Muchas minas de oro sudafricanas han llegado al final de su vida útil y han cerrado o están en proceso de cierre. Los acuíferos dolomíticos recubren los arrecifes auríferos del supergrupo Witwatersrand, y muchas de las minas de oro se han visto perturbadas por la entrada de aguas extrañas en las labores subterráneas durante su vida operativa. Ha sido necesario un costoso bombeo subterráneo para desecar las minas. Cuando las minas dejan de funcionar, el coste del bombeo es una carga importante para los propietarios. Como consecuencia, algunas minas han dejado de bombear y han vuelto a inundar las explotaciones mineras abandonadas. Cuando haya minas adyacentes que sigan en funcionamiento, es necesario asegurarse de que se instalan pilares de barrera de agua y tapones de agua de hormigón diseñados adecuadamente para impedir la entrada de agua. SRK ha evaluado varios pilares de barreras de agua y ha realizado diseños detallados de tapones de agua de hormigón y supervisado la construcción.
El primer paso del proceso consiste en examinar los planos de la mina e identificar los pilares existentes que tengan la anchura suficiente para funcionar como pilar de barrera contra el agua y se extiendan por todo el límite de la mina. La estabilidad de los pilares debe evaluarse utilizando modelos numéricos, los datos geotécnicos disponibles y las directrices empíricas de diseño, que se basan en un siglo de experiencia e investigación en las minas de oro de Witwatersrand. También hay que tener en cuenta las posibles filtraciones a través de las principales estructuras geológicas que atraviesan el pilar.
A continuación, es importante identificar los túneles que atraviesan el pilar límite y evaluar los lugares adecuados para la construcción de tapones de agua de hormigón, que pueden impedir el flujo de agua a través de estos túneles. Deben evitarse las estructuras geológicas importantes, las condiciones de masa rocosa débil y las condiciones de tensión adversas. Se debe realizar un mapeo detallado de las juntas y las fallas menores, pruebas de permeabilidad y pre-lechada. Los tapones de hormigón deben diseñarse para resistir el cizallamiento a lo largo de la interfaz entre el hormigón y la roca, bajo la presión máxima del agua cuando la mina esté completamente rehidratada. Para el diseño se suelen utilizar modelos analíticos sencillos que suponen una interfaz plana. Un modelado numérico más detallado puede simular el aumento de la resistencia al cizallamiento debido al entrelazamiento como resultado de la superficie irregular de la roca, lo que demuestra que los verdaderos factores de seguridad son mucho mayores. Para minimizar las filtraciones es importante asegurarse de que el gradiente hidráulico a lo largo de la interfaz sea inferior a 50 y aplicar lechada a alta presión después de fundir los tapones. Las condiciones agresivas del agua también deben tenerse en cuenta en la selección de los materiales de construcción.
El análisis de la minería histórica y de la sismicidad inducida por los fluidos durante la reinundación es esencial. Los tapones deben ser capaces de resistir los golpes de ariete y los daños debidos a fenómenos sísmicos extremos.
