Introduccin Trabajar una mina subterrnea tiene consigo una serie de problemas del tipo operacional , que son resueltos de inmediato para continuar con las operaciones y cumplir con los estimados de produccin , tambin existen otros problemas , que al no ser resueltos a tiempo se convierten en problemas muy riesgosas , que podran originar tragedia o la paralizacin parcial o total de la mina , con riesgos de perderla , ejemplos de estos problemas son la falta o fallas de un drenaje que ocasionara una inundacin .

ORIGEN DE LAS AGUAS SUBTERRANEASLas aguas subterrneas provienen de aguas superficiales que penetran a travs de estratos porosos y circulan lentamente, tanto en sentido lateral, como descendente, hasta que alcanzan la zona de equilibrio.La fuente principal de las aguas subterrneas son las precipitaciones atmosfricas. En las cadenas de montaas la distribucin de las aguas subterrneas es fretica y en donde se encuentran caudales insospechados. El nivel hidrosttico no es horizontal.Las fallas y las roturas de la explotacin minera rompen la continuidad de las capa impermeables y llevan as las aguas al interior. El desage de una mina tiende a aumentar continuamente a medida que se extiende la explotacin

Formas de Presentarse el aguaPresin de agua: reduce la estabilidad de la pendiente. Contenido de humedad: aumenta el peso de la roca. El congelamiento de agua subterrnea: puede causar rotura en las fisuras de la roca. La erosin: Puede afectar la velocidad de fluido.

El efecto ms importante es el de la presin de agua que se encuentra entre las discontinuidades

PermeabilidadDe acuerdo a la ley de Darcy el coeficiente de permeabilidad esta definido por:

K=Q*L/[A (h1-h2) ] K=V*L/(h1-h2)Donde:V=Velocidad de descarga

PERMEABILIDADES TPICAS DE ALGUNAS ROCAS

Supongamos un arreglo paralelo de fracturas planas donde la permeabilidad paralela a este arreglo estar dado por:

K = ge3 / (12b) Donde: g = aceleracin de la gravedad (981 cm/s) e = abertura de las discontinuidades b = espaciado entre fracturas = Coeficiente de viscosidad cintica (0,0101 cm/seg para el agua pura a 20 C ).

Si el fluido es turbulento; si las fisuras son rugosas o estn rellenas, entonces se usa el coeficiente de permeabilidad mas bajo, que esta dado por:

K=(e*b)*Kf+KrDonde:Kf =Coeficiente de permeabilidad del material de relleno. Kr =Coeficiente de permeabilidad de la roca intacta.

Los ngulos de entrada "" y de salida "", en el limite de dos terrenos de permeabilidades diferentes siguen en relacin:

Donde:K1 es el coeficiente de permeabilidad del primer terrenoK2 es el coeficiente de permeabilidad del segundo terreno

Medida de las PresionesEl valor de las presiones de agua subterrnea es un dato fundamental para la obtencin de las propiedades hidrulicas del macizo rocoso.Las presiones se miden con unos aparatos llamados piezmetros

Tipos de Piezmetros Piezmetro abierto o de columna de agua.Piezmetro de manmetro o de tubo cerrado.Piezmetro de diafragma.Piezmetro elctricoPiezmetro de medida continua.

PIEZOMETRO MULTINIVEL DE AGUA SUBTERRANEA PARA SUELOS MULTICAPASUPERFICIECUBIERTAFONDONAPA FREATICATUBO PVCACOPLAMIENTOPUNTOS DE MUESTREOCORTE TRANSVERSAL DEL PUNTO DE MUESTREOMALLATUBERIARETEN DE JEBETUBO PVC

Piezmetro elctrico

REDES DE FLUJO Las redes de flujo sirven para la representacin grfica del flujo de agua subterrnea y de la distribucin de las presiones en el terreno.Las redes del flujo tambin son utilizados para el proyecto de los drenajes y sistemas de desage y permiten evaluarse los caudales de infiltracin y los gradientes hidrulicos. Las lneas de flujo cambian de direccin en los contactos entre terrenos siguiendo la ley del mnimo esfuerzo y el agua fluye la mayor distancia en terrenos ms permeables.

CONSTRUCCIN DE LAS REDES DE FLUJO Los datos necesarios para obtener la red de flujo son:Presiones en varios puntos representativos obtenidas mediante piezmetros.Situacin del nivel fretico.Valores de las distintas permeabilidades.Disposicin Geolgica.

MEDIDA DE LAS PERMEABILIDADESLa medida de las permeabilidades se realiza en sondeos, pozos o tneles.A realizar la perforacin hay que anotar las perdidas de agua o aire de circulacin, las zonas fracturadas, los niveles ms o menos duros Se realizan las observaciones anteriores en una serie de sondeos y se correlacionan entre ellas, de forma que se pueden estimar las zonas ms o menos permeables.

Precipitacin de agua en la bveda e infiltracin por grietas y fisuras en las paredes y en el suelo1.-Situacin razonable de una galera.2.-Situacin media de una galera.3.-Situacin desfavorable obligada por el emplazamiento de la masa mineral

Con los datos de presion y permeabilidad secalcula el fluido de agua subterranea para determinar las condiciones de control que puede ser un drenaje para cambiar las condiciones del fluidoy mejorar la estabilidad De cualquier manera el calculo analitico y los efectos de los cambios es dificultoso , requiere utilizar el metodo de elementos finitos y computadoras para su proceso , por lo que es conveniente recurrir a un especialista.

CIRCULACION DE AGUA EN LOS MACIZOS ROCOSOSEl flujo de agua a travs de los macizos rocosos se produce principalmente por las discontinuidades, es decir, por la llamada "permeabilidad secundaria". Tambin puede ser importante sobre todo en rocas sedimentarias, la "permeabilidad primaria" que depende del material en si. La permeabilidad se define como la velocidad del flujo de agua bajo una diferencia de expresin determinada.En rocas ms o menos homogneas y regmenes laminar, la permeabilidad viene definida por la ley de Darcy:

Q = A.K.IDonde:Q = caudalA = seccin de pasoI = gradiente hidrulicaK = coeficiente de permeabilidad.

La permeabilidad del macizo rocoso suele ser bastante superior a la de roca intacta, debido a que el flujo se produce principalmente a lo largo de discontinuidades, diaclasas, fisuras, canales de disolucin, etc.La permeabilidad del macizo rocoso puede variar bastante con la direccin, ya que los planos de estratificacin y los sistemas principales de diaclasas suelen tener orientaciones definidas

Tienen la particularidad de que afectan un gran volumen de terreno, pero son caros y difciles de interpretar. Se utilizan sobre todo en acuferos horizontales. Se observan los descensos de agua producidos en los puntos donde se han colocado los piezmetros al bombear el agua del pozo. Ensayos de bombeos en pozos.

POZOS DE DRENAJE POR GRAVEDAD EMPLEADOS PARA DESAGUAR MINAS SUBTERRNEAS

TECNICAS PREVENTIVAS PARA MINAS SUBTERRANEASReduccin de la infiltracin de agua desde superficieIntercepcin de aguas subterrneasSellado de grietas y sondajesSeparacin de aguas cidas y neutrasInstalacin de sistemas de drenajeClausura de bocaminas y galeras, cierre e inundacin de minas

EL REDISEO DE LA SUPERFICIE PUEDE CONTRIBUIR EFICAZMENTE A REDUCIR LA INFILTRACIN DE AGUAS SUPERFICIALES EN UNA MINA ABANDONADA

EL REDISEO DE LA SUPERFICIE PUEDE CONTRIBUIR EFICAZMENTE A REDUCIR LA INFILTRACIN DE AGUAS SUPERFICIALES EN UNA MINA ABANDONADA

1.- MINA SUPERFICIAL (Cerro de Pasco tajo Ral Rojas )

Influencia Del Agua En La Resistencia Al Corte.Mientras que las discontinuidades son el factor unitario ms importante en la estabilidad de taludes, la presencia de agua es el segundo factor ms importante. El agua reduce el ngulo de friccin y la cohesin, excepto en superficies pulidas. En trminos analticos la ecuacin de la resistencia al corte de una discontinuidad seca se puede rescribir considerando la presencia de agua de la siguiente manera: = c + (N - U) tan( + i)

Control Del AguaHacer un estudio hidrolgico durante la fase de exploracin de un tajo Algunos de los mtodos que se pueden usar para eliminar el agua de un talud son: tneles de drenaje, sistema de bombeo por pozos y drenajes horizontales con huecos diamantinos. El control de desages superficiales por medio de cunetas de drenaje y sumideros tambin es importante.

COSTO DEL TUNEL DE DRENAJE PROYECTADO Para el clculo de costo se tom las siguientes consideraciones:Seccin de la Galera :2.74 x 3.05 Mts 9'x10'Longitud del tnel :11 Km40% sin sostenimiento :4,400 mts60% con sostenimiento :6,600 mtsAvance por da :40 mts s/c y 2.8 mts c/cTrmino de Obra : 10 aos:El costo operativo de la construccin del tnel asciende a USD 7'359,387 La solucin definitiva al gran problema de la Mina Lourdes, es construir un tnel de 11 Km. con una gradiente de 1% y que alcance el nivel 1900 eliminando de ese modo la dependencia de las bombas.

VENTAJAS ECONMICAS DE INSTALAR EL SISTEMA PROYECTADO DE BOMBEO VS. TUNEL DE DRENAJE PROYECTADO Sistema proyectado de bombeo:- Costo de Construccin de la Estacin de bombeo Nv. 1400$ 113,542- Costo de la Adquisicin 4ta bomba ms accesorios $ 323,350- Costo total del sistema proyectado de bombeo = $ 436,892.00Tnel de Drenaje Proyectado:- Costo de construccin de 11 Km de tnel ms sistema de ventilacin auxiliar $ 7'359,387- Costo total del tnel proyectado $ 7359,387