15º. Congresso Brasileiro de Mineração. A experiência brasileira na gestão da hidrogeologia e geotecnia aplicadas à mineração

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1 15º. Congresso Brasileiro de Mineração Painel 2 Hidrogeologia e Geotecnia: agregando valor ao negócio A experiência brasileira na gestão da hidrogeologia e geotecnia aplicadas à mineração Geól. Paulo C. Abrão Belo Horizonte 24/09/2013 1

2 2

3 Importância do tema? Importância de sobra... Lida com aspectos da mineração que representam custos elevados. Lida com aspectos da mineração que envolvem riscos elevados. É a janela da mineração para a sociedade. Problemas com a lavra e o beneficiamento são assuntos internos. Emprego, bem estar social e impostos são assuntos de interesse dos empregados, do município e dos governos. Mas ruptura catastrófica de taludes da mina, ruptura de barragem, colapso de mina subterrânea e contaminação de corpos d água são assuntos que adentram a sociedade como um todo, se espalham pelo mundo, com exemplos recentes. 3

4 Geotecnia e Hidrogeologia Geologia de engenharia > geologia Geotecnia Mecânica das rochas > rochas Mecânica dos solos > solos Hidrogeologia > água subterrânea 4

5 Solos 5

6 Rochas 6

7 Geologia 7

8 Água subterrânea 8

9 Geotecnia: presença na mineração Estradas Estabilidade de taludes Barragens Fundações Terraplenagem Estabilidade de aberturas subterrâneas Pilhas de estéril 9

10 Estradas 10

11 Taludes 11

12 Barragens 12

13 Fundações 13

14 Terraplenagem 14

15 Aberturas subterrâneas (Ref. Instituto Federal de Educação, Ciência e Tecnologia, Pará, Escavações Mecânica das Rochas ) 15

16 Pilhas de estéril 16

17 Hidrogeologia: presença na mineração 1º. - Suprimento de água (regiões áridas e semi-áridas) 2º. Impacto nas operações da mineração Transporte de contaminantes Pressões elevadas em aberturas subterrâneas Efeito danoso em obras, por saturação dos terrenos Efeito danoso no desmonte de rochas Aumento do peso dos materiais a serem transportados Desgaste dos equipamentos de transporte 3º. Formas de desaguamento utilizadas Poços profundos, galerias de drenagem, valas e drenos DHP 17

18 Suprimento de água (Ref. DH Perfuração de Poços Ltda.) 18

19 Águas nos taludes 19

20 Transporte de contaminantes 20

21 Águas nas minas subterrâneas 21

22 Aumento do peso dos materiais manuseados Escavadeira RH400 capacidade 100 t. Se a umidade for 10%, a carga sólida carregada é de 90 t. Escavadeira RH400 capacidade 100 t. Se a umidade for de 20%, a carga será de 80 t, ou seja, redução de 20% no total ou de 11% parcial 22

23 Experiência brasileira - Hidrogeologia Métodos de drenagem das minas ATIVOS (antes da lavra): Poços profundos Galerias e drenos radiais PASSIVOS (após a lavra): Valas drenantes Drenos horizontais profundos (DHP) 23

24 Formas de drenagem Valas de drenagem Poços Profundos 24

25 Formas de drenagem Galerias de drenagem Drenos horizontais profundos (Ref. Brawner, Session 5, Johannesburg, 1970) 25

26 Experiência brasileira - Hidrogeologia a) Rebaixamento do nível d água subterrâneo Um pouco da história 1º. Estudo hidrogeológico para drenagem de mina a céu aberto no Brasil foi para a Mina de Tapira, em 1975/76, conduzido pela Geotécnica. 2º. O segundo trabalho parece ter sido da Fosfago, em Catalão, durante 1979, com orientação da Dames & Moore, dos Estados Unidos. 3º. Bertachini e Almeida (2003) mencionam que os trabalhos de desaguamento de grandes minas foram iniciados na década de º. Grandchamps, C.A.P. e Vélasquez, L.M.N. registram que no início da década de 80 foram iniciados os estudos para o desaguamento da mina de Águas Claras. 5º. Tárcia, R.F. et all (1986) informam que o 1º. Estudo hidrogeológico na mina de Conceição (VALE) foi efetuado em 1983, pela Themag Enga. 26

27 Experiência brasileira - Hidrogeologia b) Drenagem com drenos sub-horizontais Um pouco da história 1º. Programa de drenagem horizontal profunda, para estabilização de taludes, foi conduzido na Mina Cauê, da VALE, pela Geotécnica, com consultoria do Prof. Don U. Deere, no início dos anos

28 Experiência brasileira - Hidrogeologia 1. Valas drenantes (drena as you go ) Adotadas nas principais minas de fosfato do Brasil, como por exemplo: Tapira, Araxá e Catalão, de propriedade da VALE Fertilizantes, e Catalão, da Copebrás. São valas próximas dos pés dos taludes, em geral na plataforma de base, que vão sendo deslocadas à medida do aprofundamento da cava ou seu alargamento. 28

29 Exemplos de valas drenantes 29

30 Experiência brasileira - Hidrogeologia 2. Poços Profundos Adotados nas principais minas de ferro do Brasil, como por exemplo: Cauê, Conceição, Águas Claras, Timbopeba, da VALE, de fosfato, como Tapira e Araxá (VALE Fertilizantes). 30

31 Exemplos de poços profundos 31

32 Experiência brasileira - Hidrogeologia 3. Drenos horizontais profundos Certamente há minas que utilizam esta forma de drenagem para estabilização de taludes, mas não tenho ciência. Citarei o caso da mina Cauê. Foram executados algumas dezenas de drenos, com profundidades de até 120 m, em rocha. O trabalho executado foi registrado em artigo técnico publicado no simpósio SIAMOS 78, em Granada,Espanha. 32

33 Experiência brasileira - Hidrogeologia 3. Drenos horizontais profundos Aspectos interessantes de serem ressaltados: A eficiência da drenagem em alguns casos, com rebaixamento do nível d água de até 30 m, em 2 meses, como mostrado na figura seguinte. A metodologia de se medir as vazões durante a perfuração, buscando identificar os trechos mais saturados e com pressões mais elevadas, também ilustrado na figura seguinte. 33

34 Eficiencia da drenagem sub-horizontal profunda 34

35 Medição das vazões durante a perfuração do dreno 35

36 Experiência brasileira - Geotecnia 1. Estabilidade de taludes das minas a céu aberto 2. Barragens de rejeitos 3. Pilhas de estéril 4. Aberturas subterrâneas 36

37 Experiência brasileira - Geotecnia 1. Estabilidade de taludes Alturas dos taludes: na faixa de 100 m a 600 m Características principais: - perfil de intemperismo variável e profundo - níveis d água elevados - rochas metamórficas, com descontinuidades por fraturas, foliação e falhamento. 37

38 Experiência brasileira - Geotecnia 1. Estabilidade de taludes Minas de: - Fosfato taludes em solo ou rocha alterada, com alturas em geral menores que 200 m - Fosfato (de Cajati) taludes em rocha, com alturas que deverão atingir cerca de 500 m - Ferro taludes em solo ou rocha alterada, com alturas em geral menores que 400 m - Cobre Sossego e Salobo taludes em solo, rocha alterada e rocha sã, com alturas de até 600 m. - Calcário e brita em geral com taludes em rocha, com alturas de até 200 m 38

39 Experiência brasileira - Geotecnia 1. Estabilidade de taludes Algumas rupturas significativas: - Mina do Piçarrão (década de 70) área aproximada de m² (2 a 3 Mt) - Mina de Águas Claras (1992) (2 Mt) - Mina do Pico - Mina do Gongo Soco 39

40 Mina do Pico (Ref. Sergio Brito, 14º., 2011) 40

41 Mina de Águas Claras (Ref. Sergio Brito, 14º., 2011) 41

42 Mina de Conceição, VALE 42

43 Mina de Gongo Soco, VALE 43

44 Mina do Pico, VALE 44

45 Mina de Pedra Preta, Brumado, Magnesita 45

46 Mina de Cajati, Vale Fertilizantes 46

47 Experiência brasileira - Geotecnia 2. Barragens de Rejeitos Alturas até 150 m e volumes de vários Milhões de m³ Métodos construtivos: montante, linha de centro e jusante Materiais de construção: rejeitos ciclonados, solo, enrocamento 47

48 Barragem Sto. Antonio, Kinross, Paracatu, MG. 48

49 Barragem do Germano, Samarco 49

50 Barragem 1, Mina Cór. Feijão, VALE, Brumadinho, MG. 50

51 Barragem do Pontal, Vale, Itabira, MG. 51

52 Experiência brasileira - Geotecnia 3. Pilhas de Estéril Alturas de centenas de metros e volumes de milhões de m³ Materiais solos e rochas Há norma (ABNT) para construção de pilhas de estéril Construção sempre ascendente, com drenagem na base e dique de contenção de sólidos a jusante 52

53 Pilhas de estéril eram assim! 53

54 Pilhas de estéril eram assim! 54

55 Pilhas de estéril são assim! (revegetação) 55

56 Pilhas de estéril são assim! (quebra dos taludes) 56

57 Pilhas de estéril são assim! (dreno de fundo) 57

58 Pilhas de estéril são assim! (diques de proteção) 58

59 Mensagem para os Responsáveis pelas empresas de Mineração 1. Estabilidade de taludes Acompanhar de perto e investir no conhecimento da estabilidade dos taludes. Pequeno aumento do ângulo dos taludes pode representar milhões de reais em economia. Pequeno aumento do ângulo dos taludes pode representar milhões de reais em prejuízo e mortes de pessoas. Reduzir em 10% o tempo de reuniões, telefonemas e consulta de s e dedicá-lo ao projeto dos taludes da mina. Para ler na cama The role of slope stability in the economics, design and operation of open pit mines, Stewart and Kennedy, 1970, Stability in Open Pit Mining. 59

60 Mensagem para os Responsáveis pelas empresas de Mineração 1. Estabilidade de taludes Caso hipotético: mina circular, com raio da base de 500 m e altura de 500 m, com ângulo de 45 = Volume = 425 Mm³ Aumentar a inclinação em 5 > = Volume = 356 Mm³ Reduzir a inclinação em 5 > = Volume = 518 Mm³ Conclusão: aumentar ou diminuir a inclinação em 5 reduz ou aumenta o volume de estéril entre 69 e 93 Mm³ (cerca de 20% da massa total). Por outro lado, aumentar a inclinação, pode resultar em rupturas: 60

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66 Mensagem para os Responsáveis pelas empresas de Mineração 2. Barragens de rejeitos Acompanhar de perto e ser diligente na análise do projeto, na construção e no acompanhamento do comportamento das barragens de rejeitos. Não economizar na contratação dos projetos, nas investigações e na instrumentação das barragens. Construir as barragens no período seco. As barragens devem ser bem projetadas, bem construídas e bem monitoradas. É uma obra viva! As barragens estão seguras. As barragens não são seguras. Descuidos com estes cuidados podem custar muitos milhões de reais e muitos milhões de prejuízo, mortes e prisão. 66

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72 Mensagem para os Responsáveis pelas empresas de Mineração 3. Minas Subterrâneas Investir no conhecimento da mecânica das rochas nas minas. Ser diligente na análise dos riscos. Exigir instrumentação e interpretação continuada das medições. Engenheiros responsáveis pela estabilidade das aberturas devem ser atores e não historiadores. 72

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74 Muito obrigado pela atenção! Dúvidas? Questões? 74

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