Guía para la presentación de proyectos de depósitos
de relaves de pequeña minería – Anexo A- ejemplo
de aplicación
DEPARTAMENTO DE DEPOSITOS DE RELAVES
SUBDIRECCIÓN NACIONAL DE MINERIA
SERNAGEOMIN
Sernageomin
María Francisca Falcón
Geóloga – Magister en Medio Ambiente
Jefa Departamento Depósitos de Relaves
Sebastián Urbano Armijo
Ingeniero Civil – M.Sc. Ingeniería geotécnica
Ingeniero de proyectos Departamento Depósitos de Relaves
Diciembre 2016
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1. Investigación geotécnica
1.1 Localización satelital
1.2 Fotos del terreno
1.3 Calicatas
1.4 Ensayos in situ
1.5 Toma de muestras y Ensayos de laboratorio
1.6 Caracterización geotécnica
2.0 Análisis de estabilidad
2.1 Consideraciones dinámicas
2.2 Consideraciones fase 1
2.3 Consideraciones fase 2
2.4 Consideraciones fase 3
2.5 Consideraciones fase 4
3.0 Distancia peligrosa
4.0 Consideraciones Adicionales
Ejemplo de aplicación
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1. Investigación Geotécnica
• Investigación geotécnica se define como el trabajo de campo y de
laboratorio necesario para definir las características geotécnicas de las
unidades de suelo y roca que impactan sobre el diseño de la estructura
proyectada
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1.1 Localización Satelital
• Primer acercamiento de las condiciones del lugar
• Distancia a planta de
procesos
• Distancia a depósitos
cercanos
• Dirección de flujo
• Quebradas cercanas
• Distancia a centros
poblados
Quebrada mayor
Depósito
proyectado
Depósito
cernano
Planta de
procesos
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1.2 Fotos del terreno
• Ubicación de
afloramientos de roca
• Pendientes de las laderas
• Topografía de la zona
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1.3 Definición Calicatas
• Se recomienda efectuar 5 calicatas en la zona de emplazamiento del
depósito
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1.3 Definición calicatas
• Las calicatas deben ser descritas según la norma ASTM 2488 de
descripción visual de suelos
• Ejemplo
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1.4 Ensayos in situ
• Se deben tomar medidas de la densidad insitu de las unidades de suelo
de fundación, según norma ASTM 2488.
• Ejemplo para este caso , gd=1.8 ton/m3
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1.5 Toma de muestras
• El usuario deberá tomar muestras del suelo de fundación y efectuar los
siguientes ensayos, para corroborar la clasificación visual anterior
– Granulometría
– Límites de atterberg
– Peso Específico
– Proctor Estandar o modificado (Nch 1534) (según corresponda)
– Densidad máxima y mínima (Nch 1726) (según corresponda)
• Ejemplo para este caso
– GS =2.73
– Índice plasticidad NP
– Clasificación según
– DMCS (proctor modificado) = 2.1 t/m3
– Dens. máxima = 2.1 t/m3
– Dens. mínima = 1.7 t/m3 (15% finos)
– ASTM 2487
Arena limosa (SM)
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1.5 Toma de muestras
• Adicionalmente, al material considerado para el cuerpo del muro
resistente (arenas de relave o material de empréstito), debe ser
muestreado y se le debe ejectuar los siguientes ensayos
– Granulometría
– Límites de atterberg
– Peso Específico
– Proctor Estandar o modificado (Nch 1534) (según corresponda)
– Densidad máxima y mínima (Nch 1726) (según corresponda)
• Ejemplo para este caso
– DMCS (proctor modificado) = 2.1 t/m3, wopt 10% (15% finos)
– Dens. máxima = 2.1 t/m3 – Dens.mínima = 1.7 t/m3 (15% finos)
– Densidad de construcción 90 % DMCS o 80% de DR = 1.9 a 2.0
ton/m3
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1.6 Caracterización geotécnica
• Primera paso es determinar los estratos del suelo de fundación
• Se escogen dos perfiles tipo, uno a lo largo del muro (A-A’) y otro en la
sección de mayor altura del muro (sección crítica para la estabilidad B-B’)
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1.6 Caracterización geotécnica
• Se traza de manera aproximada los estratos encontrados según las
calicatas
• Ejemplo
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1.6 Caracterización geotécnica
• Ahora, es necesario asignar propiedades geotécnicas a las unidades de
suelo encontradas
Relave
Roca
SM
Muro
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1.6 Caracterización geotécnica
• Ahora, es necesario asignar propiedades geotécnicas a las unidades de
suelo encontradas
Unidad Densidad seca (gd)
Ángulo de fricción (f)
Cohesión (c)
Relave ?? ?? ??
Roca ?? ?? ??
SM ?? ?? ??
Muro ?? ?? ??
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1.6 Caracterización geotécnica
• Para el relave, es conservador considerar los siguiente parámetros
Unidad Densidad seca (gd)
Ángulo de fricción (f)
Cohesión (c)
Relave 1.2 ton/m3 0 0
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1.6 Caracterización geotécnica
• Para la roca, para este caso ejemplo se asumirán propiedades de
“impenetrable” lo que para los análisis de estabilidad corresponde a una
unidad
Unidad Densidad seca (gd)
Ángulo de fricción (f)
Cohesión (c)
Roca Impenetrable
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1.6 Caracterización geotécnica
• Para la unidad SM, pueden considerarse para este caso los parámetros
de una arena limosa indicada en Bowles FOUNDATION ANALYSIS AND
DESIGN
• Para este caso, SM tiene un densidad in situ de 1.9 ton/m3, y
considerando su DMCS de 2.1 ton/m3 y su Dens. máxima = 2.1 t/m3 y
su Dens.mínima = 1.7 t/m3 , su densidad in situ representa una
Densidad relativa de 55%, por lo que clasifica como densidad media
según DAS-Principios de ingeniería de cimentaciones, por lo que se
conservadoramente se puede escoger un ángulo de fricción de
30°(promedio entre arena limosa densa y suelta).
• Puede considerarse conservadoramente que SM no presenta cohesión,
por tratarse de un suelo granular
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1.6 Caracterización geotécnica
Unidad Densidad seca
(gd) Ángulo de fricción (f)
Cohesión (c)
SM 1.9 ton/m3 30 0
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1.6 Caracterización geotécnica
• Para la unidad de muro, para este ejemplo suponemos el mismo
material de la cubeta, pero que deberá ser colocado y compactado a
una densidad relativa de 80%, que equivale aprox a 2.0 t/m3. Para el
ángulo de fricción interna se puede usar las recomendaciones de
NAVFAC. Usaremos para este caso el valor para arenas limosas con un
DR de 75%
• Conservadoramente, usaremos un valor de cohesión de 0
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1.6 Caracterización geotécnica
• En resumen, para este caso
Unidad Densidad seca (gd) (ton/m3)
Ángulo de fricción (f)
Cohesión (c) (ton/m2)
Relave 1.2 0 0
Roca Impenetrable
SM 1.9 30 0
Muro 2.0 35 0
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2.0 Análisis de Estabilidad
• Los análisis de estabilidad son requeridos por el artículo 14 letra o) del
DS248.
• Estos análisis deben cumplir que para el caso estático como seudo
estático, en las fases I, II y IV el FS al deslizamiento sea mayor a 1.2
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2.1 Análisis de Estabilidad – Consideraciones dinámicas
• Para el análisis seudo estático, es necesario asignar un valor de
coeficiente sísmico horizontal kh para considerar la componente sísmica
en los análisis.
• Es posible considerar las zonas sísmicas que la norma sísmica de
edificios chilena usa Nch 433, y usar un valor de aceleración máxima de
suelo como el coeficiente Ao, y luego considerar conservadoramente un
kh=0.5*Ao
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2.1 Análisis de Estabilidad – Consideraciones dinámicas
• Para el caso del ejemplo, si este se ubicara en Andacollo, sería zona 3,
con Ao=0.4g, por ende kh=0.2 g
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2.2 Análisis de Estabilidad – Fase 1
• En esta fase, debe considerarse que el relave en cubeta licuó, por lo que
es posible asumir las propiedades de f y c iguales a 0 (material sin
resistencia al corte)
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2.3 Análisis de Estabilidad – Fase 2
• En esta fase, debe considerarse un nivel freático dentro del relave y en
parte del contacto entre el muro y el suelo de fundación.
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2.4 Análisis de Estabilidad – Fase 3
• Esta fase no es necesaria, debido a que el muro es menor a 15 m (art.
14 letro o) DS248)
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2.5 Análisis de Estabilidad – Fase 4
• Si se cuenta con información adicional que permita suponer una
aceleración basal mayor la indicada en la zona del proyecto, debe
aumentarse el kh considerando kh=0.5*Ao. En caso que no se disponga,
puede considerarse el resultado del FS de la fase 2 como equivalente al
de la fase 4
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3.0 Distancia peligrosa
• Para el cálculo de distancia peligrosa, existen variadas metodologías,
una sencilla es la de Rico et al (2007), que presenta relaciones
empíricas de fallas de depósitos de relaves y embalses de agua
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3.0 Distancia peligrosa
• Para nuestro ejemplo, el volumen total equivale por ejemplo a
30.000 m3,
0.03x106
400 m
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3.0 Distancia peligrosa
• Otra usada es la de lucia et al (1981), es posible de usar siempre que la
pendiente del terreno aguas abajo del depósito sea menor a 4°
Input : g
Su
Volumen que fluye
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4.0 Consideraciones Adicionales
• Diseño sistema de drenaje
• Aproximación de caudal que infiltra
Q (m3/s)= K * i *A
Donde
K=Permeabilidad de los relaves (aprox. 10-7 m/s o menor)
i= gradiente hidráulico (puede considerarse como 1)
A= Área en planta de la cubeta
– Diseño Drenes horizontales (GEOTECHNICAL ENGINEERING OF DAMS)
Q (m3/s)=K1*ancho*h2/(2L1)