DISEÑO DE PRESAS DE RELAVES

ROJAS LINARES EDITO LUIS

Ing. Miguel de la torre sobrevilla - UNI- 2002

Autores: José Luis Lara Montani.Ingeniero Geotécnico-Especialista en Presas de Relaves, Arcadis Geotécnica.Serio Barrera Vivanco.Jefe Disciplina de Relaves-Consultor en Proyectos de Relaves, Arcadis Geotécnica

PRESAS DE RELAVES CON MUROS RESISTENTES DE ARENA EXPERIENCIAS DE APLICACIÓN Y POSIBILIDADES DE USO EN PAÍSES ANDINOS

DEPOSITOS DE RELAVES FALLADOS EN EL PERURef. (INGEMMET, 1982)

ALTURADEPOSITO

CONSECUENCIASDEPOSITOEMPRESA

ESTADO DELDEPOSITO

CAUSAAÑO

1952

1956

1962

1968

1969

1970

1971

1971

1980

CasapalcaCENTROMIN

Milpo

AlmivircaQUIRUVILCA

Yauli-YacuCENTROMIN

RecuperadaBUENAVENTURA

AlmivircaQUIRUVILCA

Atacocha

TicapampaALIANZA

San Nicolás

Sismo

Sismo

Sismo demagnitud

6.7

Sismo

Sedesconoce

Sismo de1970

Falla endrenaje

Sismo

Sedesconoce

Abandonada

Abandonada

Abandonada

Abandonada

Se desconoce

Abandonada

Abandonada

Abandonada

Abandonada

Numerosos muertos y contaminacióndel Río Rimac

Muchos muertos, interrupción de lacarretera Cerro de Pasco-Huánuco

Daño en la agricultura y obrasde infraestructura.

Interrupción de la carretera central ycontaminación del Río Rimac

Daños en la agricultura deHuachocolpa

Contaminación del río San Felipe

Contaminación del Río Huallapa ydaños a infraestructura vial

Tres muertos, destrucción deviviendas e interrupción de lacarretera Huaraz - Lima

Contaminación del río Tingo y daños en la agricultura

60 m.

60 m.

40 m.

80 m.

---

40 m.

---

20 m.

---

PRESA DE RELAVES CMH. PARCOY LA LIBERTAD

Laguna Caballococha a inicios de Repulpado -

1996

Laguna CaballocochaAño - 2000

ANTAMINA

MARSA

Luego de haber definido la ubicación del sitio de la presa y seleccionadoel tipo de presa, se procede al diseño de la estructura. El diseño seiniciará con la selección de materiales y su distribución o zonificacióndentro de la sección de la presa, así como el análisis de las condicionesde inicio, que pueden afectar el comportamiento de la estructura.

El proyecto de una presa de relaves considera los siguientes Análisis:

• Estabilidad contra el desbordamiento.• Estabilidad contra el flujo incontrolado• Estabilidad contra la erosion interna.• Estabilidad contra la licuefacción.

INTRODUCCION.

2.0 ANALlSIS CONTRA DESBORDAMIENTO.

El deficiente control del flujo de agua superficial puedeoriginar el desbordamiento de la corona y consecuentementeel colapso de la presa de relaves. La altura de la presa debeconsiderar un borde libre mínimo para contener la descargadel flujo de relaves, así como el agua de precipitación pluvialque cae en el depósito y el agua de escorrentía que ingresa aldepósito de la cuenca de drenaje tributaría.

De otro lado, en el caso que el proyecto considere el ingresoal deposito del caudal de la avenida extraordinaria de 500años, se deberá diseñar la estructura hidráulica para evacuarel caudal, que generalmente es un vertedero, y dimensionarel borde libre que tendría la presa, para contener el efecto delaminación del caudal de agua que ingresará al depósito

3.0 ANALlSIS CONTRA FLUJO INCONTROLADO

3.1 Fenómenos que originan el flujo incontroladoEl flujo no controlado del agua subterránea puede causar tresproblemas básicos:

- Inestabilidad del talud aguas abajo- Erosión interna o tubificación- Grandes pérdidas de flujo

3.2 Control de la Estabilidad del talud aguas abajo.3.2.1 Control del nivel freático en el depósito de relaves.3.2.1.1 Influencia del Nivel Freático en la estabilidad del depósito de relaves.

Teniendo en cuenta que el nivel freático afecta en gran magnitud la estabilidad total de la presa, bajo condiciones de carga estática y sísmica, es de gran importancia mantener el nivel freático tan bajo como sea posible en las cercanias de la cara de la presa.

La regla principal que guía el diseño de presas relacionado con el control del nivel freático, es que la disposición de los materiales en la sección de la presa, debe permitir el incremento de la permeabilidad en la dirección del flujo, de manera que el nivel freático mantenga una posición gradualmente más baja.

EFECTOS DE LA ZONIFICACIÓN INTERNA EN LA POSICIÓNDEL NIVEL FREÁTICO.

EFECTOS DE LA ZONIFICACIÓN INTERNA EN LA POSICIÓN DEL NIVEL FREÁTICO.

EFECTOS DE LA ZONIFICACIÓN INTERNA EN LA POSICIÓN DEL NIVEL FREÁTICO.

3.3 Control de la erosión interna o tubificación.Requerimientos de Filtros.

La disposición y los tipos de materiales dentro de la presa son gobernadosno solamente por el control del nivel freático, sino también por losrequerimientos de filtro para prevenir la migración de suelos o relaves hacialos rellenos de materiales más gruesos.

Cedergren (1967) estableció requerimientos de filtro para prevenir laerosión interna.Asimismo Sherard, 1984 consideró un criterio de filtro para el mismopropósito.

Con frecuencia se muestran problemas relacionados con erosión interna yzona de filtro incorrectas en presa de relaves, cuando se empleandesmonte de minas como material de construcción, directamente encontacto con los relaves.Por otra parte, el empleo de filtros sintéticos (geotextiles) para reemplazarlos filtros convencionales de arena, es particularmente atractivo, en sitiosdonde los materiales naturales son escasos o de extracción costosa. Sepuede añadir que la longevidad de los filtros sintéticos se consideraadecuada, para la relativamente corta vida activa de muchas presas derelaves.

4.0 ANALlSIS CONTRA DESLlZAMIENTOS.

Se considera que para presas de relaves, el deslizamiento inicial detipoirotacional, es el mecanismo que origina la falla de la mayor parte delos taludes (con excepción de aquellos inducidos por licuación);desarrollándose después como deslizamientos de flujo.

Los análisis de estabilidad serán efectuados para las siguientescondiciones:

•Al final de la construcción•Construcción por etapas•A largo plazo•Análisis de estabilidad sísmica

Las investigaciones de Mittal y Morgenstern (1977) handemostrado que la compactación de arenas de relaves adensidades relativas mayores de 50 - 60% es suficiente paraevitar la licuación con aceleraciones menores de 0.1 g., y quecompactaciones con densidades relativas mayores de 75%,evitan la licuación bajo aceleraciones más altas.

La mínima densidad relativa requerida para prevenir lalicuación depende de:

•Características de los relaves.•Altura de la presa•Nivel de saturación•Características del sismo, incluyendo aceleración y duración

análisis de estabilidad sísmica.

En el análisis bajo excitación sísmica se tendrán en cuenta los siguientesconceptos:Durante la ocurrencia de un sismo se originan variaciones en la presión de poros yresistencia de los relaves.

En el método seudoestático la acción del sismo es representada por una fuerzaactuando en dirección horizontal, con una intensidad equivalente al producto de laaceleración equivalente por unidad de peso del relave.

Kramer (1996) considera que dada la respuesta elástica de los taludes, laaceleración seudoestática en la práctica debería ser mucho menor que la máximaaceleración.Marcuson (1981) sugiere el empleo de coeficientes sísmicos entre 1/3 y 1/2 de laaceleración máxima para el diseño.

La experiencia que existe sobre el comportamiento de las presas ante eventossísmicos, recomienda emplear en el análisis seudoestático un coeficiente sísmicode hasta 0.20 g.

Para valores mayores, el análisis de estabilidad sísmica se recomienda evaluarlamediante el concepto de acumulaciones de deformaciones permanentes en elrelleno de la presa; para lo cual se aplicará por ejemplo los métodos de análisis deNewmark, y de Seed y Martín.

5.0 ANALlSIS DE LA SUSCEPTIBILIDAD DE LlCUEFACCION

la licuefacción es un fenómeno que se origina por la generación de altaspresiones de poro bajo condiciones de carga no drenada, durante laocurrencia de un sismo.

Los esfuerzos cíclicos hacen disminuir la resistencia del suelo, hasta elpunto de producir una falla de flujo.

Existen algunas reglas para definir preliminarmente si un suelo tieneposibilidad de licuefactar.

Ishihara (1985), menciona que las arenas limpias y los suelosconteniendo más de 40% de finos ( <0.074 mm.) y limos no plásticos sonpotencialmente licuefactables.

Seed e Idriss (1982), indican que las arcillas generalmente no tienenproblemas, a menos que el contenido de agua natural sea mayor que 0.9veces el límite líquido; y que el límite líquido sea menor de 35%.

Sin embargo, aún cuando un suelo reúna todos los criterios precedentes,puede o no ser susceptible a la licuefacción.

La susceptibilidad de un suelo depende fuertemente de la densidad y de lascondiciones de esfuerzos iniciales en suelos saturados; cuando el nivel del aguasubterránea está a pocos metros de la superficie.

La evaluación de la resistencia del suelo mediante correlaciones empíricasobtenidas con los ensayos SPT y CPT, permite definir un método confiable paradeterminar la susceptibilidad"' de licuefacción de un suelo.

El método se fundamenta en los criterios e investigaciones de los siguientesautores:

Seed (1987) indica que la resistencia residual no drenada puede ser usada en unanálisis de estabilidad no drenada post-sísmica, para verificar si puede ocurrirlicuefacción.

Seed (1987) Y Poulos (1988), sugirieron el uso de la resistencia residual nodrenada, en el análisis estático de estabilidad de taludes.

Seed y Harder (1990) han desarrollado correlaciones entre el valor (N1)60obtenido del ensayo SPT y la resistencia residual de campo a partir de "back -análisis" efectuados con casos históricos de licuefacción (deslizamientos de flujos).

ESTUDIO PARA EL DISEÑO DEL DEPOSITO DE RELAVES

PROYECTO PICHITA-CALUGA

COMPAÑÍA MINERA LOS CHUNCHOS S.A.C.

Capitulo I Generalidades , Ubicación. Capitulo II Geologia Capitulo III Hidrologia Capitulo IV Análisis Sismico Capitulo V Investigaciones Geotecnicas Capitulo VI Propiedades de los Materiales Capitulo VII Análisis de la Cimentacion Capitulo VIII Análisis de estabilidad Fisico de los Taludes Capitulo IX Caracterizacion del Material de Relave Capitulo X Criterios para el diseño del deposito de Relaves Capitulo XI Instalaciones Propuestas para el Deposito de Relaves Capitulo XII Obras para la construcción del deposito de Relaves Capitulo XIII Programa de Monitoreos 70

EXTRACTO DEL INFORME

GENERALIDADES

Compañía Minera Los Chunchos S.A.C. es una empresaminera privada que se dedicará a la explotación yprocesamiento de minerales polimetálicos, para tal fininiciaría la explotación de la mina, instalara una planta debeneficio con capacidad de 150 TM/día, y para eltratamiento metalúrgico de mineral polimetálico con unaley de cabeza de 4.2% Pb, 5.48% Zn, 1.09%, %Fe y 4.8Onz/TM Ag.Se construirá un botadero de desmontes, deposito derelaves e instalaciones auxiliares en el área del proyectoPichita-Caluga, ubicado en el distrito de San Ramón,provincia de Chanchamayo, Departamento de Juníndurante la etapa de construcción y operación contemplaralas normas ambiéntales vigentes.

Itinerario de acceso de Lima a Proyecto Minero

El área del Proyecto Pichita Caluga, políticamente se encuentra ubicado en eldistrito de San Ramón, provincia de Chanchamayo, Departamento de Junín a unaaltitud promedio de 2,165 msnm. y a 8 kilómetros en línea recta al NW de laciudad de San Ramón. (Ver Plano Nº 01: Ubicación).El acceso por vía Terrestre desde la ciudad de Lima a las instalaciones delproyecto minero Pichita-Caluga, es relativamente fácil a través de la CarreteraCentral y una carretera afirmada, con un recorrido total de 326 Km. el itinerario sedetalla en el Cuadro N° 1-01.

UBICACION Y ACCESO

Cuadro Nº 1-02: Vértices de la Concesión Minera “El Chuncho”

Cuadro Nº 1-03: Vértices de la Concesión Minera “El Chuncho Nº 2”

Cuadro Nº 1-04: Vértices de la Concesión Minera “El Chuncho Nº 3”

UBICACIÓN Y ACCESO AL PROYECTO PICHITA-CALUGA

Las instalaciones se encuentra ubicado en el paraje de Mina Pichita, Sector Pichita-Caluga, distrito de San Ramón, provincia de Chanchamayo, departamento de Junín.

PLANO DE UBICACION DE LA RELAVERA

Esta secuencia estratigráfica conforma la base de la secuencia carbonatada del Grupo Pucará, aflorando en el área de Shalipayco, Cerros Jacan Punta, Huallimarca, Tucto, Nevado Ulcumayo y en la hacienda Matamayo (Ulcumayo), Entre San Ramón y Oxapampa se la reconoce en los alrededores de la mina San Vicente, margen izquierda del río Tulumayo; prolongándose hacia el Norte a los ríos Casca, Ulcumayo, Paucartambo, caserío Tambo María y las partes altas del valle de Pusagno.

La Formación Chambará en el Nevado Ulcumayo y Shalipayco, se encuentra conformado por dolomitas, calizas dolomíticas, calizas gris oscuras con abundancia de nódulos de chert, fosfatos, encrinitas, calizas oolíticas y bioclásticas con estratificación sesgada. Se reconocen además, niveles evaporíticos de yeso y anhidrita.En San Vicente, ríos Palca y Casca; se observa dolomías y calizas intraclásticas laminares con abundante contenido de cuarzo detrítico, limolitas calcáreas, dolomicritas, calizas créticas y micríticas gris oscuras; dolomías gris plomizas ferruginosas con presencia de relleno de seudomorfos de calcita y dolomita;brechas calcáreas, dolomías geoides, grainstone gris oscuro, dolomías porosas y dolomías finas carstificadas.El cambio de unidad entre la Formación Chambará y el Grupo Mitu, corresponde a una transición gradacional, como se puede apreciar en Uyupan, Shalipayco (Ulcumayo) y en el río Casca (La Merced), reconociéndose la secuencia de límite que se encuentra conformada por areniscas y limolitas calcáreas rojas, intercaladas cono dolomitas, infrayace en posición concordante a la Formación Aramachay.

Edad y Correlación

En el área de San Ramón se reporta el siguiente contenido faunístico dentro de la Formación Chambará:Protachiceras reitziAulococeras indonés MUNSTCladiscites tornatus BROWNRhactina gregaria SUESS yPor su correlación estratigráfica y la presencia de fósiles se le asigna la edad Trasico superior Ladiniano-Noriano

Formación Chambara

Secuencia Pichita (Formación Chambará) Caliza Uncush (Formación Aramachay)

La secuencia Pichita se caracteriza por su fuerte variación litológica que va de calizas adolomitas. Las calizas van de grainstone a mudstone con desarrollo local. Las dolomitas ensu mayoría son finas laminares por áreas está intercalado con calizas finas, también se tieneniveles oolíticos lenticulares que en Pichita es la zona mineralizada.La caliza Uncush son calizas gris oscuras a negras con niveles fosilíferos, en la parte mediahacia la base se tiene un nivel fosilífero bituminoso laminar típico de la caliza Uncush, por loque mejor sería denominar a esta secuencia como formación Aramachay

ESTATIGRAFIA

2.3 GEOLOGIA ESTRUCTURAL

En el plano geológico Regional se muestra el estilo estructuralque está definido por pliegues amplios y comprimidos,normales e invertidos, así como la presencia deescurrimientos, de otro lado usando las imágenes SLAR se hadefinido dos sistemas de lineamientos uno NE paralelo al ríoTarma o Palca y otro NNW paralelo al río Oxabamba, lo queindica que las megas estructuras controlan el drenaje actualpero también tuvieron control en el desarrollo de la cuenca, locual está puesto en evidencia al observar en la que el cambiode fáciles y espesores está en relación directa con loslineamientos.La secuencia Pre-Uncush de la Mina San Vicente tiene unespesor de más o menos 1250 metros, mientras que en laMina Pichita tiene no más de 150 metros aunque eladelgazamiento es progresivo el cambio de facies es marcado

2.4 GEOMORFOLOGIA DE LA ZONA DE ESTUDIO.

El área del proyecto donde se ubicara el depósito de relavestiene dos unidades geomorfológicas principales:

La unidad geomorfologica de colina, presentándose en lacumbre del cerro Pichita, con pendientes moderadas, cubiertopor vegetación.

La unidad geomorfologica de quebradas, las que se ubican enlas zonas bajas de las colinas, estas presenta zonas dequebradas abruptas con valles encañonados, con presenciade fuerte pendiente, lo que indica levantamiento tectónicoreciente de la cordillera y zonas de quebradas con pendientesconvexas con menor grado de inclinación, en esta unidad seinstalara el depósito de relaves.

2.5. RESERVAS ESTIMADAS “CUERPO LOMO DE CORVINA”.

Las reservas de mineral corresponden al cuerpo “Lomo de Corvina”se ha considerado los mapeos geológicos e interpretaciones ytomando como referencia los trabajos subterráneos ejecutadosanteriormente y la longitud de su afloramiento, encampane ybuzamiento, tenemos lo siguiente:

Cuadro Nº 2-01: Estimación de Reservas de Mineral.

HIDROLOGICO DEL AREA DEL PROYECTOPICHITA- CALUGA

3.1 DESCRIPCION DEL AREA DE ESTUDIO.

La zona del proyecto, se caracteriza por la ocurrencia de altasprecipitaciones principalmente entre los meses de Octubre aMarzo.Para el Deposito de Relaves durante el proceso de operaciones seha proyectado drenes a diferentes niveles del terreno de fundacióndel deposito, evitando deposiciones de agua en la parte inferior deldeposito.Para el deposito de desmontes, durante el proceso de operacionesse proyectara obras de drenaje que están hacia el lado de zona deoperaciones, para evitar que las aguas de escorrentía superficialingresen al a zona de operaciones. Del mismo modo secomplementara para el cierre de operaciones proyectandoestructuras de drenaje para evitar la inestabilidad del depósito dedesmontes. Estas obras tienen por finalidad de evacuar las aguasprovenientes de la escorrentía superficial.

3.3.1 Hidrografía de la Zona.

La Unidad Minera se encuentra ubicada en la divisoria (divortium aquarium) dela subcuenca del río Casca y la microcuenca de la quebrada Pichita, las que estáncomprendidas dentro de la cuenca del río Chanchamayo, enmarcada dentro de lacuenca del río Perené, que forma parte de la cuenca del Río Amazonas quiendesemboca en el Océano Atlántico.

Dentro del área de influencia correspondiente al presente estudio se hareconocido a la microcuenca de la quebrada Pichita y la subcuenca del río Casca.Las descargas de aguas por efecto de precipitaciones se conducen por efectos degravedad hacia la quebrada Pichita, dicho cauce presenta pendientes bastantepronunciadas, teniendo como consecuencia procesos erosivos relevantes ytransportes de material granular.

La subcuenca del río Casca pertenece a la cuenca del río Oxabamba, los cualespresentan flujos de aguas de manera constante.

Quebrada Pichita.

La cuenca hidrográfica de la quebrada Pichita tiene un área 670 Ha, el cauce principal tiene una longitud de 3.90 Km. y una pendiente promedio de 33.30%. (Ver Lamina Nº 03).

Localmente, el área donde se desarrollan las operaciones mineras, ocupa a las cabeceras de la quebrada Pichita. El área de drenaje de la concesión hacia esta quebrada es de 195 Ha.

La quebrada Pichita es un afluente del río Casca, la parte mas alta de suínea divisoria de aguas se ubica a una altitud de 2905 msnm, estaquebrada es de naturaleza intermitente, y discurre su flujo de aguas de NW a SE hasta llegar a la confluencia con el río Casca. El caudal promedio que presenta este cauce es de 30.00 L/s.

3.2 CLIMA Y METEOROLOGIA.3.2.1 Clima.

El clima en la zona del proyecto es templado y húmedo. Latemperatura media anual es de 19°C presentando fluctuacionesmayores durante el estiaje y siendo más estable durante la época delluvias. Cabe señalar la temperatura se ve influenciada por sucercanía a la Selva Alta.La zona de proyecto se encuentra tipificada como zona húmeda porla evaporación de aguas generadas por las altas temperaturas deesta zona.

3.2.2 Fuente de Información.Para el presente estudio se ha considerado la información regionalde las estaciones meteorológicas del SENAMHI más cercana a laZona del Proyecto, a continuación se muestra en el Cuadro N° 01 losdatos de ubicación de las estaciones.

Cuadro N° 02. TEMPERATURA-ESTACION SAN RAMON

Cuadro N° 06 Precipitación Mensual en la Estación San Ramón

Cuadro N° 07 Precipitación Mensual en la Estación Huasahuasi

Cuadro N° 08 Precipitación Máxima 24 Horas – Estación Huasahuasi

Cuadro N° 09 Precipitación Máxima 24 Horas – Estación San Ramón

Cuadro Nº 14: Puntos de Muestreo Calidad de Agua

Cuadro Nº 15: Ensayes según Ley General de Aguas

Cuadro Nº. 16 Ensayes según RM Nº. 011-96 EM/VMM

CAPITULO IVASPECTOS SISMICOS DEL AREA

El Perú es considerado como una de las regiones de más alta actividadsísmicas.Forma parte del cinturón circumpacifico, de esta forma es necesarioconsiderar la influencia de los sismos sobre la estabilidad del talud dela relavera.

a) Zonificación Sísmica

Dentro del territorio peruano se ha establecido diversas zonas sísmicas, las cuales presentan diferentes características de acuerdo a la mayor o menor ocurrencia de los sismos. Según el Mapa de Zonificación Sísmica propuesto por la nueva Norma de Diseño sismorresistente E-030 del reglamento nacional de construcciones (1997), presentado en la Figura 4.1, el área de estudio se encuentra comprendida en la zona 2 clasificada como zona de mediana sismicidad.

b) Intensidad.

Según el análisis sismo tectónico, existen en el mundo dos zonas muyimportantes de actividad sísmica conocidas como el Circulo AlpinoHimalayo y el Circulo Circumpacifico. En esta ultima, donde se Localiza elPerú, han ocurrido el 80% de los eventos sísmicos en el mundo. Por lotanto, nuestro país esta comprendido entre una de las regiones de másalta actividad sísmica.

La fuente de datos básica de intensidades sísmicas que describe losprincipales eventos sísmicos ocurridos en el Perú, ha sido presentada porSilgado (1978).

En la Figura 4.2 se muestra el mapa de distribuciones de máximasintensidades sísmicas observadas (Alva et al, 1984), de acuerdo a estainformación, se concluye que según la historia sísmica del área de estudio(400 años), han ocurrido sismos de intensidades altas como V – VI en laescala Mercalli Modificado.

4.2 EVALUACION PROBABILISTICA DE PELIGRO SISMICO.

Se han realizado varias evaluaciones probabilística de peligro sísmicoutilizando el método de Cornell McGuire (1976), los sismos son modeladosya sea como áreas de fuerte sísmica o como zonas de fuerte lineal (fallas).

Los sismos son tratados como eventos independientes ubicados en fuentespuntuales aleatorias. La relación magnitud-recurrencia y magnitud máximapara cada zona son estimadas a partir de la sismicidad registrada dentrode cada zona de fuente.

Casaverde y Vargas (1980), Castillo y Alva (1993) fig.4.3, y Ceresis (1996)han efectuado evaluaciones similares.

De acuerdo al mapa de distribución de isoaceleraciones (Alva et al. 1993)indican que la aceleración máxima del terreno (AMT) para la zona deestudio seria aproximadamente 0.28g para un 10% de excedencia en 50años, lo que representa un periodo de retorno de 500 años, ver Figura 4.3.

4.3 CARACTERISTICAS DEL SISMO MAXIMO Y DE DISEÑO.

Los Sismos Máximos a suceder en un periodo de retorno de 500 años serán deIntensidad V y VI respectivamente en la escala de Mercalli Modificado según(Gutemberg y Richter).Los Sismos Básicos de Diseño serán asumidos por el mismo valor anterior, es decirpresentan una intensidad de V y VI en la escala de Mercalli, pero se afectara ycorregirá el valor de sus aceleraciones respectivas.En tal sentido, el valor de la aceleración máxima de diseño para los análisis deestabilidad, de acuerdo al mapa de isoaceleraciones, considerando una vida útil de50 años y un periodo de retorno de 500 años, se indica a seguir:max a = 0.28 g (para un periodo de retorno de 500 años).

Es aceptada internacionalmente, que el coeficiente sísmico a ser considerado en elanálisis de condiciones seudoestáticas de diseño de taludes, sea obtenido comouna fracción que varia entre 1/2 a 1/3 de la máxima aceleración esperada.Esta recomendación es consistente con las recomendaciones del Cuerpo deIngenieros del Ejército de los Estados Unidos.

En consecuencia, para el caso del análisis seudo-estático de estabilidad deldepósito de relaves se considera un valor de aceleración básica de diseñohorizontal de 1/2 de aceleración pico, es decir 0.14g se utilizara como el valor de laaceleración básica de diseño.diseño a = 0.14 g (para un periodo de retorno de 500 años)

Zonificación Sísmica del Perú,Según el Reglamento Nacionalde Construcciones (1997)

Mapa de Distribución de Máxima Intensidad Sísmica (Alva 1984)

Mapa de Isoaceleraciones para 475 años de Periodo de Retorno

CAPITULO VINVESTIGACIONES GEOTECNICAS

Cuadro 5-01 Ensayos DPL

5.2.1 Sondajes DPL

Para determinar las características de resistencia de los suelos seejecutaron un total de dos (02) sondajes DPL, (norma DIN – 4094),convenientemente ubicadas dentro del área de estudio con la finalidad deevaluar las condiciones geotécnicas, los parámetros resultantes nospermitirá correlacionar con la densidad relativa de las muestras en anilloscon el fin de determinar los pesos volumétricos y su posterior remoldeo delos mismos. Los sondajes de DPL nos han permitido realizar lasinvestigaciones hasta una profundidad de 4.00m.Los registros efectuados en cada una de los sondajes DPL se detallan enlos Anexos y a continuación en el Cuadro 5-01 se enumera los ensayosDPL

5.2.2 Calicatas.

Con la finalidad de conocer las propiedades y condiciones geotécnicas(humedad, densidad, resistencia la corte y permeabilidad) del suelo decimentación se ha excavado seis (06) calicatas hasta una profundidad3.00m, desde donde se ha extraído las muestras para los respectivosensayos de laboratorio. Los resultados nos han permitido determinar losparámetros geotécnicos para el análisis de la estabilidad ydeterminación del talud de diseño de la presa de relaves.

Cuadro 5-02 Calicatas

5.3.2 Clasificación de Suelos.

Los ensayos de laboratorio efectuados a las muestras de los estratosencontrados en las excavaciones, considerados como representativos delárea del depositó de la relavera, han determinado la clasificación desuelos según SUCS permitiendo elaborar la sección de los suelosencontrados en el terreno. En general los materiales encontrados en elsuelo de cimentación y el cuerpo que constituyen la relavera, de acuerdo ala clasificación SUCS, están descritos a continuación:

• MH = Limo de alta plasticidad• ML = Limo de baja plasticidad• CL = Arcilla de media plasticidad• SM = Arena limosa• GM = Grava limosa• GC = Grava arcillosa• GP-GM = Grava mal graduada limosa

Las características del suelo de cimentación y el material de la relavera se detallan en el cuado de resumen adjunto en el Anexo de Tablas del presente estudio.

Cuadro 5-03 Resultados de los Ensayos de Laboratorio

CAPITULO VI

PROPIEDADES DE LOS MATERIAL DE LA CIMENTACION

MATERIAL DE RELAVE Y MATERIAL DE PRESTAMO.

6.1 MATERIALES DE LA CIMENTACION DEL AREA DE LA PRESA DERELAVES

A partir de la zonificación geotécnica y el mapeo geológico en el área deestudio, se ha determinado dos zonas geotécnicas con característicaspropias y bien definidas.La zona geotécnica I, ubicado en la plataforma de la terraza donde seconstruirá el depósito de relaves, en esta se presenta materiales finos, decompacidad blanda principalmente, las muestran presenta alto contenidode húmeda, la potencia estimada de estas capas se estima en mas de10.0m de profundidad. La clasificación SUCS de los materiales presentesen esta área son: arcilla de baja plasticidad (CL), limo de baja plasticidad(ML), y limo de alta plasticidad (MH).La Zona Geotécnica II ubicada en las laderas de la terraza, caracterizadopor materiales de origen residual y coluvial, superficialmente se haencontrado materiales arenosos, debajo de esta capa se encuentramaterial gravoso y anguloso, se estima que esta capa de materialcuaternario alcanza una profundidad de 3.00m.Mediante las investigaciones geotécnicas de campo y los resultados delaboratorio, se ha determinado los parámetros geotécnicos para el suelo defundación que se detallan en el Cuadro 6-01.

6.3 DETERMINACION DE LOS PARAMETROS GEOTECNICOS.

Con los resultados de las investigaciones geotécnicas de campo y los ensayos de laboratorio, se determinó los parámetros físicos y de resistencia para cada tipo de material o suelo que conforma la presa de relaves. En el cuadro 6.1 se muestra los parámetros geotécnicos de resistencia utilizados para el análisis de estabilidad del talud de la relavera, ver Cuadro 6-01.

Cuadro 6-01 Parámetros Geotécnicos para el Análisis de Estabilidad de Taludes de la presa de relaves.

CAPITULO VIII

ANALISIS DE ESTABILIDAD FISICA Y DISEÑO DE TALUDES

8.4 ANALISIS DE LA PRESA DE RELAVES.

La estabilidad dinámica del depósito de relaves está asociada a laeventual ocurrencia de deformaciones limitadas durante un eventosísmico, manteniendo su integridad y funcionamiento después de laocurrencia de un movimiento sísmico. Por lo tanto, una eventual falla porflujo no podrá ser admisible en una estructura de esta naturaleza. Enconsecuencia, para garantizar un adecuado comportamiento de estasestructuras es necesario evaluar la estabilidad de sus taludes y verificar silos factores de seguridad determinados se encuentran por encima de losvalores mínimos recomendados.

Se han realizado los análisis de estabilidad de los taludes para determinarel Factor de Seguridad en condiciones estáticas y seudo estáticasteniendo en cuenta las condiciones proyectadas del talud de la presa derelaves. En tal sentido se ha considerado una sección crítica de análisis.El Cuadro 8-02 muestra los resultados del análisis de estabilidadconsiderando la condición proyectada.

Cuadro 8-02: Análisis de Estabilidad de Taludes de la presa de relaves condición proyectada – Sección 1 – 1

De acuerdo a los resultados de los análisis de estabilidad se hadeterminado que el depósito de relaves alcanzaría un factor de seguridadaceptable, los resultados se describen en el Cuadro 8-02.

CAPITULO IX

CARACTERIZACION DEL MATERIAL DE RELAVE

9.1 OPERACIONES METALURGICAS PROYECTADAS.

La implementación y construcción de la Planta de Beneficio tendrá unacapacidad de 150 TMSD para los procesos de flotación y gravimetría deminerales polimetálicos, principalmente los de plomo, zinc, plata y cobreprovenientes de la explotación del tajo abierto.

9.1.1 Producción Proyectada.La Planta de Beneficio del Proyecto Pichita-Caluga se implementara yconstruirá para una capacidad operativa de 150TMSD, lo que permitiráalcanzar una producción anual de 45,000 TM de mineral. En siete años deproducción alcanzara 63% de las reservas del mineral.

9.1.2 Volumen de Producción de Relave Durante la Vida Útil.El tratamiento metalúrgico generara 128 TMSD a este ritmo de producción el depósito de relaves tendrá una capacidad proyectada para siete años.Según su configuración de diseño y construcción será de 137,130 TMS relave fino y 131,670 TMS de relave grueso.La producción de relave de la planta dará lugar a un relave de fracción gruesa y fina ver cuadro Nº 9.01

Cuadro Nº 4-01 Volúmenes de producción durante la vida útil.

9.1.3 Características de Relave Producido en Planta.

El relave general se ha estimado mediante la clasificación por tamizado y la fracción fina por sedimentación, obteniéndose la granulometría que se muestra en el cuadro 9-02

Cuadro 9-02 Granulometría de Relave General

9.1.4 Balance Metalúrgico.

El balance metalúrgico para un tratamiento de 150 TMSD de mineral procedente de la mina, con una ley de cabeza de 4.2% Pb, 5.48% Zn, 5.24% ZnOx, 1.09% Fe y 4.8 Onz/TM Ag es el siguiente:

Cuadro 9-04 Balance Metalúrgico

El relave final está constituido por el rebose del Hidroclasificador y las colas de las mesas vibratorias.

Radio de concentración Pb-Ag = 17.86Radio de concentración Zn = 11.03

CAPITULO X

CRITERIOS PARA EL DISEÑO DEL DEPÓSITO DE RELAVES

10.1 CONSIDERACIONES PARA EL DISEÑO DEL DEPÓSITO DE RELAVES

Se contemplan principalmente las siguientes consideraciones:

• Ubicación del área para el depósito de relaves• Caracterización geológica del área• Condiciones climáticas e hidrológicas del área de emplazamiento del depósito de relaves.

• Condiciones Sísmicas del área del proyecto• Determinación de las condiciones geotécnicas.• Selección del tipo de presa• Balance metalúrgico• Características granulométricas del relave general

10.2 CAPACIDAD DE ALMACENAMIENTO DEL DEPÓSITO.

La capacidad de almacenamiento de la relavera se ha estimado en funciónde la producción de la mina y de las condiciones topográficas del vaso dela presa con apoyo del programa Auto CAD. Land.

De acuerdo a su configuración geométrica el depósito de relaves tendráuna capacidad para almacenar 150,096 m3, teniendo encuentra que laproducción de relave fino en los siete años alcanzaría un volumen de124,625 m3.

10.3 VOLUMEN TOTAL DE ALMACENAMIENTO EN LA PRESA DERELAVES.

Se ha determinado el volumen de almacenamiento total de la presa derelaves (fracción fina y gruesa), se ha considerado desde la cota 1902msnm, (pie del depósito de relaves), hasta la cota 1930 msnm, (cresta de lapresa), el volumen de la presa es de 249,936 m3, en el cuadro Nº 10-1, semuestra los valores de almacenamiento según la altitud.

Cuadro Nº 10.1 Valores de Acumulación en función de la Altitud.

GRAFICA 10-1: Volumen Acumulado del Depósito Vs Altitud

También se presenta la grafica de recepción de relave en la presadiseñada, se observa que el relave grueso se presenta menor cantidad queel relave fino.

Cuadro 9-04 Balance Metalúrgico

10.5 DIQUE DE ARRANQUE.

Después de ubicar el área para el depósito de relaves, y teniendo encuentra las consideraciones topográficas se determino la configuración del vaso para lo cual requiere la construcción de un dique de arranque.Para el diseño del dique de arranque se ha considerado el levantamiento topográfico, la evaluación geotécnica, la producción de relave, se ha caracterizado el tipo de material que conformara el cuerpo del dique.

El dique de arranque tendrá las siguientes características:

• longitud de corona de 153m.• ancho corona de 4.50m.• Ancho de base en la parte central de 45m.• Altura del dique aguas arriba de 10m, y de aguas debajo de 14m.• Talud de inclinación de 30° aguas abajo y arriba.

El material que se empleara en la construcción del dique será material de cantera seleccionada (grava arcillosa con limo), el grado de humedad deberá estar en el óptimo del valor del proctor estándar, para obtener una compactación del 95%.Para la construcción del dique de arranque se deberá cortar 7.0m de profundidad como mínimo, teniendo encuentra las condiciones del suelo según los resultados obtenidos durante la evaluación geotécnica de campo y laboratorio.

10.6 SISTEMA DE DRENAJEPara proteger y garantizar el funcionamiento del depósito de relaves sediseñara un sistema de drenaje para captar las aguas de escorrentía yevitar el ingreso al depósito de relaves.En el vaso de la presa se construirá un sistema de subdrenaje a fin deevacuar las aguas de las filtraciones.Para evacuar las aguas de relave se instalaran un sistema de drenajerevestido con geomembrana que se comportara como filtro y sistema detuberías perforadas (tipo quenas) para evacuar el pondaje de agua que seacumulara en el vaso.

10.7 METODO DE DISPOSICIONEl método de disposición permitirá seleccionar y aprovechar la fraccióngranular del relave para recrecimiento de la presa.El relave generado por el proceso metalúrgico antes de su disposiciónserá clasificado por un hidrociclon la que estará instalada sobre unaestructura móvil para su desplazamiento y descarga, se reubicaraperiódicamente para formar una serie de deltas adyacentes y traslapadasque permitirán el crecimiento de la presa del depósito de relaves.

CAPITULO XI

INSTALACIONES PROPUESTAS PARA EL DEPÓSITO DE RELAVES

11.2 CONSTRUCCIÓN DEL DIQUE DE LA PRESA.

Para la construcción del depósito de relaves se ha diseñado un dique dearranque, para alcanzar la máxima capacidad de almacenamiento, estosse cimentaran sobre el terreno natural previamente cortado y mejoradomediante compactación del lado húmedo del optimo, estos cortes serealizan debido al estado semi suelto del terreno de fundación, carga delos relaves al suelo de cimentación y para cimentar el dique de arranque.

El material del dique de arranque estará compuesto por grava arcillosacon limo, este material de grava se obtendrá de las canterasseleccionadas por la empresa minera, el material de arcilla y limo seobtendrá de los cortes para la cimentación del dique de arranque.La mezcla de los materiales será de la siguiente manera, el 30% dematerial será arcilla de baja plasticidad y el 70% será grava bien graduadaa pobremente graduada, estos porcentajes serán en peso.La compactación del dique se realizara con maquinaria rodillo vibratorioautopropulsado la configuración inicial se muestran en la Lamina P-7.

El dique de arranque tendrá estas características:

• La longitud de la corona es de 150.40m• Ancho de corona de 4.50m para el transporte de camiones y desplazamiento delhidrociclon.

• La corona tiene una cota de 1920 msnm.• Los taludes del dique de arranque tendrán una relación de 2.25 H:1.00 V (24°),

tanto en aguas arriba como aguas abajo.• El área que ocupa este dique es 11,223 m2• El volumen de Material de préstamo para el dique es 23,871 m3

La estructura de recrecimiento de la presa se construirá sobre el dique de arranquesegún se muestra en los planos de secciones correspondientes. (Ver Lamina P-10)La presa del depósito de relaves recrecerá con material de relave grueso(underflow), separado mediante cicloneo, este sistema deberá ser flexible para eltraslado a lo largo del dique de arranque, mientras que el overflow se depositara enel vaso del depósito de relaves, se deberá compactar el relave grueso de talmanera de obtener un material mas compacto, el grado de compactación que sedeberá llegar al recrecer el dique estructural será mayor del 80% de la densidadrelativa del material de relave las capas a compactar tendrán como máximo unespesor de 0.30m, el extendido se realizara mediante maquinaria comomotoniveladora y la compactación se realizara con rodillo vibratorio liso.

El cuerpo del dique de arranque estará conformado por material depréstamo y su recrecimiento se realizaría con material de relave grueso,en este caso se ha optado por el método de línea central.

La presa de recrecimiento tendrá estas características:

El dique tiene un ancho de corona de 4.00m para el transporte decamiones y mantenimiento de estructuras.

• La longitud de la corona es de 241.5m• La corona tiene una cota de 1930 msnm.• Los taludes del dique de arranque tendrán una relación de 2.25H:1.00V (24°), este talud se conformara aguas abajo.

• El área que ocupa el dique de arranque con la estructura de estabilidad es 11,223 m2.

• El volumen de Material para el dique de estabilidad es 75,970 m3

11.4 INSTALACION DEL SISTEMA DE DRENAJE Y SUBDRENAJE

La instalación del sistema de drenaje permitirá el control del agua presente en eldepósito de relaves, así como la recolección de aguas de escorrentía de lasladeras adyacentes y el control de los flujos subterráneos.

El drenaje superficial, contempla la instalación de canales colectores en elperímetro de la proyección del depósito de relaves, estos canales se construirán deconcreto armado, las dimensiones se muestra en la Lamina P-12, este canal estadiseñado para eventos extremos con periodo de retorno de 500 años.Para el control y conducción del agua presente en el relave, se instalara unsistema de quenas, la que conducirá el agua decantada en el vaso de recepciónde finos, las dimensiones y arreglo en el vaso se muestra en la Lamina P-12.Para el control del agua presente en los vacíos del relave fino se plantea unsistema de drenes y filtros, la que conducirán el agua de relave hacia el talón de lapresa de relaves, estos drenes estarán compuestos por partículas de grava, detamaño máximo de 4” y recubierta alrededor por un geotextil no tejido.Se ha considerado la instalación de una capa de material gravoso de 0.30m deespesor y partículas de tamaño máximo de 2” en la cara aguas arriba del dique dearranque, cubiertas exteriormente por una capa de geotextil no tejido para evitar elingreso del relave fino al dren, esto se esta instalando con el fin de obtener mayorárea de drenaje para las aguas presentes en el relave fino.

CAPITULO XII

OBRAS PARA LA CONSTRUCCION DEL DEPÓSITO DE RELAVES

12.2 HABILITACION DEL AREA DEL VASO DEL DEPÓSITO.

Para la habilitación del vaso de acumulación, primeramente se deberádesbrozar la cobertura vegetal hasta una profundidad media de 0.20 m, elexcedente se colocara en áreas designadas como depósitos de materialorgánico para su posterior reutilización en la instalación de la cobertura.

El área de corte para la extracción del material de cobertura en la zona derelaves esde 27,263 m2, con un volumen de 5,452 m3, se considera unesponjamiento de 25% para el traslado de material a las zonas asignadas.Posteriormente se deberá realizar los replanteos para la instalación deldique de arranque, estructuras de drenaje y sub drenaje, proyección deldique de estabilidad, estos replanteos se realizaran con instrumentos detopografía y los limites deberán ser monumentados con hitos para loscontroles respectivos.

12.6.1 Canales de Coronación

Para captar las aguas de escorrentía de la cabecera del contorno superiordel depósito de relaves se ha proyectado la construcción de canales decoronación en la periferia del depósito estabilizado, desde el inicio deoperaciones y que estas quedarán de manera definitiva para el Plan deCierre. Para determinar el caudal de diseño de los canales de coronaciónse han considerado el caudal pico calculado en el estudio hidrológico,considerando un período de retorno de 500 años. Se han proyectado dostipos de secciones, las mismas que están indicadas en la Lamina P-12. Enel Cuadro 12.1 se indican las secciones para los canales de coronación.

Cuadro 12.1. Dimensiones de los Canales de Coronación

12.6.2 Filtro al Pie del Dique.

Para fines de drenar las aguas que filtren en el cuerpo de la presa se colocará unsistema de filtro al pie del talón de la proyección de la presa.Este filtro se colocará a todo lo largo del pie de la presa, cuya sección será de tipotrapezoidal, con una altura promedio será de 1.20 m, para facilitar el flujo de aguasse colocará una tubería HDPE de diámetro 8” en la parte central de la sección deconducción.La geometría, detalles y disposición de estas se observan en la lamina P-13.

12.6.3 Dren Vertical (quenas).

Para el Periodo de Operaciones se colocará un dren vertical conformado por unatubería perforada de HDPE de diámetro 10” para evacuar las aguas de la partesuperior del depósito de relaves. Dichas aguas captadas se evacuaran por estatubería del mismo diámetro hacia la Poza de Recuperación.La tubería estará sostenida por anclajes de concreto colocados cada 20.0 m paraevitar los deslizamientos de estos por la fuerte pendiente de la topografía,asentamientos debido a la carga superior que soportara.Los anclajes tendrán una dimensión de 0.60 m de ancho, 0.60 m de largo y 0.80 mde altura.La longitud total del dren será de 180.0 m cada uno, la geometría del diseño y sudisposición se detalla en la Lamina P-13.

12.6.4 Dren Francés

De manera complementaria se colocará un dren francés para evacuar lasaguas de la parte inferior del depósito de relaves, por este motivo seproyectarán un sistema de drenes francés que nos permita evacuar lasaguas subsuperficiales de esta zona durante la etapa de operaciones deldepósito. Se ha dispuesto dos tipos de drenes que permitirán laevacuación de estas, el dren secundario realizará la función de recolectarlas aguas de la parte sólida del relave y las que no capten las quenas, asícomo también las aguas que se infiltren en el terreno natural, y el drenprincipal realizara la misma función del dren secundario, peroadicionalmente se encargara de conducir las aguas captadas a la Poza deRecuperación.Las dimensiones del ambos drenes serán de 1.00 m. de base por unaprofundidad promedio de 1.0 y un talud de 1:2 a ambos lados, dicho drenestará cubierto externamente con geotextil para evitar que los finosingresen al dren y no se produzca fenómenos de tubificación.Para el dren francés principal se le adicionará una tubería HDPE dediámetro de 8”. La longitud total del dren francés principal 107.0 m y elsecundario de 180.0 m. Dichas dimensiones se indican en promedio,debido a que, por las características topográficas del depósito, la secciónpuede variar. La geometría del diseño se detalla en la Lamina P-13.

Sección Transversal del Dique de Arranque Aguas Abajo para el Deposito de Relaves del Proyecto Pichita -Caluga

Fig. Nº 19 Diseño del Dique de Arranque del deposito de relaves del Proyecto Pichita- Caluga

CAPITULO XIII

PROGRAMA DE MONITOREO

Los objetivos de un programa de monitoreo del talud de la relavera son:

a) Proporcionar un aviso anticipado de la inestabilidadb) Proporcionar información geotécnica para analizar los mecanismos de

desplazamiento de la pendiente, para designar medidas correctivas.c) Mantener los procedimientos operacionales de seguridad con el fin de

proteger al personal y los equipos.

Un programa de monitoreo permite establecer medidas de prevención para evitardeslizamientos, colapsos de estructuras frente a potenciales fallas por accióndinámica.,Durante la operación del depósito se instalarán los puntos de monitoreos tales como la instalación de inclinómetros, piezómetros, puntos de control geodésico y puntos de control topográfico.Durante la construcción del depósito se instalarán los puntos de monitoreos tales como la instalación de inclinómetros, piezómetros, puntos de control geodésico ypuntos de control topográfico los puntos estratégicos serán establecidos por consultor.

Inclinómetros.

El inclinómetro permitirá determinar los desplazamientos del talud de los bancos del depósito de relaves a diferentes profundidades, así como asentamientos de los materiales Dichos desplazamientos son de gran utilidad para evaluar el grado de estabilidad.Los monitoreos inclinométricos, sen basan en las deformaciones que puedan sufrir los materiales ante las cargas laterales o gravitacionales, las cuales son determinadas por medio de observaciones.

PiezómetrosSe instalarán 2 piezómetros hidráulicos en diferentes lugares del depósito de relaves para realizar el monitoreo geotécnico con la finalidad de determinar la variación del nivel freático y la calidad de aguas subterráneas.El monitoreo se realizará después de 2 meses de iniciada la operación de funcionamiento del depósito de relaves, el Ingeniero responsable del manejo de la desmontera determinará la frecuencia de los monitoreos y establecerá las medidas pertinentes del caso.

Cuadro 12.1 Puntos fijos de control geodésico fuera del depósito de relaves

CARACTERIZACION DEL BOTADERO DE DESMONTES

FIG. Nº 13 DISEÑO DEL BOTADERO DE DESMONTES E INSTALACIONES COMPLEMENTARIAS

FIG. Nº 14 DISEÑO Y TALUD PROYECTADO DEL BOTADERO DE DESMONTES

Fig. Nº 15 DISEÑO DEL SISTEMA DE SUBDRENAJE DEL BOTADERO DE DESMONTES

Fig. Nº 16 DISEÑO DEL SISTEMA DE DRENAJE DEL BOTADERO DE DESMONTES

SI HAY UN ERROR DE CALCULONO SE PREOCUPEN EN ENCONTRARLOTARDE O TEMPRANO EN EL PROCESO,

APARECERA

Rojas Linares Edito Luis

GRACIAS POR SU ATENCION