Por: Ysmael Ormeño y Edison Ventura, gerente de Operaciones y especialista de Gestión de Obras de Amsac.

Resumen

El depósito de desmontes Excélsior es considerado el pasivo ambiental minero más grande de la historia del Perú y uno de los principales en América Latina. Actualmente, su remediación está a cargo de la empresa pública Activos Mineros SAC (Amsac), como entidad especializada en el tema por parte del Estado peruano. 

Se encuentra ubicado en Cerro de Pasco, en un área de 69 hectáreas, donde se han acumulado 55 millones de toneladas de residuos mineros provenientes del tajo abierto Raúl Rojas entre los años 1956 y 2000. De acuerdo con su plan de cierre, la composición de los desmontes mineros registra altos niveles de pirita que los hace potenciales generadores de acidez.

El cierre de Excélsior incluye trabajos de estabilidad física, química e hidrológica, cuyo objetivo consiste en reducir el riesgo de deslizamientos ante eventos sísmicos y la generación de aguas ácidas con altos contenidos de metales pesados. Además, asegurar un manejo eficiente de las precipitaciones pluviales –colectándolas y evacuándolas a modo de reducir el contacto de las aguas con los desmontes– con el fin de recuperar la calidad ambiental similar a las condiciones iniciales del entorno.

Introducción

El depósito de desmonte Excélsior se encuentra ubicado en la sierra central del Perú, a una altitud de 4,266 msnm, en el distrito de Simón Bolívar, provincia de Cerro de Pasco, región Pasco. Se localiza a 130 km al norte de La Oroya y a 310 km de Lima.

De acuerdo a la definición del Reglamento de Pasivos Ambientales de la Actividad Minera (D.S. Nº 059-2005-EM), a la fecha de vigencia de la Ley Nº 28271, se considera un pasivo aquellas instalaciones, efluentes, emisiones, restos o depósitos de residuos producidos por operaciones mineras, abandonadas o inactivas a la fecha de vigencia de la norma y que constituyen un riesgo permanente y potencial para la salud de la población, el ecosistema circundante y la propiedad.

El depósito de desmontes Excélsior recibió material residual del tajo Raúl Rojas, propiedad de la empresa Cerro de Pasco Cooper Corporation por más de 61 años, por lo que se estima que almacena unos 55 millones de toneladas de desmonte (ver Figura 1). En su composición mineralógica, contiene abundante pirita, causante de inestabilidad química. 

La remediación de Excélsior está a cargo de la empresa pública Activos Mineros SAC (Amsac), como entidad especializada en el tema por parte del Estado peruano, y permitirá recuperar alrededor de 69 hectáreas de suelos contaminados en cuatro fases.

Así, el cierre de este pasivo incluye la estabilización y rehabilitación ambiental del componente, así como su posterior mantenimiento y monitoreo. Para ello, es necesario la aplicación de criterios y tecnologías adecuadas, a través de las cuales se mitiga los impactos ambientales significativos.

El plan de cierre, por el monto de inversión, complejidad y envergadura, es considerado a la fecha como el proyecto más grande en Perú, el cual beneficia a más de 9,000 personas de forma directa a indirecta.

Objetivos del cierre

El proyecto de remediación tiene por finalidad el cierre del depósito de desmotes Excélsior mediante la ejecución de obras que logren su estabilidad física, química e hidrológica. Así se busca reducir el riesgo de deslizamientos ante eventos sísmicos y la generación de aguas ácidas con altos contenidos de metales pesados, además de asegurar un manejo eficiente de las precipitaciones pluviales, colectándolas y evacuándolas a modo de reducir el contacto de las aguas con los desmontes. 

De esta manera, se busca contribuir a recuperar los servicios ecosistémicos en la cuenca del Mantaro contaminada por pasivos ambientales mineros.

Criterios del cierre de la desmontera Excélsior

Estabilidad física

La estabilidad física implica el movimiento del material con el que está compuesto el depósito, mediante las actividades de corte y relleno. 

En el caso del sector sur-oeste, específicamente en la interacción con la zona de relaves, previamente a la colocación de la cobertura, se realizó el perfilado del terreno removiendo la bolonería hacia el pie del talud, la cual fue utilizada como enrocado de fondo de cimentación del sistema de mejoramiento de suelos.

A continuación, se presentan los criterios usados para asegurar la estabilidad física en el cierre del depósito:

Estabilización de taludes

Es un método en el que se utiliza el mismo material del depósito de desmonte (de corte y relleno) para su estabilización física, pues se quita la sobrecarga que genera un gran volumen de masa en la parte superior.

Las obras comprenden los trabajos de excavación masiva en material de desmonte y el relleno compactado con maquinaria, para obtener un talud de H:V=2:1 (26.57º) que responde a los análisis de estabilidad física del depósito, de acuerdo a las condiciones de sitio tales como: material depositado, geología e hidrogeología, así como los parámetros geotécnicos del suelo del desmonte.

En el depósito de desmonte Excélsior se pueden identificar claramente los siguientes elementos:

ν Taludes.

ν Accesos.

ν Plataformas.

Diseño del talud con movimiento de tierra.- Las actividades el corte y relleno del talud permiten modificar su geometría logrando lo siguiente:

ν Reducción de la altura del talud: cuando el componente gravedad es suficientemente grande puede ocurrir la falla del talud por deslizamiento de masa, donde la fuerza actuante por el peso propio, vence al cortante resistente del suelo a lo largo de la superficie de falla. Para estabilizar el terreno se redujo la altura del talud y, a su vez, el peso sobre el este logrando su estabilidad.

ν Tendido del ángulo de talud: reducir el ángulo del talud permite la conformación de una nueva pendiente, lo que posibilita alcanzar la estabilidad del depósito de desmonte. 

ν Configuración por banquetas: consiste en intersecar el talud inestable en una altura determinada por un plano horizontal con un ancho determinado, dividiéndolo en dos zonas y tres probables configuraciones. 

Análisis de estabilidad

Para los taludes en los depósitos de desmonte considerados como suelo, se ha realizado el análisis de estabilidad mediante un modelo matemático, en una sección representativa considerada como la más crítica, lo que está establecido en los métodos de Bishop y Janbu, basados en el criterio de equilibrio límite para determinar el mínimo factor de seguridad de la superficie potencial de falla.

Con el fin de lograr la estabilidad física, se planificaron los trabajos, que consisten en establecer lo siguiente:

ν Talud superior de H: V (2:1).

ν Altura de interbancos de 20 m.

ν Anchos de bermas de 5 m.

ν Cuatro plataformas con ancho máximo de 265, 30, 174 y 48 m, con cotas de 4,360.17; 4,340, 4,340 y 4,330 m.s.n.m.

ν El material de relleno se colocará en capas de 0.50 m compactadas al 95% del Proctor modificado.

Al efectuar el análisis de estabilidad, bajo los criterios de diseño, se obtuvieron resultados en condiciones estables que garantizan la estabilidad física.

Muro de gaviones

En la zona noreste aproximadamente entre las progresivas 0+150.00 y 0+200.00 del Eje 1, la chimenea existente de cota 4,304.5 msnm se eleva hasta una cota aproximada de 4,309 msnm, sobre este nivel y por detrás de la chimenea se ha conformado una línea de gaviones de altura variable de 4 m y con una longitud de 67 m. Esta es una estructura flexible y tiene como función estabilizar el talud del material de relleno del depósito a conformar por encima de la línea de gaviones.

Muro de contención

El muro de concreto armado tiene como función principal la protección de la población situada en el extremo noroeste del asentamiento humano Champamarca, su construcción se realizó antes del inicio de las actividades masivas de movimientos de tierras, sirviendo de contención a las probables caídas de bolonerías que pudiesen ocurrir durante el proceso, salvaguardando la integridad de la gente.

El muro de concreto armado es de tipo “voladizo”, instalado al pie del talud del depósito de desmonte, tiene una altura de 2 m y una longitud de 495 metros, con un espesor en la cúspide de 25 cm.

El recubrimiento para concreto construido en sitio –colocado contra el suelo y expuesto permanentemente a él– es de 70 mm (Norma técnica de edificación E.060 concreto armado).

Estabilidad química

Consiste en la cobertura a realizar en el depósito de desmontes con el fin de evitar la generación de drenaje ácido mediante su impermeabilización.

Los desmontes de Excélsior son materiales de ganga que se han extraído del tajo abierto Raúl Rojas, material con poco valor, que ha sido llevado directamente del tajo hacia el depósito y, que en su composición mineralógica, contiene abundantes piritas, las mismas que se comportan como tales, constituyendo además una fuente de constante generación de drenaje ácido y, por lo tanto, es un agente lixiviante de metales, cuyos drenes contaminaban a los componentes ambientales, como son las aguas y los suelos.

Para determinar si los depósitos de desmonte son potenciales generadores de drenaje ácido, se realizó un análisis del Potencial Neto de Neutralización (PNN), que se expresa mediante la siguiente fórmula:

PNN = PN – PA

Donde: 

PN = Potencial de neutralización (kg CaCO3/ton).

PA = Potencial de acidez (kg CaCO3/ton).

PNN > +20; la muestra No genera drenaje ácido.

PNN <-20; la muestra Genera ácido.

PNN <+20 y PNN > -20; muestra de comportamiento Incierto.

Todos estos resultados confirmaron lo observado en campo, respecto al potencial de generación de acidez del depósito Excélsior. El origen se explica en la presencia de considerable pirita en los desmontes, la cual en contacto con el oxígeno, se oxida y mediante el agua de las precipitaciones genera fluidos ácidos.

La granulometría de estos materiales acumulados es muy variable, predominando los desmontes gruesos que fueron acumulando en la parte baja de los taludes separados por segregación, tal como fue obtenido en el tajo abierto Raúl Rojas.

Cobertura con geosintéticos en zona horizontal

La cobertura de las zonas horizontales, ya sea para la plataforma y banquetas del depósito, está conformada por una geomembrana y geotextil, así como por un relleno granular, como se muestra en la Figura 6.

Cobertura en zona inclinada

Este tipo de cobertura, se instaló sobre el talud del depósito con una inclinación final de 2H:1V, como se aprecia en la Figura 7, con alturas de taludes intermedias entre 15 a 31 m.

La cobertura de cierre del talud que se muestra en la figura aludida, está conformada por una geomembrana, doble capa de geotextil, tensor biaxial, geocelda y como material de cobertura, un relleno granular con fines de drenaje y topsoil para la vegetación.

Cobertura

La capa final superior que consiste en suelo vegetal o reforzamiento tiene como objetivo minimizar la erosión y el transporte de los materiales a través del aire. La composición final y espesor de esta capa de materia orgánica está en función del requerimiento de las especies seleccionadas y de la profundidad de las raíces de las mismas.

La capa de drenaje minimiza la infiltración de agua producto de la precipitación y escorrentía superficial dentro de la capa más profunda de la cobertura. 

Estabilidad hidrológica

Los trabajos de estabilidad hidrológica buscan evacuar las aguas pluviales de no contacto (libres de contaminación) hacia el río Ragra.

Caudales

Los caudales a drenar del depósito de desmontes Excélsior utilizaron los cálculos obtenidos en la evaluación hidrológica. Las obras de arte que se ejecutan en la zona del proyecto tienen un periodo de diseño de 500 años.

Sistema de Drenaje

El depósito tiene un sistema de drenaje que se divide en subsistemas, los que se encuentran conectados entre sí como se resume a continuación:

ν Drenaje de plataformas (tubería de fondo de poza y canal de rebose).

ν Drenaje de taludes y banquetas (longitudinales).

ν Descargas (transversales).

ν Canales laterales (margen derecha e izquierda).

Los trabajos que se vienen ejecutando para lograr la estabilidad hidrológica consisten en:

ν Descargas transversales.

ν Drenaje de taludes.

ν Drenaje de banquetas.

ν Drenaje del rebose de las pozas.

ν Pozas colectoras.

ν Canal margen derecha e izquierda.

Revegetación del depósito de desmontes Excélsior

La revegetación en Excélsior ha considerado la zona y la formación vegetal aledaña donde se encuentra el depósito de desmontes. 

La finalidad del proceso de reforestación en los taludes y plataformas es evitar la erosión eólica y propiciar la restitución del paisaje de la zona. 

La tierra agrícola (top soil) constituirá el soporte físico y bioquímico de las especies vegetales consideradas para la revegetación que son: festuca sp., calamagrostis sp. y lupinus sp., las que se siembran por medio de semillas, siguiendo la técnica del voleo.

Beneficios ambientales del cierre 

ν La ejecución del plan de cierre del depósito de desmontes Excélsior tiene un avance del 84% y, desde ya, se ha logrado evidenciar beneficios ambientales como minimizar la generación del material particulado PM10 y Pb, mejorando la calidad del aire. 

ν La calidad del aire en el parámetro PM-10 (µg/m³) ha disminuido su concentración de 123 µg/m³ (encima del ECA) a 15.41 µg/m³ (medición a enero de 2022).

ν Del mismo modo, se ha disminuido la concentración de plomo, de Pb = 0.155 µg/m³ a Pb = 0.02 µg/m³ (enero 2022), valor muy por debajo del estándar de calidad para aire (0.5 µg/m³). En la Figura 10, se observa las curvas de disminución conforme se realizaba el cierre.

ν Se ha logrado evitar el contacto del agua con los residuos sulfurosos que antes producían aguas ácidas y se dirigían a la relavera Quiulacocha con pH por debajo de 3. En base al último balance hídrico 2022, más de 200 mil metros cúbicos de agua limpia se desviaron al río Ragra, mejorando la calidad de la cuenca.

ν Se ha generado una alta rentabilidad social y la reactivación económica con la participación de los habitantes del área de influencia directa en la ejecución de las labores de remediación y brindando servicios a la misma. Los componentes sociales del cierre también incluyeron talleres de capacitación, campañas médicas, entre otros.

Conclusiones

1. La ejecución de las obras del plan de cierre del depósito de desmontes Excelsior, contribuirá a mejorar la calidad de vida de las poblaciones de la zona de influencia directa, así como del ecosistema circundante.

2. La estabilidad física busca reducir el riesgo de deslizamientos ante eventos sísmicos, teniendo en cuenta principalmente que al pie del talud izquierdo se ubica la población del asentamiento humano Champamarca. 

3. La estabilidad química tiene la finalidad de disminuir los riesgos de generación de aguas ácidas con altos contenidos de metales pesados, teniendo en cuenta que los materiales depositados son reactivos.

4. La estabilidad hidrológica busca el manejo adecuado y eficiente de las precipitaciones pluviales, colectándolas y evacuándolas de modo de reducir el contacto de las aguas con los desmontes. 

5. Al concluir Amsac las obras de remediación, el poblado de Champamarca y la provincia de Cerro de Pasco, tendrá un mejor aspecto paisajístico, gracias a la plantación de especies nativas de la zona, lo que asegura que sean autosostenibles en el tiempo.

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