Este documento describe la metodología para diseñar sistemas de cobertura multicapas para botaderos mineros con el objetivo de prevenir la contaminación del agua. La metodología incluye caracterizar el sitio, realizar ensayos de laboratorio para determinar las propiedades hidráulicas de los materiales, diseñar numéricamente la cobertura, e implementar medidas complementarias y ensayos de campo para evaluar el desempeño a largo plazo.

1. Diseño de sistema de
coberturas para botaderos
mineros

2. 1. INTRODUCCIÓN
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3. Introducción
El agua superficial y subterránea circundante a alguna
operación minera puede resultar afectada
significativamente por infiltraciones contaminadas
provenientes del Drenaje Ácido de Roca (DAR) en los
botaderos y depósitos de relaves. Una evaluación para la
prevención y mitigación sobre los impactos ambientales
generados por el DAR es necesaria para minimizar el
impacto al medio ambiente.

4. Introducción
A continuación se desarrolla una descripción de la
metodología desarrollada para el diseño de coberturas
multicapas en botaderos mineros para efectos de un plan
de cierre.

5. Figura 1.Muestras de diseño de coberturas

6. 2. MARCO LEGAL
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7. Marco legal
En Perú, las principales disposiciones de protección
ambiental aplicables al diseño de coberturas para
botaderos mineros se encuentran en la Ley N° 28090, ley
que regula el cierre de minas, el cual a su vez cumple con
la normativa dispuesta en el Texto Único Ordenado de la
Ley General de Minería, aprobado por Decreto Supremo
N°014-92-EM, y la Ley N° 28271, ley que regula los
pasivos ambientales de la actividad minera.

8. 3. MARCO CONCEPTUAL
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9. Marco conceptual
El drenaje ácido de roca se genera cuando la oxidación del
sulfuro y la generación de ácido superan la capacidad de
neutralización. Una de las maneras de controlar toda esta
producción de drenaje ácido requiere que los minerales
con sulfuros no estén en contacto con el oxígeno, sin
embargo esta meta no es completamente alcanzable. Los
conceptos básicos para la prevención del drenaje ácido de
roca son la reducción del ingreso de oxígeno y la
prevención del contacto con agua que pueda actuar como
un medio de transporte para productos oxidados.

10. Marco conceptual
Figura 2. Esquema de los factores que afectan la oxidación de los
sulfuros de las rocas.

11. Marco conceptual
Los enfoques principales de mitigación de drenaje ácido
de roca es aplicar
métodos para:
- Reducir al mínimo el suministro de oxígeno
- Reducir al mínimo la infiltración de agua y/o lixiviación.
- Reducir al mínimo, eliminar o aislar los minerales con
sulfuro

12. Marco conceptual
- Controlar el pH del agua que se infiltra (garantizar la
alcalinidad del agua)
- Maximizar la disponibilidad de minerales ácidos
neutralizantes
- Controlar el desarrollo de bacterias y los procesos
biogeoquímicos
- Permitir la revegetación

13. Marco conceptual
Otros factores como estabilidad, erosión, y performance en
el tiempo también serán considerados en la evaluación de
alternativas. Se priorizará en el uso de materiales de la
zona para el sistema de cobertura.

14. Marco conceptual
Figura 3. Esquema conceptual de la cobertura
de un botadero y su hidrogeología.

15. 4. METODOLOGÍA
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16. Metodología
Los pasos principales del plan de trabajo propuesto para el
diseño de coberturas se muestra en la figura a
continuación:

17. Metodología
4.1. CARACTERIZACIÓN DEL SITIO Y LOS MATERIALES
Al principio se realiza trabajo de campo para identificar la
situación de los botaderos y el terreno alrededor. El trabajo
de campo incluye la evaluación de perfiles de suelo en
calicatas y la identificación de los cuerpos de agua
alrededor y su estado.

18. Metodología
Figura 4. Hidrogeología de un botadero

19. Metodología
Se considera la instalación de piezómetros profundos para
la interceptación de la infiltración profunda y piezómetros
someros en las zonas de descarga a los cursos de agua
superficial.
Se tomarán muestras químicas los principales cursos de
agua, puntos de monitoreo, manantiales naturales y
afloramiento de lixiviados.

20. Metodología
También está contemplado la recopilación de datos de
topografía inicial y actual, detalles de instalación de
depósitos de botaderos, datos de sistemas de
interceptación, meteorología, pluviometría, registros de
caudales y de química del agua.
La exploración de campo también se enfocará en la
identificación de materiales de préstamo para las
coberturas.

21. Metodología
Figura 5. Líneas de flujo de filtración de relaves y ubicación de
piezómetros someros y profundos

22. Metodología
4.2. DISEÑO CONCEPTUAL DE LA COBERTURA
Con la información hidrológica, hidrogeológica y química se
construye el modelo conceptual que evalúa la aplicabilidad,
ventajas y limitaciones de los sistemas de cobertura.
Esta etapa incluye un modelo hidrogeológico preliminar
que brinde valores referenciales sobre el balance hídrico
del botadero, y el régimen de aguas subterráneas.

23. Metodología
El objetivo del sistema de cobertura es prevenir la
descarga de drenaje contaminado. En esta fase de la
evaluación se evalúan preliminarmente las alternativas de
cobertura que satisfagan los criterios ambientales usando
las técnicas más efectivas y de menor costo. Esta
selección también va de la mano con aspectos de
performance en el tiempo, costo de mantenimiento,
estabilidad y erosión.

24. Metodología
También se evalúan aspectos de disponibilidad de
materiales, de manera de dar prioridad a las alternativas
que consideren materiales más cercanos al botadero.

25. Metodología
4.3. ENSAYOS DE LABORATORIO
El material de préstamo y material del botadero será
procesado a través de un proceso de chancado en
diferentes granulometrías. Se focalizará en la distribución
que obtenga la menor cantidad de espacios y por
consiguiente menor conductividad hidráulica.

26. Metodología
Figura 6. Relación entre el porcentaje
de vacíos y la conductividad hidráulica
saturada.

27. Metodología
El material procesado será analizado puro y
combinaciones para obtener sus valores de conductividad
hidráulica a distintos niveles de compactación. Análisis
dinámicos de carga serán realizados para evaluar los
parámetros hidráulicos dinámicos como rendimiento
específico y almacenamiento específico. Estos análisis
serán interpretados con un modelo numérico particular en
la escala del ensayo.

28. Metodología
4.4. DISEÑO DETALLADO
Con los valores de los parámetros hidráulicos para
diferentes combinaciones de material procesado se
construirá un modelo numérico donde se simule la
infiltración de precipitación y su paso a través de las
distintas capas. Se hace un análisis del flujo de
infiltraciones para cada combinación, optimizando a su vez
la distribución de espesores en cada capa.

29. Metodología
El modelo será calibrado con un ensayo en laboratorio de
la distribución del sistema multicapas en condiciones
saturadas. Una vez calibrado el modelo, se representará la
respuesta hidrogeológica en condiciones promedio a lo
largo del año.
El modelamiento numérico brindará estimaciones de
infiltraciones anuales por capa y un balance hídrico
calibrado del botadero y sus alrededores.

30. Metodología
Figura 7. Implementación del ensayo
de cobertura en condiciones
saturadas.

31. Metodología
4.5. MEDIDAS COMPLEMENTARIAS DE CIERRE
Luego de definido el sistema de cobertura y en base a la
caracterización hidrogeológica se propondrían las medidas
de cierre del botadero en los siguientes aspectos:
- Implementación de Red de Monitoreo de Aguas
Subterráneas
- Implementación de Red de Monitoreo de Infiltraciones
- Sistemas de Interceptación de Aguas Subterráneas
- Sistemas de Canales Perimetrales

32. Metodología
4.6. EVALUACIÓN DE REVEGETACIÓN Y DESEMPEÑO
Con la opción de cobertura se construirá una celda in-situ
donde se pondrá una capa suelo que albergue la
vegetación.
El objetivo de este ensayo en campo es evaluar el sistema
de vegetación y la performance del sistema de cobertura.
El periodo de esta prueba es largo ya que considera un
desarrollo completo de la vegetación y el desarrollo de la
infiltración a la zona de descarga.

33. Metodología
El tipo de vegetación a utilizar será obtenido de la flora
local, enfocándose en un tipo de vegetación de raíces no
profundas, procaz y gran cobertura. Para casos donde la
capacidad de campo sea excedida, se tomará medida de
los flujos superficiales.
Las celdas de ensayo servirán para la evaluación de la
eficiencia en mayor escala del sistema de cobertura
multicapa.

34. Metodología
Los valores de infiltración son evaluados a lo largo de un
año, si se registraran diferencias entre los valores
calculados y observados, el modelo seria recalibrado y
dependiendo de su impacto se tomarían las medidas
correctivas.

35. 5. HERRAMIENTAS
NUMÉRICAS
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36. Herramientas numéricas
MODFLOW 2005 CON FLUJO EN ZONA NO SATURADA
(UFZ)
MODFLOW es el código para el modelamiento de aguas
subterráneas en 3D basado en diferencias finitas
desarrollado por el Servicio Geológico de Estados Unidos
(USGS). MODFLOW simula en flujo estático y transitorio
en un sistema acuífero irregular que puede ser confinado,
no confinado, o mixto. El flujo de pozos, recarga,
evapotranspiración, drenes, lechos de rio también puede
ser simulado por MODFLOW.

37. Herramientas numéricas
Las conductividades hidráulicas o transitividades para cada
capa pueden variar espacialmente y ser anisotrópicas,
también el coeficiente de almacenamiento puede ser
heterogéneo. En adición a la simulación del flujo de aguas
subterráneas, el alcance de MODFLOW ha sido expandido
a incorporar capacidades de transporte de solutos y
manejo de aguas subterráneas.

38. Herramientas numéricas
El nuevo paquete de MODFLOW-2005 llamado Paquete de
Flujo en la Zona No Saturada (UFZ1) fue desarrollado para
simular el flujo y almacenamiento en la zona no saturada y
la partición de flujo en evapotranspiración y recarga. El
paquete también calcula la escorrentía superficial a los ríos
y lagos.

39. Figura 8. Flujo en una dimensión en la zona
no saturada acoplada con un modelo de
aguas subterráneas en tres dimensiones.

40. Gracias por su interés en este
tema

41. Para mayor información sobre nuestra empresa puede
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