6. Pilas_Lixiviacion_sobre_Depositos_Desmonte.pptx

Pilas de Lixiviación sobre Depósitos de Desmonte
I CONGRESO DE GEOTECNIA
EN TAJOS ABIERTOS
Félix Eduardo García Prado
Superintendente de Geotecnia – Minera Yanacocha
Thomas Byers
Director Geotech & Hydrological - Newmont
Guillermo Barreda
Engineering Manager - Knight Piesold
Dennis Urbina Morales
Senior Geotech Engineer – Minera Yanacocha

Sep 2nd, 2014
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OPERACIÓN YANACOCHA
YA6

Sep 2nd, 2014
3
PILA DE
LIXIVIACION
YANACOCHA 6
DEPOSITO
DE
DESMONTE
PILA DE LIXIVIACION SOBRE DEPOSITO
DE DESMONTE

Sep 2nd, 2014
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PILA DE LIXIVIACIÓN SOBRE DEPÓSITO DE
DESMONTE
PILA DE LIXIVIACION
YANACOCHA 6
DEPOSITO DE
DESMONTE
POZAS DE
PROCESO

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• Yanacocha es una operación minera de oro a tajo abierto ubicada
en terreno montañoso en el norte de Perú. Teniendo en cuenta las
limitaciones impuestas por la topografía y los límites permitidos, el
uso eficiente del espacio es una prioridad para la Operación. La
construcción de pilas de lixiviación (HLF) sobre un depósito de
desmonte (WRF) es un ejemplo de un diseño impulsado por la
necesidad de utilizar el espacio de manera eficiente.
• Los sistemas de colección proveen el drenaje de la solución de
lixiviación y son esenciales en el diseño de HLF. Con esto en
mente, los asentamientos del WRF y los suelos de fundación son
particularmente importante para esta aplicación.
INTRODUCCIÓN

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 El histórico caso a presentar se centra en los resultados de los
monitoreos de asentamiento para la fundación de una HLF sobre
WRF durante un período de nueve años a partir de 2004 y 2013,
con observaciones sobre los efectos del asentamiento en la
funcionalidad de los sistemas de colección de solución de HLF,
reconciliación de parámetro de diseño de asentamiento y ahorro de
costos.
 Los datos de monitoreo de asentamiento para la fundación de HLF
adicionan experiencia empírica a la industria minera para rellenos
altos no compactados que pueden ser difíciles de predecir con otros
métodos (ejemplo, pruebas de laboratorio).
 La instalación continúa funcionando de acuerdo con el diseño. Este
concepto permitió un ahorro de costos importantes y proporcionó
capacidad útil para la operación de Yanacocha.
INTRODUCCIÓN

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CARACTERÍSTICAS DE LA PILA DE LIXIVIACIÓN
• Altura Máxima: 130metros.
• Angulo General: 2H: 1V.
• Altura de Bancos: 16 metros.
• Área: 57.7Ha.
• Material lixiviado: Sílice
masiva y sílice vuggy.
• Tubería colectora: 3% de
gradiente.
Diseñador: Knight Piesold

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• La extensión sur de la HLF
Yanacocha se extiende a través de
un valle antes de la descarga.
• El valle se utilizó como WRF del
tajo Yanacocha Sur entre el 2000 y
2003; y en la parte superior fue
construido entre 2003 y 2004 parte
de HLF Yanacocha.
• La mayor parte de la colocación de
mineral tuvo lugar entre 2004 y
2008, pero la instalación alcanzó su
configuración final en septiembre de
2010.
CONSTRUCCIÓN DE LA FACILIDAD
PILA DE LIXIVIACION
YANACOCHA 6
POZAS DE
PROCESO

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• Fundación del Depósito de Desmonte:
– Suelos orgánicos blandos
– Suelos aluviales heterogéneos
– Arcilla inorgánica blanda y dura
– Sedimentos glaciales (till)
– Rocas argílicas meteorizadas.
• Preparación de Fundación
– Remoción de suelos blandos y
material aluvial saturado
– Sistema de drenaje con drenes
franceses tipo «espina de pescado».
• Apilamiento del Desmonte
– Descarga masiva en capas de 16m de
altura.
– Últimos 8m fueron colocados en una
capa de 5m seguido de tres capas de
1m.
– El desmonte era una mezcla de rocas
duras y rocas con comportamiento de
«suelo» generada a partir de rocas
argílicas débiles y alteradas.
CONDICIONES DE DISEÑO Y CONSTRUCCION DEL DEPÓSITO
DE DESMONTEY PILA DE LIXIVIACION
• Sistema de revestimiento HLF
– Capa de 300 mm de espesor de
baja permeabilidad y/o de un
revestimiento de arcilla y
geosintéticos (GCL).
– Geomembrana de 2 mm (80mil) de
espesor
– Capa de protección de 300 mm.
– Tuberías de colección y una capa de
300 mm de material drenante.

Sep 2nd, 2014
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• Tres sensores de asentamiento
fueron instalados bajo la capa de
protección de la HLF en un
alineamiento Oeste - Suroeste al
lado oeste de la HLF,
verticalmente por encima del eje
del valle. Los sensores se
encuentran a lo largo de la
tubería principal de colección de
solución.
Sensor
Espesor
Depósito de
Desmonte, m
Altura de laPila,
m
SS-01 90 120
SS-02 90 60
SS-03 95 14
INSTRUMENTACIÓN

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11
INSTRUMENTACIÓN

Sep 2nd, 2014
12
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100
110
120
130
140
0
1000
2000
3000
4000
5000
6000
1/Apr/04 1/Apr/05 1/Apr/06 1/Apr/07 1/Apr/08 1/Apr/09 1/Apr/10 1/Apr/11 1/Apr/12 1/Apr/13
Heap
high
over
sensor
-
Overburden
(m)
Settlement
(mm)
Time (Years)
Settlement Sensors Monitoring
YASS04-01 Settlement
YASS04-01 Overburden
Lift 7
Lift 8
Lift 6
Lift 5
Lift 3
Lift 2
Lift 1
Lift 4
Asentamiento vs
Tiempo
RESULTADOS DE MONITOREO
3955
3956
3957
3958
3959
3960
3961
3962
3963
3964
3965
Sensor
Settlement
Elevation
(masl)
Time (Y
ears)
Settlement SensorElevation
YASS04-01 Elevation
YASS04-02 Elevation
YASS04-03 Elevation
Elevación de Sensores
de Asentamiento vs
Tiempo

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Ratios de Asentamiento vs Tiempo
Sensor
Asentamien
to Total, m
Espesor de
Depósito
de
Desmonte,
m
Altura de
la Pila, m
SS-01 5.25 90 120
SS-02 3.27 90 60
SS-03 1.11 95 14
Resumen Asentamiento
SS-02
SS-01
SS-03
RESULTADOS DE MONITOREO

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• En materiales no consolidados como el desmonte de
roca, mineral de lixiviación y los suelos nativos en la
fundación de la WRF, el asentamiento total se suele
dividir en tres componentes:
– Asentamiento Inmediato: Deformación de la estructura del
suelo y se produce mas rápidamente y en un corto periodo de
tiempo posterior a la aplicación de esfuerzos efectivos.
– Asentamiento por Consolidación: Cambio en la relación de
vacíos debido a las cargas aplicadas y transferidas por la
presión de poros hacia el esqueleto del suelo así como la
disipación de la presión de poros.
– Asentamiento por Compresión Secundaria: Deformación de
la estructura del suelo y se produce en un periodo de tiempo
más largo, sin más aumento de esfuerzos efectivos.
EVALUACIÓN DE DATOS

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La mayor parte del asentamiento monitoreado fue debido al asentamiento
Inmediato y Compresión Secundaria del WRF debido a la carga aplicada
de la HLF, basado en las siguientes observaciones:
• Desmonte no saturado (buen funcionamiento de sub drenes en WRF
e impermeabilización de HLF).
• Asentamiento Inmediato del WRF (mantuvo su configuración final
durante approx. 1 año). El asentamiento por compresión secundaria
del WRF por peso propio se habría dado durante y después de la
construcción del HLF.
• El asentamiento de consolidación en la fundación es una función
logarítmica de la carga aplicada, por lo que el asentamiento en la
fundación relacionados con la carga HLF (esfuerzo de 250 a 2200
KPa) fue incremental en comparación con asentamiento relacionado
con la carga del WRF (1600 a 1700 KPa).

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16
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100
110
120
130
140
0
1000
2000
3000
4000
5000
6000
Heap
high
over
sensor
-
Overburden
(m)
Settlement
(mm)
Time (Years)
Additional Lifts
Lift 7
Lift 8
Lift 5
Lift 3
Lift 2
Lift 1
Lift 4
Lift 6
Earthquake
(M7.5 at 286 km)
Lift 10
(≈80m away
from sensor)
Lift 9
(≈30m away
from sensor)
0
50
100
150
200
250
300
350
400
450
500
550
600
650
700
750
Settlement
Rate
(mm/day)
Time (Years)
Lift 2
Lift 3
Lift 4
Lift6 Lift 7
Lift 5
Lift 8
Rainy season
Asentamiento por
Consolidación
Secundaria
Asentamientos
Inmediato (3 a 4 días)

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0%
1%
2%
3%
4%
5%
6%
7%
100 1,000 10,000
Strain,
%
Applied Effective Stress, KPa
Strain vs Applied Effective Stress
Strain vs Applied Load
Sensor Asentamien
to Total, m
Espesor
del WRF,
m
Altura
de la
Pila, m
Ds’,
kPa
e, %
SS-01 5.25 90 120 2240 5.8
SS-02 3.27 90 60 1120 3.6
SS-03 1.11 95 14 260 1.2
• Una línea ajustada a los datos obtenidos del
monitoreo de asentamientos indican un valor
del módulo de elasticidad de 38,300 KPa.
• Luego la ecuación inferior correlaciona el
asentamiento en el WRF con el espesor de la
roca en el WRF y el esfuerzo efectivo vertical
aplicado.
𝑆 = 38,300𝐻 𝑙𝑜𝑔∆𝜎′
RECONCILIACIÓN DE PARÁMETROS DE
ASENTAMIENTO
m
H
S ´

e
D


Ley de Hooke
(comportamiento lineal
esfuerzo – deformación)
m: módulo de elasticidad .
H
S

e
e: Deformación vertical
S: Asentamiento
H: Espesor de la capa

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• Janbu (1963, 1967) propuso un método de estimación de asentamiento basada en la
definición del módulo tangente con la finalidad de evaluar el comportamiento no lineal
esfuerzo - deformación.
.


























j
r
j
r
mj ´
´
´
´
1 0
1




e
ASENTAMIENTO
0%
1%
2%
3%
4%
5%
6%
7%
8%
9%
10%
- 500 1,000 1,500 2,000 2,500
Strain,
%
Applied Load, Kpa
Field Data
Calculated Settlement m=
j=
225
0.7
• Se utilizó la ecuación anterior para desarrollar
una curva de asentamiento que se ajusta a
los datos de campo variando j y m. La curva
basada en j = 0.7 y m = 225 proporciona un
ajuste razonable para los datos de campo.
• Estos valores de j y m son promedios, varían
por la altura, pero son valores de referencia
útiles.

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• El diseño consideró valores de j = 0,5 y m
entre 100 y 400 considerando que la roca
tienen un comportamiento de suelos
arenoso ó limoso.
• Los asentamientos reales estuvieron
dentro del rango de las estimaciones
previas a la construcción.
• Se mantuvo un drenaje positivo a las
pozas de procesos.
0%
1%
2%
3%
4%
5%
6%
7%
8%
9%
10%
- 500 1,000 1,500 2,000 2,500
Strain,
%
Applied Load, Kpa
Field Data
m=400
m=100
j= 0.5
ASENTAMIENTO
Sensores
Gradiente
(%)
Diseño 3.0
SS-1 a SS-2 1.5
SS-2 a SS-3 0.6

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• Acarreo: La construcción de la HLF en un
lugar diferente habría implicado acarreos más
largos y, en consecuencia, mayores costos de
transporte. La distancia del transporte
adicional fue de 2,5 km.
• Cierre y Tratamiento de Agua: Área de la
parte superior del WRF fue 57,7 Ha.
Cubriendo esta área con el HLF se evitaron
costos de cierre que, de otro modo, se
habrían realizado. Estos costos están
relacionados con la escorrentía,
sedimentación y tratamiento de aguas.
• Construcción: La colocación de roca estéril
en los bancos superiores del WRF resultó en
una superficie relativamente plana. Luego la
preparación para la base de la HLF tuvo
menores movimientos de tierras que otros
lugares.
CONSIDERACIONES ECONÓMICAS
Acarreo
VOL
(MTn)
EFH
(km)
Costo
($/tn.Km)
Costo
($M)
56.7 2.5 0.07 9.9
Cierre y
Tratamiento de
Agua
Área
(Ha)
Costo
($/m2)
Costo
($M)
57.7 13 7.5
Construcci
ón
Área
(Ha)
Costo
($/m2)
Costo
($M)
Delta $M)
YA6 57.7 48.5 28.0
YAX 52.0 61.2 31.8 3.8
Ahorro Total ($M) 21.2

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• Los datos, recogidos durante un período de 9 años, muestran una clara
correlación entre los incrementos de carga y asentamiento. También
muestra una clara diferenciación entre los asentamientos inmediatos,
consolidación y de compresión secundaria.
• Como mínimo se deben instalar 3 sensores de asentamiento para evaluar
la relación no lineal entre esfuerzos y deformación.
• La construcción de Pilas de Lixiviación sobre Depósitos de Desmonte es
factible considerando la evaluación de los asentamientos a fin de no
impactar el sistema de colección.
• La experiencia en Minera Yanacocha ha sido exitosa en la construcción
de Pilas de Lixiviación sobre Depósitos de Desmonte y el monitoreo de
asentamientos ha permitido reconciliar y corroborar las propiedades y
asunciones de diseño.
CONCLUSIONES

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