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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