Evaluación de la Estabilidad Física de Instalaciones Mineras …€¦ · Figura 2.14...

Guía Metodológica para Evaluación de la Estabilidad

Física de Instalaciones Mineras Remanentes

2018

SERNAGEOMINMinisterio de Minería

VERSIÓN DIGITAL

Guía metodológica para evaluación de la estabilidad física de instalaciones

mineras remanentes2 0 1 8


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Índice General

Prólogo . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12

1 Introducción . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 15

1 .1 Estructura de la Guía Metodológica . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 17

1 .2 Objetivos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 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 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19

1 .4 .4 Mediana minería . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19

1 .4 .5 Gran minería . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20

1 .4 .6 Rotura por inestabilidad física de una instalación minera remanente . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20

1 .4 .7 Incidentes en depósitos de relave . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20

1 .4 .8 Potencial de impacto al ambiente . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20

1 .4 .9 Potencial de ocurrencia de inestabilidad o falla . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20

1 .4 .10 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

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

5

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

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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

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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 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .57

Figura 3 .3 Etapas del ciclo de vida de un proyecto minero, asociadas a las fases de un Programa de Estabilidad Física . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 60

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 Grado 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

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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 no soportadas o por hundimiento . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 70

Tabla 4 .4 . Planilla de categorización 4 Consecuencias geomecánicas/Magnitud de consecuencias, para minas subterráneas artificialmente soportadas . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 71

Tabla 4.5 Calificación del potencial de ocurrencia de inestabilidades para sectores específicos de minas . . . . . . 72

Tabla 4.6 Área de afectación de la inestabilidad proyectada 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

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

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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

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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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Prólogo

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Prólogo

La 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 ob-jeto 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 abor-dar, 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 efecto 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 cri-terios 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 Compe-titividad 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 instalacio-nes 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 duran-te 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 imple¬mentado 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 Tec-nologías para Asegurar la Estabilidad Física de Instalaciones Mineras Remanentes” y una “Guía de Buenas Prácti-cas 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 AguirreSubdirector Nacional de Minería

SERNAGEOMIN

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1Introducción

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Desde 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 envejecimien-to 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 producti-vidad 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 (Roadmap Tecnológico 2015-2035) .

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 destina-das 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 tie-ne 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 bajo 5 .000 tpm (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)

- Guía Metodológica para estabilidad química de faenas e instalaciones mineras (2015)

- Constitución y disposición de la garantía financiera (2018)

Desde la entrada en vigencia de la ley 20 .551, existe urgencia por parte de la Industria Extractiva Minera Nacional 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 especial-mente 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 esce-nario de falla o colapso estructural, tema que intenta resolver la ley de cierre, con los depósitos masivos mineros que ya han concluido su vida útil . Es importante destacar que los eventos antes descritos han afectado a depósitos

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en operación (Barahona) y cerrados (El Cobre y Las Palmas), ocurrieron con una diferencia temporal importante, período 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 des-bordamientos de diferentes ríos, debido a precipitaciones inusuales e intensas, también pueden afectar la estabi-lidad de instalaciones remanentes que se encuentren en las áreas afectadas .

Por ello, la Pontificia Universidad Católica de Valparaíso, entidad con trayectoria y experiencia en temáti-cas 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 de-sarrollo 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 Tecnoló-gica, respecto de identificar los desafíos que enfrentará la producción de cobre chilena entre los años 2015 y 2035 (Roadmap Tecnológico 2015-2035) . 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 Ex-tractiva 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 Estabili-dad Física 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 meto-dología 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 ines-tabilidades 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 eva-luación de cierre y post cierre .

En el capítulo 5, se explican las metodologías para evaluar de los depósitos de residuos masivos y también se plan-tean 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 .

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

- 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 pro-pone 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 es-pecífica 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 instalacio-nes mineras remanentes, acorde a las exigencias de la Ley 20 .551 .

1.3 Alcances La “Guía metodológica para evaluación de la estabilidad física de instalaciones mineras remanentes”, en ade-lante 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 . Para los casos de la minería de pequeña escala o no metálica, el Servicio Nacional de Geología y Minería (SERNAGEOMIN) evaluará la factibilidad de aplicar las orientaciones técnicas recomendadas en la presente Guía Metodológica .

La Guía Metodológica es aplicable a instalaciones mineras remanentes de proyectos mineros que actualmente se encuentran en operación o serán parte de un proyecto o faena minera, que cumplan las exigencias de la legis-lación nacional vigente y cuenten con planes de cierre aprobados por el Servicio Nacional de Geología y Minería (SERNAGEOMIN) . No aplica en instalaciones ya cerradas o abandonadas .

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 méto-dos adecuados de evaluación de la estabilidad física de instalaciones mineras remanentes, de acuerdo a lo exigido por la Ley 20 .551 .

La presente Guía Metodológica no aborda en profundidad aspectos específicos respecto de la erosión, por efec-to hídrico y/o eólico, que puede afectar instalaciones mineras remanentes como minas y depósitos de residuos masivos mineros . La erosión generada por agentes hidráulicos y/o eólicos, puede conducir a un escenario que genere una inestabilidad física en la estructura resistente de una instalación minera remanente . Sin embargo, en la presente Guía Metodológica se pondrá énfasis en los diferentes mecanismos de inestabilidades físicas, que pueden afectar una instalación minera remanente, y se entenderá que la erosión hídrica y/o eólica no constituye una inestabilidad física en sí .

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 inters-ticiales 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 subterrá-nea), de forma que no afecte la estabilidad física de las instalaciones mineras remanentes . Aunque la presente Guía Metodológica no 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, 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 .

La aplicación de la Guía Metodológica debe ser realizada por profesionales geotécnicamente competentes, que cumplan con los requisitos indicados en el punto 1 .4 .3 .

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

1.4 Conceptos básicosCon el fin de facilitar la comprensión y aplicación de la Guía Metodológica, se presentan algunos conceptos consi-derados en su elaboración .

1.4.1 Instalaciones mineras remanentesSon todas aquellas instalaciones que permanecen en el sitio y deben ser estables físicamente, 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 masivosMinas

Botaderos Depósitos de relave (DS 248/06) Depósitos de lixiviación

EstérilesBaja ley

Marinas y desmontesEscorias

EmbalsesTranquesFiltradosEn pasta

Espesados

RipiosPilas permanentes

Pilas ROM

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 (2015) .

Es importante destacar que los depósitos de residuos masivos mineros, en algunos casos, por motivos de desarro-llos tecnológicos, diseño, características de los materiales o modificaciones del proyecto, pueden presentar algunas variantes que no siempre están definidas por las normativas o regulaciones vigentes. Esto está asociado a desarro-llos tecnológicos, que aún no son incorporados en la legislación y regulaciones vigentes .

1.4.2 Estabilidad física en instalaciones mineras remanentesEste concepto se ha abordado de forma particular para la presente Guía Metodológica, considerando para todas las instalaciones mineras remanentes que la estabilidad física corresponderá a la respuesta esfuerzo deforma-cional a largo plazo de una estructura remanente, frente a solicitaciones desestabilizadoras estáticas o diná-micas, que no requiere la implementación de obras, medidas ni actividades adicionales a las consideradas en el proyecto de cierre, para el resguardo de la vida, salud y seguridad de las personas y del medio ambiente .

En todas las etapas del ciclo de vida de un proyecto minero y en todas las instalaciones que lo componen, se debe manejar la estabilidad física con el propósito de mantener esta condición en conformidad con lo indicado en el proyecto de cierre .

1.4.3 Profesional geotécnicamente competente Es un profesional con 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 experien-cia en proyectos y estudios geotécnicos afines.

1.4.4 Mediana mineríaEn Chile, este sector productivo se identifica a partir de diferentes definiciones, que han sido planteadas por dis-tintas instituciones del sector minero . En la Caracterización de la pequeña y mediana minería en Chile, preparada por la Gerencia de Investigación y Desarrollo de SONAMI (2014), se presentan tres definiciones para la mediana minería:

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- 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) .

- 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 mine-rales o su equivalente en productos mineros .

1.4.5. Gran mineríaLa Sociedad Nacional de Minería (SONAMI), en la Caracterización de la pequeña y mediana minería en Chile, pre-parada por la Gerencia de Investigación y Desarrollo de SONAMI (2014), indica que este sector productivo minero está conformado por faenas con productividad en extracción de mineral mayor a 3 .000 .000 de toneladas por año .

1.4.6 Rotura por inestabilidad física de una instalación minera remanenteDaño 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 .

1.4.7 Incidentes en depósitos de relaveLos incidentes se dividen en las categorías de fallas y accidentes . Las fallas y los accidentes se diferencian de acuer-do 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 .

• Rotura Inactiva: falla que se presenta en un depósito inactivo. Un depósito inactivo NO se encuentra re-cibiendo 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 co-rrectiva (USCOLD, 1994; ICOLD, 2001).

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

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

1.4.8 Potencial de impacto al ambientePotencial de generación de efectos sobre la vida, salud y seguridad de las personas y/o el medio ambiente que podría generar una falla por inestabilidad física de una instalación minera remanente .

1.4.9 Potencial ocurrencia de inestabilidad o fallaPotencial 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 .

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1.4.10 Número de personas a evacuarCorresponde a las personas que, por motivos habitacionales, laborales o recreativos, ocupan de manera perma-nente, 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 AgradecimientosLos 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 obje-tivos 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 re-uniones de trabajo; visitas a terreno; actividades de difusión y transferencia al sector público y privado . Por la con-tribución 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 co-laborar 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 Tec-nológica de la Sociedad Nacional de Minería (SONAMI) . Se debe resaltar el interés y la colaboración de la Sociedad 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 Tech-nology . Se debe hacer un especial agradecimiento a los profesionales de las áreas geomecánica, depósitos de re-siduos 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 Fer-nando 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 .

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2Aspectos generales sobre inestabilidad

física de instalaciones mineras remanentes

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2.1 Inestabilidad física en minas

2.1.1 Minas a cielo abierto

La minería a cielo abierto exige la realización de una excavación superficial que contendrá las infraestruc-turas 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 indus-triales y se extraen directamente para la venta .

- Rajos (Open pit): explotaciones de mayor envergadura, que se construye en forma descendente con un siste-ma 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 con-secuencia de la intervención humana .

Normalmente se denomina deslizamiento a la movilización de masas formadas por rocas, suelos, rellenos antrópi-cos 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 .

Desde un enfoque de cierre de faenas, muchos parámetros que, durante la operación de la mina, fueron contro-lados 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 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 produzcan estos casos .

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 evi-tarse y éstas tienen menor relevancia que una inestabilidad a escala global, ya que en esta última los volúmenes afectados serán sustancialmente mayores .

Los autores de la Guidelines Open Pit Slope Design (2009) proponen 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. DesconfinamientoDeformación 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.

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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 y Alejano, 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 vuel-co) 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 disconti-nuidades, 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 pre-sentan una dirección aproximadamente igual a la del talud, pero con un buzamiento menor a este . Disconti-nuidad 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 delimita-das 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 deslizamien-to 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 ines-tabilidad va asociada al deslizamiento por las discontinuidades antes mencionadas (ver Figura 2 .3) .

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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 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) .

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 estima-ción 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 y Alejano, 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 ta-lud; 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 subterráneasUna mina subterránea se compone de diversas excavaciones o túneles que cumplen diferentes tareas. Así, ram-pas, 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 di-rectamente 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 SostenimientoExplotaciones sin Sostenimiento

(Por Hundimiento)Sostenimiento Natural(Autosoportada)

Con Sostenimiento Artificial(Artificialmente Soportada)

- Room and Pilar- Sublevel and Longhole open

stoping

- Bench and Fill Stoping- Cut and Fill Stoping- Shrinkage Stoping

- VCR Stoping

- Longwall Mining- Sublevel Caving

- Block Caving- Panel Caving

Tabla 2 .1: División de los métodos de explotación subterráneos principales .Fuente: Tomado de Brady & Brown, 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, debiéndo-se 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 defor-mación 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 conoci-miento de la magnitud y dirección del estado tensional del terreno es una parte esencial del diseño de excavacio-nes subterráneas, pues en muchos casos las tensiones inducidas alrededor de la excavación superan a la resisten-cia 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 caí-da de cuñas formadas en el techo o hastiales . Estas cuñas o bloques están formados por la intersección de discon-tinuidades 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).

Hoek y Brown, en 1980, relacionaron 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 Potenciales mecanismos de inestabilidad

Túneles superficiales en suelos o macizos rocosos alterados

− Plastificación del terreno en frente y apoyos del sostenimiento− Riesgo de inestabilidad y corto tiempo de estabilidad

Macizo rocoso fracturado parcialmente alterado− Nivel tensional medio-bajo− Inestabilidad asociada a caídas de bloques de clave y/o hastiales

Macizo rocoso masivo, afectado por pocas familias de juntas sanas − Pocos problemas de estabilidad

Macizo rocoso masivo a gran profundidad − 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 Hoek y Brown en Laboratorio Oficial J.M. Madariaga, 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 inter-medias, 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 Deforma-ciones por esfuerzos inducidos, que se producen por alteraciones del macizo rocoso, generadas por concentra-ciones 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–spa-lling–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 eleva-dos .

- 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 sostenimien-to) 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 confi-namientos, 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 soste-nimiento ante este tipo de mecanismo se realiza mediante análisis de estabilidad de cuñas, o bien mediante modelamiento numérico 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, fracturándo-se 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 inestabilidadEl 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 Metodoló-gica 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 ta-ludes 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 pre-sencia 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 sostenimien-to 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 extrac-ción 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) . 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 subte-rránea, 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 abundan-te . 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 (Van Zyl, 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. Dado que legalmente los límites de las propiedades mineras son definidos por una línea, existe la posibilidad de que dos minas de diferentes mandantes se construyan de forma contigua . Por ello, y en vistas al cierre, es imprescindible que la empresa pueda declarar la existencia de una faena limítrofe y explicar si han tenido algún acercamiento de forma que desarrollen medidas en conjunto . Esto es relevante principalmente para que el ente evaluador esté al tanto de esta realidad y, dada su posibilidad de conocer ambos planes de cierre, evaluar sus pertinencias . No obstante, lo anterior y dado el carácter público de los planes de cierre, las faenas de-ben considerar en sus evaluaciones de riesgos la interacción con las faenas vecinas, verificando para esto el estado en el que encontrará, operativa o cerrada .

- En minería subterránea:

• Presencia de acuífero (nivel freático) calculado al cierre. Al igual que en minería a cielo abierto, la presen-cia 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 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, de 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 circu-lación 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 co-lapsos 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 disolucio-nes, sus tiempos y posibles consecuencias .

2.1.3.2 Consecuencias geomecánicasPara 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 detona-dos 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 ani-sotropías 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 conse-cuencia importante en una mina .

- Sobreexcavaciones Comportamiento del macizo rocoso generado cuando éste posee un alto grado de frac-turación. 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 condicio-nes en dos instantes, y concierne únicamente a la configuración de los cuerpos. En el ámbito geotécnico, es ne-cesario 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 (Gon-zález 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

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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 jun-tas 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 geo-técnica 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 . esta-llidos 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 esfuer-zos 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 conse-cuencia: 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 Liber-tador 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 re-lave 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

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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 resisten-te del depósito;

- Rebose (overtopping) en el depósito, debido a evento hidrológicos o deficiente control operacional de la lagu-na 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 Villavi-cencio 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 princi-palmente 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, 1993 .

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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 conte-nido de finos presente en la granulometría de las arenas de relave, el elevado grado de saturación por precipitacio-nes, 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; WISE 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 defi-nidas por las normativas o regulaciones vigentes, se deberá considerar de manera particular los mecanismos de falla que se analizarán .

2.2.1.1 Licuación sísmicaDurante 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 efec-tivos 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 .

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En los casos de licuación sísmica reportados en tranques de relave chilenos, el análisis permite identificar los si-guientes factores (Troncoso et al . 1989, Blight et al . 2000, Verdugo 2011):

- Método de construcción “aguas arriba”, generó fallas por licuación a nivel basal de los muros resistentes (la-mas sueltas no consolidadas) .

- Baja densidad de las arenas de relave empleadas para la construcción del muro resistente debido a la deficien-te 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 resis-tencia 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 taludesCuando 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 inesta-bilidad 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 con-siderado en el diseño, como consecuencia de lluvias intensas, condiciones hidrogeológicas, condiciones hidro-lógicas, 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 defec-tuosa 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 talu-des) .

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

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Las observaciones han permitido identificar diferentes superficies de deslizamiento con una morfología tipo se-mi-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 super-ficies 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 serán 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 inducidasLas deformaciones que se producen en tranques de arenas de relave pueden representar reducciones significati-vas de la revancha del muro resistente del depósito y se manifiestan tanto con grietas progresivas como con des-plazamientos (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 .

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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, 2005) . En este caso el material presentaría inicialmente deformacio-nes 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 tensio-nes de tracción que pueden sobrepasar la resistencia de los materiales . Esto se genera parcialmente en el co-ronamiento 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 .

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- Asentamientos por consolidación: Las grietas son paralelas al coronamiento del tranque, con rotación y asen-tamiento 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: www.tailings.info/knowledge/accidents.htm .

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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: www.tailings.info/knowledge/accidents.htm

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 li-cuación 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 .

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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 (gra-dientes 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 prin-cipales factores que desencadenarían la generación de este fenómeno son los siguientes (Davies et al . 2002):

- 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 fundaciónLas fallas del suelo de fundación, la mayoría de las veces se generan debido a una falta de información o ma-linterpretación 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 esfuer-zos 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) .

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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 lixiviaciónPara el análisis de los mecanismos de falla, en primer lugar, en esta Guía Metodológica se ha considerado dos gru-pos 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 permi-tido 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; Valenzue-la, 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 imprevisto 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 soli-citaciones 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 inestabilida-des 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 resi-duos 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 .

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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 de-pósitos 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 genera-dos 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 corres-ponden 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 pen-diente 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 pre-siones 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 cu-bierto por capas gruesas de nieve, hielo o materiales degradados por el medio ambiente o por esfuerzos de

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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 fa-llas compuestas. Una falla rotacional, involucra una masa a lo largo de una superficie de falla circular, semi-cir-cular 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, débi-les, 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 su-perficie 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 trayecto-rias 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

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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 pre-senta 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 presio-nes de poros .

• El material debe presentar un estado de compacidad lo suficientemente bajo para presentar un comporta-miento 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 permea-bilidad 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 .

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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 factoresSin apoyo en pie

Capa de material fino cerca de la base del acopioAgua, 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 ma-nera, a nivel internacional no se han informado fallas de importancia que hayan sido inducidas por movimien-tos 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 con-secuencias debido a las bermas de seguridad que habitualmente se emplean para la construcción de las dife-rentes 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) .

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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 meca-nismos 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 com-pactación, 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.

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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 consi-deraciones 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 ha-bitualmente 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 dis-continuidades planares (Figura 2.34). Una serie de configuraciones puede presentar este tipo de fallas, de-pendiendo del número y configuración de bloques involucrados (doble-cuña, bi-planar, multi-cuñas, etc.)

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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 cor-te, 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 movi-lizado 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 su-perficies 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 su-perior 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 aplica-ción 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 rigi-dización 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 .

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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 movi-miento 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 lo-calmente 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 .

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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 com-pacidad 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 rápi-damente 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) .

Tipo de depósito Licuación estática

Inestabilidad de taludes

Inestabilidad del 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 minerosLos 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 .

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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

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

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

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

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

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 .

55

3Gestión de la estabilidad física

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3.1 Programa de Estabilidad Física

La 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 instala-ciones 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 desa-rrolle durante todas las etapas del ciclo de vida de una faena minera, con el propó-sito de prevenir, controlar o aminorar los efectos que genera la pérdida de estabili-dad 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 empre-sas mineras cumplir con los requerimien-tos legales vigentes y atender de mejor manera las inquietudes de la comunidad, junto con la generación, registro y análi-sis de información técnica relevante, que constituye una importante herramienta para determinar las acciones que se im-plementen 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 ca-rácter de remanente pueden ocurrir ines-tabilidades físicas en cualquiera de las etapas del proyecto minero, por lo tanto, gestionar la estabilidad física en forma continua, desde las etapas más tempra-nas del proyecto hasta el cierre a partir de la planificación y ejecución de un Progra-ma de Estabilidad Física, permite registrar y analizar integralmente, la información técnica de utilidad que sea generada .

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 defini-

Figura 3.1 Planificación del cierre.Fuente: Consejo Internacional de Minería y Metales

(ICMM,2008) .

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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 mante-ner 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 tec-nológicas 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 es-pecífica 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, las cuales se presentan en detalle en los siguientes capítulos de esta Guía Me-todológica .

Identificación y caracterización de la instalación: en esta fase se recopila información específica de la instala-ción minera remanente que podría ser afectada por potenciales inestabilida-des físicas . Esta primera fase es una de las más relevantes dentro del Progra-ma de Estabilidad Física, puesto que permite recopilar información técnica base para el desarrollo del resto de las fases . La recopilación incluye in-formación general sobre la instalación remanente como identificación de la faena y ubicación de esta; para la ca-racterización técnica también se reco-gen antecedentes topográficos, geo-lógicos, 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, presen-cia de sitios poblados aledaños y ante-cedentes ambientales, entre otros . En anexos se presentan las fichas para re-copilación de información, que se han elaborado para las diferentes instala-ciones mineras remanentes .

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

Figura 3 .2 Programa de Estabilidad Física aplicable a un proyecto de cierrede una instalación minera remanente .

58

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 de-sarrollo 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 con-sidera 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, diferencia-das 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 im-pacto de la potencial inestabilidad en superficie, a partir de lo cual se determinan las categorías de impac-to .

• Determinación del potencial de impacto al ambiente: para esta fase se ha desarrollado una matriz de va-loración 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 estable-ce 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 correspon-den a simplificado, intermedio y complejo.

• Selección de método para evaluar la estabilidad física: en esta fase se seleccionan los métodos para eva-luar 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, can-tidad 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 segu-ridad 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 va-loración 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 estable-

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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 sim-plificado, 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 ase-gurar la estabilidad . La implantación de estas alternativas en forma individual o complementaria permite recupe-rar, 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 prác-ticas 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 valida-dos 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 instalacio-nes mineras remanentes, que son parte del Programa de Estabilidad Física .

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 ope-ración 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 tecnolo-gías 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 eta-pas 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 contro-lar 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 Es-tabilidad Física, 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 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 ins-talación 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 rema-

60

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 Estabi-lidad Física, 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 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 instala-ciones remanentes a su ciclo de vida . En la Figura 3 .3 se presentan las etapas del ciclo de vida de un proyecto mi-nero, asociadas a las fases de un Programa de Estabilidad Física 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 man-tener 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 aplica-das 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, recomen-dando 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 instala-ción del Programa de Estabilidad Física, desde la etapa inicial del proyecto con el objetivo de recopilar anteceden-tes 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 ge-nerada 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 .

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Figura 3 .3 Etapas del ciclo de vida de un proyecto minero, asociadas a las fases de unPrograma de Estabilidad Física .

En las faenas mineras en operación o cercanas al cierre, donde no se cuente con antecedentes de línea base, estu-dios previos o la información disponible es insuficiente, es aconsejable desarrollar prontamente la fase de identi-ficación y caracterización de la instalación del Programa de Estabilidad Física, con el objetivo de recopilar antece-dentes 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

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actualizada e incremental en el tiempo. Una base de datos de estas características permite contrastar los antece-dentes 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 im-plementado, 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, es-pecialmente si las condiciones proyectadas se modifican por cambios operacionales o fenómenos como terremo-tos, 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 .

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4Herramientas y criterios técnicos para evaluar la

estabilidad física de rajos y minas subterráneas

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En 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 inte-gran el Programa de Estabilidad Física, 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 fa-ses 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 ines-tabilidad 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 com-puesto 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 de-terminado 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 evalua-ción de la estabilidad física para el caso de minas, incluye aspectos técnicos asociados a potenciales inestabili-dades de la instalación y factores asociados a potenciales efectos sobre el 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 dife-rentes 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 estabili-dad 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. En los apartados siguientes se detallan las fases que con-forman 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 infor-

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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, re-presentante 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, pre-sencia 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 ines-tables 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 Mecha-nics, 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 conse-cuencias 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 ocu-rrencia 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: ani-sotropía, 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 (for-ma, 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 consecuen-cias 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 ponde-ración, en primera instancia se consideraron Guías técnicas internacionales de reciente publicación, para evalua-ción 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.

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Figura 4 .1: Esquema con metodología general propuesta para la selección de métodos que permitenanalizar 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 méto-dos 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

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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 terre-no 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 inestabi-lidad 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 defor-mación; 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 afec-tada, 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; Artificial-mente 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 superfi-ciales externos del rajo . Solamente estos fallamientos continuarán siendo evaluadas en las etapas sucesivas que propone la presente metodología .

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72

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 intervie-nen 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.

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Tipo y distribución de las rocas

Se espera que ocurra 1 vez en 90 años.

Muy Bajo Propiedades de la matriz rocosa

Propiedades del macizo rocoso

Orientación de la estructura y sus discontinuidades

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

Bajo Espesor y competencia de la sobrecarga

Condiciones ambientales

Presiones intersticiales y régimen hidrológico

Temperatura y gases existentes en el macizo rocoso

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

Significativo Estado tensional

Tensiones naturales Tensiones inducidas

Sismicidad Modelo sísmico

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

Alto

Geometría de la excavación

Forma, tamaño y orientación de la excavación

Situación con respecto a excavaciones adyacentes

Geometría de las intersecciones de la excavación

Se espera que ocurra al menos una vez al año.

Extremo Condiciones constructivas

Sistemas de sostenimiento

Tiempo de exposición abierta de excavación

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

73

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 de-terminaciones sobre el área de afectación de la inestabilidad, proyectada en superficie, además de estimaciones respecto de potenciales efectos sobre las personas y el medio ambiente 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 medio ambiente Descripción

Bajo- Efecto limitado a terrenos despejados o degradados, arroyos temporales, flora y fauna sin

peligro de extinción (bajo valor de conservación).- Posible remediación.

Moderado

- 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.- Posible remediación.

Mayor

- 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.- Difícil rehabilitación.

Catastrófico- Efectos extensivos en áreas a) y b).- Efectos significativos en áreas c) y d).La remediación implica alterar significativamente los ecosistemas.

Figura 4 .3 Grado 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 habitaciona-les, 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 efectos sobre el 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.

74

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.

Factor

Potencial de impacto al ambiente

(IV)Extremo

(III)Alto

(II)Significativo

(I)Bajo

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> 10(45)

]10 – 1[(40)

[1 – 0,1](15)

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

Catastrófico(60)

Mayor(40)

Moderado(20)

Menor(0)

Número de personas a evacuar (*)(Valores de Ponderación)

≥ 1(105)

0(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; Efecto sobre el medio ambiente; Número de Personas a Evacuar) . El Factor Total de Impacto corresponde a:

FTI = APS + PEA+ PPE

Dónde:

FTI = Factor Total de Impacto APS = Valor del Área Proyectada en SuperficiePEA = Valor del Potencial de impacto al ambiente para Efecto sobre el medio ambientePPE = 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 ran-gos 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.

75

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 fí-sica 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 alcan-zan 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 deocurrencia 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 cierreUna 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 sec-tor 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 .

76

Categorías de análisis (obtenido en etapa N°3) SIMPLIFICADO INTERMEDIO COMPLEJO

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

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

- Análisis estadístico banco-berma e interrampa.


- Análisis estadístico banco- berma e interrampa.

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


- 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 fallamien-tos por inestabilidades físicas .

Categorías de análisis (obtenido en etapa N°3) SIMPLIFICADO INTERMEDIO COMPLEJO

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


- Análisis geométrico estructural.

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




- Métodos analíticos de esfuerzo-deformación.




- Métodos analíticos de esfuerzo-deformación.


Tabla 4 .11 Selección de método para evaluar la estabilidad física en minas subterráneasen las etapas de evaluación de cierre y post cierre .

77

5Herramientas y criterios técnicos para evaluar

la estabilidad física de depósitos de residuos

masivos mineros

78

En 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, 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 evalua-ción de la estabilidad física para el caso de depósitos de residuos masivos mineros, incluye aspectos técnicos aso-ciados a potenciales inestabilidades de la instalación y factores asociados a potenciales efectos sobre el 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. 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 espe-cializada 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 Regla-mento 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 re-siduos 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.

79

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 impor-tancia 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 internacio-nales 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 ajus-tados 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 ajus-tar de una mejor manera las ponderaciones, los valores y rangos de los parámetros individuales asignados, in-cluyendo 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 fí-sica de los depósitos de resi-duos 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 de-pósito de residuos masivos mineros en particular, re-quiere que la aplicación de la metodología propuesta sea realizada siempre por pro-fesionales geotécnicamente competentes .

Para identificar y caracteri-zar el depósito de residuos masivos a evaluar, en primer término se debe contar con información técnica del pro-yecto de ingeniería, con sus modificaciones y los infor-mes de construcción y pla-nos “as built”, construidos y aprobados por todas las au-toridades competentes .

Los antecedentes que se de-ben recoger inicialmente se relacionan con la identifica-

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 .

80

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, an-tecedentes 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, efecto sobre el medio ambiente 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 considera-do factores asociados con el sector de emplazamiento y con el propio depósito a evaluar . Los factores considera-dos 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 depó-sitos 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 los potenciales efectos sobre el 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 los 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 Metodo-lógica .

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 habitaciona-les, 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 .

FactorPotencial de impacto al ambiente

(IV)Extremo

(III)Alto

(II)Significativo

(I)Bajo

Capacidad volumétrica de embalse (m3) (*)

(Valores de Ponderación)

> 60.000.000(15)

[1.500.000 – 60.000.000]

(10)

[50.000 – 1.500.000]

(5)

< 50.000(0)

Altura máxima del depósito (m)(Valores de Ponderación)

> 30(30)

[15 – 30](20)

[5 – 15[(10)

< 5(0)

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

Catastrófico(60)

Mayor(40)

Moderado(20)

Menor(0)

Nº de personas a evacuar (**)(Valores de Ponderación)

≥ 1(105)

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, artículo 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 .

81

FactorPotencial de impacto al ambiente

(IV)Extremo

(III)Alto

(II)Significativo

(I)Bajo

Volumen (m3) o masa (t) (*)


> 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 (**)


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 mi-neros 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; Efecto 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 + PEA+ PPEDonde:FTI = Factor Total de Impacto PCV = Valor del Potencial de impacto al ambiente asignado a la Capacidad VolumétricaPAM = Valor del Potencial de impacto al ambiente asignado a la Altura MáximaPEA = Valor del Potencial de impacto al ambiente asignado al Efecto sobre el medio ambientePPE = 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.

82

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 ro-tura . 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 geo-técnicamente 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 mi-neros, 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 desfavo-rable) . 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:

83

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

EvaluaciónCondición Puntos de

calificaciónGrupo Factores

Tipo de depósito de relave.

a) Tranques de relave Aguas abajo. b) Embalses de relave. Ver nota (1)b) Depósitos de relave filtrado.

Favorable 0

a) Tranques de relave Eje central.b) Tranques de relave Aguas abajo/eje central. Ver nota (2)c) Depósitos relave espesado y en pasta

Intermedia 600

a) Tranques de arena de relave aguas arriba.b) Sin antecedentes. Desfavorable 1200

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 .


calificaciónGrupo Factor

Configuración geométrica aprobada en el plan de cierre

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.

84



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)

Nivel de compactación SI cumple con lo especificado en proyecto de diseño. Favorable 0

a) Nivel de compactación NO cumple con lo especificado en proyecto de diseño, en alguna o en la totalidad de las etapas de construcción.b) Nivel de compactación NO puede ser demostrado c) NO existen análisis del control de compactación realizado durante la fase operacional.

Desfavorable 300

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. Favorable 0

No cumple con el proyecto de diseño, según lo informado a la autoridad competente. Desfavorable 300

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 .



Caracterización del suelo de fundación para el proyecto de diseño

Suficientes antecedentes topográficos, hidrogeológicos, geológicos, geotécnicos y/o geofísicos. Adecuada 0

Antecedentes geológicos y topográficos. Intermedia 400

Sin antecedentes. 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 .

85



Antecedentes analizados de

instrumentación y monitoreo.Ver nota (7)

Análisis del nivel freático y grado en muro o prisma resistente.(Tranques y Embalses)

Se cuenta con registro periódicos y cumple con lo establecido en la etapa de cierre, según proyecto de diseño. Favorable 0

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).

Desfavorable 400

Análisis del nivel freático grado de saturación en el suelo de fundación.

Se cuenta con registro periódicos y cumple con el nivel establecido en el proyecto de diseño. Favorable 0

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).

Desfavorable 200

Análisis de operación del sistema de drenaje

El depósito cuenta con registro de inspecciones periódicas y cumple con lo establecido en el proyecto. Favorable 0

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.

Desfavorable 300

Análisis de acelerómetros

Se cuenta con análisis del sector de emplazamiento y/o del depósito. Favorable 0

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.

Desfavorable 100

Análisis de inclinómetros

Se cuenta con análisis de control de desplazamientos. Favorable 0

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

Desfavorable 100

OtroSe cuenta con análisis y cumple con lo especificado. Favorable 0

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

86



Comportamiento mecánico del depósito

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

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 .



Entorno Regional para la Condición de Cierre del

Depósito

Caracterización de la sismicidad para la condición de Cierre.

Estudio sísmico específico para el proyecto (Determinístico; Determinístico-Probabilístico). Adecuada 0

Regionalización sísmica de Chile. Intermedia 200Sin antecedentes. Insuficiente 400

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)

Adecuada 0

a) Sin antecedentes.b) No considera eventos conforme a la legislación actual vigente.

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 .

87



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

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

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



Configuración geométrica aprobada en el plan de cierre.

Altura totalCumple con el proyecto de diseño 0

No cumple con el proyecto de diseño 80

Ángulo de talud global (1)Cumple con el proyecto de diseño 0


Altura máxima de bancoCumple con el proyecto de diseño 0


Espesor máximo verticalCumple con el proyecto de diseño 0


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 .

88



Condiciones de Fundación

Caracteriza-ción

del suelo de fundación

Suficientes antecedentes topográficos, hidrogeológicos, geológicos, geotécnicos y/o geofísicos. Adecuada 0

Antecedentes geológicos y topográficos. Intermedia 40


Interfacesuelo de

fundación/depósito (Ver

Nota 2)

Ensayos de resistencia al corte en laboratorio. Adecuada 0

Estimación de parámetros geotécnicos desde antecedentes bibliográficos. Intermedia 20


Pendiente del suelo de fundación

< 5º (plana; pendiente en manto rocoso; rellenos de pits) Muy adecuado 0

5 º – 15º (Suave) Adecuado 10

15º - 25º (moderada) Intermedio 20

25º - 32º (empinada) Inadecuado 30

> 32º (muy empinada) Muy inadecuado 40

Topografía o forma de la fundación

Forma de la sección: planar o cóncava en taludes muy irre-gulares o planos. Forma del plano: Valles angostos o quebradas que propor-cionan un importante confinamiento natural.

Muy adecuada 0

Forma de la sección: planar o cóncava en taludes suaves. Forma del plano: taludes cóncavos y valles anchos que proporcionan un moderado confinamiento natural.

Adecuada 5

Forma de la sección: cóncava en taludes suaves; plana o cóncava con taludes moderados. Forma del plano: taludes planos sin confinamiento lateral.

Intermedia 10

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.

Inadecuada 15

Forma de la sección: convexa en taludes empinados o muy empinados.Forma del plano: taludes con una pronunciada convexidad.

Muy inadecuada 30

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 .

89



Tasa de carga o depositación

Razón de carga volumétrica < 15 (m3/d/m)Razón de peso cargado < 7,5 (t/d/m)Razón de avance en la cresta < 15 (m2/d)

Muy baja 0

Razón de carga volumétrica 15 – 50 (m3/d/m)Razón de peso cargado 7,5 – 25 (t/d/m)Razón de avance en la cresta 15 – 50 (m2/d)

Baja 10

Razón de carga volumétrica 500 – 150 (m3/d/m)Razón de peso cargado 25 – 75 (t/d/m) Razón de avance en la cresta 50 – 150 (m2/d)

Moderada 20

Razón de carga volumétrica 150 – 500 (m3/d/m)Razón de peso cargado 75 – 250 (t/d/m)Razón de avance en la cresta 150 – 500 (m2/d)

Alta 30

Razón de carga volumétrica > 500 (m3/d/m)Razón de peso cargado > 250 (t/d/m)Razón de avance en la cresta > 500 (m2/d)

Muy alta 40

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 .



Antecedentes constructivos Ver nota (3)

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

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 .

90



Características de materiales

depositados, estado de compacidad in-situ.

Granulometría integral



Plasticidad de la fracción fina



Estado de compacidad in-situ



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 .



Antecedentes analizados de instrumentación y monitoreo.Ver nota (4)

Análisis del nivel freáticoen el suelo de fundación y en el depósito

Se cuenta con registro periódicos y cumple con lo establecido en la etapa de cierre, según proyecto de diseño. Favorable 0

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).

Desfavorable 200

Análisis del sistema de drenaje basal

El depósito cuenta con registro de inspecciones periódicas y cumple con lo establecido en el proyecto. Favorable 0

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.

Desfavorable 150

Análisis de acelerómetros

Se cuenta con análisis del sector de emplazamiento y/o del depósito y cumple con lo establecido en la etapa de cierre, según proyecto de diseño.

Favorable 0

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.

Desfavorable 50

Análisis de inclinómetros

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 proyecto de diseño.

Favorable 0

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.

Desfavorable 50

OtroSe cuenta con análisis y cumple con lo especificado. Favorable 0

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

91



Entorno Regional para la Condición de Cierre del Depósito

Caracterización de la sismicidad para la condición de Cierre.

Estudio sísmico específico para el proyecto (Determinístico; Determinístico-Probabilístico). Adecuada 0

Regionalización sísmica de Chile. Intermedia 100


Evaluación de la pluviometría para la condición de Cierre.

Lluvia anual (mm): < 100Nieve anual (cm): < 10 Muy baja 0

Lluvia anual (mm): 100 – 350Nieve anual (cm): 10 – 35 Baja 20

Lluvia anual (mm): 350 – 1000Nieve anual (cm): 35 – 100 Moderada 40

Lluvia anual (mm): 1000 – 2000Nieve anual (cm): 100 – 200 Alta 60

Lluvia anual(mm): > 2000Nieve anual(cm): > 200 Muy Alta 80

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 .



Estabilidad física durante la fase operacional

Muy estable; deformaciones despreciables o asentamientos; sin cierres temporales; sin fallas; sin impacto a las operaciones. Muy buena 0

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

Buena 50

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

Regular 100

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 200

Inestable; significativos cierres a largo plazo o trabajos de reparación mayores; inestabilidades de gran escala; importante impacto a las operaciones. 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 300 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 .



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

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 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 .

92

5.2.2 Matrices aplicables para analizar potenciales de mecanismos de fallaLos 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 evalua-ción propuestas en el presente apartado .

Para el empleo de estas matrices es necesario obtener un puntaje total, a partir de la sumatoria de las pondera-ciones 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 es-tática; 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 Grupo de factores asociados

Puntaje total(sumatoria puntajes asignado a factores

asociados)

Potencial de ocurrencia de falla

Licuaciónsísmica

- 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.

≤ 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 asociadosPuntaje total

(sumatoria de puntajes 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).

≤ 800 A(Bajo)



(*) 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 .

93

Mecanismo Factores asociadosPuntaje total


Potencial de ocurrencia de fallas

Licuación estática

- Tipo de depósito de relave.- Calidad del relave y niveles de compactación

alcanzados (*).- Antecedentes analizados de instrumentación y

monitoreo (**).

≤ 600 A(Bajo)



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 .




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).

≤ 300 A(Bajo)



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 .




Erosión Interna(Piping)

- Tipo de depósito de relave.- Calidad del relave y niveles de compactación

alcanzados (*).- Antecedentes analizados de instrumentación y

monitoreo.

≤ 600 A(Bajo)



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 .

94

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

Puntaje total(sumatoria de

puntajes 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.

< 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 .




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.

< 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 minerosPara 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 estabili-dad 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 .

95

Potencial deocurrencia de fallas

(obtenido desde Fase Nº 2)

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

I(Bajo)

II(Significativo)

III o IV(Alto o Extremo)

A(Bajo) Simplificado Intermedio Complejo

B(Significativo) Intermedio Complejo Complejo

C(Alto o Extremo) 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 ca-tegoría 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.


Intermedio

- Métodos de equilibrio límite estático y pseudo-estático.

- Análisis de deformaciones por métodos simplificados.

- Métodos semi-empíricos basados en correlaciones con ensayos in-situ y ensayos de laboratorio.

- Métodos basados en correlaciones con ensayos in-situ y ensayos de laboratorio.

Complejo




- Métodos semi-empíricos basados en correlaciones con ensayos in-situ y ensayos de laboratorio.




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 .

96

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 pseudo-estático.


Intermedio




Complejo






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 .

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105

7Equipo de trabajo

106

7.1 Pontificia Universidad Católica de Valparaíso (PUCV)El equipo de trabajo de la institución beneficiaria del Proyecto Innova 15BP-45433 desarrolló funciones de reco-pilación de información y participó en reuniones de trabajo con profesionales de la institución asociada mandan-te 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 esta-bilidad 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 ValparaísoGabriel Villavicencio A. Escuela de Ingeniería en Construcción - Pontificia Universidad Católica de ValparaísoPamela Valenzuela T. Escuela de Ingeniería en Construcción - Pontificia Universidad Católica de ValparaísoBlanca Gana U.Matías Silva I.

Revisor Senior InternacionalAndy Fourie

Revisores Seniors NacionalesSergio BarreraRaúl Espinace A .

Apoyo técnico a las diferentes actividades realizadas y a la elaboración de la propuesta metodológicaAlvaro 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 mi-neras 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 confor-mado 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

107

8Anexos

108

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

109

geográfica:

112

FICHA: EVALUACIÓN DE REQUISITOS TÉCNICOS PARA EVALUACIÓN DE ESTABILIDAD FÍSICAEN MINAS SUBTERRÁNEAS.

geográfica:

115

FICHA: EVALUACIÓN DE REQUISITOS TÉCNICOS PARA EVALUACIÓN DE ESTABILIDAD FÍSICAEN BOTADERO DE ESTÉRIL MINERO.

geográfica

116

Sondajes

118

FICHA: EVALUACIÓN DE REQUISITOS TÉCNICOS PARA EVALUACIÓN DE ESTABILIDAD FÍSICAEN DEPÓSITOS DE LIXIVIACIÓN.

d) Ubicación geográfica (UTM):

119

Sondajes

121

FICHA: EVALUACIÓN DE REQUISITOS TÉCNICOS PARA EVALUACIÓN DE ESTABILIDAD FÍSICAEN DEPÓSITOS DE RELAVE.

geográfica

122

Sondajes

123

• Efectos rurales extensivos.• Efectos importantes en ríos y áreas a) y b).• Efectos limitados en:

• Difícil rehabilitación.• Efectos extensivos sobre a) y b).• Efectos significativos en áreas c) y d).• La remediación implica alterar significativamente los ecosistemas.

• Daño limitado a terrenos despejados o degradados, arroyos temporales, flora y fauna sin peligro de extinción

• Efectos importantes en terrenos rurales, flora y fauna local.• Efectos limitados en:

Efecto sobre el medio ambienteEfecto

124 125

MAGNITUD

CONSECUENCIA

Falla geológica o zona de falla Dique mala calidad geotécnicaPlanos de estratificaciónNo especificadaOtras

Rotura de varios bloquesRotura MixtaNo especificadaOtras

Otra:

SE RECONOCE (x) PRESENTA ESTUDIOS

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 agua en el taludProfundidad del Pit > 500 mFormación de Lago PitPresencia de Faena ContiguaOtro:

FACTORES A DECLARAR (***)

Relleno antrópico

Sobrexcavación / Adelgazamiento base talud

Roturas complejas

Roturas circulares

A CIELO ABIERTO

Subsidencia-Asentamiento-Colapso

MEDIDA DE CONTROL (SI /

NO)

PLANILLA DE CATEGORIZACIÓN 1

NOMBRE SECTOR

ZONA EVALUADA: _______________________________________________________________________________________________

MÉTODO DE EXPLOTACIÓN

ESCALA GLOBAL

Afecta a dos o más taludes a nivel global y/o fuera de los

límites del rajo.

Caída de bloques y/o cuñas

ESCALA INTERRAMPA

MODERADA ALTA

(*) Afecta a un talud a escala interrampa más sectores aislados

a escala banco

(**) Afecta dos o más taludes a escala interrampa

Falla de estructura geológica relevante

Afecta un talud a escala interrampa en la parte alta del

rajo Afecta un talud a nivel global

I II

PLANILLA DE CATEGORIZACIÓN MINA CIELO ABIERTO

126 127

PLANILLA DE CATEGORIZACIÓN MINA SUBTERRÁNEA AUTOSOPORTADA

MAGNITUD ALTA

CONSECUENCIA

GaleríaCaserónChimeneaPilarCrown Pillar (losa)Otro:Bloques - PlanchónCuñasOtro:GaleríaCaserónChimeneaPilarCrown Pillar (losa)Otro:Falla geológica o zona de fallaDique mala calidad geotécnicaPlanos de estratificación

ZONA EVALUADA: Otro:Lajamientos (Slabbing)Proyecciones de roca (Popping)Estallidos de roca (Rockburst)Otro:



DisoluciónPresencia de Faena ContiguaOtro:

FACTORES A DECLARAR (***)Presencia de acuífero (NF) calculado al cierreEmanación de gases (presencia falla-explosión)Posibilidad de Inundación por escorrentía superficial o cuerpo de agua.

Asentamiento-Subsidencia-ColapsoOtro:

EN SUPERFICIE

MODERADA

Altos rangos de deformación


Sobrexcavación

Daños en macizos de comportamiento frágil


AUTOSOPORTADO

NOMBRE SECTORMEDIDA DE CONTROL (SI

/ NO)MÉTODO DE

EXPLOTACIÓN Afecta dos o más NM en la misma sección o corte vertical

(*)

Afecta el NM más cercano a superficie (**)

Afecta hasta la superficie o NM más cercano a ella

Falla estructura geológica relevante

II I

128 129

PLANILLA DE CATEGORIZACIÓN MINA SUBTERRÁNEA ARTIFICIALMENTE SOPORTADA

MAGNITUD ALTA

CONSECUENCIA





Presencia de Faena ContiguaOtro:



FACTORES A DECLARAR (***)Presencia de acuífero (NF) calculado al cierreEmanación de gases (presencia falla-explosión)Posibilidad de Inundación por escorrentía superficial o cuerpo de agua.Disolución

ARTIFICIALMENTE SOPORTADAS



Sobrexcavación




EN SUPERFICIE

NOMBRE SECTORMEDIDA DE CONTROL (SI

/ NO)

MODERADA

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

Afecta el NM más cercano a superficie (**)

Afecta hasta la superficie o NM más cercano a ella

I II

130 131

PLANILLA DE CATEGORIZACIÓN MINA SUBTERRÁNEA HUNDIMIENTO

MAGNITUD ALTA

CONSECUENCIA







EN SUPERFICIE

NOMBRE SECTOR

MEDIDA DE CONTROL (SI / NO)

MODERADA

Afecta dos o más NM en la misma sección o corte vertical, fuera del cono de subsidencia

programado(*)

Afecta el NM más cercano a superficie, fuera del cono de subsidencia programado

(**)

Afectan en superficie fuera de los límites programados por diseño de explotación.

NO SOPORTADO O POR HUNDIMIENTO



Sobrexcavación


Presencia de Faena ContiguaOtro:

FACTORES A DECLARAR (***)



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

I II

133

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 ca-nalizados 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, efec-tuada 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 mi-neras, 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 prin-cipal 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 di-chos 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 depó-sito 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 de-terminado (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 ge-nerados 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 .

Dren: El sistema utilizado para deprimir al máximo el nivel freático en el interior del cuerpo del muro de conten-

134

ción . 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 sub-terráneas. 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 em-préstito 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 geomem-brana de alta densidad . También se llama Embalses de relave a aquellos depósitos ubicados en alguna de-presión 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 princi-palmente 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 deses-tabilizadoras que pueden afectar las obras o depósitos de una Faena Minera, para la cual se utiliza medi-das 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 de esta Guía, 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 esti-mación 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) .

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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 mine-ral de la corteza terrestre mediante operaciones tales como perforación y tronadura, y el movimiento o ma-nejo 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 res-pecto 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, Regla-mento 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, tú-neles, 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 desmante-ladas 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 invo-lucran 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, metamór-ficas 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

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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 explo-tar un yacimiento determinado . Es el modo de dividir el cuerpo mineralizado en sectores aptos para el labo-reo . 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 Retreat, 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 horizon-tales 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 descenden-te, 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 de-rrumbamiento 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 distin-guen dos variantes, la primera comprende aquellos en que el hundimiento final se produce en etapas con-troladas 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 recupera-ción 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 caracte-rizan 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 determi-nadas .

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 trata-miento 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 trata-miento para colmar las capacidades del proyecto. Lo indicado 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, con-venientemente 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 esta-blecen 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 some-tidas 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 (Decre-to 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 ex-tracción 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 im-plementarse, de manera que tienda a prevenir, minimizar o controlar los riesgos y efectos negativos signifi-cativos 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 ex-presa 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 (pro-porción 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: 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 pro-yecto 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, condu-centes 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 entende-rá 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 Fae-na 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 demos-tradas, 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 con-centración húmeda de especies minerales que han experimentado una o varias etapas en circuito de molien-da 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 ma-sivos en la industria minera son los estériles, los minerales de baja ley, residuos de minerales tratados por

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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 agran-dado 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 venti-lación en túneles . El sondeo se realiza con barrenos . 2 . Reconocimiento, ensayo, mapeo, perforación y cual-quier 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 grue-sa 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 en-cuentra una sustancia o unos objetos determinados, por ejemplo, yacimiento de minerales, yacimiento de petróleo, yacimiento de fósiles .

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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 la-boratorio 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 Bie-

niawski, 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 paráme-tros 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, cimen-tación, 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 BartonDesarrollado 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 sosteni-

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miento en función del índice Q y de las dimensiones del túnel. El índice Q se define por:

Donde

RQD : Índice de calidad de la roca . Varía entre 0 y 100Jn : Índice de diaclasado . Indica el grado de fracturación . Varía entre 0,5 y 20Jr : Índice de rugosidad de las juntas . Varía entre 0,5 y 4Ja : Índice de alteración de las discontinuidades . Varía entre 0 .75 y 20Jw : Factor de reducción por presencia de agua . Varía entre 0 .05 y 1SRF : 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

1 a 4 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 ob-servaciones 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 fractu-ración, 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 térmi-nos 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 .

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- 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 superfi-cies 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 interrampaEste análisis contempla la evaluación probabilística de la ocurrencia de inestabilidades a diferentes alturas inte-rrampa (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.

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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 = Pc · Pl · Pf

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 compren-de 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 clasi-ficación 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 .

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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 tama-ño 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 es-pacial 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.

Figura 9 . Radio hidráulico .

8.3.4.1 Metodología de MathewsLa 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 hidráu-lico 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 pi-lares en el panel, figura 11. Finalmente dependiendo de la geometría del yacimiento, se obtienen las dimensiones del panel .

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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.

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8.3.4.2 Metodología de LaubscherCorresponde 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 & PakalnisMétodo 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 resis-tencia del mismo. Una vez conseguidos estos dos datos, se calcula el Factor de Seguridad (FS), este requiere ser

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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 DiluciónMétodos empíricos utilizados para la estimación de la dilución en base a la definición del parámetro ELOS (Equi-valent 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 .

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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 desliza-miento 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 caí-da 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 desconfina-miento 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 ma-yor 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 límiteLos 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 ori-ginar 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 circu-lares, del tipo bloques y/o cuñas, planas, etc .

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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 resisten-tes) . 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 mate-máticas), 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 .

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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 (kh) como es conocido, se encuentra relacionado con la aceleración aso-ciada al sismo de diseño . A nivel nacional se recomienda emplear las expresiones propuestas por Ruiz y Saragoni (2005) 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 horizontalen función del tipo de terremoto de diseño .Fuente: Tomado de Ruiz y Saragoni, 2005 .

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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 obte-nidos 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 máxi-mo inducido por el sismo (CSR), prescindiendo de la influencia de las presiones intersticiales y de las deformacio-nes 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 pene-tración 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 .

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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 .

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La determinación de la resistencia cíclica desde ensayos Triaxiales Cíclicos se realiza sometiendo muestras a dife-rentes números de ciclos equivalentes, los que se encargan de simular la magnitud del sismo de diseño conside-rado 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 dise-ño, 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.

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8.3.7.1 Método de NewmarkEl método de Newmark (1965) o del «bloque rígido deslizante» establece que, para un talud con factor de seguri-dad 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 sísmica-mente . 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.

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8.3.7.2 Método Bray &TravasarouEste procedimiento es más actualizado y corresponde a un modelo predictivo para estimación de desplazamien-tos 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 sís-mico: 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 dis-tribución 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

Vs: Para una masa deslizante relativamente ancha, con un comportamiento dinámico fundamentalmente 1 D.

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.

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8.3.7.3 Método de SwaisgoodEl 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 asenta-miento en función de la altura del depósito, el espesor de suelos de fundación, la magnitud del sismo y la acelera-ción 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 prolonga-da 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.

159

Figura 27. Gráfico para estimación del asentamiento en función del índice de severidad de un sismo.Fuente: Tomado de Troncoso, 2011 .

160

8.3.8 Análisis numéricosLos 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 coe-xisten 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 pre-sentes 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 ba-lance 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 ta-maño 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 com-plejidad 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 labora-torio, 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 di-ferencia 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 fuer-zas 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 efi-ciente 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 es-

161

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 labora-torio, 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 DiscretosEl 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 distin-guir 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 inte-raccionan 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 discre-tos se consideran elementos rígidos en sí .

- El modelo constitutivo que define el comportamiento global del material es establecido en las zonas de con-tactos entre partículas

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©Juan Humberto Palma González

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