Modelo Hidrogeológico de una explotación minera subterránea.

Abstract

En este trabajo se propone una modelación aplicada al ámbito minero haciendo uso de herramientas de simulación numérica de flujo de agua subterránea que permita obtener un conocimiento general del comportamiento hidrogeológico de la zona, optimizar la información disponible para evaluar diferentes escenarios plausibles en cuanto al impacto físico de la mina al entorno hidrogeológico, así como las afecciones que sufre la mina por el afloramiento de agua en términos piezométricos y de caudales de infiltración. El estudio se realiza con información pública de la faena minera El Peñón, ubicada en la región de Antofagasta a 160 km de la capital regional, la cual extrae principalmente oro y plata mediante el método de explotación Bench and Fill y cuya operación presenta problemas por infiltración de agua subterránea que se extienden a la mayoría de las labores ubicadas por debajo de la cota 1600 m.s.n.m. La investigación se lleva a cabo en cinco etapas, comenzando con un análisis de los antecedentes del caso de estudio y a continuación proceder a la modelización del problema formulando un modelo conceptual, matemático y numérico para finalmente obtener los resultados. En el modelo conceptual se define un dominio ubicado dentro de la formación Augusta Victoria que abarca una superficie de 304 km2 y está limitado por la falla Dominador, el acuífero Pampa Buenos Aires y el complejo de fallas La Mula. Dentro del dominio se define la Unidad Hidrogeológica 1, 2 y 3 de potencial hidrogeológico bajo (10-9 -10-3 m/d), medio (10-5 -25 m/d) y alto (10-103 m/d) respectivamente. La recarga y descarga al sistema son caudales de agua subterránea, además, la estación de bombeo en la mina actúa como descarga y extrae un caudal de 1685 m3 /d. La implementación del modelo numérico establece un modelo bidimensional con una proyección horizontal donde el flujo de agua subterránea es a través de un medio poroso saturado y no confinado en régimen estacionario. La ley que rige este flujo es la ley de Darcy representada en la ecuación general de flujo de agua subterránea en un medio poroso saturado. Para simular se utiliza el código de simulación FEFLOW, a través del cual se realizan 95 simulaciones agrupadas en 6 series de simulación que a su vez se clasifican en modelos homogéneos y heterogéneos. Los principales resultados obtenidos del análisis de las series de simulación son: (1) la conductividad hidráulica promedio del dominio es 0,1 m/d debido a la presencia de fracturas. (2) El caudal de entrada a la mina varía entre 1960-6260 m3 /d (distribución heterogénea de la conductividad hidráulica) o entre 1781-5879 m3 /d (distribución homogénea de la conductividad hidráulica). (3) El agua que ingresa a la mina proviene principalmente del acuífero Pampa Buenos Aires y la posible razón de la infiltración de agua en la faena El Peñón son las fracturas que conectan la formación geológica del acuífero Pampa Buenos Aires con la operación minera subterránea. Se conoce de manera general el comportamiento hidrogeológico del sistema el cual está condicionado al potencial hidráulico en los bordes Buenos Aires y La Mula.