Predicción de los riesgos para la calidad del agua en el momento del cierre de la mina: un estudio en climas fríos

En el momento del cierre de la mina, los sistemas de cobertura de roca estéril del Ártico pueden emplear procesos de congelación que no están disponibles en climas más templados.

Una mina de oro en el Ártico recibió autorización para utilizar un sistema de cobertura térmica a fin de aislar la roca estéril potencialmente generadora de ácido y de lixiviación de metales como parte de las estrategias de recuperación.  Okane optimizó el diseño del sistema de cobertura a través de la integración de datos térmicos históricos con una visualización sólida de los procesos térmicos, de flujo de agua y de flujo de gas en GeoStudio. Este enfoque permitió comprender los riesgos para la calidad del agua a largo plazo y lograr que se autorice un diseño optimizado.

Resumen

Video Transcript

[00:00:16.330]
<v ->¡Hola! Aaron, gracias por la presentación.</v>

[00:00:18.660]
Como Aaron mencionó, hoy presentaré un caso práctico

[00:00:21.520]
sobre el modelado de instalaciones de almacenamiento de roca estéril en regiones frías.

[00:00:24.840]
Espero alejarme un poco

[00:00:27.380]
de los aspectos técnicos del modelado

[00:00:29.330]
en este caso práctico

[00:00:30.370]
y concentrarme un poco más en el panorama general.

[00:00:33.850]
Lo que espero que se lleven de la presentación de hoy

[00:00:36.410]
es la idea de que comprender realmente el modelo conceptual

[00:00:39.460]
es muy importante.

[00:00:40.830]
y contar con un modelo conceptual sólido

[00:00:42.660]
conduce a resultados de modelado que permiten

[00:00:46.400]
notificar las decisiones de gestión importantes

[00:00:48.540]
en cuanto al cierre de las instalaciones de almacenamiento de roca estéril

[00:00:51.660]
en regiones frías.

[00:00:54.920]
Como mencioné, el caso práctico de hoy

[00:00:57.140]
se concentrará en el cierre de las instalaciones de almacenamiento de roca estéril

[00:01:00.300]
en regiones frías.

[00:01:01.900]
Esto es particularmente relevante hoy,

[00:01:03.730]
ya que la exploración en el Ártico continúa expandiéndose

[00:01:07.040]
a medida que la industria busca nuevos yacimientos.

[00:01:10.470]
Esto conduce a la necesidad en toda la industria

[00:01:13.250]
de comprender cómo lograr

[00:01:15.670]
el cierre exitoso en regiones frías.

[00:01:18.900]
En cualquier sitio,

[00:01:19.990]
es importante no usar un enfoque estándar

[00:01:22.610]
cuando hablamos del cierre del yacimiento minero,

[00:01:25.510]
pero, particularmente en las regiones frías,

[00:01:28.200]
existen definitivamente diferentes desafíos de gestión.

[00:01:31.260]
Por ejemplo, la naturaleza remota de la mayoría de estos sitios

[00:01:34.720]
o la falta de los materiales de recuperación típicos

[00:01:37.200]
que se usarían en sitios más templados.

[00:01:40.530]
Sin embargo, también existen diferentes oportunidades

[00:01:41.890]
que se presentan en estas regiones frías,

[00:01:44.580]
como la oportunidad de utilizar las condiciones del permafrost

[00:01:47.690]
a nuestro favor.

[00:01:49.420]
Muchas de las estrategias de gestión,

[00:01:51.240]
que la mayoría de las personas suele utilizar en los yacimientos mineros

[00:01:53.330]
de regiones más templadas,

[00:01:54.720]
simplemente no están disponibles en estos climas fríos.

[00:01:57.340]
Debemos asegurarnos de considerarlas

[00:01:59.980]
con un enfoque específico para cada sitio.

[00:02:03.590]
Específicamente, el caso práctico de hoy se centra

[00:02:05.940]
en las instalaciones de almacenamiento de roca estéril

[00:02:07.650]
de una mina de oro a cielo abierto en el Ártico

[00:02:09.940]
que está en las etapas iniciales de producción.

[00:02:13.290]
Hay cierta cantidad de roca estéril reactiva en este sitio,

[00:02:15.700]
que tiene el potencial de generar drenaje ácido de roca

[00:02:17.610]
y lixiviación de metal.

[00:02:19.020]
Inicialmente, recibimos el sitio

[00:02:21.660]
con un concepto de que se debía reforzar un poco más.

[00:02:26.360]
El concepto para el cierre consistía en que se debía mantener

[00:02:30.830]
la roca estéril reactiva en un estado de congelación

[00:02:33.110]
mediante el uso de un sistema de cubierta térmica.

[00:02:35.720]
Esto significa que la capa anual de congelación y descongelación,

[00:02:39.610]
la capa que se descongela cada temporada en el verano

[00:02:42.090]
y se vuelve a congelar cada invierno,

[00:02:43.910]
se mantendría con materiales que no generen ácido.

[00:02:47.660]
Entonces, la idea es que la roca estéril reactiva

[00:02:51.440]
se mantendría congelada,

[00:02:53.290]
lo que reduciría los índices de reacción y daría lugar a drenaje ácido de roca (Acid Rock Drainage, ARD),

[00:02:57.110]
pero también limitaría la cantidad de agua en estado líquido

[00:02:59.260]
que luego transportaría cualquier producto metálico o ácido

[00:03:03.450]
lejos del accidente geográfico.

[00:03:05.490]
La hipótesis detrás de este objetivo

[00:03:09.160]
que el sitio nos presentó es que cualquier roca que genere ácido

[00:03:12.960]
o lixiviación de metal que se pueda congelar

[00:03:18.760]
y esté disponible en la capa activa,

[00:03:21.050]
puede ocasionar problemas de calidad del agua en el pie

[00:03:26.610]
y contribuiría a la carga desde el accidente geográfico.

[00:03:29.860]
Lo primero que cuestionamos fue:

[00:03:32.240]
¿El objetivo es realmente

[00:03:34.730]
mantener la roca estéril en estado de congelación?

[00:03:39.120]
Posiblemente, el objetivo general tiene que ver

[00:03:41.330]
con que realmente nos preocupa la calidad del agua.

[00:03:44.130]
Entonces, el objetivo general

[00:03:45.590]
es limitar la migración de contaminantes hacia el proyecto

[00:03:48.780]
para proteger la calidad

[00:03:50.350]
del agua superficial y subterránea.

[00:03:52.370]
Este objetivo general, de hecho,

[00:03:55.870]
se convertirá en la medida

[00:03:57.400]
para comprender si la estrategia de gestión,

[00:03:59.960]
que consiste en este sistema de cubierta, tiene éxito o no.

[00:04:06.100]
El sitio de este caso práctico está ubicado en el norte de Canadá,

[00:04:10.830]
en el Ártico.

[00:04:12.380]
En el sistema de clasificación climática de Köppen-Geiger,

[00:04:15.730]
figura como ET o clima de tundra.

[00:04:19.050]
Esta no es una región de permafrost continuo.

[00:04:22.690]
Estas son las diferentes regiones de permafrost del Ártico

[00:04:25.450]
o norte de Canadá.

[00:04:27.040]
Algunos son corredores continuos

[00:04:29.070]
en esta área azul oscuro.

[00:04:31.100]
Eso significa que el suelo está congelado en profundidad durante todo el año.

[00:04:37.470]
Se nos pidió que reforcemos

[00:04:39.520]
la estrategia de recuperación propuesta,

[00:04:41.870]
es decir, el sistema de cubierta térmica de 4.5 metros.

[00:04:45.510]
La manera de hacerlo,

[00:04:47.340]
o la manera en que nos gustaría hacerlo antes de recurrir a un modelo,

[00:04:49.960]
consiste en desarrollar un modelo conceptual muy bueno

[00:04:53.300]
de lo que consideramos como estrategia de gestión,

[00:04:55.630]
cómo creemos que se implementará esa estrategia de gestión.

[00:04:58.420]
Para hacerlo, observamos las diferentes facetas

[00:05:00.610]
que afectan la implementación.

[00:05:01.640]
Aspectos como el clima, el entorno hidrogeológico,

[00:05:04.670]
los materiales disponibles para la recuperación

[00:05:06.570]
y, en algunos casos,

[00:05:07.740]
el desarrollo de vegetación.

[00:05:10.730]
La comprensión de cómo interactúan todos estos aspectos

[00:05:13.040]
con la instalación de almacenamiento de roca estéril en cuestión

[00:05:15.890]
nos lleva a una comprensión

[00:05:17.440]
de los diferentes procesos.

[00:05:21.560]
Aspectos como el equilibrio del agua superficial

[00:05:23.810]
o la energía y el equilibrio térmico del accidente geográfico.

[00:05:27.480]
Comprender esto es realmente importante

[00:05:29.570]
para formar un modelo conceptual sólido,

[00:05:31.720]
porque significa que comprendemos cuestiones como

[00:05:34.350]
que el equilibrio del agua tiene el potencial de depender

[00:05:36.490]
del deshielo del manantial en esta área

[00:05:38.650]
o que, debido a que estamos a una altitud tan elevada,

[00:05:41.930]
puede haber efectos de talud bastante significativos

[00:05:45.310]
por causa de la sombra.

[00:05:47.860]
El equilibrio de energía de la superficie puede verse diferente

[00:05:50.160]
en diferentes áreas del accidente geográfico

[00:05:52.690]
o el transporte de gas puede ser un mecanismo muy importante

[00:05:56.580]
cuando se vuelve a producir la congelación en este accidente geográfico,

[00:05:59.700]
debido a que es la característica predominante

[00:06:02.250]
en el paisaje,

[00:06:03.250]
porque estamos hablando de una tundra muy plana

[00:06:05.230]
y de una instalación de almacenamiento

[00:06:07.470]
de roca estéril de 80 o 90 metros.

[00:06:08.830]
El viento puede tener efectos significativos

[00:06:10.570]
de calentamiento o enfriamiento del accidente geográfico.

[00:06:17.470]
Dedicamos tiempo al desarrollo de nuestros modelos conceptuales.

[00:06:20.340]
Podemos pasar a nuestros modelos numéricos

[00:06:22.760]
ahora, ¿verdad?

[00:06:24.450]
No todavía.

[00:06:26.100]
Todavía debemos hacer algunas consideraciones más para

[00:06:28.170]
asegurarnos de que estamos captando todos los procesos.

[00:06:30.470]
Entonces, nuestro modelo conceptual

[00:06:31.730]
probablemente se basa en una imagen específica en el tiempo

[00:06:35.110]
en nuestras mentes.

[00:06:35.943]
Y, probablemente, sea justo en el momento del cierre,

[00:06:38.100]
como se muestra aquí en este gráfico,

[00:06:39.550]
que se trata de cierto nivel de esfuerzo

[00:06:41.890]
hacia el cierre progresivo.

[00:06:43.570]
Se llega al punto máximo cerca del cierre

[00:06:44.990]
y se vuelve a descender luego del cierre.

[00:06:48.200]
Entonces, podemos haber formado un modelo conceptual

[00:06:51.130]
para esta imagen particular en el tiempo,

[00:06:53.280]
pero, ¿comprendemos los procesos

[00:06:55.460]
que condujeron a esta situación específica

[00:06:58.040]
de la instalación de almacenamiento de roca estéril en el cierre?

[00:07:01.910]
¿Comprendemos la planificación minera?

[00:07:03.340]
¿Comprendemos qué materiales aparecerán y en qué momento?

[00:07:06.900]
Generalmente, tenemos una buena noción.

[00:07:08.830]
Tenemos cierta información que puede ayudarnos a comprender o a restringir

[00:07:12.350]
la idea que tenemos sobre la apariencia de la instalación de almacenamiento de roca estéril

[00:07:15.930]
en el momento del cierre.

[00:07:17.890]
Pero, si no consideramos los cambios que sucederán,

[00:07:20.250]
el estado final

[00:07:21.430]
y los procesos que conducirán a este punto,

[00:07:24.480]
se hace muy difícil siquiera intentar

[00:07:29.050]
hacer una estimación de lo que sucederá

[00:07:30.510]
luego del cierre, ¿verdad?

[00:07:33.010]
Porque existe aún más incertidumbre en el tiempo futuro.

[00:07:37.740]
Entonces, cuestiones como:

[00:07:39.380]
¿Comprendemos cómo el cambio climático

[00:07:40.760]
afectará nuestro modelo conceptual?

[00:07:42.840]
¿Resistirán los materiales?

[00:07:44.750]
¿Este accidente geográfico, a nivel hidrogeológico,

[00:07:47.903]
se mantendrá en un estado estacionario?

[00:07:50.660]
Esas son todas las cuestiones que debemos considerar

[00:07:52.700]
cuando observamos los datos.

[00:07:54.260]
¿Cuándo? Antes de comenzar a hacer un modelado a largo plazo.

[00:08:00.630]
Afortunadamente para nosotros en este sitio, teníamos algunos datos.

[00:08:03.600]
Así que podemos mejorar nuestro modelo conceptual

[00:08:06.410]
para esa imagen en el tiempo al momento del cierre,

[00:08:09.230]
con la información que tenemos disponible para nosotros.

[00:08:11.680]
Para nosotros, una de esas cuestiones

[00:08:13.380]
es que tenemos el plan minero.

[00:08:15.150]
Entonces, podemos observar cómo este accidente geográfico

[00:08:17.630]
se desarrolla con el tiempo.

[00:08:20.000]
Esto significa que tenemos información

[00:08:22.370]
sobre el lugar en el que es probable que se ubique

[00:08:25.140]
la mayor cantidad de roca estéril.

[00:08:26.660]
Y podemos saber, a partir del cronograma de construcción,

[00:08:28.910]
que solo se coloca material A o B en invierno.

[00:08:32.010]
Por lo tanto, la temperatura inicial será más baja.

[00:08:35.470]
Esto conduce a

[00:08:36.650]
una mejor comprensión de la apariencia real

[00:08:40.033]
del accidente geográfico al llegar

[00:08:41.810]
a esta imagen del cierre,

[00:08:44.590]
al final de la vida útil de la mina.

[00:08:49.310]
En este sitio,

[00:08:50.143]
también tenemos una instalación de almacenamiento de roca estéril cerca

[00:08:52.640]
que ya estaba construido

[00:08:54.470]
y tenía algunos datos térmicos cerca de nuestra superficie

[00:08:56.720]
que podíamos usar para la calibración.

[00:08:59.290]
Aquí, a la izquierda, tenemos los datos térmicos.

[00:09:02.450]
Vemos como pasa el tiempo,

[00:09:04.160]
a lo largo del acceso inferior y la temperatura,

[00:09:06.660]
año tras año, como se muestra en los colores

[00:09:09.660]
y la profundidad del eje Y.

[00:09:11.770]
Evidentemente, el rojo significa más cálido

[00:09:13.560]
y el azul, más frío.

[00:09:15.590]
Es genial que tengamos estos datos para calibrar también,

[00:09:19.040]
pero es realmente importante ubicarlos en el tiempo.

[00:09:21.860]
Si tuviéramos que hablar de esta fecha,

[00:09:24.540]
así es cómo esperamos que la congelación y descongelación

[00:09:28.150]
se vean en un punto específico en el tiempo al momento del cierre,

[00:09:31.530]
la cual posiblemente no sea una suposición correcta

[00:09:33.200]
debido a que refleja la evolución

[00:09:36.210]
de la estrategia de gestión que se está implementando,

[00:09:38.690]
y no cómo actúa específicamente en un momento determinado.

[00:09:42.520]
Asegurarnos de que comprendemos

[00:09:44.230]
cómo se ve la hidrología durante este período de tiempo

[00:09:47.440]
puede ser muy importante para asegurarnos

[00:09:49.200]
de que estamos logrando una buena calibración

[00:09:52.670]
al enmarcar los datos en el plazo correcto.

[00:09:56.220]
Estos son solo dos ejemplos de cómo necesitamos enmarcar los datos

[00:09:59.790]
que tenemos en el contexto de tiempo correcto.

[00:10:04.240]
Esto nos permite lograr una mayor restricción

[00:10:08.400]
sobre cómo se verá dicha instalación de almacenamiento de roca estéril

[00:10:11.830]
justo en el momento del cierre.

[00:10:14.640]
De esa manera, obtenemos una imagen completa de la

[00:10:18.640]
apariencia de nuestro punto de partida.

[00:10:19.473]
Debemos saber que todavía habrá

[00:10:20.740]
cierta incertidumbre,

[00:10:22.460]
pero debemos asegurarnos de restringir

[00:10:25.310]
lo máximo posible

[00:10:26.360]
antes de comenzar a modelar

[00:10:27.680]
estas instalaciones de almacenamiento de roca estéril

[00:10:29.540]
en vista al futuro.

[00:10:31.240]
Porque probablemente tengamos mucha menos certeza

[00:10:34.360]
sobre nuestras predicciones

[00:10:35.960]
y lo que nuestros modelos mostrarán en el futuro

[00:10:39.470]
debido a que se sabe que habrá más incertidumbre.

[00:10:42.460]
Por ejemplo, en el Ártico,

[00:10:45.620]
estamos lidiando con condiciones bastante importantes

[00:10:48.380]
en cuanto al cambio climático que pueden ocurrir

[00:10:50.260]
en el futuro y comprender cómo será

[00:10:52.890]
el clima dentro de 150 años es mucho más difícil

[00:10:56.830]
de predecir que cómo será en 10 años.

[00:11:00.810]
Es realmente importante para nosotros

[00:11:02.610]
enmarcar todos los datos existentes.

[00:11:05.228]
o los datos que tenemos a corto plazo

[00:11:09.950]
se deben enmarcar completamente en contexto

[00:11:11.920]
para poder hacer modelados a largo plazo de manera más eficaz.

[00:11:16.660]
Si relacionamos todo,

[00:11:18.120]
finalmente recurrimos a algunos modelos numéricos.

[00:11:21.140]
Utilizamos los conjuntos de modelos de Geo Studio

[00:11:24.790]
con Air/w, Temp/w, CW NC tran,

[00:11:28.530]
porque hay muchos procesos diferentes,

[00:11:31.170]
como vieron cuando hablé sobre el modelo conceptual,

[00:11:33.750]
que afectan las condiciones térmicas cerca de la superficie.

[00:11:37.750]
Aquí tenemos una especie de temperatura media anual

[00:11:42.650]
cerca de la superficie de esta instalación de almacenamiento de roca estéril

[00:11:45.150]
a largo plazo.

[00:11:46.920]
Tenemos la profundidad a lo largo del eje Y,

[00:11:48.500]
valores de profundidad desde la superficie.

[00:11:49.830]
Junto con el eje X, tenemos un promedio anual

[00:11:53.790]
y la línea de puntos en negro

[00:11:55.630]
en el medio representa la interconexión

[00:11:57.000]
entre el sistema de cubierta y la roca estéril reactiva.

[00:11:59.930]
Se puede ver que la capa activa se extiende

[00:12:04.260]
hacia la roca estéril reactiva.

[00:12:06.970]
Entonces, si pensamos en cuál era nuestro objetivo original

[00:12:11.940]
y cuál era nuestro modelo conceptual original,

[00:12:15.732]
si se nos preguntara

[00:12:18.750]
si esto permite cumplir el objetivo

[00:12:20.200]
de mantener la capa activa dentro del sistema de cubierta,

[00:12:23.670]
la respuesta sería: “no”.

[00:12:27.250]
Sin embargo, estamos omitiendo algunos puntos importantes

[00:12:30.400]
como mencioné al principio.

[00:12:32.450]
Si pensamos solo en el objetivo

[00:12:34.100]
de mantener la capa de congelación y descongelación

[00:12:36.680]
dentro del sistema de cubierta,

[00:12:38.720]
estamos omitiendo el principal objetivo general

[00:12:40.840]
de lograr una buena calidad del agua.

[00:12:45.030]
Y la suposición que subyace a ese modelo conceptual original

[00:12:49.770]
o ese objetivo original

[00:12:51.670]
de que cualquier partícula de roca que genere ácido

[00:12:55.040]
que se pueda descongelar puede contribuir a la carga, es lo que genera

[00:13:00.470]
esa falla que el modelado está indicando.

[00:13:04.720]
Sin embargo, no estamos considerando el aspecto del tiempo, ¿verdad?

[00:13:12.200]
La suposición de que cualquier

[00:13:13.730]
partícula de roca estéril que pueda contribuir a la carga,

[00:13:16.210]
lo hará, puede ser correcta en algún momento

[00:13:19.850]
en el futuro.

[00:13:20.830]
Pero, lo que vemos a partir del modelado es que

[00:13:23.070]
esa no es una suposición correcta en cuanto a los plazos

[00:13:25.100]
que estamos observando.

[00:13:26.820]
Por lo tanto, debemos comprender que, si nuestro modelo conceptual es estático

[00:13:31.970]
y no comprendemos los procesos

[00:13:34.700]
que están conduciendo al impacto real,

[00:13:38.180]
no lograremos comprender bien

[00:13:39.940]
si la estrategia de gestión que estamos observando

[00:13:43.160]
es exitosa o no.

[00:13:45.170]
Entonces, básicamente, no consideramos el plazo

[00:13:48.670]
en nuestro modelado,

[00:13:49.634]
perdemos todo el color de la solución.

[00:13:54.050]
Si realmente consideramos nuestro modelo conceptual

[00:13:56.120]
en el contexto del tiempo,

[00:13:58.950]
podemos pasar de ese dibujo en 2D

[00:14:02.270]
a una imagen más colorida.

[00:14:05.370]
Entonces, cuando volvemos y observamos los mismos resultados

[00:14:07.610]
en el contexto del tiempo y los objetivos generales,

[00:14:13.600]
podemos ver que su resultado anticipado

[00:14:18.600]
no se puede medir solo por la comprensión

[00:14:21.030]
de si el sistema de cubierta permanece congelado.

[00:14:24.010]
Se debe obtener una visión más amplia de qué impacto tiene

[00:14:27.170]
en la calidad del agua el hecho de no estar completamente congelado todo el tiempo.

[00:14:31.280]
Puede suceder que nuestra estrategia de gestión

[00:14:34.270]
del sistema de cubierta funcione perfectamente, se mantiene la congelación

[00:14:38.270]
y no hay presencia de roca estéril reactiva que pueda descongelarse,

[00:14:40.950]
pero que todavía exista la posibilidad de tener problemas con la calidad del agua

[00:14:43.037]
si pensamos en cómo se lo enmarcó originalmente.

[00:14:47.860]
Pero, eso no significaría

[00:14:49.150]
que la estrategia de gestión es exitosa

[00:14:50.760]
porque todavía hay problemas con la calidad del agua.

[00:14:56.890]
Cuando pensamos en el modelado

[00:14:59.270]
desde una perspectiva diferente,

[00:15:00.450]
y realmente pensamos en los modelos conceptuales

[00:15:02.400]
y los diferentes procesos que están teniendo lugar,

[00:15:04.440]
y los relacionamos con la calidad del agua,

[00:15:06.820]
y no observamos el resultado solo en términos de

[00:15:09.950]
congelación-descongelación,

[00:15:11.320]
podemos obtener una imagen más completa

[00:15:14.160]
de la apariencia de un cierre exitoso en el sitio.

[00:15:18.244]
Por lo tanto, esto se reduce

[00:15:20.290]
a que los diseños de cierre exitosos

[00:15:22.040]
que podrían ocurrir en un futuro lejano

[00:15:25.610]
realmente necesitan contar con un modelo conceptual sólido de implementación

[00:15:28.480]
para poder tomar decisiones de gestión exitosas.

[00:15:31.340]
Para ello,

[00:15:32.173]
se debe comprender el efecto del tiempo en la implementación,

[00:15:35.140]
no solo comprender sus pasos.

[00:15:38.060]
Se deben contextualizar los datos de campo

[00:15:40.590]
que pueda haber, para asegurarse

[00:15:42.810]
de que se están haciendo las suposiciones correctas

[00:15:44.270]
con los datos que se cuenta.

[00:15:46.090]
Durante todo este tiempo se podrán proyectar las

[00:15:49.280]
condiciones futuras con mayor certeza

[00:15:51.540]
que si solo se piensa en los modelos conceptuales

[00:15:54.776]
en un espacio estático.

[00:15:58.240]
Gracias a todos por escuchar esta breve charla.

[00:16:01.500]
Espero que encuentren algo de su interés

[00:16:03.920]
que puedan llevarse.

[00:16:04.753]
Si tienen alguna otra pregunta

[00:16:06.130]
sobre este caso práctico particular

[00:16:08.140]
o cualquier problema que puedan estar enfrentando,

[00:16:10.210]
no duden en enviarnos un correo electrónico a [email protected].

[00:16:14.330]
Gracias.