Criteria for determining run-out distance in tailings dams Lemus L., Palacios J. R., Espinace R.

Contenidos

1. Introducción

2. Contexto

3. Métodos de cálculo

4. Limitaciones

5. Variables y criterios de interés

6. Modelo geométrico-geotécnico GA

7. Conclusiones

1. Introducción

Se presenta una serie de criterios de interés para el cálculo o modelación de la “distancia peligrosa” en depósitos de relaves. Se realiza una revisión general de los métodos usualmente utilizados. Se propone un método que incluye algunos criterios no considerados y finalmente se plantean algunas reflexiones sobre trabajos futuros.

2. Contexto (Fallas últimos 5 años) Tranque Las Palmas (Febrero,2010) Chile, Distancia recorrida = 500 m. (GEER, 2010)

1. Contexto (Distancia Peligrosa)

The Kolontár Tailing Dam Failure Hungría (Octubre, 2010)

1. Contexto (Distancia Peligrosa)

Gullbridge Tailing Dam breach (Diciembre, 2012) Canadá

Tailings pond breach at Mount Polley Mine, (Agosto,2014), BC, Canadá. Distancia Recorrida = 9,0 km (Aprox.)

Fuente: NASA Earth Observatory, por Jesse Allen, Landsat data from U.S Geological Survey. Leyenda por Adam Voiland. http://earthobservatory.nasa.gov/IOTD/view.php?id=84202&src=fb

2. Contexto (Generalidades) • Decreto Supremo N°248 (Definición)

• Objetivos: Cumplir con la Ley, Planificación territorial, Planes de emergencia, Obras de seguridad, Medidas de mitigación ambiental, Transparencia con la comunidad.

• Dificultades y complejidad en el cálculo de distancia peligrosa en depósitos de relaves.

• Áreas de la Ingeniería involucradas: Geotecnia y Mecánica de fluidos (fluidodinámica).

3. Métodos de cálculo

• Lucia et al (1981)

• Rico et al (2007)

• Jeyapalan et al (1982)

• Savage and Hutter (1989)

• Oldrich H. (1995)

• Blight et al (1983)

Métodos semi-empíricos

Métodos numéricos

Sernageomin últimamente ha propuesto los siguientes métodos:

4. Limitaciones de los modelos

• Los métodos semi-empíricos sobrestiman la distancia peligrosa en depósitos con alturas superiores a 60-70 m. El método de Rico et al. no considera la forma de los depósitos.

• Algunos métodos no consideran un volumen de flujo (Voutflow , material de muro y de la cubeta) como variable de entrada.

• Escasa información topográfica aguas abajo.

5. Variables y criterios de interés

• Parámetros geotécnicos : Una caracterización geotécnica completa. Por ejemplo: Propiedades índice, Densidades (gt , gsat), Parámetros de resistencia al corte y de deformación.

• Geometría del depósito:

5. Variables y criterios de interés

• Supuesto del tipo de falla:

• Geometría de la falla: El muro: forma, profundidad, ancho, largo.

La cubeta: profundidad, área colapsada, distancia a la laguna de aguas claras.

Además, se recomienda realizar una revisión de las morfologías de fallas históricas.

LICUACIÓN DEL PRISMA RESISTENTE

INESTABILIDAD DE TALUDES DEFORMACIONES EXCESIVAS

OVERTOPING TUBIFICACIÓN

SUELO DE FUNDACIÓN

The Kolontár Tailing Dam Failure (Octubre, 2010)

Tailings pond breach at Mount Polley Mine, (Agosto,2014), BC, Canadá.

5. Variables y criterios de interés

• Volumen de flujo de relaves (Voutflow): Se recomienda definir el volumen de flujo a partir de la falla supuesta y su geometría. También es recomendable comparar con la relación propuesta por Rico et al (2007) para comparar el orden de magnitud.

En depósitos de relaves

5. Variables y criterios de interés

• Reología de los relaves

En una primera instancia podría ser usada la reología definida en los modelos de transporte de relave.

Realizar investigación considerando modelos matemáticos para fluido no-newtoniano, tales como: Plástico de Bingham, Herschel-Bulkley, Casson.

5. Variables y criterios de interés

• Topografía aguas abajo del depósito Para definir la depositación aguas abajo proponemos conservadoramente tener una topografía aguas abajo de a lo menos 0,2 veces la altura total, según la siguiente relación : 0,2*HT (km); HT Altura total de muro en (m). La expresión proviene de un ajuste lineal a la expresión D=0,05*H1,41 (Rico et al, 2007).

Por ejemplo: HT = 40 m 0,2*40=8,0 km

• Identificación de centros poblados, zonas industriales, cauces, lagunas, obras civiles, etc.

6. Modelo geométrico-geotécnico GA

El modelo se basa en los siguiente pasos:

1. Estimación de Volumen de flujo según geometría de la falla.

2. Altura final de depositación igual a Hf=4Sr/g

3. Pendiente de reposo “a” (Lucia et al, 1981)

4. Topografía base aguas abajo y forma de depositación, iteración hasta que Voutflow=Vdepositado

6. Modelo geométrico-geotécnico GA

Vdepositado

6. Modelo geométrico-geotécnico GA

Se presenta un resumen de la aplicación de algunos métodos tradicionales en fallas documentadas en Chile.

Método de cálculo

Distancia recorrida (km)

Tranque Las Palmas (2010) H=15 m Voutflow=200.000 m3

Tranque Veta del Agua Nº 1 (1985) H=23 m Voutflow=280.000 m3

Tranque El Cobre Viejo (1965) H= 35 m Voutflow=1.900.000 m3

Distancia documentada 0,5 5,0 12,0

Lucia et al (1981) 5,9 11,4 12,8

Jeyapalan et al (1983) 0,8 2,2 5,7

Rico et al (2007) 2,3 4,4 7,5

Métdodo G-G GA 0,6 3,4 9,9

El método G-G GA se ha aplicado en diversos proyectos a nivel nacional.

7. Conclusiones

• Realizar un análisis de los mecanismos probables de falla y la geometría de éstos. Revisar fallas históricas.

• Se recomienda incluir en los modelos el volumen de relaves que fluirían aguas abajo (Voutflow).

• El modelo geométrico-geotécnico resulta ser apropiado, considerando que es una solución analítica práctica.

• La topografía aguas abajo es fundamental para estimar la depositación y el movimiento del flujo.

7. Conclusiones • Para trabajos futuros se recomienda la utilización de

simulaciones computacionales que permitan:

1. Utilizar diversos modelos reológicos de los relaves, principalmente modelos viscoplásticos o definidos por el usuario. Calibrar y validar con modelos experimentales.

2. Conocer el campo de velocidades y presiones en el tiempo, distancia recorrida y/o área inundable.

3. Importar topografía aguas abajo del depósito.

4. En lo posible poder definir la geometría del depósito y la de la rotura (Voutflow).

GRACIAS THANK YOU