Sobre Ripios y Estériles

¿Qué se le viene a usted a la mente cuando se hace referencia a los residuos mineros masivos? La respuesta más lógica y mayoritaria debería ser: los relaves. Más aún, estimando los problemas de convivencia que les generan las instalaciones que los albergan a las empresas del sector con sus comunidades vecinas. Y con bastante razón, puesto que los más graves accidentes y/o catástrofes de la industria de los metales en el último siglo han tenido como protagonistas a los relaves.

Bastante menos conocidos son otros tipos de desechos mineros masivos, como los estériles y los ripios de lixiviación, los cuales también por ley deben depositarse en sitios de disposición final.

Desafíos y Proyectos

Relevando la importancia de este tema, Jacques Wiertz, académico de la Universidad de Chile y consultor en temas de sustentabilidad minera, aseguró en una reciente presentación que el principal desafío ambiental de la minería es precisamente el manejo de sus residuos mineros. Esto, dado sus volúmenes crecientes y mayores exigencias ambientales que impone su adecuada gestión.

En ese escenario, comentó que la industria minera debe hacerse cargo de mejorar el diseño y la operación de las instalaciones donde éstos se depositan, requiriéndose la implementación de canales de desvío, cubiertas e impermeabilización basal. Agregó: "También se necesitan barreras hidráulicas efectivas y selectivas; que se realice un monitoreo "inteligente" y preventivo; mejorar los modelos de predicción de fallas, ya que los actuales son complejos y con una alta incertidumbre; y que se definan la línea base y valores umbrales".

En sintonía con lo anterior, algunas grandes faenas cupríferas en Chile trabajan en iniciativas en la materia incorporando tecnología de punta. Un caso es Codelco Radomiro Tomic, que a fines de 2020 espera concluir las obras del proyecto "Botadero de Ripios de Lixiviación Secundaria Fase VIII", cuyo objetivo es asegurar la continuidad de todo el proceso productivo de su línea hidrometalúrgica.

La mina Spence, en la misma Región de Antofagasta, también construye un nuevo botadero de ripios de lixiviación. Allí pretende implementar un sistema para monitorear en línea y en tiempo real las variables operacionales y características del material –humedad, granulometría y deformación, entre otros– que determinan la estabilidad del depósito. A partir de esta información buscará predecir eventos de asentamiento y deslizamiento.

Tipos de Fallas

La "Guía Metodológica para Evaluación de la Estabilidad Física de Instalaciones Mineras Remanentes", desarrollada por la Pontificia Universidad Católica de Valparaíso con el apoyo de Corfo, y aprobada por el Servicio Nacional de Geología y Minería (Sernageomin) en 2019, detalla los tipos de fallas que pueden sufrir los botaderos de estériles mineros (BEM) y los depósitos de ripios de lixiviación (DRL).

Como antecedente, el informe señala que en Chile se ha documentado sólo un caso de falla que "se generó en 2004 en un BEM de altura comprendida entre los 330 y 530 metros, perteneciente a una mina de cobre emplazada en la Cordillera de los Andes. Se produjo en condiciones estáticas sin involucrar un evento sísmico, y el material movilizado por el deslizamiento alcanzó aproximadamente a 10 millones de toneladas, que se desplazaron hasta un antiguo rajo minero".

Añade que los modos de inestabilidad que se han observado comúnmente en los taludes de los BEM y los DRL son generados por fallas del tipo de cresta o borde, planas, profundas y de flujo (licuación estática), los cuales revisamos a continuación.

• De cresta o de borde

Las inestabilidades por deslizamientos de cresta o borde son probablemente el modo de falla más observado durante la fase operacional de un botadero de gran tamaño, cuyos taludes se encuentran definidos por el ángulo en reposo de los materiales depositados. Los deslizamientos de este tipo involucran una superficie de falla con reducido espesor, paralela al talud del depósito desde o en las proximidades de la cresta del botadero. Ello es resultado de un aumento excesivo de la pendiente en el área de la cresta del recinto, posiblemente debido al vertimiento de residuos mineros con presencia de finos, residuos cohesivos o al porcentaje de humedad que éstos presentan.

La falla comúnmente se produce cuando fuertes lluvias o un incremento importante en el grado de saturación disminuyen las presiones de poros negativas en la fracción fina de los residuos mineros, lo que ocasiona una pérdida de la cohesión aparente que presenta este tipo de materiales.

Una falla de este tipo también puede ocurrir si se genera en el talud del botadero una capa de baja permeabilidad, permitiendo el desarrollo de presiones de poros altas a bajas profundidades debido a la acción de fuertes precipitaciones.

• Planas

Se gatillan por un deslizamiento inducido a causa de la existencia de un plano de débil resistencia. Este plano podría producirse durante la fase de construcción si desde la cresta del botadero de residuos mineros finos o de baja calidad geotécnica, los que producen zonas o numerosas capas paralelas al talud. Además se forman si se vierten residuos sobre un talud cubierto por capas gruesas de nieve, hielo o materiales degradados por el medio ambiente o por esfuerzos de corte dentro del botadero. Las elevadas presiones de poros también contribuyen a la generación de un plano de falla. En este caso, la superficie de falla es similar a la asociada con una inestabilidad de borde, pero más profunda e involucrando un mayor volumen de material.

• Profundas

Incluyen fallas rotacionales y compuestas. Las primeras involucran una masa a lo largo de una superficie de falla circular, semicircular o elipsoidal/curvilinear. La falla por "creep" (deformación por fluencia lenta) constituye un caso especial de falla rotacional, que considera un amplio corte rotacional dentro de la masa de residuos mineros, sin un movimiento definido por una única superficie de falla. El "creep" se manifiesta a largo plazo, con una acumulación de material en el pie del depósito.

Las fallas rotacionales comúnmente se asocian a residuos mineros homogéneos, débiles, sueltos o conformados por materiales finos. En el caso de materiales cohesivos, éstos pueden deslizarse de manera rotacional si la construcción del botadero o de las diferentes plataformas es muy rápida y sus taludes presentan una elevada pendiente. Esta clase de fallas también se puede generar por elevadas presiones de poros en los botaderos. Y ocurrir en zonas débiles, como un plano formado por materiales granulares finos o donde se vierten estériles sobre nieve o hielo.

• Por licuación estática

Se generan en una masa granular no cohesiva suelta, contractiva, saturada o casi saturada –por lluvias e infiltraciones, existencia de napas colgadas y/o concentraciones de flujos superficiales–, próxima al estado de fluencia, que es muy cercana a una falla no drenada.

Esta condición puede producirse por trayectorias de tensiones no drenadas (aplicación rápida de cargas o esfuerzos externos) o drenadas (incremento de presiones de poros). En ambos casos se produce una reducción de volumen restringida por el agua. Como resultado se gatilla una transferencia de carga a la fase de agua, incrementándose las presiones de poros. El esfuerzo efectivo se reduce repentinamente, induciendo una disminución de la resistencia al corte a tal punto que el medio granular (estériles) puede fluir.

La generación de una licuación estática o "flowslide" en un DRL se vincula con los siguientes factores: altura y tipo de depósito, pendiente natural del suelo de fundación, ángulo de inclinación de los taludes, porcentaje de humedad del material depositado, grado de saturación, granulometría y permeabilidad de los materiales.

Artículo publicado en InduAmbiente 163 (marzo-abril 2020), páginas 20-22.