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

Martínez Rojas, Eliana (2017). Propiedades geotécnicas de los estériles mineros de la mina de Riotinto, Huelva-España. Tesis (Doctoral), E.T.S.I. Caminos, Canales y Puertos (UPM). https://doi.org/10.20868/UPM.thesis.44720.

Descripción

Título: Propiedades geotécnicas de los estériles mineros de la mina de Riotinto, Huelva-España
Autor/es:
  • Martínez Rojas, Eliana
Director/es:
  • Soriano Peña, Antonio
  • Patiño Nieto, Carlos Hernán
Tipo de Documento: Tesis (Doctoral)
Fecha: 2017
Materias:
Escuela: E.T.S.I. Caminos, Canales y Puertos (UPM)
Departamento: Ingeniería y Morfología del Terreno
Licencias Creative Commons: Reconocimiento - Sin obra derivada - No comercial

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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. There is no doubt that on a worldwide basis the mining industry is the largest producer of residues and it has therefore been responsible for the construction of an undetermined number of dams built with hydraulic procedures (tailing dams) and with no type of compaction whatsoever, making them susceptible to potential failures. Many cases have been reported in the literature of failures of dams built with mining residues; when referring to the failure of the El Fraile Dam in Spain, mention should be made of the papers presented by Olalla and Cuéllar (2001), Moya (2001), and Alonso and Gens (2006). Special emphasis is made on the fact that the information related to the determination of the geotechnical properties of the mining residues is practically non-existing. In Spain, the mines of Riotinto concentrate, probably, the most important deposits of gold, copper and silver, justifying the economic dependence of the inhabitants of the region on such industry since the beginning of mankind. It has been found out that these deposits attracted the first settlers of the area since year 2000 BC. The exploitation of the Riotinto mines was suspended in year 2001, although in year 2007 the corporation EMED TARTESSUS became interested in the modernization and reopening of the exploitation of the mines and it therefore started the procedures before the Consejería del Medio Ambiente (environmental agency) to obtain the approval for the new mining project. In February, 2014 the Consejería del Medio Ambiente endorsed the reopening of the Riotinto mine but in its judgement, it included conditions of environmental and technical nature of compulsory performance, among which mention can be made of the rehabilitation of the debris pilings and the study of the stability of the tailing dams under dynamic conditions. Taking the above into account and in parallel with the environmental conditions, in the period covering from December 2012 to May 2014, through an agreement subscribed between the Fundación Agustín de Betancourt foundation and the entity EPTISA Servicios de Ingeniería, execution was made of the experimental phase related to the analysis of the geotechnical behavior of some of the tailings produced by Riotinto, which constitutes the fundamental basis of the thesis submitted herein. The tailings selected to be studied have been identified as Cerro Salomón sands (ACS), high-density sludge (LAD), and copper loam (LC). To comply with the objectives set for such experimental phase, each of the materials selected above were subjected to routine tests of identification and classification and, in addition, to the following special tests: CU-triaxial compression, simple cyclic shear, resonant column, cyclic triaxial compression, and permeability in the triaxial chamber. A qualitative and quantitative analysis was performed on the experimental results thus obtained. To be able to expedite visualization of the quantitative analysis this thesis also includes a detailed description of the most important aspects observed as well as a series of graphs containing, among others, the following variation trends: Modulus of rigidity (G), normalized pore water pressure (u/s’c) or (u/s’ov), cyclic strains (gc) or (ec), permanent deformations (gp) or (ep), and damping ratio (D), all of them as a function of the number of cycles (N) and for different effective consolidation pressures (s’c or s’ov) and various rates of cyclic stresses (tc/s’ov and svc/s’c). Modulus or rigidity as a function of the resonance frequency (Fr), for different values of s’c and for various torsional excitations (Et). (Fr), (Et), (G) and (D), all of them as a function of the angular deformation (g) and for different values of s’c. Based on a hyperbolic model (G), (G) normalized with respect to (Gmáx.) and (1/G), in all cases as a function of (g), for different values of (s’c). The coefficient of permeability (k) in terms of the hydraulic gradient (i) and of the mean effective confinement pressure (s’cm), for different values of (s’c) and various pressure heads (DPc). The quantitative analysis indicates that through the combination of linear, potential, exponential and logarithmic regressions, as applicable, it is possible to propose empirical functions among the factors listed as follows: (G) as a function of (Fr), for different values of (s’c) and of (Et). (G) as a function of (s’c) and (g). (D) as a function of (s’c) and (g). Based on the hyperbolic model, (Gmáx.) and (gref.) as a function of (s’c). Based on the hyperbolic model, (G) as a function of (s’c) and (g). (k) as a function of (i) and (s’cm). (k) as a function of (DPc/ s’c) and (s’cm). In addition, it is possible, through the combination of empirical functions, to obtain the path of degrading of the modulus of rigidity as a function of the cyclic deformation within a range varying from 1x10-5 and 1x10-1.

Más información

ID de Registro: 44720
Identificador DC: http://oa.upm.es/44720/
Identificador OAI: oai:oa.upm.es:44720
Identificador DOI: 10.20868/UPM.thesis.44720
Depositado por: Biblioteca ETSI Caminos
Depositado el: 21 Feb 2017 11:59
Ultima Modificación: 17 Jul 2017 22:30
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