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)
2.7 MANEJO AMBIENTAL DEL SUELO
2.8 MANEJO AMBIENTAL DE LA VEGETACIÓN
2.9 MANEJO AMBIENTAL DEL PAISAJE
2.10 RESTAURACIÓN
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
- Durante las fases de exploración, desarrollo, explotación y abandono del proyecto.
IMPACTOS A PREVENIR O MITIGAR
- Propagación de enfermedades de origen hídrico con alto potencial de riesgo para el ser humano, tales como fiebre tifoidea, fiebre paratifoidea, disentería, cólera, amibiasis y hepatitis infecciosa.
- Transporte y diseminación de sustancias tóxicas presentes en el agua tales como : fitotoxinas elaboradas por algas específicas; metales pesados disueltos; compuestos tóxicos provenientes de descargas de aguas residuales domésticas; pesticidas e insecticidas que se aplican en actividades agrícolas.
CRITERIOS AMBIENTALES
- Requerimientos de agua
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.
- Fuentes de captación
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.
- Solicitud de concesión de aguas
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.
- Sistema de potabilización
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.
- Manual de operación del sistema
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.
- Programa de control de calidad del agua
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.
- Asignación de responsabilidades
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.
- Aguas residuales domésticas (A.R.D)
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.
- Aguas Residuales Industriales (A.R.I)
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.
- Aguas residuales de minería (A.R.M)
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
- Dotar al proyecto minero de un sistema idóneo para la recolección, tratamiento y evacuación de las A.R.D.
- Proteger el recurso hídrico y el medio ambiente en general, eliminando de las A.R.D los microorganismos patógenos, nutrientes indeseable y compuestos tóxicos.
- Proteger la salud humana mediante la implementación de sistemas adecuados de tratamiento de A.R.D, al eliminar del medio ambiente, sustancias u organismos que pueden causar enfermedades o afectar la salud del ser humano.
TEMPORALIDAD
- Durante las fases de exploración, desarrollo, operación y cierre del proyecto.
IMPACTOS A PREVENIR O MITIGAR
- Incorporación de aguas con altos contenidos de materia orgánica, coliformes fecales y agentes patógenos a los cuerpos de agua, ya sean éstos depósitos subterráneos o corrientes de agua superficial.
- Reducción de los niveles de oxígeno disuelto de las corrientes de agua superficial por aportes de aguas contaminadas.
- Muerte de comunidades bióticas de los cuerpos de agua receptores, como consecuencia de la reducción de los niveles de oxígeno disuelto, incremento de la turbiedad e incorporación de sustancias tóxicas.
- Propagación en comunidades humanas de enfermedades infecto- contagiosas de origen hídrico.
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:
- Letrina ventilada de doble pozo (LVDP)
- Sanitario de bajo flujo (SBF)
- Pozo de absorción
- Fosa séptica
- Tanque Imhoff
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
- Implementar procedimientos al interior de las instalaciones en donde se generen residuos líquidos industriales, dentro de los conceptos de producción más limpia.
- Optimizar los procesos de manejo de residuos líquidos en los talleres, polvorín y estación de combustibles con el fin de reducir las cargas contaminantes y maximizar el uso del agua en donde quiera que ésta pueda reutilizarse.
- Evitar la contaminación del suelo y de los cuerpos de agua superficiales y subsuperficiales, como potenciales receptores de las A.R.I.
- Disponer en forma adecuada y sanitaria los residuos líquidos generados en el proyecto minero.
TEMPORALIDAD
- Durante las fases de desarrollo, operación y cierre del proyecto.
IMPACTOS A PREVENIR O MITIGAR
- Contaminación del suelo y de las aguas superficiales y subterráneas por la incorporación de aguas aceitosas a éstos.
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
- Degradación de los ecosistemas fluviales y extinción de la biota acuática como producto del vertido de aguas ácidas y con altos contenidos de sólidos en suspensión.
- Disminución del potencial de utilización del agua para consumo humano o para otros usos establecidos para los cuerpos de agua potencialmente afectados, por los cambios en la concentración de metales pesados como hierro, manganeso, aluminio y zinc (Rojas, Zúñiga y Duque, 1993).
- Ateraciones al paisaje en el lecho y orillas del río que sirva como fuente receptora del vertimiento, al entrar en contacto aguas ácidas con aguas limpias. Como producto de este contacto, la corriente receptora adquiere una coloración rojiza y amarilla al neutralizarse parcialmente los ácidos.
- Posibles daños a estructuras metálicas y de hormigón.
- Destrucción o inhibición en los procesos de crecimiento de la cubierta vegetal implantada en los terrenos restaurados.
- Disminución de la disponibilidad del recurso agua debida a la reducción del nivel freático del agua por infiltraciones profundas que se puedan presentar, al discurrir el agua por fisuras de los estratos intervenidos por la minería.
- Alteración de la red superficial de drenaje natural.
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:
- Para el trazado del canal deberán considerarse la topografía, usos de la tierra, tipo de suelo, taludes, condiciones de descarga y áreas de captación o drenaje.
- Para el cálculo de la descarga, deberán considerarse períodos de retorno de 10 a 50 años, en función de las características de cada zona en particular.
- El ancho de los canales para el diseño máximo no deberá ser superior a 1,2 m.
- La pendiente de los taludes no debe ser menor de 2 : 1
- Se deberá revegetar el material de excavación dispuesto aguas abajo del canal, para evitar aportes adicionales de material sedimentable al canal.
- Realizar mantenimiento rutinario a los canales para mantenerlos libres de sedimentos.
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:
- El área drenada por cada dique no debe ser superior a 2 ha.
- La vida útil de los diques, por lo general, no debe ser mayor a los 2 años.
- Los taludes laterales deberán tener una pendiente de 2 : 1.
- El material de construcción del dique debe ser compactado y para otorgarle una mayor estabilidad, deberá ser revegetado.
- La altura mínima debe ser de 50 cm y la anchura de coronación al menos de 60 cm.
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.
- Aguas ácidas
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
- Implementar un programa de manejo y disposición final de RSD en forma sanitaria, con el fin de proteger la salud humana y los recursos suelo, aire y agua.
- Conservar la estética del paisaje.
TEMPORALIDAD
- Durante las fases de exploración, desarrollo, producción y restauración del proyecto minero.
IMPACTOS A PREVENIR O MITIGAR
- Formación de focos de infección debida a la proliferación de insectos vectores y roedores que encuentran en los residuos sólidos un ambiente propicio para su reproducción, los cuales pueden transmitir enfermedades al ser humano y generar epidemias.
- Contaminación de cuerpos de agua superficial y subterráneos, con la incorporación a ellos de líquidos producidos por la deshidratación y descomposición de los residuos sólidos (lixiviados), cuando no se cuenta con un manejo sanitario de estos residuos.
- Contaminación de suelos por alteración de sus características químicas y algunas de sus propiedades físicas, al incorporarse a éste lixiviados de los residuos sólidos. También se puede presentar pérdida del recurso al disponerse sobre ellos de manera directa, residuos sólidos.
- Alteración de la estética del paisaje
- Contaminación atmosférica por la producción de malos olores como producto de la descomposición de los residuos sólidos.
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:
- Caracterización de los RSD
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.
- Almacenamiento y presentación de los RSD
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.
- Transporte de los RSD
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.
- Disposición final
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
- Implementar un programa de manejo y disposición final de RSE en forma sanitaria, con el fin de proteger la salud humana y los recursos suelo, paisaje, aire, y agua.
- Facilitar opciones para el reciclaje o reutilización de los residuos sólidos especiales.
TEMPORALIDAD
Durante las fases de , desarrollo, producción y restauración del proyecto minero.
IMPACTOS A PREVENIR O MITIGAR
- Contaminación de cuerpos de agua superficial y subterráneos, por la incorporación a ellos de aceites o hidrocarburos que puedan sumarse a la escorrentía superficial por derrames puntuales, o al ser "lavados" los residuos sólidos por el agua lluvia.
- Contaminación de suelos por alteración de sus características químicas y algunas de sus propiedades físicas, por aceites o hidrocarburos. También se puede presentar pérdida del recurso al disponerse sobre ellos de manera directa, RSE.
- Alteración de la estética del paisaje
- Pérdida de materiales que bien pueden aplicarse en otros usos, ya sea dentro del proyecto minero, o por fuera de él.
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:
- Disponer de un sitio adecuado para su almacenamiento, el cual debe estar cubierto, señalizado y dispuesto con una buena ventilación.
- Establecer un procedimiento para el manejo de los RSE en el sitio de producción.
- Establecer una rutina de recolección de los RSE, conjuntamente con un procedimiento adecuado para su traslado y posterior depositación en el sitio de almacenamiento.
- Diseñar e implementar dos tipos de relleno como sitios de disposición final de los RSE: uno para los residuos contaminados con aceites e hidrocarburos y otro para baterías usadas, de acuerdo con los criterios que, a continuación se señalan :
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
- Disponer el material estéril en forma adecuada, con el fin de conciliar los requerimientos de escombreras establecidos en los planes de minería, con los beneficios económicos y ambientales que plantea el manejo de grandes volúmenes de material.
- Insertar a partir de la fase de desarrollo de la explotación, el concepto, diseño, ejecución y manejo de las escombreras, con el fin de iniciar el proceso de restauración desde las mismas fases tempranas de producción del proyecto minero.
- Minimizar costos, proyectando las acciones de adecuación y manejo de escombreras con fines de restauración, aprovechando los costos de oportunidad que plantea el manejo de estériles desde las fases tempranas del proyecto minero.
TEMPORALIDAD
Durante las fases de desarrollo, producción y abandono del proyecto minero.
IMPACTOS A PREVENIR O MITIGAR
- Contaminación de cuerpos de agua
- Alteración de las características físico-químicas y biológicas de cuerpos de agua superficial y subterráneos, por la incorporación de grandes cantidades de sólidos en suspensión, sustancias tóxicas y aguas de escorrentía de carácter ácido.
- Alteración de la cadena alimenticia de las comunidades acuáticas (Flora y Fauna), por los incrementos extraordinarios de turbiedad en el agua.
- Contaminación y degradación de suelos
- Alteración de la textura y porosidad de los suelos por la depositación de finos de estéril que son arrastrados por acción del viento.
- Deterioro del paisaje
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
- Retirar la vegetación y recuperar los suelos del lugar de asentamiento. La descomposición de la vegetación al cabo de cierto tiempo y la existencia de una capa de suelo constituyen una zona de rotura probable por la resistencia al corte que presentan. En caso de no ser retirados estos materiales superficiales, se recomienda proceder por su compactación.
- Drenar cualquier volumen de agua que se halle estancado, antes de dar inicio a la escombrera. Si esto no es posible, se sugiere rellenar estas áreas.
- Captar y evacuar los acuíferos en áreas de surgencia, con el propósito de evitar el efecto de las presiones intersticiales del agua en las escombreras y de conservar las fuentes y manantiales.
- Si la surgencia es puntual, la captación del acuífero se hace mediante una arqueta construida sobre el terreno explanado. Desde la arqueta se sacará tubería, la cual se irá prolongando por acoples continuos, en la medida en que se vayan depositando los estériles.
- Cuando las surgencias son extensas, debe disponerse de una red de zanjas o tubos drenantes conectadas a unos colectores.
- Construir un canal perimetral situado a unos metros de la base de la escombrera, para evitar el estancamiento del agua y la socavación del pie del talud por la acción erosiva de ésta.
- Acometer las obras de desvío y canalización de las aguas de escorrentía superficial.
- Cuando se trabaja el vertido de materiales con el método de " basculamiento final " (descargue de material desde gran altura), deberá procurarse un talud general de unos 20o, con el fin de garantizar las condiciones de estabilidad de la escombrera durante lluvias prolongadas.
- Depositar y compactar los estériles por capas (método "por capas") con el fin de aumentar la resistencia al corte y la capacidad de vertido, al reducirse el efecto de esponjamiento.
- Para el desarrollo de las escombreras (diseño geométrico, tamaño, método de depositación) es deseable seleccionar los materiales a colocar a diferentes profundidades, de acuerdo con sus características y objetivos a conseguir.
- Por ejemplo, si existe algún material con alto contenido de sales puede colocarse a suficiente profundidad para que las raíces no puedan alcanzarla. Si se presentan peligros de lavado de sulfatos por las piritas, se puede colocar encima una capa impermeable para evitar el lavado, o colocar dicho material por debajo de la capa freática, donde la baja oxidación contendrá el fenómeno de acidificación.
- En definitiva, se recomienda manejar la depositación de los materiales en las escombreras, teniendo presente las necesidades o pautas del Plan de restauración de terrenos.
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:
- Proteger los taludes al integrar los estériles dentro de una incipiente capa vegetal que va a estar "amarrada" a éstos.
- Regular el drenaje superficial y atenuar la infiltración del agua.
- Estabilizar las paredes de los taludes al evitar que los estériles sean expuestos a procesos de erosión.
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:
- Remoción de la vegetación en la base de apoyo de la escombrera.
- Extracción del material combustible (material vegetal de desmonte que eventualmente haya sido dispuesto en la escombrera).
- Compactación de los estériles en capas con un espesor inferior a 1 m.
- Intercalación de capas horizontales de estériles finos no carbonosos para dificultar la circulación del aire entre los intersticios.
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:
- Rellenos y terraplenes.
- Carreteras y diques de presa.
- Fabricación de ladrillos y briquetas.
- Materiales para restauración.
- Rellenos sanitarios
- Combustibles especiales.
- Aditivos de minerales energéticos.
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