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Geotecnia aplicada a la industria minera a la industria minera ecnia minera (84.07) Geote Mecánica de Suelos y Geología FIUBA 1
Geotecnia aplicada a la industria mineraa la industria minera
ecni
a m
iner
a
(84.07)
Geo
te
Mecánica de Suelos y GeologíaFIUBA
1
Índice• Rajos mineros• Minas subterráneasMinas subterráneas• Presas de relaves• Pilas de lixiviación• Pilas de lixiviación
ecni
a m
iner
aG
eote
2
Rajos minerosec
nia
min
era
Geo
te
3
Diseño de rajosSe aplican principios básicos de estabilidad de taludes Se debe tener en cuenta la influencia del tamaño del corte ( i l d t i )ec
nia
min
era
(nivel de tensiones)sobre las propiedades resistentes
Geo
te
resistentesde los materialesLas estructuras puedenLas estructuras pueden controlar el comportamiento
4
Control estructural del comportamientoec
nia
min
era
Geo
te
5
Etapas de diseño• ModelosModelos• Dominios• Diseño• Diseño• Análisis• Implementaciónec
nia
min
era
• Implementación
Geo
te
(Read & Stacey 2006)6
Modelo geológicoEl modelo geológicoes una distribución delos materiales que intervienen en el
ecni
a m
iner
a análisis• Litología
Geo
te • Alteración• Intemperismo
7
Modelo estructuralEl modelo estructural es una distribución delas discontinuidades• Mayores
– Resistencia
ecni
a m
iner
a
– Rugosidad– Rellenos
Geo
te – Halos de influencia• Menores
– Persistencia– Espaciamiento
8
Modelo estructuralEl modelo estructural es una distribución delas discontinuidades• Mayores• Menores
ecni
a m
iner
a MenoresPuede construirse a través de la integración de mapeos
Geo
te
g pa escala banco (scan-lines)
9
Macizo rocoso: roca intacta y micro-
160
Principal Stresses (ILA)160
Principal Stresses (IBR)220
Principal Stresses (IGR)
defectos
140 140
180
200
100
120
ess (M
Pa)
100
120
120
140
160
ecni
a m
iner
a
60
80
Major
princ
ipal stre
60
80
80
100
120
Geo
te
20
40
Serie S1 vs S320
40
Serie S1 vs S3 (IBR)
40
60
Series S1 vs S3 (IGR)
0
0 20 40
Minor principal stress (MPa)
Serie S1 vs S3
Env. mejor ajuste
Env. ajuste restringido
0
0 20 40
Minor principal stress (MPa)
Env. mejor ajuste
Env. ajuste restringido
0
20
0 20 40 60
Minor principal stress (MPa)
Env. mejor ajuste
Env. ajuste restringido
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Modelos y dominios geotécnicosUn modelo geotécnico es el conjunto de parámetros que define el comportamiento de una unidad q pgeotécnica presente en el macizo rocosoUn dominio geotécnico es modelo + geometría
Unit Weight E v T UCS mi UCS mi
(kN/m³) (MPa) ( ) (MPa) (MPa) ( ) (MPa) ( )Unidad
ecni
a m
iner
a
g g
ILA 23,6 23700 0,25 3,5 (1) 39 25 30 41
IBR 23,4 31500 0,25 3,5 (1) 31 25 15 50
IGR 23,7 24200 0,25 3,5 (1) 37 25 32 33
Geo
te
mb s a σcm σtm c φ Em vm
( ) ( ) ( ) (MPa) (MPa) (MPa) ( ° ) (MPa) ( )
Unidad
Hoek‐Brown Mohr‐Coulomb
ILA 5,01 0,007 0,504 3,14 0,05 1,207 50 9680 0,25
IBR 2,93 0,001 0,511 1,03 0,01 0,635 48 5030 0,23
IGR 4,19 0,004 0,506 2,23 0,03 1,087 48 7430 0,2311
Ejemplo: Sección de diseñoec
nia
min
era
Geo
te
12
Ejemplo: Sección de diseño con modelos geotécnicos
ecni
a m
iner
aG
eote
13
Ejemplo: análisis de banco-bermaSe estudia el comportamiento del macizo a escala banco para determinar el ancho de berma py el potencial volumen de derrame
ecni
a m
iner
a
77
Geo
te
14
Ejemplo: análisis a escala globalI: Las discontinudades se “embeben” en las propiedades del medio continuop p
ecni
a m
iner
aG
eote
II: Algunas discontinuidades incluidas en las mallas
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Modelo numérico 3D Kindalagec
nia
min
era
Geo
te
(Price 2012)
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Monitoreo de rajosec
nia
min
era
Geo
te
Ground Probe17
Monitoreo de rajosec
nia
min
era
Geo
te
Ground Probe18
Índice• Rajos mineros• Minas subterráneasMinas subterráneas• Presas de relaves• Pilas de lixiviación• Pilas de lixiviación
ecni
a m
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aG
eote
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Minería subterráneaec
nia
min
era
Geo
te
20 (Tatiya 2005)
Minería subterránea
• Comprensión del problema geomecánico• Modelo constitutivo y calibración deec
nia
min
era
Modelo constitutivo y calibración de parámetros
• Etapas de la modelización
Geo
te
Etapas de la modelización• Inspección numérica de resultados• Interpretación ingenieril de resultadosInterpretación ingenieril de resultados• Análisis de sensibilidad
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ecni
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iner
aG
eote
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ec
nia
min
era
Geo
te
23
Minería subterráneaec
nia
min
era
Geo
te
24
Modelo geotécnico para mina subterránea Udocan
min
era
Geo
tecn
ia m
25 (Ogorodnikov 2012)
Modelo de operación subterránea
ResolutionResolution3 m cubes3 m cubes
min
era
Geo
tecn
ia m
26 (Muaka 2012)
Modelo de operación subterránea
Actual Nivel 0Minado de pilaresActual Nivel 0Minado de pilares
min
era
Geo
tecn
ia m
27 (Muaka 2012)
Chuquicamata subterránea
FWFWFWFW
ZCIZCI
CRUZADO GEOTECNIC
CRUZADO GEOTECNICZCIZCI
CRUZADO GEOTECNIC
CRUZADO GEOTECNICmin
era
BEFBEF
RQS RQS Q=SQ=S
CNICO 3CNICO 3
BEFBEF
RQS RQS Q=SQ=S
CNICO 3CNICO 3
Geo
tecn
ia m
(Hormazábal 2012)28
Obras para transporte de minerales
Cajón de chancadochancado
Piques detraspaso
CavernaTúnel cinta
ecni
a m
iner
a
PlugGeo
te
29
Cajón de chancadoec
nia
min
era
Geo
te
30
Cajón de chancadoec
nia
min
era
Geo
te
31
Pique de traspaso y plugec
nia
min
era
Geo
te
Diseño convencional
Diseño optimizado32
Funcionamiento del plugec
nia
min
era
Geo
te
33
Funcionamiento del plugec
nia
min
era
Geo
te
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Pique de traspaso y plugec
nia
min
era
Geo
te
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Pique de traspaso y plugec
nia
min
era
Geo
te
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Índice• Rajos mineros• Minas subterráneasMinas subterráneas• Presas de relaves• Pilas de lixiviación• Pilas de lixiviación
ecni
a m
iner
aG
eote
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RelavesLos relaves son residuosdel proceso minero 80
90
100
pSon partículas de limo yarena contaminadas 40
50
60
70
% P
assin
g
con productos químicos
ecni
a m
iner
a
0
10
20
30
0 001 0 010 0 100 1 000
Los relaves se almacenan
Geo
te 0.001 0.010 0.100 1.000
Sieve Size (mm)
en recintos controlados para minimizar la contaminación del terrenocontaminación del terreno
38
RelavesLos relaves se clasifican por el contenido de agua que tienen al momento de su deposiciónq p
ecni
a m
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aG
eote
39
Disposición de relavesLos relaves se disponen mediante diferentes técnicas• SpigottingSpigotting
ecni
a m
iner
aG
eote
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Disposición de relavesLos relaves se disponen mediante diferentes técnicas• SpigottingSpigotting• Descarga abierta
ecni
a m
iner
aG
eote
41
Disposición de relavesLos relaves se disponen mediante diferentes técnicas• SpigottingSpigotting• Descarga abierta• Relaves espesados• Relaves espesados
ecni
a m
iner
aG
eote
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Disposición de relavesLos relaves se disponen mediante diferentes técnicas• SpigottingSpigotting• Descarga abierta• Relaves espesados• Relaves espesados• Disposición en pasta
ecni
a m
iner
aG
eote
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Disposición de relavesLos relaves se disponen mediante diferentes técnicas• SpigottingSpigotting• Descarga abierta• Relaves espesados• Relaves espesados• Disposición en pasta• Almacenamientoec
nia
min
era
• Almacenamiento en secoG
eote
44
Técnicas de recrecimiento• Relleno compactado (como una
presa de tierra convencional)p )• Fracción arena del propio relave
empleada para la presap p p
– Upstream
ecni
a m
iner
a
– Downstream
Geo
te
– Centerline
45
Resistencia al corte de los relavesLa resistencia al corte de los relaves depende directamente de su densidad, que varía , qfuertemente con el tiempo debido a consolidación y desecación
• Deposición
ecni
a m
iner
aG
eote
• Consolidación
• Desecación46
Riesgos asociadosec
nia
min
era
Geo
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47
Riesgos asociadosec
nia
min
era
Geo
te
48
Riesgos asociadosec
nia
min
era
Geo
te
49
El drenaje en presas de relavesEl drenaje interno tiene importancia crucial para la seguridad de una presa de relavesg pAdemás, el drenaje es la medida más económica y confiable para aumentar la seguridad de una presa p g pde relaves, sobre todo en las upstream
ecni
a m
iner
aG
eote
50
Índice• Rajos mineros• Minas subterráneasMinas subterráneas• Presas de relaves• Pilas de lixiviación• Pilas de lixiviación
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Pilas de lixiviaciónLas pilas de lixiviación son depósitos de rocas mineralizadas trituradas que se riegan con q gproductos químicos para extraer sus minerales
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aG
eote
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Pilas de lixiviaciónLas pilas de lixiviación son depósitos de rocas mineralizadas trituradas que se riegan con q gproductos químicos para extraer sus mineralesSe construyen por etapas, de manera que las y p p qnuevas capas cubren los materiales ya procesados
ecni
a m
iner
aG
eote
53
Pilas de lixiviaciónEl objetivo es contar con una pila de material estable y permeabley p• Equipos no deben triturar el material
para no crear una capa impermablep p p• Los drenes de pie deben mantener
el terraplén drenado
ecni
a m
iner
a
• Las membranas de base no deben permitir la percolación de fluidos al terreno natural
Geo
te
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Bibliografía• Básica
– EPA. Design and evaluation of tailings dams.EPA. Design and evaluation of tailings dams.– Tatiya. Surface and underground excavations.
Balkema– Brady & Brown. Rock mechanics for underground
mining. KluwerWyllie & Mah Rock slope engineering civil and miningec
nia
min
era
– Wyllie & Mah. Rock slope engineering, civil and mining. Spon Press
• Complementaria
Geo
te
p– Read & Stacey. Guidelines for open pit slope design.
CRC Press– Van Zyl. Geotechnical aspects of heap leach design.
SME– Hustrulid Slope stability in surface mining SMME
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