Mejoramiento del sistema de drenaje por ampliación de stockpiles en minería superficial

Abstract

El presente estudio tiene como objetivo principal proponer un sistema de drenaje eficiente que permita reducir la saturación del suelo y garantizar la estabilidad operativa de los stockpiles en minería superficial. De manera específica, se buscó identificar los factores críticos de inestabilidad asociados a la acumulación de agua, evaluar el impacto operativo de la mejora del drenaje en la ampliación del stockpile y analizar los efectos medioambientales derivados del uso de materiales de construcción. La hipótesis general planteada sostiene que un adecuado diseño del sistema de drenaje permitirá controlar la acumulación de agua, mejorando así la operatividad minera al ampliar los stockpiles. Asimismo, se plantearon hipótesis específicas orientadas a disminuir riesgos de fallas, optimizar los costos operativos y minimizar los impactos en la calidad del suelo. El diseño desarrollado contempla la ejecución de 03 canales principales de tipología P (2,725.27 metros) y 05 canales secundarios de tipología S (3,930.48 metros), dimensionados en función de caudales aportantes entre 0.040 m³/s y 0.258 m³/s, considerando un tiempo de retorno de 25 años. Las aguas recolectadas serán dirigidas hacia la Poza C, que permitirá un adecuado control y regulación de escorrentía. El nuevo sistema de drenaje contribuye significativamente a la estabilidad geotécnica del stockpile, alcanzando factores de seguridad de 2.31 en condición estática y 1.56 en condición pseudo-estática, valores superiores a los requerimientos normativos. Además, como resultado de la ampliación del stockpile, se mejoraron las operaciones de acarreo, generando un ahorro económico anual de US$ 5,276,657.39 y un beneficio acumulado de US$ 28,150,577.73 en ocho años de operación. Finalmente, mediante la evaluación química del suelo, se seleccionó el cemento Tipo V para las obras de infraestructura hidráulica, asegurando una alta resistencia frente a sulfatos y garantizando la sostenibilidad ambiental del proyecto.

The main objective of this study is to propose an efficient drainage system aimed at reducing soil saturation and ensuring the operational stability of stockpiles in surface mining. Specifically, the study seeks to identify critical instability factors associated with water accumulation, evaluate the operational impact of drainage improvement on stockpile expansion, and analyze the environmental effects arising from the use of construction materials. The general hypothesis suggests that an adequate drainage system design will control water accumulation, thereby improving mining operations by enabling stockpile expansion. Additionally, specific hypotheses focus on reducing the risk of failures, optimizing operational costs, and minimizing impacts on soil quality. The proposed design involves the construction of three main channels of typology P (2,725.27 meters) and five secondary channels of typology S (3,930.48 meters), sized according to contributing flows ranging between 0.040 m³/s and 0.258 m³/s, based on a 25- year return period. The collected runoff will be directed toward Poza C, which offers appropriate flow control and regulation. The new drainage system significantly contributes to the geotechnical stability of the stockpile, achieving safety factors of 2.31 under static conditions and 1.56 under pseudo- static conditions, both exceeding the minimum regulatory requirements. Additionally, as a result of the stockpile expansion, hauling operations were improved, generating an annual economic savings of US$ 5,276,657.39 and a cumulative benefit of US$ 28,150,577.73 over eight years of operation. Finally, based on the chemical evaluation of the soil, Type V cement was selected for the construction of hydraulic infrastructure, ensuring high resistance to sulfate attack and promoting the environmental sustainability of the project.