a.2 Objetivos de Cierre

Estudio de Plan de Cierre de Minas - Unidad Minera Santa Rosa
Compañía Minera Aruntani SAC.
INFORME DE AVANCE
Introducción
El estudio geotécnico de las instalaciones de procesamiento emplazadas en la unidad minera
Santa Rosa, tiene como finalidad evaluar las características geomorfológicas, litoestratigráficas,
estructurales y geodinámicas del área en la cual se desarrolla el Pad de lixiviación (fases I, II,
III) y de las áreas ubicadas en las cercanías de estas. La visita técnica fue realizada del 16 al
19 de Mayo del 2006.
El presente Informe contempla los resultados de la recopilación de información, los resultados
de la exploración geotécnica, resultados de los ensayos de laboratorio realizados con las
muestras obtenidas en las exploraciones, así como, los resultados de evaluación de la
estabilidad de los taludes existentes y proyectados de las desmontera, Pad de lixiviación;
contiene además las conclusiones y recomendaciones en base a dichos resultados.
Seguidamente se mencionan las principales labores existentes en el área de denunció
 Pad de lixiviación etapa I
 Pad de lixiviación etapa II
 Pad de lixiviación etapa III
Metodología
Para la ejecución del presente estudio se desarrollaron las siguientes actividades:
 Evaluación geológica
 Exploración de campo (densidad de campo, trincheras, ensayos de penetración dinámica
ligera -DPL)
 Ensayos de laboratorio
 Capacidad admisible del macizo del terreno de fundación
 Análisis del Peligro Sísmico
 Evaluación geotécnica
 Conclusiones y recomendaciones
Evaluación Geológica
La información proporcionada por minas Arunatani indica que la unidad minera Santa Rosa se
encuentra en el flanco occidental de la cordillera de los andes, muy cerca del Divortium
Aquarium continental. El paisaje de la zona está caracterizado por la unidad geomorfológico
regional de la cordillera volcánica o Arco del Barroso. Esta constituida por una sucesión de
conos volcánicos, unidos por cadenas de flancos suaves, los cuales han sufrido la fuerte
erosión glaciar en el pleistoceno, los aparatos volcánicos ya no son reconocibles por su
avanzado estado de erosión.
Dentro de esta unidad se reconocen sub unidades geomorfológicas como: Circos y valles de
origen glaciar, que son formas de erosión sobre impuestas a la cordillera y más abajo, las
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superficies de depósito y erosión, como los bofedales, morrenas y cañones de erosión fluvio glaciar. Los cuales se describen a continuación:
a) Basamento rocoso
Regionalmente se tienen formaciones volcánicas sedimentarias, y principalmente el
Grupo Barroso, con derrames concéntricos en capas buzantes; la secuencia litológica en
el área de la mina esta compuesta de: riolita, riodacita, tova laminar, traquiandesita y
dacitas, en orden de inferior a superior Estas rocas son de edad plio- plehistocena.
b) Depósitos Glaciares (Qp-.gl)
En el área de estudio se encuentran depósitos de morrenas de glaciar y tillitas,
correspondientes a la última glaciación; distribuidos en las partes bajas y con
características distintas. En un pequeño valle glacial colgado, en la margen izquierda de
la Quebrada Cotañani y en los flancos de la misma; en la Quebrada Acosiri.
Por otro lado, el interfluvio que separa las Quebradas Cotañani y Acosiri, está formado
por un depósito de morrenas finas, tillitas con bloques esporádicos, correspondientes a
morrenas laterales.
c) Depósitos Fluvioglaciares (Qr-fg)
Estos depósitos, son productos del arrastre de las aguas de fusión de los glaciares,
desde finales del plehistoceno, en el área se han depositado en el fondo de los valles.
Estos depósitos están constituidos por gravas finas con intercalaciones de arenas y
limos, sueltos y de color blanco grisáceo.
d) Depósitos Palustres de bofedal (Qr-pb)
Se describe como una grava areno-arcilloso de color café amarillento, deleznable, mal
graduada, medianamente suelta, con bloques embebidos, compuesta por fragmentos de
composición diversa, estratificada en capas inclinadas hacia el oeste, intercalando con
arena gravo arcillosa y grava de capas que tienen color verdusco claro.
e) Depósitos Tecnógenos (Q-tc)
Son depósitos recientes producto de la actividad humana, en este caso por la actividad
minera, consisten de gravas angulosas, heterométricas, areno-limosas sin gradación, en
disposición caótica, sueltos e inestables. En la unidad Santa Rosa tenemos el botadero
Sur, el botadero Norte y la rampa Sureste. Estos depósitos por su alto contenido de
pirita, son generadores de acidez en las aguas y en el área de estudio han sido
depositados, cerca de los depósitos saturados del bofedal de Cotañani, sin embargo en
este caso el Botadero Sur, cuenta en su base con una zanja para retener la caída de
bloques.
Las principales estructuras del área tienen una orientación general promedio de NE, al igual
que la falla Milagros, que controla la quebrada Cotañani igualmente es la dirección en la cual
se emplaza el yacimiento Santa Rosa y en el sector del “anfiteatro”, donde se tiene un patrón
estructural NE con fracturas y fallas con buzamiento subvertical.
La unidad sedimentaria de la formación Capillune, en la quebrada Cotañani se encuentra
formando monoclinales de bajo buzamiento, lo que evidencia una moderada tectónica de
compresión, probablemente asociada a la actividad volcánica del Barroso, sin embargo la
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presencia de fallamientos normales indica una tectónica de tención que estaría asociada más
al vulcanismo.
Las fallas se convierten en guías geológicas muy importantes para el control de la
mineralización, así, en el lado Oeste de la concesión aparecen las vetas que se explotaron en
la antigua mina Caccachara, sus vetas son muy angostas y presentan un patrón estructural de
rumbo promedio E-W con inclinaciones entre 50 y 85 grados buzando al Sur. Igualmente se
aprecia en el yacimiento Santa Rosa una falla Normal de rumbo N30W con buzamiento de 45°
al Este, y al cual se asocian los cuerpos de mineral de mayor ley. Siguiendo aguas abajo por la
Quebrada Cacachara, en la margen izquierda, se encuentra una falla paralela, la que podría
tener relación con las fuentes hidrotermales que existen en el lecho de esta quebrada,
denominadas Majada de los Baños.
Evaluación Hidrogeológica
En el área donde se ubica la mina Santa Rosa, existe un acuífero en los depósitos
cuaternarios, que captan principalmente aguas procedentes de las precipitaciones en forma de
lluvias, granizo o nieve; infiltrándose y almacenándose, formándose las aguas subterráneas,
las que descargan hacia el exterior a través de manantiales, los cuales incrementan su caudal
principalmente durante la época de avenidas y disminuyen hacia el final del período de estiaje.
En general, los manantiales presentan un bajo caudal y se presentan sobre las laderas,
alimentando a los bofedales, en la Quebrada Mauruma y en la Quebrada Cotañani, así como
alimentan a la quebrada Cacachara. Las rocas volcánicas de la región presentan fallas y
fracturas que permiten la existencia de un acuífero rocoso. Sin embargo las rocas piroclásticas
(tobas, aglomerados), son relativamente impermeables.
De los resultados de las observaciones hidrogeológicas de campo, se puede deducir que el
nivel del agua subterránea se encuentra cerca de la superficie en el fondo de las quebradas y
que la dirección del flujo del agua subterránea es casi paralela al drenaje superficial. Cabe
precisar sin embargo que no constituye un reservorio Acuífero propiamente dicho.
La ubicación del área de estudio, en las nacientes del río Cachara Patara, sobre los 4,600
m.s.n.m. le da una connotación especial, aunque allí no existe un uso intensivo de los recursos
hídricos, por estar en la cabecera de la cuenca y la presencia de los bofedales, estos regulan y
almacenan, el agua escurrida o precipitada en las alturas, para luego descargarlas lentamente
aguas abajo, cuyo destino próximo será el reservorio de Pasto Grande y luego la ciudad de
Moquegua, que les da un uso agropecuario y doméstico.
Los bofedales como ecosistemas (wet lands) y a la vez depósitos captadores de agua, se
recargan principalmente de las filtraciones y manantiales que afloran en la parte baja de las
quebradas, la recarga de todo el sistema se produce desde las precipitaciones a través de las
fracturas, estructuras y porosidad propia de la roca en las partes altas, las velocidades de
evacuación y los caudales estarán en función de los parámetros hidrogeológicos que presente
la roca, de las gradientes hidráulicas y de sus condiciones estructurales.
a. Geometría del acuífero
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A nivel local, los recursos de agua subterránea están divididos en acuíferos de porosidad
primaria y acuíferos de porosidad secundaria. Los primeros consisten de depósitos
cuaternarios constituidos por material mórrenico, coluviales y los bofedales, que se encuentran
cubriendo los flancos de las quebradas y el fondo de las quebradas.
Lo segundo es el acuífero rocoso, que puede tener gran espesor en las rocas del Grupo
Barroso, estas rocas tienen gran variación de permeabilidades como clases de rocas, que se
encuentran desde las cumbres de los nevados hasta el fondo de las cuencas hidrográficas, por
debajo de los depósitos cuaternarios. Así mismo la formación Capillune podría actuar como
acuífero local, debido a que esta en la base de las tres quebradas y por debajo de las rocas
volcánicas
b. Recarga y drenaje del acuífero
De las observaciones efectuadas, se verifica que los mayores aportes de agua al acuífero son
por la infiltración directa de las aguas de precipitación en las épocas de avenida, Diciembre –
Marzo y en menor proporción, por las aguas de fusión de los glaciares. Las áreas de recarga
del agua subterránea al acuífero, están conformadas por las fracturas de las rocas del Grupo
Barroso. Es importante hacer notar que las aguas drenadas en un año hidrológico, será
repuestas por la recarga anual. Es decir que el acuífero se debería comportar como un recurso
renovable, en equilibrio entre la recarga y el drenaje.
c. Niveles del agua subterránea pronosticados después del cierre
En cuanto al tajo se ha proyectado un sistema de drenaje hecho por la empresa ARUNTANI,
que consiste en un túnel, escavado en la parte inferior del tajo., por lo cual no se espera que
suba el nivel del agua, al producirse el cierre de la mina. No existen niveles freáticos en los
botaderos, ni en la zona del Pad. En todo caso este nivel estaría por debajo de la línea de
contacto el suelo. (De acuerdo con los planos Nº 3 y 4).
d. Parámetros hidrogeológicos de las formaciones
CUADRO 1.4.d.1
CARACTERIZACIÓN HIDROGEOLÓGICA DE. LAS FORMACIONES EXISTENTES
FORMACION
Escombros
Gravas arenosas
K
m/d-1
10 a 1.0
Palustre
Arcillas
10-7 10-6
Fluvio glaciar
Gravas areno-limosas
10-1 a 10
Glacial
Arenas limo-arcillosas 10-4 a 10-2
con gravas
Lavas y piroclasticos
10-2a 10-1
Grupo
Barroso
Formación
Capillune
LITOLOGIA
y 10-1 a 1.0
Areniscas
limoarcilias
SECTOR
EXPLOTACION
Taludes
no
Cotañani,
Maurama
Fondo de valles
no
Flancos
de
valles
área montañosa
no
Cacachara y Cº
Sta. Rosa
no
N.P
(m)
no
variable
no
CUADRO 1.4.d.2
PERMEABILIDAD DE LOS SUELOS Y ROCAS
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Rocas Igneas y Metamorficas
Sin fracturar
Fracturado
Basalto
Sin fracturar
Fracturada
Flujo de lava
Arenisca
Fracturada
Lutita
Semiconsolidada
Sin fracturar Fracturado
Rocas carbonatos
Fracturadas
Arcilla
Cavernosas
Limo
Arena Limosa
Arena Limpia
Fina Gruesa
Glaciar
-8
10
-7
10
-6
10
-5
10
-4
10
-3
10
-2
10
-1
10
1
10
Grava
2
10
3
10
4
10
-1
md
CUADRO 1.4.d.3
VARIACIÓN DE LOS NIVELES PIEZOMÉTRICOS (METROS)
Piezómetro
EP-1
EP-2
EP-3
EP-4
Ubicación
Control Pad-1
Control Pad-2
Qda. Maurama
Río Cacachara
Mayo / 2004
7.60
9.10
0.80
1.10
Noviembre 2004
13.25
15.80
3.45
2.02
e. Geoquímica
e.1 Manejo y tratamiento de las aguas
Para el control de las aguas pluviales la U. Santa rosa cuenta con zanjas de coronación sobre
los PADs de lixiviación y se ha proyectado otra zanja sobre el Tajo, el único problema por
mencionar son los pasivos constituidos por las bocaminas y desmonteras de la antigua mina
Cacachara, en las cercanías del río del mismo nombre, lo que ha provocado la presencia de
aguas ácidas en dicha micro cuenca, con valores que oscilan entre 3.5 y 4.5 de pH, en los
puntos cercanos a la confluencia con la quebrada Cotañani.
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e.2 Calidad de agua
Se muestra la relación de puntos de control de aguas subterráneas del área de la mina Santa
Rosa, que corresponden a cuatro piezómetros y una poza de control:
CUADRO 1.4.d.4
PUNTOS DE MONITOREO DE CALIDAD DE AGUA SUBTERRÁNEA
Coordenadas UTM
Punto
Norte
Este
Descripción
EP-1
EP-2
Ubicación
Control Pad-1
Control Pad-2
8159807
8159782
390519
390614
Piezómetro de la Margen derecha de Pad -1
Piezómetro margen izquierda del Pad-1
EP-3
Qda. Maurama
89159222
390293
Piezómetro aguas abajo de la poza de grandes eventos
EP-4
Río Cacachara
8157107
386554
Piezómetro aguas arriba de la quebrada Jacosive
PC-3
Poza control Nº 3
8159282
388762
Al pie del botadero Sur
Fuente: Monitoreo de calidad de agua por ARUNTANI SAC
CUADRO 1.4.d.5
Resultados del monitoreo de aguas subterráneas y el Límite Máximo Permisible
Parámetro
Fecha
pH
Temp.
TSS
Sulfatos
Cian.Wad
Pb total
Cu total
Fe total
Zn total
As total
Mn total
Hg total
Unidad
ºC
mg/l
mg/l
mg/l
mg/l
mg/l
mg/l
mg/l
mg/l
mg/l
mg/l
EM-9
May/04
4.12
22
9.6
49.9
<0.004
<0.025
<0.025
0.24
0.185
0.011
0.965
0.001
EP-1
May/04
3.63
7.5
<1
7.6
0.34
0.35
0.22
2.88
0.01
0.57
0.001
EP-2
May/04
4.83
5.1
3.3
9.1
0.36
0.04
3.59
2.32
0.005
0.33
0.005
EP-3
Nov/04
6.98
16
101
<0.001
<0.05
0.009
3.54
0.108
0.011
1.735
0.001
EP-4
LMP
4.22
4.9
14
133.9
<0.004
0.11
<0.025
4.51
1.17
0.003
0.319
0.002
400
0.1
0.1
0.5
1.0
25.0
0.2
0.50
1.0
Exploración de Campo
Los trabajos de exploración realizados por el personal de CESEL S.A.,
personal de la compañía minera comprendieron las siguientes actividades:
con el apoyo de
 Excavación de 01 trinchera en el Pad de Lixiviación cuya profundidad alcanzo los 1,00
m.
 Ejecución de 01 sondajes de penetración dinámica ligera (DPL), cuyas profundidad
alcanzo 0.5 m.
 02 pruebas de densidad de campo con el método del balón.
 Extracción de 02 muestras de roca tomadas en el área del tajo, para realizar ensayos de
carga puntual y propiedades físicas de la roca.
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a. Excavación de trincheras
Se realizó la excavación de trincheras con la finalidad de identificar y reconocer la estructura
del suelo y la masa rocosa de cimentación, extraer muestras disturbadas y registrarlas de
acuerdo a la norma ASTM D-2488, realizar el ensayo de clasificación estándar de suelo, carga
puntual y propiedades físicas de las rocas. Cada una de las muestras fue etiquetada y
embolsada convenientemente para el análisis respectivo en el laboratorio geotécnico de
CESEL S.A. En el cuadro Nº 1.4.a, se presenta el resumen de las trincheras realizadas en el
Pad de lixiviación.
Cuadro Nº 1.5.a
Resumen de trincheras realizadas en el Pad de lixiviación y Canteras
N°
sondajes
N° de
Muestras
Profundidad
alcanzada (m)
N.F.
Ubicación
1
C – 1 (TR)
1
0.50
N. A.
Pad de Lixiviación
Ensayos Realizados
Clasificación
TR = Trinchera
b. Ensayos de penetración dinámica ligera (DPL)
Adicionalmente a la calicata, se realizó el ensayo de penetración dinámica ligera (DPL) con la
finalidad de poder determinar las condiciones de resistencia del terreno.
El ensayo DPL (DIN 4094), consiste en el hincado continuo en tramos de 10 cm. de una punta
cónica de 60º utilizando la energía de un martillo de 10 Kg. de peso, que cae libremente desde
una altura de 50 cm. Este ensayo nos permite obtener un registro continuo de resistencia del
terreno a la penetración, existiendo correlaciones para encontrar el valor “N” de resistencia a la
penetración estándar en función del tipo de suelo, para cada 30 cm de hincado.
El cuadro No 1.4.b resume los ensayos de penetración dinámica ligera (DPL) realizadas y las
profundidades alcanzadas.
Cuadro Nº 1.5.b
Resumen del Ensayo DPL en el Desarrollo del Estudio
Calicatas
Profundidad
(m)
Ubicación
DPL-1
3.50
Pad de Lixiviación
Ensayos de Laboratorio
Ensayos estándar
Con las muestras alteradas obtenidas en las trincheras excavadas del PAD de lixiviación se
realizó ensayos estándar de clasificación de suelos y de propiedades físicas, los cuales
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comprendieron análisis granulométrico por tamizado, límites de Atterberg (líquido y plástico) y
contenido de humedad.
Los ensayos fueron realizados siguiendo las normas de la American Society For Testing and
Materials (ASTM). Las normas para estos ensayos son las siguientes:




Análisis granulométrico por tamizado
Límites de Atterberg
Contenido de humedad
Clasificación SUCS.
ASTM D-422
ASTM D-4318
ASTM D-2216
ASTM D-2487
En el cuadro 1.5.a se presenta el resumen de los ensayos estándar del Pad de lixiviación
Cuadro 1.6.a
Resumen de los Ensayos Estándar de Laboratorio
PAD de Lixiviación
Granulometría (%)
Límites (%)
Calicata /
Trinchera
Muestra
Profund.
(m)
Grava
Arena
Finos
L.L.
L.P.
C. H.
(%)
Clasificación
SUCS
C-1
PAD-1
0,00-0,50
18.3
30.3
51.4
49
20
13.8
CL
Capacidad admisible del macizo del terreno de fundación
El Pad de lixiviación descansa sobre un sustrato rocoso, así mismo, las áreas circundantes y
las zonas de ampliación, se caracterizan por exhibir afloramientos rocosos rodeados de gruesa
cobertura eluvial. Esta cobertura está constituida por una grava arcillosa cuyo contenido de
finos es menor al 12%. Por esta razón, la tendencia del terreno a asentarse por consolidación
primaria es nula. Sin embargo, el esfuerzo vertical generado por el material mineralizado
provocará un asentamiento elastoplastico, que debe ser controlado o reducido a límites
tolerables. Considerando el tipo de estructura, se puede asumir un asentamiento máximo
permisible de dos pulgadas. Con una capacidad portante de qa=7.30kg/cm2. De acuerdo con
Calixto Yanqui Murillo (2005)
Análisis del Peligro Sísmico
La evaluación del peligro sísmico se ha efectuado por medio del método probabilístico, y
determinístico de donde se determinan los niveles sísmicos del movimiento máximo del suelo en
el área del proyecto. Además, se proponen valores del coeficiente sísmico para el diseño
pseudo-estático de las estructuras.
Basándose en la comparación de resultados de los estudios Determinístico y Probabilístico, en el
emplazamiento del proyecto se recomiendan los siguientes valores:


Aceleración diseño: 0.34 g
Aceleración Efectiva de diseño: 0.25 g
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El coeficiente sísmico para el método pseudo - estático de diseño de taludes y muros de
contención deberá será:

 = 0.17g para la zona de Santa Rosa
Evaluación Geotécnica
La información disponible en los archivos de la minera las cuales fueron proporcionadas
oportunamente en la visita técnica y conjuntamente con la información adquirida en a exploración
de campo realizada, permiten evaluar las condiciones en las que se encuentran las labores de
explotación como son el tajo y los Pad de lixiviación
a. Información Recopilada
La información recopilada en la visita técnica
 Informe Técnico “Ingeniería Geotécnica del Pad de Lixiviación de la Mina Santa Rosa”,
Arequipa, 21 de Julio del 2003, Calixtro Yanqui Murillo.
 Informe Técnico, “Estudio de Estabilidad del Talud Sur Oeste del Pad de Lixiviación de la
mina Santa Rosa con la ampliación del LIFT 09”, Arequipa, 03 de Febrero del 2005,
Calixtro Yanqui Murillo.
En el cuadro Nº 1.3.3 se presenta el resumen de las calicatas en los botaderos de desmontes y
pads respectivamente, los cuales fueron realizados en estudios anteriormente mencionados.
Cuadro Nº 1.9.1
Resumen de excavación de calicatas
Calicata
Coordenadas
Cota
Profund
(m)
Limites de
Attemberg
Clasif
SUCS
LL
LP
IP
CB-1
8159301.81
388408.27
4763.33
1.70
SC
36.08
23.48
12.60
CB-2
8159278.25
388467.78
4761.76
1.50
SM
34.59
24.53
10.06
CB-3
8159291.75
388562.15
4767.68
2.30
SM
33.11
24.42
8.69
CB-4
8159272.65
388708.04
4768.79
2.20
SM
30.75
24.50
6.25
CB-5
8159318.46
388890.46
4767.22
2.40
ML
25.75
24.66
11.06
Humedad
(%)
Densidad
Seca
13.91
1.987
18.32
1.82
b. Perfil Estratigráfico
Considerando la evaluación geológica, geotécnica y ensayos de laboratorio, se puede indicar el
tipo de suelo encontrado.
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El Pad de lixiviación se halla en la margen izquierda del río Aruntani, en una depresión de forma
cónica abierta, cuya base contiene una gruesa capa aluvial en la cual afloran en puntos aislados
rocas andesiticas e ignimbriticas de color café o negro en superficie por crecimiento de los
musgos. Tres quebradas confluyen en el sitio, dos de valle ancho y poco definido y una de cause
labrado en la roca, que corre de Norte a Sur. En general, los taludes son suaves hacia la base
con una inclinación máxima de de15º tornándose bastante empinados hacia la corona
En los pozos de exploración no se ha encontrado el nivel freático, pero existen evidencias de su
presencia estacional a una cierta profundidad, mayor que aquella que define el substrato rocoso
Por lo que el Pad de lixiviación descansa sobre el substrato rocoso, mediante una secuencia
compuesta por una cobertura nivelante, una capa de arcilla y una geomenbrana. Aunque el
terreno no es proclive a fallar por corte; debido a la gran extensión de la estructura geotécnica,
considerándose solo la posibilidad de falla por compresión simple de algunos bloques que
constituyen el macizo rocoso cuya disposición está definida por las discontinuidades verticales.
Calixto Yanqui Murillo (2005)
Metodología para la Evaluación de la Estabilidad de Taludes
El criterio de evaluación utilizado está en función al tipo de material que constituye el talud, dado
que el comportamiento de un talud en roca está relacionado con la distribución del sistema de
discontinuidades, características del relleno y las propiedades de la roca intacta; y el
comportamiento de un talud conformado por un deposito cuaternario, está íntimamente
relacionado con su geometría, granulometría, compacidad, presencia de agua, grado de
alteración de las partículas y la susceptibilidad a la erosión.
El criterio de evaluación en función a la dureza de la roca, no se considera en esta evaluación
dado que la experiencia ha demostrado, que taludes en roca dura pueden ser inestables si su
sistema de discontinuidades es desfavorable al corte; así mismo, se ha visto que taludes en roca
muy alterada, tienen un buen comportamiento si su sistema de discontinuidades no es critico con
respecto al corte de la carretera.
Por lo tanto, el sistema que a continuación se describe considera para cada tipo de material sus
principales agentes condicionantes.
Valoración de Estabilidad del Talud en Suelos (ETS)
El sistema de valoración de la estabilidad de taludes en Suelo (ETS), es un sistema que a lo
largo de los años se ha pretendido realizar y es el fruto de una investigación cuidadosa y
detallada de más de 8 taludes.
Para poder ver el comportamiento de los taludes, se ha realizado un análisis cuidadoso de todos
los parámetros que influyen en la inestabilidad de taludes; estos parámetros fueron agrupados y
se observó la susceptibilidad de cada uno de ellos. Del análisis realizado se ha determinado que
son 7 los factores principales que intervienen en la estabilidad de los taludes en suelo, siendo
estas las siguientes:
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a) Granularidad. Se ha notado que este parámetro es importante en la evaluación de taludes.
Una mayor concentración de finos, como envolvente lo hace más estable. Este mismo
parámetro está relacionado con la angularidad de las partículas, mientras más angulosas son las
partículas mayor es la estabilidad.
El rango varía de 0 a 2.5
b) Relación del ángulo del talud y su compacidad. Se ha observado que los taludes mientras más
se alejan de su ángulo de reposo son más inestables. Este efecto se aminora si existe
compacidad en todos sus bloques; por lo tanto, este valor lo consideramos tomando en cuenta la
diferencia del ángulo del talud con el ángulo de reposo, afectado por el grado de compacidad.
El rango varía de 0 a 5
c) Altura del talud. De toda la base de datos se ha concluido que existe una relación
directamente proporcional de la altura con su estabilidad. Este parámetro está considerado en la
evaluación.
El rango varía de 0 a 5
d) Altura crítica y su ubicación. La altura crítica la definimos como la altura del talud propensa al
deslizamiento y su ubicación en el talud es otro parámetro que influye en la estabilidad global, en
las hojas de cálculo se ha definido tres ubicaciones, en la parte baja, parte media y la parte alta
del talud.
El rango varía de 0 a 5
e) Condiciones del Agua. De toda la información obtenida se ha verificado que mientras más
agua tiene el talud, es más inestable; dentro de la valoración de taludes se identifica si esta
completamente seca, húmeda, si existe goteo o flujo de agua, dando mayor valoración cuando
existe flujo de agua.
El rango varía de 0 a 5
f) Grado de alteración. El grado de alteración de las partículas influye en la estabilidad del talud,
este parámetro se ha incorporado aunque su influencia es mínima.
El rango varía de 0 a 2
g) Susceptibilidad al deslizamiento. En este tramo específico de ha observado que los taludes
erosionados son propensos al desprendimiento de bloques y deslizamiento, por lo que interviene
en la valoración de la estabilidad de taludes y se toma en cuenta si existe probabilidad de su
ocurrencia,
El rango varía de 0 a 15.
Finalmente se obtiene la “VALORACIÓN ETS”, sumando todas las valoraciones parciales que se
obtienen del análisis, para finalmente describir el comportamiento del talud en función a su
estabilidad bajo las siguientes consideraciones:
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Cuadro Nº 1.8.1
Rango de Valoración de Estabilidad de Taludes de Suelo
Rango de Valoración
(ETS)
0 - 7.50
7.50 - 15.0
15.0 - 30.0
> 30.0
Descripción
Totalmente Estable
Normalmente Estable
Inestable
Crítico
1.11 ESTABILIDAD FÍSICA DE PAD DE LIXIVIACIÓN
a. Generalidades
Como consecuencia de las actividades mineras realizadas por la Unidad Minera Santa Rosa,
ubicado en la localidad de Santa Rosa, provincia del Collao-Puno, se ha generado una estructura
de lixiviación de pila de material mineralizado, el cual forma parte del proceso de recuperación
del mineral, diseño, el cual incluye un sistema de sub-drenaje y monitoreo ambiental para aguas
subterráneas, un sistema compuesto de revestimiento suelo/geomembrana, un sistema de sobre
revestimiento o protección de la geomembrana y finalmente un sistema de colección de solución.
Asimismo, sé incluye a este proceso un canal de conducción de tuberías de solución y pozas
para el procesamiento de la solución lixiviada, las cuales incluyen: poza de solución rica PLS,
poza de solución intermedia ILS y una poza para eventos de tormenta o poza de mayores
eventos.
En el presente ítem se exponen los criterios utilizados para asegurar la estabilidad física de los
diseños que se propone con fines de cierre. El factor de seguridad, “FS”, para un talud se define
generalmente como la relación de resistencia al corte disponible con respecto al esfuerzo
cortante sobre la superficie de falla crítica. Las características de esfuerzos y deformaciones de
la mayoría de suelos son tales que se puede presentar deformaciones plásticas relativamente
grandes en cuanto se aproximan los esfuerzos cortantes aplicados a la resistencia al corte del
material.
a.2 Objetivos de Cierre
Los objetivos de cierre correspondientes a los Pad de lixiviación de pilas. Esta dirigidos a
asegurar la estabilidad física, son los siguientes:

Evitar el ingreso de aguas de escorrentía que puedan generar un proceso de
inestabilidad, mediante la saturación y la generación de presiones de poro en el talud, en
la cimentación y en las superficies de contacto.

Asegurar la estabilidad de los taludes asumiendo las condiciones más desfavorables
existentes durante el período post-cierre, como eventos sísmicos y climáticos.
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
Asegurar la estabilidad de las coberturas a colocar.

Asegurar, con pequeñas obras de contención, el pie de los taludes contra la influencia de
las escorrentías o flujos que puedan ocurrir en la base de los Pad de lixiviación.

Por ello, los estudios de estabilidad física se orientan a la estabilidad contra
deslizamientos, corrimientos o problemas de derrumbes ya sea superficiales o
profundos.
a.3 Criterios de Cierre
Los criterios utilizados en el diseño se basan en la aplicación de metodologías de análisis y
diseño, para obras de ingeniería geotécnica. Las pruebas y ensayos para la obtención de la
información de sitio y de los materiales existentes cumplen procedimientos estandarizados
internacionalmente. Los criterios de diseño se basan en la aplicación de modelos,
procedimientos de análisis y diseño que son actualizados permanentemente a la luz de los
resultados obtenidos en proyectos similares.
En los análisis de estabilidad de taludes se considera un valor mínimo de Factor de Seguridad
FS de 1.5 en la condición estática, sin sismo. Para la condición pseudo-estática se considera un
coeficiente sísmico equivalente a ½ de la aceleración sísmica de diseño. El período de
exposición sísmica es de 500 años. El valor del Factor de Seguridad mínimo para la condición
Pseudo-estático es de FS=1.0.
Los criterios de estabilidad mencionados, aseguran un adecuado comportamiento de los taludes
desde el punto de vista de la resistencia de los suelos y materiales involucrados, así como el
nivel de deformación de los taludes ante un evento sísmico, condiciones recomendables para el
extenso período de exposición sísmica. Deformaciones no controladas pueden poner en riesgo
los elementos de cobertura, encapsulamiento o revegetación.
Para el análisis de la estabilidad de taludes en general, se utilizan programas de cómputo STABL
versión 5.0 de la Universidad de Purdue, EE.UU y el programa MAC.ST.A.R.S 2000-Rel 2.1 de
Maccaferri Stability Analisis of Reinforced Soils. Este es un programa de análisis de estabilidad
de taludes completamente integrado. Los análisis de estabilidad consideran el comportamiento
drenado mediante el uso de los parámetros de resistencia efectivos de suelos, materiales
granulares y drenantes, que conforman los botaderos de desmontes.
El análisis para calcular el factor de seguridad se lleva a cabo en forma bidimensional usando el
concepto de equilibrio límite, aproximando el problema a un estado de deformación plana.
El programa tiene la opción de utilizar diferentes métodos de análisis de estabilidad de manera
simultánea, sin embargo, para el presente análisis se ha utilizado el Método de Bishop
simplificado para el cálculo de superficies de falla. La superficie de falla crítica, definida como
aquella que proporciona el menor factor de seguridad, fue encontrada en forma interactiva
modificando las condiciones de búsqueda de la misma. Se evaluaron superficies de fallas
circulares, no circulares e irregulares.
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Como hipótesis del análisis se consideran que las propiedades de los materiales que conforman
las diferentes estructuras analizadas, son homogéneas e isotrópicas y que el colapso se
produciría como resultado de fallas simultáneas a lo largo de la superficie de deslizamiento.
Cada material tiene sus propiedades y características físicas y mecánicas.
Si el Pad de lixiviación es físicamente estable, siguiendo los criterios anteriores, entonces solo se
hará trabajos de perfilado para poder colocar una cobertura adecuada, y si las condiciones lo
permiten sé revegetará. Si el Pad de lixiviación no es físicamente estable se proponen tres
métodos de cierre:
i) Método de Banquetas
Es un método en el que se usa el mismo material del Pad de lixiviación, material de corte como
relleno; se llega a estabilizar físicamente, pues se quita la sobrecarga que genera un gran
volumen de masa en la parte superior. Para poder usar el método del banqueteo, muchas veces
se necesita tener una topografía de pendiente baja en la parte del pie de talud. Éste es el
método más económico, pero a veces no se puede utilizar por las condiciones del entorno.
ii) Método de Gaviones
El método de Gaviones es muy usado para la contención del pie de talud, se utiliza como muros
de contención; lo cual ayuda a no desplazar el desmonte, dándole una altura adecuada para
lograr el ángulo de estabilidad, esto permite tener alturas de taludes mayores a las que se puede
obtener con el método de banquetas. Este método puede ser también mixto, es decir, usar
gaviones y banquetas; esto depende de las características del desmonte y del entorno que lo
rodea. Económicamente es a veces muy costoso pues los insumos requeridos como las piedras
que conforman los gaviones no se encuentran en la cercanía.
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Método de Gaviones
iii)
Método de Suelo Reforzado
El método del suelo reforzado nos permite utilizar ángulos mucho mayores que los métodos
anteriores, ya que el uso de la geomalla lo permite, esto nos lleva a contener mejor el pie de
talud evitando que éste se prolongue más. Económicamente es el método menos
recomendado por el costo de sus insumos.
Alternativas de Cierre
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Se evalúa el procedimiento a seguir para la toma de decisión del cierre de los Pad de
lixiviación; para ello, un diagrama de Flujo nos muestra la metodología a seguir, teniendo que
escoger entre el uso de tres alternativas, si el deposito de desmonte no esta físicamente
estable y no será reubicado.
Pad de Lixiviación
Si
No
¿Reubicación del
Pad?
¿Es físicamente
Estable?
Si
Si
Reubicar
Pad
Perfilar y
Revegetar
No
¿Reubicación del
Pad?
No
Evaluar Alternativa
1. Banquetear
2. Colocar Gaviones
3. Usar suelo reforzado
Estabilizar
Taludes
La Matriz de Selección de Alternativas nos muestra el ranking a utilizar, éste se usará
teniendo en consideración las características de cada Pad de lixiviación y el entorno
topográfico en el que se encuentre.
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2
9
3
1
1
3
3
3
1
3
3
115
3
Suelo
Reforzado
CARACTERÍSTICAS, ATRIBUTOS PONDERACIÓN
Y BONDADES
1 Costos
5
2 Sistema constructivo
4
3 Hurto de materiales colocados
3
4 Control y monitoreo
2
5 Tiempo de ejecución
2
6 Insumos
3
7 Impacto Visual
4
8 Aporte Social
2
9 Adherencia con la cobertura
4
10 Garantia de perpetuidad
4
Total
1
Gaviones
MATRIZ DE SELECCIÓN DE ALTERNATIVAS
Banquetas
ALTERNATIVAS
3
3
3
3
3
3
1
1
3
3
87
3
1
3
3
3
3
3
1
3
1
79
La mejor alternativa para el Pad de lixiviación es el uso de banquetas, seguido por usar
gaviones en pie de talud y como ultima opción usar el sistema de suelos reforzados.
Obras de Cierre
La dimensiones del Pad de lixiviación en esta zona, amerita solo la estabilización en su propio
emplazamiento, teniendo en cuenta que existen estudios para su disposición que son
mencionados seguidamente:
Estabilización física de Pad de lixiviación
Los Pad de lixiviación que será estabilizado físicamente en su ubicación inicial, se
hará por las siguientes causas:
 Tener volúmenes muy considerables.
 Estar ubicados en zonas estables.
a)
Análisis de estabilidad
El análisis de estabilidad se ha realizado considerando el tipo de material, para el caso de
depósitos del material,la sección más crítica, de los depósitos de desmonte, utilizando los
criterios ingenieriles, hipótesis y un modelo matemático. lo que ha posibilitado estudiar
detalladamente una gran variedad de configuraciones de falla. Este modelo analiza la
estabilidad de taludes tomando en cuenta las propiedades del suelo (cohesión y fricción), las
características geométricas del talud, las variables desencadenantes interactuando con las
condiciones reales del diseño.
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Para el cálculo de los factores de seguridad al corte se ha empleado el método simplificado
de de Bishop simplificado (1955) y de Janbu (1957); basado en la determinación, mediante el
análisis de equilibrio límite, de la relación entre la resistencia disponible del suelo al corte y el
esfuerzo cortante requerido para mantener el equilibrio límite a lo largo de superficies que
definan un mecanismo potencial de falla (círculos de falla).
Utilizando los criterios, hipótesis y modelo matemático antes indicados, los cálculos relativos
al análisis de estabilidad de taludes se realizaron empleando un programa de cómputo
geotécnico de reconocida confiabilidad (programas STABL 4, 4M, 5, 5M, 6 y 6H) lo que
posibilita estudiar, detalladamente una gran variedad de configuraciones alternativas para
obtener una sección óptima, aceptable tanto desde el punto de vista de la seguridad como de
economía de la obra.
El programa analiza la estabilidad de taludes tomando en cuenta las propiedades del suelo
(cohesión y ángulo de fricción), las características geométricas del talud y las variables
desencadenantes de deslizamiento (nivel de agua).
Los parámetros correspondientes a las propiedades de los materiales que componen la el
talud, requeridos para el análisis de estabilidad, son los siguientes:




Peso unitario húmedo (h)
Peso unitario saturado (sac)
Cohesión
Ángulo de resistencia al corte
Los valores de estos parámetros se han seleccionado teniendo en consideración los resultados
de los diversos ensayos de campo y de laboratorio, la evaluación de las condiciones geológicas
y geotécnicas de la cimentación.
b)
Metodología de análisis
Para el análisis de estabilidad de taludes se ha empleado exclusivamente el método
simplificado de Bishop, debido a que, en general, los valores de los factores de seguridad
obtenidos mediante dicho método para superficies de falla circulares difieren en un 5% a 10%
por defecto (es decir, dando un margen conservador de seguridad) de los valores obtenidos
empleando métodos rigurosos de análisis (tales como el de Spencer o el de Morgenstern –
Price). Por tanto, para fines prácticos, el método simplificado de Bishop es satisfactorio.
El cálculo utiliza el método de las dovelas. Este método asume que no hay fuerzas de corte
entre dovelas adyacentes y que la geometría de cada una queda definida por su altura, h,
medida a lo largo de su línea central, su ancho, x, y por las inclinaciones de su base y de su
parte superior,  y  respectivamente.
El método satisface el equilibrio de fuerzas verticales para cada dovela. Por lo tanto, de
acuerdo con el diagrama de cuerpo libre se tiene:
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 Fv  (N '  U ) cos  S sen   W (1  k v )
(1)
 U  cos   Q cos  0
Asimismo, este método satisface el equilibrio de momentos de toda la porción del talud
susceptible de falla, tomados con respecto al centro de la superficie circular de falla analizada;
por lo tanto:
n
[W (1  k
M o 
i 1
v
)  U  cos   Q cos ] ( R sen  )
n
  [U  sen   Q sen  ] ( R cos  h)
i 1
(2)
n
n
i 1
i 1
  [S ] ( R)   [k h W ] ( R cos  haq )  0
En la anterior expresión (2), R es el radio de la superficie circular de falla, h es la altura
promedio de cada dovela y heq es la altura vertical entre el centro de la base y el centroide de
cada dovela.
Por otro lado, considerando que el factor de seguridad es el mismo para todas las dovelas, la
resistencia al corte Mohr – Coulomb movilizada (S) a lo largo de la base de cada dovela está
dada por:
S 
C  N ' tg 
F
(3)
En base a las relaciones anteriores, finalmente se deduce la fórmula que permite hallar el factor
de seguridad al deslizamiento, que es la siguiente:
n
F
[C  N ' tg ]
i 1
n
n
n
A A  A
i 1
1
i 1
2
i 1
3
(4)
en donde:
A1  [W (1  kv )  U  cos   Q cos ] (sen )
A2  [U  sen   Q sen  ] (cos  h / R)
A3  [k h W ] (cos 
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heq
R
(4a)
)
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y la fuerza normal (N’) es:
(4b)
N ' 
C sen 
1
[W (1  k v ) 
 U  cos  U  cos  U  cos   Q cos ]
m
F
donde:
m  cos  [1 
tg  tg 
]
F
(4c)
Las ecuaciones (4), (4a), (4b) y (4c) son las expresiones programadas en el programa STABL
para calcular el factor de seguridad al deslizamiento de superficies de falla circulares según el
método simplificado de Bishop.
Para el análisis pseudo-estático se considera que la masa involucrada en la falla está sometida
a una aceleración horizontal igual a un coeficiente sísmico multiplicado por la aceleración de la
gravedad, de modo de tomar en cuenta el efecto de las fuerzas inerciales producidas por el
terremoto de diseño. El coeficiente sísmico horizontal utilizado fue de 0.17 g.
Los criterios de diseño establecidos para el presente análisis fueron los siguientes:



Mínimo factor de seguridad estático a largo plazo igual a 1.2; y
Mínimo factor de seguridad pseudo-estático a largo plazo igual a 1.0 ó,
Desplazamientos inducidos por sismo que no comprometan la seguridad del
apilamiento ó la integridad del sistema de revestimiento.
Se debe indicar que un factor de seguridad pseudo-estático mayor que 1.0 no significa que el
apilamiento de mineral no se moverá durante un terremoto. Lo que probablemente ocurrirá es
que los desplazamientos serán mínimos y no se producirán daños permanentes en el sistema
de revestimiento, asociados al terremoto de diseño.
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c)
Software empleado para el análisis
El programa realiza los análisis de estabilidad según equilibrio límite
bidimensional, calculando el factor de seguridad de un talud con varios
estratos empleando el método simplificado de Bishop o el método modificado
de Janbu. El programa permite analizar tanto una superficie única de falla
como una gran cantidad de superficie de falla circulares y no circulares. Para
los cálculos realizados en el presente estudio, se han considerado 100 y 400
círculos de falla por cada análisis. Se obtiene así el mínimo factor de
seguridad, graficando las superficies de falla con menores factores de
seguridad. Este programa ofrece, entre otras, las siguientes opciones:











Sistemas de suelos heterogéneos.
Suelos con características de resistencia anisotrópicas
Envolvente no lineal de esfuerzos, según Mohr Coulomb
Presiones de poros calculadas de diversas maneras: A partir del coeficiente
de presión de poros ru de una superficie freática, de una superficie
piezométrica o de una malla de presiones de poros definida previamente.
Cálculo de los factores de seguridad (corregidos) según el método de Janbu
Verificación de errores de entrada de datos
Visualización preliminar de la geometría del talud analizado
Archivos independientes de datos de entrada, salida de resultados y gráficos,
los cuales pueden ser inicialmente grabados y posteriormente recuperados e
impresos.
Análisis de taludes tanto con pendientes.
Sistema de unidades métricas o inglesas
Menú de ayuda para todas las opciones del programa
Datos Geométricos del Talud
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Contornos mostrando la variación espacial de los Factores de Seguridad para un Talud.
Dibujo Tri Dimensional mostrando la variación espacial del los Factores de
Seguridad para un Talud
d)
Resultados del análisis de estabilidad de taludes de Pad de Lixiviación
En el Cuadro a-1 se muestra los resultados del análisis evaluado a los Pad de
lixiviación en el estado pseudo estático, por ser ésta, la condición más desfavorable.
Las soluciones para estabilizar los taludes, consisten en darles un perfilado e
inclinación adecuada hasta llegar a valores FS estables.
Se muestra en el cuadro a-1, el resumen de los Pad de lixiviación que se estabilizará
in situ, físicamente:
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Cuadro a-1
Factor de Seguridad
Pad
Área (Has.)
Volumen (m3)
Estático
Pseudo-Estático
Sec. 1-1
1.583
1.093
Sec. 3-3
1.476
1.012
Sec. 7-7
1.456
1.006
Sec. 10-10
1.468
1.018
Sec. 11-11
1.798
1.181
Conclusiones y Recomendaciones
-
El método más viable y económico de acuerdo al análisis de alternativas para la
estabilidad física del Pad de lixiviación es le Método de Banqueta, el cual implica
movimientos de material con la finalidad de reconfortar el material adoptando un
ángulo conservador que determine la estabilidad física de acuerdo a un análisis de
estabilidad de taludes
-
Las secciones originales presentan inestabilidad en condiciones pseudo-estático, de
acuerdo a un coeficiente sísmico de 0.17g obtenido de un análisis de riesgo sísmico.
-
Los parámetros a ser empleados en el análisis de estabilidad física son los
siguientes:
Cohesión C (KPa)
-
Mineral
3.5
Fundación
3.5 a 5
Ángulo de resistencia al corte 
30º a 33º
32 a 35º
El ángulo de reposo recomendable a disponer los taludes del Pad de lixiviación: es
30º con una banqueta de alivio de cargas de 3.00 m como mínimo.
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