Clase 1 - Introducción e Hidrogeología en Minería

7/24/2019 Clase 1 - Introduccin e Hidrogeologa en Minera

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WWW.FLOSOLUTIONS.COM 28 de abril de 20

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Presentado por:

Ing. Ral Ortiz

Curso de Hidrogeologa

Clase 1

1. Impor tancia del agua.

2. Retos con Resp ecto al Ag ua en el Per.

3. Hidrogeologa y el Trabajo del

Hidrogelogo.

4. Importancia de la Hidrogeologa en

Minera.

5. Impact os del Agua Subter rnea en la

Mina.

6. Estudi os Hidr ogeolg ic os Tpicos en

Minera.

7. Preguntas Usuales en Minera con

Respecto al Agua.

8. Etap as p ara Tratar Prob lem as de Agu a

en Minas.

9. Regulacin y Normativa de Agua

Peruana

10. Inves tigaciones de Campo en

Hidrogeologa.28 de abril de [email protected]

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1. Importancia del Agua


Clase 1

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Es una de las sustancias ms difundidas y abundantes en la Tierra, siendo el

solvente universal. Aunque en la tierra, el agua cubre 3/4 de su superficie, slo el 3%es dulce. Adems, de este 3%, slo el 1% est en estado lquido y el otro 2% se

encuentra en estado slido (glaciares).

Importancia del

Agua

El agua es escasa

Volumen total de agua = 1,386 millones de Km3

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El agua representa entre el 50 y el 90% de la masa

de los seres vivos (aproximadamente el 75% del

cuerpo humano es agua; en el caso de las algas, elporcentaje ronda el 90%). Por lo tanto, el agua es

un elemento vital, ya que sin ella no sera posible lavida de los seres vivos (animales o plantas).

Despus del oxgeno, el agua es el factor msimportantepara la vida.

Se necesita una ingesta diaria del 3% del peso

corporal.

Consecuencias de perder agua:

Perder el 10% del agua corporal es situacin

de riesgo.Perder el 20% del agua corporal lleva a la

muerte.

75%

Importancia del

Agua

El agua es vida

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En el futuro se necesitar

ms agua que ahora

El crecimiento poblacional har que se

tenga mayor demandade agua.

Para el ao 2017 cerca de 70% de la

poblacin mundial tendr problemaspara acceder a agua dulce.

Para el ao 2025, aproximadamente el40% de la poblacin podra vivir en

regiones donde escasea el agua.

En aproximadamente dos dcadas,

casi la mitad de la poblacin del mundoenfrentar una escasez grave de agua.

Mientras la poblacin se cuadriplic en

un siglo, el consumo del agua semultiplic por 9 y los consumos

industrialespor 40.

Importancia del

Agua

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La usamos en producir

diversos productos

(huella hdrica)

La huella hdrica de un

producto es el volumen deagua dulce utilizada para

producir el bien o servicio,medida en el lugar donde se

produjo el bien.

Es la suma del agua utilizada

en las distintas etapas de lacadena de produccin.

Tambin se conoce comocontenido virtual de agua.

Importancia del

Agua

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Debemos conservar el agua, es decir, debemos

mantener el agua con su cantidad y calidad original.

El agua que nosotros cuidamos va a ser para

nuestros hijos, para los hijos de nuestros hijos y

para todos.

Hay que utilizar solo la cantidad de agua que

necesitemos y debemos evitar contaminarla.

Importancia del

Agua

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2. Retos con Respecto al

Agua en el Per


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Retos con Respecto al

Agua en el Per

Gestin del Agua (Disponibi lidad

y Usos de Agua en Per)

mm/ao

0-100

100-500

500-1000

1000-2000

>2000

Precipitacin en la mayora de

minas entre 800 1700 mm

Proyectos minerosFuente: ANA. Poltica y Estrategia Nacional de Recursos

Hidrcos del Per, Comis in Tcnica Multisectorial 2009.28 de abril de 2015

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Retos con Respecto

al Agua en el Per

Asuntos Extremos en Per Variaciones extremas en

precipitaciones (demasiada a muy

poca)

Terreno extremadamente abrupto

con pobre acceso.

Altitudes elevadas, con bajo

oxgeno y pobres condiciones

climticas.

Problemas de drenaje cido de

roca (particularmente en reas

hmedas).

Conflicto social entre comunidades

y las minas.

Hidrogeologa extremadamente

compleja.

Tajos y reas de desechos mineros

muy grandes, as como la ausencia

de espacios para colocar todos

ellos.

Hidrogeologa compleja Extremadamente Hmedo

Extremadamente Seco Conflictos Sociales

Extremos

Geoqumica Extrema Altitudes Extremas

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Retos con Respecto

al Agua en el Per

Dique Relaves

Relavera

Alto precio de metales.

Minado de metales de baja ley.

Minas ms grandes y profundas.

Grandes volmenes de desechos generados.

Instalaciones ms grandes de lixiviacin,

relaveras y botaderos.

Mayor potencial de impactos ambientales.

Potencial de Mayores Impactos Ambientales

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Retos con Respecto

al Agua en el Per

Minado extremo en

mega tajos (drenaje y estabilidad)

1200 m

600 m

Bingham Canyon, USA

4.5 km

1.2 km

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Retos con Respecto

al Agua en el Per

Deslizamiento en Mina Canyon Bingham 10 de Abril del 2013

Deslizamientos extremos

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Retos con Respecto

al Agua en el Per

Tpicos Legados

Amb ientales Mineros en el

Per

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3. Hidrogeologa y el Trabajo del

Hidrogelogo


Clase 1

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La hidrogeologa es la ciencia, parte de la geologa, que

estudia el agua subterrnea y su interaccin con el medio

geolgico.

Mina Antamina- Per Mina Huarn - Per

Definicin de

Hidrogeologa

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Trabajo del

Hidrogelogo

Si tios Laborales: compaasmineras y de energa (para

suministrar el agua que serequiere o quizs para removerla

de donde es indeseable),industria, organizaciones de

consultora privada y agenciasgubernamentales.

Perfil:entrenamiento en geologa,hidrologa, qumica, matemticas

y fsica, mecnica de fluidos yflujo a travs del medio poroso,

as como en computacin.

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Trabajo del

Hidrogelogo

Estudios tpicos: Resolver problemas

que involucran:

Abastecimiento de agua

subterrnea (cantidad). Contaminacin del agua

subterrnea (calidad).

Misin: Solucionar problemas y tomar

decisiones.

Identificar un problema. Definir los datos que se

necesitan. Disear un programa de campo

para colectar datos. Proponer alternativas para

solucionar problemas. Implementar la solucin preferida.28 de abril de 2015

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4. Importancia de la

Hidrogeologa en Minera


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Los estudios hidrogeolgicos brindan informacin de gran valor parauna mina durante todas sus fases: exploracin, pre-factibilidad,

factibilidad, diseo, desarrollo, operacin y el cierre. Estos estudios serealizan con la finalidad de:

Planificar el desarrollo de la mina.

Optimizar la gestin de los recursos hdricos.

Evaluar las condiciones de lnea base del agua subterrnea en elrea de la mina y determinar los recursos disponibles. En muchos

casos el agua subterrnea es la nica fuente potencial de agua.

Determinar potenciales impactos en los recursos hdricossubterrneos debido a las operaciones mineras (tajos, laboressubterrneas, relaves, botaderos, pads de lixiviacin, pozos de

bombeo, pozos de drenaje, planta, grifo, campamento, etc.).

Importancia de la


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Viene de la diapositiva anterior..

Tomar decisiones (decidir si ser conveniente proceder con

la siguiente fase de desarrollo o no).

Reducir la posibilidad de que ocurran fallas en la

infraestructura (botaderos, depsitos de relaves, laboresmineras, zonas urbanas) o el terreno.

Importancia de la


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Las fuentes de agua para unaoperacin minera varan, pueden ser

cuerpos de agua superficiales (ros olagunas) o pueden ser aguas

subterrneas (acuferos).

Permite ubicar reservas disponibles deagua subterrnea para diversos usos y

evaluar cunta agua es posible extraersin impactar en forma importante losacuferos, ecosistemas o usuarios que

existen en los alrededores.

Ubica Reservas Disponibles

de Agua Subterrnea

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Conociendo la hidrogeologa

en la zona de la mina, sepuede evaluar el uso del agua

subterrnea en formapermanente o temporal.

En algunos casos se puedenutilizar ambos, por ejemplo

podran utilizarse las aguassuperficiales en pocas de

lluvias y las aguas

subterrneas en poca seca(luego que los acuferos sehayan recargado con laslluvias).

Estacin

Seca >10 l/s

Estacin de

lluvias >40 l/s

Jumasha

Superior

(poco

crstico)

Jumasha

Superior

(poco

crstico)

Jumasha Medio

(caliza crstica)

Jumasha Medio

(caliza crstica)

Optimiza la Gestin de

los Recursos Hdricos

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Conociendo cmo fluye el agua subterrnea, dnde se ubican los

recursos y que usos actuales tiene, se pueden identificar riesgos decontaminacin y planificar cmo se puede proteger el recurso.

El sistema de flujo del agua subterrnea es una ruta comn de loscontaminantes que migran desde sitios de disposicin (botaderos,

relaves, rellenos sanitarios, etc.).

Acufero Costero

Identif ica Riesgos

de Contaminacin

PozoPotable PozosRo

Aluvial

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Conociendo el sistemahidrogeolgico local

tendremos forma depredecir qu impactos

tendr cualquier actividad en nuestrosrecursos hdricos

subterrneos, tanto encantidad como en

calidad.

Prediccin del cono de descenso al final

de proyecto minero en Argentina

Pronostica Probables Impactos

en Recursos Hdricos

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Pronostica Probables Impactos

en Recursos Hdricos

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Identi fica Origen de Recarga

de Aguas Subterrneas

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Permite caracterizar el

sistema hidrogeolgico

de los recursos hdricos

subterrneos utilizados

por zonas rurales o

urbanas, de tal manera

que se tomen medidas

para que los usuarios

existentes no sean

afectados por el

desarrollo del proyecto

minero.

Evita Afectar

Poblaciones Cercanas

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Los modelos hidroqumicos

permiten clculos tales como el

resultado de mezclas de aguas

que interactan con un medio

slido de determinada

composicin mineralgica, con el

que se establece equilibrio

qumico, o cambios en la

qumica del agua a lo largo de

un recorrido con condiciones

variables de temperatura,aportes externos y con la

mineraloga ambiental.

Prepara Modelos

Hidroqumicos

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Las propiedades mecnicas de

las rocas y suelosfrecuentemente estn

controladas por su contenidode agua, por lo que cualquier

cambio en las condiciones delagua subterrnea puede tenerefectos negativos o

desastrosos (a veces) en las

estabilidad de taludes, tneles,presas, edificios y otrasestructuras.

Reduce Posibilidad de Fallas en

la Infraestructura o el Terreno

Mina Grasberg, Freeport, Indonesia

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Valle de Camargo, Cantabria, Espaa(Hundimiento Crstico)

Nixa, Missouri, USA(Hundimiento Crstico)



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En ciudad de Mxico se bombea un caudal prximo a 10 m3/s deuna capa muy permeable de ms de 50 m de espesor que subyace

a una capa de limos arcillosos muy poco permeables que son losque experimentan consolidacin. As se han experimentado

subsidencia superiores a 10 m en el ltimo siglo.

La consolidacin no es reversible, si se vuelve a las condicionesiniciales (se detiene el bombeo), el terreno rebota pero slo unosmilmetros (aprox. un dcimo de la consolidacin).

Cuanto mayor sea el espesor de suelo ms tarda en consolidar y

cuanto menor sea la conductividad hidrulica mayor es el tiemponecesario para consolidar. A veces la subsidencia es muy lenta

(decenas a centenares de aos) como es el caso de Venecia.



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Subsidencia en Ciudad de Mxico por exceso deexplotacin del acufero



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Hundimiento de Venecia por exceso de explotacin del acufero



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Licuefaccin de arenassaturadas. Si el terremoto

se prolonga el terreno dejade ser slido para pasar a

comportarse como un fluido,de modo que no es capazde soportar ninguna

estructura.

Terremotos : San Francisco

(1989) y Niigata (1964).



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El ascenso de niveles de agua puede afectar a estructuras que fuerondiseadas en perodos en los que los niveles estaban ms bajos, y

probablemente construidos sin pensar que los niveles podran un da alcanzar

la altura que actualmentetienen.

En Barcelona las extracciones de agua para el uso industrial se increment apartir de los principios del siglo XX y llegaron a un mximo de 60 a 70 m 3/ao

en los aos 70, ocasionando un descenso del nivel fretico hasta ms de 15 men algunas zonas. A partir de los aos 70 el bombeo se redujo, por lo que los

niveles se empezaron a recuperar.



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Una parte importante de la red del

metro y varios de los actualesedificios de Barcelona fueron

construidos durante los aos 1952 1975, coincidiendo con el

periodo de mximodescenso.

En esta poca, ningn diseador

ni constructor pudo prevenir quelos niveles de agua subterrnea

pudieran recuperar su nivel inicial.

En la actualidad la red de metro

tiene problemas de filtracin envarias zonas, que obliga a

bombear aproximadamente 10

15 millones de m3 al ao desde elinterior del tnel del metro.



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La eliminacin de las sales de los poros del suelo causa una granprdida de resistencia del suelo.

Deslizamiento en Canad



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5. Impactos del Agua

Subterrnea en la Mina


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Fenmenos de inestabilidad del terreno (chimeneas

y hundimientos) y de taludes debidos a las aguas

subterrneas.

Aumento de las presiones intersticiales sobre el

sostenimiento y el revestimiento.

Filtraciones y flujos de lodo en minas subterrneas.

Problemas de avance en la excavacin produciendo

retrasos en las obras y prdidas considerables.

Costos directos de drenaje (pozos, bombas, tubera,

energa).

Necesidad de explosivos a prueba de agua.

Elevados costos en el mantenimiento de equipos de

mina (llantas).

Costos de ingeniera (personal especializado y

consultores). Mina Huarn, Per

Impactos del Agua

Subterrnea en la Mina

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El drenaje de mina puede ser un costo

importante en las operaciones mineras.

Minado del agua subterrnea.

Afectacin a pozos, incrementando la altura de

bombeo, por lo que el costo del bombeo

aumenta.

Los caudales drenados por el tnel dejan de salir

a la red de drenaje superficial.

Reduccin de flujo en los manantiales y del flujo

base en las corrientes (especial relevancia en

pocas de estiaje).

Cambio en el patrn de f lujo del agua

subterrnea creando nuevas rutas al agua

subterrnea a travs de las excavaciones.

Cambio de ubicac in de los lmites

hidrogeolgicos.

Impactos del

Drenaje de Mina

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Impactos del

Drenaje de Mina

Proyecto Poracota, Per

El flujo se concentra en vas preferentes de flujo,

ocasionando flujo convergente con mayores

velocidades de filtracin.

La subsidencia (asentamiento del terreno)

ocasionada por las labores mineras subterrneas o

por el descenso del nivel fretico puede abrir fallas y

fisuras, lo cual incrementar la permeabilidad a

escala local.

Alteracin de las presiones intersticiales.

Arrastres de material y disolucin de materiales

solubles.

Percepcin pblica.

Se podra presentar drenaje cido de roca o la

presencia de ciertos metales provenientes del

cuerpo mineral, por lo queen este caso no sera

adecuado descargar esta agua al ambiente sin

tratamiento previo.28 de abril de 2015

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Desarrollo de condiciones para la

formacin de agua cida,incrementndose la concentracin

de metales. Los metales provienen

de las paredes del tajo.

Prdida continua por evaporacindel agua subterrnea a travs de la

superficie del lago formado en el

tajo.

Incremento gradual de la salinidad y

del contenido de metales debido aconcentracin de sales porevaporacin.

Mina Berkley, Montana

(USA)

Impactos de Formacin

de Lagos en Tajos

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Probable contaminacin de recursos

hdricos subterrneos y superficiales

aguas abajo del tajo.

Probable envenenamiento crnicode animalessalvajes y domsticos.

Creacin de hbitat para vidaacutica donde la calidad del agua

lo permite.

Capacidad de almacenamiento deagua para el control de avenidas.

Creacin de oportunidades derecreacin acutica.

Impactos de Formacin

de Lagos en Tajos

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6. Estudios Hidrogeolgicos

Tpicos en Minera


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Infraestructura: botaderos,depsitos de relaves, tneles,

tajos.

Abastecimiento de agua

subterrnea.

Drenaje de la mina.

Gestin de recursos hdricos

subterrneos.

Componente hidrogeolgica deestudios de impacto ambiental,

de lnea base, de cierre y

geotcnicos.

Evaluacin de contaminacin yremediacinde acuferos.

Depsito de relaves en

Antamina

Depsito de relaves en Huanzal(Modelo en SEEP/W)

Estudios Hidrogeolgicos

Tpicos en Minera

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7. Preguntas Usuales

en Minera con Respecto al Agua


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Qu Aspectos Sobre Recursos Hdricos se Deben

Considerar para el Desarrollo de una Mina?

Los tipos, volmenes y calidad del agua que se tienen en los recursoshdricos existentes en el rea.

Usos actuales y probables usos futuros de los recursos hdricos.

Tendencias histricas en la cantidad y calidad de los recursos

hdricos.

Sensibilidad de los recursos hdricos a la demanda o a la

contaminacin.

La demanda en la mina.

Evaluacin de contaminacin y remediacinde acuferos.

La forma de extraccin del agua en la mina.28 de abril de 2015

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Qu Aspectos Sobre Recursos Hdricos se Deben

Considerar para el Desarrollo de una Mina?

Potenciales efectos en el rgimen hdrico en la regin debido aldesarrollo de la mina.

Costo del agua: es funcin de la cantidad disponible y la

correccin de la calidad que sta precise (tratamiento).

Derechos de agua a respetar (importante en presencia de

comunidades en la zona o si se quiere tomar agua de otrascuencas cercanas).

Consideraciones sociales (importante en presencia de

comunidades en la zona).

Legislacin y restricciones ambientales.

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Qu Factores se Deben Considerar en

el Clculo del Consumo de Agua en una Mina?

El consumo de agua de una mina depende principalmente deltamao de la operacin (toneladas procesadas por da), del tipo deproceso del mineral, del tipo de extraccin (tajo abierto o

subterrneo), su posicin respecto a la superficie fretica, lasdiversas operaciones (ej. control de polvo), el clima, el volumen de

agua recuperado y los requerimientos diarios de los empleados.

En la mayora de las operaciones mineras, una parte del agua

usada para procesar la roca se recupera de la laguna que se formaen el depsito de relaves.

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Qu Impactos Ocasiona la Exploracin

Minera en los Recursos Hdricos Subterrneos?

Normalmente, un programa deexploracin bien manejado debera tener

un impacto mnimo en los recursoshdricos existentes. Cuando se realizan

exploraciones mineras, normalmente lostrabajos que ms potencial tienen de

afectar a las aguas subterrneas ysuperficiales son las perforaciones y las

labores de exploracin subterrneas.

Estos factores deben ser adecuadamente

manejados para asegurarse que slo setenga un impacto mnimo y de ser posible

no se tenga impacto alguno en losusuarios de agua en los alrededores o en

el ambiente receptor.28 de abril de 2015

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Qu Impactos Ocasiona la Exploracin

Minera en los Recursos Hdricos Subterrneos?

Perforaciones:Cuando se perfora

en los alrededores de pozosabastecedores de agua

subterrnea, se debe minimizar eluso de aditivos de perforacin,tales como grasa para las tuberas

de perforacin y se debe utilizaragua de buena calidad para

perforar, pues de lo contrario se

estara introduciendo agua de malacalidad al acufero. Si seencontraran pozos artesianosfluyentes, estos deberan ser

sellados en superficie para evitarque se pierdan recursos hdricos.

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Qu Impactos Tiene el Descargar

Efluentes en Corrientes?

Cambios en la calidad del agua de la corriente

receptora (qumica, temperatura, turbidez).

Erosin del canal por donde se desplaza la

corriente receptora.

Impactos en la ecologa acutica en la

corriente receptora.

Posible transferencia de agua entre cuencas.

Reduccin de la capacidad de almacenar agua

de la corriente receptora.

Percepcin pblica.

Acumulacin de finos en canales, zanjas yreservorios conectados con la corriente

receptora.28 de abril de [email protected]


Cmo se Puede Minimizar la Competencia por

Recursos Hdricos en Zonas Rurales o Urbanas?

En algunos casos, las minas se ubican lo suficientemente lejos dereas urbanas de tal manera que no se tienen ningn conflicto por

el uso del agua.

En reas rurales s puede presentarse algo de competencia por

los recursos hdricos, sin embargo, en la mayora de los casosesto puede ser manejado de tal manera que usuarios existentes

no sean afectados.

Una mina puede minimizar su uso del agua a travs de un manejocuidadoso del agua. Por ejemplo, en varios casos, la mina puedeutilizar para sus operaciones el agua superficial y el agua

subterrnea que ingresa a las minas superficiales o subterrneas,o el agua recuperada de la laguna formada en el depsito de

relaves.

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Qu Aspectos Ambientales

se Deben Tener en Cuenta?

Los impactos del drenaje de agua de mina en la calidad y cantidadde los recursos hdricos en la zona.

La prdida de recursos hdricos.

La sobre explotacin de acuferos, produciendo el descenso delnivel fretico.

Alteracin del balance hdrico natural.

La forma de disposicin de efluentes mineros y de agua de

drenaje de mina.

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Qu Aspectos Ambientales

se Deben Tener en Cuenta?

La formacin de lagunas en los tajos.

Filtraciones de depsitos de relaves, pilas de lixiviacin y

botaderos.

Los impactos en los derechos de uso del agua.

La probable contaminacin por las operaciones (derrames dehidrocarburos, talleres, fugas en tuberas, etc.).

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8. Etapas para Tratar Problemas

de Aguas en Minas


Clase 1

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Etapas para Tratar

Problemas de Aguas en Minas

1. Definir el problema.

2. Desarrollar un modelo hidrogeolgico conceptual.

Unidades hidrogeolgicas (distribucin espacial y propiedades

hidrulicas).Rasgos hidrogeolgicos importantes (diques, fallas, zonas de

fracturas, etc.).Condiciones de borde.Esfuerzos hidrulicos (recarga, bombeo, drenaje de mina).

Cambios en niveles freticos.

3. Construir el modelo 3D.

Construir la malla 3D.Asignar condiciones de borde.Asignar propiedades hidrulicas.28 de abril de 2015

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Etapas para Tratar


4. Calibrar el modelo (coincidencia entre los resultados del modelo y

los flujos y niveles de agua medidos):

Rgimen uniforme: condiciones pre-minado. Rgimen variable: condiciones de esfuerzos de minado (datos

histricos y plan de minado).

5. Ejecutar el modelo en modo predictivo:

Simular el futuro plan de la mina. Calcular flujos, niveles de agua e impactos ambientales. Simular diferentes planes de drenaje.

6. Implementar un programa de monitoreo para medir niveles de aguay flujos.

7. Peridicamente recalibrar y actualizar el modelo con nuevos datos.28 de abril de [email protected]


Etapas para Tratar


Siempre se debe trabajar en equipo: geologa,

geotecnia, medio ambiente, planeamiento y

operaciones.

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9. Regulacin y Normativa

Peruana Sobre Agua


Clase 1

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Regulacin y Normativa

Peruana sobre Agua

RM-092-2014-MEM-DM Trminos de Referencia Comunes para los

Estudios de Impacto Ambiental Detallados (Categora III) de ProyectosMineros a Nivel de Factibilidad

Estndares nacionales de calidad ambiental para agua (Decreto SupremoN 002-2008-MINAM).

Resolucin jefatural 007-2015-ANA. Ley de recursos hdricos (Ley N 29338). Constitucinpoltica del Per, 1993. Ley general del medio ambiente (Ley N 28611). Ley de evaluacin de impacto ambiental para obras y actividades (Ley N

26786). Ley que establece el sistema nacional para la evaluacin de impactos

ambientales (Ley N 27446). Poltica y Estrategia Nacional de Recursos Hdricos del Per (2009). Plan Estratgico Institucionalde la ANA 2011-2015

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10. Investigaciones de Campo

en Hidrogeologa


Clase 1

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Investigaciones de Campo en

Hidrogeologa

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Hidrogeologa

HC-2

Falla

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Preguntas?

Clase 1

Fin

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Clase 1 - Introducción e Hidrogeología en Minería

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