2) I (Bajo)

II (Significativo)

III o IV (Alto o Extremo)

A (Muy Bajo o Bajo)

Simplificado

Intermedio

Complejo

B (Significativo)

Intermedio

Complejo

Complejo

C (Alto o Extremo)

Complejo

Complejo

Complejo

Tabla 4.9 Categorías de métodos para evaluación de estabilidad física en un sector determinado de una mina.

4.4 Fase 4 Métodos recomendados para evaluar la estabilidad física en minas en las etapas de evaluación de cierre y post cierre Una vez determinada la categoría del método de análisis (simplificado, intermedio o complejo), para alguno de los mecanismos de fallamiento por inestabilidad física, se selecciona el método de análisis de acuerdo a la categoría determinada en la Fase 3. Los mecanismos de inestabilidad, para los cuales se proponen diferentes métodos de análisis, corresponden a los que generen un área de afectación que se proyecta en superficie, que fueron descritos en el Capítulo 2.

En la tabla 4.10, se presentan los métodos de análisis recomendados para evaluar la estabilidad física de un sector determinado de una mina a cielo abierto, en las etapas de cierre y post cierre, en función de las categorías de análisis (simplificado, intermedio o complejo) y de los mecanismos de inestabilidad física que pueden generar inestabilidades.

75

Categorías de análisis (obtenido en etapa N°3)

Métodos de análisis recomendados para los mecanismos de fallamiento por inestabilidad física determinados

SIMPLIFICADO

INTERMEDIO

- Zonificación geomecánica - Zonificación (basado en resultados de geomecánica (basado ensayos de laboratorio y de en resultados terreno). de ensayos de laboratorio y de - Análisis estadístico bancoterreno). berma e interrampa.

- Análisis estadístico - Métodos de equilibrio banco-berma e límite (MEL) estáticos y interrampa. pseudoestáticos.

COMPLEJO - Zonificación geomecánica (basado en resultados de ensayos de laboratorio y de terreno).

- Análisis estadístico banco-berma e interrampa.

- Métodos de equilibrio límite (MEL) estáticos y pseudoestáticos.

- Métodos numéricos.

Tabla 4.10 Selección de método para evaluar la estabilidad física en rajos en las etapas de evaluación de cierre y post cierre.

En la tabla 4.11, se presentan los métodos de análisis recomendados para evaluar la estabilidad física de un sector determinado de una mina subterránea, en las etapas de cierre y post cierre, en función de las categorías de análisis (simplificado, intermedio o complejo) y de los mecanismos de inestabilidad física que pueden generar fallamientos por inestabilidades físicas.

Categorías de análisis (obtenido en etapa N°3)

Métodos de análisis recomendados para los fallamientos por mecanismos de inestabilidad física determinados

SIMPLIFICADO - Zonificación geomecánica (basado en resultados de ensayos de laboratorio y de terreno).

- Análisis geométrico estructural.

- Métodos gráficos empíricos de estabilidad (definen radios hidráulicos y FS).

INTERMEDIO - Zonificación geomecánica (basado en resultados de ensayos de laboratorio y de terreno).

- Análisis geométrico estructural.

- Métodos gráficos empíricos de estabilidad (definen radios hidráulicos y FS).

- Métodos analíticos de esfuerzo-deformación.

COMPLEJO - Zonificación geomecánica (basado en resultados de ensayos de laboratorio y de terreno).

- Análisis geométrico estructural.

- Métodos gráficos empíricos de estabilidad (definen radios hidráulicos y FS).

- Métodos analíticos de esfuerzo-deformación.

- Métodos numéricos.

Tabla 4.11 Selección de método para evaluar la estabilidad física en minas subterráneas en las etapas de evaluación de cierre y post cierre.

76

Herramientas y criterios tĂŠcnicos para evaluar la estabilidad fĂ­sica de depĂłsitos de residuos masivos mineros

5

77

E

n este capítulo se presentan las propuestas metodológicas desarrolladas para seleccionar métodos que permiten evaluar la estabilidad física de depósitos de residuos masivos mineros. Estas metodologías de selección integran el Programa de Estabilidad Física (PEF), que se aplica a las instalaciones remanentes de una faena minera, como parte de la gestión de la estabilidad física.

Para seleccionar métodos apropiados de evaluación de la estabilidad física, se debe considerar todos los aspectos que la afectan y están presentes en los diferentes depósitos de residuos masivos mineros, por lo que se debe tener en cuenta interrogantes como: - ¿Cuáles son las principales características del emplazamiento y del depósito de residuos masivos, que puede ser afectados por inestabilidad física?

- ¿Qué tipos de inestabilidades físicas pueden afectar al depósito de residuos masivos?

- ¿En el caso de registrarse una falla por inestabilidad física en un depósito de residuos masivos mineros, en qué grado puede impactar al medio compuesto por ambiente y personas?

- ¿Qué método de evaluación de la estabilidad física es el más adecuado de aplicar en un depósito de residuos masivos mineros, para la etapa de cierre?

- ¿Cuáles son las alternativas técnicas que se pueden utilizar para mantener estable físicamente un depósito de residuos masivos mineros, en las diferentes etapas del ciclo de vida de la faena y especialmente en las etapas de cierre y post Cierre?

Para responder a estas interrogantes, se requiere la concurrencia de profesionales competentes e información validada, en cantidad y calidad, que aseguren la utilidad de los resultados que se obtengan.

En consecuencia, en la presente Guía Metodológica, la selección del método para realizar una adecuada evaluación de la estabilidad física para el caso de depósitos de residuos masivos mineros, incluye aspectos técnicos asociados a potenciales inestabilidades de la instalación y factores asociados a potenciales afectaciones al medio ambiente y a las personas. La selección de un método para evaluar la estabilidad física de un depósito masivo de residuos, se ha planteado a partir del cumplimiento de las siguientes fases: - Identificación de las principales características de la instalación - Determinación del potencial de impacto al ambiente - Determinación del potencial de ocurrencia de falla - Determinación de la categoría de los métodos para evaluar la estabilidad física - Selección de método para evaluar la estabilidad física Las fases antes indicadas para depósitos de residuos masivos mineros son parte de la gestión de la estabilidad física que se presenta en la figura 3.2 Programa de Estabilidad Física (PEF). En los apartados siguientes se detallan las fases que conforman la metodología de selección de métodos para evaluar la estabilidad física de instalaciones mineras remanentes.

La presente Guía Metodológica se ha desarrollado a partir de una extensa revisión de bibliografía técnica especializada de países mineros como Australia, Perú, Canadá y EE.UU., entre otros, además de lo establecido en la legislación nacional vigente. Esto último respecto al objetivo establecido para un Plan de Cierre (DS Nº 41 Reglamento de cierre de faenas e instalaciones mineras Capítulo I, Artículo 5) y en el caso de los depósitos de relave, los métodos de análisis establecidos en los DS Nº 248 Reglamento para la aprobación de proyectos de diseño, construcción, operación y cierre de los depósitos de relaves y DS Nº 50 que aprueba reglamento a que se refiere el artículo 295 inciso 2º, del Código de Aguas (Obras Mayores), en conjunto con los estándares de diseño y criterios derivados de la práctica ingenieril nacional.

La metodología propuesta para seleccionar los métodos de evaluación de la estabilidad física de depósitos de residuos masivos mineros, considera la selección de métodos para evaluar estabilidad de taludes; licuación sísmica y licuación estática. Para otros mecanismos de inestabilidad física como el rebose (overtopping) o erosión interna (piping), no se cuenta con métodos de análisis directo que se puedan proponer. Un esquema con la metodología general se presenta en la figura 5.1.

78

Se deja constancia de que las ponderaciones de valores y rangos asignados cada uno de los factores y los grupos definidos para determinar, tanto el potencial de impacto al ambiente como el potencial de ocurrencia de falla de un depósito de residuos mineros masivos, han sido definidos a juicio experto e intentan reflejar un grado de importancia relativa a cada uno de ellos. Para definir los factores de ponderación, en primera instancia se consideraron Boletines técnicos publicados por el Comité Internacional de Grandes Presas (ICOLD) y Guías técnicas internacionales de reciente publicación, para evaluación de estabilidad física, aplicables a Botaderos de Estériles Mineros y Ripios de Lixiviación. Posteriormente, los factores de ponderación asignados, fueron aplicados, evaluados y ajustados en faenas mineras nacionales, de los sectores de la mediana y gran minería. Por lo tanto, es recomendable considerar un ajuste de los valores y rangos propuestos, por lo menos después de un período de cinco años de aplicación de la presente Guía Metodológica.

La experiencia en el uso de estas matrices de análisis en casos reales, permitirá ajustar de una mejor manera las ponderaciones, los valores y rangos de los parámetros individuales asignados, incluyendo la jerarquía de los factores considerados. Ello con el objetivo de mejorar la metodología de evaluación propuesta para la selección de los métodos propuestos para analizar la estabilidad física de los depósitos de residuos masivos mineros, en las etapas de cierre y post cierre.

Es importante señalar que la selección de un método de evaluación de estabilidad física apropiado, para un depósito de residuos masivos mineros en particular, requiere que la aplicación de la metodología propuesta sea realizada siempre por profesionales geotécnicamente competentes.

Para identificar y caracterizar el depósito de residuos masivos a evaluar, en primer término se debe contar con información técnica del proyecto de ingeniería, con sus modificaciones y los informes de construcción y planos “as built”, construidos y aprobados por todas las autoridades competentes.

Figura 5.1: Esquema con metodología general propuesta para la selección de métodos que permiten analizar la estabilidad física de depósitos de residuos masivos mineros.

Los antecedentes que se deben recoger inicialmente se relacionan con la identifica79

ción de la faena minera (Propiedad, nombre de la empresa, representante legal, nombre de la faena, ubicación geográfica y profesional responsable); antecedentes del depósito (nombre, ubicación, método constructivo, antecedentes topográficos, calidad del relave, datos de compactación, antecedentes del suelo de fundación, nivel freático, información meteorológica e hidrológica, antecedentes sobre la sismicidad del sector, instrumentación y monitoreo, obras consideradas para el manejo de crecidas y/o eventos pluviométricos, información sobre sitios poblados, daño medioambiental y distancia de peligrosidad). Las fichas que registran esta información base, se presentan en anexos de la presente Guía Metodológica.

5.1 Fase 1 Clasificación del potencial de impacto al ambiente al momento de realizar la evaluación de la condición de estabilidad física Para clasificar el potencial de impacto al ambiente de un depósito de residuos masivos mineros se han considerado factores asociados con el sector de emplazamiento y con el propio depósito a evaluar. Los factores considerados en caso de falla por inestabilidad física en la etapa de cierre y post cierre, son los siguientes.

- Magnitud del depósito o botadero, que presenta al momento de realizar la evaluación. Para el caso de depósitos de relave es expresada en función de su altura, capacidad volumétrica de embalse y distancia peligrosa.

En botaderos de estériles mineros, depósitos de ripios de lixiviación y depósitos de escoria, en términos de su altura y volumen o masa total almacenada.

- Estimación de las potenciales afectaciones al medio ambiente y personas del entorno de la instalación en caso de falla por inestabilidad física, al momento de realizar la evaluación para el cierre y el post cierre.

Cada uno de los factores fueron ponderados a juicio experto y considerando como base los aspectos establecidos en la legislación nacional vigente (Decretos Nº 41, Nº 50 y Nº 248). Para cada combinatoria de factores, se han definido cuatro escenarios posibles, ordenados coherentemente en función de la magnitud del depósito y de las efectos esperados como resultado de una falla. En las tablas 5.1 y 5.2, se presentan las dos matrices de evaluación propuestas para los diferentes depósitos de residuos masivos mineros considerados en la presente Guía Metodológica.

Con el objetivo de determinar el efecto sobre el medio ambiente esperado, ante una eventual falla de un depósito de residuos mineros masivos, se recomienda emplear como referencia la figura 4.3, o bien estudios de línea base con que se cuente y/o estudios ambientales específicos que se hayan desarrollado durante el ciclo de vida del proyecto.

En caso de considerar personas a evacuar, se debe incluir a toda aquella población que, por motivos habitacionales, laborales o recreativos, ocupa de manera permanente, temporal o transitoria un área que puede ser afectada por una falla o rotura debido a inestabilidad física de un depósito de residuos mineros masivos.

Potencial de impacto al ambiente Factor Capacidad volumétrica de embalse (m3) (*) (Valores de Ponderación) Altura máxima del depósito (m) (Valores de Ponderación) Efectos sobre el medio ambiente (**) (Valores de Ponderación) Nº de personas a evacuar (**) (Valores de Ponderación)

(IV) Extremo

(II) Significativo [50.000 – 1.500.000] (5) [5 – 15[ (10)

< 50.000 (0)

> 30 (30)

(III) Alto [1.500.000 – 60.000.000] (10) [15 – 30] (20)

Catastrófico (60)

Mayor (40)

Moderado (20)

Menor (0)

> 60.000.000 (15)

≥1 (105)

(I) Bajo

<5 (0)

0 (0)

Nota: (*): Factor sólo aplicable a tranques y embalses de relave. (**): Dentro de la zona afectada, según la distancia que recorrerían los relaves en caso de colapso del depósito (artículo 14, letra q, Decreto Supremo Nº 248/2007). Definir población al momento del cierre (Ver plan regulador para determinar usos de suelo en la zona que será afectada, articulo 14 letra c datos censales actualizados y lo establecido en el artículo 12, DS 248/2007).

Tabla 5.1 Matriz de evaluación del potencial de impacto al ambiente para depósitos de relave.

80

Potencial de impacto al ambiente Factor

(IV) Extremo

(III) Alto

(II) Significativo

(I) Bajo

Volumen (m3) o masa (t) (*) (Valores de Ponderación)

> 1.000.000.000 > 2.000.000.000 (15)

[100.000.000 – 1.000.000.000[ [200.000.000 – 2.000.000.000[ (10)

[10.000.000 – 100.000.000] [20.000.000 – 200.000.000[ (5)

<10.000.000 <20.000.000 (0)

Alt. máxima (m) (Valores de Ponderación)

> 500 (30)

[250 – 500] (20)

[100 – 250[ (10)

< 100 (0)

Efecto sobre el medio ambiente (**) (Valores de Ponderación)

Catastrófico (60)

Mayor (40)

Moderado (20)

Menor (0)

N° personas a evacuar (**) (Valores de Ponderación)

≥1 (105)

0 (0)

Nota: (*) Volumen o masa depositada. (**) Dentro de zona afectada, según la distancia que recorrerían los materiales en caso de colapso del depósito. Definir población al momento del cierre (Ver plan regulador para determinar usos de suelo en la zona que será afectada).

Tabla 5.2 Matriz de evaluación del potencial de impacto al ambiente para Botaderos de estériles mineros (BEM); Depósitos de ripios de lixiviación (DRL) y Depósitos de escorias.

El potencial de impacto al ambiente que se generaría como resultado de una falla de un depósito de residuos mineros masivos, queda definido mediante el cálculo del Factor Total de Impacto. Para ello se realiza la suma vertical de los valores asignados a los factores que definen el potencial de impacto al ambiente (Capacidad Volumétrica; Altura Máxima; Efectos sobre el medio ambiente; Número de Personas a Evacuar), definidos en las tablas 5.1 o 5.2.

De esta manera, el Factor Total de Impacto se obtiene mediante siguiente relación: FTI = PCV + PAM + PDA+ PPE Donde: FTI = Factor Total de Impacto PCV = Valor del Potencial de impacto al ambiente asignado a la Capacidad Volumétrica PAM = Valor del Potencial de impacto al ambiente asignado a la Altura Máxima PDA = Valor del Potencial de impacto al ambiente asignado al Efectos sobre el medio ambiente PPE = Valor del Potencial de impacto al ambiente asignado al Número de Personas a Evacuar El valor del Factor Total de Impacto que se obtenga, permite determinar el potencial de impacto al ambiente (Bajo, Significativo, Alto o Extremo), como se indica en la tabla 5.3.

Factor total de impacto

Potencial impacto al ambiente

[0 – 35]

I (Bajo)

]35 – 70[

II (Significativo)

[70– 105[

III (Alto)

≥ 105

IV (Extremo)

Tabla 5.3 Clasificación del potencial de impacto al ambiente de un depósito de residuos masivos.

Estos factores pueden ser obtenidos a juicio experto o bien la información necesaria podría estar disponible como parte del proyecto de diseño, control de operación del depósito de relave y proyecto de cierre, aprobados por la autoridad competente. Se deja constancia de que el especialista deberá definir si la cantidad y calidad de los antecedentes es suficiente para asignar la ponderación propuesta. En caso contrario, debería solicitar estudios específicos o bien asignar una mayor ponderación.

81

5.2 Fase 2 Potencial de ocurrencia de falla al momento de realizar la evaluación de la condición de estabilidad física Para determinar el potencial de ocurrencia de falla de un depósito de residuos mineros masivos en las etapas de cierre y post cierre, se ha tenido en cuenta los factores que tienen relevancia en la generación y magnitud de la rotura. Estos factores, ponderados a juicio experto según su importancia o jerarquía, han sido organizados en ocho matrices de evaluación, considerando la agrupación de factores presentada en el punto 2.2.3; tablas 2.5 y 2.6, de la presente Guía Metodológica.

Los factores asociados a cada mecanismo de falla deben ser obtenidos desde el proyecto de diseño, control de operación y proyecto de cierre, aprobados por la autoridad competente, del depósito a analizar, o bien podrían ser definidos a juicio experto considerando una clara y fundamentada justificación técnica. En caso contrario deberá solicitar estudios específicos o bien asignar una mayor ponderación (caso más desfavorable). El profesional geotécnicamente competente deberá realizar las visitas a terreno que sean necesarias para completar la recolección de información.

El procedimiento general propuesto para determinar el potencial de ocurrencia de falla del depósito de residuos mineros masivos a evaluar, es el siguiente: - Identificar los factores que tienen relevancia en la generación de los mecanismos de falla a evaluar y asignar valores ponderados, presentados en las matrices aplicables a depósitos de relave, botaderos de estériles mineros, depósitos de ripios de lixiviación y depósitos de escorias.

- Para cada mecanismo de falla a analizar, realizar sumatoria de los valores asignados para cada uno los factores considerados.

- Considerando la sumatoria obtenida clasificar el potencial de ocurrencia de falla asociado al mecanismo de falla en evaluación, empleando las tablas 5.22 a 5.28, presentadas en el apartado 5.2.2.

Se deja constancia de que el profesional geotécnicamente competente deberá definir si la cantidad y calidad de información es suficiente para poder asignar la ponderación propuesta para cada uno de los factores a considerar.

En caso contrario deberá solicitar estudios específicos o bien asignar una mayor ponderación (caso más desfavorable). El profesional geotécnicamente competente deberá realizar las visitas a terreno que sean necesarias para completar la recolección de información.

5.2.1 Matrices propuestas para ponderar los factores asociados a la generación de mecanismos de falla Las matrices propuestas para ponderar los factores asociados a los mecanismos de falla que deben ser analizados en depósitos de relave, botaderos de estériles mineros, depósitos de ripios de lixiviación y depósitos de escorias, son presentadas a continuación:

82

5.2.1.1 Matrices para ponderar los factores asociados a la generación de mecanismos de falla aplicables a depósitos de relave Evaluación Grupo

Tipo de depósito de relave.

Condición

Puntos de calificación

Favorable

0

Intermedia

600

Desfavorable

1200

Factores a) Tranques de relave Aguas abajo. b) Embalses de relave. Ver nota (1) b) Depósitos de relave filtrado. a) Tranques de relave Eje central. b) Tranques de relave Aguas abajo/eje central. Ver nota (2) c) Depósitos relave espesado y en pasta a) Tranques de arena de relave aguas arriba. b) Sin antecedentes.

Nota: (1): Se considera como embalse de relave lo indicado en el DS Nº 248. Otras tipologías donde el prisma resistente está construido con material de empréstito y se encuentra impermeabilizado en el coronamiento y en su talud interno, que difieran de la tipología muro aguas abajo, serán clasificados como intermedio, tipología de muro eje central y desfavorable tipología de muro aguas arriba. (2): Considerar el método de construcción más desfavorable.

El valor máximo de calificación para este Grupo corresponde a 1200 puntos.

Tabla 5.4 Ponderación asignada a factores asociados al grupo tipo de depósito de relave.

Evaluación Grupo

Configuración geométrica aprobada en el plan de cierre

Factor

Condición

Puntos de calificación

Altura de revancha Si cumple con el proyecto de diseño. Ver nota (2)

Favorable

0

Altura de revancha No cumple con el proyecto de diseño. Ver nota (3)

Desfavorable

300

Ancho de coronamiento Si cumple con el proyecto de diseño. Ver nota (3)

Favorable

0

Ancho de coronamiento No cumple con el proyecto de diseño. Ver nota (3)

Desfavorable

300

Pendiente global Si cumple con el proyecto de diseño. Ver nota (4)

Favorable

0

Pendiente global No cumple con el proyecto de diseño. Ver nota (4)

Desfavorable

300

Nota: (3) Aplicable sólo en tranques y embalses de relave. (4) En el caso de tranques y embalses considerar pendiente de talud en dirección “aguas abajo”. El valor máximo de calificación para este Grupo corresponde a 900 puntos.

Tabla 5.5 Ponderación asignada a factores asociados al grupo configuración geométrica del depósito de relave.

83

Evaluación Grupo

Factor Nivel de compactación SI cumple con lo especificado en proyecto de diseño.

Calidad del relave y niveles de compactación alcanzados en el depósito

Nivel de compactación determinado a partir de controles realizados en la etapa operacional, e informado a la autoridad competente. Ver nota (5)

a) Nivel de compactación NO cumple con lo especificado en proyecto de diseño, en alguna o en la totalidad de las etapas de construcción.

Curva granulométrica y plasticidad de la fracción fina (< 80 mm), de los materiales empleados para la construcción del depósito de relave. Ver nota (6)

Cumple con el proyecto de diseño, según lo informado a la autoridad competente.

b) Nivel de compactación NO puede ser demostrado

Condición

Puntos de calificación

Favorable

0

Desfavorable

300

Favorable

0

Desfavorable

300

c) NO existen análisis del control de compactación realizado durante la fase operacional.

No cumple con el proyecto de diseño, según lo informado a la autoridad competente.

Nota: (5) Aplicable sólo en tranques y embalses de relave. (6): En tranques, considerar como factor principal el porcentaje de finos de tamaño inferior a 80 (mm), según lo establecido en el proyecto de diseño para las arenas de relave a emplear en la construcción del muro o prisma resistente. El valor máximo de calificación para este Grupo corresponde a 600 puntos.

Tabla 5.6 Ponderación asignada a factores asociados al grupo calidad de las arenas de relave y niveles de compactación.

Evaluación Grupo

Factor

Suficientes antecedentes topográficos, hidrogeológicos, Caracterización del suelo geológicos, geotécnicos y/o geofísicos. de fundación para el Antecedentes geológicos y topográficos. proyecto de diseño Sin antecedentes.

Condición

Puntos de calificación

Adecuada

0

Intermedia

400

Insuficiente

800

El valor máximo de calificación para este Grupo corresponde a 800 puntos.

Tabla 5.7 Ponderación asignada a factores asociados al grupo caracterización del suelo de fundación para el proyecto de diseño del depósito de relave.

84

Evaluación Grupo

Factor Análisis del nivel freático y grado en muro o prisma resistente.

(Tranques y Embalses) Análisis del nivel freático grado de saturación en el suelo de fundación.

Análisis de Antecedentes operación del analizados de sistema de instrumentación drenaje y monitoreo.

Ver nota (7) Análisis de acelerómetros

Se cuenta con registro periódicos y cumple con lo establecido en la etapa de cierre, según proyecto de diseño. a) NO se cuenta con análisis. b) Se cuenta con registro periódicos y NO cumple con lo establecido en la etapa de cierre, según proyecto de diseño (Es superior).

Se cuenta con registro periódicos y cumple con el nivel establecido en el proyecto de diseño. a) NO se cuenta con análisis. b) Se cuenta con registro periódicos y NO cumple con el nivel establecido en el proyecto de diseño (Es superior).

El depósito cuenta con registro de inspecciones periódicas y cumple con lo establecido en el proyecto. a) El depósito NO cuenta con análisis de inspecciones periódicas. b) Se cuenta con registro periódicos y NO cumple con lo establecido por el proyecto.

Se cuenta con análisis del sector de emplazamiento y/o del depósito. a) NO se cuenta con análisis del sector de emplazamiento y/o del depósito. b) Se cuenta con registro periódicos del sector de emplazamiento y NO cumple con lo establecido por el proyecto.

Se cuenta con análisis de control de desplazamientos.

Análisis de inclinómetros

Otro

a) NO se cuenta con análisis de control de desplazamientos b) Se cuenta con registros periódicos y NO cumple con los movimientos establecidos por el proyecto.

Se cuenta con análisis y cumple con lo especificado.

No se cuenta con análisis o no cumple con lo especificado.

Condición

Puntos de calificación

Favorable

0

Desfavorable

400

Favorable

0

Desfavorable

200

Favorable

0

Desfavorable

300

Favorable

0

Desfavorable

100

Favorable

0

Desfavorable

100

Favorable

0

Desfavorable

100

Nota: (7) Análisis de instrumentación y monitoreo según lo indicado en el proyecto de diseño y requerimientos adicionales establecidos por SERNAGEOMIN durante la fase operacional del depósitos de relave. En caso contrario este factor no es aplicable. El valor máximo de calificación para este Grupo corresponde a 1.200 puntos.

Tabla 5.8 Ponderación asignada a factores asociados al grupo instrumentación y monitoreo del depósito de relave.

85

Evaluación

Condición

Puntos de calificación

Muy buena

0

Estable; menores deformaciones despreciables o asentamientos; cierres temporales poco frecuentes; fallas pequeñas poco frecuentes; Impacto a las operaciones poco significativo.

Buena

100

Equilibrio límite a estable; cierres ocasionales por deformaciones o asentamientos; fallas de talud; limitado impacto a las operaciones; sin registro de comportamiento mecánico.

Regular

300

Equilibrio límite a inestable; frecuentes cierres a corto plazo; fallas de talud frecuentes y/o fallas locales de fundación (inestabilidades de magnitud moderada); moderado impacto a las operaciones.

Deficiente

600

Inestable; significativos cierres a largo plazo o trabajos de reparación mayores; inestabilidades de gran escala; importante impacto a las operaciones.

Muy deficiente

900

Grupo

Factor Muy estable; deformaciones despreciables o asentamientos; sin cierres temporales; sin fallas; sin impacto a las operaciones.

Comportamiento mecánico del depósito

Nota: El puntaje máximo de calificación para el comportamiento mecánico del depósito, dependerá del registro histórico de antecedentes sobre la estabilidad física de la instalación, que se haya elaborado durante la etapa de operación y podría alcanzar a 900 puntos.

Tabla 5.9 Ponderación asignada a factores asociados al grupo comportamientos mecánicos del depósito de relave.

Evaluación Grupo

Entorno Regional para la Condición de Cierre del Depósito

Factor Estudio sísmico específico para el proyecto (Determinístico; Caracterización de Determinístico-Probabilístico). la sismicidad para la Regionalización sísmica de Chile. condición de Cierre.

Sin antecedentes.

Estimación de crecidas para la condición de Cierre.

Estudio hidrológico específico para el proyecto, considerando criterios como: a) Período de retorno 1/1.000 años. Ver nota (8) b) Período de Retorno 1/10.000 años. Ver nota (9) c) Crecida máxima probable. Ver nota (10) a) Sin antecedentes. b) No considera eventos conforme a la legislación actual vigente.

Condición

Puntos de calificación

Adecuada

0

Intermedia Insuficiente

200 400

Adecuada

0

Insuficiente

400

Notas (8): sólo aplicable en el caso de depósitos de relave con un potencial de impacto al entorno tipo I (Muy Bajo).

(9): sólo aplicable en el caso de depósitos de relave con un potencial de impacto al entorno tipo II (Bajo).

(10): sólo aplicable en el caso de depósitos de relave con un potencial de impacto al entorno tipo III o IV (Alto o Muy Alto).

El valor máximo de calificación para este Grupo corresponde a 1.200 puntos.

Tabla 5.10 Ponderación asignada a factores asociados al grupo entorno regional para la condición de cierre del depósito de relave.

86

Evaluación

Condición

Puntos de calificación

Construcción de obras e implementación de acciones indicadas en el proyecto de diseño para la etapa de Cierre.

Favorable

0

Sin construcción de obras y sin implementación acciones indicadas en el proyecto de diseño para la etapa de Cierre.

Desfavorable

400

Grupo

Factor

Grado de implementación de medidas para asegurar la estabilidad física en la etapa de cierre.

El puntaje máximo de calificación para el grado de implementación de medidas para asegurar la estabilidad física en la etapa de cierre del depósito, podría alcanzar a 400 puntos.

Tabla 5.11 Ponderación asignada a factores asociados al grupo obras y acciones para el cierre del depósito de relave.

5.2.1.2 Matrices para ponderar los factores asociados a la generación de mecanismos de falla aplicables a depósitos de estériles mineros (BEM); depósitos de ripios de lixiviación (DRL) y depósitos de escorias Evaluación Grupo

Factor Altura total

Configuración geométrica aprobada en el plan de cierre.

Ángulo de talud global (1) Altura máxima de banco Espesor máximo vertical

Condición

Puntos de calificación

Cumple con el proyecto de diseño

0

No cumple con el proyecto de diseño

80

Cumple con el proyecto de diseño

0

No cumple con el proyecto de diseño

80

Cumple con el proyecto de diseño

0

No cumple con el proyecto de diseño

80

Cumple con el proyecto de diseño

0

No cumple con el proyecto de diseño

80

Nota: (1) Ángulo de talud global, medido desde el pie a la cresta del depósito.

El puntaje máximo de calificación para este grupo es de 320 puntos.

Tabla 5.12 Ponderación asignada a factores asociados al grupo configuración geométrica, en botaderos de estériles mineros (BEM), depósitos de ripios de lixiviación (DRL) y depósitos de escorias.

87

Evaluación

Condición

Puntos de calificación

Adecuada

0

Intermedia

40

Insuficiente

80

Ensayos de resistencia al corte en laboratorio.

Adecuada

0

Estimación de parámetros geotécnicos desde antecedentes bibliográficos.

Intermedia

20

Sin antecedentes.

Insuficiente

40

Muy adecuado

0

Adecuado

10

Intermedio

20

Inadecuado

30

Muy inadecuado

40

Muy adecuada

0

Adecuada

5

Intermedia

10

Inadecuada

15

Muy inadecuada

30

Grupo

Factor Caracteriza- Suficientes antecedentes topográficos, hidrogeológicos, ción geológicos, geotécnicos y/o geofísicos. del suelo de Antecedentes geológicos y topográficos. fundación Sin antecedentes.

Interface suelo de fundación/ depósito (Ver Nota 2)

< 5º (plana; pendiente en manto rocoso; rellenos de pits)

Condiciones de Fundación

Pendiente 5 º – 15º (Suave) del suelo de 15º - 25º (moderada) fundación 25º - 32º (empinada) > 32º (muy empinada) Forma de la sección: planar o cóncava en taludes muy irregulares o planos.

Forma del plano: Valles angostos o quebradas que proporcionan un importante confinamiento natural.

Forma de la sección: planar o cóncava en taludes suaves.

Forma del plano: taludes cóncavos y valles anchos que Topografía o proporcionan un moderado confinamiento natural. forma de la Forma de la sección: cóncava en taludes suaves; plana o fundación cóncava con taludes moderados.

Forma del plano: taludes planos sin confinamiento lateral.

Forma de la sección: taludes convexos o moderados; Convexa o plana en taludes empinados o muy empinados.

Forma del plano: taludes convexos de gran radio.

Forma de la sección: convexa en taludes empinados o muy empinados.

Forma del plano: taludes con una pronunciada convexidad.

Nota: (2): Aplicable sólo para el caso de ripios de lixiviación.

El puntaje máximo de calificación para las condiciones de fundación es de 150 puntos para botaderos de estériles mineros y depósitos de escorias. Para depósitos de ripios de lixiviación es de 190 puntos.

Tabla 5.13 Ponderación asignada a factores asociados al grupo condiciones de fundación, en botaderos de estériles mineros (BEM), depósitos de ripios de lixiviación (DRL) y depósitos de escorias.

88

Evaluación Grupo

Factor

Condición

Puntos de calificación

Muy baja

0

Baja

10

Moderada

20

Alta

30

Muy alta

40

3

Razón de carga volumétrica < 15 (m /d/m) Razón de peso cargado < 7,5 (t/d/m) 2 Razón de avance en la cresta < 15 (m /d) 3

Razón de carga volumétrica 15 – 50 (m /d/m) Razón de peso cargado 7,5 – 25 (t/d/m) 2 Razón de avance en la cresta 15 – 50 (m /d) Tasa de carga o depositación

3

Razón de carga volumétrica 500 – 150 (m /d/m) Razón de peso cargado 25 – 75 (t/d/m) 2 Razón de avance en la cresta 50 – 150 (m /d) 3

Razón de carga volumétrica 150 – 500 (m /d/m) Razón de peso cargado 75 – 250 (t/d/m) 2 Razón de avance en la cresta 150 – 500 (m /d) 3

Razón de carga volumétrica > 500 (m /d/m) Razón de peso cargado > 250 (t/d/m) 2 Razón de avance en la cresta > 500 (m /d)

Nota: Razón de carga volumétrica = promedio diario de volumen suelto (m3/d) / longitud promedio de cresta activa (m).

Incluye el esponjamiento del material. Razón de peso cargado = promedio diario de peso suelto a depositar en el botadero (t/d) / longitud promedio de cresta activa (m). Los valores consideran una densidad igual a 2,0 (t/m3).

Razón de avance en la cresta razón promedio diario de avance de la cresta (m2/d) x altura promedio del banco (m).

Tabla 5.14 Ponderación asignada a factores asociados al grupo tasa de carga o depositación, en botaderos de estériles mineros (BEM), depósitos de ripios de lixiviación (DRL) y depósitos de escorias.

Evaluación Grupo

Condición

Puntos de calificación

Secuencia ascendente o descendente en terrenos de suave pendiente o planos; Alturas de bancos < 50 m; Talud global de fundación < 15º

Muy adecuada

0

Secuencia ascendente o descendente en terrenos de pendiente modera; Alturas de bancos < 100 m; Talud global de fundación 15º - 25º

Adecuada

30

Secuencia ascendente/descendente (mixta) en terrenos de pendiente modera; Secuencia diseñada para evitar fundar el pie del depósito o botadero en terrenos elevada o muy elevada pendiente; Alturas de bancos > 200 m; Talud global de fundación > 25º

Intermedia

50

Secuencia descendente con una o varias etapas, bancos construidos con una altura importante en terrenos con pendientes elevadas; Alturas de bancos > 200 m; Talud global de fundación 25º - 32º

Inadecuada

70

Secuencia descendente con una o varias etapas, bancos construidos con una altura importante en terrenos con pendientes elevadas; Alturas de bancos > 200 m; Talud global de fundación > 32º

Muy inadecuada

90

Factor

Antecedentes constructivos Ver nota (3)

Nota: (3) Seleccionar el método que mejor describe la secuencia de construcción empleada.

En el caso de que se hayan empleado dos o más métodos, asignar un valor promedio ponderado de los puntos de calificación correspondientes a cada uno de ellos.

El puntaje máximo de calificación para antecedentes constructivos del depósito es de 90 puntos.

Tabla 5.15 Ponderación asignada a factores asociados al grupo antecedentes constructivos, en botaderos de estériles mineros (BEM), depósitos de ripios de lixiviación (DRL) y depósitos de escorias.

89

Evaluación Grupo

Factor Granulometría integral

Características Plasticidad de la de materiales fracción fina depositados, estado de compacidad in-situ.

Estado de compacidad in-situ

Cumple con el proyecto de diseño, según lo informado a la autoridad competente.

No cumple con el proyecto de diseño, según lo informado a la autoridad competente.

Cumple con el proyecto de diseño, según lo informado a la autoridad competente.

No cumple con el proyecto de diseño, según lo informado a la autoridad competente.

Cumple con el proyecto de diseño, según lo informado a la autoridad competente.

No cumple con el proyecto de diseño, según lo informado a la autoridad competente.

Condición

Puntos de calificación

Favorable

0

Desfavorable

100

Favorable

0

Desfavorable

100

Favorable

0

Desfavorable

100

El puntaje máximo de calificación para este grupo es de 300 puntos.

Tabla 5.16 Ponderación asignada a factores asociados al grupo características de los materiales y estados in situ, en botaderos de estériles mineros (BEM), depósitos de ripios de lixiviación (DRL) y depósitos de escorias.

Evaluación Grupo

Factor

Se cuenta con registro periódicos y cumple con lo establecido en Análisis del la etapa de cierre, según proyecto de diseño. nivel freático a) NO se cuenta con análisis. en el suelo de b) Se cuenta con registro periódicos y NO cumple con lo fundación y en establecido en la etapa de cierre, según proyecto de diseño (Es el depósito superior).

El depósito cuenta con registro de inspecciones periódicas y cumple con lo establecido en el proyecto.

Análisis del sistema de a) El depósito NO cuenta con análisis de inspecciones periódicas. drenaje basal b) Se cuenta con registro periódicos y NO cumple con lo establecido por el proyecto.

Se cuenta con análisis del sector de emplazamiento y/o del Antecedentes depósito y cumple con lo establecido en la etapa de cierre, analizados de según proyecto de diseño. instrumentación Análisis de a) NO se cuenta con análisis del sector de emplazamiento y/o y monitoreo. acelerómetros del depósito.

Ver nota (4) b) Se cuenta con registro periódicos del sector de emplazamiento y NO cumple con lo establecido por el proyecto.

Se cuenta con análisis de control de desplazamientos y cumple con lo establecido en la etapa de cierre, según proyecto de diseño. Y cumple con lo establecido en la etapa de cierre, según Análisis de inclinómetros proyecto de diseño. a) NO se cuenta con análisis de control de desplazamientos. b) Se cuenta con registro periódicos y NO cumple con los movimientos establecidos por el proyecto.

Otro

Se cuenta con análisis y cumple con lo especificado.

No se cuenta con análisis o no cumple con lo especificado.

Condición

Puntos de calificación

Favorable

0

Desfavorable

200

Favorable

0

Desfavorable

150

Favorable

0

Desfavorable

50

Favorable

0

Desfavorable

50

Favorable

0

Desfavorable

50

Nota: (4) Instrumentación y monitoreo según lo indicado en el proyecto de diseño y requerimientos adicionales establecidos por SERNAGEOMIN durante la fase operacional del depósitos de relave. En caso contrario este factor no es aplicable.

El puntaje máximo de calificación para este grupo, dependerá de lo indicado en el proyecto aprobado por la autoridad y podría alcanzar a 500 puntos.

Tabla 5.17 Ponderación asignada a factores asociados al grupo instrumentación y monitoreo, en botaderos de estériles mineros (BEM), depósitos de ripios de lixiviación (DRL) y depósitos de escorias.

90

Evaluación

Condición

Puntos de calificación

Estudio sísmico específico para el proyecto (Determinístico; Determinístico-Probabilístico).

Adecuada

0

Regionalización sísmica de Chile.

Intermedia

100

Sin antecedentes.

Insuficiente

200

Muy baja

0

Baja

20

Moderada

40

Alta

60

Muy Alta

80

Grupo

Factor Caracterización de la sismicidad para la condición de Cierre.

Entorno Regional para la Condición de Cierre del Depósito

Evaluación de la pluviometría para la condición de Cierre.

Lluvia anual (mm): < 100 Nieve anual (cm): < 10 Lluvia anual (mm): 100 – 350 Nieve anual (cm): 10 – 35 Lluvia anual (mm): 350 – 1000 Nieve anual (cm): 35 – 100 Lluvia anual (mm): 1000 – 2000 Nieve anual (cm): 100 – 200 Lluvia anual(mm): > 2000 Nieve anual(cm): > 200

El puntaje máximo de calificación para este grupo es de 280 puntos.

Tabla 5.18 Ponderación asignada a factores asociados al grupo entorno regional para la condición de cierre del depósito, en botaderos de estériles mineros (BEM), depósitos de ripios de lixiviación (DRL) y depósitos de escorias.

Evaluación Grupo

Factor

Muy estable; deformaciones despreciables o asentamientos; sin cierres temporales; sin fallas; sin impacto a las operaciones.

Estable; deformaciones menores despreciables o asentamientos; cierres temporales poco frecuentes; fallas pequeñas poco frecuentes; Impacto a las operaciones poco significativo.

Estabilidad Equilibrio límite a estable; cierres ocasionales por deformaciones o física durante asentamientos; fallas de talud; limitado impacto a las operaciones; sin registro la fase de comportamiento mecánico. operacional Equilibrio límite a inestable; frecuentes cierres a corto plazo; fallas de talud frecuentes y/o fallas locales de fundación (inestabilidades de magnitud moderada); moderado impacto a las operaciones.

Inestable; significativos cierres a largo plazo o trabajos de reparación mayores; inestabilidades de gran escala; importante impacto a las operaciones.

Condición

Puntos de calificación

Muy buena

0

Buena

50

Regular

100

Deficiente

200

Muy deficiente

300

El puntaje máximo de calificación para la estabilidad física durante la fase operacional del depósito, dependerá del registro histórico de antecedentes sobre la estabilidad física de la instalación, que se haya elaborado durante la etapa de operación y podría alcanzar a 200 puntos.

Tabla 5.19 Ponderación asignada a factores asociados al grupo estabilidad física durante la fase operacional, en botaderos de estériles mineros (BEM), depósitos de ripios de lixiviación (DRL) y depósitos de escorias.

Evaluación Grupo Grado de implementación de medidas para asegurar la estabilidad física en la etapa de cierre

Factor Construcción de obras e implementación de acciones indicadas en el proyecto de diseño para la etapa de Cierre.

Sin construcción de obras y sin implementación acciones indicadas en el proyecto de diseño para la etapa de Cierre.

Condición

Puntos de calificación

Favorable

0

Desfavorable

200

El puntaje máximo de calificación para el grado de implementación de medidas para asegurar la estabilidad física en la etapa de cierre del depósito, podría alcanzar a 200 puntos.

Tabla 5.20 Ponderación asignada a factores asociados al grupo estabilidad física durante la fase operacional, en botaderos de estériles mineros (BEM), depósitos de ripios de lixiviación (DRL) y depósitos de escorias.

91

5.2.2 Matrices aplicables para analizar potenciales de mecanismos de falla Los potenciales mecanismos de falla que podrían afectar a depósitos de relave, botaderos de estériles mineros, depósitos de ripios de lixiviación y depósitos de escorias, deben ser analizados empleado las matrices de evaluación propuestas en el presente apartado.

Para el empleo de estas matrices es necesario obtener un puntaje total, a partir de la sumatoria de las ponderaciones asignadas a los grupos de factores asociados al mecanismo de falla que se desea evaluar. En función del puntaje total obtenido, se define el potencial de ocurrencia de falla que presenta el depósito en estudio.

Los mecanismos de inestabilidad física considerados para los depósitos de relave chilenos, incluyen fallas por licuación sísmicamente inducida; inestabilidad de taludes con desplazamientos y asentamientos; licuación estática; rebose (Overtopping); y erosión interna (Piping). En el caso de botaderos de estériles mineros, depósitos de ripios de lixiviación y depósitos de escorias incluyen fallas por inestabilidad de taludes con desplazamientos y asentamientos; licuación estática (no aplica en depósitos de escoria). Estos mecanismos de falla han sido descritos en detalle en el capítulo 2 de la presente Guía Metodológica.

Para cada uno de los mecanismos de inestabilidad física considerados, se realiza la evaluación del potencial de ocurrencia de falla, en función de los factores asociados, empleando las siguientes matrices de evaluación:

5.2.2.1 Matrices para ponderar potencial de ocurrencia de falla aplicable a depósitos de relave

Mecanismo

Licuación sísmica

Grupo de factores asociados - Tipo de depósito de relave.

- Calidad del relave y niveles de compactación alcanzados (*).

- Antecedentes analizados de instrumentación y monitoreo.

- Comportamiento mecánico del depósito - Entorno regional considerado para la condición de cierre (Sismicidad).

- Grado de implementación de medidas para asegurar la estabilidad física en la etapa de cierre.

Puntaje total (sumatoria puntajes asignado a factores asociados)

Potencial de ocurrencia de falla

≤ 600

A (Bajo)

]600 – 1600]

B (Significativo)

]1600 – 5100]

C (Alto o extremo)

(*) Aplica sólo a tranques de relave Tabla 5.21 Rangos de potencial ocurrencia de falla por licuación sísmicamente inducida en un depósito de relave.

Mecanismo

Grupo de factores asociados

Inestabilidad de taludes con desplazamientos y asentamientos mayores a los considerados en el proyecto de diseño para la etapa de Cierre y Post Cierre.

- Tipo de depósitos de relave.

- Configuración geométrica del depósitos de relave.

- Calidad de los relave y niveles de compactación alcanzados(*).

- Fundación.

- Antecedentes analizados de instrumentación y monitoreo. Comportamiento mecánico del depósito.

- Entorno regional considerado para la condición de cierre.

- Grado de implementación de medidas para asegurar la estabilidad física (Etapa de Cierre).

Puntaje total (sumatoria de puntajes de factores asociados)

Potencial de ocurrencia de falla

≤ 800

A (Bajo)

]800 – 2500]

B (Significativo)

]2500 – 6800]

C (Alto o extremo)

(*) Aplica sólo a tranques de relave.

Tabla 5.22 Rangos de potencial ocurrencia de falla por Inestabilidad de taludes con desplazamientos y asentamientos en un depósito de relave.

92

Factores asociados

Mecanismo

- Tipo de depósito de relave.

- Calidad del relave y niveles de compactación alcanzados (*).

- Antecedentes analizados de instrumentación y monitoreo (**).

Licuación estática

Puntaje total (sumatoria de puntajes de factores asociados)

Potencial de ocurrencia de fallas

≤ 600

A (Bajo)

]600 – 1300]

B (Significativo)

]1300 – 2800]

C (Alto o extremo)

Nota: (*) Aplica sólo a tranques de relave (**) Debe incluir como mínimo el análisis de las variaciones del nivel freático

Tabla 5.23 Rangos de potencial ocurrencia de falla por Licuación estática en un depósito de relave.

Mecanismo

Factores asociados

Rebose (Overtopping)

- Configuración geométrica del depósito de relave.

- Entorno regional considerado para la condición de cierre (Crecidas).

- Grado de implementación de medidas para asegurar la estabilidad física (Etapa de Cierre).

Puntaje total (sumatoria de puntajes de factores asociados)

Potencial de ocurrencia de fallas

≤ 300

A (Bajo)

]300 – 800]

B (Significativo)

]800 – 1900]

C (Alto o extremo)

Nota: para clases B y C, se deberá implementar medidas y acciones que permitan disminuir el potencial de ocurrencia de falla a bajo (Clase A).

Tabla 5.24 Rangos de potencial ocurrencia de falla por Rebose (overtopping) en un depósito de relave.

Mecanismo

Erosión Interna (Piping)

Factores asociados

- Tipo de depósito de relave.

- Calidad del relave y niveles de compactación alcanzados (*).

- Antecedentes analizados de instrumentación y monitoreo.

Puntaje total (sumatoria de puntajes de factores asociados)

Potencial de ocurrencia de fallas

≤ 600

A (Bajo)

]600 – 1300]

B (Significativo)

]1300 – 2800]

C (Alto o extremo)

Nota: (*) Aplica sólo a tranques de relave; para clases B y C se deberá implementar medidas y acciones que permitan disminuir el potencial de ocurrencia de falla a bajo (Clase A).

Tabla 5.25 Rangos de potencial ocurrencia de falla por Piping (Erosión interna) en un depósito de relave.

93

5.2.2.2 Matrices para ponderar potencial de ocurrencia de falla aplicable a depósitos de estériles, depósitos de ripios de lixiviación y depósitos de escorias

Mecanismo

Grupo de factores asociados

Inestabilidad de taludes con desplazamientos y asentamientos mayores a los considerados en el proyecto de diseño para la etapa de Cierre y Post Cierre.

- Condiciones de fundación.

- Configuración geométrica.

- Antecedentes constructivos.

- Características de materiales depositados, estado de compacidad in-situ.

- Antecedentes analizados de instrumentación y monitoreo.

- Comportamiento mecánico observado durante la vida útil.

- Entorno regional para la condición de cierre.

- Situación al cierre.

Puntaje total (sumatoria de puntajes de factores asociados)

Potencial de ocurrencia de falla

< 1000

A (Bajo)

[1000 – 1800[

B (Significativo)

[1800 - 2600]

C (Alto o extremo)

Tabla 5.26 Rangos de potencial ocurrencia de falla por Inestabilidad de taludes con desplazamientos y asentamientos en Botaderos de estériles mineros, Depósitos de ripios de lixiviación y Depósitos de escoria.

Mecanismo

Factores asociados

Licuación Estática(*)

- Configuración geométrica.

- Pendiente del suelo de fundación.

- Características de materiales depositados, estado de compacidad in-situ.

- Antecedentes analizados de instrumentación y monitoreo.

- Comportamiento mecánico observado durante la vida útil.

Puntaje total (sumatoria de puntajes de factores asociados)

Potencial de ocurrencia de fallas

< 530

A (Bajo)

[530 – 1400[

B (Significativo)

[1400 - 1860]

C (Alto o extremo)

Nota: (*) Mecanismo de falla no aplicable en depósitos de escorias.

Tabla 5.27 Rangos de potencial ocurrencia de falla por Licuación estática en Botaderos de estériles mineros, Depósitos de ripios de lixiviación y Depósitos de escoria.

5.3 Fase 3 Categorías de métodos para evaluación de estabilidad física de depósitos de residuos masivos mineros Para determinar las categorías de los métodos de evaluación de los diferentes mecanismos de inestabilidad física identificados, se utilizan los resultados obtenidos en la Fase 1 (Establece el potencial de impacto al ambiente) y la Fase 2 (Establece el potencial de ocurrencia de falla), anteriormente descritas.

La categoría del método de análisis recomendada para evaluar cada uno de los mecanismos de inestabilidad física que pueden afectar a depósitos de relave en Chile, en etapas de cierre y post cierre, se determina a partir del cruce de los potenciales de impacto al ambiente y de ocurrencia de falla.

En la tabla 5.28, se presenta la categorización de los métodos de análisis recomendados para evaluar la estabilidad física en depósito de residuos mineros masivos considerados en la presente Guía Metodológica (depósitos de relave, botaderos de estériles mineros, depósitos de ripios de lixiviación y depósitos de escorias.), tanto para las etapas de cierre y como post cierre.

94

Potencial de impacto al ambiente (obtenido desde Fase Nº 1)

Potencial de ocurrencia de fallas (obtenido desde Fase Nº 2) A (Bajo) B (Significativo) C (Alto o Extremo)

I (Bajo)

II (Significativo)

III o IV (Alto o Extremo)

Simplificado

Intermedio

Complejo

Intermedio

Complejo

Complejo

Complejo

Complejo

Complejo

Tabla 5.28 Categorías de métodos para evaluación de estabilidad física en depósitos de residuos masivos mineros.

5.4 Fase 4 Métodos recomendados para evaluar la estabilidad física en depósitos de residuos masivos mineros para las etapas de evaluación de cierre y post cierre Una vez que se ha determinado la categoría del método de análisis (simplificado, intermedio o complejo), para alguno de los mecanismos de falla por inestabilidad física, se selecciona el método de análisis de acuerdo a la categoría determinada en la Fase 3. Los mecanismos de inestabilidad (descritos en el capítulo 2), para los cuales se proponen diferentes métodos de análisis, son los siguientes: - Depósitos de relave: licuación sísmicamente inducida, estabilidad de taludes y licuación estática. Para otros mecanismos de inestabilidad física como el rebose (overtopping) o erosión interna (piping), no se cuenta con métodos de análisis directo. Sin embargo, en ambos casos la determinación de la potencial ocurrencia de esta falla es una buena herramienta para tomar decisiones respecto de la realización de estudios específicos y/o de la implementación de medidas y obras para evitar su ocurrencia en etapas de cierre o post cierre.

- Botaderos de estériles mineros (BEM), depósitos de ripios de lixiviación (DRL) y depósitos de escorias: estabilidad de taludes y licuación estática. Se excluyen de este último mecanismo de falla a los depósitos de escorias.

A partir de la categoría del método de análisis (simplificado, intermedio o complejo) y de los mecanismos de falla considerados a evaluar, se realiza la selección de los métodos de análisis recomendados para evaluar la estabilidad física de un depósito de residuos mineros masivos, para las etapas de cierre y post cierre, según lo indicado en las tablas 5.29 y 5.30.

Categorías de análisis (obtenido en Fase Nº 3)

Métodos de análisis recomendados para diferentes modos de falla Estabilidad de taludes

Licuación sísmica

Licuación estática

Simplificado

- Métodos de equilibrio límite estático y pseudo-estático.

- Métodos semi-empíricos basados en correlaciones con ensayos in-situ.

- Métodos semi-empíricos basados en correlaciones con ensayos in-situ.

Intermedio

- Métodos de equilibrio límite estático y pseudo-estático.

- Análisis de deformaciones por métodos simplificados.

- Métodos semi-empíricos basados en correlaciones con ensayos insitu y ensayos de laboratorio.

- Métodos basados en correlaciones con ensayos insitu y ensayos de laboratorio.

Complejo

- Métodos de equilibrio límite estático y pseudo-estático.

- Análisis de deformaciones por métodos simplificados.

- Métodos numéricos.

- Métodos semi-empíricos basados en correlaciones con ensayos insitu y ensayos de laboratorio.

- Métodos numéricos.

- Métodos basados en correlaciones con ensayos insitu y ensayos de laboratorio.

- Métodos numéricos.

Tabla 5.29 Selección de método para evaluar la estabilidad física en depósitos de relave en las etapas de evaluación de cierre y post cierre.

95

Categorías de análisis (obtenido en etapa Nº 3)

Métodos de análisis recomendados para diferentes modos de falla Estabilidad de taludes

Licuación estática

Simplificado

- Métodos de equilibrio límite estático y pseudoestático.

- Métodos semi-empíricos basados en correlaciones con ensayos in-situ.

Intermedio

- Métodos de equilibrio límite estático y pseudoestático.

- Análisis de deformaciones por métodos simplificados.

- Métodos basados en correlaciones con ensayos in-situ y ensayos de laboratorio.

Complejo

- Métodos de equilibrio límite estático y pseudoestático.

- Análisis de deformaciones por métodos simplificados.

- Métodos numéricos.

- Métodos basados en correlaciones con ensayos in-situ y ensayos de laboratorio.

- Métodos numéricos.

Tabla 5.30 Selección de método para evaluar la estabilidad física en Botaderos de estériles mineros, Depósitos de ripios de lixiviación y Depósitos de escoria en las etapas de evaluación de cierre y post cierre.

96

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104

Equipo de trabajo

7

105

7.1 Pontificia Universidad Católica de Valparaíso (PUCV) El equipo de trabajo de la institución beneficiaria del Proyecto Innova 15BP-45433 desarrolló funciones de recopilación de información y participó en reuniones de trabajo con profesionales de la institución asociada mandante oferente (SERNAGEOMIN), de empresas mineras, de empresas consultoras, y de las entidades interesadas (Fundación Tecnológica de la Sociedad Nacional de Minería, Sociedad Chilena de Geotecnia y Empresa Nacional de Minería), entre otras. Elaboró la propuesta metodológica para seleccionar métodos de evaluación de la estabilidad física de instalaciones mineras remanentes, y realizó visitas a faenas mineras con el propósito de validar y afinar la propuesta metodológica desarrollada. A partir de los resultados obtenidos, elaboró la Guía Metodológica y participó en las actividades de transferencia de los resultados a la institución asociada mandante oferente y al sector público y privado. A continuación, se presenta el equipo de trabajo ordenado de acuerdo a las funciones principales que desarrollaron cada uno de los integrantes.

Elaboración de la propuesta metodológica y autores de la Guía metodológica para evaluación de la estabilidad física de instalaciones mineras remanentes Juan H. Palma G. Escuela de Ingeniería en Construcción - Pontificia Universidad Católica de Valparaíso Gabriel Villavicencio A. Escuela de Ingeniería en Construcción - Pontificia Universidad Católica de Valparaíso Pamela Valenzuela T. Escuela de Ingeniería en Construcción - Pontificia Universidad Católica de Valparaíso Blanca Gana U. Matías Silva I. Revisor Senior Internacional Andy Fourie Revisores Seniors Nacionales Sergio Barrera Raúl Espinace A. Apoyo técnico a las diferentes actividades realizadas y a la elaboración de la propuesta metodológica Alvaro Gorena I. Gonzalo Suazo F.

7.2 Servicio Nacional de Geología y Minería (SERNAGEOMIN) El equipo de trabajo de la institución asociada mandante oferente del Proyecto Innova 15BP-45433 participó en reuniones de trabajo con profesionales de la institución beneficiaria (PUCV), de empresas mineras, de empresas consultoras, y de las entidades interesadas (Fundación Tecnológica de la Sociedad Nacional de Minería; Sociedad Chilena de Geotecnia; Empresa Nacional de Minería), entre otras. Además, coordinó y realizó visitas a faenas mineras con el propósito de validar y afinar la propuesta metodológica, para seleccionar métodos de evaluación de la estabilidad física de instalaciones mineras remanentes. Colaboró en la revisión de la Guía Metodológica. También coordinó y participó en las actividades de transferencia de los resultados al sector público y privado. El equipo de trabajo del Servicio Nacional de Geología y Minería, que cumplió con las funciones antes descritas estuvo conformado por los siguientes profesionales.

Paolo Puggioni S. Ricardo López T. Luis Briceño P. Raquel Echiburú A. Elizabeth Cortes C. Vinka Rakela A. Guillermo López A. Patricio Derch T. Ana Luisa Morales 106

Anexos

8

107

8.1 Anexo 1. Fichas de información técnica Ficha mina cielo abierto Ficha mina subterránea Botadero de estériles Depósito de ripios Depósitos de relave Planilla de categorización mina cielo abierto Planilla de categorización mina subterránea autosoportada Planilla de categorización mina subterránea artificialmente soportada Planilla de categorización mina subterránea hundimiento

108

FICHA: EVALUACIÓN REQUISITOS TÉCNICOS PARA EVALUACIÓN DE ESTABILIDAD FÍSICA EN MINAS RAJO ABIERTO Fecha:

Año:

I. IDENTIFICACIÓN DE LA FAENA MINERA. Propia

Arrendada

Otro

Obs:

Hubo algún cambio de propietario en faena:

Sí

No

Obs:

a) Nombre de la empresa: Rut de la empresa: b) Nombre del representante legal: Rut del representante legal: c) Nombre de la faena: Dirección de la faena: Región: d) Ubicación geográfica:

Provincia:

Ciudad:

Norte: Este:

(UTM) (UTM)

Cota:

(m.s.n.m)

e) Profesional responsable: Cargo:

II. FICHA TÉCNICA MINA RAJO.

Nombre de la mina: Ubicación geográfica:

Norte:

(UTM)

Este:

(UTM)

Cota:

(m.s.n.m.)

Adjuntar imagen plano ubicación:

Método de explotación: Número de rajos en la faena: Profundidad del rajo (desde cota 0): Presencia de relleno y/o material antrópico:

Cantera

Rajo abierto

(m) Sí(*)

No

Obs:

(*) Adjuntar información necesaria.

109

II. FICHA TÉCNICA MINA RAJO.

a) Levantamiento topográfico Fecha de realización

Sí(*)

No

Diseño: Actual:

b) Estudio geológico (1) y geomorfológico (2): Fecha etapa diseño: Fecha últ. Actualización:

Sí (*) (1 y 2)

No

Sí (*) (Sólo uno, indicar cual)

No

Sí(*)

No

c) Estudio de propiedades mecánicas de rocas:

Sí (*)

No

Base de datos Sondajes D.D.H. histórico Fecha: Etapa diseño Actual

Sí (*)

No

Base de datos Sondajes D.D.H. con información de parámetros geotécnicos

Sí (*)

No

Definición de unidades/dominios geotécnicos: Obs:

d) Ensayos de laboratorio(última actualización): Compresión Simple: Sí (*)

No

Fecha campaña: Cantidad

Ensayo de carga puntual:

No

Fecha campaña: Cantidad

Sí (*)

II. FICHA TÉCNICA MINA RAJO. d) Ensayos de laboratorio (última actualización): Ensayo triaxial:

Sí (*)

No

Fecha campaña: Cantidad

Resistencia a la tracción:

Sí (*)

No

Fecha campaña: Cantidad

Identificación de criterios de rotura (Escala: bancointerrampa-global)

Sí(*)

No

Fecha campaña: Cantidad

Otros: (Corte directo, otros)

Sí(*)

No

Fecha campaña: Cantidad

e) Identificación de fallas geológicas:

Sí(*)

No

Construcción de modelo estructural

Sí(*)

No

Obs:

Obs:

(*) Adjuntar información actualizada.

110

II. FICHA TÉCNICA MINA RAJO.

f) Presencia de agua: Presencia nivel freático: Monitoreo nivel freático:

Sí(*)

No

Sí(*)

No

Sí Sí(*)

No No

Fecha último monitoreo: Presencia acuífero confinado: Monitoreo acuífero confinado: Fecha último monitoreo: Obs:

(*) Adjuntar información necesaria (profundidad, ubicación, registros de monitoreo, etc.) f) Antecedentes climatológicos e hidrológicos: Estudio hidrológico: Tipo de precipitación: (Puede marcar una o ambas) Precipitación máxima (m): Precipitación media anual (m):

Sí(*)

No

Nieve

Lluvia

Nieve: Nieve:

Lluvia: Lluvia:

Obs:

(*) Adjuntar estudio.

II. FICHA TÉCNICA MINA RAJO.

g) Evaluación sismicidad para la condición de cierre.

Estudio sísmico específico del sector de emplazamiento:

Sí(*)

No

Regionalización sísmica de Chile:

Sí(*)

No

Obs:

h) Otros estudios:

Sí(*)

No

(*) Adjuntar información.

111

FICHA:EVALUACIÓN EVALUACIÓN DE REQUISITOS TÉCNICOS PARA EVALUACIÓN DE ESTABILIDAD FÍSICA FICHA: REQUISITOS TÉCNICOS PARA EVALUACIÓN DE ESTABILIDAD FÍSICA EN MINAS EN MINAS SUBTERRÁNEAS. SUBTERRÁNEAS. Fecha:

Año:

I. IDENTIFICACIÓN DE LA FAENA MINERA. Propia

Arrendada

Otro

Obs:

Hubo algún cambio de propietario en faena:

Sí

No

Obs:

a) Nombre de la empresa: Rut de la empresa: b) Nombre del representante legal: Rut del representante legal: c) Nombre de la faena: Dirección de la faena: Región: d) Ubicación geográfica:

Provincia:

Ciudad:

Norte: Este:

(UTM) (UTM)

Cota:

(m.s.n.m)

e) Profesional responsable: Cargo:

II. FICHA TÉCNICA MINA SUBTERRÁNEA. Nombre de la mina: Ubicación geográfica:

Norte:

(UTM)

Este:

(UTM)

Cota:

(m.s.n.m.)

Adjuntar imagen plano ubicación:

Método de explotación:

Autosoportado No soportado/por hundimiento Hay antecedentes de otro método de explotación previo: Obs:

112

(*) Adjuntar información necesaria.

Artificialmente soportado

Sí(*)

No

II. FICHA TÉCNICA MINA SUBTERRÁNEA. a) Levantamiento topográfico Fecha de realización

Sí(*)

No

Diseño: Actual:

b) Estudio geológico (1) y geomorfológico (2): Fecha etapa diseño: Fecha ult. Actualización:

Sí (*) (1 y 2)

No

Sí (*) (Sólo uno, indicar cual)

Definición de unidades/dominios geotécnicos:

Sí (*)

No

c) Estudio de propiedades mecánicas de rocas:

Sí (*)

No

Base de datos Sondajes D.D.H. histórico Fecha de realización: Etapa diseño Actual

Sí (*)

No

Base de datos Sondajes D.D.H. con información de parámetros geotécnicos

Sí (*)

No

Obs:

d) Ensayos de laboratorio (última actualización): Compresión Simple: Sí (*)

No

Fecha campaña: Cantidad

Ensayo de carga puntual:

No

Fecha campaña: Cantidad

Sí (*)

II. FICHA TÉCNICA MINA SUBTERRÁNEA. d) Ensayos de laboratorio (última actualización): Ensayo triaxial:

Sí (*)

No

Fecha campaña: Cantidad

Resistencia a la tracción:

Sí (*)

No

Fecha campaña: Cantidad

Identificación de criterios de rotura (Escala: bancointerrampa-global)

Sí(*)

No

Fecha campaña: Cantidad

Otros: (Corte directo, otros)

Sí(*)

No

Fecha campaña: Cantidad

e) Identificación de fallas geológicas:

Sí(*)

No

Construcción de modelo estructural

Sí(*)

No

Obs:

Obs:

(*) Adjuntar información actualizada.

113

II. FICHA TÉCNICA MINA SUBTERRÁNEA.

f) Presencia de agua: Presencia nivel freático: Monitoreo nivel freático:

Sí(*)

No

Sí(*)

No

Sí Sí(*)

No No

Fecha último monitoreo: Presencia acuífero confinado: Monitoreo acuífero confinado: Fecha último monitoreo: Obs:

(*) Adjuntar información necesaria (profundidad, ubicación, registros de monitoreo, etc.) f) Antecedentes climatológicos e hidrológicos: Estudio hidrológico: Tipo de precipitación: (Puede marcar una o ambas) Precipitación máxima (m): Precipitación media anual (m):

Sí(*)

No

Nieve

Lluvia

Nieve: Nieve:

Lluvia: Lluvia:

Obs:

(*) Adjuntar estudio.

II. FICHA TÉCNICA MINA SUBTERRÁNEA.

g) Evaluación sismicidad para la condición de cierre.

Estudio sísmico específico del sector de emplazamiento:

Sí(*)

No

Regionalización sísmica de Chile:

Sí(*)

No

Obs:

h) Otros estudios: (*) Adjuntar información.

114

Sí(*)

No

FICHA: EVALUACIÓN DE REQUISITOS PARA EVALUACIÓN DE ESTABILIDAD FÍSICA FICHA: EVALUACIÓN REQUISITOS TÉCNICOSTÉCNICOS PARA EVALUACIÓN DE ESTABILIDAD FÍSICA EN BOTADERO DE EN BOTADERO DE MINERO. ESTÉRIL MINERO. ESTÉRIL

Fecha:

Año:

I. IDENTIFICACIÓN DE LA FAENA MINERA. Propia

Arrendada

Otro

Obs:

Hubo algún cambio de propietario en faena:

Sí

No

Obs:

a) Nombre de la empresa: Rut de la empresa: b) Nombre del representante legal: Rut del representante legal: c) Nombre de la faena: Dirección de la faena: Región:

Provincia:

d) Ubicación geográfica (UTM):

Ciudad: Norte: Este:

Cota:

(m.s.n.m)

Cota:

(m.s.n.m.)

e) Profesional responsable: Cargo:

II. FICHA TÉCNICA BOTADERO DE ESTÉRIL. Nombre del depósito: Ubicación geográfica depósito:

Norte:

(UTM)

Este:

(UTM)

Adjuntar imagen plano ubicación:

Tipo de depósito:

De valle Transversal de valle

En cresta de ladera Torta (terraplén no confinado)

Mineral de origen depósito: Obs:

115

II. FICHA TÉCNICA BOTADERO DE ESTÉRIL. a) Antecedentes topográficos del botadero Configuración geométrica global del BEM: Altura total máxima (m) Diseño: Actual: Pendiente Global aguas abajo (º)

Altura total mínima (m)

Diseño: Actual:

3

Diseño: Actual:

Volumen total (m )

Diseño Actual

Obs:

b) Calidad del estéril depositado (datos provenientes del control de construcción) (*) Ensayos de distribución granulométrica y Límites de Atterberg: Ensayos de dureza y carga puntual: Obs:

c) Antecedentes de construcción.

Espesor de capas (m) Diseño Actual

Sí Sí

Sentido de depositación

Tasa de depositación (m3/ml de Diseño cresta) Actual

No No

Ascendente Descendente Mixto

Nº de terrazas o etapas

Diseño Actual

Obs:

(*) Adjuntar ensayos granulométricos y Límites de Atterberg, e informes de dureza y carga puntual.

II. FICHA TÉCNICA BOTADERO DE ESTÉRIL. c) Antecedentes de construcción.

Altura de terrazas o etapas (m) d) Suelo de fundación Topografía suelo de fundación: Pendiente del suelo de fundación (%): Caracterización suelo de fundación: Antecedentes geológicos Antecedentes hidrogeológicos Sonsajes geotécnicos Nº de sondajes:

Diseño Actual

Ancho de berma (m)

Sí

Sí Sí Sí(*)

No

No No No

Obs:

(*)Adjuntar log de sondajes geotécnicos y ensayos realizados in-situ y en laboratorio sobre las muestras recuperadas e) Nivel freático Presencia de nivel freático (nivel SF) Monitoreo nivel freático (nivel SF) Presencia de nivel freático en BEM Monitoreo nivel freático en BEM Obs:

(*) Adjuntar registros realizados.

116

Sí Sí(*) Sí Sí(*)

No No No No

Diseño Actual

II. FICHA TÉCNICA BOTADERO DE ESTÉRIL. f) Antecedentes climatológicos e hidrológicos Estudio hidrológico: Tipo de precipitaciones (Puede marcar una o ambas) Obs:

Sí(*)

No

Nieve

Lluvia

Precipitación máxima:

Nieve (m)

Lluvia (m)

Precipitación media anual:

Nieve (m)

Lluvia (m)

Obs:

(*) Adjuntar estudio hidrogeológico. g) Evaluación sismicidad para la condición de cierre.

Estudio sísmico específico del sector de emplazamiento: Regionalización sísmica de Chile

Sí(*)

No

Sí

No

Obs:

(*) Adjuntar estudio sísmico

II. FICHA TÉCNICA BOTADERO DE ESTÉRIL. h) Instrumentación y monitoreos (*) Presiones de poros Sistema de drenaje Acelerómetros Inclinómetros

Sí Sí Sí Sí

No No No No

Obs:

(*) Adjuntar especificiones técnicas de la instrumentación y registros de los monitoreos realizados.

117

EVALUACIÓN DE REQUISITOS TÉCNICOS PARA EVALUACIÓN DE ESTABILIDAD FÍSICA DE FICHA:FICHA: EVALUACIÓN REQUISITOS TÉCNICOS PARA EVALUACIÓN DE ESTABILIDAD FÍSICA EN DEPÓSITOS EN DEPÓSITOS DE LIXIVIACIÓN. LIXIVIACIÓN.

Fecha:

Año:

I. IDENTIFICACIÓN DE LA FAENA MINERA. Propia

Arrendada

Otro

Obs:

Hubo algún cambio de propietario en faena:

Sí

No

Obs:

a) Nombre de la empresa: Rut de la empresa: b) Nombre del representante legal: Rut del representante legal: c) Nombre de la faena: Dirección de la faena: Región:

Provincia:

d) Ubicación Ubicación geogrófica d) geográfica(UTM): (UTM):

Ciudad: Norte: Este:

Cota:

(m.s.n.m)

e) Profesional responsable: Cargo:

II. FICHA TÉCNICA DEPÓSITO DE LIXIVIACIÓN. Nombre del depósito: Ubicación geográfica depósito:

Norte:

(UTM)

Este:

(UTM)

Cota:

(m.s.n.m.)

Adjuntar imagen plano ubicación:

Tipo de depósito: Proceso: Mineral de origen: Obs:

118

Pila estática Lixiviación Primaria

Pila ROM Lixiviación secundaria

Botadero de ripios

II. FICHA TÉCNICA DEPÓSITO DE LIXIVIACIÓN. a) Antecedentes topográficos del depósito de lixiviación Configuración geométrica: Altura mínima (m) Diseño: Actual: Pendiente Global (º)

Diseño: Actual:

Material de interfase (SF/Depósito): (Geotextil, material granular, HDPE, etc.)

Sí(*)

Altura máx. (m)

Diseño: Actual:

Volumen total (m3)

Diseño: Actual:

No

Obs:

b) Calidad del ripio (datos provenientes del control de construcción) Ensayos de distribución granulométrica y Límites de Atterberg: Grado de saturación:

Sí(*)

Diseño Actual

No

(%) (%)

Obs:

(*) Adjuntar ensayos granulométricos y Límites de Atterberg.

II. FICHA TÉCNICA DEPÓSITO DE LIXIVIACIÓN. c) Método de construcción.

Espesor de capas (m)

Obs:

Altura de terrazas o etapas (m)

d) Suelo de fundación Topografía suelo de fundación: Pendiente del suelo de fundación: Caracterización suelo de fundación: Antecedentes geológicos Antecedentes hidrogeológicos Sonsajes geotécnicos Nº de sondajes:

Diseño (%) Actual (%) Diseño Actual

Sí

Sí Sí Sí(*)

Nº de terrazas o etapas

Diseño Actual

Ancho de bermas

Diseño Actual

No

(%) No No No

Obs:

(*)Adjuntar log de sondajes geotécnicos y ensayos realizados in-situ y en laboratorio sobre las muestras recuperadas e) Nivel freático Presencia de nivel freático (nivel SF) Monitoreo nivel freático (nivel SF) Presencia de nivel freático Monitoreo nivel freático (*) Adjuntar registros realizados.

Obs:

Sí Sí(*) Sí Sí(*)

No No No No

119

II. FICHA TÉCNICA DEPÓSITO DE LIXIVIACIÓN. f) Antecedentes climatológicos e hidrológicos Estudio hidrológico: Tipo de precipitaciones (Puede marcar una o ambas) Obs:

Sí(*)

No

Nieve

Lluvia

Sí(*)

No

Sí

No

(*) Adjuntar estudio hidrológico. g) Evaluación sismicidad para la condición de cierre.

Estudio sísmico específico del sector de emplazamiento: Regionalización sísmica de Chile Obs:

(*) Adjuntar estudio sísmico.

120

FICHA: EVALUACIÓN DE REQUISITOS PARA EVALUACIÓN DE ESTABILIDAD FÍSICA FICHA: EVALUACIÓN REQUISITOS TÉCNICOSTÉCNICOS PARA EVALUACIÓN DE ESTABILIDAD FÍSICA EN DEPÓSITOS DE EN DEPÓSITOS DE RELAVE. RELAVE.

Fecha:

Año:

I. IDENTIFICACIÓN DE LA FAENA MINERA. Propia

Arrendada

Otro

Obs:

Hubo algún cambio de propietario en faena:

Sí

No

Obs:

a) Nombre de la empresa: Rut de la empresa: b) Nombre del representante legal: Rut del representante legal: c) Nombre de la faena: Dirección de la faena: Región:

Provincia:

d) Ubicación geográfica (UTM):

Ciudad: Norte: Este:

Cota:

(m.s.n.m)

Cota:

(m.s.n.m.)

e) Profesional responsable: Cargo:

II. FICHA TÉCNICA DEPÓSITO DE RELAVE. Nombre del depósito: Ubicación geográfica depósito:

Norte:

(UTM)

Este:

(UTM)

Adjuntar imagen plano ubicación:

Tipo de depósito:

Relaves espesados Relaves filtrados Relaves en pasta

Tranque aguas abajo Tranque aguas arriba Tranque eje central

Embalse aguas arriba Embalse eje central Otro depósito

Obs:

121

II. FICHA TÉCNICA DEPÓSITO DE RELAVE. a) Antecedentes topográficos del depósito de relaves Configuración geométrica (tranques/embalses): Altura mínima muro (m) Diseño: Actual: Pendiente Global aguas abajo (º)

Diseño: Actual:

Altura máx. muro (m)

Diseño: Actual:

Revancha (m)

Diseño Actual

Obs:

b) Calidad de arenas de relave (datos provenientes del control de construcción) (*) Porcentaje de finos (<80 µm)

Límites de Líquido (LL)

Diseño (%) Actual (%)

Límites de Plástico (LP)

Diseño (%) Actual (%)

Límites de Contracción Diseño (%) (LC) Actual (%) (Sólo en relaves espesados)

(*) Adjuntar ensayos granulométricos y Límites de Atterberg.

Obs:

c) Compactación Grado de compactación (*):

Diseño (%) Actual (%)

Diseño (%) Actual (%)

Fecha de realización

Diseño: Actual:

Obs: (*) Adjuntar ensayos granulométricos y Límites de Atterberg, ensayos para control de compactación.

II. FICHA TÉCNICA DEPÓSITO DE RELAVE. d) Suelo de fundación Topografía suelo de fundación: Pendiente del suelo de fundación (%): Caracterización suelo de fundación: Antecedentes geológicos Antecedentes hidrogeológicos Sonsajes geotécnicos Nº de sondajes:

Sí

Sí Sí Sí(*)

No

No No No

Obs:

(*)Adjuntar long de sondajes geotécnicos y ensayos realizados in-situ y en laboratorio sobre las muestras recuperadas Confinamiento sector de emplazamiento:

Sí

No

Sí Sí(*) Sí Sí(*)

No No No No

Obs:

e) Nivel freático Presencia de nivel freático (nivel SF) Monitoreo nivel freático (nivel SF) Presencia de nivel freático (muro) Monitoreo nivel freático (muro) Obs:

122

(*) Adjuntar registros realizados.

II. FICHA TÉCNICA DEPÓSITO DE RELAVE. f) Antecedentes climatológicos e hidrológicos Estudio hidrológico: Tipo de precipitaciones (Puede marcar una o ambas) Obs:

Sí(*)

No

Nieve

Lluvia

Sí(*)

No

Sí

No

Sí

No

Sí Sí Sí Sí

No No No No

(*) Adjuntar estudio hidrológico. g) Evaluación sismicidad para la condición de cierre.

Estudio sísmico específico del sector de emplazamiento Regionalización sísmica de Chile Obs:

(*) Adjuntar estudio sísmico h) Instrumentación y monitoreos (*) Piezómetros en depósitos de relaves y suelo de fundación Presiones de poros Sistema de drenaje Acelerómetros Inclinómetros Obs:

(*) Adjuntar especificiones técnicas de la instrumentación y registros de los monitoreos realizados.

II. FICHA TÉCNICA DEPÓSITO DE RELAVE. i) Obras para el manejo de crecidas y/o eventos pluviométricos extremos.

Implementación de obras Sí(*) (*) Adjuntar proyecto de obras. j) Otra información Presencia de sitios poblados y habitantes aguas abajo del depósito (Datos de último Censo) Posee sentencia que declare daño ambiental Distancia de peligrosidad (*) Adjuntar estudio ambiental.

Nivel de daño potencial

Efecto sobre el medioambiente Bajo

Moderado

Mayor

Catastrófico

(km)

No

Sí(*)

No

Sí(*)

No

(VER TABLA) Bajo Alto

Moderado Catastrófico

Tabla: Factores para clasificar nivel de daño medioambiental.

Descripción • Efecto limitado a terrenos despejados o degradados, arroyos temporales, flora y fauna sin peligro de extinción (bajo valor de conservación).

• Efectos importantes en terrenos rurales, flora y fauna local.

• Efectos limitados en: a) Patrimonio natural local y estatal. b) Flora y fauna nativa dentro de bosques, reservas acuáticas y de conservación, o corredores de hábitats.

• Efectos rurales extensivos.

• Efectos importantes en ríos y áreas a) y b).

• Efectos limitados en: c) Ítems de patrimonio natural nacional y mundial.

D)Flora y fauna nativas dentro de parques nacionales, áreas silvestres reconocidas, humedales, y las reservas acuáticas protegidas a nivel nacional.

• Efectos extensivos sobre a) y b).

• Efectos significativos en áreas c) y d).

123

PLANILLA DE CATEGORIZACIÓN MINA CIELO ABIERTO

PLANILLA DE CAT

ESCALA INT

MÉTODO DE EXPLOTACIÓN

MAGNITUD CONSECUENCIA

MODERADA

(*) Afecta a un talud a escala (**) Afecta dos o interrampa más sectores aislados escala int a escala banco

Caída de bloques y/o cuñas Falla geológica o zona de falla Dique mala calidad geotécnica Falla de estructura Planos de estratificación A CIELO ABIERTO geológica relevante No especificada Otras Sobrexcavación / Adelgazamiento base talud Rotura de varios bloques ZONA EVALUADA: Rotura Mixta ___________________ Roturas complejas No especificada ___________________ Otras ___________________ ___________________ Roturas circulares ___________________ Subsidencia-Asentamiento-Colapso Otra:

FACTORES A DECLARAR (***)

I

SE RECONOCE (x)

PRESE ESTUD

Relleno antrópico Presencia de agua en el talud Profundidad del Pit > 500 m Formación de Lago Pit Presencia de Faena Contigua Otro:

NOTA: (*) y (**) Declaración debe ser revisada por experto. En el caso de que exista alguna posibilidad de que la consecuencia señalada llegu (***) Si alguno de los factores señalados en esta tabla son reconocidos o inferidos, debe entregarse un estudio acabado de ellos para

124

TEGORIZACIÓN 1

TERRAMPA

o más taludes a terrampa

ESCALA GLOBAL ALTA Afecta un talud a escala interrampa en la parte alta del rajo

Afecta un talud a nivel global

Afecta a dos o más taludes a nivel global y/o fuera de los límites del rajo.

NOMBRE SECTOR

MEDIDA DE CONTROL (SI / NO)

II

ENTA DIOS

ue a afectar a la superficie, DEBE SER CATALOGADA COMO II. a, por el experto, ser evaluada su implicancia en la estabilidad.

125

PLANILLA DE CATEGORIZACIÓN MINA SUBTERRÁNEA AUTOSOPORTADA

PLANILLA DE CATEGORIZAC MÉTODO DE EXPLOTACIÓN

AUTOSOPORTADO

ZONA EVALUADA:

MAGNITUD CONSECUENCIA

MODERADA

Afecta dos o más NM en la Afecta misma sección o corte vertical (*)

Galería Caserón Altos rangos de Chimenea Pilar deformación Crown Pillar (losa) Otro: Bloques - Planchón Caída de bloques Cuñas y/o cuñas Otro: Galería Caserón Chimenea Sobrexcavación Pilar Crown Pillar (losa) Otro: Falla geológica o zona de falla Falla estructura Dique mala calidad geotécnica geológica relevante Planos de estratificación Otro: Lajamientos (Slabbing) Daños en macizos Proyecciones de roca (Popping) de comportamiento Estallidos de roca (Rockburst) Otro: frágil

I

Asentamiento-Subsidencia-Colapso Otro: FACTORES A DECLARAR (***)

SE RECONOCE (x)

PRE

Presencia de acuífero (NF) calculado al cierre Emanación de gases (presencia falla-explosión) Posibilidad de Inundación por escorrentía superficial o cuerpo de agua.

Disolución Presencia de Faena Contigua Otro:

NOTA: (*) y (**) Declaración debe ser revisada por experto. En el caso de que exista alguna posibilidad de que la co (***) Si alguno de los factores señalados en esta tabla son reconocidos o inferidos, debe entregarse un estu 126

CIÓN 2

a el NM más cercano a superficie (**)

EN SUPERFICIE ALTA Afecta hasta la superficie o NM más cercano a ella

NOMBRE SECTOR

MEDIDA DE CONTROL (SI / NO)

II

ESENTA ESTUDIOS

onsecuencia señalada llegue a afectar a la superficie, DEBE SER CATALOGADA COMO II. udio acabado de ellos para, por el experto, ser evaluada su implicancia en la estabilidad.

127

PLANILLA DE CATEGORIZACIÓN MINA SUBTERRÁNEA ARTIFICIALMENTE SOPORTADA

PLANILLA DE CATEGORIZAC MÉTODO DE EXPLOTACIÓN

MAGNITUD

ARTIFICIALMENTE SOPORTADAS

Caída de bloques y/o cuñas

Sobrexcavación

ZONA EVALUADA:

Afecta dos o más NM en la misma sección o corte vertical (*)

CONSECUENCIA

Altos rangos de deformación

Falla estructura geológica relevante Daños en macizos de comportamiento frágil

MODER

Galería Caserón Chimenea Pilar Crown Pillar (losa) Otro: Bloques - Planchón Cuñas Otro: Galería Caserón Chimenea Pilar Crown Pillar (losa) Otro: Falla geológica o zona de falla Dique mala calidad geotécnica Planos de estratificación Otro: Lajamientos (Slabbing) Proyecciones de roca (Popping) Estallidos de roca (Rockburst) Otro:

I

Asentamiento-Subsidencia-Colapso Otro: FACTORES A DECLARAR (***)

SE RECONOCE (x)

Presencia de acuífero (NF) calculado al cierre Emanación de gases (presencia falla-explosión) Posibilidad de Inundación por escorrentía superficial o cuerpo de agua.

Disolución Presencia de Faena Contigua Otro:

NOTA: (*) y (**) Declaración debe ser revisada por experto. En el caso de que exista alguna posibilidad de que la (***) Si alguno de los factores señalados en esta tabla son reconocidos o inferidos, debe entregarse un e 128

CIÓN 3 EN SUPERFICIE

RADA Afecta el NM más cercano a superficie (**)

ALTA Afecta hasta la superficie o NM más cercano a ella

NOMBRE SECTOR

MEDIDA DE CONTROL (SI / NO)

II

PRESENTA ESTUDIOS

a consecuencia señalada llegue a afectar a la superficie, DEBE SER CATALOGADA COMO II. estudio acabado de ellos para, por el experto, ser evaluada su implicancia en la estabilidad.

129

PLANILLA DE CATEGORIZACIÓN MINA SUBTERRÁNEA HUNDIMIENTO

PLANILLA DE CATEGORIZACIÓ

MÉTODO DE EXPLOTACIÓN

NO SOPORTADO O POR HUNDIMIENTO

ZONA EVALUADA:

MAGNITUD CONSECUENCIA

MODERA Afecta dos o más NM en la misma sección o corte vertical, fuera del cono de subsidencia programado(*)

Galería Caserón Chimenea Altos rangos de deformación Pilar Crown Pillar (losa) Otro: Bloques - Planchón Caída de bloques y/o cuñas Cuñas Otro: Galería Caserón Chimenea Sobrexcavación Pilar Crown Pillar (losa) Otro: Falla geológica o zona de falla Falla estructura geológica Dique mala calidad geotécnica Planos de estratificación relevante Otro: Lajamientos (Slabbing) Proyecciones de roca (Popping) Daños en macizos de Estallidos de roca (Rockburst) comportamiento frágil Otro:

I

Asentamiento-Subsidencia-Colapso Otro: FACTORES A DECLARAR (***)

SE RECONOCE (x)

Hundimiento en superficie según diseño Presencia de acuífero (NF) calculado al cierre Emanación de gases (presencia falla-explosión) Posibilidad de Inundación por escorrentía superficial o cuerpo de agua.

Disolución Presencia de Faena Contigua Otro:

NOTA: (*) y (**) Declaración debe ser revisada por experto. En el caso de que exista alguna posibilidad de que la consecuencia seña (***) Si alguno de los factores señalados en esta tabla son reconocidos o inferidos, debe entregarse un estudio acabado de e 130

ÓN 4 EN SUPERFICIE

ADA

ALTA

Afecta el NM más cercano a superficie, Afectan en superficie fuera de los límites fuera del cono de subsidencia programado programados por diseño de explotación. (**)

NOMBRE SECTOR

MEDIDA DE CONTROL (SI / NO)

II

PRESENTA ESTUDIOS

alada llegue a afectar a la superficie, DEBE SER CATALOGADA COMO II. ellos para, por el experto, ser evaluada su implicancia en la estabilidad.

131

8.2 Anexo 2. Glosario Abandono: El acto por el cual la Empresa Minera cesa las operaciones de una o más Faenas Mineras o instalaciones mineras, sin cumplir con las obligaciones que le impone la ley (Decreto 41, Reglamento de cierre de faenas e instalaciones mineras, Título I, Capítulo II, artículo 7, letra a).

Accesos: Labores mineras subterráneas que comunican el cuerpo mineralizado con la superficie, para facilitar su explotación. Los accesos pueden ser: 1. Túneles de acceso (o socavones). 2. Chimeneas o piques. 3. Rampas (o inclinados).

Acopios de mineral de baja ley (Low grade ore stockpiles): roca extraída y almacenada con un valor mineralógico suficiente para justificar su procesamiento. Este tipo de materiales es procesado ya sea mezclándolas con mineral de mayor ley o bien cuando éstos se agotan. Los minerales de baja ley son almacenados comúnmente como botaderos.

Acuífero: 1. Formaciones rocosas que contienen agua en cantidades recuperables. 2. Zona terrestre con rocas permeables capaces de retener cantidades de agua que pueden ser explotables. Si su parte superficial está en contacto con la atmósfera, se denomina acuífero libre; si está cubierto por rocas impermeables y el agua retenida está a presión mayor que la atmosférica, se denomina acuífero confinado.

Aguas claras: Aguas libres, en gran medida, de partículas en suspensión que se ubican en un sector de la cubeta de los depósitos de relave mineros, tipos “tranque de relave” o “embalses de relave”, una vez decantados naturalmente los sólidos finos de la pulpa de relave (Decreto Supremo 248, Título I, Capítulo II, Artículo 5°).

Altura máxima en tranques y embalses: Altura medida desde el nivel de terreno natural hasta el coronamiento del muro resistente o prisma resistente.

Altura máxima en depósitos de relave en pasta, filtrados o espesados: Altura medida desde el terreno natural hasta la cota más alta del depósito. Ángulo de deslizamiento: La pendiente, medida desde la horizontal, en la cual materiales sólidos sueltos o fragmentados comenzarán a deslizarse; es un ángulo un poco mayor que el ángulo de reposo. Ángulo de reposo: El ángulo máximo que forma con la horizontal, al cual un material permanecerá en una superficie, sin deslizarse o rodarse. Área de influencia: El área o espacio geográfico, cuyos componentes ambientales podrían verse afectados luego del Cese de las Operaciones de la Faena Minera o instalación minera, de acuerdo a lo establecido en la ley N° 19.300 y el Reglamento del Sistema de Evaluación de Impacto Ambiental (Decreto 41, Reglamento de cierre de faenas e instalaciones mineras, Título I, Capítulo II, artículo 7, letra b).

Banco: 1. Escalón o unidad de explotación sobre la que se desarrolla el trabajo de extracción en rajos. 2. Niveles en que se divide una explotación a cielo abierto para facilitar el trabajo de los equipos de perforación, cargue y transporte.

Beneficio de Minerales: Conjunto de operaciones físicas y/o químicas destinadas a concentrar mineral o extraer el componente valioso de éste, que incluye operaciones tales como reducción de tamaño, chancado, molienda, concentración, flotación, separación gravitacional, extracción y refinación, con procesos pirometalúrgicos, hidrometalúrgicos y electrometalúrgicos (Decreto 41, Reglamento de cierre de faenas e instalaciones mineras, Título I, Capítulo II, artículo 7, letra c).

Berma: Cara superior de un escalón (banco) de una explotación a cielo abierto construido para ser utilizado como vía de acceso, como barrera para detener rocas o material suelto desprendido o para mejorar la estabilidad del talud.

Bocamina: 1. La entrada a una mina, generalmente un túnel horizontal. 2. Sitio en superficie por donde se accede a un yacimiento mineral.

Botadero: lugares destinados a la depositación de desmontes o desechos sólidos (Decreto 132, Título XIV, Artículo 593, letra c).

132

Cese de operaciones: Término de las actividades inherentes a la operación de las Faenas Mineras o instalaciones mineras (Decreto 41, Reglamento de cierre de faenas e instalaciones mineras, Título I, Capítulo II, artículo 7, letra d).

Chimenea: Excavación vertical realizada desde una labor inferior en cota a una superior o en superficie. Puede estar destinada a la extracción del mineral, el descenso y el ascenso de los materiales. En la chimenea pueden ir canalizados los cables eléctricos, las tuberías de conducción de agua y aire comprimido; como asimismo efectuar la ventilación de otras labores subterráneas.

Cierre Parcial: La etapa de un Proyecto Minero que corresponde a la ejecución de la totalidad de las medidas y actividades contempladas en el Plan de Cierre respecto de una instalación o parte de una Faena Minera, efectuada durante la operación, y cuya implementación íntegra se acredita mediante un certificado otorgado por el Servicio (Decreto 41, Reglamento de cierre de faenas e instalaciones mineras, Título I, Capítulo II, artículo 7, letra e).

Cierre Final: La etapa de un Proyecto Minero que corresponde al término de la ejecución de todas las medidas y actividades contempladas en el plan de cierre, respecto de la totalidad de instalaciones que conforman una Faena Minera, efectuado al término de la operación minera y cuya implementación se acreditará mediante un certificado otorgado por el Servicio (Decreto 41, Reglamento de cierre de faenas e instalaciones mineras, Título I, Capítulo II, artículo 7, letra f).

Construcción: Conjunto de obras destinadas a abrir, habilitar, desarrollar, instalar y adosar permanentemente, en su caso, las excavaciones, edificaciones, túneles, obras civiles y maquinarias que tengan estrecha relación con la Industria Extractiva Minera Nacional (Decreto 41, Reglamento de cierre de faenas e instalaciones mineras, Título I, Capítulo II, artículo 7, letra g).

Cubeta: La zona del depósito de relave en la cual se acumularán –según el proceso de sedimentación– los sólidos de grano más finos de los relaves, en el caso de los Tranques de Relave, o la totalidad de los relaves, en los otros sistemas de depositación (Decreto Supremo 248, Título I, Capítulo II, Artículo 6°, letra b).

Diaclasa: Fractura en las rocas. No existe desplazamiento de sus componentes sobre el plano resultante.

Depósito de relave: Toda obra estructurada en forma segura para contener los relaves provenientes de una Planta de concentración húmeda de especies de minerales. Además, contempla sus obras anexas. Su función principal es la de servir como depósito, generalmente, definitivo de los materiales sólidos proveniente del relave transportado desde la Planta, permitiendo así la recuperación, en gran medida, del agua que transporta dichos sólidos (Decreto Supremo 248, Título I, Capítulo II, Artículo 5°).

Depósito de relave espesado: Depósito de relave donde, antes de ser depositados, son sometidos a un proceso de sedimentación, mediante espesadores, eliminándole una parte importante del agua contenida. El depósito de relave espesados deberá ser construido de tal forma que se impida que el relave fluya a otras áreas distintas a las del emplazamiento determinado y contar con un sistema de piscinas de recuperación del agua remanente (Decreto Supremo 248, Título I, Capítulo II, Artículo 6°, letra l).

Depósito de relave filtrados: Depósito de relave donde, antes de ser depositados, son sometidos a un proceso de filtración, mediante equipos especiales de filtros, donde se asegure que la humedad sea menor a un 20%.

Deberá asegurarse que el relave así depositado no fluya a otras áreas distintas a las del emplazamiento determinado (Decreto Supremo 248, Título I, Capítulo II, Artículo 6°, letra m).

Depósito de relave en pasta: Depósito de relave que presenta una situación intermedia entre el relave espesado y el relave filtrado, corresponde a una mezcla de relave sólidos y agua, entre 10% y 25% de agua, que contiene partículas finas, menores de 20 μ en una concentración en peso superior al 15%, muy similar a una pulpa de alta densidad. Su depositación se efectúa en forma similar al relave filtrado, sin necesidad de compactación, poseyendo consistencia coloidal (Decreto Supremo 248, Título I, Capítulo II, Artículo 6°, letra k).

Depósito de residuos masivos mineros: Toda obra estructurada en forma segura para contener los materiales provenientes de las operaciones de extracción, beneficio o procesamiento de minerales, los cuales son generados en grandes volúmenes. Los residuos mineros masivos en la industria minera son los estériles, los minerales de baja ley, residuos de minerales tratados por lixiviación, relave y escorias.

133

Dren: El sistema utilizado para deprimir al máximo el nivel freático en el interior del cuerpo del muro de contención. Este sistema, generalmente, se construye en la base del muro (Decreto Supremo 248, Título I, Capítulo II, Artículo 6°, letra c).

Drenaje: Es la manera en que las aguas de un área existen y se mueven, incluyendo corrientes superficiales y subterráneas. Un término global para todos los flujos de agua, ya sean concentrados y/o difusos.

Embalse de relave: Aquel depósito de relave donde el muro de contención está construido con material de empréstito y se encuentra impermeabilizado en el coronamiento y en su talud interno. La impermeabilización puede estar realizada con un material natural de baja permeabilidad o de material sintético como geomembrana de alta densidad. También se llama Embalses de relave a aquellos depósitos ubicados en alguna depresión del terreno en que no se requiere la construcción de un muro de contención (Decreto Supremo 248, Título I, Capítulo II, Artículo 6°, letra d).

Erosión: 1. Fenómeno de descomposición y desintegración de materiales de la corteza terrestre por acciones mecánicas o químicas. 2. Pérdida física de suelo transportado por el agua o por el viento, causada principalmente por deforestación, laboreo del suelo en zonas no adecuadas, en momentos no oportunos, con las herramientas impropias o utilizadas en exceso, especialmente en zonas de ladera, con impactos adversos tan importantes sobre el recurso como la pérdida de la capa o del horizonte superficial con sus contenidos y calidades de materiales orgánicos, fuente de nutrientes y cementantes que mantienen una buena estructura y, por lo tanto, un buen paso del agua y el aire. En la minería la erosión hídrica es la más importante y puede ser laminar, en regueros o surcos y en barrancos o cárcavas. 3. Conjunto de procesos externos (exógenos) que mediante acciones físicas y químicas (como agua, hielo, viento), degradan las formas creadas por los procesos endógenos.

Estabilidad Física: Situación de seguridad estructural, que mejora la resistencia y disminuye las fuerzas desestabilizadoras que pueden afectar las obras o depósitos de una Faena Minera, para la cual se utiliza medidas con el fin de evitar fenómenos de falla, colapso o remoción. Se considera medidas para la estabilización física aquellas como la estabilización y perfilamiento de taludes, reforzamiento o sostenimiento de éstos, compactación del depósito y otras que permitan mejorar las condiciones o características geotécnicas que componen las obras o depósitos mineros. La Estabilidad Física comprende, asimismo, y en los casos que sea técnicamente procedente, el desmantelamiento de las construcciones que, adosadas permanentemente a la Faena Minera, la aseguren (Decreto 41, Reglamento de cierre de faenas e instalaciones mineras, Título I, Capítulo II, artículo 7, letra j).

Estéril o lastre: Roca estéril sin valor económico, que existe sobre el recurso mineral y que debe ser extraída con el fin de obtener los recursos minerales a explotar.

Estériles o lastre con muy bajo contenido mineral (Mine Rock Piles. Waste Rock): Estéril o roca cuyo valor no es suficiente para justificar su extracción y, por lo tanto, no es considerado dentro del proceso productivo de obtención mineral. En este grupo también se puede incluir los estériles o lastres.

Estratificación: 1. Estructuración o arreglo en capas de una roca determinada. 2. Proceso de arreglo de las rocas sedimentarias, originado por algún cambio en la naturaleza de los materiales que están siendo depositados o en las condiciones del ambiente de sedimentación.

Evaluación de Riesgos: Procedimiento mediante el cual se establecen y analizan los riesgos de una Faena Minera o instalación minera, de forma de determinar si dichos riesgos revisten o no el carácter de significativo. Para los efectos del presente Reglamento, se entenderá por riesgo significativo aquel que revista importancia en atención a la probabilidad de ocurrencia de un hecho y la severidad de sus consecuencias, conforme la metodología de evaluación de riesgos utilizada por la Empresa, referidas a la Estabilidad Física y Química de la Faena Minera, en orden a otorgar el debido resguardo a la vida, salud, seguridad de las personas y medio ambiente (Decreto 41, Reglamento de cierre de faenas e instalaciones mineras, Título I, Capítulo II, artículo 7, letra l).

Exploración: Conjunto de obras y acciones conducentes al descubrimiento, caracterización, delimitación y estimación del potencial de una concentración de sustancias minerales, que eventualmente pudieren dar origen a un Proyecto Minero (Decreto 41, Reglamento de cierre de faenas e instalaciones mineras, Título I, Capítulo II, artículo 7, letra m).

134

Explotación: Conjunto de actividades, operaciones o trabajos que es necesario realizar para separar físicamente los minerales desde su ambiente natural, y transportarlos hasta las instalaciones de procesamiento. Consiste en la ejecución secuencial de dos operaciones básicas: el arranque, necesario para separar o arrancar el mineral de la corteza terrestre mediante operaciones tales como perforación y tronadura, y el movimiento o manejo de materiales, que implica la ejecución combinada de las operaciones de carguío y transporte (Decreto 41, Reglamento de cierre de faenas e instalaciones mineras, Título I, Capítulo II, artículo 7, letra n).

Faena Minera: Conjunto de instalaciones y lugares de trabajo de la Industria Extractiva Minera, tales como minas, plantas de tratamiento, fundiciones, baterías, refinerías, equipamiento, ductos, maestranzas, talleres, casas de fuerza, puertos de embarque de productos mineros, mineros, campamentos, bodegas, lugares de acopio, pilas y ripios de lixiviación, depósitos de residuos masivos mineros, depósitos de relave, depósitos de estériles y, en general, la totalidad de las labores, instalaciones y servicios de apoyo e infraestructura que existen respecto a una mina o establecimiento de beneficio para asegurar el funcionamiento de las operaciones mineras.

(Decreto 41, Reglamento de cierre de faenas e instalaciones mineras, Título I, Capítulo II, artículo 7, letra o).

Falla (Geológica): Una fractura o una zona de fractura sobre la cual se produce un movimiento diferencial entre dos bloques rocosos adyacentes. El desplazamiento puede ser de milímetros a cientos de kilómetros. Hay varios tipos de falla, clasificados según la forma como se desplaza un bloque con respecto al otro.

Foliación: Estructura laminar resultado de la disposición de los minerales en bandas alternas de composiciones diferentes. Se presenta en rocas metamórficas.

Fondo o Fondo Post Cierre: Fondo para la Gestión de Faenas Mineras Cerradas (Decreto 41, Reglamento de cierre de faenas e instalaciones mineras, Título I, Capítulo II, artículo 7, letra p).

Galerías: Túneles horizontales al interior de una mina subterránea.

Garantía: Las obligaciones que se contraen e instrumentos que se otorgan para asegurar el cumplimiento de las cargas financieras que derivan del Plan de Cierre, de acuerdo a lo establecido en la ley (Decreto 41, Reglamento de cierre de faenas e instalaciones mineras, Título I, Capítulo II, artículo 7, letra q).

Industria Extractiva Minera: Conjunto de actividades relacionadas con la exploración, prospección, extracción, explotación, procesamiento, transporte, acopio, transformación, disposición de sustancias minerales, sus productos y subproductos. La Industria Extractiva Minera incluirá el conjunto de obras destinadas a abrir, habilitar, desarrollar, instalar y adosar permanentemente, en su caso, las excavaciones, construcciones, túneles, obras civiles y maquinarias que tengan estrecha relación con las actividades antes señaladas (Decreto 41, Reglamento de cierre de faenas e instalaciones mineras, Título I, Capítulo II, artículo 7, letra r).

Instalación minera remanente: Se refiere a las instalaciones de una faena minera que no pueden ser desmanteladas al momento del cierre o que quedan tras el cese de la actividad (p. ej. mina, botaderos de estériles, y depósitos de relave, entre otros). kink bands: Corresponden a zonas de pliegues tabulares resultantes de los mecanismos de deformación que involucran el deslizamiento por flexión y la producción de cizallamiento simple continuo. Comúnmente ocurren como conjuntos conjugados y se desarrollan usualmente en fases tardías de la historia estructural orogénica.

Laboreo: 1. Galería que se aparta de la principal y de donde se extrae el carbón. 2. Trabajo minero.

Litología: 1. Conjunto de caracteres petrográficos de una masa (formación, estratos, entre otros) de rocas. 2. El estudio de dichos caracteres.

Lixiviación: Es la extracción de constituyentes solubles por percolación a través de un solvente. Puede ser un proceso natural o inducido.

Lixiviado: Solución obtenida desde el proceso de lixiviación. También corresponde a un líquido que ha percolado o drenado a través de un residuo y que contiene componentes solubles de éste.

Mapa geológico: Un mapa geológico es la representación de los diferentes tipos de materiales geológicos (rocas y sedimentos) que afloran en la superficie terrestre o en un determinado sector de ella, y del tipo de contacto entre ellos. En el mapa geológico las rocas pueden diferenciarse de acuerdo con su tipo (ígneas, metamórficas o sedimentarias) o composición (granitos, pizarras, areniscas, etc.) y también de acuerdo con su edad (cámbricas, paleozoicas, etc.). Para distinguir las rocas y los sedimentos se utilizan colores y rastras. En un 135

mapa geológico también se reflejan las estructuras (pliegues, fallas, etc.) que afectan a los materiales. Con el objeto de ampliar la información en el mapa pueden incluirse yacimientos de fósiles, recursos minerales y otros. Todos estos datos se representan mediante símbolos especiales. Habitualmente se utiliza un mapa de la superficie del terreno (mapa topográfico) como base del mapa geológico.

Meteorización: Es el proceso por el cual partículas, rocas y minerales son alterados por exposición de la superficie a temperatura, presión y a los agentes atmosféricos tales como el agua, el aire y la actividad biológica.

Métodos de explotación: Los métodos de explotación se definen como una forma geométrica usada para explotar un yacimiento determinado. Es el modo de dividir el cuerpo mineralizado en sectores aptos para el laboreo. Los métodos de explotación adoptados dependen de varios factores, principalmente, calidad, cantidad, tamaño, forma y profundidad del depósito; accesibilidad y capital disponible.

Método de explotación Room and Pillar (cámaras y pilares): Método de explotación subterráneo que consiste en la explotación del mineral y que deja cámaras separadas por pilares que sostienen el techo en forma natural.

Método de explotación Sublevel Stoping (cámaras vacías o subniveles): Método de explotación subterráneo con sostenimiento natural que se caracteriza por la construcción de cámaras de gran tamaño que dejan pilares una vez el mineral es arrancado.

Método de explotación Shrinkage Stoping (cámaras almacén): Método de explotación subterráneo para depósitos con buzamiento mayor de 70°, con roca encajante que necesita soporte. En este método el mineral se arranca por franjas horizontales, que empiezan desde la parte inferior del cuerpo, avanzan hacia arriba y dejan un vacío, por lo que el mineral arrancado se deja allí como relleno y soporte provisional (como plataforma de trabajo para la explotación del nivel de arriba y para sostener las paredes de la cámara).

Método de explotación Vertical Crater Retreta, VCR (cráteres invertidos): Método de explotación subterráneo que consiste en el arranque del mineral por rebanadas ascendentes mediante el empleo de voladuras en cráter.

El mineral fragmentado puede permanecer dentro del hueco creado, al igual que en el método de cámaras almacén, de forma que se evite el hundimiento de los hastíales. Se extrae también desde el fondo de la galería de base a través de un sistema de tolvas.

Método de explotación Cut and Fill (cámaras con rebanadas (ascendentes o descendentes) y relleno): Tipo de método de explotación con soporte artificial, en el cual material se arranca en rebanadas sucesivas horizontales o inclinadas, se trabaja en un sentido (ascendente o descendente) desde una galería base y se evacúa el material a medida que se produce el arranque. La abertura que se produce al retirar el material se rellena con relave (colas o desechos de plantas de concentración de minerales), o arena mezclada con agua, que son transportados al interior de la mina y se distribuyen mediante tuberías; posteriormente el agua es drenada y queda un relleno competente.

Método de explotación Bench and Fill: El método de bench & fill corresponde a una variante del anteriormente mencionado cut & fill, donde se obtiene una mejora en la productividad y una reducción de los costos de producción. Esta variante del método se aplica en cuerpos de geometría vertical o casi vertical dimensiones suficientes y una competencia de la roca que permitan la explotación del cuerpo por medio de banqueo. La secuencia de extracción es en retroceso y seguida por la implementación de relleno en avance.

Método de explotación Sublevel Caving (hundimiento por subniveles): Método de explotación que consiste en la división del yacimiento en niveles y estos a su vez, en subniveles que se van extrayendo en sentido descendente, la distancia entre subniveles oscila entre los 8 y 15 m y cada uno de ellos se desarrolla según un conjunto de galerías que cubren la sección completa del mineral.

Método de explotación Block Caving (hundimiento de bloques): Método de explotación que consiste en el derrumbamiento de bloques por corte inferior, es decir, el mineral se fractura y fragmenta gracias a las tensiones internas y efecto de la gravedad. La explotación por hundimiento se basa en que tanto la roca mineralizada como la roca encajante esté fracturada bajo condiciones más o menos controladas. En este método se distinguen dos variantes, la primera comprende aquellos en que el hundimiento final se produce en etapas controladas para atenuar las alteraciones superficiales, como el de Tajo Largo y Corto con derrumbe dirigido. La segunda agrupa aquellos métodos en que, por el tamaño de las aberturas y las características del depósito, el hundimiento no es controlable.

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Método de explotación por recuperación parcial de pilares: Método de explotación que consiste en la recuperación de los pilares (de gran tamaño o de buenos valores) en zonas que fueron abandonadas y donde se realizó la extracción por el método de ensanche de tambores.

Método de explotación Open Pit (rajo o tajo abierto): Sistema de explotación caracterizado por el uso de bancos o cortes escalonados y que es propicio para las vetas cercanas a la superficie y de gran magnitud, que tienen una capa de material estéril de mediana importancia.

Mina: 1. Excavación que tiene como propósito la explotación económica de un yacimiento mineral, la cual puede ser a cielo abierto, en superficie o subterránea. 2. Yacimiento mineral y conjunto de labores, instalaciones y equipos que permiten su explotación racional.

Mineral: 1. Sustancia homogénea originada por un proceso genético natural con composición química, estructura cristalina y propiedades físicas constantes dentro de ciertos límites. 2. Individuos minerales que se caracterizan por una estructura cristalina determinada y por una composición química, que pertenecen a un rango de variaciones continuas y que se encuentran en equilibrio bajo unas condiciones termodinámicas determinadas.

Modificación Sustancial del Proyecto Minero: Variaciones que excedan del diez por ciento de la estimación de la vida útil del Proyecto Minero, sin perjuicio de las que se originaren por cambios importantes de ritmo de explotación, en las tecnologías o diseños de los métodos de explotación, ventilación, fortificación o de tratamiento de minerales determinados, así como nuevos lugares de ubicación, ampliación o forma de depósitos de residuos mineros, producidos por alteraciones en el tipo de roca, leyes o calidad de los minerales y, en general, cualquier cambio en las técnicas utilizadas que envuelvan más que una simple ampliación de tratamiento para colmar las capacidades del proyecto. Lo dispuesto en el inciso anterior rige para efectos de este Reglamento y no modifica las normas establecidas en la ley N° 19.300 en relación a esta materia (Decreto 41, Reglamento de cierre de faenas e instalaciones mineras, Título I, Capítulo II, artículo 7, letra t).

Muro de contención o prisma resistente: La zona periférica del depósito de relave estructurada artificialmente, que complementa el perímetro natural para conformar la zona de la Cubeta (Decreto Supremo 248, Título I, Capítulo II, Artículo 6°, letra e).

Muro de empréstito: El muro de contención que se ha construido totalmente de material grueso o granular, convenientemente dosificado y compactado con material menos grueso, que no proviene del material del relave (Decreto Supremo 248, Título I, Capítulo II, Artículo 6°, letra f).

Muro de inicio o muro de partida: En el caso de los tranques de relave, es un pequeño muro de empréstito para permitir la contención inicial de los relaves en condiciones de estabilidad. Sobre este muro se continúa la depositación de las arenas gruesas (Decreto Supremo 248, Título I, Capítulo II, Artículo 6°, letra g).

Muro de pie: El que se construye, generalmente de material de empréstito, en el extremo aguas abajo del muro de contención. Tiene por objeto dar un límite físico al depósito de relave y evitar el derrame de material fuera de la traza del prisma resistente (D.S. Supremo 248, Título I, Capítulo II, Artículo 6°, letra h).

Nivel Mina (minería subterránea): 1. Galerías horizontales en un horizonte de trabajo en una mina, que se establecen en niveles a intervalos regulares, generalmente con una separación de 50 metros o más, o a partir de varios túneles de acceso con diferente cota, o a partir de rampas de acceso que unen diferentes niveles.

Nivel freático: Superficie en la zona de saturación de un acuífero libre sometido a la presión atmosférica.

Operación Minera: Las actividades que incluyen las fases de exploración, en los casos que se encuentren sometidas al sistema de evaluación de impacto ambiental, de acuerdo a las disposiciones de la ley N° 19.300, y las actividades de prospección, construcción, explotación y beneficio de minerales, de una Faena Minera (Decreto 41, Reglamento de cierre de faenas e instalaciones mineras, Título I, Capítulo II, artículo 7, letra u).

Paralización Temporal: El cese transitorio de la operación de una Faena Minera, el cual podrá ser total o parcial, según afecte instalaciones específicas o al conjunto de instalaciones que constituyen la Faena Minera (Decreto 41, Reglamento de cierre de faenas e instalaciones mineras, Título I, Capítulo II, artículo 7, letra v).

Pique: Labor vertical realizada desde un nivel superior o en superficie uno inferior. Puede estar destinado a la extracción del mineral, y acceso de personal, entre otros.

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Piezómetro: Es el artificio que mide el nivel freático (Decreto Supremo 248, Título I, Capítulo II, Artículo 6°, letra j).

Plan de Cierre: El documento que especifica el conjunto de medidas técnicas y actividades que la Empresa Minera debe efectuar desde el inicio de la Operación Minera, y el programa de detalle conforme al cual deben implementarse, de manera que tienda a prevenir, minimizar o controlar los riesgos y efectos negativos significativos que se puedan generar en la vida e integridad de las personas que se encuentran relacionadas directa e inmediatamente a las mismas, así como mitigar los efectos de la Operación Minera en los componentes medio ambientales comprometidos, tendientes a asegurar la Estabilidad Física y Química de los lugares en que ésta se realice (Decreto 41, Reglamento de cierre de faenas e instalaciones mineras, Título I, Capítulo II, artículo 7, letra w).

Porosidad: 1. La porosidad es la medida de los espacios huecos en una roca y resulta fundamental para que ésta actúe como almacén: porosidad = % (volumen de poros (huecos) / volumen total) x 100; la porosidad se expresa como ø. Casi todos los almacenes tienen un ø entre 5% y 30%, y la mayoría entre 10% y 20%. 2. En carbones, se refiere al ensayo que permite conocer la proporción del volumen de los poros en el carbón (proporción en volumen de vacíos dentro de un trazo de carbón o coque, calculada a partir de sus densidades verdaderas y aparentes).

Post Cierre: Es la etapa que sigue a la ejecución del Plan de Cierre, que comprende las actividades de monitoreo y verificación de emisiones y efluentes y, en general, el seguimiento y control de todas aquellas condiciones que resultan de la ejecución de las medidas y actividades del Plan de Cierre, para garantizar en el tiempo la Estabilidad Física y Química del lugar, así como el resguardo de la vida, salud, seguridad de las personas y medio ambiente, de acuerdo a la ley y el presente Reglamento (Decreto 41, Reglamento de cierre de faenas e instalaciones mineras, Título I, Capítulo II, artículo 7, letra x).

Programa de Estabilidad Física (PEF): Es un programa de trabajo compuesto por un conjunto de etapas, estudios y/o procesos, que tienen como objetivo asegurar la estabilidad física de las instalaciones remanentes de un proyecto minero, al momento del cese de sus operaciones (etapas de cierre y post-cierre).

Prospección: Conjunto de obras y acciones a desarrollarse con posterioridad a las exploraciones mineras, conducentes a minimizar las incertidumbres geológicas, asociadas a las concentraciones de sustancias minerales de un Proyecto Minero, necesarias para la caracterización requerida y con el fin de establecer los planes mineros en los cuales se base la explotación programada de un yacimiento. Para estos efectos, se entenderá por prospecciones aquellos proyectos que consideren 40 o más plataformas, incluyendo sus respectivos sondajes, tratándose de las regiones de Arica y Parinacota hasta Coquimbo, ambas inclusive, o 20 o más plataformas, incluyendo sus respectivos sondajes, tratándose de las regiones de Valparaíso hasta la Región de Magallanes y Antártica Chilena, incluida la Región Metropolitana de Santiago (Decreto 41, Reglamento de cierre de faenas e instalaciones mineras, Título I, Capítulo II, artículo 7, letra y).

Proyecto Minero: Aquellas acciones u obras destinadas a la exploración, prospección, construcción, extracción o beneficio de uno o más yacimientos mineros. aa. Reapertura: Reinicio de las operaciones mineras de una Faena Minera, o de una o más de sus instalaciones mineras, que hayan sido objeto de una Paralización Temporal de sus operaciones. bb. Reglamento: El presente Reglamento. cc. Servicio: El Servicio Nacional de Geología y Minería. dd. Vida Útil del Proyecto Minero: Aquel cálculo que se efectúa en función de las reservas demostradas, probadas más probables, certificadas por una persona competente en recursos y reservas mineras de acuerdo a las disposiciones de la ley N° 20.235, en relación con los niveles anuales de extracción de mineral (Decreto 41, Reglamento de cierre de faenas e instalaciones mineras, Título I, Capítulo II, artículo 7, letra z).

Relave: Suspensión de sólidos en líquidos, formando una pulpa, que se generan y desechan en las plantas de concentración húmeda de especies minerales que han experimentado una o varias etapas en circuito de molienda fina. El vocablo se aplicará, también, a la fracción sólida de la pulpa que se ha descrito precedentemente (Decreto Supremo 248, Título I, Capítulo II, Artículo 5°).

Relleno (explotación minera): Roca de desecho o estéril utilizado para rellenar el vacío que se forma al extraer un cuerpo mineral.

Residuos masivos mineros: Corresponden a materiales provenientes de las operaciones de extracción, beneficio o procesamiento de minerales, los cuales son generados en grandes volúmenes. Los residuos mineros masivos en la industria minera son los estériles, los minerales de baja ley, residuos de minerales tratados por 138

lixiviación, relave y escorias (de acuerdo a lo establecido en Art. 23 D.S 148 de 2003 del Ministerio de Salud, Reglamento Sanitario Sobre Manejo de Residuos Peligrosos).

Revancha: La diferencia menor, en cota, entre la línea de coronamiento del muro de contención y la superficie inmediatamente vecina de la fracción lamosa o de la superficie del agua, que se produce en los tranques y embalses de relave (Decreto Supremo 248, Título I, Capítulo II, Artículo 5°).

Riesgo significativo: Aquel que reviste importancia en atención a la probabilidad de ocurrencia de un hecho y la severidad de sus consecuencias, conforme la metodología de evaluación de riesgos utilizada por la Empresa, referidas a la Estabilidad Física y Química de la Faena Minera, en orden a otorgar el debido resguardo a la vida, salud, seguridad de las personas y medio ambiente (Decreto 41, Título I, Capítulo II, Artículo 7°, letra l).

Socavón: 1. Galería principal de una mina, de la cual parten las galerías secundarias. 2. Labor labrada en la ladera de un cerro y que se interna hacia su interior en forma paralela al horizonte. 3. Un socavón que ha sido agrandado hasta ser convertido en un cuarto subterráneo mediante la extracción de minerales.

Sondeo o sondaje: 1. Operación que se efectúa con el fin de perforar el suelo, mediante la apertura de orificios de diámetro pequeño para la exploración de minerales y petróleo. También sirve para abrir una vía de ventilación en túneles. El sondeo se realiza con barrenos. 2. Reconocimiento, ensayo, mapeo, perforación y cualquier otro trabajo necesario en el proceso de búsqueda de un mineral. 3. Método de prospección geofísica, que permite el acceso directo a los materiales del subsuelo realizados, por lo general, en las etapas finales de un estudio geológico, siempre que otros factores resulten favorables.

Subnivel (minería subterránea): 1. Nivel u horizonte de trabajo situado entre los niveles de trabajo principales. 2.

Nivel intermedio elaborado a una corta distancia por encima o debajo de un nivel principal, con el objeto de facilitar la extracción de una cámara de explotación.

Talud: Corresponde a cualquier superficie inclinada respecto a la horizontal que las estructuras de la tierra adopten permanentemente, ya sea en forma natural o como consecuencia de la intervención humana.

Textura: Relación espacial entre dos o más minerales que aparecen de forma conjunta (por ejemplo, en una roca).

Se trata de un concepto macroscópico. Las texturas dan información sobre el dominio de formación de los minerales (temperatura, profundidad, espacios abiertos o no, entre otros). La clasificación textural de rocas es un criterio que atiende a la forma, la disposición y el tamaño relativo de los cristales constituyentes de una roca, y pasa por alto las especies minerales involucradas.

Topografía: 1. Conjunto de métodos y técnicas que se utilizan para la representación plana de zonas no muy extensas de la superficie terrestre y que expresan la configuración del terreno y sus accidentes naturales y artificiales. 2. Arte o práctica de delinear en detalle, gráficamente y con exactitud, en un mapa o plancha topográfica o mediante un modelo, los accidentes naturales y artificiales encontrados en la superficie de un terreno. También la descripción, el estudio o la representación de tales rasgos.

Tranque de relave: Aquel depósito de relave donde el muro de contención es construido con la fracción más gruesa del relave (arenas) (Decreto Supremo 248, Título I, Capítulo II, Artículo 6°, letra n).

Yacimiento mineral: 1. Es una acumulación natural de una sustancia mineral o fósil, cuya concentración excede el contenido normal de una sustancia en la corteza terrestre (que se encuentra en el subsuelo o en la superficie terrestre) y cuyo volumen es tal que resulta interesante desde el punto de vista económico, utilizable como materia prima o como fuente de energía. 2. Es una concentración de elementos minerales, cuyo grado de concentración o ley mineral hace que sea económicamente rentable su explotación. 3. Lugar donde se encuentra una sustancia o unos objetos determinados, por ejemplo, yacimiento de minerales, yacimiento de petróleo, yacimiento de fósiles.

139

8.3 Anexo 3. Resumen Métodos de Evaluación de Estabilidad Física 8.3.1 Clasificaciones Geomecánicas Las clasificaciones geomecánicas se aplican para taludes y excavaciones subterráneas y permiten: - Estimar cuantitativamente la calidad geotécnica de un macizo rocoso.

- Diferenciar entre un macizo y otro de forma sencilla y rápida.

- Obtener un parámetro para efectos de diseño de sistemas de sostenimiento y reforzamiento Se basan en un sistema de categorización, que establece diferentes valores a diferentes características del macizo y la matriz rocosa y se determina una valoración final.

Se basan en apreciaciones empíricas y valores cualitativos obtenidos de ensayos y mediciones, realizadas en laboratorio y en el campo.

Son subjetivas, por lo tanto, la clasificación tiene una gran dependencia de la experiencia del especialista.

8.3.1.1 Índice RMR Bieniawski - La clasificación RMR - Rock Mass Rating (Bieniawski 1973, con actualizaciones en 1979, 1989 y 2014 por Bieniawski, P. Varona, B. Celada, I. Tardáguila y A. Rodríguez) sirve para caracterizar macizos rocosos. En términos generales, la clasificación RMR cuantifica la calidad del macizo en un rango de 0 a 100 en base a cinco parámetros intrínsecos a los cuales se asigna un valor numérico por rangos, resultando como índice RMR la suma total de los cinco valores. Los parámetros que se consideran para realizar la clasificación RMR son los siguientes: - Resistencia de la roca - RQD (Rock Quality Designation) - Espaciado de las discontinuidades - Condiciones de las discontinuidades - Presencia de agua Adicionalmente, en función de la orientación de las diaclasas (buzamiento y rumbo) y el tipo de obra (túnel, cimentación, taludes) se realiza un ajuste final al índice RMR. Según el valor del índice RMR, se distinguen 5 clases y calidades de roca, que se detallan en la figura 1.

RMR

0 a 20

20 a 40

40 a 60

60 a 80

80 a 100

Clase

V

IV

III

II

I

Comportamiento geotécnico del macizo

Muy malo

Malo

Medio

Bueno

Muy bueno

Figura 1. Clasificación macizos rocosos según índice RMR. Fuente: Tomado de Bieniawski, 1979.

La clasificación de Bieniawski permite definir el tipo de sostenimiento y modo de excavación a emplear según la categoría RMR. Además, permite estimar la longitud de pase (vano autoportante) y el tiempo que el terreno puede permanecer sin soporte.

8.3.1.2 Índice Q de Barton Desarrollado por Barton, Lien y Lunde en 1974, constituye un sistema de clasificación de macizos rocosos que permite establecer sistemas de sostenimientos para túneles y cavernas. El sistema Q está basado en la evaluación numérica de seis parámetros que definen el índice Q. Establece, además, a partir del análisis y observación sobre casos de túneles construidos en Escandinavia, criterios empíricos para valorar el dimensionamiento del sosteni140

miento en función del índice Q y de las dimensiones del túnel. El índice Q se define por:

Donde RQD Jn Jr Ja Jw SRF

: : : : : :

Índice de calidad de la roca. Varía entre 0 y 100 Índice de diaclasado. Indica el grado de fracturación. Varía entre 0,5 y 20 Índice de rugosidad de las juntas. Varía entre 0,5 y 4 Índice de alteración de las discontinuidades. Varía entre 0.75 y 20 Factor de reducción por presencia de agua. Varía entre 0.05 y 1 Stress Reduction Factor, cuantifica el estado tensional de la roca. Varía entre 0,5 y 20

En función del valor del Índice Q, Barton, en la figura 2 se presenta la clasificación de los macizos rocosos.

Q

Comportamiento geotécnico del macizo rocoso

0.001 a 0.01

Excepcionalmente malo

0.01 a 0.1

Extremadamente malo

0.1 a 1

Muy malo

1a4

Malo

4 a 10

Medio

10 a 40

Bueno

40 a 100

Muy bueno

100 a 400

Extremadamente bueno

400 a 1000

Excepcionalmente bueno

Figura 2. Clasificación macizos rocoso según Índice Q de Barton.

Fuente: Tomado de Barton, 1994

Al igual que para la clasificación RMR, existen ábacos con recomendaciones para el diseño de fortificaciones en base al Índice Q de Barton.

8.3.1.3 Índice GSI (Geological Strength Index) El Índice GSI (Geological Strength Index) estima las propiedades geomecánicas del macizo rocoso a partir de observaciones geológicas de campo, propuesto por Hoek et al, (1995), cuyo rango numérico, comprendido entre 0 y 100, se basa en la identificación y clasificación en campo de dos de las características de un macizo rocoso: la macroestructura y la condición de las superficies de las discontinuidades, (grado y las características de la fracturación, estructura geológica, tamaño de los bloques y alteración de las discontinuidades).

La caracterización del macizo rocoso es simple y se basa en la impresión visual de la estructura rocosa, en términos de bloques y de la condición superficial de las discontinuidades indicadas por la rugosidad y alteración de las juntas. La combinación de estos dos parámetros proporciona una base práctica para describir un rango amplio de tipos de macizos rocosos.

Observaciones: - No incluye ninguna evaluación de la resistencia de la roca intacta.

141

- Evita la doble puntuación del espaciado de juntas.

- No incluye valoración sobre condiciones hidrogeológicas.

- No incluye valoración sobre condiciones tensionales.

Los distintos valores que toma el GSI en función de las distintas estructuras y estados de alteración de las superficies observados quedan resumidos en la figura 3.

Figura 3. Clasificación GSI Geological Strength Index Fuente: Tomado de Hoek, 1994.

8.3.2 Metodología análisis estabilidad escala interrampa Este análisis contempla la evaluación probabilística de la ocurrencia de inestabilidades a diferentes alturas interrampa (ej. 2 a 5 bancos). A esta escala, el principal rasgo estructural a considerar son las fallas intermedias y/o mayores.

El análisis cinemático-probabilístico a escala interrampa considera una potencial ocurrencia de fallamientos que involucren a más de un banco, controlados por estructuras intermedias. Este análisis determina el máximo ángulo interrampa que se puede alcanzar por estabilidad, figura 4.

142

Figura 4. Esquema escala interrampa.

La metodología del análisis cinemático a escala Interrampa es similar a la descrita en el Banco Berma, en cuanto a la determinación de la confiabilidad del ángulo interrampa, solo que a escala interrampa (varios bancos). Lo anterior implica que, al igual que en el caso a escala de banco, la confiabilidad del ángulo interrampa se determina mediante: Con f a = 1 - Po Po = P c · P l · P f Dónde: Po : Probabilidad de ocurrencia.

Pc : Probabilidad de que los sistemas de discontinuidades intermedias formen un determinado mecanismo de inestabilidad.

Pl

: Probabilidad de que el mecanismo afecte un determinado número de banco.

Pf

: Probabilidad de falla del mecanismo identificado.

8.3.3 Métodos empíricos para determinar ángulo global de taludes en rajos El principal gráfico empírico corresponde al propuesto por Hoek, que relaciona el ángulo de talud con la altura de talud, basado en taludes estables e inestables. Teniendo en cuenta estas limitaciones, el gráfico de Hoek puede proveer una primera aproximación, figura 5.

El gráfico de Sjoberg incorpora los parámetros R3 y R4 de clasificación de la roca. La calidad de roca que comprende desde R1 a R8 está basada en la clasificación hecha por Brown, figura 6. Sin embargo, este gráfico no incluye ningún parámetro geotécnico adicional, por lo que se puede decir que el nivel de incerteza incorporado es amplio.

Haines & Terbrugge propusieron un gráfico para determinar el ángulo de talud y altura en base al sistema de clasificación MRMR propuesto por Laubscher, figura 7.

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Figura 5. Altura de talud v/s ángulo de talud para el gráfico empírico de estabilidad de Hoek.

Fuente: Tomado de Vallejos, 2012.

Figura 6. Altura de talud v/s ángulo de talud para el gráfico propuesto por Sjoberg.

Fuente: Tomado de Sjoberg, 2001.

144

Figura 7. Gráfico taludes en roca propuesto por Haines & Terbrugge.

Fuente: Tomado de Haines & Terbrugge, 1990.

8.3.4 Métodos empíricos para análisis de estabilidad en minas subterráneas Los métodos gráficos de estabilidad son métodos empíricos simples, que tienen como idea principal que el tamaño de una superficie puede ser relacionado con la competencia del macizo rocoso para predecir su estabilidad, tal como se observa en la figura 8.

En el eje vertical se tiene una medida de la calidad del macizo rocoso en un contexto minero, esto se refiere a que la clasificación del macizo rocoso utilizada debe ir acompañada de los factores mineros más influyentes, los que se denominan factores de ajuste.

En el eje horizontal se tiene una medida de la geometría de la excavación. Una forma de medir esta geometría expuesta, y la más utilizada, es el radio hidráulico (RH) que queda definido de acuerdo a lo indicado en la figura 9 Las deficiencias de esta definición están asociadas a geometrías complejas, a que no incorpora la orientación espacial y que existen casos donde superficies de diferentes largo y ancho tienen igual radio hidráulico.

Figura 8. Diseño general de un gráfico de estabilidad: Ejes, Casos históricos y Frontera de Estabilidad.

Fuente: Tomado de Mawdesley, 2002.

145

Figura 9. Radio hidráulico.

8.3.4.1 Metodología de Mathews La estimación según el método de Mathews se basa en el cálculo del número de estabilidad de Mathews N, que representa la capacidad de la roca de mantenerse estable bajo ciertas condiciones de esfuerzos y el radio hidráulico Rh (Shape Factor S), que considera la forma de la excavación. En este método, el número N define el eje Y del gráfico de estabilidad y corresponde a una medida de calidad de la roca en torno al caserón y a ajustes que toman en consideración los esfuerzos inducidos como también la orientación de la excavación.

El método de Mathews utiliza un valor modificado del sistema Q (Barton), denominado Q’, para caracterizar la calidad del macizo rocoso. En él, el parámetro de reducción por agua y el factor de reducción por esfuerzos son ambos iguales a 1. La calidad de la roca queda definida por:

El número de estabilidad de Mathews se determina mediante el ajuste del valor de Q’ por los esfuerzos inducidos, orientación de discontinuidades y la orientación de las superficies de la excavación. Este número queda definido como: Donde: A

: Factor de esfuerzos en la roca

B

: Factor de ajuste por la orientación de las estructuras

C

: Factor de orientación de las superficies

Cada uno de estos factores se obtiene de la figura 10.

Una vez calculado el número N, es posible obtener el radio hidráulico admisible (Shape Factor S e) que se acepta esté en la zona de falla mayor, dado que el radio hidráulico que entrega el gráfico no considera la existencia de pilares en el panel, figura 11. Finalmente dependiendo de la geometría del yacimiento, se obtienen las dimensiones del panel.

Figura 10. Diseño general de un gráfico de estabilidad: Ejes, Casos históricos y Frontera.

Fuente: Tomado de Mathews et al., 1980.

Figura 11. Gráfico de Mathews modificado por Mawdesley.

Fuente: Tomado de Mawdesley, 2002.

147

8.3.4.2 Metodología de Laubscher Corresponde a un método empírico para el dimensionamiento de unidades de explotación con foco en techos.

La utilización del diagrama de Laubscher requiere el índice MRMR. Este corresponde a un ajuste al índice RMRL por esfuerzos in situ e inducidos, efectos de tronadura y alteración por exposición de la roca fresca al ambiente.

M R M R = RMRL · AM · A0 · AS · AT

Donde:

RMRL : Clasificación macizo rocoso según Laubscher AM

: Ajuste por meteorización

A0

: Ajuste por orientación de estructuras

AS

: Ajuste por esfuerzos inducidos

AT

: Ajuste por tipo de tronadura

El detalle de cada uno los ajustes especificados se obtiene de tablas específicas. El radio hidráulico que entrega el diagrama de Laubscher no considera la existencia de pilares en el panel, figura 12. El diagrama entrega el radio hidráulico admisible y finalmente, dependiendo de la geometría del yacimiento, se determinan las dimensiones máximas.

Figura 12. Diagrama de estabilidad de Laubscher.

Fuente: Tomado de Laubscher, D.H., 1990.

8.3.4.3 Metodología de Lunder & Pakalnis Método empírico utilizado para calcular la resistencia de un pilar de roca a partir de una relación obtenida de datos empíricos de 178 casos.

Para dimensionar un pilar, es necesario obtener tanto los esfuerzos que deberá resistir el pilar, y luego la resistencia del mismo. Una vez conseguidos estos dos datos, se calcula el Factor de Seguridad (FS), este requiere ser 148

mayor a 1,4, esto según el retro-análisis realizado por Salamon y Munro (1967), luego modificado por Lunder y Pakalnis (1997), que hace mención a que el 100% de los pilares con factor de seguridad sobre 1,4 se han mantenido estables, figura 13.

Figura 13. Grafico estabilidad de Lunder y Pakalnis.

Fuente: Tomado de Lunder y Pakalnis, 1990.

8.3.4.4 Metodología para Estimación de la Dilución Métodos empíricos utilizados para la estimación de la dilución en base a la definición del parámetro ELOS (Equivalent Linear Overbreak – Sloughage). Físicamente el término ELOS representa una profundidad promedio de sobre excavación para una pared, y tiene la ventaja de entregar información de manera independiente del valor del ancho del caserón.

La ELOS convierte una medida volumétrica de la sobre excavación en una profundidad promedio, redistribuida sobre el área total estudiada, figura 14. Así, la dilución en términos porcentuales se obtiene de la siguiente forma.

Figura 14. Esquema sección transversal ELOS. Fuente: Tomado de Capes, 2009.

149

La metodología basa la estimación de la ELOS como función de dos variables independientes que caracterizan la pared analizada de la excavación: el número de estabilidad (N) y el radio hidráulico de la pared (HR [m]), figura 15.

Figura 15. Gráfico estimación de la dilución de Capes.

Fuente: Tomado de Capes, 2009.

Debido a que los métodos de predicción de sobre excavación presentan gran variabilidad en los valores de la base de datos, éstos son zonificados en intervalos de igual potencial de sobre excavación. Estas zonas se asumen en asociación a ciertas prácticas operacionales, siendo estas: - Zona: ELOS ≤ 0,5 [m]: Se asocia principalmente a daño por tronadura. Esta sobre excavación es provocada por el efecto de la propagación de onda de choque, vibraciones y desviaciones de los tiros de producción que generan un aumento del poder rompedor de la configuración de la tronadura, más allá de los límites de diseño.

- Zona: 0,5 [m] ≤ ELOS ≤ 1,0 [m]: Considerado como dilución menor. Es provocada por fenómenos de deslizamiento de bloques o lajamiento de las paredes del caserón producto de la distribución de esfuerzos en torno al caserón.

- Zona: 1,0 [m] ≤ ELOS ≤ 2,0 [m]: Considerado como dilución moderada. Está asociada al desprendimiento y caída de bloques de roca desde la pared colgante y techo. Esto está principalmente controlado por la generación de una zona de relajación de esfuerzos adyacente a la pared colgante que provoca un efecto de desconfinamiento de los bloques presentes, los que deslizan entre sí o caen por gravedad.

- Zona: ELOS > 2,0 [m]: Considerado como dilución severa. Esta zona corresponde a una sobre excavación mayor producto del desconfinamiento de la pared asociado a la zona de relajación de esfuerzos que ha concluido en un arco mecánico estable mucho más atrás de la delimitación de la pared colgante.

8.3.5 Métodos equilibrio límite Los métodos de equilibrio límite (MEL) establecen que la rotura del terreno (suelo o roca) se produce a través de una línea, la cual representa una superficie de falla en la cual se calculan y comparan las fuerzas que tienden a originar la falla (fuerzas solicitantes) y las fuerzas de corte que tienden a evitarla (fuerzas resistentes). El resultado de dicho cálculo es un factor de seguridad (FS).

En un análisis de estabilidad de taludes, se definen superficies potenciales de deslizamiento que pueden ser circulares, del tipo bloques y/o cuñas, planas, etc.

150

Una forma de evaluar las superficies potenciales de deslizamiento es dividiéndolas en dovelas (rebanadas) que se consideran como sólidos rígidos o bloques y que, por tanto, deben satisfacer, cada uno, todas las condiciones de equilibrio. En cada una de ellas se calculan y comparan las acciones que tienden a originar el deslizamiento (fuerzas y/o momentos solicitantes) y aquellas que tienden a evitarlo (fuerzas y/o momentos resistentes resistentes). Dentro de los métodos de equilibrio limite (MEL) más reconocidos, destacan el de Bishop, Janbu, Spencer y Morgenstern-Price. Estos último pertenece al grupo de los métodos denominados rigurosos, al satisfacer los equilibrios de fuerza y momento en cada dovela. En la figura 16 se esquematiza el método para el caso de una falla del tipo circular profunda.

Para el caso de macizos rocosos, el cálculo del FS se realiza a través de soluciones cerradas (expresiones matemáticas), por lo que no se requiere de soluciones aproximadas o iteraciones como ocurre con el método de las dovelas. En la figura 17 se esquematiza el método para el caso de un deslizamiento plano.

Figura 16. Esquema resolución estabilidad de taludes a través del método de las dovelas.

Fuente: González de Vallejo et al., 2002.

151

Figura 17. Esquema resolución deslizamiento plano en macizo rocoso.

Fuente: Rocscience, 2001.

En estos métodos, el análisis sísmico se realiza mediante un cálculo pseudo-estático. Esta metodología consiste en valorar el coeficiente de seguridad al deslizamiento suponiendo que la aceleración debida al sismo de diseño es uniforme en toda la altura del talud en evaluación. Esta aceleración se traduce en una fuerza estática en dirección vertical, horizontal o simultánea en ambas direcciones, proporcional al peso de la masa deslizante. El coeficiente de proporcionalidad o coeficiente sísmico horizontal (kh) como es conocido, se encuentra relacionado con la aceleración asociada al sismo de diseño. A nivel nacional se recomienda emplear las expresiones propuestas por Saragoni, R. (1993) para definir el valor del coeficiente sísmico horizontal y considera un coeficiente sísmico vertical, (kv) nulo, figura 18. Lo anterior debido a que este parámetro tiene una escasa influencia sobre los factores de seguridad finalmente calculados.

Figura 18. Expresiones propuestas por Saragoni para definir el coeficiente sísmico horizontal para sismo interplaca.

Fuente: Tomado de Saragoni, R. 1993.

152

Los principales parámetros geotécnicos que se requieren en este tipo de análisis son: ángulo de fricción interna, cohesión y densidad del material. Según el tipo de material y análisis que se realice, puede requerirse además la cohesión no drenada, resistencia no drenada, parámetros del macizo rocoso, entre otros. Estos podrán ser obtenidos desde ensayos de laboratorio o bien desde ensayos de campo.

8.3.6 Licuación sísmicamente inducida Este tipo de análisis es aplicable sólo a depósitos de relave, con especial foco los tranques de arenas de relave.

Las metodologías existentes se basan en el método simplificado semiempírico propuesto por Seed e Idriss (1971).

Este evalúa el potencial de licuefacción a través del cálculo del factor de seguridad a la licuefacción (FL), el cual se define como la relación entre el coeficiente de resistencia cíclica (CRR) y el coeficiente de esfuerzo de corte máximo inducido por el sismo (CSR), prescindiendo de la influencia de las presiones intersticiales y de las deformaciones sísmicamente inducidas. El factor de seguridad se obtiene de la siguiente forma:

La relación de esfuerzo cíclico se obtiene a través de la siguiente expresión:

La relación de resistencia cíclica puede ser obtenida a gráficamente a partir de resultados de ensayos de penetración dinámicos o estáticos (SPT y CPT) realizados al interior del depósito analizado o bien a través de ensayos Triaxiales Cíclicos realizados sobre muestras representativas.

En las figuras 19 y 20, se presentan algunos de los gráficos a partir de los que se puede definir la resistencia cíclica del material en función de los resultados de los ensayos SPT y CPT respectivamente.

153

Figura 19. Estimación resistencia cíclica a partir del ensayo SPT. Fuente: Tomado de Idriss & Boulanger, 2004.

Figura 20. Estimación resistencia cíclica a partir del ensayo CPT. Fuente: Tomado de Idriss & Boulanger, 2004.

154

La determinación de la resistencia cíclica desde ensayos Triaxiales Cíclicos se realiza sometiendo muestras a diferentes números de ciclos equivalentes, los que se encargan de simular la magnitud del sismo de diseño considerado en el análisis. En las figuras 21 y 22, se presenta un ejemplo de resultado de un Triaxial Cíclico y el gráfico que permite relacionar el número de ciclos equivalentes con la magnitud del sismo.

Figura 21. Ejemplo resultado ensayo Triaxial Cíclico.

Figura 22. Número de ciclos equivalentes versus magnitud sismo.

Fuente: Tomado de Idriss & Boulanger, 2004.

En lo que respecta a los parámetros de diseño que se requieren, adicionalmente a la magnitud del sismo de diseño, es necesario conocer la ubicación del nivel piezométrico, la granulometría y plasticidad del material, densidad natural sobre y bajo napa y los registros de los ensayos de campo que se hayan ejecutado para evaluar el potencial de licuefacción.

8.3.7 Métodos simplificados para el cálculo de deformaciones sísmicas Estos métodos son aplica cables en depósitos masivos de residuos mineros como depósitos de relaves, depósitos de ripios de lixiviación y botaderos (estériles, escoria, ROM, etc.). Las metodologías que se presentan son sólo algunas de las existentes actualmente para el cálculo simplificado de deformaciones.

155

8.3.7.1 Método de Newmark El método de Newmark (1965) o del «bloque rígido deslizante» establece que, para un talud con factor de seguridad estático conocido, existe una aceleración sísmica horizontal mínima necesaria para sobrepasar la resistencia al corte e iniciar el desplazamiento. Esta es conocida como aceleración crítica o de fluencia (ay). En la figura 23 se presenta un esquema de la definición de aceleración de fluencia de acuerdo al método de Newmark.

Figura 23. Determinación aceleración de fluencia.

Fuente: Tomado de Newmark, 1965.

La aceleración de fluencia o crítica es un índice de susceptibilidad de taludes a inestabilidades inducidas sísmicamente. La dirección del desplazamiento se asume paralela a la dirección del movimiento del talud, que será en la gran mayoría horizontal. Conocida la aceleración crítica, el cálculo del desplazamiento teórico que se produce a causa del terremoto, se realiza integrando doblemente los intervalos de tiempo en que la aceleración crítica es superada durante una historia completa del movimiento del suelo (acelerograma). En la figura 26, se visualiza de forma esquemática cómo se calculan las deformaciones acumuladas a través del método de Newmark.

Figura 24. Esquema cálculo deformaciones sísmicas a través del método de Newark.

Fuente: Tomado de Newmark, 1965.

156

8.3.7.2 Método Bray &Travasarou Este procedimiento es más actualizado y corresponde a un modelo predictivo para estimación de desplazamientos sísmicos. De acuerdo a un exhaustivo análisis de registros históricos, Bray & Travasarou (2007) establecieron que los siguientes factores son determinantes en la respuesta de taludes, en términos de desplazamientos sísmico: coeficiente de fluencia del talud (ky), período fundamental (Ts) y la aceleración espectral del suelo en un período de 1.5*Ts. El modelo separa la probabilidad de desplazamiento igual a cero (desplazamientos menores a 1 cm) desde una distribución de desplazamiento distinta de cero, por lo que estos pequeños desplazamientos calculados no influyen en el resultado. La dirección del desplazamiento debería ser orientada paralelo a la dirección del movimiento del talud, que será en la gran mayoría horizontal.

Para los cálculos de estabilidad sísmica, el período fundamental de la masa deslizada, puede ser estimado usando la siguiente expresión: Ts =

4*H

: Para una masa deslizante relativamente ancha, con un comportamiento dinámico fundamentalmente 1 D.

Vs

Ts = 2,6 * H Vs

: Para una masa deslizante con un comportamiento dinámico fundamentalmente 2 D.

Donde: H: Altura de la potencial superficie de deslizamiento.

Vs: Velocidad promedio de ondas de corte de la potencial superficie de deslizamiento.

En la figura 25, se esquematizan potenciales superficies de deslizamiento asociadas a comportamientos 1D (a, c) o 2 D (b).

Figura 25. Esquemas potenciales superficies de deslizamiento asociadas a comportamientos 1D (a, c) o 2 D (b).

Fuente: Tomado de Bray & Travasarou, 2007.

El desplazamiento sísmico, en centímetros, puede calcularse mediante la siguiente expresión:

Donde: ky

: Coeficiente de fluencia de la potencial superficie de deslizamiento (g).

Ts

: Período inicial fundamental de la potencial superficie de deslizamiento (s).

Sa(1.5*Ts) : Aceleración espectral del terreno para un período de 1.5*Ts , (g).

M

: Magnitud del evento sísmico de diseño.

e

: Variable aleatoria, con una distribución de probabilidad normal, un valor promedio de cero y una desviación estándar de 0,66.

157

8.3.7.3 Método de Swaisgood El método propuesto por Swaisgood (2003) permite estimar los asentamientos remanentes sísmicos verticales en el coronamiento de un depósito. Este es un procedimiento basado en evidencia empírica, que predice el asentamiento en función de la altura del depósito, el espesor de suelos de fundación, la magnitud del sismo y la aceleración máxima de campo libre, figura 26. Para determinar el asentamiento, se debe utilizar la siguiente expresión: %ST TLMT = e 6,07 · PGA + 0,57 · M – 8.0 Donde: %STTLMT : Asentamiento vertical relativo en el coronamiento (%).

M

: Magnitud del sismo.

PGA

: Aceleración máxima horizontal (g).

Figura 26. Gráfico para estimación del asentamiento en función de la aceleración.

Fuente: Tomado de Swaisgood, 2003.

8.3.7.4 Método Troncoso El método de Troncoso (2011), es un método similar al de Swaisgood. Este método se basa en datos empíricos y evalúa el asentamiento debido a cambios volumétricos y por el desviador de tensiones.

El método considera que las dimensiones de las deformaciones sísmicas son proporcionales a las magnitudes de las aceleraciones y a la duración del movimiento de tierra. Mientras más grande es la aceleración y más prolongada la duración del movimiento sísmico, entonces más grandes son los desplazamientos. Basado en lo anterior, se introduce el concepto del Índice de Severidad de un Sismo (ESI): ESI = A * (M – 4.5)3 Donde: A = Aceleración máxima del terreno donde se encuentra la obra.

M = Magnitud de Richter del sismo.

En la figura 27, se visualiza el gráfico propuesto para estimar el asentamiento en el coronamiento de la estructura.

158

Figura 27. Gráfico para estimación del asentamiento en función del índice de severidad de un sismo.

Fuente: Tomado de Troncoso, 2011.

159

8.3.8 Análisis numéricos Los modelos numéricos son programas computacionales que intentan representar la respuesta mecánica de un suelo o un macizo rocoso sujeto a un conjunto de condiciones iniciales. Gracias a estos, es posible realizar análisis cuantitativos de la respuesta dinámica de las estructuras remanentes, introduciendo gran parte de los factores que afectan su comportamiento.

Fundamentalmente existen dos posibilidades para realizar los cálculos, el método de las diferencias finitas y el método de las diferencias finitas. Existe una tercera metodología, la de los elementos discretos, sin embargo, su uso está acotado a problemas más específicos.

8.3.8.1 Método de los Elementos Finitos (FEM) El método de elementos finitos (FEM) es un método numérico que considera el medio a modelar como continuo.

El método de elementos finitos necesita de la discretización de todo el dominio, incluyendo tanto los bordes como el medio mismo. Esta discretización considera la división del medio generando una malla o grilla, en la que coexisten zonas unidas entre sí en sus vértices por nodos, generando así la interacción conjunta de todo el dominio.

El método numérico considera el cálculo implícito de fuerzas y desplazamientos nodo a nodo entre zonas presentes en la grilla, generando un sistema de ecuaciones matricial resuelto a través de la inversión de una matriz simétrica con determinante distinto de cero. Para determinar esta matriz, el método realiza nodo a nodo un balance de desplazamientos, que son relacionados a su vez con las deformaciones a través de la incorporación de los parámetros elásticos del material, y estas a su vez son relacionadas con la propagación de esfuerzos. Al relacionar todo lo anterior, con el balance global de fuerzas se tiene un sistema de ecuaciones multivariable que se necesita resolver para llegar a la solución. La eficiencia computacional del método está restringida directamente por el tamaño de la matriz a invertir, pudiendo llegar a tiempos de cálculo relativamente altos para problemas complejos.

Este método es comúnmente utilizado para problemas de carácter no-lineal y logra representar de buena forma modelos constitutivos más complejos, incluyendo plasticidad del material. Poder tratar problemas de mayor complejidad permite delimitar con mayor precisión zonas de falla, de fluencia y predecir la distribución de esfuerzos dependiendo de la calidad de la información de entrada.

Los parámetros de diseño necesarios para alimentar los modelos se definen desde ensayos de campo y laboratorio, y la tipología y cantidad está en función del tipo de material involucrado y el modelo constitutivo que se adopte para representar su comportamiento.

8.3.8.2 Método de las Diferencias Finitas (FED) Al igual que el método FEM, el método de diferencias finitas (FDM) asume que el medio es continuo. Sin embargo, para la representación del medio continuo necesita de la discretización de todo el dominio a modelar, creando una grilla en la que existen zonas unidas entre sí mediante nodos en sus vértices. Estos nodos son los encargados de representar la interacción entre todas las zonas, transmitiendo las fuerzas de interacción del problema. A diferencia del método FEM, el método de diferencias finitas entrega una solución a través del cálculo y balance de fuerzas y desplazamientos nodales, haciendo un cálculo explícito nodo a nodo de las ecuaciones de movimiento presentes en el problema y no invirtiendo una matriz global. En adición, al incorporar una tasa de amortiguación para absorber energía, se garantiza una tasa de convergencia adecuada de la solución que dependerá de las fuerzas no balanceadas presentes en el cálculo del problema. El método involucra relacionar mediante ecuaciones diferenciales las variables mecánicas del material con las variables cinemáticas, las que son resueltas según las condiciones iniciales y de borde especificadas. Cada ecuación diferencial en el set de ecuaciones gobernantes, es reemplazada directamente por ecuaciones algebraicas escritas en términos de las variables de campo (por ejemplo, stress o desplazamientos) en puntos discretos del espacio (nodos). El nombre del método de diferencias finitas proviene de suponer que las derivadas de primer orden de tiempo y espacio pueden ser aproximadas por diferencias finitas, asumiendo variaciones lineales sobre intervalos finitos de espacio y tiempo, respectivamente, los que son llamados pasos.

Al resolver las ecuaciones explícitamente y no incorporar la inversión de matrices, este método resulta más eficiente y apropiado para problemas que involucren grandes deformaciones, colapsos o inestabilidades mayores.

La ventaja más importante de este método es que no se necesitan procesos de iteración cuando se calculan es160

fuerzos desde deformaciones en un elemento, incluso si su ley constitutiva es no-lineal. La desventaja del método FDM está dada por el pequeño paso de tiempo de cálculo, lo que se traduce en grandes cantidades de pasos para resolver un problema.

Los parámetros de diseño necesarios para alimentar los modelos se definen desde ensayos de campo y laboratorio, y la tipología y cantidad está en función del tipo de material involucrado y el modelo constitutivo que se adopte para representar su comportamiento.

8.3.8.3 Método de los Elementos Discretos El método de los elementos discretos simula el comportamiento mecánico de un medio formado por un conjunto de partículas las cuales interaccionan entre sí a través de sus puntos de contacto. La disposición de las partículas dentro del conjunto global del sistema o medio es aleatoria, por lo que se puede formar medios con diferentes tamaños de partículas distribuidos a lo largo del conjunto, idealizando de este modo la naturaleza granular de los medios que usualmente se analiza y se simula mediante esta técnica numérica. Principalmente se pueden distinguir las siguientes propiedades básicas que definen de forma global y a grandes rasgos este método de análisis numérico: - Las partículas como elementos discretos que en su conjunto conforman el sistema complejo de partículas.

- Estos elementos distintos como también se le conoce se desplazan independientemente uno de otros e interaccionan entre sí en las zonas de contacto.

- En este método, a nivel de cada partícula, se hace uso de la mecánica del cuerpo rígido y los elementos discretos se consideran elementos rígidos en sí.

- El modelo constitutivo que define el comportamiento global del material es establecido en las zonas de contactos entre partículas

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