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15º Congresso Brasileiro de Geologia de Engenharia e Ambiental
PROPOSTA DE FECHAMENTO DAS ESTRUTURAS GEOTÉCNICAS DA
MINA CÓRREGO DO MEIO
Henrique Alves1; Marínis Almeida 2; Germano Araújo 3; Hélio Cerqueira 4; Fabiano Mendanha 5
Resumo – Com o fim das operações extrativistas de uma mina surge a necessidade de reabilitação ambiental da área impactada. O Plano de Fechamento de Mina é uma ferramenta de extrema importância na orientação do empreendedor e outros agentes no processo de descomissionamento da mina. A Mina Córrego do Meio operou durante 9 décadas, encerrando as atividades em 2005. Neste artigo apresenta-se uma proposta de fechamento que abrange a cava, as pilhas de estéril, os diques de contenção de sedimentos e a barragem de rejeitos.
Abstract – The cessation of mining operations requires the environmental rehabilitation of the site. The Closure Plan is an important tool in guiding stakeholders and other professionals on the main issues related to the decommissioning of the mine. Activities of Córrego do Meio mine ended in 2005, after 9 decades of operation. This paper proposes a closure plan for the open pit, waste pile and dams.
Palavras-Chave – Fechamento de Mina; Cava; Barragem e Pilhas.
1 Eng., VOGBR Recursos Hídricos e Geotecnia, Belo Horizonte - MG (31) 2519-1037, [email protected]
2 Eng., MSc, VOGBR Recursos Hídricos e Geotecnia, Belo Horizonte - MG (31) 2519-1026, [email protected]
3 Eng., MSc, VALE S.A., Belo Horizonte - MG, (31) 3215-3880, [email protected]
4 Eng., MSc, VALE S.A., Belo Horizonte - MG, (31) 3215-3880, hé[email protected] 5 Eng., MSc, VALE S.A., Belo Horizonte - MG, (31) 3215-3880, [email protected]
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1. INTRODUÇÃO
A atividade de mineração vem sendo desenvolvida no Brasil desde a época do Brasil Colônia. Por se tratar de uma atividade extrativista de recursos naturais não renováveis, empreendimentos minerários possuem ciclo de vida operacional finito. Em consonância com este fato, gera-se, inevitavelmente, a necessidade de adoção de medidas voltadas para o fechamento destas minas.
Dias (2013) analisou 32 processos minerários de minas localizadas no Quadrilátero Ferrífero – Minas Gerais. Segundo o autor, 9 grandes minas possuem previsão de fechamento até o ano de 2030, sendo que 13 não submeteram ao DNPM o plano de fechamento de mina.
Segundo Sánchez et al. (2013) o abandono de uma mina era um conceito vislumbrado no passado. Neste contexto, Worrall et al. (2009) estima que mais 668 mil minas foram abandonadas no mundo, sendo 600 mil nos EUA. A partir de 1970 e 1980, a obrigatoriedade de recuperar ambientes degradados passou a ser considerada parte integrante de qualquer atividade mineira, inclusive do fechamento de mina (Sánchez et al., 2013).
A NRM nº 20 do DNPM, publicada em 2001, representa a primeira tentativa no âmbito federal para regulamentação do fechamento de minas. No entanto, ainda existem lacunas que devem ser solucionadas em termos de uma adequada desativação de um empreendimento minerário (Dias, 2013).
De acordo com Flores (2006), órgãos ambientais estaduais vêm inserindo o conceito de fechamento de mina nas legislações de proteção ambiental, visando garantir o adequado fechamento de minas.
O Conselho Estadual de Politica Ambiental (COPAM) do Estado de Minas Gerais estabeleceu por meio da Deliberação Normativa nº 127/2008 que o fechamento da mina deve ser planejado desde a concepção do empreendimento. Dispõe que o fechamento da mina deve ser planejado de forma a garantir que os impactos econômicos, ambientais e sociais sejam mitigados.
Segundo Sánchez et al. (2013) o fechamento é entendido como o momento, após o final da produção, que marca o término ou encerramento das atividades de desativação de uma mina. A desativação é o período que tem início pouco antes do término da produção e se conclui com a remoção de todas as instalações desnecessárias e a implantação de medidas que garantam a segurança e a estabilidade da área, incluindo a recuperação ambiental e programas sociais.
O Plano de Fechamento torna-se, portanto, uma ferramenta necessária para o adequado fechamento da mina. Segundo Sánchez et al. (2013) o Plano de Fechamento é um documento que orienta a empresa e outros agentes envolvidos, estabelece os objetivos de fechamento e descreve as medidas a serem tomadas para atingi-los.
2. MINA CÓRREGO DO MEIO
A Mina Córrego do Meio pertence a Vale S/A e está localizada no município de Sabará (MG), conforme visualizado na Figura 1, à noroeste do Quadrilátero Ferrífero, distante de 30 km de Belo Horizonte (MG). A Mina situa-se na porção sudoeste da Serra da Piedade, em uma sub-bacia do Rio das Velhas, próximo ao afluente do Ribeirão Sabará.
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Figura 1. Mapa de localização da Mina de Córrego do Meio na cidade de Sabará.
As atividades de lavra de minério de ferro na Mina Córrego do Meio iniciaram-se em 1916, com o objetivo de fornecer minério para uma companhia siderúrgica localizada em Sabará. Córrego do Meio operou até 2005, extraindo hematita e itabirito friável. Durante quase nove décadas de operação a mina pertenceu a três diferentes empresas, sendo adquirida pela VALE em 1997.
Em 2007, após a paralização das atividades extrativas, a Vale implantou o Centro de Pesquisas e Conservação da Biodiversidade do Quadrilátero Ferrífero (CeBio) nas dependências da Mina Córrego do Meio.
A Vale propõe como uso futuro da área, transformar a Mina Córrego do Meio em um espaço de desenvolvimento de pesquisas e atividades voltadas para a conservação e recuperação ambiental através do CeBio. Em 2009, a mina foi incluída na Lista dos Sítios Propostos para Geopark Quadrilátero Ferrífero da UNESCO.
Como parte integrante do Plano de Fechamento da mina, foram propostas medidas para recuperação das áreas que foram degradadas durante as atividades minerárias. A recuperação ambiental da cava, bem como das pilhas de disposição de estéril, dos diques de contenção de sedimentos e da barragem de rejeitos contemplam as medidas mais desafiadoras deste Plano de Fechamento. Estas estruturas geotécnicas são indicadas na Figura 2.
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Figura 2. Mapa de localização das estruturas da Mina Córrego do Meio. Fonte Google Earth.
2.1. Caracterização da Barragem do Galego
A Barragem do Galego está situada a noroeste, em relação à cava da Mina Córrego do Meio. Foi construída no ano de 1993 e passou por obras de alteamento e reforço da estrutura em 2002/2003 ficando com 40 m de altura. A crista da barragem está na elevação 907,0 m, com largura de 7,5 m e comprimento de 130,0 m. O talude de montante tem inclinação de 1V:2H e o talude de jusante inclinação de 1V:1,6H com bermas de 3,0m de largura a cada 10,0 m de altura.
O vertedouro de concreto armado foi dimensionado para a cheia de projeto de 10.000 anos, posicionado na ombreira esquerda. É composto por um trecho inicial em galeria retangular fechada, com seção hidráulica de dimensões 3,0 m x 1,7 m; o trecho remanescente ocorre em calha retangular aberta, dimensionado com seção hidráulica de dimensões 2,0 x 1,0 m.
Atualmente, com a paralisação das atividades de mineração, não há lançamento de rejeitos na mesma, e a contribuição de sedimentos que o reservatório recebe é oriunda da PDE Voçoroca além da bacia hidrográfica à montante. Destaca-se, portanto, que a praia de rejeito encontra-se consolidada.
2.2. Caracterização das Pilhas de Disposição de Estéril e Diques de Contenção de Sedimentos
A Mina Córrego do Meio possui três pilhas de estéril, denominadas Pilha 1, Pilha 2 e Pilha Voçoroca, conforme mostrado na Figura 2.
A Pilha 1 está localizada ao norte da cava com crista na elevação 1.128 m, com altura aproximada de 70 m, ocupa uma área de aproximadamente 18,6 hectares constituído de xisto/laterita e de itabirito compacto. A partir da elevação 1.060m até a crista final, o maciço da Pilha 1 sobrepõe a Pilha 2, fazendo-se uma concordância das bermas nessas elevações. De maneira geral os taludes da pilha estão totalmente revegetados com poucos indícios de erosões. A jusante da pilha há o Dique 1 que retém os sedimentos desta pilha.
A Pilha 2 está localizada ao noroeste da cava, com crista na elevação 1.123 m e 190 m de altura. O pé da pilha está a aproximadamente 500 m do Córrego das Lajes. A proteção do córrego é feita pelo Dique 2, que faz a contenção dos sedimentos gerados pela Pilha 2.
A Pilha Voçoroca está localizada à montante da Barragem do Galego, ao leste da cava, ocupando 8,6 hectares. A crista da Pilha Voçoroca está na elevação 1.050 m e a base na elevação 960 m. Esta pilha foi construída para tratamento de uma antiga voçoroca existente no local.
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O Dique 1 é constituído por enrocamento de gnaisse, com altura de 12 m e 30 m de comprimento. A elevação da crista se encontra na cota 939 m, e tem aproximadamente 5 m de largura.
O Dique 2 é constituído por enrocamento de gnaisse, com altura de 24 m e 50 m de comprimento. A elevação da crista está na cota 916 m, e tem aproximadamente 5 m de largura. Os dois diques funcionam como uma estrutura galgável. Atualmente, os reservatórios possuem pequena quantidade de sedimentos acumulada e não há formação de lago.
2.3. Caracterização da Cava Córrego do Meio
A cava, a céu aberto, da mina possui raio médio de 250 m, ocupando uma área de 21,9 ha. A altura máxima da cava aproximada é de 200 m. No fundo da cava, observa-se a formação de um lago na elevação 929 m com 9 m de profundidade.
A cava apresenta setores em itabirito, xisto e quartzito. Os itabiritos expostos na cava são predominantemente compactos, podendo apresentar grau de faturamento médio. Na região norte da cava observa-se o desenvolvimento de processos erosivos, em função da presença de porções mais friáveis no itabirito compacto. Observa-se pontos alguns pontos rupturas das bancadas, desencadeadas por deficiência de drenagem superficial. Nos pontos em que se identificou o desenvolvimento de erosões, o material friável, classificado como Classe V segundo Bieniawski (1989), mostrou-se totalmente ou parcialmente removido, expondo portanto o material Classe IV.
3. DESCOMISSIONAMENTO DA MINA CÓRREGO DO MEIO
De um modo geral, o descomissionamento da barragem, pilhas de estéril e cava contemplam o Plano de Fechamento da Mina de forma integrada. Assim, a barragem seria descaracterizada, sendo escavada parte do maciço de solo compactado e do depósito de rejeito, que fariam parte de um aterro dentro da cava, juntamente com o estéril retirado de algumas áreas das pilhas de estéril. Este aterro auxiliaria na recuperação de processos erosivos desenvolvidos na cava. Na Figura 3 apresenta-se o fluxograma da destinação dos materiais escavados.
Figura 3. Fluxo de materiais para obras de desativação da Mina Córrego do Meio.
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3.1. Desativação da Barragem do Galego
Para descomissionamento da barragem de rejeito, optou-se pela alternativa de descaracterizar a barragem permitindo a formação de sistemas alagados construídos, denominados wetlands. Esta alternativa proporcionaria uma feição mais bem integrada ao meio ambiente, contrapondo a alternativa clássica de manter as barragens como obras de engenharia funcionando.
“Wetland” é um ecossistema de áreas úmidas sujeitas a inundações periódicas ou permanentes, as quais mantêm o solo com umidade necessária para o desenvolvimento de plantas macrófitas. Prevê-se a necessidade de monitoramento, apenas do plantio realizado durante os três primeiros anos após a implantação das wetlands, decorrido esse período, o ecossistema tornar-se-á autossustentável.
Para a descaracterização o maciço da Barragem do Galego será rebaixado em 26 m de altura e a praia de rejeito será escavada de modo a atender uma inclinação de 13,7%, conforme seção apresentada na Figura 4. Assim, serão escavados 110 mil m³ de maciço e 257 mil m³ de rejeito, materiais que serão dispostos na cava.
O reservatório a ser formado possuirá pequena extensão e reduzida profundidade (3 metros), não haverá acúmulo significativo de água.
O maciço de solo compactado remanescente teria a superfície envelopada com enrocamento para permitir o escoamento de água em condições seguras evitando processos erosivos.
Figura 4. Seção final da estrutura galgável.
3.2. Desativação das Pilhas de Estéril e Diques de Contenção de Sedimentos
A desativação das Pilhas de estéril foi proposta buscando taludes com fator de segurança maior que 1,5. Assim, por meio de análises de estabilidade verificou-se a necessidade de rebatimento de alguns taludes da Pilha 1 e da Pilha 2, que apresentaram fator de segurança inferior a 1,5.
As seções de análise de estabilidade da Pilha 1 estão apresentadas na Figura 5. As seções BB e CC têm um dos taludes com altura superior a 20 m e inclinação acentuada. Os fatores de segurança obtidos para estas seções foram menores que 1,5 e o fator de segurança da seção AA foi maior que 1,5. Portanto para o fechamento da Pilha 1, propôs-se cortes nas áreas das seções BB e CC adequação de acessos e drenagem superficial, como indicado na Figura 6.
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Figura 5. Imagem em planta da Pilha 1 e indicação de seções principais. Fonte: Google Earth.
Figura 6. Arranjo geral de terraplenagem da Pilha 1.
A terraplenagem da Pilha 1 será de 113,3 mil m³ de corte e 9,1 mil m³ de aterro. Este material excedente será utilizado para o aterro da Cava Córrego do Meio.
As seções de análise de estabilidade da Pilha 2 estão apresentadas na Figura 7. A seção DD possui três taludes com altura acima de 15 m e inclinação acentuada e a seção FF tem um dos taludes com altura de 29 m. Os fatores de segurança obtidos para estas seções foram menores que 1,5 e o fator de segurança da seção EE foi maior que 1,5. Portanto, o projeto apresenta terraplenagem (corte e aterro) na área da Pilha 2 para adequar o fator de segurança das seções DD e FF. Em consequência houve adequação de rampas para acessos e drenagem superficial. A Figura 8 apresenta o arranjo geral de terraplenagem da Pilha 2.
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Figura 7. Imagem em planta da Pilha 2 e indicação de seções principais. Fonte: Google Earth.
Figura 8. Arranjo geral de terraplenagem da Pilha 2.
A terraplenagem da Pilha 2 será de 493,7 mil m³ de corte e 45,7 mil m³ de aterro. O aterro será executado com o material de corte e o restante do material escavado será utilizado para o aterro da Cava Córrego do Meio.
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A Pilha Voçoroca apresentou fator de segurança adequado, portanto para o seu fechamento foi proposto construção de sistema de drenagem superficial e revegetação.
O sistema de drenagem superficial projetado para as três pilhas é constituído por enrocamento e gabião em detrimento de estruturas convencionais em concreto, visando adequar estas estruturas com a paisagem.
Para o fechamento dos Diques 1 e 2 será realizada a retirada completa dos maciços de enrocamento até atingir o terreno natural. Assim, após as obras de fechamento das Pilhas 1 e 2 estes diques deverão ser removidos. O volume de enrocamento a ser removido é de 13,3 mil m³.
Após a remoção dos diques o talvegue natural será protegido com enrocamento e gabiões, cujo material de construção poderá ser da remoção dos próprios diques. E o restante do enrocamento poderá ser usado nas estruturas de drenagem de fechamento das Pilhas 1 e 2.
3.3. Desativação da Cava
Para desativação da cava, foi proposto um aterro, constituído por estéril lançado proveniente das Pilhas de Estéril 01 e 02, envelopado por solo compactado advindo da Barragem do Galego. Este aterro seria responsável por proteger os taludes mais afetados pelos processos erosivos. Após a execução do aterro seria lançado o rejeito da barragem, junto ao pé do aterro, conforme mostrado na Figura 9.
Figura 9. Seção típica do aterro da Cava.
A implantação do sistema de drenagem superficial é vista como de extrema importância para a adequada recuperação da cava. Portanto, as bancadas do aterro seriam revestidas para condução do escoamento superficial. Descidas d’água seriam responsáveis por coletar o fluxo d’água das bancadas e encaminha-las para o pé do aterro. Essas estruturas de drenagem foram concebidas em concreto, uma vez que as altas declividades inviabilizariam a implantação de estruturas de drenagem em enrocamento.
Erosões não cobertas pelo aterro seriam tratadas pontualmente, através de aterros em solo cimento ensacado. Para permitir a incorporação dos taludes da cava com a vegetação local, foi proposta a execução de mantas na face dos taludes.
4. CONCLUSÕES
O plano de fechamento de mina deve ser concebido de forma a integrar as ações de recuperação das estruturas da mina, como foi mostrado no Plano de Fechamento da Mina Córrego do Meio.
Este Plano de Fechamento foi desenvolvido após a paralisação da mina, tornando-o mais desafiador para o empreendedor. Sánchez et al. (2013) recomenda que as medidas envolvidas no plano de fechamento de mina também sejam adotadas durante a operação da mina. Desse modo, o empreendedor consegue descentralizar os recursos aplicados e, sobretudo, reduzir a possibilidade da progressão dos impactos, reduzindo, portanto, os recursos a serem despendidos.
A proposta de desativação da Barragem do Galego buscou a “descaracterização” da estrutura, a partir do estabelecimento de ecossistema de áreas alagadas, autossustentável do ponto de vista ambiental. Desse modo tanto o solo compactado do maciço quanto o rejeito
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depositado no reservatório devem ser escavados, transportados e destinados para a cava na recuperação das áreas degradadas por processos erosivos.
As ações propostas para desativação das Pilhas de Estéril objetivaram garantir a estabilidade física dos taludes das estruturas, buscando um fator de segurança superior a 1,50. Além disso, permitir direcionamento adequado da drenagem superficial para evitar o desenvolvimento de processos erosivos e rupturas de taludes. Sendo assim, selecionaram-se alternativas que consideravam preferencialmente escavações, uma vez que o material escavado será direcionado para execução do aterro da cava.
No caso da Cava Córrego do Meio, observa-se que medidas mitigadoras foram executadas, no entanto não se mostraram efetivas. Desse modo o diagnóstico realizado por profissionais capacitados, mostra-se como uma ferramenta de extrema importância para a identificação das causas que levaram a degradação da área impactada. Este diagnóstico deve subsidiar projetos de recuperação destas áreas.
As obras de desativação das estruturas de disposição de estéril e rejeito, bem como recuperação das áreas degradadas da cava, propostas neste trabalho envolvem escavação, transporte, lançamento e disposição de uma quantia de material superior a 919.200 m³.
Este quantitativo demonstra que obras de fechamento de cavas, pilhas de estéril e barragens podem corresponder a despesas significativas, que devem ser consideradas no estudo de viabilidade do empreendimento e planejadas, preferencialmente, durante a operação.
AGRADECIMENTOS
Os autores agradecem a VALE S/A pela disponibilização do projeto, bem como a VOGBR Recursos Hídricos e Geotecnia, empresa responsável pela elaboração destes projetos, pelo apoio no desenvolvimento deste trabalho.
BIBLIOGRAFIA
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