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12/12/2017 10:01

Barragens de mineração

Da Redação

 

A mineração, em linhas gerais, gera dois tipos principais de resíduos que são os estéreis, produzidos pela lavra ou retirada do minério da jazida, e os rejeitos produzidos pelo seu beneficiamento. A sua disposição pode ser feita: em superfície, em escavações subterrâneas e em ambientes subaquáticos. O rejeito é um material que não possui maior valor econômico, mas para salvaguardas ambientais deve ser devidamente armazenado.

Assim, as barragens de rejeitos são estruturas que têm a finalidade de reter os resíduos sólidos e água dos processos de beneficiamento de minério. Nos processos de beneficiamento, a quantidade gerada de rejeitos é muito alta, e a disposição é feita, dependendo dos objetivos econômicos da mineradora, em superfície, ou vinculada no processo de extração do minério de forma subterrânea ou a céu aberto. Nas estruturas da construção de uma barragem de rejeitos é importante a escolha da localização até o fechamento, que deve seguir as normas ambientais e os critérios econômicos, geotécnicos, estruturais, sociais e de segurança e risco.

A NBR 13028 (ABNT/NB 1464) de 11/2017 - Mineração - Elaboração e apresentação de projeto de barragens para disposição de rejeitos, contenção de sedimentos e reservação de água - Requisitos especifica os requisitos mínimos para a elaboração e apresentação de projeto de barragens de mineração, incluindo as barragens para disposição de rejeitos de beneficiamento, contenção de sedimentos gerados por erosão e reservação de água em mineração, visando atender às condições de segurança, operacionalidade, economicidade e desativação, minimizando os impactos ao meio ambiente. Esta norma não pretende abordar todos os aspectos das legislações federal, estadual e municipal, associados a seu uso. É de responsabilidade do usuário, em caso de eventuais conflitos de procedimentos normativos, estabelecer as práticas apropriadas para cada caso, em conformidade com as legislações vigentes e com a boa prática da engenharia.

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Como devem ser feitos os estudos tecnológicos e caracterização física dos rejeitos?

Como devem ser desenvolvidos os projetos da barragem?

Quais os fatores de segurança mínimos para barragens de concreto?

Qual o tempo de retorno mínimo a ser considerado para dimensionamento do sistema extravasor em função das consequências ou legislação vigente?

O termo barragem é utilizado pelos operadores de mina para se referir à completa instalação para disposição de rejeitos. A barragem é considerada como sendo a estrutura principal de contenção que envolve o sistema de disposição de rejeitos. No interior da estrutura de disposição de rejeitos pode haver também estruturas internas de retenção de sólidos e fluidos.

O termo “dique” também é usado por alguns operadores de mina, considerado como pequenas barragens, e muito utilizado para contenção de sedimentos de pilha de estéril e/ou área de operação. As barragens de rejeito podem ser construídas com terra (solo), enrocamento ou mesmo construídas com o próprio rejeito.

Em alguns casos, os rejeitos podem ser ciclonados para que se adequem às características geotécnicas requeridas, para serem utilizados como material de construção, e em outros não é utilizada a ciclonagem de rejeitos, porém a segregação hidráulica melhora as características geotécnicas dos rejeitos por meio da separação de partículas formada ao longo do fluxo de disposição.

Nesses tipos de barragens, as características dos rejeitos, em especial granulometria, resistência ao cisalhamento e permeabilidade são essenciais ao sucesso do projeto. Os métodos de alteamento podem ou não utilizar os rejeitos para sua construção. No método de alteamento a jusante, o material de construção é disposto a jusante do maciço inicial da barragem.

No método de alteamento de linha de centro, os materiais de construção são dispostos parte a jusante e parte a montante do dique inicial e, finalmente, no método de alteamento a montante, o material de construção é disposto a montante de um dique inicial.

O método de alteamento a montante envolve uma atenção especial nas fases de projeto, construção, operação e desativação, e sua escolha deve ser pautada por um maior nível de detalhamento na engenharia dos rejeitos, sejam eles utilizados como fundação ou como material de construção, bem como nos elementos de drenagem interna e análise para solicitações de carregamento não drenado. Para este método, o manual de operação deve ser incluído no projeto e deve ser detalhado para evitar erros de operação.

O método de empilhamento drenado destaca-se como um detalhamento na engenharia dos rejeitos, quanto às características granulométricas e permeabilidade adequadas e controladas durante toda a sua vida útil, para que a livre drenagem ocorra, permitindo que a estrutura esteja em condições não saturadas.

Os tipos de barragens de mineração são os seguintes: barragens para disposição rejeitos, sedimentos e/ou lamas (incluindo diques de fechamento/sela ou estruturas de retenção para rejeitos espessados); barragens para contenção de sedimentos gerados por erosão hidráulica; barragens para acumulação de líquidos contaminados; barragens para coleta de percolado e barragens de polimento; barragens para fechamento de cavas exauridas em cavas de mineração; barragens para acumulação de água industrial para o beneficiamento do minério.

A ficha técnica da barragem deve informar as características físicas que definem a barragem projetada e a bacia de drenagem, incluindo tipo de barragem, altura final, elevações de base e de crista, comprimento e largura da crista, ângulo de talude geral, largura de bermas, ângulos de taludes entre bermas, altura dos taludes entre bermas, volumes do maciço e reservatório, vertedouros, vida útil operacional, área ocupada pelo reservatório, área de desmatamento, critérios de projeto aplicáveis e informações sobre o projetista.

Para as barragens de rejeitos devem ser descritas as técnicas de disposição avaliadas, de forma comparativa, justificando a escolha feita para o projeto. Em barragens de rejeito do tipo construídas com o próprio rejeito, enfoque especial deve ser dado às características físicas e propriedades geotécnicas e de sedimentação dos rejeitos, como granulometria, resistência ao cisalhamento e permeabilidade.

É obrigatório que estes parâmetros sejam completamente investigados e entendidos, mediante a execução de ensaios de laboratório e eventualmente “in situ, na fase de projeto, implantação e operação, devendo ser revisados durante a vida operacional da barragem. A correta seleção do método de disposição permite que o projeto da barragem de rejeitos seja seguro, econômico e atenda às funções requeridas durante toda a sua vida útil, incluindo também o fechamento.

É importante destacar que o método de disposição selecionado pode influenciar alguns aspectos relacionados ao balanço e gerenciamento hídrico do projeto. Para a caracterização química dos rejeitos, descrever e analisar tecnicamente os resultados dos ensaios de caracterização química dos rejeitos a serem dispostos ou utilizados como material de construção das barragens.

Os rejeitos devem ser amostrados, caracterizados e classificados conforme as NBR 10004, NBR 10005, NBR 10006 e NBR 10007. Recomenda-se ainda que seja avaliado o potencial de geração de drenagem ácida ou radioativa.

Cabe destacar que a caracterização química dos rejeitos também é elemento condicionante na seleção do método de disposição, podendo influenciar na alternativa selecionada. Na ausência de legislação específica, as barragens que armazenam rejeitos classificados como perigosos podem demandar a implementação de revestimento de características impermeabilizantes.

Já os rejeitos classificados como Classe II A (não perigosos e não inertes) ou com potencial para geração de drenagem ácida ou de radionuclídeos, podem demandar uma avaliação hidrogeológica e hidrogeoquímica integrada ao projeto da barragem, incluindo caracterização e definição dos valores de referência prévios à implantação do empreendimento, visando verificar as vulnerabilidades do aquífero e definir a necessidade e o tipo de revestimento e/ou o controle a ser aplicado ao projeto.

Já os rejeitos inertes não são considerados contaminantes e, deste modo, não possuem potencial para afetar de forma negativa o meio ambiente nem a saúde humana, não demandando assim qualquer tipo de revestimento. O projeto da barragem pode ser desenvolvido em níveis conceitual, básico e executivo.

O nível conceitual é uma etapa do projeto em que a barragem é concebida como estrutura para disposição de rejeitos e outras funções subsidiárias, ainda não contemplando os dimensionamentos da barragem. Nesta etapa são apresentados o estudo de alternativas locacionais e tecnológicas, os critérios de projeto, as premissas e restrições, a curva cota-volume e também o tipo de barragem selecionada. Normalmente são preparados no projeto conceitual os desenhos-chave preliminares do projeto, como a base topográfica, planta de situação, seção-tipo e eventuais detalhes que permitem estabelecer o conceito definido para o projeto.

O nível básico é a etapa subsequente ao projeto conceitual. Nessa etapa são validadas as premissas e hipóteses assumidas no projeto conceitual. Os resultados das investigações geológico-geotécnicas e levantamentos topográficos são utilizados para os dimensionamentos básicos da barragem. Os dimensionamentos geotécnicos e hidráulicos, os planos de manejo de disposição de rejeito, captação de água, os desenhos e especificações de projeto são preparados em nível de detalhe e precisão que permitam que as obras sejam contratadas, em condições contratualmente seguras e claras quanto às quantidades de serviços e características de qualidade.

O nível executivo é a etapa final da engenharia em que são feitos os dimensionamentos finais relacionados às estruturas auxiliares, como dimensionamento e cálculo estrutural e desenhos de detalhe de vertedouros, galerias, drenagens superficiais e acessos. Nesta etapa também é detalhado o plano de implantação do projeto e documentos complementares para a implantação e futura operação da barragem.

O projeto executivo necessita ter nível de detalhe para a execução da obra e, portanto, deve definir toda a geometria e as características de qualidade dos materiais de construção utilizados. As eventuais necessidades de alterações do projeto executivo da obra devem ser relatadas no documento de como construído “as built”.

O projeto executivo deve abordar os aspectos operacionais que interferem no projeto por intermédio de um manual de operações detalhado. As análises de estabilidade devem envolver, para cada etapa, isoladamente e em conjunto, o maciço de partida e a sua fundação, os maciços de alteamento (montante, linha de centro ou jusante), sua fundação e o rejeito disposto.

Para tanto, as superfícies potenciais em análise devem considerar possibilidades de ruptura local e global. Os valores mínimos de fator de segurança a serem determinados pelas análises determinísticas de estabilidade devem considerar as condições de carregamento, drenado ou não drenado, de cada um dos materiais envolvidos.

Para condições não drenadas de carregamento, as análises de estabilidade podem ser executadas em tensões totais, com a utilização de parâmetros de resistência não drenada ou em tensões efetivas, com a utilização de parâmetros efetivos de resistência e poropressões estimadas. Para condições drenadas de carregamento, as análises de estabilidade devem ser efetuadas em tensões efetivas, com a utilização de parâmetros efetivos de resistência ao cisalhamento e poropressões estimadas por rede de percolação.

Os parâmetros de resistência de pico ou residual podem ser utilizados para as diferentes situações encontradas, devidamente justificados em projeto. Os fatores de segurança mínimos, conforme tabela abaixo, devem ser obtidos, independentemente do tipo de análise e das condições de carregamento.

 

 

A erosão interna pode ocorrer quando as forças de percolação forem elevadas o suficiente para mover as partículas de solo, gerando um processo de erosão regressiva (“piping). A barragem deve ser projetada e dimensionada para que não haja erosão interna tanto no maciço quanto na fundação. Deve ser verificada com base nos materiais a serem empregados na construção da barragem, nos gradientes hidráulicos e na condição da fundação e das ombreiras.

A liquefação pode ser entendida como o comportamento na ruptura de materiais granulares e/ou finos com baixa coesão, fofos, saturados e com tendência à contração, que sob solicitações ou carregamentos não drenados, gera acréscimo de poropressão e consequente redução da tensão efetiva, caracterizando uma queda substancial na resistência ao cisalhamento não drenado. Nas barragens com potencial de liquefação, deve-se avaliar a segurança utilizando envoltórias de resistências não drenadas, que apresentem comportamento contrátil, por meio de ensaios de laboratórios e/ou ensaios de campo, quando disponíveis.

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