Análisis Numérico del Impacto Físico en las Aguas Subterráneas Debido al Drenaje de Minas a Cielo Abierto

Abstract

El presente trabajo tiene como objetivo estudiar el impacto físico causado en las aguas subterráneas, cercanas al rajo minero, por el drenaje del mismo en la etapa de operación. Para analizar los efectos que el drenaje del rajo ocasiona en los niveles del acuífero, se utilizan los softwares comerciales Visual MODFLOW y MODFLOW – SURFACT. Cuando se realiza la depresión de los niveles de agua subterránea en el sector del rajo, la mina (desde el punto de vista hidrodinámico) actúa como un sumidero del sistema acuífero, el que induce un flujo de agua subterránea hacia el sector. La magnitud del drenaje, tanto en términos del caudal de drenaje, de los efectos de reducción de niveles en pozos cercanos y del tiempo en que ocurrirá, son aspectos que requieren del uso de herramientas numéricas para su adecuada evaluación. El estudio del impacto físico en las aguas subterráneas ocasionadas por el drenaje de minas a cielo abierto, se realiza por medio de casos hipotéticos y casos reales de la minería chilena, en los cuales se analiza la influencia de la representación del rajo minero; para ello se utilizan diferentes softwares y condiciones de bordes de carga constante, dren y pozos de bombeo. De la revisión bibliográfica y diversos análisis realizados en la presente tesis, se concluye que en la resolución de las ecuaciones del flujo subterráneo, el MODFLOW-SURFACT utiliza un procedimiento más apropiado y físicamente más consistente que el Visual MODFLOW. El programa Visual MODFLOW durante las simulaciones convierte las celdas de carga variable desaturadas en celdas sin flujo, resultando en una exclusión permanente de estas celdas del dominio de flujo del modelo de simulación. El programa MODFLOW – SURFACT resuelve el problema de la exclusión permanente de las celdas desaturadas por medio de una formulación que incorpora funciones de retención de agua Respecto a las condiciones de borde de carga constante y dren, la diferencia que existe entre ambas, es que la condición de borde de tipo dren limita la salida de agua debido al valor del parámetro Conductancia, mientras que la condición de borde de carga constante no tiene un límite para extraer agua del sistema acuífero. Además, la extracción de agua a través del dren se realiza de manera gradual, hasta que la carga en el acuífero es menor a la elevación fijada del dren (cota de fondo del rajo), al contrario de la carga constante, que extrae agua desde el inicio de la simulación del nivel constante de agua fijado (cota de fondo del rajo). La simulación del drenaje de rajos mineros en acuíferos de muy baja permeabilidad y áreas extensas, no es factible realizarla a través de pozos de bombeo, debido a que éstos producen conos de depresión estrechos y profundos. En estos casos, el radio de influencia del pozo es muy pequeño, ocasionando una depresión del nivel del agua subterránea muy localizada. De los diversos análisis realizados en la presente tesis, se concluye que para la simulación de rajos mineros en sistemas acuíferos de baja permeabilidad, se logra una mejor representación del mismo, utilizando la condición de borde de dren y el programa MODFLOW – SURFACT.