Gestión de Depósitos de Jales y Estabilidad de Presas en la Industria Minera

Depósitos convencionales (Slurry)

Este método consiste en almacenar residuos mineros en forma de pulpa. Los jales se definen como una mezcla de agua y sólidos (con una concentración <40%) que se disponen por vertido. El proceso incluye la decantación (para la recuperación de agua) y requiere un monitoreo constante debido a los siguientes riesgos: inestabilidad física y drenaje ácido.

Características principales:

• Transporte y colocación: Se realiza mediante el uso de tuberías.
• Métodos de construcción:
  • Aguas arriba (considerado el de más riesgo).
  • Aguas abajo.
  • Línea central.
• Gestión ambiental: Control de contaminación por polvo o escurrimientos bajo la norma NOM-141-SEMARNAT-2003 MX.

Evaluación del método:

• Ventajas: Bajo costo de transporte y disposición.
• Desventajas: Mayor riesgo de falla geotécnica y menor recuperación de agua.

Depósitos de jales espesados

Son instalaciones de almacenamiento diseñadas para un proceso de espesamiento previo que permite eliminar parte del agua del residuo.

Características y beneficios:

• Material: Es más denso y posee propiedades autosoportantes.
• Ventajas: Mayor estabilidad, menor riesgo de licuación, mayor recuperación de agua y menor impacto ambiental por infiltración.

Métodos de disposición e infraestructura:

• Disposición: Pilas autosoportantes, descarga de cuencas o sistemas combinados con ciclones para la separación de finos y gruesos.
• Proceso: Uso de espesadores especializados.
• Infraestructura: Tuberías, áreas de secado por evaporación y muros de retención menores.

Tendencia en la minería: Optimizar el uso del agua y reducir el riesgo físico de las presas.

Depósitos de jales secos

Consiste en el manejo de material residual deshidratado y compactado, lo que ofrece una mejor estabilidad y reduce significativamente las fallas y el consumo de agua.

Proceso y operación:

• Filtración: Se busca una humedad <20%.
• Transporte: Uso de camiones o bandas transportadoras para extender y compactar el material en celdas.

Características destacadas:

• Mayor estabilidad geotécnica.
• Reducción de fallas por licuación.
• Alta recuperación del agua de proceso.
• Facilita las labores de cierre de mina.

Control operativo:

• Época seca: Control riguroso de la humedad (rango óptimo: 13.5–18%).
• Época de lluvias: Medidas para evitar la erosión utilizando material estéril o tepetate.
• Desventaja: Requiere un control de calidad sumamente riguroso.

Jales como material de relleno

El relleno en pasta utiliza el relave de la planta como elemento principal, permitiendo una buena recuperación mineral a bajo costo. Esta tecnología de relleno minero con relaves en pasta cementados es utilizada para rellenar perforaciones y huecos mineros.

Aspectos técnicos:

• Técnica: Relleno de caserones con una mezcla de relaves, agua y cemento.
• Composición: Concentración de sólidos entre el 75% y 85%, con una adición de cemento del 3% al 7%.
• Fluido: Se comporta como un fluido no newtoniano.
• Transporte: Se emplean bombas de alta presión y tuberías de HDPE, principalmente en minas subterráneas.

Pasos del proceso:

1. Eliminar el exceso de agua y transportar el material por bandas o tuberías.
2. Añadir el cemento desde un silo.
3. Devolver el agua del filtrado a un tanque de descarga hasta retornar al tanque de pasta.
4. Mezclar todos los componentes.
5. Enviar la mezcla final al área de relleno.

Estabilidad de presas de jales y factores de fallas

Causa principal de incidentes: Mala gestión del agua, deficiencias en el diseño geotécnico y baja resistencia de los materiales.

Tipos de fallas comunes:

• Desbordamiento (Overtopping).
• Licuación: El material saturado pierde resistencia por vibraciones o cambios de presión.
• Erosión interna (Tubificación).
• Fallas en taludes o cimentación.

Método constructivo más riesgoso: Construcción aguas arriba.

Factores críticos de estabilidad:

• Realización de estudios geotécnicos profundos.
• Implementación de un buen sistema de drenaje.
• Control estricto del nivel de agua.
• Monitoreo constante de la estructura.

Estudios de caso

El análisis de casos históricos permite entender los modos de falla, la gestión de riesgos y la correcta aplicación de las normas internacionales.

Casos emblemáticos:

• Mount Polley (2014, Canadá).
• Fundão (2015, Brasil).
• Brumadinho (2019, Brasil).

Causa común identificada: Licuación estática sumada a una mala gestión del agua.

Consideraciones de diseño y seguridad:

• Modelamiento de rotura: Evaluación de consecuencias aguas abajo mediante simulaciones que consideran la topografía, la reología del fluido y el volumen del material.
• Diseño y construcción: Asegurar la estabilidad física y química bajo la norma NOM-141-SEMARNAT-2003.
• Método de descarga: Aunque el método de aguas arriba es común (donde los jales se usan para elevar la presa), requiere controles de seguridad extremos.