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Materiales en Infraestructura Vial 2019 - II

MANEJO Y DISEÑO DE “BOTADEROS”, ESCOMBRERAS, ZODMES Y DATMERI’S

MARÍA CAMILA MAYORCA TORRES Estudiante Maestría en Infraestructura Vial

ÁLVARO DE LA CRUZ CORREA ARROYAVE Docente Materiales en Infraestructura Vial

UNIVERSIDAD SANTO TOMÁS

Bogotá, 12 de Octubre de 2019

Materiales en Infraestructura Vial 2019 - II

Contenido

INTRODUCCIÓN .............................................................................................................................. 4 OBJETIVOS ...................................................................................................................................... 5 1.

2.

3.

BOTADEROS ........................................................................................................................... 6 1.1.

ESTUDIO DE FUNDACIÓN Y ANÁLISIS DE ESTABILIDAD ................................. 7

1.2.

OPTIMIZACIÓN DE DISEÑOS Y SECUENCIAS DE CONSTRUCCIÓN ............... 8

1.3.

CONSTRUCCIÓN Y MONITOREO DE ESTABILIDAD .......................................... 11

1.4.

MANTENIMIENTO DE BOTADEROS. ....................................................................... 12

1.5.

OPERACIÓN EN BOTADEROS ................................................................................. 13

ESCOMBRERAS ................................................................................................................... 14 2.1.

TIPOLOGÍA Y DESCRIPCIÓN DE LAS ESCOMBRERAS .................................... 15

2.2.

PROYECTO CONSTRUCTIVO ................................................................................... 18

2.3.

CONSIDERACIONES BÁSICAS DE DISEÑO ......................................................... 19

2.4.

CONFIGURACIÓN DE LA ESCOMBRERA .............................................................. 21

2.5.

MANTENIMIENTO Y CONTROL DE LA ESCOMBRERA...................................... 21

2.6.

SEGURIDAD Y RIESGOS AMBIENTALES .............................................................. 21

ZODMES.................................................................................................................................. 22 3.1.

FACTORES LOCALES PARA LA UBICACIÓN. ..................................................... 22

3.2.

TAMAÑO Y FORMA ...................................................................................................... 23

3.3.

MÉTODOS Y SISTEMAS CONSTRUCTIVOS.......................................................... 23

3.4. NORMAS GENERALES PARA GARANTIZAR LA ESTABILIDAD DEL ZODMES...................................................................................................................................... 24 4.

DATMERI’S ............................................................................................................................. 25

5.

CONCLUSIONES................................................................................................................... 26

6.

BIBLIOGRAFÍA ...................................................................................................................... 27

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LISTADO DE ILUSTRACIONES

Ilustración 1. Esquema apropiado de un botadero ................................................................... 6 Ilustración 2. Deslizamientos en botaderos................................................................................ 6 Ilustración 3. Ubicación errónea de los botaderos .................................................................... 7 Ilustración 4. Calicatas................................................................................................................... 7 Ilustración 5. Refracción sísmica ................................................................................................. 7 Ilustración 6. Perforación............................................................................................................... 8 Ilustración 7. Diseño parcial Botaderos ...................................................................................... 9 Ilustración 8. Secuencia de construcción ................................................................................... 9 Ilustración 9. Construcción de canales y drenes ..................................................................... 10 Ilustración 10. Izq. Recuperación de suelo orgánico .............................................................. 10 Ilustración 11. Inicio de descarga. ............................................................................................. 11 Ilustración 12. Asentamientos en cresta. .................................................................................. 11 Ilustración 13. Izq: Extensómetro manual - Der: Extensómetro Digital................................ 12 Ilustración 14. Mantenimiento de botaderos ............................................................................ 13 Ilustración 15. Técnicas de descarga de material ................................................................... 13 Ilustración 16. Labores mineras que originan estériles y sistemas de deposición ........................... 14 Ilustración 17. Escombrera más grande de Europa en Loos-en-Gohelle. .......................... 15 Ilustración 18. Escombrera de vaguada. .................................................................................. 16 Ilustración 19. Escombrera de vertido libre. ............................................................................. 16 Ilustración 20. Escombrera de vertido por fases adosadas. .................................................. 17 Ilustración 21. Escombrera de dique de retención de pie ...................................................... 17 Ilustración 22. Escombrera de vertido por fases ascendentes superpuestas. ................... 17 Ilustración 23. ZODMES con vertido libre ................................................................................ 23

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INTRODUCCIÓN La economía de un país, está catalogada como uno de los principales factores de crecimiento económico, financiero y comercial. Ésta depende de diferentes aspectos pero resulta importante resaltar que la infraestructura vial es determinante tanto de manera positiva o negativa dentro del sector económico que busca la eficacia, eficiencia y generar competitividad tanto a nivel nacional como internacional. Básicamente, una infraestructura vial está comprendida por carreteras, estructuras hidráulicas, un sistema de transporte en óptimas condiciones, túneles, puentes, estabilización de terrenos, entre otros.

Así mismo, en la ponencia de utilización de materiales MERI del ingeniero Álvaro Correa, hace la aclaración que “durante la construcción de un túnel se produce, además, una serie muy variada de otros tipos de materiales que pudieran llamarse escombros los unos y residuos sólidos de todo tipo los demás, los cuales efectivamente no hacen parte de los materiales MERI”. (Arroyave, 2018).

Todo el material de excavación removido de la construcción de un túnel vial, tiene que ser depositado en algún sitio. Dicha disposición demanda de áreas de almacenamiento permanente, las cuales deben ser geotécnicamente diseñadas y construidas para garantizar su estabilidad frente a todos los eventos tanto naturales como antrópicos, que pudieran amenazarlas; esto incluye estudios de riesgos y previsiones de contingencias. En lugar de disponer estos materiales definitivamente en botaderos zodmes, dichos materiales deben ser almacenados temporalmente en un Datmeri, mientras se define su utilización en las diferentes obras que se adelantan en el área de influencia de su producción: una solución social y ambiental, a más de económica.

Finalmente, mediante el siguiente trabajo, se encontrarán las diferencias que existen en conceptos relacionados con Botaderos, Escombreras, Zodmes y Datmeris, no son muy claras en nuestro medio, teniendo en cuenta que los sistemas de operación y funcionamiento de cada uno de ellos se encuentra asociado a diferentes condiciones del trabajo para el cual fueron concebidos.

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OBJETIVOS

Objetivo general

Realizar una investigación acerca de las diferencias entre botadero, escombrera, zodme y datmeri’s.

Objetivos específicos:



Identificar cuáles son los procesos constructivos para realizar un botadero, escombrera, zodme o datmeri’s.



Establecer cuáles son los riesgos ambientales en la construcción de cada uno de estos depósitos de materiales de excavación de reutilización industrial.



Establecer cuáles son los tipos de botaderos y zodmes existentes en la ingeniería.

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1. BOTADEROS El material estéril extraído de la mina, debe ser dispuesto en lugares específicos y adecuados para este fin, por lo que tendremos que definir las características de estos lugares. Un buen lugar para un botadero lo constituirá el sector que cumpla de mejor manera todas las exigencias para su habilitación, tanto técnicas como económicas, de las cuales podemos mencionar las siguientes:

1. La distancia entre el punto de carga de los camiones en la mina y el lugar de descarga del material estéril(o botadero) debe ser la mínima posible, por una razón económica, ya que el rendimiento de los equipos de transporte es afectado por esta distancia.

Ilustración 1. Esquema apropiado de un botadero Fuente: Proyecto a cielo abierto

2. El lugar donde se depositarán los escombros o estéril debe ser geológica y geomecánicamente apto para ello, ya que la gran cantidad de material a depositar puede generar siniestros geomecánicos en el sector mismo (hundimiento) o en sectores aledaños (distribución de esfuerzos)

Ilustración 2. Deslizamientos en botaderos Fuente: Proyecto a cielo abierto

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3. El sector elegido debe carecer de importancia económica en el presente y en un futuro, es decir hay que comprobar la inexistencia de recursos utilizables en el sector (por ejemplo un yacimiento con bajo interés económico hoy, pero que puede ser interesante en el futuro, o una reserva importante de agua, etc.).

Ilustración 3. Ubicación errónea de los botaderos Fuente: Proyecto a cielo abierto

4. La utilización del sector elegido no debe significar un daño ambiental real o potencial, lo cual se garantizaría con un adecuado estudio al respecto

1.1.

ESTUDIO DE FUNDACIÓN Y ANÁLISIS DE ESTABILIDAD

Esta actividad es fundamental para diseñar y construir un botadero estable, con la información que se obtiene se realizara los análisis de estabilidad. Para la toma de la información de campo y sus respectivos análisis en laboratorios se utilizan métodos directos como la evaluación superficial, calicatas y perforaciones; y métodos indirectos como la refracción sísmica. Para el análisis de la estabilidad, se analizan los primeros diseños LOM propuestos mediante secciones (Geometrías): Las características geomorfológicas del terreno, las propiedades geotécnicas de la fundación y el material a depositar sobre la fundación.

Ilustración 5. Refracción sísmica Fuente: (Mamani).

Ilustración 4. Calicatas Fuente: (Mamani).

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Ilustración 6. Perforación Fuente: (Mamani)

El estudio de la fundación contiene: - Propiedades Geotécnicas - Perfil Estratigráfico - Nivel Freático de la Fundación En los laboratorios las nuestras son sometidas a ensayos de clasificación, identificación, contenido de humedad y comportamiento mecánico.

1.2.

OPTIMIZACIÓN DE DISEÑOS Y SECUENCIAS DE CONSTRUCCIÓN

Como resultado final de los estudios de fundación y análisis de estabilidad se obtienen recomendaciones que principalmente son: - Tratamiento de la fundación para estabilizar - Secuencias de construcción - Manejo del Agua En la secuencia de construcción un criterio muy importante a considerar es el número de descargas o las toneladas a descargar, mucho depende del talud del botadero, la altura, la calidad del material y la fundación.

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Ilustración 7. Diseño parcial Botaderos Fuente: (Mamani)

Ilustración 8. Secuencia de construcción Fuente: (Mamani)

La Construcción de un Botadero se inicia con la implementación de un Programa de Manejo Ambiental Operativo (PMAO). Con el objetivo de prevenir y mitigar los posibles impactos al medio ambiente el PMAO consta de 02 componentes: las actividades que se realizaran antes y después de intervenir el área. El Antes consiste en construir canales y drenes de conducción de agua, construcción de pozas de sedimentación.

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Ilustración 9. Construcción de canales y drenes Fuente: (Mamani)

Después se realiza la recuperación del suelo orgánico, retiro del material inestable como morrenas arcillas y otros, en algunos casos se reemplaza por un material competente y construcción de bermas de seguridad.

Ilustración 10. Izq. Recuperación de suelo orgánico Der. Retiro del material inestable Fuente: (Mamani)

Una vez implementadas todas las actividades de estabilización de fundación de Botadero se inicia con la descarga masiva de material.

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Ilustración 11. Inicio de descarga. Fuente: (Mamani)

1.3.

CONSTRUCCIÓN Y MONITOREO DE ESTABILIDAD

Básicamente consiste en el seguimiento de la supervisión y la implementación de instrumentación en los frentes de descarga para garantizar la estabilidad del Botadero. La supervisión realiza una inspección visual de las condiciones del Botadero, tomando en consideración las características físicas como:

-

Asentamientos en las plataformas Tipo de Material Condiciones de bermas Ángulo del Talud Presencia de grietas Radio de Descarga Condiciones del Pie y Fundación Presencia de Agua Distribución del Material Ilustración 12. Asentamientos en cresta. Fuente: (Mamani)

La Instrumentación consiste en el uso de herramientas que nos ayudan a predecir en que momento un Botadero puede fallar, para los frentes activos y no activos tenemos los extensómetros. La Instrumentación para el monitoreo de los diseños

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finales o cuando se requiera consiste en el uso de estaciones robotizadas, instalación de prismas, inclinómetros y piezómetros.

Ilustración 13. Izq: Extensómetro manual - Der: Extensómetro Digital Fuente: (Mamani)

1.4.

MANTENIMIENTO DE BOTADEROS.

Para evitar la situación descrita anteriormente, debemos atacar el punto crítico del asunto, la compactación, ya que así podemos lograr que nuestro material suelto llegue a ser lo más parecido posible aun material compacto, consiguiendo una mejor estabilidad global.

La compactación se puede realizar en función de los recursos con que se disponga, pero generalmente se recurre al apoyo de equipos como los Bulldozers y wheeldozers, no siendo muy común observar rodillos compactadores en estos sectores aunque la presencia de estos sería de gran utilidad. Debemos tomar en cuenta que la densidad con que llega y se deposita el material es de 1,92 ton/m3 (para una densidad in situ de 2,5 ton/m3), una buena compactación o mantención de un botadero tendría que permitir alcanzar densidades de 2 a 2,1 ton/m3, es decir un incremento del 9% respecto a la densidad con que llega al depósito o un 78% del valor de la densidad in situ.

Debemos notar que esto depende de la granulometría, el grado de esponjamiento con la cual llega el material a los botaderos y obviamente de la calidad de la mantención del depósito. Puede que la densidad en los niveles inferiores del depósito sea mayor por la presión que ejerce la pila de material dispuesto encima de este nivel, por lo que se podría esperar un comportamiento decreciente de la densidad en función de la altura. Otro punto importante que debemos destacar es que a pesar de que no se pueda lograr la máxima compactación con los equipos en comparación a la compactación lograda por la presión de los miles de toneladas sobre una capa de este mismo botadero, es de suma importancia lograr uniformidad en la compactación realizada por los equipos, ya que mientras más homogéneo sea el comportamiento de la densidad por niveles dentro del depósito, más seguro se

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torna la operación sobre el botadero y se garantiza así la estabilidad general de la pila de material.

Si existiesen discontinuidades dentro del depósito, lo más probable es que si ocurriese una falla, o un problema ese sería el punto por donde se manifestaría dicha situación, independiente de que sea o no la causa de ello. Por ejemplo, si un sector se encuentra mal compactado y ocurre un evento sísmico de proporciones, lo más probable es que si hay algún tipo de colapso o daño en la pila de material, éste daño tendría relación al sector antes mencionado sin ser este el causante del evento sísmico.

Ilustración 14. Mantenimiento de botaderos Fuente: Proyecto a cielo abierto

1.5.

OPERACIÓN EN BOTADEROS

Básicamente la descarga se realiza en las cercanías del borde del botadero, teniendo en cuenta que debe existir una distancia prudente para evitar accidentes durante y después de la operación. Para ello no basta con la operación solitaria y cuidadosa del operador del camión que descargará, sino que se requiere la operación conjunta de otros equipos de apoyo como los bulldozers y/o wheeldozers, los cuales procederán a realizar su acomodamiento y a la construirán la cuneta de seguridad una vez descargado el material.

Ilustración 15. Técnicas de descarga de material Fuente: Proyecto a cielo abierto

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2. ESCOMBRERAS

El término escombrera puede definirse como una acumulación controlada o no, que contiene el material rocoso proveniente de una explotación minera, que no tiene valor económico (ganga ó estéril) y se encuentra asociado a la mena. Las rocas estériles procedentes de la cobertura de las operaciones de cielo abierto o de las labores de preparación en las subterráneas se depositan, generalmente, como fragmentos gruesos en montones que constituyen las denominadas escombreras o botaderos. Se denomina escombrera a toda aquella acumulación de materiales sólidos de granulometría variable procedentes de las actividades humanas, bien como residuos de los procesos mineros (estériles rocosos) o de otros procesos industriales o urbanos (escombros de derribo, tierras de vaciado de solares, etc.).

En minería, estos estériles se originan por excavación de galerías de preparación de labores en rocas encajantes, por los desmontes de las rocas de recubrimiento en las explotaciones a cielo abierto, por separación o estrío a partir del mineral, como residuos compactados de procesos de lavado o mejora de la calidad de la producción de minerales y productos industriales, o como residuos de cualquier otro tipo u origen. La acumulación de estos residuos debe realizarse, fundamentalmente, por la carencia de valor económico o la imposibilidad de su aprovechamiento en el momento de su almacenamiento, o bien por la necesidad de mantenerlos controlados dadas sus características.

Ilustración 16. Labores mineras que originan estériles y sistemas de deposición Fuente: (CANMET, 1979).

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Los botaderos de mina son utilizados como lugares de acopio o apilamiento para colocar rocas estériles o pobres que deben eliminarse o removerse, para acceder a una mena o veta de carbón. En este contexto, los botaderos de mina han sido denominados vertederos, escombreras, entre otros. De hecho el término "escombrera" se emplea como término universal en muchos países. El término "botadero" parece ser oriundo de Norteamérica y es común en operaciones de minas metálicas, sin embargo, no siempre es utilizado en minas de carbón, donde aún puede hacerse referencia a "escombrera".

2.1.

TIPOLOGÍA Y DESCRIPCIÓN DE LAS ESCOMBRERAS

Los depósitos de estériles se pueden describir atendiendo, normalmente, a los siguientes criterios: 2.1.1. Por sus dimensiones: Se considera escombrera cualquier acumulación de materiales que sobrepase los 25 000 m3 de volumen, los 15 m de diferencia de altura entre su pie y la parte superior del depósito, o bien cuyo espesor de estéril sea superior a 10 m. En condiciones normales de homogeneidad y humedad del material, se dividen en:   

Grandes: Aquellas cuya altura sea superior a 30 m. Medianas: Aquellas cuya altura sea superior a 20 m e inferior a 30 m. Pequeñas: Aquellas cuya altura sea superior a 15 m e inferior a 20 m.

Ilustración 17. Escombrera más grande de Europa en Loos-en-Gohelle. Fuente: Google Chrome

2.1.2. Por su emplazamiento: Se dividen en: 

De vaguada, fondo de valle o cauce.

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   

De ladera situadas sobre pendientes con inclinaciones de hasta el 8 %. De divisoria. En llanura o exenta. De relleno de corta o hueco minero.

Ilustración 18. Escombrera de vaguada. Fuente: (MARQUEZ, 2015).

2.1.3. Por el tipo o sistema de vertido: Se dividen en: 

De vertido libre o por gravedad: En general, no reglamentario, excepto en el caso de escombreras de pequeñas dimensiones o en el interior de minas activas siempre y cuando no exista riesgo de deslizamiento o inestabilidad.

Ilustración 19. Escombrera de vertido libre. Fuente: (Piña., Octubre de 2012)



De vertido libre por fases adosadas: Método más recomendable debido a su mayor estabilidad.

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Ilustración 20. Escombrera de vertido por fases adosadas. Fuente: (Piña., Octubre de 2012).



Escombreras con dique de retención en pie o tacón de escollera: Recomendable cuando los estériles a verter presentan diferentes litologías.

Ilustración 21. Escombrera de dique de retención de pie Fuente: (Piña., Octubre de 2012)



De vertido por fases ascendentes retranqueadas y superpuestas: Implican tongadas horizontales compactadas.

Ilustración 22. Escombrera de vertido por fases ascendentes superpuestas. Fuente: (Piña., Octubre de 2012).



Estructuras mixtas: Aquellas que combinan algunos de los métodos anteriores.

2.1.4. Por el método constructivo: Se dividen en:  Por basculamiento final: Da lugar a franjas de material inclinadas de acuerdo con el ángulo de rozamiento interno del mismo.

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

Por tongadas horizontales compactadas: recomendable debido a su mayor estabilidad.

Método

más

general

y

2.1.5. Por su grado de riesgo potencial, estabilidad y coeficiente de seguridad: Debido a su posible deslizamiento, se dividen en: Clasificación por riesgo (Tipo A):  Escombreras Tipo AI: Sin riesgos para personas, bienes, etc.  Escombreras Tipo AII: Presentan riesgo moderado para personas, bienes, etc.  Escombreras Tipo AIII: Presentan un riesgo elevado para personas, bienes, etc. Clasificación por seguridad ligada a la presencia de agua y problemas del cimiento (Tipo B):  Escombreras normales (Tipo BI): Sin efecto de aguas freáticas y en cuya estabilidad no interviene el cimiento.  Escombreras sometidas a filtración (Tipo BII): Agua en grietas o fisuras y riesgo de deslizamiento por la cimentación.  Escombreras en situación de inundación, inestabilidad por riesgo sísmico, etc. (Tipo BIII).

2.2.

PROYECTO CONSTRUCTIVO

También se incluirán como parte del proyecto constructivo una descripción detallada de las medidas de seguridad previstas tanto para garantizar la estabilidad del depósito como la seguridad de las personas y bienes. Todo proyecto será dirigido y firmado por un técnico titulado competente y será presentado por el promotor a la Autoridad Minera para su aprobación previo estudio, quien podrá exigir aclaraciones al proyecto y prescribir la realización de nuevos estudios y planos complementarios. Así mismo, todos los estudios técnicos, ensayos, análisis, etc., que se adjunten al proyecto de escombrera deberán ser desarrollados por técnicos competentes y firmados por los mismos sin perjuicio de que el técnico responsable del proyecto los hace suyos al incluirlos en el proyecto presentado. Todo proyecto estará formado por las siguientes partes: • Memoria descriptiva: En la memoria del proyecto se hará una descripción detallada del emplazamiento previsto para la escombrera indicando una serie de datos de partida. Se incluirá una situación geográfica reflejada en planos a escala entre 1:500 y 1:2 000. • Planos: Los planos del proyecto se realizarán a escala y forma tal que permitan definir los detalles de las obras y las características del área en el que se va a ubicar

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el depósito, así como su entorno. En general, dentro del proyecto constructivo se especificarán, en planos a escala entre 1:500 y 1:2 000. • Cálculos justificativos: Los proyectos de escombreras deberán ir acompañados por los cálculos de estabilidad más adecuados en cada caso, empleando los métodos que se consideren más adecuados y que serán debidamente justificados por el proyectista. • Anexos, que recojan los estudios realizados y datos obtenidos: Su amplitud y alcance dependerá de la problemática estudiada y de su importancia e incidencia en la solución propuesta. En conjunto, todos estos estudios servirán para definir la geometría del depósito, su estabilidad, su impacto ambiental e influencia en el entorno, etc. Algunos anexos son: -

2.3.

Geología y geotecnia del sustrato. Estudios geotécnicos y de estabilidad del depósito. Estudio hidrogeológico. Estudios climatológicos. Estudio de subsidencia. Estudio sismorresistente. Materiales de vertido. Propiedades y características geotécnicas. Sistema y ritmo de vertido. Medidas de seguridad y control. Estudio de impacto ambiental. Plan de restauración.

CONSIDERACIONES BÁSICAS DE DISEÑO

Los factores básicos que se deben considerar en el diseño de un esquema de eliminación de rocas de mina y desmonte pueden dividirse en cinco categorías generales:  Factores Mineros: Incluyen aquellos aspectos relacionados al acarreo de materiales y programación de la mina. Por ejemplo, el transporte, por lo general, es muy importante para los costos de disposición final de rocas de mina y deforestación; así, se hace necesario ubicar las escombreras lo más cerca posible a la fuente, con acarreo a nivel o cuesta abajo hacia la escombrera. La flexibilidad de la programación también puede ser un factor importante, particularmente, para minas grandes donde se necesitan varias escombreras. Los requerimientos de equipos (tractores y patroles) también pueden variar dependiendo del tipo y ubicación de la escombrera.

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 Restricciones Físicas: La cantidad de materiales de la escombrera y la configuración, ubicación y capacidad básicas de un determinado terreno donde se ubica la misma pueden tener restricciones físicas importantes sobre el diseño. Los terrenos pueden estar limitados por características topográficas tales como corrientes o taludes de cimentación excesivamente inclinados. El acceso a algunos terrenos puede ser imposible o demasiado costoso. Dependiendo de la geometría del lugar, tener varias escombreras es mejor que tener una grande. La configuración y ubicación del terreno también pueden definir la técnica de construcción óptima.  Impacto Ambiental: Los impactos ambientales potenciales tienen influencia y en muchos casos, controlan el diseño de la escombrera. Los requisitos para las instalaciones de sedimentación pueden favorecer más a un terreno que a otro. Cuando se predice el drenaje de roca ácida, las medidas de mitigación requeridas pueden variar considerablemente entre los terrenos alternativos. El impacto potencial de las fallas en la escombrera también puede tener influencia en el diseño y debe ser evaluado. Adicionalmente, los requisitos de restauración y estética pueden variar de un terreno a otro, lo cual debe ser considerado en el proceso de diseño.  Estabilidad a Corto y Largo Plazo: La estabilidad de la escombrera de mina depende de la configuración, ubicación, forma de la cimentación y condiciones de la misma, así como de las características más importantes y la cimentación y su variación con el tiempo, metodología de la construcción, entre otros factores. Las consideraciones de estabilidad pueden variar dependiendo del nivel percibido de peligro o del periodo de exposición de la escombrera (por ejemplo, a corto plazo construcción durable vs. a largo plazo (abandono). De esta manera, se debe evaluar el potencial de varios tipos de inestabilidad, que pueden tener impacto en la seguridad de la operación o en el ambiente. Se deben tomar las medidas necesarias para reducir el riesgo de inestabilidad a un nivel aceptable. Así mismo, se debe analizar la estabilidad de la escombrera, así como el potencial para la erosión superficial de las pendientes restauradas.  Consideraciones Sociales/Políticas: Los proyectos de desarrollo de recursos de cualquier lugar están sujetos a la creciente necesidad de regulación y permisos más estrictos. Los asuntos como protección ambiental, conservación de los recursos, concesión de explotación de tierras vírgenes, importancia arqueológica, estética, y competencia por usos de tierra reciben una mayor atención por parte del público y el Estado. Los operadores de minas deben evaluar la percepción del público y la aceptación política de las alternativas de eliminación de rocas de mina y desmonte en la primera etapa del proceso de diseño.

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2.4.

CONFIGURACIÓN DE LA ESCOMBRERA

La configuración y el tamaño de la escombrera de mina tienen una relación directa con su estabilidad y tamaño potencial de las fallas (Lau y otros (1986); Taylor y Greenwood (1981); Nichols (1981); y Blight (1981)). Las variables geométricas primarias son: • Altura: Definida como la distancia vertical desde la cresta de la escombrera hasta la superficie del terreno en la base de la misma. Los tamaños de las escombreras generalmente varían de 20m hasta más de 400m. • Volumen: Generalmente expresado en términos de metros cúbicos por banco (volumen in situ antes de la excavación). Se considera que las escombreras pequeñas contienen menos de 1 millón de m3 aproximadamente, mientras que los grandes escombreras, más de 50 millones de m3. Los de tamaño mediano, tienen volúmenes que varían entre 1 y 50 millones de m3. • Ángulo del talud: El ángulo total de la escombrera medido desde la cresta, desde la plataforma más alta hasta la base. El rango normal de los taludes de escombreras es de 26°, lo que constituye un ángulo común adoptado para remediación y 37° un ángulo de reposo promedio de vertido libre.

2.5.

MANTENIMIENTO Y CONTROL DE LA ESCOMBRERA

En la fase de proyecto, el promotor de la instalación debe definir un plan de mantenimiento y control de la escombrera en función de las características de la misma que abarcará un período de cinco años. Este plan de control debe garantizar la estabilidad del depósito, la ejecución del programa de restauración, la minimización del impacto ambiental, etc., de forma que se alcance la integración del depósito en el entorno de la zona en el período considerado.

El plan de control debe definir las magnitudes que serán objetos de control, tanto permanentes como periódicos. En ambos casos, se detallará y justificará la instrumentación a instalar en la escombrera: tipo de sensores, ubicación, frecuencia de toma de datos, etc. Este plan también debe detallar los informes que se deben presentar a la Autoridad Minera, definiendo las magnitudes a medir y la periodicidad con la que serán enviados. Tanto el plan de control inicial como sus posteriores revisiones se someterán a la aprobación de la Autoridad Minera competente.

2.6.

SEGURIDAD Y RIESGOS AMBIENTALES

La preocupación más importante en relación a la estabilidad de una escombrera consiste en la seguridad de su personal y equipo. Un objetivo primario del diseño y

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secuencia de construcción es minimizar la posibilidad de que ocurra una falla sin o con mínima advertencia. Sin embargo, la garantía de seguridad es, en gran medida, un tema operacional.

Al evaluar el riesgo potencial del medio ambiente dado por un esquema de escombrera específico, se deben considerar una serie de escenarios para el rendimiento de la escombrera, incluyendo la evaluación de los impactos que se generan por los peores casos de falla. El peor caso de falla comprende la Evaluación de la potencial distancia máxima de escorrentía y los impactos relacionados al terreno, cursos de agua e instalaciones, si los hubiere, a lo largo del deslizamiento.

3. ZODMES Los ZODMES (Zona de Disposición de Materiales de Excavación Sobrantes) que se presentan a continuación fueron seleccionados teniendo en cuenta criterios económicos, geológicos, geotécnicos y socio-ambientales, como se describen a continuación.

3.1.

FACTORES LOCALES PARA LA UBICACIÓN.

Entre los criterios específicos más importantes se encuentra la distancia de transporte desde el sitio de corte hasta el ZODMES (botadero o escombrera), que afecta el costo total de la operación; la capacidad de almacenamiento necesaria, que esta impuesta por el volumen de sobrante a mover; las alteraciones potenciales que puede producirse sobre el medio natural y las restricciones ambientales existentes en el área de trabajo.

En primer lugar, se tuvieron en cuenta las características geológicas, evitando la existencia de áreas con presencia de deslizamiento, la capacidad aportante analizada desde el punto de vista geotécnica y la presencia o no de coberturas vegetales de interés ambiental como bosques densos o riparios y la existencia de cuerpos de agua y vivienda que hubiese que relocalizar. Por tal razón, se trató de obviar en lo más posibles zonas con presencia de bosques, se incluyó la aplicación del criterio de preservación y conservación de los 30 m de la rivera de los cuerpos de agua y evitar al máximo la presencia de viviendas que hubiese que relocalizar.

En el pasado, la elección de una alternativa de emplazamiento solía basarse casi exclusivamente en los costos de operación, pero actualmente las condiciones

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ambientales han incrementado su importancia, pasando en algunos casos a estar por encima de las económicas.

3.2.

TAMAÑO Y FORMA

El tamaño de los ZODMES está marcado por el volumen de sobrantes que es preciso mover y ubicar. Tal cantidad de material desechable depende fundamentalmente de la topografía y del tipo de material a mover. Es posible que en una misma área coexistan combinaciones diversas de estas estructuras, en función de la extensión que ocupe el emplazamiento. Asimismo, la forma de los ZODMES depende no solo de la morfología del terreno, sino incluso de los equipos de transporte y vertido a usar.

3.3.

MÉTODOS Y SISTEMAS CONSTRUCTIVOS.

Los tipos de ZODMES que pueden distinguirse de acuerdo con la secuencia constructiva de los mismos, en terrenos con pendiente, que es el caso más habitual, son cuatro. 

Con vertido libre: La formación con vertido libre, solo es aconsejable con ZODMES de pequeñas dimensiones y cuando no existe riesgo de rodadura de fragmentos aguas abajo. Se caracteriza por presentar en cada momento un talud que coincide con el ángulo de reposo del material y una segregación por tamaños muy acusada. De los cuatro tipos es el más desfavorable geotécnicamente.

Ilustración 23. ZODMES con vertido libre Fuente: (Piña., Octubre de 2012)



Por fases adosadas: Los ZODMES con fases adosadas, proporcionan unos factores de seguridad mayores, pues se consiguen unos taludes medios finales más bajos. La altura total puede llegar a suponer una limitación por consideraciones prácticas de acceso a niveles inferiores.



Con dique o muro de pie: se presenta una secuencia constructiva que es la que se suele seguir en aquellos sitios donde se extraen grandes cantidades de materiales arcillosos y/o finos, cuya disposición exigiría de otro modo

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grandes extensiones de terreno y presentaría un elevado riesgo de corrimientos, o cuando las condiciones de la base de apoyo no son buenas.



Por fases superpuestas: El tipo de fases superpuestas y ascendente aporta una mayor estabilidad, por cuanto se disminuyen los taludes finales y se consigue una mayor compactación de los elementos.

Así pues, la secuencia constructiva de un ZODMES incide directamente en la estabilidad de tales estructuras y sobre la economía de la operación, llegando a ser precisa en algunos casos una solución de compromiso entre ambos factores.

El llenado de un ZODMES se realizará de la manera más homogénea posible, escogiendo el mejor método de vertido posible. El transporte con volquetas, vertido, extensión y manejo con tractores es lo más acostumbrado. Estos equipos permiten, en el caso de las volquetas, operar con unas mayores condiciones de seguridad, ya que estas últimas unidades no tienen que posicionarse al borde de los taludes. Al mismo tiempo, se aminora el fenómeno de segregación con respecto al que se produce con el vertido libre.

3.4.

NORMAS GENERALES PARA GARANTIZAR LA ESTABILIDAD DEL ZODMES.

El manejo ambiental de los ZODMES se deberá realizar conforme a los Planes de Manejo Ambiental PMA específicamente en actividades tales como, Manejo y disposición de materiales sobrantes y de excavación (ZODMES), sin embargo a continuación se incluye otros criterios y/o recomendaciones a tener en cuenta encaminadas a mejorar la resistencia de las masas de escombros frente a los deslizamientos, así como rebajar los niveles de agua dentro de las estructuras. Independientemente del tipo de ZODMES, la primera norma a seguir consiste en la retirada de la vegetación y de los suelos del lugar de asentamiento.

La descomposición de la cobertura vegetal al cabo de cierto tiempo y la existencia de una capa de suelo constituyen una zona de rotura probable por la reducida resistencia al corte que presentan. La actividad de desmonte y descapoté se deberá realizar conforme al Plan de Manejo Ambiental PMA específicamente para la actividad, Manejo de remoción de cobertura vegetal y descapote. En el caso de no retirar estos materiales superficiales, porque el espesor sea grande, se recomienda compactar estos suelos.

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Si existe agua estancada en la base del apoyo deberá ser drenada antes de verter los primeros estériles, o si esto no es posible rellenar dichas zonas con material grueso.

4. DATMERI’S Es un Depósito de Almacenamiento Temporal de Materiales de Excavación de Reutilización Industrial o Materiales MERI, consistente en un área, dentro de la cual este material será sometido, por lo general, a procesos de conminución, clasificación, y almacenamiento temporal mientras se hace entrega para su utilización en obras aledañas al proyecto. Esto lo convierte más en un patio de beneficio y acopio, que en una escombrera.

Este cambio de ZODME a DATMERI, tiene connotaciones sumamente importantes puesto que se pasa de un depósito permanente sin ningún tratamiento posterior sobre los materiales dispuestos a un depósito temporal de material que ha sido previamente triturado y clasificado; así mismo, tiene diferencias importantes desde el punto de vista de la estabilidad geotécnica del depósito, pues tratándose de un acopio en el que habría un constante movimiento de materiales, no estaríamos obligados a realizar un correcto acomodo de dichos materiales, garantizando compactación, buen manejo de aguas de infiltración y a nivel de la solera, estabilidad geotécnica de taludes y capacidad portante del terreno de fundación, entre otros.

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5. CONCLUSIONES  Considerar los estudios de fundación y análisis de estabilidad es vital para la construcción de un Botadero. En el diseño y planeamiento es necesario realizar un análisis de sensibilidad sobre cuántas toneladas puede recibir un botadero, considerando todo los factores ya mencionados. En el monitoreo de estabilidad de botaderos se debe tener un estricto control en la supervisión y en la implementación y seguimiento de la instrumentación. Igualmente, es importante resaltar que haciendo factible la construcción de un botadero de gran altura, garantiza la continuidad de la operación.  Por lo general el inicio de los ZODMES debe realizarse de abajo hacia arriba, es decir por capas, y con el uso de volquetas y tractores que empujan, reparten y compactan el material. Los ZODMES que se ejecuten en vertido libre, con taludes > 20°, se le construirá un dique o muro de gaviones en el pie de manera que se pueda obtener un mayor volumen para el ZODMES, con seguridad.  Cada uno de los sistemas de disposición final pueden aplicar fácilmente a las actividades de ingeniería, más aun cuando no se cuentan con espacios suficientes cercanos al desarrollo de nuestros proyectos, razón por la cual es importante conocer cuál sería dentro de los cuatro (4) componentes anteriores la mejor alternativa a implementar de tal manera que se puedan aprovechar los materiales provenientes de la construcción de las obras y de esta manera mejorar las condiciones ambientales del entorno.

 Con estos procesos de almacenamiento temporal y permanente se pueden logran mejorar las propiedades de los suelos específicamente capacidad portante, siempre y cuando los procedimientos utilizados para cada alternativa se realicen conforme a los manuales y especificaciones establecidas por las autoridades competentes en el área ambiental.

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