Cierre de Labor Explotado en Taladros Largos con Relleno Hidráulico Cementado. El cierre de operaciones mineras, particularmente en tajos explotados mediante técnicas de perforación y explosión, representa un desafío significativo para la industria minera. El proceso no solo busca asegurar la estabilidad a largo plazo del sitio, sino también minimizar el impacto ambiental y garantizar la seguridad de las comunidades cercanas. Este artículo explora el proceso de cierre de labor explotada mediante taladros largos con relleno hidráulico cementado, analizando conceptos generales, el uso de maquinaria especializada, y los estándares operacionales involucrados.
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Video: Planta de Relleno Hidráulico Cementado
Conceptos Generales de estandares de Cierre
Cierre progresivo de Mina
- Evaluación de estabilidad geotécnica: Un análisis geotécnico integral es crucial para entender la estabilidad a largo plazo de las áreas minadas que han sido rellenadas con material cementado. Esto implica una evaluación de las características de la roca circundante, incluyendo su composición, estructura, y los factores de estrés que podría experimentar.
- Control de calidad del relleno hidráulico cementado: La consistencia y calidad del relleno cementado son vitales. Se necesitarán pruebas para garantizar que el relleno cumpla con los requisitos de resistencia y durabilidad.
- Monitoreo de deformación y movimiento: Dado que el relleno hidráulico cementado se utiliza para mantener la estabilidad de las cavidades mineras, es crucial monitorear cualquier movimiento o deformación.
- Gestión del agua subterránea: La presencia de agua puede afectar la estabilidad de las cavidades mineras y la calidad del agua puede ser un indicador de problemas ambientales.
- Restauración del paisaje y revegetación: Finalmente, la restauración del terreno de la superficie es esencial para reducir el impacto visual y ambiental del sitio de la mina y para devolver la tierra a un estado utilizable.
Método de Taladros largos
- Análisis y monitoreo de estabilidad estructural: Realizar análisis geotécnicos y estructurales detallados para entender y predecir el comportamiento a largo plazo del relleno hidráulico cementado. Este proceso podría implicar el uso de modelado computacional para simular la estabilidad de la mina cerrada, junto con el monitoreo físico en el sitio para validar los modelos y detectar cualquier cambio estructural potencial.
- Monitoreo y gestión del agua subterránea: El relleno hidráulico cementado puede tener implicaciones significativas en el flujo y la calidad del agua subterránea. Por lo tanto, se necesita un plan para monitorear la calidad del agua subterránea y mitigar cualquier impacto ambiental potencial, como la lixiviación de contaminantes.
- Pruebas de calidad del relleno: Realizar pruebas de laboratorio para evaluar la calidad del relleno cementado, incluyendo su resistencia a la compresión, su durabilidad y su resistencia a la erosión. Esto puede ayudar a garantizar que el relleno es adecuado para el cierre de la mina y que cumplirá con sus funciones previstas.
- Recuperación del terreno y revegetación: Después de asegurar la estabilidad estructural de la mina, se debe trabajar para restaurar el terreno y la vegetación en la superficie de la mina. Esto podría implicar la remoción de cualquier infraestructura minera remanente, la remodelación del terreno para que sea adecuado para la revegetación, y la plantación de vegetación nativa para estabilizar el suelo y crear un hábitat para la fauna local.
- Monitoreo a largo plazo y mantenimiento: Incluso después de que la mina haya sido cerrada y rehabilitada, se requerirá un monitoreo a largo plazo para garantizar que se mantenga la estabilidad estructural y la calidad del agua, y que la vegetación y la fauna se estén estableciendo como se esperaba. También puede ser necesario un mantenimiento regular, como la gestión de la vegetación y la reparación de cualquier problema estructural detectado.
Relleno Hidráulico Cementado
El relleno hidráulico cementado es una técnica que se utiliza en las operaciones de minería subterránea para estabilizar las cavidades que quedan después de la extracción de los minerales. En el contexto del método de minería de taladros largos, el relleno hidráulico cementado se utiliza para llenar los agujeros creados por la perforación y explosión de los taladros. Esto no solo proporciona una base sólida para la minería continua, sino que también mejora la seguridad al reducir el riesgo de derrumbes y subsidencias. El relleno hidráulico cementado se compone de una mezcla de residuos de roca triturada (o agregados), agua y cemento.
Esta mezcla se bombea a la mina a través de una red de tuberías y se vierte en las cavidades minadas. A medida que el agua se evapora, la mezcla se endurece para formar una masa sólida y resistente que puede soportar las presiones de las rocas circundantes y proporcionar una base estable para la minería futura. El uso de relleno hidráulico cementado permite a las empresas mineras maximizar la extracción de minerales mientras mantienen la estabilidad de la mina.
En términos de cierre de minas, el relleno hidráulico cementado desempeña un papel clave en la estabilización de las áreas subterráneas que se han explotado. Asegurar la estabilidad a largo plazo de las minas después de su cierre es una preocupación importante tanto desde el punto de vista de la seguridad pública como desde la perspectiva ambiental. El relleno hidráulico cementado puede ayudar a prevenir el colapso de las minas y la formación de zonas de subsidencia en la superficie, lo cual es importante para la recuperación a largo plazo del paisaje minero.
Cabe mencionar que la calidad del relleno, su colocación y su capacidad para soportar las presiones geotécnicas son factores críticos para su efectividad a largo plazo. Estos aspectos requieren una consideración cuidadosa durante el proceso de planificación del cierre de la mina.
Maquinaria Utilizada
En el proceso de cierre de una labor explotada en taladros largos con relleno hidráulico cementado, se emplea una variedad de maquinaria especializada para llevar a cabo las tareas necesarias. A continuación, se detallan algunas de las principales máquinas utilizadas en este proceso:
- Perforadoras:
Perforadora jumbo: Es una máquina utilizada para realizar perforaciones en la roca con precisión. Permite perforar múltiples taladros simultáneamente y es capaz de alcanzar grandes alturas y longitudes.
Perforadora de martillo en cabeza (ITH, por sus siglas en inglés): Es una máquina de perforación que utiliza un martillo neumático para crear taladros profundos en la roca. Se utiliza en áreas donde el acceso es limitado o las condiciones son difíciles.
- Equipos de transporte y manipulación de materiales:
Camiones volquete: Son utilizados para transportar el material de relleno desde la superficie hasta el área de trabajo subterránea.
Cargadores frontales: Se utilizan para cargar el material de relleno en los camiones volquete y transportarlo dentro del área de trabajo.
- Equipos de mezclado y bombeo de relleno hidráulico cementado:
Mezcladora de cemento: Es una máquina que se utiliza para mezclar el cemento, el agua y los agregados de manera precisa y homogénea.
Bomba de hormigón: Es utilizada para bombear el relleno hidráulico cementado desde la mezcladora hasta los taladros y asegurar una distribución adecuada del material.
- Equipos de apuntalamiento y sostenimiento:
Equipo de colocación de malla: Se utiliza para instalar mallas de refuerzo en las áreas de trabajo para proporcionar soporte adicional y prevenir el colapso de la roca.
Robots de sostenimiento: Son máquinas controladas de forma remota que se utilizan para colocar elementos de sostenimiento, como pernos y mallas de refuerzo, en áreas de difícil acceso o con riesgo para los trabajadores.
- Equipos de monitoreo:
Instrumentos de medición geotécnica: Incluyen extensómetros, inclinómetros y medidores de presión, que se utilizan para monitorear la deformación de la roca y el comportamiento del relleno.
Sistemas de monitoreo en línea: Son utilizados para recopilar y analizar datos en tiempo real sobre la calidad del agua, la presión del relleno y otros parámetros relevantes.
Es importante tener en cuenta que la elección de la maquinaria puede variar según las condiciones específicas de cada mina y los requerimientos del proyecto. Además, es fundamental asegurar que el personal encargado de operar y mantener esta maquinaria esté capacitado y siga los procedimientos de seguridad establecidos.
Estándar
Es importante mencionar que el uso de la maquinaria antes mencionada debe estar en línea con los estándares y normativas establecidos para garantizar la seguridad y eficiencia en el cierre de labor explotado, por ello es necesario tener en cuenta los siguientes estándares detallados:
Estándares de seguridad:
a. Cumplir con las regulaciones y normativas de seguridad minera aplicables, como las establecidas por el organismo regulador minero del país.
b. Realizar un análisis de riesgos antes de la operación para identificar peligros potenciales y establecer medidas de control correspondientes.
c. Capacitar al personal involucrado en el cierre de labor en aspectos de seguridad, incluyendo procedimientos de emergencia, manejo de equipos y prevención de riesgos laborales.
d. Utilizar equipos de protección personal adecuados, como cascos, gafas de seguridad, guantes, botas de seguridad y equipos de respiración cuando sea necesario.
e. Implementar sistemas de ventilación adecuados para mantener la calidad del aire en el área de trabajo.
Estándares de diseño y planificación:
a. Desarrollar un diseño técnico detallado del cierre de labor, que incluya la secuencia de operaciones, la geometría de los taladros y las dimensiones del relleno hidráulico cementado.
b. Evaluar la estabilidad geotécnica de la masa rocosa y el área circundante mediante estudios geotécnicos y análisis de la calidad del terreno.
c. Considerar las características del relleno hidráulico cementado, como la relación agua-cemento, el tipo de cemento utilizado y las proporciones adecuadas de agregados.
d. Establecer criterios de resistencia y durabilidad del relleno, basados en pruebas de laboratorio y en normas o especificaciones técnicas reconocidas.
Estándares de ejecución de la operación:
a. Preparar el área de trabajo de acuerdo con los estándares de seguridad y procedimientos establecidos, incluyendo la instalación de señalización, delimitación de áreas de trabajo y control del tráfico en el sitio.
b. Realizar una limpieza y despeje adecuados del área antes de iniciar el cierre de labor.
c. Establecer un programa de control y monitoreo del proceso de relleno, que incluya la medición y registro de variables como la cantidad de cemento, el caudal de agua, la presión de inyección y la temperatura del relleno.
d. Verificar la integridad del relleno hidráulico cementado mediante pruebas de calidad y resistencia, como ensayos de compresión y análisis de muestras.
e. Implementar medidas de control de calidad durante todo el proceso de cierre de labor, incluyendo la inspección visual, el muestreo de materiales y el análisis en laboratorio.
Estándares de monitoreo y seguimiento:
a. Establecer un programa de monitoreo geotécnico para evaluar la estabilidad de la masa rocosa y el comportamiento del relleno a lo largo del tiempo.
b. Realizar mediciones periódicas de la deformación de la roca y del relleno mediante instrumentos de monitoreo geotécnico, como extensómetros, inclinómetros y medidores de presión.
c. Monitorear la calidad del agua subterránea y superficial en el área de trabajo, para detectar cualquier impacto ambiental y tomar acciones correctivas si es necesario.
d. Registrar y analizar los datos de monitoreo de forma regular, con el fin de identificar cambios significativos o desviaciones con respecto a los estándares establecidos.
Procedimiento del cierre de labor explotada en taladros largos
Preparación Inicial de la Labor
El proceso de cierre de una labor minera comienza con una exhaustiva preparación. Antes de la aplicación del relleno hidráulico cementado, es esencial realizar una limpieza completa del tajeo. Esto incluye la eliminación de cualquier material fino residual, desechos como aceites y filtraciones de agua, y la aprobación del área por parte de un supervisor competente. La limpieza previene problemas potenciales durante el relleno, como la formación de burbujas de aire o la mala distribución del material.
En las áreas donde existe riesgo de fugas durante el proceso de relleno, se debe proceder al sellado o taponeo. La construcción de una barrera que contenga el relleno es una fase crítica en este proceso. Para ello, se utilizan postes de madera redonda de dimensiones específicas (Ø8» x 10′) y tablas para el enrejado (2» x 8» x 10′), dejando un espacio de 2» entre las tablas. Estas dimensiones pueden variar según el proyecto específico, como en el caso de la mina Jimena. La barrera se cubre con poliyute o tela de polipropileno fijada a la pared del tajeo para asegurar la retención del material de relleno.
Finalmente, se instala una tubería de relleno (Ø4») fabricada en polietileno. Esta tubería debe extenderse desde la superficie hasta el subnivel superior del tajeo, facilitando el transporte del material de relleno hacia el área a ser cerrado.
Características del Relleno Hidráulico Cementado
El relleno hidráulico cementado se compone de una mezcla de pulpa que incluye relave, cemento y agua. La mezcla debe tener un contenido de sólidos en la pulpa que oscila entre el 70% y el 80%. El tipo y cantidad de cemento se ajustan según el diseño de mezcla recomendado por la geomecánica, y los materiales utilizados deben ser relaves clasificados y material de cantera. El transporte del relleno se realiza mediante tuberías de acero o polietileno, y el bombeo puede ser efectuado por gravedad, bombas centrífugas o sistemas de desplazamiento positivo.
La resistencia a la compresión del relleno varía de acuerdo con el diseño de mezcla, con valores que van de 0.6 a 4.0 MPa. La elección del método de explotación, como cámaras y pilares, corte y relleno descendente o sublevel stoping, influye en el tipo de relleno utilizado. Los sistemas de contención, como diques de desmonte y muros de concreto, son fundamentales para la estabilidad del relleno y la seguridad del entorno.
Procedimiento de Cierre Progresivo
El cierre progresivo de una labor minera comienza con la clasificación del relave a través de hidrociclones y su almacenamiento. Posteriormente, se mezcla el relave con aditivos y se bombea hacia el tajo mediante tuberías. El relleno se coloca cuidadosamente en el tajeo, asegurando una distribución uniforme para maximizar la estabilidad.
Etapa Post-Relleno
Una vez que el relleno se ha consolidado adecuadamente, se puede reanudar la producción minera. Esta reanudación debe realizarse con cuidado para no comprometer la integridad del relleno. La estabilidad del relleno se monitorea continuamente utilizando instrumentos de medición como extensómetros e inclinómetros para detectar cualquier signo de deformación o colapso. Además, se controla el sistema de drenaje para asegurar que el agua residual se dirija a las pozas de sedimentación y no cause problemas en rampas y accesos.
Responsables del Proceso
Varios roles son fundamentales para asegurar un cierre efectivo y seguro de la labor minera:
- Gerente de Mina: Encargado de la planificación general y supervisión del cierre, asegurando que se asignen recursos adecuados y se cumplan los plazos.
- Ingeniero de Minas: Diseña el plan de cierre, incluyendo la secuencia de relleno y las especificaciones técnicas del relleno hidráulico cementado. Supervisa la ejecución y realiza análisis de estabilidad.
- Supervisor de Cierre: Responsable de las actividades diarias durante el cierre, supervisando la calidad del relleno y el cumplimiento de los procedimientos.
- Equipo de Cierre de Minas: Realiza las tareas de ejecución, incluyendo la preparación de la labor, inyección de relleno, y compactación.
- Personal de Seguridad: Identifica riesgos y asegura el cumplimiento de los procedimientos de seguridad.
- Personal de Control de Calidad: Monitorea la calidad del relleno y asegura que cumpla con los estándares establecidos.
- Geotécnico: Evalúa la estabilidad de la labor y proporciona recomendaciones para mantener la integridad estructural.
- Equipo de Salud y Seguridad Ocupacional: Garantiza la salud y seguridad de los trabajadores involucrados.
Registros, Controles y Documentación
La documentación es crucial para el proceso de cierre, e incluye:
- Registros: IPERC (Identificación de Peligros), ATS (Análisis de Trabajo Seguro), cuadernos de trabajo para parámetros de calidad y datos geométricos.
- Controles: Sustitución de espacios abiertos con relleno, diseño de mezclas resistentes, sistema de ventilación, y señalizaciones de riesgo.
- Documentación: Planos de propiedad, reportes técnicos, planos de construcción, PETS (Procedimientos de Evaluación de Tareas Seguras), y PETAR (Procedimientos de Evaluación de Tareas en Áreas de Riesgo).
Frecuencia de Inspección
De acuerdo con el DS-024-2016-EM, se deben realizar inspecciones mensuales para verificar la seguridad y estabilidad en labores con taladros largos. Tras el cierre final, se debe implementar un programa de mantenimiento y monitoreo post-cierre que dure al menos cinco años. Este programa incluye inspecciones iniciales durante los primeros seis meses y revisiones anuales para asegurar la estabilidad de las zonas cercanas a la mina.
Equipo de Trabajo
El equipo de trabajo para el cierre incluye al ingeniero de minas, supervisor de cierre, personal de inyección de relleno, personal de excavación y limpieza, personal de compactación, y personal de control de calidad. Cada uno tiene roles específicos que contribuyen a la correcta implementación del relleno hidráulico cementado y a la seguridad general del proceso.
Revisión y Mejoramiento Continuo
La mejora continua en la aplicación de relleno hidráulico cementado se logra mediante la implementación de un sistema de monitoreo y control efectivo, procedimientos claros de inspección y revisión periódica, y fomentando la retroalimentación del personal. La instalación de sensores y dispositivos de medición, auditorías internas y revisiones externas, así como la participación activa del equipo, son fundamentales para optimizar la eficiencia y seguridad en el proceso de cierre.
Este enfoque integral garantiza que el cierre de una labor minera con relleno hidráulico cementado no solo cumpla con los estándares técnicos y de seguridad, sino que también contribuya a la sostenibilidad y estabilidad a largo plazo del entorno minero.
