Características geológicas y geotécnicas de los lodos de flotación de la Sierra Minera de Cartagena-La Unión (SE España)

Abstract

We present the results of a geological and geotechnical characterization of the metallurgic waste from the Sierra Minera de Cartagena-La Union. We have studied eight tailings dams from which we collected and analysed 42 samples of metallurgic waste. We measured grainsize distribution, the specific gravity of solid particles, plasticity index, permeability, both in situ and in the laboratory, direct shear characteristics and moisture content. According to size distribution the tailings can be classified as sandy silt. Their plasticity index ranges from medium to nil. The internal friction angle varies between 28 and 42 degrees. Cohesion is between 0 and 2.2 t/m2. The specific gravity of the solid particles ranges widely from 1.8 to 4 g/cm3. The saturated hydraulic conductivity values vary between 1.3x 10-5 and 3.2x 10-9 m/s. The water content measured in situ shows that the degree of saturation remains relatively high despite low rainfall and high evaporation rates. Several tailings dams have failed. The leading causes of tailings-dam failure are: 1) slope instability; 2) overflow; 3) erosion; and 4) subsidence or collapse. The main factor leading to dam failure is that the tailings stored in the ponds are highly saturated

En el trabajo se presentan los resultados de la caracterización geológico-geotécnica de los lodos de flotación (LF) de la Sierra Minera Cartagena-La Unión. Se han estudiado los LF almacenados en ocho presas, en las que se ha realizado la toma y caracterización de 42 muestras. Se han efectuado ensayos granulométricos, medida del peso especifico de las partículas sólidas, determinación del índice de plasticidad, medidas de permeabilidad in situ y de laboratorio, corte directo y humedad. Los LF según los análisis granulométricos se clasifican como limos arenosos. Presentan un índice de plasticidad medio, bajo a nulo. El ángulo de fricción interna varía entre 25 y 42 grados. La cohesión es nula o baja entre 0 y 2,2 t/m2. El peso específico de las partículas sólidas tiene un amplio rango de variación entre 1,8 y 4 g/cm3. La conductividad hidráulica saturada oscila entre 1,3x10-5 y 3,2x10-9 m/s. Las determinaciones in situ de humedad muestran que el grado de saturación permanece relativamente elevado, a pesar de las bajas precipitaciones y las elevadas tasas de evaporación. Varias presas de residuos han fallado. Las principales causas de fallos ó rotura de las presas son: 1) deslizamiento del talud, 2) sobrepaso de agua, 3) erosión del dique, 4) subsidencias o colapso del terreno. El principal problema que favorece el proceso de fallo o rotura de la presas es la existencia de un alto grado de saturación en los LF almacenados y el almacenamiento de agua en la laguna de decantación