Propiedades geotécnicas de los estériles mineros de la mina de Riotinto, Huelva-España

Resumen

Seguramente, en el mundo la industria que más volumen de residuos produce es la minera y por tanto, ha dado origen a un número no determinado de presas construidas por métodos hidráulicos y sin ningún tipo de compactación, lo cual las hace muy vulnerables a presentar algún tipo de fallo. La literatura reporta muchos casos de rotura de presas construidas con residuos mineros; en el caso de la rotura ocurrida en la presa El Fraile en España en 1998, se resaltan las publicaciones realizadas por Olalla y Cuéllar (2001), Moya (2001) y Alonso y Gens (2006). Se hace énfasis respecto a que la información relacionada con la determinación de las propiedades geotécnicas de residuos mineros es prácticamente nula. En España, las minas de Riotinto concentran, seguramente, los más importantes yacimientos de oro, cobre y plata, lo cual justifica la dependencia económica de los habitantes de la región desde principios de la humanidad; se tiene conocimiento respecto a que fueron estos yacimientos los que, a partir del año 2000 a.c., atrajeron a los primeros pobladores de la región. La explotación de las minas de Riotinto fue suspendida en el año 2001, pero en el año 2007 la empresa EMED TARTESSUS se interesó por la modernización y la reapertura de la explotación de las minas y por tanto, inició los trámites ante la Consejería del Medio Ambiente para obtener el visto bueno para el nuevo proyecto minero. En Febrero de 2014 la Consejería del Medio Ambiente avaló la reapertura de la mina de Riotinto, pero en el dictamen incluyó condiciones de carácter ambiental y geotécnico de obligatorio cumplimiento, entre las que se encuentran la restauración de las escombreras y el estudio de la estabilidad de las presas de estériles en condiciones dinámicas. Teniendo en cuenta lo anterior, paralelamente con el trámite medio ambiental, en el período comprendido entre diciembre de 2012 y mayo de 2014 se realizó, mediante convenio suscrito entre la Fundación Agustín de Betancourt y la entidad EPTISA Servicios de Ingeniería, la fase experimental relacionada con el estudio del comportamiento geotécnico de algunos estériles de Riotinto, la cual es la base fundamental de la presente tesis. Los estériles seleccionados para ser estudiados se identifican como: Arenas Cerro Salomón (ACS), Lodos de alta densidad (LAD) y Lamas Cobre (LC) Para cumplir con el objetivo, de la mencionada fase experimental, se realizaron, con cada uno de los materiales relacionados anteriormente, ensayos rutinarios de identificación y clasificación y además, las pruebas especiales relacionadas a continuación: triaxiales CU, corte simple cíclico, columna resonante, triaxiales cíclicos y permeabilidad en cámara triaxial. A los resultados experimentales se les realizó un detallado análisis tanto cualitativo como cualitativo. A fin de facilitar la visualización del análisis cuantitativo en la tesis se incluye, además de una detallada descripción de los aspectos más importantes observados, una serie de gráficas que contienen las siguientes tendencias de variación: · Módulo de rigidez (G), presión intersticial normalizada (u/s’c) o (u/s’ov), deformaciones cíclicas (gc) o (ec), deformaciones permanentes (gp) o (ep) y razón de amortiguamiento (D), todos/as, en función del número de ciclos (N) y para diferentes presiones efectivas de consolidación (s’c o s’ov) y diferentes relaciones de tensiones cíclicas (tc/s’ov y svc/s’c). · Módulo de rigidez en función de frecuencia de resonancia (Fr), para diferentes (s’c) y diferentes excitaciones torsionales (Et). · (Fr), (Et), (G) y (D) todos/as, en función de la deformación angular (g), para diferentes (s’c). · A partir del modelo hiperbólico (G), (G) normalizado respecto a (Gmáx.) y (1/G), en todos los casos, en función de (g), para diferentes (s’c). · La permeabilidad (k) en función del gradiente hidráulico (i) y de la presión media efectiva de confinamiento (s’cm), para diferentes (s’c) y diferentes cabezas de presión (DPc). El análisis cuantitativo indica que mediante la combinación de regresiones lineales, potenciales, exponenciales y logarítmicas, según sea el caso, es posible proponer funciones empíricas entre los factores relacionados a continuación: · (G) en función de la (Fr), para diferentes (s’c) y (Et). · (G) en función de (s’c) y (g). · (D) en función de (s’c) y (g). · A partir del modelo hiperbólico, (Gmáx.) y (gref.) en función de (s’c). · A partir del modelo hiperbólico, (G) en función de (s’c) y (g). · (k) en función del (i) y la (s’cm). · (k) en función de (DPc/ s’c) y la (s’cm). · Además, es posible, mediante la combinación de funciones empíricas, obtener la trayectoria de la degradación del módulo de rigidez en función de la deformación cíclica dentro de un rango comprendido entre 1x10-5 y 1x10-1.