Medidas preventivas y correctivas adoptadas en un deslizamiento local de una escombrera de mina

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Geotecnia
Medidas preventivas y
correctivas adoptadas
en un deslizamiento
local de una
escombrera de mina.
Caso real.
Francisco Javier González Márquez; Doctorando. Máster Tecnología Ambiental. Profesor Asociado ETS
Ingeniería La Rábida.
Emilio M. Romero Macías; Profesor Titular. Área de Explotación de Minas. Universidad de Huelva.
Miembros del Centro de Investigación para la Ingeniería en Minería Sostenible (C.I.P.I.M.S.)
una explotación minera, teniendo dicho
deslizamiento una longitud aproximada de 300
m, una anchura de 50 m y una profundidad
máxima de 10 m (estimándose en 250.000 m3),
siendo el desplazamiento lateral de no más de
10 metros.
1. Información preliminar del
deslizamiento de la
escombrera de mina
Entre las 3:00 y 7:00 am de julio de 2008, se
produjo un deslizamiento en la escombrera de
Días antes, en una inspección rutinaria se
detectaron algunos agrietamientos localizados
en la cabeza de dicha escombrera, por lo que se
llevo a cabo un seguimiento topográfico
adicional en la zona.
2. Descripción de la
inestabilidad
Como puede apreciarse en la foto nº 1 la
masa deslizada posee una típica morfología de
rotura rotacional, pudiendo diferenciarse cuatro
zonas principales:
a) Grieta principal de tracción, que posee una
marcada trayectoria curva con un desarrollo
longitudinal importante.
b) Area de rotura rotacional, que posee una
morfología de tipo “Rift Valley” uno de cuyos
escarpes es la propia grieta de coronación.
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c) Berma desplazada y cizallada, esta se
encuentra aproximadamente a su cota
original, con una deformación interna
notablemente menor que las dos zonas
descritas anteriormente.
d) Pie de deslizamiento hinchado, que está
situado en la propia berma, presentando una
morfología de ondas con un hinchamiento y
elevación de hasta unos 3 metros.
Foto nº 2: Detalle del Bloque central producido en el
deslizamiento de la escombrera
distintas instalaciones de la explotación minera
existentes en los alrededores.
5. Geología
El terreno sobre el que se construyó la
escombrera consiste de arriba abajo en.
Figura nº 2: Detalle de la inestabilidad
producida en la escombrera
n Capa de suelo vegetal de aproximadamente
0,5 m de espesor.
3. Medidas preventivas y
correctivas adoptadas
n Nivel de rañas de 4 a 5 m de espesor, com-
puesto por gravas englobadas en una matriz
arcillo-arenosa.
3.1. Con carácter previo al
deslizamiento
Al apreciarse cierto movimiento como
resultado de la auscultación adicional y como
medida meramente preventiva por parte de los
técnicos de la mina se prohibió el acceso de
personal a la escombrera.
n Margas azules del Guadalquivir, esta forma-
ción del Mioceno tiene unos 130 m de espesor en la zona ocupada por al escombrera.
Son arcillas ricas en carbonatos de color grisazulado, de alta plasticidad, fisuradas y fuertemente consolidadas.
3.2. Posterior al deslizamiento
Inmediatamente después de producirse el
incidente, se cortaron físicamente todos los
accesos al área afectada, tanto con cordones de
tierra como con señales de prohibido el paso,
con lo que se evitaron potenciales riesgos tanto
a los trabajadores de la mina como a posibles
terceros. Esta medida se prolongó hasta que
quedó comprobado que el deslizamiento se
estabilizó.
Por debajo de las margas azules, se encuentra
unas areniscas y conglomerados de gran
permeabilidad que constituye un acuífero
confinado por las margas, en el que el agua se
encuentra en la presión propia de su
profundidad aproximadamente.
6. Propiedades geotécnica de
los materiales
Los materiales de los que ha dependido la
estabilidad de la escombrera son de abajo a
arriba los siguientes, margas compactadas al 95
% PM y margas vertidas libremente en tongadas
de 5 m de espesor máximo que poseen una
densidad del orden de 65 % PM.
4. Evaluación del incidente
El deslizamiento se produjo en una zona
interior de la escombrera, no viéndose
afectados sus límites exteriores ni ninguna de las
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realizará ensayos de penetrometría y vane –
tests de bolsillo cada 200 mm. De cada
muestra se obtendrá sistemáticamente la
humedad y densidad. Estos sondeos penetrarán al menos 5 m en el terreno natural situado inmediatamente bajo el cajeo. El tramo de
sondeo comprendido entre 7 m sobre el
terreno original y el final del sondeo se realizarán con toma continua de muestra Shelby.
Las muestras serán parafinadas y enviadas a
laboratorio.
7. Causas del deslizamiento
Parece probable que el deslizamiento de la
escombrera se produjo de forma progresiva a
lo largo de un plano de estratificación situado
en las margas azules meteorizadas a una
profundidad de 14 m desde la superficie del
terreno natural. Para justificar el deslizamiento
es necesario que, en condiciones residuales, el
plano de estratificación carezca de cohesión y
que su ángulo de fricción se entorno a los 10º.
n Ensayos de laboratorio: se ejecutarán, ade-
8. Trabajos desarrollados en la
escombrera
más de la determinación sistemática de
humedad y densidad, ensayos de corte directo, en especial del plano de rotura. Los ensayos se realizarán para determinar la resistencia residual al corte.
A continuación se describe de forma breve
los trabajos que se desarrollaron una vez
producido el deslizamiento de la escombrera,
todo ello en aras de garantizar las seguridad de
las personas y del medio ambiente.
n Piezómetros: se instalarán con dos sensores
de cuerda vibrante por sondeo Los sensores
se situarán a unos 2,5 m en et terreno natural (o 1 m por debajo del plano principal de
rotura si este se sitúa en la cimentación de la
berma - barrera). En caso de que el plano de
rotura este situado en el relleno, el sensor se
localizará 1 m por encima de dicho plano.
a. Retirada de material de la parte
superior de la escombrera: retirada
del material mediante dos equipos de
retroexcavadoras.
b. Estación total: Instalación de un sistema
de control automático de desplazamientos,
que avisa mediante mensaje a móvil, si
cualquiera de los 20 puntos instalados en la
berma de la escombrera norte sobrepasa
una determinada medida en un tiempo
determinado.
c. Trabajos Geotécnicos:
realizados fueron:
n Inclinómetros: se instalarán tres nuevos incli-
nómetros, dos en la berma – barrera y uno
en la masa deslizada. Podría ser necesario un
cuarto inclinómetro en la masa deslizada. Si
los sondeos se perforan con recuperación
de testigo, los sondeos serán testificados de
forma análoga a la descrita anteriormente. La
longitud de los inclinómetros será de 50 m.
los trabajos
n Cartografía de grietas: tanto en planta como
n Calicatas: se efectuaron un total de seis cali-
estableciendo la profundidad y desplazamiento de las principales grietas.
catas mecánicas. Las 3 primeras se realizaron
en el pié de la berma barrera afectada por el
deslizamiento. Las catas se excavaron perpendiculares al talud con la geometría aproximada siguiente, 3 m de profundidad con
una anchura de unos 4 m y otros 3 m adicionales con la anchura de la cuchara de la
pala retroexcavadora aprox. 1 m). Las calicatas fueron testificadas geotécnicamente describiendo el terreno, zonas de slickensides,
capa de escarificación, y se ejecutaron ensayos con penetrómetro y vane-test de bolsillo cada 200 mm. Se tomaronn muestras para
la determinación de la humedad y de la densidad con ese mismo intervalo. Se prestó una
especial atención a la caracterización de la
capa de escarificado y del plano de rotura,
n Geometría de la zona deslizada: establecien-
do mediante perfiles la geometría de la zona.
n Sondeos geotécnicos: realizando un mínimo
de tres sondeos en la zona deslizada y un
máximo de seis. Los sondeos se realizarán
empleando la mínima cantidad de agua posible a rotación con recuperación de testigo
hasta unos 7 m por encima del terreno original. En este tramo se realizarán sistemáticamente SPT cada 1 ó 2 m y se obtendrán
muestras inalteradas con tubo Shelby cada 4
m. Los sondeos serán testificados geotécnicamente, marcando en especial la existencia
de posibles slickensides, por un técnico que
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Foto nº 3 y foto nº 4: Vista escombrera de mina estabilizada
determinando humedad, densidad y obteniendo muestra de bloque in situ para su
ensayo en laboratorio al corte. Así mismo se
realizaron otras 3 calicatas espaciadas en la
berma – barrera de 2, 5 m de profundidad
para comprobar las características de las tongadas de 0,5 m. Por ello se realizaron ensayos
con el penetrómetro y vane test de bolsillo
cada 150 mm.
material anterior, se compactó con marga al
95 % proctor hasta una altura determinada.
9. Solución adoptada para
estabilizar la escombrera
Las actuaciones llevadas a cabo para
estabilizar la escombrera fue rebajar su altura 10
m y colocar en su pie un contrafuerte de marga
compactada de más de 5 m de alto. Dicha
descarga de tierras de 10 m de altura en
coronación incrementó el factor de seguridad
en un 10 %, mientras que una cargar de tierras
al pie de escombrera de esa misma cuantía
elevó el factor de seguridad global en un 20 %.
n Penetrómetros estáticos: se ejecutaron un
total de 6 ensayos CPTU. Dos de ellos en la
parte inferior de la berma- barrera, dos en la
zona intermedia de la rotura (“Rift valley”) y
otros dos en la zona de vertido libre, detrás
de la grieta de tracción principal de cabeza. En
todos los casos se realizó un ensayo de disipación de presión de poro para estimar esta,
previendo suficiente tiempo dada la baja permeabilidad de estos materiales. Finalmente se
realizaron dos ensayos adicionales en la berma – barrera Oeste al objeto de comprobar
las características de esta berma.
10. Referencias
n EPTISA (1998), “Investigación de la rotura del
depósito de estériles. Mina de Aznalcollar
(Sevilla)”.
n OTEO, C. And SOLA, P (1993) “Stability problems
in slopes constructed and spanish blue marls”.
Geotechnical Engineering or hard soils – soft
rocks. Anagnostopoulos et al (eds), Balkema,
Rotterdam, pp 1147 – 1154
n Prismas topográficos: se instalaron 10 prismas
topográficos adicionales distribuidos a lo largo del perímetro inferior de la escombrera.
d. Trabajos mineros en el pie del
desplazamiento de la escombrera:
Una vez normalizados los desplazamientos
en el pie de la escombrera, se procedió
estabilizar su base mediante el extendido con
Bulldozer y compactado con pata de cabra,
de los montones producidos en la base por
deslizamiento.
Esto
se
realizó
secuencialmente en franjas perpendiculares
al talud con una anchura entre 10 y 15
metros. Adicionalmente y encima del
n
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