Fechamento de Reservatórios de Rejeitos

Fechamento de Reservatórios de Rejeitos

Departamento de Engenharia de MinasEscola de Minas

Universidade Federal de Ouro PretoUfop

Desativação de Reservatórios de Rejeitos - Conteúdo

Projeto e operações de disposição de rejeitos

Questões sobre desativação de reservatório de rejeitos

Manejo do licor superficial

Reconformação do terreno e manejo das águas superficiais

Descarga do licor e seu manejo no longo prazo

Projeto e construção de coberturas de reservatórios de rejeito

Monitoramento

Projeto e Operações de Disposição de Rejeitos

Rejeitos são materiais depositados usualmente como polpaNo caso de rejeitos finos, espessamento, pastas, tortas ou disposição a seco estão se tornando métodos mais prevalecentesOpções de disposição convencional de rejeitos incluem

contenções constituídas por aterros compactados (diques/barragens) utilizando materiais de empréstimo ou estéril de minacontenções constituídas por rejeitos em alteamentos pelo método de montante, jusante e linha de centro

Lançamento de rejeitosRejeitos totais depositados por meio de espigotes resultando em segregação de partículas ao longo de uma praiaRejeitos ciclonados resultando num underflow com até 10% de finos e um overflow de finos depositados separadamente

Grandes porções dos rejeitos depositados ficam em geral na condição saturadaA disposição controlada de rejeitos pode permitir evaporação superficial que reduz o teor de umidade próximo à superfície no caso de disposição em ciclos (enchimento espera enchimento ...)

Questões sobre Desativação de Reservatório de Rejeitos

As características dos depósitos de rejeitos que precisam ser conhecidas As características dos depósitos de rejeitos que precisam ser conhecidas (obtidas) incluem textura (granulometria), poropressões, resistência ao (obtidas) incluem textura (granulometria), poropressões, resistência ao cisalhamento – perfis obtidos através de piezocones são úteis para essas cisalhamento – perfis obtidos através de piezocones são úteis para essas informaçõesinformaçõesO manejo da umidade superficial feito com critério durante as operações auxiliam (facilitam) em muito os trabalhos de desativação da áreaO manejo das água superficiais de modo a controlar o escoamento de montanteReconformação da superfície do reservatório de rejeitos de modo a eliminar acumulação de água; a menos que sejam tomadas medidas para limitar infiltração ou que esta seja aceitável no longo prazoDescarga do licor presente no vazios do rejeito dependente do tempo tanto em termos de quantidade como de qualidade após o fechamento, e o manejo dessa drenagemO projeto da cobertura e sua construção: traficabilidade da superfície do reservatório de rejeitos

Manejo do Licor SuperficialÉ fundamental que se disponha um modelo validado de balanço de É fundamental que se disponha um modelo validado de balanço de água para estimar a quantidade de licor presente na superfície do água para estimar a quantidade de licor presente na superfície do reservatório de rejeitos na época do fechamentoreservatório de rejeitos na época do fechamentoCaso seja esperado que esse licor superficial permanecerá, então Caso seja esperado que esse licor superficial permanecerá, então algumas medidas podem ser tomadas para sua eliminação como por algumas medidas podem ser tomadas para sua eliminação como por exemplo a técnica de evaporação forçadaexemplo a técnica de evaporação forçadaSe o excesso de licor não pode ser evaporado então ele terá que ser Se o excesso de licor não pode ser evaporado então ele terá que ser tratado antes da descarga, isto pode adicionar custos consideráveistratado antes da descarga, isto pode adicionar custos consideráveisDesativação de um reservatório de rejeitos pode somente ser iniciada uma vez que o licor superficial tenha sido removido de modo que a superfície possa secar e permitir o movimento de terra para recomposição do terreno e colocação de uma coberturaNo entanto, a presença de um espelho d’água permanente no topo do reservatório de rejeitos é algo a ser considerado; essa solução pode trazer consigo preocupações quanto à estabilidade das estruturas de contenção no longo prazo

Recomposição do Terreno e Manejo das Águas Superficiais

Para represamentos de rejeitos transversais a um talvegue, a descarga acontece a partir da crista do barramento e se acumula à montante do reservatórioA área da lagoa de decantação então se torna um ponto baixo do reservatório e uma drenagem positiva através dos rejeitos somente pode ser estabelecida se ela for preenchida (a menos que a desativação inclua um espelho d’água permanente no topo do reservatório de rejeitos já desativado)A recomposição do terreno pode significar a movimentação de grandes volumes de terra no final das operaçõesUma economia significativa de recursos pode ser obtida se o ponto de descarga dos rejeitos for posicionado ao final das operações para preencher as áreas baixas; nesse caso o balanço de água deve ser rigoroso de modo a evitar o galgamento (“overtopping”)O estabelecimento de uma drenagem superficial positiva eliminará a possibilidade de acumulação de água no topo do reservatório de rejeitos

Descarga do Licor e seu Manejo no Longo Prazo

Quantidade do licor A drenagem dos rejeitos é uma questão muito complexa consistindo de uma série de processos (adensamento/ressecamento/dessaturação)É lógico que a drenagem de longo prazo de um reservatório de rejeitos desativado (com “liner”) precisa ser planejadaSe o reservatório de rejeitos tem revestimento de fundo então todo o licor pode ser coletadoSe ele não tem, então o licor pode percolar pelo solo de fundação e atingir o lençol freático e a coleta pode ter de ser realizada através de poços interceptoresInicialmente pode ser necessário retornar a descarga do licor à superfície do reservatório de rejeitos ou produzir uma evaporação forçadaNo médio prazo pode ser possível evaporar o licor em lagoas ou tanques revestidos

Descarga do Licor e seu Manejo no Longo Prazo

Quantidade de licor (cont.)No longo termo o licor pode sofrer um tratamento passivo ou ser infiltradoObserve que a quantidade de licor no longo prazo depende do sucesso em se reduzir a infiltração superficial

Qualidade do licorA qualidade química do licor depende da geoquímica dos sólidos do rejeito como também dos reagentes usados na extração do metalPode ser difícil prever a qualidade do licor no longo prazo; um programa de monitoramento poderá ser necessário

Projeto e Construção de Coberturas de Reservatórios de Rejeito

A infiltração de água de chuva e de águas superficiais pode ser reduzida pela colocação de uma cobertura na superfície do depósito de rejeitosDiversas coberturas podem ser projetadas para realizar estes objetivos em diferentes condições climáticasAs condições da superfície do reservatório de rejeitos controlará a colocação da cobertura

Se ela estiver seca o suficiente com uma resistência ao cisalhamento compatível a cobertura poderá ser colocada diretamente em contato com superfície do depósito de rejeitosSe a superfície estiver ainda úmida com baixa resistência ao cisalhamento, poderá ser necessário a colocação de uma camada de geotêxtil para ajudar a separar a cobertura dos rejeitos

Colocar solo superficial (“meio de crescimento”) no topo da cobertura e revegetar

Monitoramento

Marcos (ou outros instrumentos) devem ser instalados na superfície da cobertura para que se possa monitorar recalquesMonitorar a quantidade e qualidade do licor drenando dos rejeitos (se possível)Monitorar os poços a jusante do reservatório de rejeitosGarantir qualidade na colocação/construção da coberturaRealizar observações visuais do aterro compactado (ou a contenção de rejeitos) e da cobertura para a análise de estabilidadeMonitorar o sucesso do trabalhos de revegetação

Programa de Monitoramento

As barragens são monitoradas com relação à:

Nível d’água no interior do maciço: piezômetros ou indicadores de N.A.

Vazão pelo dreno interno: medidores de vazão (chapas triangulares, p.ex.)

Vazão pelo vertedouro

Deslocamentos: marcos de deslocamento

Plano de Inspeção

Inspeções frequentes por pessoal da companhia – verificação de campo (check-list), com registro em software específico;

Relatório anual (“Preparação para o período chuvoso”), que indica necessidades de manutenção;

Relatório anual do desempenho do sistema; preparado por consultor externo;

Batimetria anual do reservatório.

Desativação de Barragens

Abandono x desativação

Desativação de barragens pode implicar em:remoção do barramento e material contido no reservatório

selamento do reservatório e construção de canal periférico de drenagem

manutenção do reservatório e necessidade de manutenção permanente

Em qualquer caso, maciço e dispositivos de drenagem devem suportar eventos extremos

Critérios de Desativação

Eventos extremosMCE – máximo sismo possível

PMP – precipitação máxima provável

Forças perpétuasadoção de Fator de Segurança compatível

desempenho dos sistemas de drenagem, selo, geomembrana

monitoramento/manutenção longo prazo

Objective: fine and sandy tailings disposal

Project: Bechtel, 1975

Starter Dam Height: 70 m

Raising for Upstream

Current Datas:

crest elevation: 910,0 m - 135 m of height;

82,74 million ton of sandy tailing and 23,74 million ton of slime.

Slime Desiccation Bays

Monthly Inspections

Piezometric Readings

Management of the Tailings Discharge Points

Germano Tailings Dam Management

GERMANO TAILINGS DAM STABILITY ANALYSIS /1998

Safety Factor = 1,321

GERMANO BUTTRESS TAILINGS DAM

GENERAL VIEW

CROSS SECTION

Initial elevation: 760,0 m

Final elevation: 920,0 m

Current elevation: 870,0 m

Downstream Slope

Upstream Slope

Superficial Drainage System

2

2.2

2.2

2.4

2.4

2.6

2.6

2.8

3

3.2

1.754 Rejeito arenoso Y (t/m3) = 1.6 Coesão (t/m2) = 0 Phi = 40 Núcleo do Dique de Areia

Y (t/m3) = 1.8 Coesão (t/m2) = 0 Phi = 40

Enrocamento no dique Y (t/m3) = 1.6 Coesão (t/m2) = 10 Phi = 40

Diques Y (t/m3) = 1.8 Coesão (t/m2) = 2 Phi = 30

Seção Longitudinal (x 1000)

0.00 0.05 0.10 0.15 0.20 0.25 0.30 0.35 0.40 0.45 0.50 0.55 0.60 0.65 0.70 0.75 0.80 0.85 0.90 0.95 1.00

(x 1000)

0.75

0.80

0.85

0.90

0.95

1.00

STABILITY ANALYSIS - PROJECT

Safety Factor = 1,754

Limit Water Level Position

1.8

2 2

2.2

2.2

2.4

2.6

2.6

2.8

1.667 Rejeito arenoso Y (t/m3) = 1.6 Coesão (t/m2) = 0 Phi = 40

Núcleo do Dique de Areia Y (t/m3) = 1.8 Coesão (t/m2) = 0 Phi = 40

Enrocamento no dique Y (t/m3) = 1.6 Coesão (t/m2) = 10 Phi = 40

Diques Y (t/m3) = 1.8 Coesão (t/m2) = 2 Phi = 30

Seção Longitudinal (x 1000) 0.00 0.05 0.10 0.15 0.20 0.25 0.30 0.35 0.40 0.45 0.50 0.55 0.60 0.65 0.70 0.75 0.80 0.85 0.90 0.95 1.00

(x 1000)

0.75

0.80

0.85

0.90

0.95

1.00

Safety Factor = 1,667

Worse Water Level Position

STABILITY ANALYSIS - PROJECT

1.832

Barragem Germano Jusante Análise de Estabilidade Arquivo: BJ-820_1.slp 30/06/03 Método de análise: Spencer

Superfície de ruptura considerando freática durante lançamento Alteamento na cota 820 Ruptura global

Rejeito peso específico = 1,8 t/m3 coesão = 0,5 t/m2 ângulo de atrito = 35

Aterro peso específico = 2 t/m3 coesão = 2,5 t/m2 ângulo de atrito = 38

Barragem Germano

100 150 200 250 300 350 400 450 500 550 600 650

Elevação (m)

740 760 780 800 820 840 860 880 900 920

Safety Factor = 1,822

STABILITY ANALYSIS

DESICCATION OF SLIME

Monitoring System for Data Collection

TEST AREA/ DESICCATION STUDIES

Pumping System

CRACKS ARRANGEMENT AFTER BEGINNING DESICCATION PROCESS

After 5 days

After 8 days

After 22 days

DESICCATION PROCESS

DREDGE

Bay 1

Bay 3Bay 2

Bay 4

DESICCATION BAYS

Current View After Closure

Barragem da Mineração Rio Verde

Cava 1

Vista aérea – junho/2001 Vista aérea – março/2003

DRENAGEM SUPERFICIAL

Reconformação Topográfica e definição da drenagem da Cava C1

Cava 1

Construção dos Diques 2 e 3

Pátio 1

Reabilitação Ambiental

Ruptura do Barramento por Abatimento da Fundação

Ruptura de Barragem por Evento Sísmico

Ruptura de Barragem por elevação do Nível d’Água (NA)

Ruptura de Barramento por Galgamento

Ruptura de Barramento por Piping

Ruptura de Barramento por Alteamento Excessivo

Fluxo de Escoamento de Rejeitos

Ruptura do Barragem de Rejeitos de Stava

Barragem de Rejeitos

São Bento Mineração

Reabilitação da Barragem

Rio Conceição

Canal de Efluente

Água da Barragem

Água de Reciclo da barragem

Tratamento do Efluente

São Bento Mineração

Reabilitação da Barragem

Reabilitação da Barragem

São Bento Mineração

Reabilitação da Barragem

São Bento Mineração

Reabilitação da Barragem

São Bento Mineração

Reabilitação da Barragem

São Bento Mineração

Reabilitação da Barragem

São Bento Mineração

Conclusões Nenhuma barragem pode ser considerada estável em longo prazo É possível construir barragens estáveis em longo prazoMuito conhecimento pode ser obtido de estruturas antigas e naturais O aspecto mais desafiador no projeto de longo prazo de um barramento de rejeitos está nos aspectos não técnicos Critérios de estabilidade em longo prazo exigem pesquisas nas seguintes áreas: Erosão interna Mudanças nas propriedades dos materiais em longo prazo Efeito do gradiente hidráulico na estabilidade do talude Interação entre rejeito, material de campeamento e fundaçãoErosão externa Pontos de escoamento