ingeniería ambiental subterránea y aplicaciones

571 Pages·2012·15.91 MB·Spanish

INGENIERÍA AMBIENTAL
SUBTERRÁNEA Y APLICACIONES

Autores:
Vidal Félix Navarro Torres
Carlos Dinis da Gama

Editor:
Roberto C. Villas-Bôas
INGENIERÍA AMBIENTAL SUBTERRÁNEA Y APLICACIONES

Copias extras:
Roberto C. Villas Bôas
CETEM/CYTED/CNPq
Av. Pedro Calmon, 900, Cidade Universitária
21941-908, Ilha do Fundão
Rio de Janeiro, RJ, Brasil
Tel.: [phone] Fax: [phone]

Foto da capa: Veta de cuarzo com wolframita, mina Panasqueira de Portugal

Beatriz Olivo Chacín
Composición y Ejecución Grafica

Fátima Engel
Composición y Ejecución Version Digital

Navarro Torres, Vidal Félix

Ingeniería ambiental subterránea y aplicaciones/Vidal Felix
Navarro Torres e Carlos Dinis da Gama – Rio de Janeiro:
CETEM/CYTED, 2012.
610p. il.

1. Inginieríra ambiental. 2. Desarrollo sostenido. I. Centro de
Tecnologia Mineral II. Gama, Carlos Dinis da III. Villas Bôas,
Roberto C. (ed.) IV. Título

ISBN 978-85-61121-88-4 CDD 628.16832

Rio de Janeiro, 2012
P
resentación

D
efinen los autores el ambiente subterráneo como “el medio subterráneo
donde sucede la interacción de los cuatro dominios ambientales que son:
atmósfera subterránea, agua subterránea, roca y las componentes biológicas
(principalmente el hombre)”.

A partir de allí nos llevan a nosotros, lectores ávidos por una buena literatura
técnica en lengua ibérica, principalmente en español, por todo un viaje a la
ingeniería ambiental por el interior de las rocas, a través del propuesto “Sistema de
Gestión Ambiental Subterráneo (SGAS)”.

A la par de los análisis y discusiones teóricas, de guía y orientación de las
cuestiones abordadas, nos presentan aplicaciones a minas portuguesas y peruanas,
homenajeando, así, a estos dos simbólicos países de la Historia común acontecida
en la península Ibérica y Continente Americano, tan rica y seductora, que por las
minas comenzó, estremeció y se unió!

A los colegas Vidal y Dinis, solo nos resta agradecer, por la grata oportunidad de
trasportarnos por este mundo subterráneo, literatura que solo enriquece la Ingeniería
de Minas!

Rio de Janeiro, marzo de 2012

Roberto C. Villas Bôas
Gestor Área Promoción Industrial
CYTED – AREA 3
http://www.cyte.org

PRIMERA PARTE
EL AMBIENTE Y LA INDUSTRIA EXTRACTIVA

CAPITULO 1. LA CRECIENTE IMPORTANCIA DE LA INGENIERÍA
AMBIENTAL .........................................................................................................1
1.1. Introducción ......................................................................................................1
1.2. Conceptos ecológicos .......................................................................................1
1.3. Evolución de la temática ambiental ..................................................................8
1.4. Desarrollo sustentable ....................................................................................13
1.5. El suelo y los impactos ambientales ...............................................................15
1.6. El agua y la contaminación ............................................................................29
1.7. Contaminación de la atmósfera ......................................................................30
1.8. Los cambios climáticos ..................................................................................37
1.9. Técnicas de análisis ambiental .......................................................................39
1.10. Evaluación de impacto ambiental .................................................................40
1.11. El ciclo de vida del producto ........................................................................45
1.12. Normas de la serie ISO 14000 ......................................................................46
1.13. Costo ambiental ............................................................................................52
CAPITULO 2. METODOLOGIA PARA MINAS SUBTERRÁNEAS ...............57
2.1. Minería y ambiente .........................................................................................57
2.2. Concepción del ambiente subterráneo ............................................................63
2.3. Ambiente, salud y seguridad ..........................................................................69
2.4. Situación actual de la ingeniería ambiental subterránea ................................71
2.5. Propuesta de ingeniería ambiental subterránea ..............................................72
2.6. Minas subterráneas para la aplicación del estudio .........................................76

SEGUNDA PARTE
GESTIÓN DEL AMBIENTE SUBTERRÁNEO

CAPITULO 3. CONTAMINACIÓN DE LA ATMÓSFERA SUBTERRÁNEA...79
3.1. Temperatura .....................................................................................................79
3.2. Gases tóxicos en el ambiente subterráneo .....................................................108
3.3. Polvos en el ambiente subterráneo ................................................................125
3.4. Velocidad y caudal del aire ............................................................................141
3.5. Iluminación y radiación .................................................................................155
3.6. Explosión e incendio ......................................................................................168
3.7. El ruido en la atmósfera subterránea .............................................................188
CAPITULO 4. AGUA SUBTERRÁNEA Y DRENAJE ÁCIDO ........................207
4.1. Efectos ambientales por la alteración de las condiciones naturales
de las aguas subterráneas ..............................................................................207
4.2. Fuentes de riesgos ambientales relacionadas con aguas subterráneas ..........209
4.3. Caracterización de las aguas subterráneas ....................................................216
4.4. Normas y estándares sobre la calidad del agua .............................................223
4.5. Matriz base para la identificación del riesgo ambiental debido a la
alteración del agua subterránea .....................................................................228
4.6. Medidas correctivas para el impacto ambiental con relación
al agua subterránea ........................................................................................229
4.7. Monitoreo y control .......................................................................................237
CAPITULO 5. INESTABILIDAD Y DESLIZAMIENTO DE ROCAS ………..239
5.1. Efectos de la inestabilidad y deslizamiento de rocas .....................................239
5.2. Causas de la inestabilidad y deslizamiento de las rocas ................................240
5.3. Caracterización geotécnica del macizo rocoso del ambiente subterráneo ......240
5.4. Estándares geotécnico s..................................................................................253
5.5. Matriz base para la identificación del nivel de impacto ambiental
geotécnico ......................................................................................................258
5.6. Medidas correctivas para atenuar el impacto ambiental geotécnico ………...258
5.7. Monitoreo y control geotécnico ..................................................................270
CAPÍTULO 6. ECONOMÍA DEL AMBIENTE SUBTERRÁNEO .................273
6.1. Costo ambiental en la industria minera ......................................................273
6.2. Procedimientos del plan de protección y costo ambiental ..........................278
6.3. Costos de protección ambiental ..................................................................279
6.4. Análisis del valor actual ..............................................................................284
6.5. Análisis de sensibilidad ..............................................................................286
6.6. Relación costo/beneficio en la gestión ambiental .......................................287

TERCERA PARTE
APLICACIÓN A MINAS PORTUGUESAS Y PERUANAS

CAPÍTULO 7. APLICACIÓN EN LA MINA NEVES CORVO .....................293
7.1. Introducción ................................................................................................293
7.2. Definición del ámbito de acción .................................................................293
7.3. Contaminación de la atmósfera subterránea ...............................................300
7.4. Impacto ambiental geotécnico ....................................................................334
CAPÍTULO 8. APLICACIÓN EN LA MINA PANASQUEIRA .........................345
8.1. Introducción ................................................................................................345
8.2. Definición del ámbito de acción .................................................................345
8.3. Evaluación del impacto ambiental en la atmósfera subterránea .................349
8.4. Evaluación del riesgo ambiental acústico en el ambiente
subterráneo .................................................................................................373
8.5. Evaluación del riesgo ambiental en el dominio ambiental del agua
subterránea......................................................................................................385
8.6. Evaluación del riesgo ambiental debido a vibraciones del macizo
rocoso ......................................................................................................399
CAPÍTULO 9. APLICACIÓN EN LA MINA SAN RAFAEL .........................405
9.1. Introducción .................................................................................................405
9.2. Definición del ámbito de acción ..................................................................405
9.3. Caracterización térmica y dinámica de la atmósfera subterránea ................412
9.4. Identificación del riesgo ambiental térmico, dinámico y
volumétrico……………………………………………………………...…..420
9.5. Alternativas de mitigación del riesgo ambiental térmico, dinámico y
volumétrico.....................................................................................................423

CUARTA PARTE
APLICACIÓN A NUEVOS PROYECTOS Y SISTEMAS DE GESTIÓN
AMBIENTAL SUBTERRÁNEA

CAPÍTULO 10. ANÁLISIS DE CASOS ESTUDIADOS ................................433
10.1. Introducción ..............................................................................................433
10.2. Localización e información general de las tres minas ..............................433
10.3. Impacto ambiental térmico .......................................................................433
10.4. Impacto ambiental dinámico y volumétrico del aire ................................439
10.5. Impacto ambiental acústico ......................................................................445
10.6. Agua subterránea e impacto ambiental .....................................................450
10.7. Inestabilidad y deslizamiento de rocas .....................................................453
CAPÍTULO 11. APLICACIÓN A NUEVOS PROYECTOS ...........................457
11.1. Introducción ..............................................................................................457
11.2. Metodología propuesta .............................................................................458
11.3. Análisis del proyecto de explotación subterránea .....................................460
11.4. Definición del área de influencia del proyecto .........................................462
11.5. Caracterización del ambiente subterráneo ................................................463
11.6. Predicción del impacto ambiental .............................................................473
11.7. Medidas de prevención y corrección para el impacto ambiental ..............487
11.8. Programa de monitoreo y control ............................................................492
11.9. Informe final .............................................................................................493
CAPÍTULO 12. SISTEMAS DE GESTIÓN PARA EL AMBIENTE
SUBTERRÁNEO...................................................................................................539
12.1. Sistema de Gestión Ambiental (EMS) /ISO 14001 ..................................539
12.2. Sistema de Gestión del Ambiente, Salud y Seguridad Ocupacional
EHSMS…………………………………………………………………….512

QUINTA PARTE
ASPECTOS FINALES
CAPÍTULO 13. RESULTADOS Y REFERENCIAS ……..…………….......525
13.1. Resumen de los resultados del desarrollo de la ingeniería
ambiental subterránea ………………………………………………......525
BIBLIOGRAFIA ……………...........................................................................529
ANEXOS ...........................................................................................................543

RESUMEN
El presente libro aborda la ingeniería ambiental subterránea (IAS) enmarcada en el
concepto del ambiente subterráneo como un sistema dinámico de interacción mutua e
integral de cuatro importantes dominios: atmósfera subterránea, agua subterránea, roca y
componente biológico (hombre); a los cuales se asocia la tecnología, la economía y los
sistemas de gestión ambiental, dividiéndose en cinco partes.
La primera parte presenta una revisión sobre la creciente importancia de la
ingeniería ambiental y la situación actual de su especialización en el ámbito subterráneo.
La segunda parte aborda el desarrollo de la IAS teniendo en cuenta los siguientes
pasos: identificación de las fuentes de los impactos ambientales, caracterización de la
interrelación de los parámetros ambientales expresándolos en modelos matemáticos,
identificación del nivel de impacto ambiental, búsqueda de las medidas de prevención y
corrección, aplicación de las mejores alternativas y finalmente acompañar con monitoreo y
control. También, en esta parte, se trata sobre aspectos relacionados con los costos de la
protección ambiental subterránea.
La tercera parte corresponde a la aplicación de los conocimientos antes referidos a
dos minas portuguesas y una mina peruana, con el objeto de validar su eficacia y
confiabilidad.
La cuarta parte del libro incluye la aplicación de la IAS desarrollada a nuevos
proyectos, abordándose también, los sistemas de gestión ambiental e integrada del ambiente,
salud y seguridad.
Finalmente, en la quinta parte se presenta un resumen de los resultados obtenidos
como una contribución a la ingeniería ambiental, no dejando a lado las recomendaciones
para futuras investigaciones.

ABSTRACT
The present book concerns the underground environment engineering (UEE) based
on the concept of a dynamic system of mutual and integral interaction of four important
environmental domains: underground atmosphere, groundwater, rock and the biological
component (man), to which including the technology, economy and underground
environmental management systems, are associated, and it is divided in five parts.
The first one contains a revision on the increasing importance of environment
engineering and the current situation of its underground specialization.
The second part addresses of the development of UEE, according to the following
steps: identification of the sources of environmental impacts, characterization the
interrelation of environmental parameters and expressing them in mathematical models,
identification of the environmental impacts levels, search of prevention and remedial
actions, application the best alternative searched and finally monitoring and control. Also, in
this part deals the underground environmental protection costs.
The third part assesses the application of that knowledge developed in two
Portuguese mines and one Peruvian mine, aiming to validate its effectiveness and reliability.
The fourth part of the boob includes the UEE applications to new projects, also
boarded the environmental management systems (EMS) and integrated environmental,
health and safety system (EHS).
Finally, the fifth part presents the main results of the engineering contribution, with
suggestions for further research.
AGRADECIMIENTOS

Para la realización y publicación de este libro fue decisiva la participación
de varias personas e instituciones, que sin ellos no hubiera sido posible, a los cuales
expresamos nuestros más sinceros agradecimientos.
A la Fundación para la Ciencia y la Tecnología FCT de Portugal, por el
suporte financiero, del autor, a través del Programa Ciencia.
Al Centro de Recursos Naturais e Ambiente CERENA del Instituto
Superior de la Universidade Técnica de Lisboa, done el autor es investigador
fundador.
Al Programa Iberoamericano de Ciencia y Tecnología para el Desarrollo
CYTED, por el suporte financiero de la Red Iberoamericana de “Medio Ambiente
Subterráneo y Sostenibilidad” MASyS-CYTED, la que es coordinado por los
autores.
Al editor Roberto C. Villas Bôas, Gestor el Área de Desarrollo Industrial de
CYTED, por su gran dinamismo y sugerencias para que este libro sea publicado en
idioma Español.
A Carlos López Jimeno, de la Universidad Politécnica de Madrid.
A los colegas Heitor Simões Santos, Pedro Bernardo, Matilde Costa y Silva
y Paula Falcão Neves de la Universidade Técnica de Lisboa.
A la mina de Panasqueira, en las personas de los ingenieros Ramachondra
Naique, Edmundo Nobre y Luís Lopes.
A la mina de Neves Corvo, en las personas de los ingenieros Antonio
Correia de Sá y José Lobato.
A la mina de San Rafael, en las personas de los ingenieros Fausto Zavaleta
y Luís Alva.
A Adilson Curi, Mario Sánchez Medina, José Enrique Sánchez Rial, Vilma
Pasmiño Quiña, Diosdanis Guerrero Almeida, Walter Ramirez Meda, Osvaldo
Aduvire, Jaime Huamán Montes, Rafael Barrionuevo Giménez y Beatriz Olivo
Chacín, integrantes de la Red Iberoamericana MASyS-CYTED.

Los autores