Escombreras botaderosLas actividades mineras producen, tanto si son superficiales como subterrneas, una gran cantidad de materiales de desecho que plantean el problema de su almacenamiento en condiciones adecuadas de estabilidad, seguridad e integracin en el entorno. Las rocas estriles procedentes de la cobertura de las operaciones de cielo abierto o de las labores de preparacin en las subterrneas se depositan, generalmente, como fragmentos gruesos en montones que constituyen las denominadas escombreras o botaderos. Tambin se almacenan de la misma manera los rechazos de las plantas de tratamiento y concentracin con una granulometra inferior a la de los materiales anteriores, pero sin llegar al rango de las arenas y lodos.

Factores locales para la ubicacinLugar de emplazamientoLa eleccin del emplazamiento de un botadero se debe basar en criterios tcnicos, econmicos, ambientales y socioeconmicos, etc. En los criterios especficos mas importantes se encuentra la distancia de transporte desde la explotacin hasta la escombrera, que afecta al costo total de la operacin; la capacidad de almacenamiento necesaria, que viene impuesta por el volumen de estriles a mover; las alteraciones potenciales que pueden producirse sobre el medio natural y las restricciones ecolgicas existentes en el rea de implementacin. Antiguamente, la eleccin de una alternativa de emplazamiento se basaba nicamente en los costos de operacin, pero actualmente las consideraciones ambientales han incrementado su importancia pasando a estar en algunos casos por encima de las econmicas.

Tamao y formaEsta determinado por el volumen de estril que es preciso mover para la extraccin del mineral. Tal cantidad, depende en las minas a cielo abierto, no solo de la estructura geolgica del yacimiento y de la topografa del rea, sino del valor econmico del mineral yde los costos de extraccin del estril. Las relaciones entre la roca estril y el mineral son en la mayora de las explotaciones de sustancias metlicas y energticas muy superiores a launidad. Segn la implantacin de el botadero con respecto a la explotacin estas se clasifican en interiores, si los estriles se depositan dentro de los propios huecos excavados tras la apertura de un hueco inicial, y exteriores, cuando la morfologa del yacimiento y su consiguiente explotacin no permite el relleno del hueco creado en las primeras fases de la mina. As mismo la forma de las escombreras depende de los equipos mineros de transportey vertido, antiguamente, era habitual el transporte con foniculares y vagonetas con los que se formaban estructuras de formas cnicas, en la actualidad se utilizan volquetas o cintas transportadoras que facilitan el extendido y compactacin sistemtica y se adaptan mas fcilmente al diseo final de formas del proyecto

Geologa y capacidad portante

Sobre el sitio del asentamiento de el botadero es preciso realizar una investigacin de campo que corrobore la no existencia de mineral en el subsuelo que pudiera ser econmicamente explotable, y por otro lado recolectar muestras sobre las caractersticas geotcnicas de los materiales que constituirn la base del deposito. Particular atencin requiere esta superficie de apoyo cuando est dispuesta naturalmente en forma de ladera. En estos casos y, para pendientes superiores a 10-15o, es normal realizar, aparte de la limpieza de las tierras, una serie de "bancales" en forma escalonada para facilitar el asiento de los estriles, evitando deslizamientos potenciales a travs de la superficie de contacto.En la primera etapa se realizara un reconocimiento para identificar los afloramientos rocosos, la cubierta vegetal, los tipos de suelos, surgencias de agua, reas de baja permeabilidad, vestigios de hundimientos mineros, discontinuidades estructurales, etc. En la segunda etapa se efectuaran sondeos y calicatas, que servirn para conseguir informacin geolgica del subsuelo y para la obtencin de muestras para la realizacin de ensayos in situ o en laboratorio, los sondeos para el reconocimiento se deben realizar a profundidades superiores a los 5 o 7 m. Como mnimo se deben conocer tres parmetros bsicos, la cohesin, el ngulo de rozamiento interno y el peso especifico aparente (seco y saturado), para estimar si la base de la escombrera puede soportar la sobrecarga que supone el peso de los estriles vertidos osi por el contrario es probable que se produce inestabilidades estructurales y movimientos de los materiales de la base que afecten a la estructura.

Mtodo de seleccin del emplazamientoLa eleccin del rea de implantacin de un botadero persigue diversos objetivos como son:

Minimizar los costos de transporte y vertido. Alcanzar la integracin y la restauracin de la estructura en el entorno. Garantizar el drenaje. Minimizar el rea afectada. Evitar la alteracin sobre habitats y especies protegidas, etc.

La tcnica de la evaluacin se basa en el anlisis de decisiones con objetivos mltiples, estemtodo es de gran aplicacin en la ingeniera y requiere el empleo y definicin de funciones de utilidad multiatributos para la valoracin de los diferentes objetivos implicados en la toma de decisiones. Ejemplo: En las proximidades de una mina se disponen de 3 alternativas para la disposicinde una escombrera, los objetivos prioritarios que se deben alcanzar y los pesos relativos de cada uno de ellos se ilustran a continuacin:

ALTERNATIVASOBJETIVOS 1 2 3 PESORELATIVO

Costos de transporte y construccin

2 1 3 0.35

Superficie afectada 3 2 2 0.1Obras de drenaje 2 2 3 0.1Ocultacin a las vistas 2 1 3 0.2

Facilidad de revegetacin 2 3 1 0.1Contaminacin de acuferos 2 1 3 0.15Utilidad relativa global 2.1 1.4 2.7

Los tipos de escombreras que se pueden distinguir de acuerdo a la secuencia de constructiva de las misma, en terrenos con pendiente que es el caso mas habitual, son cuatro:

Vertido libre Vertido por fases adosadas Dique de retencin en pie Fases ascendentes superpuestas

Figura. 1. Tipos de escombreras segn la secuencia de construccin.

Vertido libreSolo es aconsejable en escombreras de pequeas dimensiones y cuando no exista riesgo de rodadura de rocas aguas abajo. Se caracteriza por presentar en cada momento un talud que coincide con el ngulo de reposo de los estriles y una segregacin por tamaos muy acusada (Fig. 1). De los cuatro tipos es el mas desfavorable geotecnicamente, aunque ha sido el mas utilizado hasta pocas recientes.

Vertido por fases adosadasProporcionan unos factores de seguridad mayores, pues se consiguen unos taludes medios finales mas bajos. La altura total puede llegar a suponer una limitacin por consideraciones practicas de acceso a los niveles inferiores.

Dique de retencin en pie

Se aplica cuando los estriles que se van a verter no son homogneos y presentan diferenteslitologas y caractersticas geotcnicas, puede ser conveniente el levantamiento de un dique de pie con los materiales mas gruesos y resistentes, de manera que acten de muro de contencin del resto de los estriles depositados. Esta secuencia constructiva es la que se suele seguir en aquella explotaciones donde se extraen grandes cantidades de materiales arcillosos y/o finos, cuya deposicin exigira de otro modo grandes extensiones de terreno ypresentaran un elevado riesgo de corrimiento, o cuando las condiciones de la ase de apoyo no son buenas.Fases ascendentes superpuestas: Aporta una mayor estabilidad , por cuanto se disminuyen los taludes finales y se consigue una mayor compactacin de los materiales. El procedimiento de vertido determina en gran medida el mtodo de construccin dedesarrollo de la escombrera. Comnmente, se reconocen dos mtodos de vertido: a) portongadas y, b) por basculamiento final. En explotaciones en donde la topografa es suave, se aconseja el mtodo de basculamiento final, al aprovechar el trfico de los camiones para lograr una mejor compactacin de los materiales y, as, conferirle una mayor estabilidad a el botadero . No obstante, los vertederos construidos por este mtodo son ms susceptibles a la erosin por las aguas de escorrenta, a pesar de mantener taludes inferiores, pues las superficies son largas e interrumpidas, sin bermas o terrazas intermedias, y los taludes no pueden protegerse con vegetacin.

Loa materiales vertidos en una escombrera se encuentran como fragmentos con unos tamaos muy pequeos, si se compara con las dimensiones del deposito. Aunque inmediatamente despus del vertido no existe ninguna trabazn entre las partculas, el paso del tiempo facilita los fenmenos de consolidacin que se traducen en un aumento de la cohesin y de la resistencia al corte. Las formas de inestabilidad son, segn la posicin de la superficie de rotura, superficiales si no afectan a la base de la escombrera o profundas si sucede lo contrario

Rotura circularSe produce en depsitos en los que los materiales presentan unas propiedades geotcnicas homogneas.Este mtodo grafico se basa en el crculo de rozamiento, mediante unos bacos que con la cual es posible realizar una primera estimacin del factor de seguridad el procedimiento es el siguiente:

Se elige el tipo de escenario que es probable que se presente sobre la estructura a analizar. Existen 5 casos de los casos extremos de seco a totalmente saturado y cada uno de ellos posee un baco.

Se calcula el valor adimensional:

Siendo la densidad del material; H la altura del talud; C la cohesin aparente y el ngulo de rozamiento interno.

En los bacos deacuerdo a la situacin hidrolgica se sigue el radio del valor encontrado anteriormente hasta que corte a la curva que corresponde el ngulo de talud.

Se busca sobre los ejes vertical y horizontal los valores de y , apartir de los cuales se calcula el FS mas conveniente.

Ejemplo: Se considera un botadero de estriles de carbn con un nivel fretico que surge a de la altura del talud. Los parmetros resistentes son: cohesin de 40 Kn/m3, de 18 KN/m3, y =22. Se pide hallar el FS para H= 50 m y un ngulo de talud de 25:

con el baco n 3 se obtienen los siguientes valores:

El Factor de seguridad del talud es 1.01.

Rotura no circularEn trminos de esfuerzos efectivos, el Mtodo desarrollado por Morgenstern y Price (MP) es uno de los ms satisfactorios. Emplea el Mtodo de Tajadas, y satisface todas las condiciones de borde y de equilibrio, incluyendo el equilibrio de momentos de las tajadas individuales. Requiere el uso de computador. Morgenstern y Price, utilizan la relacin T/E = l f(x) para hacer el problema estticamente determinado. l = factor de escala determinado en la solucin.F(x) = Funcin arbitraria relativa a la distribucin de fuerzas internas; para cada solucin esnecesario examinar el estado de esfuerzos implicado en la masa de suelo encima de la superficie de falla y asegurarse que se ha escogido f(x) de manera que sea fsicamente admisible. Al parecer, el valor del FS obtenido es afectado en menos del 6 % por varias suposiciones razonables en cuanto a f(x).Un mtodo bastante exacto para analizar superficies de rotura no circulares es el de Janbu, Bjerrum y Kjaeernli (JBK).Emplean el mtodo de tajadas y por solucin de fuerzas horizontales llegan a la expresin:

fo = Factor de correcin que depende de los parmetros de corte y la forma de deslizamiento, y tiene en cuanta la influencia de las fuerzas verticales entre tajadas sobre el FS.Para el anlisis en trminos de esfuerzos efectivos llegan a la expresin:

Esta expresin general se reduce a la del MSB x fo y na se leen en las figuras 10 b y c.La exactitud del mtodo de Jambu, es intermedia entre el de Morgenstern Price y el convencional.El anlisis f = 0 con superficie de falla no circular raramente se ha hecho, pero hay un mtodo semiemprico reemplazando S de la ecuacin de Jambu por la resistencia no drenada promedio en la base de la tajada.

Escombreras botaderosFactores locales para la ubicacinLugar de emplazamientoTamao y formaGeologa y capacidad portanteMtodo de seleccin del emplazamientoVertido libreVertido por fases adosadasDique de retencin en pie

Rotura circularRotura no circular