Thesis:

Estudio experimental de la respuesta mecánica de mezclas de estériles y relaves mineros

El desarrollo de la minería de extracción de metales genera grandes volúmenes de residuos, divididos en relaves finos y estériles de roca gruesa. Los relaves se depositan como slurry en embalses, y el estéril en botaderos secos. El crecimiento de la industria minera ha aumentado el volumen de estos residuos y la envergadura de sus estructuras de almacenamiento, planteando el desafío de un manejo sustentable acorde a regulaciones nacionales e internacionales. La co-disposición de relaves y estériles ha sido propuesta como alternativa a métodos convencionales, minimizando riesgos asociados a la inestabilidad física y drenaje ácido (ARD). Esta estrategia requiere respaldo tecnológico y científico para su implementación segura. La investigación estudia el comportamiento y resistencia al corte de mezclas de estériles y relaves bajo cargas monótonas drenadas y no drenadas, mediante pruebas triaxiales CIU y CID. Se abordan variables como razón de mezcla, presión de confinamiento, compactación y granulometría. Ensayos con mezclas a razones R=2 y R=4 (masa seca estéril/masa seca relave) en presiones de 100 a 400 kPa mostraron una respuesta inicial contractiva seguida de dilatancia, con menor contractividad a mayores presiones y compactación. Se concluye que es poco probable falla por licuefacción estática en estas condiciones. El ángulo de fricción es mayor para R=4 que para R=2, ambos superiores al del relave. El ángulo aumenta con la presión, indicando interacción mecánica entre partículas gruesas de estéril. La línea de estado crítico (CSL) de R=2 tiene mayor pendiente que R=4, esta última similar al estéril de mina. Se establecieron regresiones entre parámetros de estado y razón de esfuerzo máximo normalizada, relacionando CSLs mediante vacíos de fracción gruesa y vacíos equivalentes.

The development of metal extraction mining generates large volumes of waste, divided into fine tailings and coarse waste rock. Tailings are typically deposited as slurry in ponds, while waste rock is stored dry in dumps. The growth of the mining industry has increased the volume of these wastes and the scale of storage structures, posing the challenge of sustainable management according to national and international regulations. Co-disposal of tailings and waste rock has been proposed as an alternative to conventional methods, minimizing risks related to physical instability and acid rock drainage (ARD). This strategy requires scientific and technological support for safe implementation. This study investigates the behavior and shear strength of tailings and waste rock mixtures under drained and undrained monotonic loads through CIU and CID triaxial tests. Variables such as mix ratio, confining pressure, compaction, and granulometry are considered. Tests with mixtures at ratios R=2 and R=4 (dry mass waste rock/dry mass tailings) under confining pressures from 100 to 400 kPa showed an initial contractive response followed by dilatancy, with contractivity decreasing at higher pressures and compaction. It is unlikely that static liquefaction failure occurs under these conditions. The friction angle is higher for R=4 than for R=2, both exceeding that of tailings. The friction angle increases with pressure, indicating mechanical interaction between coarse waste rock particles. The critical state line (CSL) slope of R=2 is higher than R=4, with the latter similar to waste rock. Regressions were established relating state parameters and normalized maximum stress ratio, linking CSLs through coarse fraction void ratios and equivalent void ratios