PILAS DE LIXIVIACION SOBRE DEPOSITOS DE … DE LIXIVIACION SOBRE DEPOSITOS DE DESMONTE Félix...
Transcript of PILAS DE LIXIVIACION SOBRE DEPOSITOS DE … DE LIXIVIACION SOBRE DEPOSITOS DE DESMONTE Félix...
PILAS DE LIXIVIACION SOBRE DEPOSITOS DE DESMONTE
Félix Eduardo García Prado Superintendente de Geotecnia – Minera Yanacocha Thomas Byers Director Geotech & Hydrological - Newmont
Guillermo Barreda Engineering Manager - Knight Piesold
Dennis Urbina Morales Senior Geotech Engineer – Minera Yanacocha
OPERACIÓN YANACOCHA
YA6
PILA DE LIXIVIACION
YANACOCHA 6
DEPOSITO DE DESMONTE
PILA DE LIXIVIACION SOBRE DEPOSITO DE DESMONTE
PILA DE LIXIVIACIÓN SOBRE DEPÓSITO DE DESMONTE
PILA DE LIXIVIACION YANACOCHA 6
DEPOSITO DE DESMONTE
POZAS DE PROCESO
• Yanacocha es una operación minera de oro a tajo abierto ubicada en terreno montañoso en el norte de Perú. Teniendo en cuenta las limitaciones impuestas por la topografía y los límites permitidos, el uso eficiente del espacio es una prioridad para la Operación. La construcción de pilas de lixiviación (HLF) sobre un depósito de desmonte (WRF) es un ejemplo de un diseño impulsado por la necesidad de utilizar el espacio de manera eficiente.
• Los sistemas de colección proveen el drenaje de la solución de lixiviación y son esenciales en el diseño de HLF. Con esto en mente, los asentamientos del WRF y los suelos de fundación son particularmente importante para esta aplicación.
INTRODUCCIÓN
El histórico caso a presentar se centra en los resultados de los monitoreos de asentamiento para la fundación de una HLF sobre WRF durante un período de nueve años a partir de 2004 y 2013, con observaciones sobre los efectos del asentamiento en la funcionalidad de los sistemas de colección de solución de HLF, reconciliación de parámetro de diseño de asentamiento y ahorro de costos.
Los datos de monitoreo de asentamiento para la fundación de HLF adicionan experiencia empírica a la industria minera para rellenos altos no compactados que pueden ser difíciles de predecir con otros métodos (ejemplo, pruebas de laboratorio).
La instalación continúa funcionando de acuerdo con el diseño. Este concepto permitió un ahorro de costos importantes y proporcionó capacidad útil para la operación de Yanacocha.
INTRODUCCIÓN
CARACTERÍSTICAS DE LA PILA DE LIXIVIACIÓN
• Altura Máxima: 130metros.
• Angulo General: 2H: 1V.
• Altura de Bancos: 16 metros.
• Área: 57.7Ha.
• Material lixiviado: Sílice masiva y sílice vuggy.
• Tubería colectora: 3% de gradiente.
Diseñador: Knight Piesold
• La extensión sur de la HLF Yanacocha se extiende a través de un valle antes de la descarga.
• El valle se utilizó como WRF del tajo Yanacocha Sur entre el 2000 y 2003; y en la parte superior fue construido entre 2003 y 2004 parte de HLF Yanacocha.
• La mayor parte de la colocación de mineral tuvo lugar entre 2004 y 2008, pero la instalación alcanzó su configuración final en septiembre de 2010.
CONSTRUCCIÓN DE LA FACILIDAD
PILA DE LIXIVIACION YANACOCHA 6
POZAS DE PROCESO
• Fundación del Depósito de Desmonte:
– Suelos orgánicos blandos
– Suelos aluviales heterogéneos
– Arcilla inorgánica blanda y dura
– Sedimentos glaciales (till)
– Rocas argílicas meteorizadas.
• Preparación de Fundación
– Remoción de suelos blandos y material aluvial saturado
– Sistema de drenaje con drenes franceses tipo «espina de pescado».
• Apilamiento del Desmonte
– Descarga masiva en capas de 16m de altura.
– Últimos 8m fueron colocados en una capa de 5m seguido de tres capas de 1m.
– El desmonte era una mezcla de rocas duras y rocas con comportamiento de «suelo» generada a partir de rocas argílicas débiles y alteradas.
CONDICIONES DE DISEÑO Y CONSTRUCCION DEL DEPÓSITO DE DESMONTEY PILA DE LIXIVIACION
• Sistema de revestimiento HLF – Capa de 300 mm de espesor de baja
permeabilidad y/o de un revestimiento de arcilla y geosintéticos (GCL).
– Geomembrana de 2 mm (80mil) de espesor
– Capa de protección de 300 mm. – Tuberías de colección y una capa de 300
mm de material drenante.
• Tres sensores de asentamiento fueron instalados bajo la capa de protección de la HLF en un alineamiento Oeste - Suroeste al lado oeste de la HLF, verticalmente por encima del eje del valle. Los sensores se encuentran a lo largo de la tubería principal de colección de solución.
Sensor Espesor
Depósito de Desmonte, m
Altura de laPila, m
SS-01 90 120
SS-02 90 60
SS-03 95 14
INSTRUMENTACIÓN
INSTRUMENTACIÓN
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100
110
120
130
140
0
1000
2000
3000
4000
5000
6000
1/Apr/04 1/Apr/05 1/Apr/06 1/Apr/07 1/Apr/08 1/Apr/09 1/Apr/10 1/Apr/11 1/Apr/12 1/Apr/13
He
ap h
igh
ov
er
sen
sor
-O
ver
bu
rde
n (
m)
Se
ttle
men
t (
mm
)
Time (Years)
Settlement Sensors Monitoring
YASS04-01 Settlement
YASS04-02 Settlement
YASS04-03 Settlement
YASS04-01 Overburden
YASS04-02 Overburden
YASS04-03 Overburden
Lift 7
Lift 8
Lift 6
Lift 5
Lift 3
Lift 2
Lift 1
Lift 4
Asentamiento vs Tiempo
RESULTADOS DE MONITOREO
3955
3956
3957
3958
3959
3960
3961
3962
3963
3964
3965
1/Apr/04 1/Apr/05 1/Apr/06 1/Apr/07 1/Apr/08 1/Apr/09 1/Apr/10 1/Apr/11 1/Apr/12 1/Apr/13
Senso
r S
ett
lem
ent
Ele
va
tio
n (
ma
sl)
Time (Years)
Settlement Sensor Elevation
YASS04-01 Elevation
YASS04-02 Elevation
YASS04-03 Elevation
Elevación de Sensores de Asentamiento vs Tiempo
Ratios de Asentamiento vs Tiempo
Sensor Asentamiento
Total, m
Espesor de Depósito de
Desmonte, m
Altura de la Pila, m
SS-01 5.25 90 120
SS-02 3.27 90 60
SS-03 1.11 95 14
Resumen Asentamiento
SS-02
SS-01
SS-03
RESULTADOS DE MONITOREO
• En materiales no consolidados como el desmonte de roca, mineral de lixiviación y los suelos nativos en la fundación de la WRF, el asentamiento total se suele dividir en tres componentes: – Asentamiento Inmediato: Deformación de la estructura del suelo
y se produce mas rápidamente y en un corto periodo de tiempo posterior a la aplicación de esfuerzos efectivos.
– Asentamiento por Consolidación: Cambio en la relación de vacíos debido a las cargas aplicadas y transferidas por la presión de poros hacia el esqueleto del suelo así como la disipación de la presión de poros.
– Asentamiento por Compresión Secundaria: Deformación de la estructura del suelo y se produce en un periodo de tiempo más largo, sin más aumento de esfuerzos efectivos.
EVALUACIÓN DE DATOS
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100
110
120
130
140
0
1000
2000
3000
4000
5000
6000
1/Apr/04 1/Apr/05 1/Apr/06 1/Apr/07 1/Apr/08 1/Apr/09 1/Apr/10 1/Apr/11 1/Apr/12 1/Apr/13
Hea
p hi
gh o
ver
sens
or -
Ove
rbur
den
(m)
Sett
lem
ent
(mm
)
Time (Years)
Settlement Sensors Monitoring
YASS04-01 Settlement
YASS04-01 Overburden
Additional LiftsLift 7
Lift 8
Lift 5
Lift 3
Lift 2
Lift 1
Lift 4
Lift 6
Earthquake
(M7.5 at 286 km)
Lift 10
(≈80m away
from sensor)
Lift 9
(≈30m away
from sensor)
0
50
100
150
200
250
300
350
400
450
500
550
600
650
700
750
1/Apr/04 1/Apr/05 1/Apr/06 1/Apr/07 1/Apr/08 1/Apr/09 1/Apr/10 1/Apr/11 1/Apr/12 1/Apr/13
Sett
lem
ent R
ate
(mm
/day
)
Time (Years)
Settlement Sensors Monitoring
Lift 2
Lift 3
Lift 4
Lift6 Lift 7Lift 5
Lift 8
Rainy season
EVALUACIÓN DE DATOS La mayor parte del asentamiento monitoreado fue debido al asentamiento Inmediato y Compresión Secundaria del WRF debido a la carga aplicada de la HLF, basado en las siguientes observaciones:
• Desmonte no saturado (buen funcionamiento de sub drenes en WRF e impermeabilización de HLF).
• Asentamiento Inmediato del WRF (mantuvo su configuración final durante approx. 1 año). El asentamiento por compresión secundaria del WRF por peso propio se habría dado durante y después de la construcción del HLF.
• El asentamiento de consolidación en la fundación es una función logarítmica de la carga aplicada, por lo que el asentamiento en la fundación relacionados con la carga HLF (esfuerzo de 250 a 2200 KPa) fue incremental en comparación con asentamiento relacionado con la carga del WRF (1600 a 1700 KPa).
Asentamiento por Consolidación Secundaria
Asentamientos Inmediato (3 a 4 días)
0%
1%
2%
3%
4%
5%
6%
7%
100 1,000 10,000St
rain
, %
Applied Effective Stress, KPa
Strain vs Applied Effective StressStrain vs Applied Load
Sensor Asentamiento Total, m
Espesor del WRF,
m
Altura de la
Pila, m
Ds’, kPa
e, %
SS-01 5.25 90 120 2240 5.8
SS-02 3.27 90 60 1120 3.6
SS-03 1.11 95 14 260 1.2
• Una línea ajustada a los datos obtenidos del monitoreo de asentamientos indican un valor del módulo de elasticidad de 38,300 KPa.
• Luego la ecuación inferior correlaciona el asentamiento en el WRF con el espesor de la roca en el WRF y el esfuerzo efectivo vertical aplicado.
𝑆 = 38,300𝐻 𝑙𝑜𝑔∆𝜎′
RECONCILIACIÓN DE PARÁMETROS DE ASENTAMIENTO
mH
S ´e
D
Ley de Hooke (comportamiento lineal esfuerzo – deformación) m: módulo de elasticidad .
H
Se
e: Deformación vertical S: Asentamiento H: Espesor de la capa
• Janbu (1963, 1967) propuso un método de estimación de asentamiento basada en la definición del
módulo tangente con la finalidad de evaluar el comportamiento no lineal esfuerzo - deformación.
.
j
r
j
rmj ´
´
´
´1 01
e
RECONCILIACIÓN DE PARÁMETROS DE ASENTAMIENTO
0%
1%
2%
3%
4%
5%
6%
7%
8%
9%
10%
- 500 1,000 1,500 2,000 2,500
Stra
in, %
Applied Load, Kpa
Field Data
Calculated Settlement m=
j=
225
0.7
• Se utilizó la ecuación anterior para desarrollar una curva de asentamiento que se ajusta a los datos de campo variando j y m. La curva basada en j = 0.7 y m = 225 proporciona un ajuste razonable para los datos de campo.
• Estos valores de j y m son promedios, varían por la altura, pero son valores de referencia útiles.
• El diseño consideró valores de j = 0,5 y m entre 100 y 400 considerando que la roca tienen un comportamiento de suelos arenoso ó limoso.
• Los asentamientos reales estuvieron dentro del rango de las estimaciones previas a la construcción.
• Se mantuvo un drenaje positivo a las pozas de procesos.
0%
1%
2%
3%
4%
5%
6%
7%
8%
9%
10%
- 500 1,000 1,500 2,000 2,500
Stra
in, %
Applied Load, Kpa
Field Data
m=400
m=100
j= 0.5
RECONCILIACIÓN DE PARÁMETROS DE ASENTAMIENTO
Sensores Gradiente
(%)
Diseño 3.0
SS-1 a SS-2 1.5
SS-2 a SS-3 0.6
• Acarreo: La construcción de la HLF en un lugar diferente habría implicado acarreos más largos y, en consecuencia, mayores costos de transporte. La distancia del transporte adicional fue de 2,5 km.
• Cierre y Tratamiento de Agua: Área de la parte superior del WRF fue 57,7 Ha. Cubriendo esta área con el HLF se evitaron costos de cierre que, de otro modo, se habrían realizado. Estos costos están relacionados con la escorrentía, sedimentación y tratamiento de aguas.
• Construcción: La colocación de roca estéril en los bancos superiores del WRF resultó en una superficie relativamente plana. Luego la preparación para la base de la HLF tuvo menores movimientos de tierras que otros lugares.
CONSIDERACIONES ECONÓMICAS
Acarreo
VOL
(MTn)
EFH (km)
Costo
($/tn.Km)
Costo ($M)
56.7 2.5 0.07 9.9
Cierre y Tratamiento de Agua
Área (Ha)
Costo ($/m2)
Costo ($M)
57.7 13 7.5
Construcción Área (Ha)
Costo ($/m2)
Costo ($M)
Delta $M)
YA6 57.7 48.5 28.0
YAX 52.0 61.2 31.8 3.8
Ahorro Total ($M) 21.2
• Los datos, recogidos durante un período de 9 años, muestran una clara correlación entre los incrementos de carga y asentamiento. También muestra una clara diferenciación entre los asentamientos inmediatos, consolidación y de compresión secundaria.
• Como mínimo se deben instalar 3 sensores de asentamiento para evaluar la relación no lineal entre esfuerzos y deformación.
• La construcción de Pilas de Lixiviación sobre Depósitos de Desmonte es factible
considerando la evaluación de los asentamientos a fin de no impactar el sistema de colección.
• La experiencia en Minera Yanacocha ha sido exitosa en la construcción de Pilas de Lixiviación sobre Depósitos de Desmonte y el monitoreo de asentamientos ha permitido reconciliar y corroborar las propiedades y asunciones de diseño.
CONCLUSIONES
PILAS DE LIXIVIACIÓN SOBRE DEPÓSITOS DE DESMONTE
GRACIAS