Diseño de Botadero_2015

Diseño y Planeamiento Minero: “Secuencia de llenado de botaderos”.

Facultad de Ingeniería Departamento de Ingeniería en Minas

Profesor : Eduardo Contreras.

Integrantes : Simón Hidalgo

David Moscoso.

Fecha : 6 de Noviembre de 2015

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ResumenEl presente informe estudia los parámetros, diseño y metodologías necesarias para

establecer un botadero de lastre proveniente de una mina a rajo abierto. Se clarifica los requerimientos técnicos, económicos, sociales y ambientales necesarios para establecer una determinada ubicación, calculando volumen y tonelaje de material estéril total mediante la técnica de cubicación. Se describe los tipos de botaderos, formas y secuencias de llenado aplicándose a un caso práctico, ya ejecutado en una mina de Chile.

Una vez determinado la ubicación y posterior llenado del botadero de lastre, se especifican las medidas necesarias, para la mantención del botadero, con el fin de evitar posibles fallas, provocadas por sismicidad natural como también por tronaduras cercanas al botadero, aguas de lluvias excesivas y/o mala maniobrabilidad de chofer a cargo de la descarga. Además, el plan de cierre estipulado según el artículo N°494, donde se especifican los aspectos para la estabilización de talud, señalizaciones, medidas para escurrimientos superficiales de aguas lluvias, entre otros.

Finalmente, se estudia el caso práctico de Mina división MantoVerde de Anglo American, para ejemplificar la construcción y secuencia de llenado de un botadero de lastre de una mina explotada a Rajo Abierto.

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Contenido

Introducción.......................................................................................................................................1

Tipo de botaderos..............................................................................................................................2

Avance por volteo..........................................................................................................................2

De Relleno......................................................................................................................................3

De terraza o tortas.........................................................................................................................3

Descarga en piso............................................................................................................................4

Factores de diseño y construcción del botadero................................................................................5

Factores técnicos............................................................................................................................5

Factores económicos......................................................................................................................6

Factores sociales............................................................................................................................6

Factores legales..............................................................................................................................7

Cubicación..........................................................................................................................................8

Criterios de secuencia de llenado.......................................................................................................9

Construcción del botadero.................................................................................................................9

Mantenimiento de Botadero............................................................................................................13

Presión Ejercida por el Botadero......................................................................................................15

Plan de Cierre de Botaderos.............................................................................................................15

Ejemplo práctico..............................................................................................................................17

Plan Minero..................................................................................................................................19

Secuencia de llenado........................................................................................................................20

Llenado por distancia...................................................................................................................20

Llenado por tiempo......................................................................................................................20

Conclusiones....................................................................................................................................25

Bibliografía.......................................................................................................................................26

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Introducción Se denominan botaderos a las acumulaciones de material estéril procedentes de

explotaciones, ya sean cielo abierto (sobrecargas) o subterráneo (desarrollos mineros).

A diferencia del mineral que es extraído la mina depara su debido procesamiento, el desmonte o material estéril sigue otra ruta y requiere ser desechado de manera apropiada para asegurar condiciones aceptables de seguridad y medio ambiente. Esto significa el acarreo y disposición de importantes cantidades de material que deben ser dispuestos en botaderos especialmente acondicionados para ello. El tipo de botadero dependerá principalmente de la caracterización del material de desmonte que va a depositarse en dicho depósito. Existe una gran experiencia local en la gestión apropiada del desmonte de mina cuyas principales consideraciones vamos a tratar en el presente artículo.

El área de planificación es responsable de definir la forma y mejor ubicación física de los botaderos de estéril y otras obras necesarias para el desarrollo normal de la mina. Debe definir la secuencia de llenado de los botaderos basándose en criterios como distancias, tiempos, costos, medio ambiente, disponibilidad de equipos de apoyo, etc.

Esto último es lo que muchas veces no se hace con el debido detalle o no se le da la importancia que tiene. El llenado de los botaderos debe realizarse de manera racional, considerando que los tiempos de ciclo en el corto plazo, afectarán a los de largo plazo. En muy pocas ocasiones se establece la secuencia de llenado de un botadero, y menos aún, una secuencia óptima. Estas son, normalmente, decisiones del día a día, y que quedan en manos de los jefes de turno o planificadores de corto plazo. Por tanto, es necesario entregar una guía al corto plazo para que pueda establecer los destinos respecto del plan de largo plazo, y sobre este tomar las decisiones del día a día.

El costo de trabajos en los botaderos constituye de 10 al 25% del costo de explotación de un metro cúbico de mineral.

1 | U d e S a n t i a g o

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Tipo de botaderosEl nombre que reciba el botadero dependerá de la forma en que el estéril es depositado a

lo largo del tiempo o simplemente, la forma en que se construye. De esta forma, los botaderos más comunes son los siguientes.

Avance por volteoO también llamado “botadero de ladera” ya que la depositación el material estéril ocurre

en las laderas circundantes a la zona de explotación, ver ilustración 1.a. En Chile, es uno de los botaderos más comunes ya que es económicamente rentable y fácil de construir (descarga simple y fácil mantención), esto último, ya que se aprovecha la topografía del sector (en la cordillera). La estabilidad es un factor de importancia ya que debido al emplazamiento del botadero –topografía abrupta- se deben considerar la construcción de bermas de contención.


Berma

Ilustración 1.a: Botadero de avance por volteo. Fuente: rediseño y planificación de secuenciamiento de llenado de los botaderos en operación Mantoverde, Anglo

American Chile, Miguel Vásquez Z.

Ilustración 1.b: Angulo final de reposo y altura máxima de botadero. Fuente: Apuntes Ingeniería Civil en Minas, Universidad de Chile.

Ilustración 1.c: relevancia de curvas de nivel para botaderos y ángulo de talud de botadero. Fuente: Apuntes Ingeniería Civil en Minas, Universidad de Chile.

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De Relleno Llamado también como “botadero de quebrada” ya que la localización del botadero ocurre

en grandes accidentes geográficos (grandes cavidades, fenómenos de subsidencia, quebradas, etc.).

De terraza o tortas Este tipo de botaderos se construyen cuando no existen cambios significativos en la

topografía del sector cercano a la zona de explotación. En este tipo de botaderos se debe considerar la creación de rampas de acceso permanentes sobre las “tortas” por lo que afecta en la cantidad de horas operativas en los equipos de apoyo –bulldozer, wheeldozer, motoniveladoras, etc.-.


Ilustración 2: Botadero de relleno, se puede apreciar el accidente geográfico en la ilustración de la izquierda y como finaliza el relleno en la imagen derecha. Fuente:

Apuntes Ingeniería Civil en Minas, Universidad de Chile.

Ilustración 3: En la imagen superior se puede observar el botadero de tora y en la inferior el acceso a los niveles superiores mediante una rampa de acceso. Fuente:

Apuntes Ingeniería Civil en Minas, Universidad de Chile.

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Descarga en piso Se realiza en el mismo piso formando acopios, esto ocurre cuando no se cuenta con

equipos de apoyo constante. Luego de formar diferentes acopios, el equipo de apoyo genera un piso más alto en el cual se deposita la descarga.

Factores de diseño y construcción del botaderoLa relevancia que cae en la forma en que se construye un botadero es sobre la

homogeneidad y estabilidad del mismo. Ya extraído el material estéril, debe ser depositado en áreas específicas y adecuadas por lo que es muy importante definir las características del lugar. Los factores se sustentan en la disponibilidad del espacio físico, tamaño y tipo de construcción.

Factores técnicos - Capacidad requerida

Dado que el plan minero estima el volumen y secuencia de llenado del botadero, se define el área a utilizar. Se tiene control con el tamaño del estudio.

- Características geotécnicas del material

El estéril del botadero posee densidad, humedad, ángulo de reposo y granulometría dada por tronadura. Estas características disponen al material en la depositación y compactación del botadero.

- Análisis de estabilidad

Es un punto importante a evaluar, el lugar donde se depositará el material debe ser geológica y geomecánicamente apto para ello (por la gran cantidad de estéril) ya que se pueden provocar accidentes geomecánicos en el sector minero –hundimiento- o en los alrededores –distribución de


Ilustración 4: En la imagen de la izquierda, muestra la depositación de acopios por parte del camión sobre el botadero. La imagen a la derecha, muestra el trabajo que hace el equipo de apoyo para mover dichos acopios. Fuente: Apuntes Ingeniería Civil en Minas, Universidad de

Chile.

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esfuerzos-. Se debe realizar una evaluación geotécnica para la estabilidad y caída de material en las condiciones más desfavorables, mientras que para la estabilidad en condiciones sísmicas se consideran coeficientes sismos (datos históricos).

- Ubicación física

El sector de emplazamiento debe carecer de importancia económica, es decir, no debe haber presencia de recursos utilizables a futuro ni construcciones ingenieriles cercanas ya que el botadero es permanente. Los límites están definidos desde la planificación, además de las condiciones geográficas (cauces de ríos y talud de cerros) se encuentran las obras propias de la mina (límites del rajo final, pertenencia minera, caminos, etc.).

- Reprocesamiento de materiales

Se debe analizar posibles instalaciones que permitan la recuperación de soluciones (así evitar la contaminación a sectores contiguos). Esto, para el reprocesamiento de estériles cuando sea necesario.

- Terreno de fundación

Las condiciones del terrenos deben ser buenas, en donde predomina la estabilidad, el botadero se puede situar un sector llano o aprovechando accidentes geográficos. La base del botadero se encuentra definido por unidades geotécnicas, si hay dos unidades en contacto, se utiliza el valor medio de las unidades de contacto.

- Hidrogeología y drenaje

Se debe tener prevención ante futuros problemas de caudales de agua sobre los depósitos de estériles, el control sobre la estabilidad y erosión es esencial. La creación de zanjas ayuda en la falta de drenaje que pueda existir en los botaderos.

- Esponjamiento

Recae en el aumento de volumen de la roca con respecto al material in situ.

- Ángulo de reposo

El ángulo de reposo varía entre 34° y 37° dependiendo de la granulometría.

- Berma de estabilidad

La estabilidad del botadero es fundamental y las bermas de contención juegan un papel fundamental al alcanzar grandes alturas (con una o más terrazas).

- Rampa

Medio por el cual los equipos acceden al nivel superior del botadero para descargar, las dimensiones de la rampa están en función de las dimensiones del equipo (criterio operacional como mínimo de 3 veces el ancho del equipo de transporte). Se deben considerar la construcción de pretiles de seguridad (en función del radio de las ruedas), al borde de la rampa y en la pata de la rampa.


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- Altura de botadero

Mientras mayor sea la altura del botadero, mayor es la probabilidad de que ocurran colapsos geomecánicos (por fractura o hundimiento). Es indispensable la utilización de equipos de apoyo, una mayor altura implica la construcción de rampas más grandes, por ende, mayor costo.

Factores económicos Para maximizar los beneficios, se deben reducir los costos operacionales, es así como la

operación y ubicación de los botaderos deben ser estratégicos ya que los costos asociados son fuertemente dependientes del transporte. El emplazamiento del botadero debe ser lo más próximo posible a la explotación del rajo (lugar definitivo) para disminuir el uso de equipos de apoyo y de transporte.

Factores sociales La creación de un botadero no debe crear un impacto ambiental por lo cual se debe

realizar un estudio de impacto ambiental. Se debe garantizar la estabilidad en el diseño durante toda la vida del botadero para no generar daños a terceros en los alrededores (o simplemente al medio ambiente). Es esencial tener cuidado en el medio ambiente tanto previo como post del emplazamiento considerando seguridad, contaminación, deterioro del paisaje, etc.

Factores legales El Sistema de Evaluación de Impacto Ambiental (SEIA) es quien evalúa y certifica a

cualquier proyecto para que cumpla con los requisitos medioambientales. Se rige bajo la Ley Nº 19300 – Ley de Bases Generales del Medio Ambiente- la cual fue modificada últimamente por la Ley Nº 20417/2010.

El titular de un proyecto o actividad debe demostrar que cumple con las normas ambientales por medio de una Declaración de Impacto Ambiental (DIA) o un Estudio de Impacto Ambiental (EIA) y que se hace cargo de los impactos ambientales que genera. EL SEIA evalúa de forma previa a la ejecución del proyecto, el cual debe ingresar como:

“Proyectos de desarrollo minero, incluidos los de carbón, petróleo y gas comprendiendo las prospecciones y exploración, plantas procesadoras y disposición de residuos y estériles, así como la

extracción industrial de árido”.

Se formula una DIA cuando el titular del proyecto establece en una declaración jurada que la actividad no provocara daños medio ambientales cumpliendo la norma vigente. En cambio, se crea un EIA cuando el titular declara que el proyecto provocará daños medioambientales por lo cual propone soluciones para mitigarlos.

Con respecto al DS Nº 132 del Ministerio de Minería, se hace referencia a los botaderos:

- Art. 255


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El vaciado del material en puntos de descarga (botaderos, parrillas, chancadores, etc.) deberá ser regulado por las máximas medidas de protección – barreras delimitadoras, iluminación, señalización y procedimientos de operación- para evitar:

Deslizamientos o caídas de equipos por pendientes o en desniveles Vaciado accidental en lugares inhabilitados. Lesiones a personas, daños a estructuras, equipos e instalaciones.

- Art. 339

Tanto botaderos de estériles como acumulación de mineral deben ser establecidos, revisador y aprobados por el SEIA, se garantiza estabilidad y máxima seguridad en construcción como crecimiento. También, la empresa deberá presentar un plan de cierre en conjunto con lo anterior señalado.

- Art. 340

Para obtener estabilidad en los botaderos se debe tomar en cuenta el diseño, la resistencia del terreno de emplazamiento, el tipo de material depositado y sus características, ángulo de talud, altura final que alcanzará, el expedito drenaje tanto natural como artificial y sismicidad natural o artificial.

- Art. 342

En la construcción de un botadero, se deben tomar las siguientes medidas de protección:

Control permanente y estabilidad de los bordes de vaciado a los botaderos. Diseño y construcción de bermas en los bordes, cordón de seguridad en el borde a una

altura que equivale al radio de la rueda del camión de mayor tamaño. Los botaderos deberán tener una pendiente positiva, en dirección al borde – a lo menos

un 1% -. Iluminación y señalización que facilite el vaciado.

- Art. 344

No se permite el desecho o residuos de cualquier otra naturaleza en los depósitos de estériles.


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Cubicación La etapa de cubicación del botadero, pretende establecer el tamaño y área basal que

requerirá para disponer de los materiales enviados a lastre. En una primera parte, se realiza un diseño preliminar del botadero, logrando obtener un tamaño y características preliminares del botadero final. Esta cubicación se efectúa ya sea por plantas o bien por perfiles. En el caso de utilizar plantas se determinan las áreas basales y superiores estimadas del botadero y su volumen se calcula como la semisuma de las áreas, multiplicada por la altura del botadero. Esta altura se estima en base a las curvas de nivel y el cálculo de tonelaje se obtiene a partir del volumen, empleando la densidad esponjada compactada del material a depositar. El objetivo de esta etapa consta de una cubicación más precisa, a través de módulos preestablecidos, a partir de los cuales se determina la secuencia de llenado.

Una vez que se cumplen las necesidades requeridas para el botadero, se realiza un nuevo diseño, pero con una mayor exactitud. A partir del último diseño se comenzará con la determinación de la mejor secuencia de llenado, pudiendo identificar básicamente 2 tipos: módulos radiales y módulos cúbicos o semicúbico.

Modulo Radial: Corresponden a subdivisiones radiales que se realizan cada cierta distancia de metro en la horizontal. Esta división se re realiza a partir del punto de vaciado, considerado como centro de circunferencia, radiando arcos hasta cortar con los límites de las crestas del botadero Los módulos así definidos en la superficie se proyectan hasta cortar con la base conforme al ángulo de talud considerado. La cubicación se realiza por curvas de nivel, de igual forma que en la cubicación por plantas, calculando las áreas para cada módulo y multiplicando por la diferencia de nivel entre ellas o mediante la utilización de algún software computacional.

Modulo Cúbico o semicúbico: Corresponde a la subdivisión de las unidades con dimensiones superficiales cuadradas o rectangulares. La cubicación se realiza por perfiles, calculando las áreas para cada módulo y multiplicado por la diferencia de nivel entre ellas, obteniendo la capacidad total al sumar todos los módulos. Cada módulo debe tener un baricentro, que permite definir la cota de destino, la distancia de transporte y su capacidad en toneladas. Esto permite determinar su costo por toneladas, que se utilizará posteriormente para la secuencia económica de llenado. El baricentro es la proyección horizontal del centro de masa o centro de gravedad de un cuerpo. El objetivo de los baricentros es tener un punto representativo de cada módulo, a fin de poder determinar distancias de transporte. Para definir módulos de llenado se necesitan, en general, los parámetros de diseño de botadero (talud, volumen, etc.), conocer los diferentes niveles de vaciado, el área disponible para vaciar (topografía), cantidad de estéril enviada a botadero según plan minero, y la secuencia de llenado.

Actualmente se pueden obtener cálculos de volumen muy precisos mediante la utilización de algún software minero, tales como Vulcan, Minesight u otro. Cada uno de ellos ocupa metodologías distintas para la determinación de volúmenes.

Cada tonelada de material a depositar en el sector habilitado para este fin tendrá un costo asociado, de manera que es de suma importancia evaluar correctamente el botadero en un proyecto de explotación a rajo abierto. Dicho de otra forma, cada bloque de estéril dentro de la explotación, tendrá asociado un costo de extracción extra por concepto de manejo fuera de la mina, por lo que se requerirá de una planificación especial para su disposición fuera de la explotación.


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Criterios de secuencia de llenadoSe debe determinar todos aquellos módulos factibles de llenar, es decir, que

cuenten con su correspondiente nivel inferior ya lleno, física o naturalmente. Luego, en función de los costos de transporte se determina el módulo más económico a llenar.

Dentro de los criterios específicos para la depositación del lastre, se encuentra la distancia más corta de transporte (o el tiempo de ciclo menor). Esta distancia llamada perfil de transporte entre faena y botadero, se calcula a partir de las rutas que se necesitan recorrer entre el punto de origen del material hasta el baricentro del módulo en construcción, incluyendo diferencia de cotas. Estos perfiles cambian a medida que se desarrollan el botadero y la mina.

Luego, es posible determinar una secuencia económica de llenado el cual depende del costo de transporte de cada módulo, creando un diagrama de llenado, completando totalmente un módulo, antes de avanzar al siguiente.

Costo de transporte = Costohorario(US$h ora )∗Tiempo transporte(hora)

Capacidad camió n(t)

Construcción del botaderoEn la geometría del botadero intervienen una serie de factores que se deben tomar en cuenta,

como son la cota inicial, capacidad requerida y límites del botadero.

Cota de Entrada: Estará en función de la cota de los bancos que alimentarán con sus materiales al botadero.

Capacidad requerida: Debe ser tal que sea capaz de recibir todo el material de los bancos asociados al plan minero respectivo.

Límites del botadero: La forma que adoptará el botadero será en función de los límites que se le impongan a éste, pero también se deben considerar las condiciones naturales que pueden estar presentes, tales como cauces de ríos y talud de los cerros, y las limitaciones propias de la faena, como límites del rajo final, límites de la pertenencia, presencia de caminos e instalaciones proyectadas.

El método de formación del botadero tiene importancia sobre la homogeneidad y estabilidad del mismo, predominando, según los casos, la estratificación horizontal y la paralela al talud. Para el vertido del material destinado a botadero, existen diversas formas de llevarlo a cabo, siendo la más utilizada en Chile, el vertido directo desde el camión, maniobra altamente riesgosa. La forma de aminorar el riesgo en el vaciado es generando un cordón de seguridad y evitando pasar la altura máxima establecida por el departamento de geomecánica. También se suele implementar otras medidas como por ejemplo el uso de equipos de apoyo como Bulldozer, cintas transportadoras o una mezcla de ambas para hacer llegar el material al borde del botadero.


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El llenado de botadero utilizando cinta transportadora es una tecnología que fue aplicada a comienzos de la década del 90 en la mina Chuquicamata, el cual consiste en la utilización de una estación de chancado (por lo general semimovil) al interior del rajo y un sistema de correas que transporta el material hasta el borde del botadero.


Ilustración 5: Avance por Volteo (contención de Fases). Fuente: Diseño y secuencia de llenado botadero de lastre Mina Gualcamayo. Felipe

Brücher O., USACH.

Ilustración 6: Avance por Plataformas (el número indica el orden de depositación). Fuente: Diseño y secuencia de llenado botadero de lastre Mina Gualcamayo. Felipe

Brücher O., USACH.

Ilustración 7: Avances sobre Plataformas. Fuente: Diseño y secuencia de llenado botadero de lastre Mina Gualcamayo. Felipe Brücher O., USACH.

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Ilustración 8: Libre desde Correa (riesgo de polvo). Fuente: Diseño y secuencia de llenado botadero de lastre Mina Gualcamayo. Felipe Brücher O., USACH.

Ilustración 9: Método combinado Correa-Bulldozer. Fuente: Diseño y secuencia de llenado botadero de lastre Mina Gualcamayo. Felipe Brücher O., USACH.

Ilustración 10: Método combinado Camión-Bulldozer. Fuente: Diseño y secuencia de llenado

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Ilustración 10: Método combinado Camión-Bulldozer. Fuente: Diseño y secuencia de llenado

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Existen diversas medidas de contención y drenaje de las aguas que podrían afectar al botadero. Es recomendable suspender los vertidos en épocas de fuertes lluvias, ya que el agua permite un mayor riesgo de deslizamiento y de estabilidad en los taludes del botadero.

Para determinar la secuencia óptima de llenado del botadero se utilizan diversas técnicas, siendo la más usada la subdivisión del botadero en pequeños volúmenes de material, denominados módulos de llenado. La determinación de un baricentro de cada módulo que se


Ilustración 11: Vaciado directo desde camión. Fuente: Diseño y secuencia de llenado botadero de lastre Mina Gualcamayo. Felipe Brücher O., USACH.

Ilustración 12: Vaciado desde camión, distribuido y compactado mediante Bulldozer. Fuente: Diseño y secuencia de llenado botadero de lastre Mina Gualcamayo. Felipe Brücher O.,

USACH.

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genera con forma radial desde el punto inicio del botadero, permite estimar las distancias de transportes.

Una vez determinado el punto final del material, nos encontramos posibilitados para medir el perfil de transporte, el cual no es más que la distancia horizontal, pendiente y gradiente medido desde el origen, dado por el banco de donde al interior pit de donde proviene el material y el baricentro del módulo de llenado. Cuando se complete la capacidad del módulo de llenado, se vuelve al procedimiento de medir el baricentro del siguiente módulo de carga del botadero y se mide su perfil de transporte asociado. De esta manera, avanzamos en el llenado del botadero según tonelaje indicado en el plan minero. Con las distancias de transporte, sumado a otras variables (velocidades camiones, pendiente utilizadas en distancias, pendiente y gradiente, costos unitarios de transporte) se obtiene el costo de transporte de los materiales, los cuales nos entregarán la secuencia económica de llenado del botadero.

Al momento de la construcción de los botaderos, podemos encontrar una serie de accidentes, los cuales generalmente se deben a:

Deslizamiento por los taludes de los bulldozer, motoniveladoras y en ocasiones camiones. Caída de bolones sobre personal o maquinaria que se encuentre a los pies del botadero y

no hayan respetado los límites preventivos. Interrupción de caminos producto de derrames. Hundimiento de bordes. Choques de maquinaria producto de la mala maniobra de los operadores. Volcamiento de camiones.

Al proyectar un botadero, debe pensarse en su eventual abandono, por ello se deben incluir las medidas que se adoptarán una vez que se hayan finalizado el vertido de material.

Un botadero deberá ser estable en el tiempo, no contaminar el medio ambiente y además de ser posible restablecer el paisajismo y asegurar la reutilización del terreno para otros usos (agrícolas, urbanos, etc.).

En la actualidad, los países desarrollados exigen un tratamiento mínimo el cual consiste en un recubrimiento vegetal de espesores no menores a 40 cm., debiendo ensayarse y justificarse las especies que aseguren un crecimiento adecuado en las laderas.

Mantenimiento de BotaderoPara evitar situaciones de riesgo y accidentes provocado por deslizamiento y colapso del

borde del botadero, se debe atacar el punto crítico del asunto, la compactación, ya que así se puede lograr que el material suelto llegue a ser lo más parecido posible a un material compacto, consiguiendo una mejor estabilidad.

La compactación se puede realizar en función de los recursos con que se disponga, pero generalmente se recurre al apoyo de equipos como bulldozers y wheeldozers, no siendo muy común observar rodillos compactadores en estos sectores aunque la presencia de estos sería de gran utilidad.


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Se debe tomar en cuenta que la densidad con que llega y se deposita el material, por ejemplo puede ser de 1,8 t /m3(para una densidad in situ de 2,4 t /m3), una buena compactación o mantención de un botadero tendría que permitir alcanzar densidades cercanas a 2 t /m3, esto depende de la granulometría, el grado de esponjamiento con el cual llega el material a los botaderos y la calidad de mantención del depósito. Puede que la densidad en niveles inferiores del depósito sea mayor por la presión que ejerce la terraza de material dispuesto encima de este nivel, por lo que se podría esperar un comportamiento decreciente de la densidad en función de la altura.

Otro principio básico de un buen mantenimiento, indica que el botadero debe tener un frente de descargue disponible para que el camión vacíe la carga, y pueda circular por el talud. Para lograr este objetivo, se debe considerar:

Mantener una berma uniforme y alineada de 1.5 metros (½ llanta) de altura, para permitir que el camión pegue las cuatro ruedas traseras a dicha berma y brinde seguridad al operador al retroceder.

Las pilas encontradas en el botadero cerca de la berma deben ser empujadas en sentido perpendicular a ella, emparejar el piso de derecha a izquierda con el fin de mantenerse siempre por el lado visible del operador del camión que retroceda hacia su sitio de descargue.

El trafico del equipo pesado compacta el estéril descargado por tanto, el piso cederá a medida que el botadero avanza .Considerando que cuando un botadero se llena de material húmedo o cuando la pata del talud de avance del botadero tiene agua depositada , el frente de avance se agrietara . Entonces se debe cortar toda la zona fallada unos seis metros detrás de la grieta con una pendiente fuerte. Luego se inicia un nuevo descargue en dicha área con un material seco.

La topografía marcará la vía principal del avance del botadero según el avance en forma de espina de pescado, por lo tanto es necesario un equipo topográfico que realice el chequeo del avance del botadero, colocando estacas señalizando cortes, rellenos, o hitos.


Ilustración 13: Compactación y problemas de mala homogeneidad. . Fuente: Diseño y secuencia de llenado botadero de lastre Mina Gualcamayo. Felipe Brücher O., USACH.

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Presión Ejercida por el BotaderoLa presencia de botaderos de gran volumen puede generar un efecto de presión sobre

infraestructuras mineras cercanas. Es por ello que dentro de las consideraciones para la selección de un lugar para la disposición de material se debe incluir un estudio detallado de las condiciones del sector, para definir si el terreno será capaz de soportar sin problemas la disposición de estéril. Es importante destacar que existen casos en que al encontrarse el botadero muy cercano a la explotación de la mina, se detectan algunas anomalías en el rajo producto de la presión ejercida por los depósitos de estéril.

Ilustración 14: Presión ejercida por botadero. Fuente: Diseño y secuencia de llenado botadero de lastre Mina Gualcamayo. Felipe Brücher O., USACH.

Plan de Cierre de BotaderosDe acuerdo al artículo N º 494 se deberán contemplar al menos los siguientes aspectos:

Para la estabilización de taludes se requieren:

a) Establecer el Riesgo Sísmico por magnitud de los terremotos de la zona.b) Asociar la Aceleración Amáx con los sismos de la zona (Coef. Sísmico determinado en Nch. Nº

433).c) Determinar el Factor de Seguridad y Desplazamientos máximos Verticales y Horizontales si

lo amerita.

Para las señalizaciones:

a) Las señales de seguridad están definidas como una combinación de forma, color y símbolo.b) Las señales se clasifican según la información que proporcionan en señales:

- Prohibición y obligación forma de señalética, redonda- Advertencia de atención o peligro en forma de señalética triangular e- Información de salvamento o indicativa en formas de señalética rectangular o cuadrada.

c) Los colores de seguridad significan lo siguiente:

- Color rojo: Parada, Prohibición, Desconexión de Urgencia y Lucha contra incendios, (su color de contraste es el blanco).


Botadero

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- Color amarillo: Atención, Peligro, Señalización de riesgos, Pasajes peligrosos y obstáculos, (su color de contraste es el negro).

- Color Verde: Puestos de primeros auxilios y situaciones de seguridad como salidas de socorro y salvamento (su color de contraste es el blanco).

- Color azul: Señales de obligación, (su color de contraste es el blanco).

d) Los símbolos de seguridad son imágenes que describen una situación de manera auto explicativa y sus dimensiones estarán de acuerdo a la distancia, desde la cual debe ser percibida claramente por el observador.

Para la caracterización de efluentes se requieren:

a) Monitoreo que indicará si se requiere sistema de tratamiento.b) Construcción de canales perimetrales para el manejo de los drenajes ácidos y,c) Disposición final en Planta de tratamiento o Almacén.

De acuerdo al artículo Nº 496 el Plan de cierre de Botaderos y ripios de Lixiviación deberá contemplar los siguientes aspectos:

1. Construcción de diques interceptores y canales evacuadores de aguas lluvia.

2. Estabilización de taludes.

3. Cubrimiento con membranas impermeables y/o suelo natural, u otros.

4. Compactación y definición de pendientes de superficie.

5. Lavado de ripios.

Para el cierre de los Botaderos:

a) Los Taludes de los botaderos serán estables durante el período de operación; sin embargo, en el largo plazo es posible la ocurrencia de fallas locales, afectando pequeñas áreas al pie de los botaderos.

b) Delimitar y Señalizar en el terreno mediante letreros de advertencia de peligro, para prevenir daños y accidentes producto de las fallas mencionadas en punto anterior.

c) Al final de la vida útil, clausurar caminos de acceso a estas áreas.d) Habilitar canales perimetrales cuando estos botaderos queden expuestos a escurrimientos

superficiales de aguas lluvia (desviar flujos evitando inestabilidad).


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Ejemplo práctico Se tomará la división Mantoverde de Anglo American para ejemplificar la construcción de

un botadero como también la secuencia de llenado. Mantoverde es una serie de yacimientos de óxidos que explota a rajo abierto, se encuentra ubicada en la tercera región de Chile a 56 kilómetros al sureste de la ciudad de Chañaral y a 100 kilómetros en línea recta al norte de Copiapó.

Mantoverde cuenta con 4 botaderos de estériles, de los cuales se tomará el botadero SUR-ESTE (BOSE). Este botadero se encuentra al Sureste del Rajo Mantoverde Norte y al Este del Rajo Mantoverde Sur ocupando una superficie total de 149,8 Ha.

- Coordenadas de BOSEUTM Norte: 7.059.555UTM Este : 371.033


Ilustración 15: Ubicación MantoVerde. Fuente: museo virtual atacama, W. Griem, 2009, 2015.

Ilustración 16: Tanto la imagen de la derecha como la izquierda, muestran la topografía inicial (2013) con el diseño del BOSE sobre

él. Además, la entrada a cada nivel del botadero –baricentro-. Fuente: Rediseño y planificación de secuenciamiento de llenado

de los botaderos en operación Mantoverde, Anglo American Chile, Miguel Vásquez Z, 2014, USACH.

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- Capacidad de BOSE (densidad de 2 Kt/m3)

Tabla 1: Capacidad botadero Sur-Este.

COTA VOLUMEN (M3) TONELAJE (Kt)1005 41 404 82 8101026 14 135 28 2701045 10 367 20 734

TOTAL 65 907 131 813

- Análisis de estabilidad de BOSE

Tabla 2: Resultado del análisis de estabilidad del botadero Sur-Este.

Secciones EstáticoDinámico

Sismo de Operación Sismo MáximoPerfil Talud FS FS FS

1 1 Global

1,393,06

1,182,32

1,031,88

2 1Global

1,362,63

1,152,00

0,991,63

3 1Global

1,342,29

1,151,78

1,001,45

Se observa que los botaderos son estables tanto a nivel de talud como a nivel global.

Plan Minero La siguiente tabla contempla el plan minero LOM 2 2012 (movimiento de waste y roca extraída)

Tabla 3: Plan Minero LOM 2 2012.

2013 2014 2015 2016 2017 TOTALES

TOTAL HEAP MINA A PROCESO

Kton%Cut%CuS

%CaCO3

7 6170,730,531,36

4 9000,620,511,84

9 1610,650,562,16

7 9090,680,531,42

3 2440,800,674,08

32 8310,690,551,94

TOTAL HEAP MINA A CANCHAS

Kton%Cut%CuS

%CaCO3

1 9710,700,471,81

4 6790,550,462,47

1 4840,590,527,77

7600,900,777,87

1 0820,850,728,32

9 9760,640,524,18

TOTAL HEAP MINA

Kton%Cut%CuS

%CaCO3

9 5880,720,511,45

9 5790,580,492,15

10 9150,640,552,88

11 1830,610,481,63

4 3260,810,695,14

45 5910,660,522,33

TOTAL DUMP MINA A PILAS

Kton 10 6570,37

8 3610,38

7 9880,35

8 4790,36

4520,36

35 9370,37


|

%Cut%CuS

%CaCO3

0,251,15

0,241,70

0,231,62

0,220,89

0,253,27

0,241,35

TOTAL WASTE Kton 18 760 28 452 30 210 21 119 5 322 103 863TOTAL ROCA EXTRAIDA Kton 39 006 46 392 49 113 40 781 10 100 185 391

El total de lastre a transportar es de 103863 Kton –entre los años 2013 y 2017-.

El secuenciamiento de llenado según el LOM 2 2012 para el BOSE es:

Tabla 4: Secuenciamiento de llenado LOM 2 2012

AÑO Kt2013 7 9382014 8 7502015 6 0892016 4 8972017 74

TOTAL 27 749

La tabla anterior muestra la cantidad de material estéril que debe recepcionar el botadero Sur-Este entre los años 2013 y 2017.

La capacidad total del botadero Sur-Este se muestra en la siguiente tabla.

Tabla 5: Capacidad restante- BOSE.

COTA VOLUMEN (Mm3) TONELAJE (Kt)1005 31 850 63 6991026 13 462 26 9241045 10 275 20 549

TOTAL 55 586 111 172

Secuencia de llenadoLa secuencia de llenado para cada módulo puede hacerse de 2 formas: la secuencia de

llenado por distancia o por el tiempo que demora en llegar al módulo el camión.

Llenado por distancia Toma en cuenta la distancia que debe recorrer el camión desde la entrada del botadero

hasta llegar a la zona de descarga de cada módulo. La forma del secuenciamiento se hace en función a la optimización de la distancia –se descarga primero en donde la distancia sea menor-.

En el caso de que la distancia más corta sea el módulo de la cota superior –sin llenarse el módulo base- es necesario llenar el módulo base para que el superior no quede colgado (lo que provocaría no poder descargar en él).


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El botadero sur cuenta con 3 niveles (1005, 1026 y 1045)

Módulo 1 2 3 4 5 6 7 8Dist (km) 2,26 2,66 3,06 3,46 3,86 1,10 1,50 1,90

Módulo 9 10 11 12 13 14 15 16Dist (km) 2,30 2,70 3,10 1,73 2,13 2,53 2,93 3,33

Llenado por tiempoToma en consideración el tiempo que demora en ir, descargar y volver el camión desde la

entrada del botadero hasta la descarga en los módulos.

Es necesario contar con las distancias y velocidades de los camiones –se utilizan los inputs del camión en camino horizontal e inclinado-. Esta forma de secuenciamiento se realiza en base a la optimización del tiempo (se descarga primero donde el tiempo sea menor).

Si el tiempo menor se da en un módulo de una cota superior, pero el modulo base no se ha llenado, es necesario hacerlo para que el superior no quede colgado (no podría descargar en él).

Tabla 6: División distancias módulos BOSE.

DISTANCIAS (Km)Módulo Nivel Subida Bajada Total

1 2,26 - - 2,262 2,66 - - 2,663 3,06 - - 3,064 3,46 - - 3,465 3,86 - - 3,866 0,70 0,20 0,20 1,107 1,10 0,20 0,20 1,508 1,50 0,20 0,20 1,909 1,90 0,20 0,20 2,30

10 2,30 0,20 0,20 2,7011 2,70 0,20 0,20 3,1012 0,93 0,40 0.40 1,7313 1,33 0,40 0,40 2,1314 1,73 0,40 0,40 2,5315 2,13 0,40 0,40 2,9316 2,53 0,40 0,40 3,33


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Para conocer los tiempos de viaje, es necesario utilizar las velocidades para cada tipo de distancias (ver tabla 7), además, el tiempo de descarga en el botadero es de aproximadamente 0.025 Hrs.

Tabla 7: Tiempos de viaje para los camiones en Hrs.

TIEMPO (HR)Módulo Nivel Subida Bajada 75 metros Total

1 0,06 - - 0,01 0,102 0,07 - - 0,01 0,113 0,08 - - 0,01 0,124 0,09 - - 0,01 0,135 0,11 - - 0,01 0,146 0,02 0,02 0,01 0,01 0,087 0,03 0,02 0,01 0,01 0,098 0,04 0,02 0,01 0,01 0,109 0,05 0,02 0,01 0,01 0,11

10 0,06 0,02 0,01 0,01 0,1211 0,07 0,02 0,01 0,01 0,1312 0,02 0,03 0,01 0,01 0,1113 0,03 0,03 0,01 0,01 0,1214 0,05 0,03 0,01 0,01 0,1315 0,06 0,03 0,01 0,01 0,1416 0,07 0,03 0,01 0,01 0,15

Con los tiempo obtenidos, se realiza el secuenciamiento de llenado en base al tiempo utilizado por el camión (ida y vuelta), ver la siguiente tabla.

Tabla 8: Tiempos optimizados de viaje para cada módulo.

TIEMPOS OPTIMIZADOSMódulo Tiempo (Hrs)

6 0,081 0,107 0,09

12 0,112 0,118 0,10

13 0,123 0,129 0,11

14 0,134 0,13

10 0,1215 0,145 0,14

11 0,1316 0,15


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Capacidad total del botadero Sur-Este.

Tabla 9: Capacidad de cada módulo para la cota 1005.


COTA MÓDULO COORD. X COORD. Y COORD. Z VOLUMEN (Mm3)

TONELAJE (Kt)

1005

6 61 506 97 364 1 026 2 715 5 4297 61 569 97 113 1 026 2 604 5 2098 61 553 96 894 1 026 2 159 4 3189 61 593 96 683 1 026 2 322 4 645

10 61 575 96 481 1 026 2 048 4 09711 61 619 96 301 1 026 1 613 3 227

TOTAL 13 462 26 924


Ilustración 17: Localización y secuencia de llenado para cada módulo en la cota 1005.


TONELAJE (Kt)

1005

1 61 311 97 011 1 005 4 925 9 8512 61 384 96 720 1 005 5 456 10 9113 61 411 96 501 1 005 6 467 12 9354 61 428 96 286 1 005 7 059 14 1195 61 452 96 080 1 005 7 942 15 884

TOTAL 31 850 63 699

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TONELAJE (Kt)

1005

12 61 754 97 317 1 045 1 132 2 26313 61 614 97 270 1 045 3 012 6 02514 61 559 97 083 1 045 2 901 5 80115 61 641 96 709 1 045 1 977 3 95516 61 620 96 528 1 045 1 253 2 505

TOTAL 10 275 20 549



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Conclusiones Concluida la investigación, se identificó los factores predominantes que se deben tener en

cuenta en el diseño, ubicación y secuencia de un botadero. Gracias a esta información es posible conseguir el principal objetivo del ingeniero de minas: minimizar costos, reduciendo los tiempos de ciclo de transporte, así como la mejor distribución de tonelajes, para el llenado de cada piso y módulos del botadero.

Es posible corroborar todo lo planteado teóricamente con el ejemplo práctico, realizado en la mina MantoVerde perteneciente a Anglo American, estudiando el botadero BOSE, realizándose mediante tortas, de 3 pisos, y 16 módulos. A dichos Módulos se les determinó que el llenado óptimo, corresponde a la construcción mediante una secuencia lógica, partiendo de la distancia más corta del Pit mina, hasta el baricentro del módulo estudiado. Se construye éste módulo hasta llenarlo completamente y así continuar con el siguiente, hasta completar la cota. Luego, es posible seguir con la segunda terraza, teniendo precaución en la construcción de bermas, drenaje de aguas lluvias, ángulo de talud, precauciones mínimas de maniobrabilidad del camión, entre otros. Cabe mencionar lo esencial que es el estudio de la ubicación, de modo que sea la ubicación definitiva del botadero, puesto que una reubicación de éste, aumenta considerablemente los costos.

Como recomendación, es imprescindible disponer de una herramienta para realizar los cálculos de tiempo de transporte con mayor precisión y a su vez desarrollar un plan de llenado que pueda ser administrado de manera fácil y sencilla en el corto plazo. Entre estas herramientas, encontramos software como Vulcan, Minesight, Solver (para optimización) entre otros. Dichos programas permiten, a su vez, el diseño y cubicación de los botaderos y módulos de llenado y trazado de las rutas de transporte de lastre.

Bibliografía - Vásquez, M. A. (2014). Rediseño y Planificación de secuenciamiento de llenado de los

botaderos en operación Mantoverde, Anglo American Chile (Memoria). Universidad de Santiago de Chile, Santiago, Chile.

- Brücher O. F. Diseño y secuencia de llenado botadero de lastre Mina Gualcamayo (Memoria). Universidad de Santiago de Chile, Santiago, Chile.

- Apuntes Ingeniería Civil en Minas, Universidad de Chile. 2015.- Rojas, P. A. (2011). Evaluación técnica y económica en el diseño y ubicación de botaderos

en compañía contractual minera Candelaria (Memoria). Universidad de Santiago de Chile, Santiago, Chile.



Diseño de Botadero_2015

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