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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



YASS04-01 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


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


Hea

p hi

gh o

ver

sens

or -

Ove

rbur

den

(m)

Sett

lem

ent

(mm

)

Time (Years)




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


Sett

lem

ent R

ate

(mm

/day

)

Time (Years)


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


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


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

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