GUÍA AMBIENTAL MINERÍA DE CARBÓN A CIELO ABIERTO

2. MEDIDAS DE MANEJO AMBIENTAL FASE OPERATIVA

CONTENIDO

2.1 ABASTECIMIENTO DE AGUA POTABLE

2.2 MANEJO AMBIENTAL DE AGUAS RESIDUALES EN LA MCCA

2.3 MANEJO AMBIENTAL DE RESIDUOS SÓLIDOS DOMÉSTICOS (RSD)

2.4 MANEJO AMBIENTAL DE RESIDUOS SÓLIDOS ESPECIALES (RSE)

2.5 MANEJO AMBIENTAL DE ESTÉRILES (ESCOMBRERAS)

2.6 MANEJO AMBIENTAL DE POLVO

2.7 MANEJO AMBIENTAL DEL SUELO

2.8 MANEJO AMBIENTAL DE LA VEGETACIÓN

2.9 MANEJO AMBIENTAL DEL PAISAJE

2.10 RESTAURACIÓN

 

ÍNDICE DE LA GUÍA

CAPÍTULO ANTERIOR

CAPÍTULO SIGUIENTE

2.1 ABASTECIMIENTO DE AGUA POTABLE

OBJETIVOS

Dotar al proyecto minero de un sistema autónomo de abastecimiento de agua potable que garantice el suministro permanente de agua para consumo humano en cantidades adecuadas y a lo largo de las diferentes fases de ejecución del proyecto.

 

TEMPORALIDAD

 

IMPACTOS A PREVENIR O MITIGAR

 

CRITERIOS AMBIENTALES

Con base en el número proyectado de personas que va a ocupar las instalaciones del proyecto minero, así como de los requerimientos de suministro para atender las necesidades de agua para el lavado de equipo pesado, laboratorio de carbón, aseo de oficinas, casino, polvorín, riego de jardines y zonas verdes y garitas de vigilancia, se debe realizar un estimativo del volumen total de agua, tomando como base un consumo promedio equivalente de 200 l/hab-día, con el fin de garantizar un suministro adecuado del líquido en términos de cantidad y calidad requeridas.

Se deberá hacer un inventario de las posibles fuentes de captación de agua y se seleccionará una de ellas. La exploración de fuentes de abastecimiento incluye cuerpos de agua superficial y cuerpos de agua subterránea.

En la fuente seleccionada se hará un aforo de caudal en uno ó más sitios posibles de captación. Si se trata de un acuífero, se hará una valoración de la capacidad de suministro, de acuerdo con las características de la formación geológica y tipo de acuífero, susceptible de ser aprovechado. Se hará una revisión de los registros históricos de caudal (si existen) ó en su defecto, se hará por extrapolación, con el fin de establecer el régimen anual e interanual de caudales.

Se realizará un muestreo de aguas para su análisis físico, químico y bacteriológico, con el fin de establecer las probabilidades de utilización de estas aguas para su potabilización.

Se realizará el diseño conceptual del sistema de abastecimiento de agua potable, considerando: fuente de captación, sistema de captación, unidades de tratamiento, sistema de almacenamiento y de distribución.

Se presentará ante la autoridad ambiental correspondiente (CAR) la respectiva solicitud de concesión de aguas para consumo humano acompañado del diseño conceptual y de un predimensionamiento del sistema requerido, de acuerdo con el estimativo de consumo calculado y con base en lo ordenado en el Decreto 1541 de 1978.

Con base en los resultados de los análisis físico, químico y bacteriológico de las aguas de la fuente de captación seleccionada y, de acuerdo con los volúmenes de agua requeridos, se seleccionará el sistema de potabilización más adecuado. Cualquiera que sea el sistema seleccionado, deberá proveerse, en todo caso, de un sistema de tratamiento de lodos provenientes de las extracciones o purgas efectuadas en la decantación (cuando ésta exista), y del lavado de los filtros de la planta.

Se realizarán los diseños de ingeniería para la captación, conducción, potabilización, almacenamiento y red de distribución. Los criterios a considerar para el diseño del sistema de potabilización, son:

 

Período de diseño

Se deberá tener en cuenta la vida útil de las estructuras y equipo y, además, considerar las posibilidades de hacer ampliaciones o adiciones a las obras existentes o planeadas, ya sea por daños, implementación de nuevas tecnologías o aumento de las necesidades de suministro.

 

Población de diseño

Cuando se dimensiona la capacidad del sistema de potabilización, no sólo deberá considerarse la población actual a servir, sino también la población futura que pueda ser abastecida, en horizontes de tiempo que pueden correlacionarse con las proyecciones de expansión de la producción, contempladas en la planeación minera de largo plazo.

 

Flujo de diseño

Será necesario establecer un caudal mínimo permanente de diseño, bajo el cual pueda garantizarse las cantidades de agua requeridas para su potabilización. Esta información deberá obtenerse del estudio de caudales que se haga a la fuente de abastecimiento seleccionada.

 

Deberá elaborarse un manual de operación del sistema, en el cual se consignen los procedimientos a seguir para lograr un eficiente funcionamiento de todo el sistema, de acuerdo con estándares de operación (montaje y puesta en marcha de estructura y equipos). La operación del sistema deberá incluir una rutina de supervisión periódica y mantenimiento de las áreas de captación de la(s) fuente(s) de abastecimiento, tubería, planta de potabilización y sistemas de distribución.

 

Será necesario establecer un programa de control de calidad de agua potable, acorde con lo estipulado en el Decreto 2105 de 1983. En él se establecerán los sitios en donde deban ser tomadas las muestras de agua, la frecuencia de muestreo y, así mismo, los parámetros que deban ser analizados, tanto en campo, como en el laboratorio. El Programa establecerá las necesidades de equipo de muestreo de campo, equipo de laboratorio para su dotación, instrumentos y reactivos y métodos de análisis de laboratorio.

Eventualmente, podría utilizarse parte de la infraestructura y dotación del laboratorio de carbones y, con algunas adiciones a ésta, podría habilitarse el laboratorio de aguas del proyecto minero.

 

La responsabilidad del funcionamiento óptimo del sistema de abastecimiento y suministro de agua potable debe recaer sobre el grupo de trabajo que tiene a su cargo la ejecución del Sistema de Gestión Ambiental, el cual hará interfase con el grupo de ingeniería de apoyo del proyecto, cuando sea necesaria la ejecución de reparaciones o modificaciones que la estructura o los equipos del sistema requieran.

Fig. 2.1 Diagrama de una planta de potabilización de agua con un alto contenido de Sólidos Suspendidos y Sólidos Sedimentables

Fuente: "Manual Técnico del Agua", Degremont. España 1979.


2.2 MANEJO AMBIENTAL DE AGUAS RESIDUALES EN MCCA

 

2.2.1 Origen de las aguas residuales en MCCA

En los proyectos de minería de carbón a cielo abierto se manejan grandes volúmenes de agua, los cuales están asociados, tanto a procesos industriales, como a la ocurrencia y presencia de ésta, a nivel superficial y subsuperficial. Estos últimos constituyen la porción más importante de agua a manejar, ya que generalmente están representados por depósitos de agua subterránea y por escorrentía de agua superficial, a los cuales se les suma aportes de aguas lluvias, los cuales, al entrar en contacto con frentes de trabajo o con materiales que han sido extraídos de los depósitos de minerales, se convierten en residuos líquidos que deben ser objeto de manejo y disposición adecuadas. La fracción más pequeña, la constituye, entonces, las aguas provenientes de procesos industriales y las aguas residuales domésticas, cuyos volúmenes están muy ligados al nivel de ocupación humana de las instalaciones. Para efectos prácticos, en esta parte de la Guía se utilizará la siguiente clasificación de aguas residuales: i) Aguas residuales domésticas, ii) Aguas residuales industriales y, iii) Aguas residuales de minería.

 

Corresponde a los residuos líquidos producidos por las actividades humanas, luego de que el agua de suministro ha sido sometida a diferentes usos por parte de la comunidad. Generalmente se presentan como una combinación de líquidos y residuos, a los cuales pueden agregarse, eventualmente, aguas lluvias, superficiales y subterráneas.

En un proyecto de MCCA, las A.R.D se originan normalmente en campamentos, casinos, oficinas, planta de procesamiento, garitas de vigilancia, polvorín, talleres y, en general, en todas aquellas instalaciones con ocupación humana, permanente o temporal. La composición típica de aguas residuales domésticas no tratadas, se muestra en la Tabla 2.1.

Tabla 2.1 Composición típica de A.R.D no tratadas

Constituyente Concentración (*)
 

Fuerte

Media

Débil

Sólidos Totales

Sólidos Disueltos Totales

Sólidos Suspendidos Totales

Sólidos Sedimentables, ml/l

Demanda Bioquímica de Oxígeno - DBO5

Demanda Química de Oxígeno - DQO

Nitrógeno (total como N)

Orgánico

Amoniaco libre

Nitritos

Nitratos

Fósforo (total como P)

Orgánico

Inorgánico

Cloruros

Alcalinidad (como CaCO3)

Grasa

1200

850

350

20

400

1000

85

35

50

0

0

15

5

10

100

200

150

720

500

220

10

220

500

40

15

25

0

0

8

3

5

50

100

100

350

250

100

5

110

250

20

8

12

0

0

4

1

3

30

50

50

Fuente: Metcalf-Eddy. Ingeniería Sanitaria. Tratamiento, evacuación y reutilización de aguas residuales ¨. Ed. Labor. México, 1985.

* Todas las unidades expresadas en mg/l, a menos que se indique lo contrario.

 

Las aguas residuales industriales de un proyecto de MCCA corresponden a los residuos líquidos generados en talleres de mantenimiento, estación de lavado de equipo pesado, polvorín y estación de combustibles. En general, son aguas de origen pluvial o aguas de lavado que entran en contacto con compuestos grasos y aceitosos que se encuentran presentes en las áreas de operación de las citadas instalaciones. Por sus características, deben ser objeto de manejo independiente y su tratamiento contribuirá al mejoramiento de las condiciones ambientales del proyecto y a la optimización en la utilización del recurso agua dentro del mismo.

Las aguas lluvias, al entrar en contacto con las áreas de labor, materiales de extracción (carbón y estéril) o con estructuras construidas para el manejo de las explotaciones (v.gr. canales perimetrales) incorporan a sus caudales, materiales suspendidos y materiales disueltos, contribuyendo de esta manera a la formación de aguas residuales de minería. De otra parte, los depósitos de agua subterránea que son intervenidos por acción de las labores extractivas, producen flujos de agua que, generalmente quedan confinados en las partes más bajas de las excavaciones. Estas aguas, de condición ácida fundamentalmente, por ser un ¨ subproducto ¨ de las actividades mineras (al intervenirse los acuíferos) generan también, una gran fracción de las denominadas aguas residuales de minería.

Otra fracción no menos importante, pero que se presenta con menores volúmenes, son las A.R.M provenientes de la planta de lavado de carbón cuando ésta existe, así como de la trituración de minerales (carbón y agregados para voladuras).

 

2.2.2 Manejo ambiental de aguas residuales domésticas (a.r.d)

OBJETIVOS

 

TEMPORALIDAD

 

IMPACTOS A PREVENIR O MITIGAR

 

CRITERIOS AMBIENTALES

En primer lugar, deberá hacerse una evaluación de la conveniencia de implementar sistemas de tratamiento de aguas residuales domésticas en forma separada para cada una de las instalaciones de la infraestructura de soporte o, si, por el contrario, se decide por un sistema global integrado de tratamiento de las mismas. La infraestructura de soporte está representada en: campamentos, áreas de recreo, casinos, oficinas, polvorín, talleres, estación de combustibles, garitas de vigilancia y, en general, todas aquellas instalaciones que tengan ocupación temporal o permanente por parte de personas. En la figura 2.2 se presenta el procedimiento a seguir, para la implementación del sistema de manejo de A.R.D.

 

SISTEMAS DE TRATAMIENTO DE A.R.D

La selección de un sistema de tratamiento de A.R.D deberá hacerse, tanto en función de estándares de calidad del proyecto minero, como de las normas vigentes que regulen la materia (Decreto 1594/84), sin desconocer que, las exigencias en cuanto a los procesos que se incluyan para la depuración del agua, está determinada por los contaminantes de las aguas residuales.

Un buen criterio para seleccionar el sistema de tratamiento idóneo, consiste en establecer, en primer lugar, el grado de eliminación de contaminantes (tipo o grado de tratamiento) que se precisa antes de que el agua residual pueda reutilizarse o verterse al medio ambiente y considerar las operaciones y procesos necesarios para obtener ese grado de tratamiento requerido.

 

Tradicionalmente se conocen tres tipos de tratamiento: i) primario, ii) secundario y, iii) terciario.

Tratamiento primario

Generalmente se asocia con las operaciones físicas unitarias, en las cuales predominan la acción de las fuerzas físicas. El desbaste, mezclado, floculación, sedimentación, flotación y filtración son operaciones unitarias típicas.

Fig. 2.2 Procedimiento sugerido para el manejo de A.R.D

Tratamiento secundario

Comúnmente se relaciona con procesos químicos unitarios y con procesos biológicos unitarios. En los primeros, la eliminación o conversión de los contaminantes es provocado por la adición de productos químicos o por otras reacciones químicas. La precipitación, transferencia de gases, adsorción y la desinfección son los procesos químicos más utilizados.

Los procesos biológicos unitarios, por su parte, son aquellos en los cuales la eliminación de contaminantes se realiza por una actividad biológica. Se usa esencialmente para eliminar sustancias orgánicas biodegradables (coloidales o disueltas) presentes en el agua residual.

 

Tratamiento terciario

Consiste en una combinación de los dos anteriores, considerando múltiples posibilidades de tratamiento que serán obtenidas, en función de las necesidades de tratamiento de las A.R.D.

Habrá algunas instalaciones para las cuales sea conveniente implementar un sistema individual de tratamiento de A.R.D (v.gr. garitas de vigilancia); para ello, se recomienda que, de acuerdo con los volúmenes de A.R.D generados, se proceda por la implementación de uno de los siguientes sistemas:

 

Tabla 2.2 Eficiencia de las operaciones unitarias en el tratamiento de A.R.D

OPERACIONES

REMOCIÓN EXPRESADA EN %

 

DBO5

S.S

BACTERIAS

DQO

Cribado fino 5 - 10 2 - 20 10 - 20 5 - 10
Cloración de aguas negras crudas o sedimentadas 15 - 30 - 90 - 95 -
Sedimentación simple 25 - 40 40 - 70 25 - 75 20 - 35
Precipitación química 50 - 85 70 - 90 40 - 80 40 - 70
Filtración por filtros rociadores, precedida y seguida por sedimentación simple 50 - 95 50 - 92 90 - 95 50 - 80
Tratamiento con lodos activados, precedido y seguido de sedimentación simple 55 - 95 55 - 95 90 - 98 50 - 80
Lagunas de estabilización 90 - 95 85 - 95 95 - 98 70 - 80
Cloración de aguas negras tratadas biológicamente - - 98 - 99 -

Fuente: Fair-Geyer-Okun. ¨Purificación de aguas y tratamiento y remoción de aguas residuales¨. Ed. Limusa. México, 1980.

 

SISTEMAS DE APLICACIÓN AL TERRENO

Se recomienda adelantar estudios para evaluar la posibilidad de utilizar los efluentes del sistema de tratamiento de aguas negras para su uso en irrigación de tierras con fines de fertilización, siempre y cuando se hagan las siguientes previsiones: 1) evitar la proliferación de enfermedades mediante las cosechas obtenidas en tierras irrigadas con aguas negras, sobre los animales que pastan en ellas; 2) prevenir molestias tales como aspecto y olores desagradables alrededor de las áreas de descarga y, 3) optimizar, desde el punto de vista económico, los costos de la utilización de estas aguas con fines agrícolas.

De todas maneras, la aplicación de A.R.D al terreno requerirá siempre de tratamiento, el cual estará determinado por las normas de salud pública vigentes, la carga aplicada con respecto a las características críticas del agua residual, y la efectividad y fiabilidad deseadas de los equipos empleados. Puede resultar que, el agua para regar ciertos cultivos consumidos crudos por el hombre, requieran de un tratamiento secundario o bien un tratamiento avanzado con desinfección o puede estar totalmente prohibida su aplicación. Entre la información que se debe evaluar para definir el nivel de tratamiento se encuentra el tipo de cultivo a desarrollar, la destinación del producto, el grado de contacto entre la población y el efluente y el método de aplicación.

 

Riego

Consiste en la aplicación del efluente del sistema de tratamiento de A.R.D directamente al terreno, con el doble propósito de contribuir con su tratamiento ulterior y para aportar algunos elementos claves al terreno para el crecimiento de las plantas. El efluente aplicado sufre un tratamiento por medios físicos, químicos y biológicos al filtrarse en el suelo. Los cultivos desarrollados con altas tasas de riego son generalmente pastos con alta tolerancia al agua, bajo potencial de cara a su aprovechamiento económico, pero con altas capacidades de eliminación de nutrientes. Si se decide por la implementación de este sistema, deberá diseñarse un proyecto que incluya, al menos, los siguientes aspectos:

Objetivos del proyecto
Criterios para la selección del emplazamiento
Tratamiento previo a la aplicación
Condiciones climáticas
Cargas aplicadas
Necesidades de terreno
Selección de cultivos
Técnicas de distribución
Sistemas de drenaje
Control de la escorrentía superficial

 

Sistema de infiltración rápida

En este sistema, el efluente se aplica al suelo a tasas elevadas (10 a 210 cm/semana), por extensión o por aspersión. El tratamiento se produce al atravesar el agua la matriz del suelo. Se puede lograr la recarga de acuíferos, el tratamiento natural seguido de la extracción por bombeo o por drenaje para su recuperación y, el tratamiento natural con agua renovada que se desplaza vertical y lateralmente en el suelo, recargando una corriente de agua superficial. Un proyecto para la aplicación de este sistema, deberá incluir como mínimo los siguientes aspectos:

Objetivos del proyecto
Selección del lugar
Tratamiento previo a la aplicación
Condiciones climáticas
Tasas de aplicación
Técnicas de distribución
Ciclos de aplicación
Control de flujo subterráneo

 

Riego por circulación superficial en lámina

Es esencialmente un proceso de tratamiento biológico, en el cual se aplica el agua residual sobre las zonas superiores de unas terrazas dispuestas en pendiente, desde donde fluye a través de la superficie vegetal, hasta unas zanjas de recolección. Un proyecto que busque la aplicación de este sistema, deberá considerar, como mínimo, los siguientes aspectos:

Objetivos de diseño
Elección del emplazamiento
Tratamiento previo a la aplicación
Clima y almacenamiento
Tasas de aplicación
Superficie necesaria
Características de los bancales
Elección de la vegetación
Técnicas de distribución
Recogida de la escorrentía

Otras aplicaciones

Aparte de las anteriormente citadas, también pueden estudiarse alternativas para la aplicación de las A.R.D a zonas pantanosas o para su utilización en la acuicultura. En cualquiera de los casos que se exploren, siempre se deberá hacer la evaluación ambiental sobre los posibles efectos que pudieran presentarse en los ecosistemas receptores de los residuos líquidos y, de esta manera, poder implementar las medidas de manejo pertinentes.

Fig. 2.3 Diagrama de una planta típica de A.R.D con tratamiento secundario según la E.P.A

 

2.2.3 Manejo ambiental de Aguas Residuales Industriales (A.R.I)

OBJETIVOS

 

TEMPORALIDAD

 

IMPACTOS A PREVENIR O MITIGAR

 

CRITERIO AMBIENTAL DE MANEJO

Las aguas residuales industriales de un proyecto de MCCA son las provenientes de las siguientes instalaciones: talleres de mantenimiento, estación de lavado de equipo pesado, polvorín, estación de combustibles. En general, son aguas de origen pluvial o aguas de lavado que entran en contacto con compuestos grasos y aceitosos que se encuentran presentes en las áreas de operación de las citadas instalaciones. Su tratamiento puede consistir en su paso a través de un desaceitador (desnatador, separador de grasas API u otro similar), o mediante un sistema de floculación-flotación completa.

Las A.R.I. tal y como se plantea su proveniencia, generalmente presenta elementos insolubles tales como materias grasas, flotantes como hidrocarburos alifáticos, alquitranes, etc., los cuales son susceptibles de separar físicamente con o sin floculación. Los contaminantes objeto de manejo y tratamiento son derivados del petróleo y el alquitrán, y, contienen principalmente, carbono e hidrógeno. Generalmente, flotan sobre el agua residual, aunque una parte es llevada al lodo por los sólidos sedimentables; por lo general, los aceites minerales tienden a recubrir la superficie. Los retos que plantea su manejo, es que éstos interfieren con la acción biológica y causan problemas de mantenimiento en los sistemas de tratamiento de las A.R.I.

 

ACTIVIDADES A DESARROLLAR

Para el manejo ambiental de las A.R.I. se recomienda el procedimiento que aparece en la Fig. 2.4.

Los principios que deben orientar el manejo de las A.R.I, son: i) Recuperación de materiales utilizables, ii) Optimización de procesos con reducción en la generación de desechos y volúmenes de A.R.I., iii) Recirculación de aguas de proceso y, iv) Desarrollo de métodos económicos de tratamiento.

Fig. 2.4 Procedimiento sugerido para el manejo de A.R.I

2.2.4 Manejo de Aguas Residuales de Minería (A.R.M)

OBJETIVO

Evitar la contaminación de aguas superficiales y subsuperficiales por las aguas que han estado en contacto con los yacimientos minerales, escombreras y patios de acopio de carbón.

 

TEMPORALIDAD

Durante la explotación y abandono del proyecto

 

ORIGEN DE LAS A.R.M

Aguas subterráneas que entran en contacto con los mantos de carbón y que resumen con el avance de los frentes de trabajo, presentan una condición de acidificación alta. Pueden confinarse dentro del tajo y ser aprovechadas para riego de rampas y bermas, ó, también, pueden ser extraídas del tajo mediante bombeo para incorporarlas al drenaje superficial. Estas aguas presentan contenidos altos de sólidos disueltos y sólidos en suspensión.

Aguas lluvias que entran en contacto con material estéril extraído y con pilas de carbón acopiado, la cual se convierte en escorrentía superficial, cargándose con altos contenidos de sólidos en suspensión.

 

CARACTERÍSTICAS DE LAS A.R.M

Acidificación

Fundamentalmente, las A.R.M. son aguas ácidas o con alto potencial de solubilización. El agua, rica en oxígeno, al entrar en contacto con la pirita y otros minerales de hierro inestables presentes en los yacimientos carboníferos, sufre un proceso acelerado de oxidación, el cual produce, finalmente, la acidificación del agua que entra en contacto con estos materiales.

Contenido de sólidos en suspensión

Constituyen una de las fuentes más frecuentes de contaminación física de las aguas. El agua lluvia que cae directamente sobre las escombreras, pilas de carbón, pilas de suelo y vías internas del proyecto arrastra partículas en forma de sólidos en suspensión a través del drenaje superficial (incluidos canales excavados), los cuales van a parar finalmente a las corrientes de agua superficial.

Contenido de materiales en solución

El drenaje minero subterráneo generalmente contiene componentes orgánicos como grasas, aceites y solventes y componentes químicos disueltos como sales, ácidos minerales y metales que pueden presentar algún grado de toxicidad. Por la interferencia de los niveles piezométricos durante la construcción de los tajos, estas sustancias se depositan en el fondo de los mismos o en los sumideros y, en ocasiones, deben ser desalojadas a la superficie, representando un problema potencial de contaminación para las aguas de escorrentía superficial.

 

IMPACTOS A PREVENIR O MITIGAR

 

SISTEMAS PREVENTIVOS DE FORMACIÓN DE AGUAS ÁCIDAS

Métodos de barrera

Se utilizan con la finalidad de aislar la pirita de los elementos meteorizantes o del sistema de escorrentía superficial. Entre los métodos más utilizados, se citan los siguientes

Revegetación de los terrenos

La explanación y revegetación de los terrenos ayuda a mejorar la calidad de las aguas, según se ha comprobado en la práctica. El recubrimiento de los estériles con suelos y vegetación, incrementan también la evapotranspiración y restringen la migración del agua y posiblemente la del oxígeno, hacia la zona pirítica. El oxígeno es también evacuado de los poros del suelo por las raíces de las plantas, la respiración microbiana y la descomposición de materia orgánica.

Aislamiento del agua

Consiste en aislar el material pirítico del agua, utilizando para ello el material estéril. El desvío de las aguas superficiales, la modificación del drenaje y la suavización de los taludes, también pueden utilizarse con este propósito. Los estériles piríticos pueden disponerse al interior de las escombreras de manera selectiva, ubicándolos en puntos secos y elevados, para evitar el contacto de éstos con la zona superficial húmeda y oxigenada.

Aislamiento del oxígeno

Se puede lograr mediante la inundación de los frentes de trabajo. La aplicación de esta técnica depende de la posibilidad de mantener estable el nivel freático dentro de los materiales que contienen pirita, pues de lo contrario, un descenso del agua provoca la acidificación de ésta en los materiales suprayacentes. Un método de control indirecto de oxígeno puede conseguirse mediante la aplicación de compost, efluentes de la planta de tratamiento de A.R.D u otros, sobre el estéril pirítico, con el fin de evitar el contacto de éstos con la atmósfera.

 

Métodos químicos

Tienen como función la modificación de la composición de las soluciones de agua en los materiales rocosos y la limitación de las posibilidades de reacción.

Adición alcalina

Los compuestos utilizados con mayor frecuencia son el hidróxido de sodio (NaOH, sosa caústica), la caliza (CO3Ca), la cal (CaO, Ca(OH)2) y el carbonato de sodio (Na2CO3). La adición de estas sustancias, además de producir la neutralización de las aguas ácidas, crea un ambiente desfavorable para la oxidación de la pirita. Un método de aplicación consiste en cargar el agua con uno de estos compuestos alcalinos y colocarlo sobre la capa de rodadura de las vías de transporte, en capas estratificadas en las escombreras, o mezclado con estériles. La adición de caliza sobre las superficies a restaurar facilita el establecimiento de la cobertura vegetal e inhibe la formación de aguas ácidas.

Adición de Fosfatos

Con este método se logra una reducción de la oxidación de la pirita al formar fosfatos de hierro insolubles, disminuyendo de igual forma, la concentración de hierro férrico disponible para la reacción con la pirita. Los productos utilizados pueden ser, el apatito junto con caliza y el hidróxido de sodio.

 

Métodos de inhibición bacteriana

Consiste en la adición de un bactericida para inhibir la acción de la bacteria responsable de la oxidación del hierro y, consecuentemente, de la formación de aguas ácidas. Las sustancias químicas más efectivas para dicho control son los surfactantes aniónicos y los ácidos orgánicos. Los detergentes aniónicos disponibles para dicho tratamiento deberán aplicarse en solución diluída, con unas concentraciones del orden de 25 ppm sobre la superficie de la escombrera, procurando saturar los primeros 20 ó 30 cm que es donde se produce la oxidación de la pirita.

 

TRATAMIENTO DE EFLUENTES

Sólidos en suspensión

Sedimentación

Las estructuras utilizadas para este propósito son los canales excavados, los diques y las lagunas de decantación o sedimentación. Cumplen múltiples propósitos ya que, en principio, pueden ser construidas dentro de las actividades de desvío o adecuación de la red de drenaje superficial para facilitar el emplazamiento de las áreas de minería (tajos, escombreras, patios de acopio de carbón, etc.) en la etapa de iniciación de la explotación. En este caso, la función de los canales será la de interceptar y colectar las aguas de escorrentía para evitar que se inunden los tajos y para que las aguas sean conducidas en forma adecuada hasta las lagunas de decantación.

Otra función que cumplen los canales, es la de facilitar la conducción segura de las aguas cargadas de sedimentos para su posterior proceso de sedimentación en lagunas estratégicamente ubicadas, en las cuales quedarán confinados los sólidos suspendidos, para su posterior recuperación y disposición adecuada. Hay ocasiones en las cuales se prefiere construir diques, en lugar de los canales, aún cuando se persiga la misma finalidad. La decisión de optar por uno u otro sistema debe ser objeto de evaluación en el terreno, de acuerdo con las condiciones de la explotación, materiales trabajados, régimen de precipitación y de escorrentía superficial.

 

Canales

Inicialmente, es conveniente definir el tipo de material que va a ser utilizado para el revestimiento de los canales, ya que con base en éste se determina la velocidad máxima de circulación, la cual se calcula para prever problemas de erosión y, evitar así, la depositación de sedimentos a lo largo del canal. Se recomienda una velocidad mínima de 0,25 m/s (31), en tanto que las máximas admisibles, en función del tipo de material de revestimiento, se muestran en la Tabla 2.3

Tabla 2.3 Velocidad de flujo en función del tipo de material de revestimiento

TIPO DE REVESTIMIENTO

VELOCIDAD ADMISIBLE

(m/s)

Hierba bien cuidada en cualquier clase de terreno

Terreno parcialmente cubierto de vegetación

Arena fina o limo (poca o ninguna arcilla)

Arena arcillosa dura

Arcilla dura muy coloidal

Arcilla con mezcla de grava

Grava gruesa

Pizarra blanda

Mampostería

Hormigón

1.8

0.6 - 1.2

0.3 - 0.6

0.6 - 0.9

1.2

1.2

1.2

1.5

4.5

4.5

Fuente: ¨Manual de restauración de terrenos y evaluación de impactos ambientales en minería¨. Instituto Tecnológico Geominero de España. 2a.Ed. España, 1989.

 

Si la velocidad de circulación resulta ser mayor a las máximas admisibles debido a la pendiente de los canales, es aconsejable revestir con material vegetal, a efecto de que éste actúe como retardador. Se recomienda estudiar las especies vegetales que puedan ser utilizadas con este fin, de acuerdo con sus requerimientos ecológicos y con las condiciones ambientales de cada zona.

Se debe procurar que la pendiente de los canales se aproxime al 1% como valor óptimo, y pendientes mínimas de 0,2% para canales revestidos y de 0,5% para canales sin revestir.

Las secciones de los canales comúnmente utilizadas son las triangulares, trapezoidales y parabólicas . La selección de una de estas secciones dependerá del caudal, de la velocidad máxima de circulación de agua, e indirectamente de la maquinaria minera disponible para su construcción.

Tabla 2.4 Valores de "n" en función del tipo de revestimiento del canal

TIPO DE REVESTIMIENTO

n

Tierra ordinaria con superficie uniforme

Hierba (Altura de la lámina de agua superior a 15 cm)

Hierba (Altura de la lámina de agua inferior a 15 cm)

Hierba espesa

Empedrado rugoso

Empedrado liso

Hormigón rugoso

Hormigón liso

0.02

0.04

0.06

0.10

0.04

0.02

0.024

0.012

Fuente: ¨Manual de restauración de terrenos y evaluación de impactos ambientales en minería¨. Instituto Tecnológico Geominero de España. 2a.Ed. España, 1989.

 

Aparte de las consideraciones matemáticas para el cálculo hidráulico de los canales, se recomienda tener en cuenta, los siguientes criterios:

 

Diques

Se trata de estructuras construidas con los propios estériles con el objetivo básico de canalizar las aguas y conducirlas hasta las lagunas de sedimentación. Son conocidos los diques de desviación, de intercepción y perimetrales. Estas estructuras deberán diseñarse de acuerdo con los siguientes criterios:

 

Lagunas de sedimentación

Estas estructuras cierran el circuito del manejo de los sólidos suspendidos que son arrastrados por las aguas de escorrentía superficial. Son construidas con el fin de retener las aguas durante un período de tiempo suficiente para su clarificación, al cabo de la sedimentación de los sólidos que vienen suspendidos en el caudal aferente. Este material queda atrapado en las lagunas y, posteriormente, es retirado para su disposición adecuada en escombreras.

Las lagunas más comúnmente utilizados son de dos tipos: i) excavadas en tierra, con o sin revestimiento, y, ii) como pequeñas presas de tierra. Estas últimas son las más fácil de hacer, siempre y cuando la topografía lo permita.

Para el emplazamiento de estas lagunas se deben seguir, al menos, los siguientes criterios: i) ubicarlas en sitios aguas abajo, en proximidades de las áreas de extracción y de escombreras, ii) que la interferencia con actividades mineras sea mínima y, iii) que sean de fácil acceso para favorecer las labores de mantenimiento y limpieza.

La capacidad de las lagunas se dimensiona en atención a los siguientes criterios: i) que permita retener un buen volumen de sólidos en suspensión y, ii) que permita el almacenamiento de un volumen adecuado de agua durante cierto período de tiempo. De acuerdo con Guy (1979), citado por el Instituo Tecnológico Geominero de España (1989: 171), es aconsejable un volumen de diseño capaz de albergar los sedimentos producidos durante 3 años, estimados con base en la Ecuación Universal de Pérdidas de Suelo, o por cualquier otro método empírico. También puede dimensionarse con 300 m3 por cada hectárea del área de captación y, un volumen mínimo de 100 m3, si se demuestra que la eliminación de sedimentos por otros sistemas de control es igual al volumen de almacenamiento reducido. Pueden utilizarse mayores capacidades de almacenamiento cuando se desee reducir la frecuencia de las labores de limpieza.

Para el cálculo de una laguna de decantación, se sugiere el siguiente procedimiento:

1.- Elaborar una curva granulométrica de una muestra representativa de los sólidos suspendidos que van a ser conducidos a la laguna.

2.- Determinar el tamaño medio de las partículas que han de depositarse en la laguna, hasta alcanzar la concentración de sólidos suspendidos permitida para su vertimiento final, a un cuerpo de agua receptor.

PARTÍCULA DE SUELO

INTERVALO DE DIÁMETROS (mm)

Arena muy gruesa

Arena gruesa

Arena media

Arena fina

Arena muy fina

Limo

Arcilla

2 - 1

1 - 0.5

0.5 - 0.25

0.25 - 0.10

0.10 - 0.05

0.05 - 0.002

Menor 0.0002

Fuente: ¨Manual de restauración de terrenos y evaluación de impactos ambientales en minería¨. Instituto Tecnológico Geominero de España. 2ª. Ed. España, 1989.

 

3.- Calcular la velocidad de sedimentación de las partículas, en función del diámetro de éstas, de acuerdo con la Ley de Stokes:

gVs = (S - 1) * D2 / (18 U )

Vs = Velocidad de cada de la partícula (cm/s)

g = Aceleración de la gravedad (981 cm/s)

U = Viscosidad cinemática del fluído (cm2/s)

S = Peso específico de la partícula

D = Diámetro de la partícula supuesta esférica (cm)

 

Las partículas más pequeñas que pueden sedimentarse en la práctica son las de limo (0,002 mm), las cuales descienden unos 17 cm en 24 horas, cuando el agua se encuentra a 0o C. Las partículas de arcilla pueden tardar en decantarse desde 30 horas hasta incluso años.

4.- Se calcula el caudal aferente de la laguna con base en la superficie de captación y la precipitación máxima esperada para un periodo de retorno dado. Normalmente se considera el caudal generado por la precipitación máxima en 24 horas para un período de retorno de 10 años.

5.- Se calcula el área de la laguna, con base en la siguiente expresión:

A = Q /Vs

 

donde:

A = Área de la laguna (m2)

Q = Caudal máximo que llega a la laguna (m3/s)

Vs= Velocidad crítica de sedimentación

Con el fin de maximizar la sedimentación de los sólidos en suspensión, de facilitar las labores de mantenimiento y de manejar estructuras con una mayor estabilidad, se prefiere, en la práctica, construir una batería de lagunas (lagunas en serie) pequeñas, en vez de una de gran tamaño.

 

Neutralización química

La neutralización se puede realizar mediante la adición de agentes alcalinos tales como: cal rápida, cal hidratada, roca caliza, caliza en polvo, magnesita, dolomía, sosa caústica, cenizas de sosa e hidróxido de amonio. Sin embargo, en la práctica los más comúnmente utilizados son: la cal, la cal hidratada y la caliza.

Ósmosis inversa

Es un proceso de una alta efectividad de remoción de iones polivalentes que consiste en la utilización de una membrana que deja pasar el agua, reteniendo en un lado los contaminantes. Estas membranas tienen un espesor de unas 100 micras y están constituidas por una película de acetato de celulosa. Este sistema de tratamiento tiene diversos inconvenientes, entre los que se destaca la pérdida de rendimiento al obstruirse las membranas, el alto costo y la difícil manipulación de los lodos.

Intercambio iónico

Utiliza resinas sintéticas de alto peso molecular el cual permite obtener agua con un alto grado de pureza e incluso recuperar metales pesados, pero presenta inconvenientes por el ensuciamiento progresivo de las resinas, la interferencia de los iones, la capacidad de carga limitada, los elevados costos de operación y el almacenamiento de las soluciones de regeneración.

Tratamiento en ciénagas con especies vegetales y calizas

Se trata de crear condiciones cenagosas con láminas de agua de poca profundidad (5 -10 cm), utilizando plantas emergentes como aneas, espadañas y amentos. La eliminación de metales se produce por diversos procesos: absorción, especialmente por intercambio iónico; oxidación debida a las bacterias, por la captación de las plantas como nutrientes, por precipitación como minerales sulfurados en el ambiente del sustrato inferior y por la simple filtración.

El tratamiento natural finaliza con la neutralización del agua aprovechando los afloramientos de calizas que existan en las proximidades. En resumen, cuando las aguas ácidas atraviesan esas charcas, las especies vegetales son capaces de reducir la concentración de hierro, manganeso, calcio y magnesio, elevando su pH, por ejemplo de 2.5 a 4.5 y con la acción neutralizante de los materiales alcalinos alcanzar pH entre 6 y 7.

Fig. 2.5 Proceso sugerido para el manejo de A.R.M


2.3 MANEJO AMBIENTAL DE RESIDUOS SÓLIDOS DOMÉSTICOS (RSD)

OBJETIVOS

 

TEMPORALIDAD

 

IMPACTOS A PREVENIR O MITIGAR

 

CRITERIOS AMBIENTALES

Los residuos sólidos domésticos son aquellos producidos por las actividades propias del sitio de habitación del ser humano, o de una ocupación similar. Se conocen comúnmente como basuras y, generalmente se componen de desechos de alimentos (material putrescible), papel y cartón, plásticos, textiles, caucho, madera, vidrio, metales ferrosos y no ferrosos, huesos, residuos de poda, detritus minerales.

Para los efectos de un proyecto de MCCA, los RSD se considerarán como todos aquellos producidos en campamentos, casinos, oficinas y, en general, los producidos en otro tipo de instalaciones con ocupación humana, siempre y cuando no se presenten en combinación con residuos sólidos industriales, tóxicos ó patógenos provenientes, estos últimos, del puesto de salud.

Para el manejo de los R.S.D de un proyecto de la magnitud de una explotación de MCCA, es recomendable implementar un sistema de manejo sanitario y ambiental para tal fin, el cual considere, como mínimo, los siguientes aspectos:

Se refiere al estudio de la producción de RSD desde el punto de vista del lugar de generación, cantidades producidas y composición física y química. Una adecuada caracterización de RSD conducirá al éxito de las actividades subsiguientes del sistema de manejo, debido a que ésta determina en gran medida, el equipo de recolección, el personal, el ruteo, la frecuencia de recolección y la disposición final. De otra parte, el conocimiento en detalle de la producción, será necesario para estudiar alternativas conducentes a la disminución de su cantidad y a un control de su calidad.

Si bien la responsabilidad del almacenamiento y presentación de los RSD depende de cada usuario, es muy importante señalar que, en la implementación del sistema sanitario para su manejo, deberá agotarse una fase de sensibilización y de educación alrededor de estos temas, con el fin de lograr resultados con mayor eficiencia y eficacia. Si el sistema incluye un proyecto de reciclaje o de reutilización de residuos sólidos, las labores de almacenamiento de basuras para su posterior presentación, deberá hacerse en concordancia con los criterios de clasificación establecidos en el referido proyecto.

La presentación de la basura se refiere a la operación de recoger los residuos dentro de los lugares en donde se originan, y de disponerlos en recipientes adecuados y en sitios específicos, para su posterior recolección por parte de los camiones encargados de llevarlos a su destino final. Los recipientes deben cumplir, al menos, las siguientes condiciones: i) no permitir el acceso directo de animales, ii) no permitir la difusión de olores, iii) proteger la vivienda o edificio de la proliferación de moscas, ratones o vectores similares, iv) presentar un aspecto estético agradable, v) requerir de mínimo mantenimiento y, vi) que sea durable.

Comprende una de las fases más costosas del sistema de manejo y disposición final de los RSD; por esta razón, la recolección debe ser objeto de un estudio concienzudo, con el fin de maximizar rendimientos y de disminuir costos de operación. Los aspectos críticos del transporte de RSD, hacen referencia a las rutas de recolección, frecuencia, rendimiento, horarios, cobertura, cuadrillas y equipo.

No obstante los problemas potenciales que pueden presentar para la contaminación de suelos y de aguas superficiales y subterráneas, los rellenos sanitarios son soluciones de óptima aplicación para proyectos de MCCA, máxime, cuando los problemas de disponibilidad de material de cobertura y de equipo pesado, se ven minimizados por la mayor presencia de estos recursos en un proyecto de estas características.

Un relleno sanitario es una técnica para la disposición final de las basuras en el suelo, utilizando principios de ingeniería, para confinar la basura en la mínima área posible y llevándola a un volumen adecuado de manejo, para luego cubrirlas con un material edáfico ó pétreo, con la frecuencia que así exija la operación. Tan importantes como las actividades mencionadas, serán las relacionadas con el manejo de gases y de lixiviados (líquidos producidos por la descomposición y deshidratación de las basuras), y de la estética del paisaje en general. El desarrollo de un relleno sanitario podrá realizarse en concordancia con los planes de restauración de terrenos.

 

Tipos de relleno sanitario

Relleno tipo área

Se emplea cuando se dispone de terrenos con depresiones y hondonadas naturales y artificiales, o huecos producidos por la extracción de materiales. Las basuras deben ser depositadas directamente en el frente de trabajo y deben ser esparcidos y compactados con un tractor de oruga. El recubrimiento de la basura compactada una vez terminada la operación diaria, deberá hacerse con una capa de material de cobertura de 0,10 a 0,15 m.

Relleno tipo zanja o trinchera

La zanja o trinchera puede excavarse por completo antes de iniciar en ella el vaciamiento de las basuras, o progresivamente a medida que avanzan los trabajos. De todas maneras, el método más adecuado lo determinarán las condiciones locales del terreno , así como las circunstancias operacionales. Las dimensiones de las zanjas pueden ser de 1,80 a 2,50 m de altura y un ancho de por lo menos dos veces el ancho del equipo, para facilitar la operación del tractor. Las zanjas suelen hacerse de 3,60 a 10 m de ancho, pero las dimensiones se determinan en cada caso particular.

Relleno tipo rampa

Se implementa de forma similar a los de tipo área, pero los residuos descargados se extienden sobre una rampa, se compactan y se recubren diariamente con una capa de material de 0,10 a 0,15 m de espesor. La pendiente de la rampa no debe ser mayor a 30o. Terminada la operación y alcanzado el nivel de diseño, se recubre con una capa de tierra o material similar de 0,60 m de espesor. El método de rampas se utiliza en terrenos de pendiente moderada.

Manejo de lixiviados

Su producción, aunque inevitable, es susceptible de manejar. En primer lugar, se debe implementar un sistema de drenaje superficial que aísle el relleno sanitario, mediante la construcción de zanjas perimetrales interceptoras, que faciliten la conducción de la escorrentía por fuera del relleno. En segundo lugar, hay que disponer de un sistema de impermeabilización del fondo y paredes del relleno sanitario, al tiempo que se debe disponer de un sistema de drenaje interno que permita la colección segura de estos líquidos, para su posterior tratamiento y disposición final. Cuando se produzcan los primeros lixiviados, es conveniente tomar muestras para examinarlas en el laboratorio y, así, poder definir el sistema de tratamiento más adecuado de los mismos.

 


2.4 MANEJO AMBIENTAL DE RESIDUOS SÓLIDOS ESPECIALES (RSE)

 

OBJETIVOS

 

TEMPORALIDAD

Durante las fases de , desarrollo, producción y restauración del proyecto minero.

 

IMPACTOS A PREVENIR O MITIGAR

 

CRITERIOS AMBIENTALES

Para un proyecto de MCCA se considerarán como residuos sólidos especiales aquellos producidos en los talleres de mantenimiento y en la planta de preparación de explosivos. Son residuos que pueden clasificarse dentro del grupo de los Residuos Sólidos Combustibles, los cuales se encuentran generalmente contaminados con aceite o hidrocarburos, provenientes de materiales impregnados de estos elementos, tales como aserrín, estopa, plástico, cartón y madera. Por sus características, son residuos que pueden arder en presencia de oxígeno, por acción de una fuente de ignición. Dentro de los residuos producidos en los talleres también se encuentran las baterías usadas, las cuales serán objeto de tratamiento especial.

Un manejo adecuado de los RSE permitirá evitar los impactos ambientales antes descritos, al tiempo que evitará incurrir en deseconomías, al aprovecharse los residuos que pueden ser reutilizados y, al reducir costos operativos asociados al manejo de este tipo de residuos.

 

ACTIVIDADES A DESARROLLAR

Conocidas la proveniencia y características de los RSE, para su manejo deberá procederse de la siguiente forma:

 

Criterios para el diseño del relleno para RS contaminados con aceites e hidrocarburos

Los residuos sólidos y la tierra contaminada con aceite quemado e hidrocarburos deberán ser depositados en una trinchera retirada por lo menos 5 m de la trinchera en la cual se dispondrán las baterías usadas, debido a que en su interior se pueden encontrar algunas sustancias tales como ácido sulfúrico, plomo, cadmio y mercurio, que pueden reaccionar químicamente con los residuos aceitosos.

Previo a su vertido en la correspondiente trinchera, es recomendable encapsular estos residuos, para evitar que su lixiviación alcance cuerpos de agua subsuperficial. Este procedimiento puede realizarse mediante la utilización de las canecas en las cuales se transportan los lubricantes, previo lavado de las mismas.

De manera específica, los criterios a tener en cuenta para el diseño de este relleno, son los siguientes :

Estimativo de la producción diaria y anual de residuos
Volumen requerido para la trinchera
Conformación de las celdas
Sistema de intercepción de aguas lluvias
Impermeabilización de la base del relleno
Impermeabilización de las paredes de la trinchera
Profundidad del nivel freático
Manejo de lixiviados
Monitoreo de aguas subterráneas

 

Criterios para el diseño del relleno para baterías usadas

Para la disposición final de las baterías usadas se recomienda la construcción de una trinchera de concreto compuesta por varios módulos herméticamente confinados, con el objeto de evitar fuga de líquido de batería y la penetración de agua, la cual puede reaccionar con los materiales que componen las baterías y producir lixiviados con presencia de metales pesados. Los criterios a considerar para el diseño de estas trincheras, son los siguientes :

Conformación de la trinchera
Sistema de intercepción de aguas lluvias
Impermeabilización de la base del relleno
Impermeabilización de las paredes de la trinchera
Impermeabilización de la superficie de la trinchera
Aislamiento temporal
Profundidad del nivel freático
Manejo de lixiviados
Monitoreo de aguas subterráneas
Espesor de muros de los módulos

 


2.5 MANEJO AMBIENTAL DE ESTÉRILES (ESCOMBRERAS)

OBJETIVOS

 

TEMPORALIDAD

Durante las fases de desarrollo, producción y abandono del proyecto minero.

 

IMPACTOS A PREVENIR O MITIGAR

 

Criterios ambientales

Deberán evaluarse las alteraciones potenciales que puedan producirse sobre el medio natural, por los cambios en el régimen de escorrentía superficial, la pérdida de suelo ¨in situ¨, las alteraciones geomorfológicas, la eliminación de hábitats animales, la aceleración y aumento de procesos erosivos y la integración de las estructuras al entorno, una vez se hayan restaurado los terrenos.

Criterios socioeconómicos

Es importante tener en cuenta la proximidad de las escombreras a núcleos poblacionales; los cambios en el patrón de uso de las tierras y las afectaciones potenciales del recurso agua para atender las necesidades de irrigación e, incluso, de consumo humano aguas abajo de la explotación (desviación y/o contaminación de fuentes de agua y alteración de la disponibilidad del recurso en términos de cantidad y de calidad).

Método de selección del emplazamiento

Se sugiere el "Análisis de Decisiones con objetivos múltiples" como técnica de evaluación para la selección del emplazamiento de escombreras. Este método requiere de la utilización y definición de funciones de utilidad multiatributos para la valoración de los diferentes objetivos implicados en la toma de decisiones.

Tabla 2.5 Análisis de decisiones con objetivos múltiples

alternativas

objetivos

a1 a2 ai am Peso

relativo

O1

O2

.

.

.

Oj

.

.

.On

P11

P12

.

.

.

P1j

.

.

P1n

P21

P22

.

.

.

P2j

.

.

P2n

Pi1

Pi2

.

.

.

Pij

.

.

Pin

Pm1

Pm2

.

.

.

Pmj

.

.

Pmn

W1

W2

.

.

.

Wj

.

.

Wn

Utilidad relativa

Global

U1=P1j.Wj

J

U2=P2j.Wj

J

Ui=Pij.Wj

J

Um=Pmj.Wj

J

 

Fuente: ¨ Manual de restauración de terrenos y evaluación de impactos ambientales en minería ¨. Instituto Tecnológico Geominero de España. 2a.Ed. España, 1989.

 

Tamaño y forma

El tamaño de las escombreras está determinado por el volumen de estéril que es preciso remover para la extracción del mineral. Tal cantidad de material depende no solamente de la estructura geológica del yacimiento y de la topografía del área, sino también del valor económico del mineral y de los costos de extracción del estéril.

En relación con las formas naturales del terreno, las escombreras pueden ser de hondonada, de ladera, de divisoria y de llanura, pudiéndose presentar, en ocasiones, combinación de algunas de estas formas. De otra parte, la forma de las escombreras depende no sólo de la morfología del terreno, sino también de los equipos mineros de transporte y vertido.

 

Geología y capacidad portante

En el sitio en donde se quiera emplazar una escombrera, es necesario adelantar un estudio de campo que permita establecer la no existencia de carbón aprovechable en el subsuelo y que, además, permita conocer las características geotécnicas de la base del depósito. En rigor, deberán identificarse los afloramientos rocosos, la cobertura vegetal, los tipos de suelos, surgencias de agua, áreas de baja permeabilidad, vestigios de hundimientos mineros, discontinuidades estructurales, etc., y deberán establecerse como mínimo los siguientes parámetros: cohesión, ángulo de rozamiento interno y peso específico aparente (seco y saturado), para estimar si la base de una escombrera puede soportar la sobrecarga que supone el peso de los estériles vertidos, o si por el contrario, es probable que se produzcan inestabilidades estructurales y movimientos de los materiales de la base, que afecten la estructura que gravita sobre los mismos.

 

Diseño de escombreras

Los tipos de escombreras más conocidos son: i) vertido libre, ii) fases adosadas, iii) dique de pie y, iv) fases superpuestas.

Vertido libre

Sólo es aconsejable en escombreras de pequeñas dimensiones y cuando no exista riesgo de arrastre de material pendiente abajo. Se caracteriza por presentar en cada momento un talud que coincide con el ángulo de reposo de los estériles y tamaños de diversa gradación. Es el más desfavorable geotécnicamente, pese a su uso frecuente.

Fases adosadas

Proporcionan unos factores de seguridad mayores, al conformarse con taludes medios finales más bajos. La altura total puede llegar a suponer una limitación, por consideraciones prácticas de acceso a los niveles inferiores.

Dique de pie

Se utiliza cuando los estériles presentan características litológicas y geotécnicas diversas. Consiste en la construcción de un dique en el pie de la escombrera con los materiales más gruesos y resistentes, con el fin de que actúe como un muro de contención.

Su uso es más frecuente en explotaciones donde se manejan grandes cantidades de materiales arcillosos y/o finos, o cuando las condiciones de la base de apoyo no son buenas.

Fases superpuestas

Con este sistema se logra disminuir los taludes finales y se consigue una mayor compactación de los materiales, otorgándole a la escombrera una mayor estabilidad.

El procedimiento de vertido determina en gran medida el método de construcción ó de desarrollo de la escombrera. Comúnmente, se reconocen dos métodos de vertido: i) por tongadas y, ii) por basculamiento final.

En explotaciones en donde la topografía es suave, se aconseja el método de basculamiento final, al aprovechar el tráfico de los camiones para lograr una mejor compactación de los materiales y, así, conferirle una mayor estabilidad a la escombrera. No obstante, los vertederos construidos por este método son más susceptibles a la erosión por las aguas de escorrentía, a pesar de mantener taludes inferiores, pues las superficies son largas e ininterrumpidas, sin bermas o terrazas intermedias, y los taludes no pueden protegerse con vegetación.

 

Monitoreo de escombreras

Durante el desarrollo de las escombreras es necesario llevar a cabo un monitoreo de las mismas y, además, realizar en forma permanente observaciones visuales con el fin de detectar grietas, escarpes y abombamientos que se van formando durante el asentamiento de los materiales. Las grietas y los escarpes son indicadores de un asentamiento normal de los vertederos y son útiles para estudiar la correcta ubicación de los instrumentos de monitoreo, el trazado de las vías de los camiones y el control de la infiltración del agua. Los abombamientos, por su parte, revelan problemas de inestabilidad; éstos, pueden presentarse tanto en la corona, como en el pie de las escombreras, siendo estos últimos indicadores de deformaciones a gran escala. Todas las roturas de escombreras vienen precedidas de un abombamiento de pie.

Los instrumentos de monitoreo más utilizados son los extensómetros de cable, que consisten en una simple pica, la cual se fija sobre el borde del vertedero, a la cual se une un cable inextensible que va apoyado sobre trípodes, cada 10 m como máximo, para evitar el rozamiento con el suelo, y de cuyo extremo opuesto cuelga una masa que se suspende desde una rueda giratoria en la estación de lectura. Esta estación se sitúa a una distancia segura del borde del vertedero y posee una escala con divisiones de 0,5 cm. El espaciamiento entre extensómetros no excede de 75m y se deben ubicar como mínimo dos por cada vertedero activo. Si se llegan a detectar problemas de inestabilidad, la distancia mínima de monitoreo deberá reducirse por debajo de 50m.

 

Recomendaciones para garantizar la estabilidad de escombreras

 

Estabilización de taludes

Las masas de estériles granulares pueden asimilarse, en su comportamiento, al de un suelo no cohesivo. Antes de proceder por la revegetación de las escombreras es pertinente acometer una serie de medidas correctivas, las cuales se mencionan a continuación:

Modificar la geometría de la escombrera mediante el remodelado de taludes, a fin de reducir el momento de las fuerzas desestabilizadoras y mejorar el coeficiente de seguridad.

Implementar un sistema de drenaje para evitar, tanto la erosión de los materiales de la superficie del talud, así como las presiones intersticiales y los efectos desestabilizadores en el interior de los depósitos. Este sistema de drenaje bien puede ser implementado durante la fase de construcción de las escombreras, a través de las obras o elementos que favorezcan el drenaje intenso de los estériles, pantallas de drenaje y galerías, así como la disposición y vertido estratégico de los materiales dentro de las escombreras.

Si no fueron ejecutadas obras de drenaje durante la fase de construcción de las escombreras, se pueden desarrollar obras complementarias a nivel superficial, tales como zanjas y espaldones o contrafuertes. Estos sistemas deben acompañarse con bajantes superficiales que conduzcan el agua drenada hasta el desagüe principal.

En sitios donde se presenten deslizamientos activos, los agrietamientos superficiales deberán ser recubiertos con materiales impermeables (arcilla, cemento,etc. ), con el fin de evitar el ingreso de agua.

Implementar obras de contención tales como muros de hormigón en masa, tierra armada y gaviones anclados al terreno, con el fin de estabilizar el talud con reforzamiento en el pie del mismo.

 

Revegetación de taludes

El proceso de revegetación está precedido por la estabilización de los taludes. Para facilitar el extendido de la capa vegetal de suelo que ha sido previamente recuperada y conservada, es necesario escarificar aquellas áreas en las cuales se presentó compactación de la superficie de la escombrera por tránsito del equipo minero. La revegetación se utiliza para:

 

Control de incendios en escombreras

Debido a la presencia de pirita y de carbón en las escombreras, existe el riesgo de incendio con una elevada producción de gases nocivos (CO y SH2) y una sustancial modificación en las condiciones de estabilidad de la misma, debidas a la formación de huecos y a derrumbamientos parciales

Dentro de las medidas recomendadas para el control de incendios en escombreras, se citan:

 

Reutilización y aprovechamiento de estériles

El primer uso que puede tener un estéril es el de material de relleno de los huecos creados en las minas. En las explotaciones a cielo abierto, dependiendo de la geometría de éstas y del método de extracción aplicado, se pueden rellenar total o parcialmente, alcanzando topografías poco discordantes con las originales.

Otras formas de utilización pueden darse en función de las características petrográficas, mineralógicas, químicas y físico-mecánicas de los estériles. Algunas de las aplicaciones posibles hoy en día son las siguientes:

Estos últimos usos se refieren a los estériles de carbón cuando el porcentaje de este mineral es superior al 4%. De todas las aplicaciones no mineras, las más interesantes, por las grandes cantidades que se utilizan, son las que se encuentran en el campo de las obras públicas. Por lo general, no es preciso tratamiento alguno, pero sí una caracterización rigurosa con el fin de clasificar adecuadamente los distintos tipos de materiales. Los ensayos que dentro de este tipo de obras se suelen realizar son los siguientes:

Curva granulométrica
Peso específico
Plasticidad
Compactación
Capacidad portante
Resistencia al corte
Compresibilidad
Permeabilidad
Concentración de azufre
PH

 

Fig. 2.6 Proceso sugerido para el manejo de escombreras