TRABAJO DE TITULACIONESTUDIO DEL COMPORTAMIENTO SÍSMICO DE RELAVES ESPESADOS PARA UN DEPÓSITO DE RELAVES DE LA IV REGIÓN CORDILLERA. Departamento de Ingeniería.

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1 TRABAJO DE TITULACIONESTUDIO DEL COMPORTAMIENTO SÍSMICO DE RELAVES ESPESADOS PARA UN DEPÓSITO DE RELAVES DE LA IV REGIÓN CORDILLERA. Departamento de Ingeniería En Obras Civiles ALUMNO: Profesor Guía: Paulina González Soto Fecha y hora de Examen de Grado: 24 de mayo de 2004 CRISTIÁN JOSÉ 17:00 hrs. CANO RODRÍGUEZ RESUMEN Las presas de relaves son obras de tierra destinadas a la contención, acumulación y abandono de residuos de procesos de concentración de minerales. Debido a las complejas características técnicas de las mismas, y a la incidencia económica de los sistemas de disposición de relaves, los aspectos relativos al diseño y construcción de las presas o tranques son de vital importancia para la industria minera en el país. Es por esta razón que el estudio del comportamiento sísmico de un tranque de relaves espesados cobra vital importancia, ya que esta nueva tecnología significa un mejoramiento de las propiedades de los materiales a utilizar, además de la disminución de los volúmenes de agua requeridos para su depositación, implicando a su vez costos menores en el proceso. Los conceptos antes vertidos nos llevan a plantear dos posibles alternativas de depositación, a través del uso de la fracción fina del relave espesado (lamas) o en su defecto la utilización de relave completo (fracción gruesa y fina) espesado. Como ambas alternativas contemplan la disposición desde una cota superior a la cota final del muro resistente, su factibilidad técnica dependerá de su comportamiento ante un eventual sismo. La selección del uso de lamas espesadas como material a utilizar en el depósito, se debió a su comportamiento ante el eventual fenómeno de licuación, es decir si existía una pérdida total de la resistencia a los esfuerzos de corte (falla fluida) o sólo una pérdida parcial de la rigidez de la masa de relaves (movilidad cíclica). Como resultado de los ensayos triaxiales del tipo CIU (con medición de presión de poros), se comprobó que las lamas espesadas tenían un comportamiento del tipo dilatante, es decir, que sólo eran afectadas por el fenómeno de movilidad cíclica, a diferencia de la alimentación completa (relaves en su fracción gruesa y fina), el que demostró tener un comportamiento del tipo contractivo. Luego de ser seleccionado el material de lamas espesadas como apropiado para su disposición al interior de la cubeta, se estudio su comportamiento post- movilidad cíclica, es decir las condiciones ante las cuales se produce este fenómeno en lamas espesadas además de su respuesta ante el mismo, para lo cual se realizaron triaxiales del tipo cíclicos y CIU, determinando así la resistencia última de la masa de relaves, es decir la resistencia al corte en el momento en que se produce la deformación máxima. Como resultado del análisis, se determinó que el ángulo residual o post movilidad cíclica para el material compuesto por lamas espesadas es del orden de 19º, además el ángulo residual o post movilidad cíclica, es mayor al ángulo de depositación de lamas espesadas (cercano a 5º, valor obtenido de pruebas de terreno, realizadas por la minera), por lo que cabe esperar ante la movilidad cíclica de las lamas, que permanezcan en el ángulo de depositación (5º), y no se horizontalicen, demostrando que el depósito de lamas espesadas puede ser considerado estable y seguro, y por lo tanto, que cumple con la legislación vigente. OBJETIVOS El presente trabajo tiene por objetivo realizar un estudio del comportamiento sísmico de los relaves espesados para un depósito de la cuarta región cordillera, para el cual se realizó una simulación de disposición de relaves, y se realizaron ensayos geotécnicos simulando las características a presentarse en este depósito. Como objetivo principal se busco demostrar que a pesar de las características diferencias que se pueden plantear en la disposición de relaves espesados, los depósitos conformados por ellos presentan un comportamiento satisfactorio ante eventuales solicitaciones sísmicas, y más aún, pueden considerarse que cumplen con las normativas vigentes. Otro de los aspectos fundamentales del presente estudio, fue plantear una metodología de depositación de relaves alternativa a la ya existente, es decir, más allá del concepto de ahorro de agua que implica el uso de esta nueva tecnología, se encuentra el desafío de lograr mayores capacidades de relaves dentro de los depósitos tradicionales, utilizando en forma óptima los sectores del interior de la cubeta, mediante el aprovechamiento en altura del espacio que allí se encuentra, es decir, depositando los relaves espesados desde un sector aguas arriba del muro resistente y desde una cota superior al mismo. La metodología antes mencionada resulta ser una mixtura entre la disposición tradicional de tranques, y la actualmente utilizada en el único tranque de relaves compuesto por relaves en pastas en el mundo, el depósito de Bulianhulu en Tanzania, de este último conserva la disposición desde altura, y del sistema tradicional los muros o prismas resistentes. ALTERNATIVAS PRELIMINARES Los conceptos antes vertidos nos llevan a plantear dos posibles alternativas de depositación, las que se describen a continuación: 1 SOLUCION Depósito de lamas espesadas (fracción fina de los relaves) en la cubeta, y la utilización de la fracción gruesa de los relaves para la construcción del prisma resistente. 2 SOLUCION Depósito en la cubeta de relave completo espesado (relave en su fracción gruesa y fina), y la utilización de un muro resistente compuesto por material de empréstito. CONCLUSIONES La comprobación del uso de lamas espesadas como material a utilizar en el depósito, se debió a su comportamiento ante el eventual fenómeno de licuación, presentando sólo una pérdida parcial de la rigidez de la masa de relaves (movilidad cíclica). Se pudo determinar que el comportamiento de lamas espesadas, presentó la condición dilatante (no se ve afectado a falla fluida), sólo cabe esperar la ocurrencia de movilidad cíclica. De acuerdo a los valores obtenidos como resultado del triaxial CIU, puede concluirse que el ángulo post movilidad cíclica (licuación), se presenta muy similar a los valores del ángulo de fricción interna, por lo que los valores de la densidad de depositación esperados (entre 1,4 y 1,56 t/m3 ) para las lamas sufren un deterioro no muy significativo (de 21º a 19º). El ángulo residual o post movilidad cíclica, es mayor al ángulo de depositación de lamas espesadas (cercano a 5º), por lo que cabe concluir que en caso de ocurrir un sismo severo, y que produzca el fenómeno de movilidad cíclica, las lamas permanecerán en el ángulo de depositación (5º), y no se horizontalizarán, demostrando que el depósito de lamas espesadas puede ser considerado estable y seguro, por lo tanto que cumple con la legislación vigente.