Aguas Subsuperficiales

La presencia de uno u otro tipo de aguas, indistintamente, puede producir un eventual incremento de la siniestralidad y, en cualquier caso, se produce un aumento en el coste del drenaje y desagüe por la necesidad de construcción de plantas de tratamiento de aguas, de adopción de medidas correctoras de la contaminación de las aguas y la consecuente necesidad de afrontar mayores cánones de vertido.

Aspectos y Situaciones a Considerar en Explotaciones Subterráneas

Los efectos perceptibles del agua en minas subterráneas también son múltiples e incluyen muchos que son comunes con los problemas que se presentan en explotaciones a cielo abierto.

De forma resumida, se expone a continuación una relación de los mismos sin que la lista de potenciales efectos quede circunscrita exclusivamente a ella:

• Inundaciones repentinas a gran escala que pueden incluso llegar a parar la producción y requieren, en cualquier caso, la dedicación de muchos recursos para su eliminación.
• Reducción de los rendimientos de las unidades de carga y transporte al circular sobre pisos embarrados y por mayor formación de baches.
• Incrementos de corrosión de sistemas (sistema eléctrico).
• El agua actúa como un lubricante, permitiendo que se introduzca entre la piedra y sobrepase las gomas de los LHD.
• Reducción de la vida útil del sostenimiento, especialmente si este es de madera. Consecuentemente, esto da lugar a un incremento del deterioro de túneles y obras subterráneas, así como a una reducción de la vida de estas obras.
• Producción de daños en las instalaciones y necesidad de empleo de costosos equipos de control y evacuación.
• Reducción de la productividad de maquinaria y personal como consecuencia de entornos húmedos.
• Incrementos de los costes de mantenimiento al aumentar el porcentaje de averías originadas por la acción abrasiva del barro, corrosión de la humedad y efecto de esta sobre el equipo eléctrico.
• Además, el agua actúa como lubricante en los cortes de los neumáticos con la roca.
• Necesidad de instalaciones eléctricas y electrónicas con mejores protecciones frente a la humedad y la corrosión.
• Reducción de la cohesión de muchos tipos de rocas.
• Incremento de la migración y contaminación por materiales finos.
• Lavado de rellenos arcillosos de discontinuidades y fracturas.
• Incremento de costes de voladura al obligar al uso de explosivos resistentes al agua, imposibilitándose muchas veces la utilización de explosivos tipo ANFO, que requieren el desaguado previo de los barrenos y acudiéndose a la utilización de explosivos encartuchados.
• Análogamente a como sucede en cielo abierto, aumento del peso específico del material debido a la saturación en agua.
• Posible aumento de la siniestralidad.

Aspectos y Situaciones a Considerar Derivadas de la Presencia de Agua en la Masa Mineral a Explotar

• La humedad en la mena y el aumento del peso específico del material del proceso incrementan los costes de manipulación, embarque y tratamiento.
• Es frecuente una drástica reducción en los rendimientos de los harneros y un incremento de los atascos en la trituración, traduciéndose todo ello en un mayor consumo de energía de tratamiento.
• El drenaje de mineralizaciones a explotar puede favorecer la formación de oxidaciones en el yacimiento que reduzcan el porcentaje de recuperación.
• El descenso del nivel freático y el secado pueden afectar al suministro y abastecimiento regional del agua. En ocasiones, el drenaje creado por las extracciones por bombeo puede inducir subsidencias superficiales, movimientos diferenciales por subsidencia y el consecuente deterioro e incluso colapso de estructuras y edificaciones.
• El rebajamiento del nivel freático puede dar lugar a la aparición de reacciones en la zona drenada. La eventual influencia que puede tener este proceso en el posterior beneficio del mineral, ya en la etapa de procesos mineralógicos, es algo que también debe ser evaluado en sus justos términos.
• La humedad en la mena y el aumento del peso específico de proceso incrementan los costes de manipulación, embarque y tratamiento.
• Es frecuente una drástica reducción en los rendimientos de los harneros y un incremento de los atascos en la trituración, traduciéndose todo ello en un mayor consumo de energía y tratamiento.
• El drenaje de las mineralizaciones a explotar puede favorecer la formación de oxidaciones en el yacimiento que reduzcan el porcentaje de recuperación.
• El descenso del nivel freático y el secado pueden afectar al suministro y abastecimiento regional de agua. En ocasiones, el drenaje creado por las extracciones por bombeo puede inducir subsidencias superficiales, movimientos diferenciales por bombeo y el consecuente deterioro e incluso colapso de estructuras y edificaciones.

Drenaje: Consiste en conocer lineamientos de importancia del agua con la finalidad de controlar y diseñar sistemas de drenaje, generando un manejo del producto y su posterior tratamiento. El agua de la mina, junto con el cobre soluble, se lleva a la planta de SX en cámaras de agua con alta corriente para la electrodeposición, con el fin de aprovechar y recuperar el cobre.

Botadero: Lugares destinados al depósito de desmontes o desechos sólidos de baja ley.

Cuenca hidrográfica: Área geográfica limitada por líneas divisorias de aguas que tiene como configuración topográfica de aporte el escurrimiento de agua, formando el caudal de un río.

EH: Potencial eléctrico. Corresponde a una medida de potencial de óxido-reducción de una solución. Se reporta en unidades de volts o milivolts.

Embalse de relaves: Aquel depósito de relaves donde el muro de contención está construido con material de empréstito y se encuentra impermeabilizado en el coronamiento y en un talud interno. La impermeabilización puede estar realizada con material natural de baja permeabilidad o de material sintético, como geomembrana de alta densidad.

Evaluación de riesgo: Procedimiento mediante el cual se establecen y analizan los riesgos de una faena minera o instalación minera, de forma de determinar si los riesgos revisten o no el carácter de significativos.

Hardpan: Capa endurecida de suelo o de material, normalmente localizada en o cerca de la superficie, pero que también puede darse en profundidad, generada por cementación de las partículas del suelo con materia orgánica o por materiales relativamente insolubles como sílice, carbonato de calcio y óxidos de hierro.

Instalación remanente: Instalaciones de una faena minera que no son desmanteladas al momento del cierre o que quedan tras el cese de la actividad.

Lixiviación: Es la extracción de constituyentes solubles por percolación a través de un solvente. Puede ser por proceso natural o inducido.

Lixiviado: Solución obtenida desde el proceso de lixiviación. También corresponde a un líquido que ha percolado o drenado a través de un residuo y que contiene componentes solubles de este.

Metales: Grupo de elementos químicos que se caracterizan por presentar las siguientes propiedades físicas: dúctil, maleable, brillo, alta densidad, ser sólidos a temperatura ambiente, tener estructura cristalina en estado sólido y ser buenos conductores del calor o electricidad.

Metaloide: Es un semimetal. Grupo de elementos químicos que se caracterizan por presentar un comportamiento intermedio entre metales y no metales.

Meteorización: Proceso por el cual partículas, rocas y minerales son alterados por exposición a la temperatura, presión y los agentes atmosféricos tales como el agua, el aire y la actividad biológica.

Minerales estables: Minerales que no se encuentran en un estado de equilibrio o no son estables, es decir, cambian su estructura.

Muestras: Fracción representativa, generalmente pequeña, recolectada para análisis y descripción.

Muestra compuesta: Muestra creada por la combinación de diferentes fracciones, las que pueden ser recolectadas en lugares o tiempos diferentes.

Muestra simple: Es una muestra recolectada en un sitio específico durante un periodo de tiempo corto, de minutos a segundos. Representa un instante en el tiempo y un punto en el espacio del área de muestreo.

Estabilidad química: Programa de trabajo compuesto por un conjunto de etapas, estudios y procesos que tienen como objetivo asegurar la estabilidad química de instalaciones remanentes de un proyecto minero.

pH: Corresponde al logaritmo negativo en base 10 de la actividad del ion hidrógeno en solución.

Relaves en pasta: Depósito de relaves que presentan una situación intermedia entre el relave espesado y el relave filtrado. Corresponde a una mezcla de relaves sólidos y agua, entre 10% y 25% de agua.

Relaves espesados: Depósito de relaves donde, antes de ser depositados, son sometidos a un proceso de sedimentación mediante espesadores, eliminándole una parte importante del agua contenida.

Relaves filtrados: Depósito de relaves donde, antes de ser depositados, son sometidos a un proceso de filtración mediante equipos especiales de filtro.

Riesgos significativos: Aquel que reviste importancia en atención a la probabilidad de ocurrencia de un hecho o a la severidad de sus consecuencias.

Sólidos disueltos totales: Son medidas de todas las sustancias inorgánicas y orgánicas que se encuentran contenidas en una solución, ya sea en sus formas moleculares, ionizadas o como coloides.

Tranques de relaves: Aquel depósito de relaves donde el muro de contención es construido con la fracción más gruesa del relave.

Drenaje Ácido de Mina

Estos drenajes son tóxicos en diversos grados para el hombre, la fauna y la vegetación. Contienen metales disueltos y constituyen desórdenes solubles e insolubles que generalmente proceden de labores mineras.

Una alternativa al tratamiento convencional de los drenajes ácidos de minas, tanto si las instalaciones se encuentran en operación o en abandono, la constituyen los métodos de tratamiento pasivo debido a su bajo costo, fácil operación y mantenimiento, y gran eficiencia en el tratamiento de aguas ácidas.

Los métodos de tratamiento pasivos van desde humedales construidos, drenajes anódicos orgánicos, sistemas de producción alcalina hasta barreras reactivas permeables.

Por lo general, en los sistemas se recurre al empleo de las bacterias para catalizar las reacciones y acelerar los procesos que forman precipitados, así como el uso de material alcalino para neutralizar la acidez.

Drenaje de Ácidos de Minas y Regeneración

El diseño y configuración del dispositivo de tratamiento debe asegurar una buena circulación y distribución del influente dentro del sistema, con el fin de maximizar el tiempo de contacto entre el flujo de agua y los subestratos reactivos.

Categorías de Drenaje

• Drenajes alcalinos o aguas residuales con bajo potencial de solubilización.
• Drenaje ácido o aguas residuales con alto potencial de solubilización.
• Ácido: pH < 6. Acidez generada por oxidación de minerales, particularmente sulfuros.
• Alcalino: pH > 9 o 10. Alta alcalinidad generada por disolución de minerales básicos, particularmente óxidos, hidróxidos y algunos silicatos.
• Casi neutro: pH 6-9 o 10. Dependiendo de la abundancia de los minerales, en determinados periodos pueden ser ácidos o alcalinos.
• Otros (irrelevante): Puede afectar la concentración de metales, asociado a la inercia no metálica.

Drenajes Alcalinos

Las aguas alcalinas en las explotaciones mineras se producen cuando las filtraciones desde la superficie o desde acuíferos suprayacentes circulan a través de materiales calizos y dolomitas.

Drenaje de Ácidos

Nordstrom y Alpers describen el proceso de oxidación de la pirita como principal responsable de la formación de aguas ácidas y afirman que estas reacciones geoquímicas se aceleran en áreas mineras debido a que el aire entra en contacto con mayor facilidad con los sulfuros a través de las labores de acceso. También afirman que los procesos físicos, químicos y biológicos tienen gran influencia en la generación, movilidad y atenuación de la contaminación ácida de las aguas. Por tanto, los drenajes del entorno minero pueden ser ácidos o alcalinos, y pueden degradar el hábitat acuático y cambiar la calidad de las aguas debido a su toxicidad y corrosión.

Problemáticas de las Aguas en Mina

Por otro lado, las explotaciones provocan ciertos efectos hidrológicos sobre las aguas subterráneas o superficiales, tales como:

• Disminución de la calidad del agua, haciéndola inadecuada para el consumo humano y otros usos.
• Causar daños ecológicos, alterando o eliminando las comunidades biológicas naturales existentes en los cursos de agua.
• Deterioro del paisaje, por lo que la restauración de las áreas afectadas debe abarcar todos los elementos del medio físico, incluido el agua.

Acidificación del Agua

La acidificación de las aguas de mina crea numerosos problemas, ya que en contacto con el aire producen la oxidación química y biológica de los sulfuros, dando como resultado el incremento de la acidez en el medio.

Los factores que influyen en la generación de las aguas a partir de los materiales rocosos que contienen sulfuros son los siguientes:

• El pH.
• Cantidad de oxígeno que entra en contacto con los materiales sulfurosos.
• Temperatura (T°).
• Ritmo al que los productos de reacción son evacuados del lugar de reacción.

Introducción al Drenaje de Ácidos

Pueden tener muy distintas procedencias:

• Aguas pluviales: Precipitan directamente en la excavación.
• Agua con escorrentía o corrientes superficiales: No desviadas, que entran en el perímetro de la excavación.
• Aguas subterráneas: Se filtran o afloran en forma de manantial al profundizar la excavación.

Si bien el agua procedente de estos tres tipos de fuentes puede ser extraída por simple bombeo desde puntos de menor cota existentes dentro de la explotación, por razones de economía y seguridad se debe asegurar la intercepción previa de la escorrentía superficial mediante canales de protección, guardia o desvío.

El agua de lluvia o infiltración en contacto con el mineral, con los estériles, con los desechos y con áreas operativas se contamina de forma muy rápida, no solamente con sólidos en suspensión, sino también químicamente, de forma que solamente puede ser limpiada mediante la aplicación de procedimientos adecuados.

Efectos y Problemas Originados por la Presencia de Agua en Macizos Rocosos

En términos generales, en el ámbito de las explotaciones mineras, el agua constituye el agente natural de mayor incidencia como condicionante y desencadenante de inestabilidades y de otros problemas geotécnicos y geomecánicos asociados.

Aspectos y Situaciones a Considerar en Minería a Cielo Abierto

Incremento de los costes de mantenimiento al aumentar el porcentaje de averías originadas por la acción abrasiva del barro, corrosión de la humedad y efecto de esta sobre el equipo eléctrico. Además, el agua actúa como lubricante en los cortes de los neumáticos con la roca.

Aguas Subsuperficiales

Reducción de la estabilidad de los taludes de excavación, requiriéndose acudir a ángulos más tendidos.

• Reducir la pendiente de los taludes de excavación de la explotación, con el siguiente aumento del ratio.
• Reforzar taludes mediante distintos medios de retención, lo que siempre encarece los costes de inversión y es siempre especialmente caro si no se trata de actuaciones en taludes permanentes.
• Aumento del peso específico del material y variación de sus características físicas. Por ejemplo, una roca con densidad de 2.1 t/m³ en seco y con una porosidad del 13%, cuando esté saturada pesa un 6.2% más, tal como se comprueba con las siguientes expresiones.
• Deformación de los taludes y zanjas.

Aspectos y Situaciones a Considerar en Explotaciones Subterráneas

• Inundaciones repentinas a gran escala que pueden incluso llegar a parar la producción y requieren, en cualquier caso, la dedicación de muchos recursos para su eliminación.
• Reducción de los rendimientos de las unidades de carga y transporte al circular sobre pisos embarrados y por mayor formación de baches.
• Incrementos de corrosión de sistemas (sistema eléctrico).
• Producción de daños en las instalaciones y necesidad de empleo de costosos equipos de control y evacuación.
• Reducción de la productividad de maquinaria y personal como consecuencia de entornos húmedos.
• Incrementos de los costes de mantenimiento al aumentar el porcentaje de averías originadas por la acción abrasiva del barro, corrosión de la humedad y efecto de esta sobre el equipo eléctrico.
• Además, el agua actúa como lubricante en los cortes de los neumáticos con la roca.

Aspectos y Situaciones a Considerar Derivadas de la Presencia de Agua en la Masa Mineral a Explotar

1. La humedad en la mena y el aumento del peso específico del material del proceso incrementan los costes de manipulación, embarque y tratamiento.
2. Es frecuente una drástica reducción en los rendimientos de los harneros y un incremento de los atascos en la trituración, traduciéndose todo ello en un mayor consumo de energía de tratamiento.
3. La humedad en la mena y el aumento del peso específico de proceso incrementan los costes de manipulación, embarque y tratamiento.
4. El drenaje de las mineralizaciones a explotar puede favorecer la formación de oxidaciones en el yacimiento que reduzcan el porcentaje de recuperación.