IMPORTÂNCIA DOS ASPECTOS HIDROGEOLÓGICOS E ESTRUTURAIS
PARA ELABORAÇÃO DE PROJETO EXECUTIVO DE TAMPONAMENTO
DE BOCAS DE MINA – MINA RIO HIPÓLITO, ORLEANS – SC
ESTUDO DE CASO
Krebs, A.S.J. 1; Souza, M.G.R.1; Garavaglia, L.1; Barbosa, V. C.2 1
SATC - Associação Beneficente da Indústria Carbonífera de Santa Catarina CTCL – Centro Tecnológico de Carvão Limpo
Rua ,73. Universitário. Criciúma/SC. CEP 88805-380. Tel. 34317608, fax 34317650. e-mail: antonio.krebs@satc.edu.br
2FAPESC – Fundação de Amparo à Pesquisa e Inovação do Estado de Santa Catarina
Parque Tecnológico ALFA – Rodovia SC 401, Km 01 – Prédio CELTA/FAPESC – 5º andar. João Paulo. Florianópolis/SC. CEP 88830-000.
Tel. (48) 3215-1200, fax (48) 3215-1200/3215-1230
RESUMO
A região correspondente ao extremo sul do estado de Santa Catarina teve grande parte de seu crescimento baseado na atividade mineira. Um Programa de Recuperação Ambiental com o objetivo principal de recuperação dos recursos hídricos está sendo desenvolvido desde 2002, em que a Carbonífera Palermo pretende tamponar as bocas de mina a fim de equacionar o problema de geração de drenagem ácida de mina. Este trabalho tem como objetivo realizar estudo hidrogeológico para verificar a viabilidade ou não de fechamento de bocas de minas, bem como identificar as fraturas a serem impermeabilizadas. Primeiramente são apresentadas as atividades realizadas para a caracterização hidrogeológica da área situada na localidade de Rio Hipólito, município de Orleans, SC. A impermeabilização de fraturas e subsidências, tamponamento das bocas de mina, desvio de água de montante e programa de monitoramento fazem parte das atividades propostas. De acordo com o estudo hidrogeológico desenvolvido na referida área demonstrou-se que é possível impermeabilizar fraturas e subsidências e tamponar as bocas de minas desde que determinadas recomendações sejam seguidas para realização destas atividades. No entanto, com relação às bocas de minas é recomendado que o projeto executivo considere que a pressão mínima exercida sobre as bocas devam ser de no mínimo 20 mca. Estas atividades equacionam o problema de geração de drenagem ácida de mina, preservando, de forma especial, os recursos hídricos.
Palavras-chave: Impermeabilização; Tamponamento; Drenagem ácida de mina; Bocas de mina.
ABSTRACT
The region corresponding to the extreme southern state of Santa Catarina had much of its growth based on mining activity. An Environmental Recovery Program with the primary goal of restoration of water resources is being developed since 2002, when the coal Palermo want to plug the mouths of mine to solve the problem of generation of acid mine drainage. This paper aims to conduct hydrogeological study to determine the viability or not closing the months of mines, as well as identifying the fractures to be sealed. First we present the activities for the hydrogeological characterization of the area located in the Rio Hipólito the city of Orleans, SC. The sealing of fractures and subsidence, plugging of the mouths of the mine, the amount of water diversion and monitoring program is part of the proposed activities. According to Survey carried out in that area showed that it is possible to waterproof and subsidence fractures and plugging the mouths of mines provided that certain recommendations are followed for such activities. However, with respect to the mouths of mines is recommended that the project executive considers that the minimum pressure exerted on the hydrants should be at least 20 mca. These activities equate the problem of generation of acid mine drainage, preserving, especially, water.
1. INTRODUÇÃO
A atividade de mineração, principalmente no extremo sul do estado de Santa Catarina, ocorreu em grande escala e sem preocupação com a preservação do meio ambiente. Um dos impactos mais relevantes desta atividade é a geração de drenagem ácida de mina (DAM), pois esta ocorre durante e após o funcionamento da mina, comprometendo, de maneira especial, os recursos hídricos. Fraturas e subsidências no terreno, originadas do caimento do maciço de cobertura da camada após o processo de desenvolvimento da mineração em subsolo, são às vezes encontradas em áreas onde houve atividade mineira no passado.
A partir de 2002 está sendo desenvolvido no estado de Santa Catarina um Programa de Recuperação Ambiental, envolvendo o Ministério Público Federal, órgãos ambientais e empresas responsáveis pelas atividades de mineração de carvão. Um dos principais objetivos deste programa é a recuperação dos recursos hídricos superficiais e subterrâneos.
Como parte integrante da recuperação ambiental desta área, ora em fase de execução pela Carbonífera Palermo, pretende-se tamponar as bocas de mina e equacionar o problema relacionado à geração de DAM. Para tanto, procedeu-se a este estudo hidrogeológico que fornecerá subsídios para o projeto de fechamento de cada boca de mina.
O objetivo deste trabalho é realizar estudo hidrogeológico para avaliar a possibilidade ou impossibilidade de fechamento de bocas de mina e identificar as fraturas resultantes de processos de subsidência as quais também deverão ser impermeabilizadas por ocasião do enchimento da referida mina.
O fechamento das bocas de mina e impermeabilização das fraturas de subsidência são atividades integrantes do Projeto de Recuperação Ambiental – PRAD em execução pela Carbonífera Palermo naquela área. Sabe-se que esta atividade é de fundamental importância para o equacionamento do problema de geração de DAM nesta área, contribuindo efetivamente para a recuperação ambiental desta área principalmente no que se refere aos recursos hídricos.
Inicialmente se apresentam as atividades realizadas para a caracterização hidrogeológica da área. A seguir, apresentam-se cenários para se verificar o comportamento do aquífero profundo por ocasião do enchimento da mina.
2. LOCALIZAÇÃO DA ÁREA
A área estudada situa-se na localidade de Rio Hipólito, município de Orleans, SC. O acesso pode se dar a partir da cidade de Orleans, percorrendo-se 20 km através de estrada não pavimentada, trafegável em qualquer época do ano. Também se pode chegar à área partindo-se de
Lauro Müller, percorrendo-se aproximadamente 10 km através de estrada não pavimentada, trafegável em qualquer época do ano. A Figura 1 mostra a localização da área.
Figura 1: Localização da área de estudo.
3. CARACTERIZAÇÃO DO EMPREENDIMENTO
A empresa iniciou a lavra subterrânea nesta unidade em 1976, com aplicação do método longwall com frente de 80m e de 140m. O método de lavra por longwall foi substituído pelo tradicional câmaras e pilares (room and pillar) devido à presença da camada de arenito no lugar da denominada “quadração”, parte intermediária da camada de carvão. Esta lavra subterrânea foi encerrada em 1986. A área minerada em subsolo é mostrada na Figura 1.
De 1980 até o fechamento da mina, em 1986, além da lavra subterrânea a empresa lavrou pequenas áreas a céu aberto ao longo da linha de afloramento da camada de carvão Barro Branco. Esta lavra ocorria com pequenos avanços em função da limitação dos equipamentos disponíveis na época, resumidos a um trator de esteira de 50t., uma escavadeira de 15t., uma carregadeira sob pneus e três caminhões de caçamba de 10 t.
Normalmente os estéreis de subsolo, principalmente a “voadeira” (arenito), eram depositados nos painéis de lavra sob a forma de taipas como material de enchimento, auxiliando no suporte do teto da mina. Apenas nas galerias de avançamento, que deveriam permanecer necessariamente
desobstruídas, e em situações em que o espaço disponível nas frentes de lavra era insuficiente para acomodá-los, os estéreis eram levados em vagonetes e encaminhados ao depósito de rejeito.
4. ATIVIDADES DESENVOLVIDAS
4.1 Compilação de dados
Para a realização deste trabalho consolidaram-se as informações disponibilizadas pelas plantas, perfis litológicos de furos de sonda e relatórios da referida mina. Também se consideraram as informações do trabalho realizado por Krebs et al. (1982), por ocasião do Programa de Mobilização Energética de SC, executado pela CPRM para o DNPM. Com o objetivo de se avaliar os aspectos estruturais, interpretaram-se fotografias aéreas escala 1:25.000, datadas de 1976/78, e ortofotos escala 1:8.000, datadas de 2002, disponíveis na SATC/CTCL.
4.2 Georreferenciamento e Digitalização de mapas
Inicialmente se reuniram todas as plantas da antiga mina, das quais se selecionou para digitalização a de maior riqueza de detalhes. Cabe salientar que as plantas apresentavam péssimo estado de conservação, pois além de antigas foram efetivamente utilizadas em trabalhos de campo anteriores.
A etapa seguinte foi a do georreferenciamento das plantas, realizado através de ortofotocarta planialtimétrica na escala 1:20.000, datada de 2002, disponibilizada pelo Sindicato da Indústria de Extração de Carvão do Estado de Santa Catarina.
Concluído o georreferenciamento das plantas, definiram-se as feições a serem digitalizadas. O processo de sua extração realizou-se pela digitalização direta em ambiente digital de desenho assistido por computador, sendo o armazenamento realizado em banco de dados geográfico (SIG), em arquivos tipo shapefile (shp).
4.3 Localização dos piezômetros
Para acompanhar o comportamento do aquífero profundo durante toda a fase de enchimento da mina, construíram-se dois piezômetros: um posicionado no intervalo estratigráfico correspondente ao aquífero profundo e outro aprofundado até atingir a cota das antigas galerias.
Procurou-se colocar ambos os piezômetros próximos para atuarem como piezômetros multinível. O local em que eles foram construídos corresponde a uma área minerada pelo método da
lavra de longwall. Para seleção dos locais considerou-se também a cota da lapa da camada de carvão Barro Branco. Ambos foram locados na porção centro-sul da mina, onde a cota da referida camada é baixa com relação às demais porções da mina.
Ambos os piezômetros foram construídos pela empresa Geoprospec - Empresa de Prospecção e Sondagens. O PZ01 possui profundidade de 21m, tendo encontrado a galeria com 19,6m. O PZ02 possui profundidade de 11,5m e encontrou a galeria aos 10 m de profundidade.
4.4 Mapeamento de Fraturas e Subsidências
O trabalho de mapeamento das fraturas e subsidências foi desenvolvido em duas etapas. Primeiramente, através da leitura dos mapas de avanço de lavra em subsolo, identificaram-se todas as falhas encontradas por ocasião das atividades mineiras bem como os locais minerados por longwall. Em seguida, projetaram-se estes elementos sobre as imagens de satélite, escala 1:10.000, de 2007.
Na segunda etapa, realizou-se detalhamento em campo, tendo-se percorrido locais passíveis de fraturas e subsidências. Com o auxilio do material cartográfico citado e de um GPS, captaram-se as coordenadas UTM e as características referentes a tais fraturas.
Efetuaram-se também visitas aos moradores das propriedades inseridas no local de estudo nas quais se obtiveram informações sobre a existência de fraturas e subsidências. A Figura 2 abaixo mostra uma das fraturas encontradas na área de estudo.
Todas estas informações coletadas em campo foram devidamente consolidadas e armazenadas em um banco de dados e são mostradas na Tabela 1 abaixo.
Tabela 1 - Fraturas e subsidências identificadas no local de estudo.
Identificação UTM E UTM N Tipologia Drenagem
FR 01 653730 6869033 Fratura Aberta Entrando - Intermitente
FR 02 653714 6869020 Fratura Aberta Entrando - Intermitente
FR 03 653706 6868972 Fratura Aberta Não
FR 04 653482 6869028 Fratura Aberta Entrando - Perene
FR 05 653720 6868927 Subsidência Fechada Saindo - Intermitente
FR 06 653734 6869621 Subsidência Fechada Não
FR 07 653760 6869591 Subsidência Fechada Não
FR 08 653621 6869429 Subsidência Fechada Não
4.5 Medição de vazão
A fim de identificar possíveis entradas de água para o interior das galerias, realizaram-se medições de vazão ao longo de duas drenagens localizadas na área de estudo e nos efluentes das bocas de minas que se encontram sob estas drenagens. Mediu-se também a vazão no ponto AS03, situado à jusante da confluência dos referidos efluentes.
Os resultados das vazões medidas na área de estudo são mostrados na Tabela 2 abaixo.
Tabela 2 - Resultados das medições de vazão
Ponto UTM E UTM N Vazão (L/s)
AS 02 653514 6869078 1,0
Drenagem que entra na BM 03 653480 6869069 1,4
Saída da BM 03 653479 6869001 2,1
AS 01 653391 6868001 0,7
Drenagem sobre BM 01 653412 6869048 1,4
AS 03 653506 6868937 42,3
A análise das vazões medidas demonstra que a drenagem localizada sobre as bocas de minas 01 e 02 não contribui para infiltração de água para o interior da referida mina.
Quanto à drenagem situada sobre a boca de mina 03, o efluente entra integralmente para o interior da galeria através de uma fratura.
4.6 Coleta de águas
Para a caracterização da qualidade das águas locaram-se pontos de coleta em drenagens provenientes da encosta onde se localizam bocas da mina. Procedeu-se, inicialmente, à validação dos pontos nos quais se verificaram condições de amostragens e de acesso. Locaram-se três pontos em cursos d’água à montante das bocas de mina nas quais também se coletaram quatro amostras. A Tabela 3, a seguir, exibe o código e a descrição do ponto.
Tabela 3 - Localização dos pontos de coleta.
Ponto UTM E UTM N Descrição
AS 01 653391 6868001 Água superficial AS 02 653514 6869078 Água superficial AS 03 653506 6868937 Água superficial BM 01 655417 6868991 Boca de mina BM 02 655417 6868998 Boca de mina BM 03 653480 6869015 Boca de mina BM 04 653485 6869017 Boca de mina
A Figura 3, a seguir, apresenta os pontos coletados espacializados sobre a ortofotocarta, utilizada como base cartográfica.
4.7 Correlação das águas superficiais e subterrâneas
Com o objetivo de se verificar a natureza das águas que escoam através das BMs bem como de avaliar se ocorre contribuição das águas dos dois córregos para geração de DAM, correlacionaram-se as águas superficiais e as águas subterrâneas que afluem através das BMs.
A partir dos laudos de análises, elaborou-se o diagrama semilogarítmico de Schöeller Berkaloff. A interpretação do diagrama mostra que existem duas famílias distintas de água. Uma delas constituída pelas águas de boa qualidade, correspondentes aos córregos que drenam a área (pontos AS01 e AS02), e outra com águas que sofreram interferência das atividades de lavra em subsolo, que inclui todos os pontos de água subterrânea (BM01, BM02, BM03 e BM04) além do efluente final da área de estudo (AS03).
A Figura 4 mostra o diagrama de Schöeller com os resultados comentados acima.
Figura 4: Diagrama de Schoeller para os recursos hídricos superficiais e subterrâneos.
4.8 Caracterização geológica e estrutural da área
Na área estudada ocorrem rochas sedimentares, pertencentes às formações Rio Bonito e Palermo. Encaixados em falhas geológicas, ocorrem diques de rochas ígneas intermediárias e básicas, pertencentes à Formação Serra Geral. De maneira muito restrita, junto às principais drenagens, ocorrem depósitos aluviais.
A Formação Rio Bonito aflora de maneira contínua ao longo do vale do rio Hipólito, onde se posicionam as bocas de mina. Esta formação se dividiu em três membros por Mühlmann et al.
(1974) através da revisão estratigráfica da Bacia do Paraná: Triunfo, Paraguaçu e Siderópolis. Com relação ao Membro Siderópolis, Krebs (2004), através de correlações litofaciológicas com informações dos perfis litológicos dos furos de sonda, subdividiu-se este Membro em três sequências litofaciológicas na área da bacia carbonífera de Santa Catarina: Sequência Inferior, Sequência Média e Sequência Superior. Está constituída por uma espessa sequência de arenitos que intercalam camadas de siltito e carvão.
A Formação Palermo ocupa a maior porção da área estudada, onde constitui cobertura com espessura que varia de 10m até 40m. A Formação Palermo é litologicamente formada por siltitos cinza esverdeado a cinza escuro, que se tornam cinza amarelado quando intemperizados. Tendo em vista que as litologias desta formação são predominantemente pelíticas, quando intemperizadas dão origem a um solo residual argiloso, de cores variegadas, bastante utilizado como cobertura de áreas degradadas e também no setor cerâmico.
A Formação Serra Geral ocorre sob a forma de diques de diabásio, identificados por ocasião das atividades de lavra em subsolo na antiga Mina Rio Hipólito.
Os Depósitos Aluviais ocorrem na planície aluvial do Rio Hipólito e estão representados por depósitos de cascalhos que constituem barras e pequenos terraços ao longo do leito e margens do referido rio. Os cascalhos possuem tamanho variável desde grânulos até matacão e se constituem predominantemente por rochas graníticas. De maneira subordinada, ocorrem clastos de diabásio e arenito.
Com relação aos aspectos estruturais, sabe-se que o entendimento do comportamento estrutural desta área é fundamental para o projeto de fechamento das bocas de mina bem como para a definição de uma rede de monitoramento para acompanhar o enchimento da mina.
A interpretação das fotografias aéreas escala 1:40.000, datadas de 2002, ortofotos escala 1:8.000, datadas de 2007, bem como a leitura das plantas de avanço de lavra em subsolo da mina Rio Hipólito permitiram verificar que na área da referida mina ocorrem falhas com direções N450 - 600E, N450W e, de maneira subordinada, ocorrem também falhas N700W.
A leitura da planta de avanço de lavra em subsolo demonstra que a mina Rio Hipólito – subsolo é seccionada diagonalmente por uma falha N450 - 600E, a qual divide a área de subsolo em dois blocos, dos quais o posicionado para SE engloba toda a área minerada pelo método de longwall.
No setor oeste-sudoeste pode-se verificar que uma falha N450W que encaixa um espesso dique de diabásio. No setor centro-leste, também ocorre pequeno dique de diabásio relacionado a estas falhas.
Quanto ao comportamento estrutural da lapa da camada de carvão Barro Branco, a leitura dos perfis litológicos dos furos de sonda realizados no entorno da mina (sigla RH e BV) permite
verificar que a cota da lapa da referida camada varia de 327,60m no furo RH 22 até 332,50m no furo RH 15. Nas proximidades do poço de ventilação, situado na porção noroeste da mina, a cota da lapa da camada Barro Branco é de 332,45m (furo RH 21). Nas proximidades do limite sul da área minerada em subsolo, os valores da cota da camada variam de 330,20m (RH 13) a 330, 41m (RH 11). As cotas mais baixas ocorrem nas proximidades do lado leste, como demonstram os furos RH 16, RH 17, RH 19 e RH 22, com cotas de 329,50m, 329,20m, 329,60m e 327,60m, respectivamente. A Figura 5 exibe a localização dos furos e a área minerada em subsolo.
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Figura 5: Localização dos furos RH e seções geológicas. A figura mostra também a área minerada em subsolo.
A leitura da Figura 6 mostra que nas proximidades das bocas de mina 1 e 2, ambas situadas a oeste (como mostra a Figura 3), a cota da lapa da camada é de 314,20m e que nas proximidades das bocas de mina 3 e 4, situadas um pouco mais a leste e que constituem exutórios para a água de subsolo oriundo da área minerada pelo método longwall, a cota da lapa é de 316,71m.
Figura 6: Área minerada em subsolo e cota da lapa da camada de carvão Barro Branco.
4.9 Caracterização Hidrogeológica
Na área da antiga Mina Rio Hipólito, ocorrem dois sistemas aquíferos principais: um deles mais superficial, relacionado aos solos residuais das formações Palermo e Rio Bonito, aqui denominado aquífero freático, e outro relacionado às rochas areníticas das referidas formações, aqui denominado aquífero profundo. Devido ao escopo deste trabalho, dar-se-á mais ênfase ao aquífero profundo uma vez que ele está diretamente envolvido no enchimento da mina.
Tendo em vista que na porção da referida mina o relevo é forte ondulado e constitui um divisor de águas superficiais, esta área atua principalmente como área de circulação e ou recarga, e não como área de descarga (aquífero). Somente pequena porção situada no setor norte da mina atua como área de descarga e, portanto, constitui o aquífero freático na área estudada.
Do ponto de vista hidrogeológico, constata-se que este aquífero é livre ou semiconfinado, pouco extenso, com porosidade intergranular. Com relação ao sentido de fluxo, verificou-se que ele se processa em diferentes direções, dependendo principalmente da geometria do terreno. A recarga deste aquífero se processa de maneira direta a partir das precipitações pluviométricas e da infiltração nos solos residuais.
Na porção correspondente à área carbonífera, as rochas sedimentares do terço superior da Formação Rio Bonito (Membro Siderópolis) são as mais importantes do ponto de vista hidrogeológico e, na área da Mina Rio Hipólito, constituem o aquífero profundo.
As correlações litofaciológicas realizadas por Krebs (2004) através de perfis de furos de sonda demonstraram que a Formação Rio Bonito constitui sistema aquífero com múltiplos intervalos aquíferos relacionados geneticamente às diferentes associações litofaciológicas presentes no Membro Siderópolis.
Os trabalhos de campo permitiram verificar que na área da mina o aquífero profundo se relaciona às camadas de arenito que constituem o maciço de cobertura da camada de carvão Barro Branco. Do ponto de vista litológico, constitui-se de arenitos finos a médios, quartzosos, bem selecionados, porosos e permeáveis. Subordinadamente intercalam camadas de siltitos carbonosos e de carvão.
O modelo hidrogeológico, estabelecido a partir das informações geológicas e geomorfológicas, indica que a área da mina constitui pequeno alto estrutural. Desta forma, a recarga do aquífero neste local se processa principalmente a partir da infiltração das águas pluviais através dos solos residuais e rochas pelíticas da Formação Palermo. As fraturas abertas também constituem caminhos preferenciais para infiltração de água de dois pequenos córregos que drenam a área da mina.
Devido ao condicionamento estrutural da camada de carvão Barro Branco nesta área, pode-se constatar que bocas de mina que serão tamponadas constituem exutórios para as águas do aquífero profundo, pois se situam em locais onde a cota da lapa da referida camada de carvão é mais baixa com relação a outros setores da mina.
No caso das duas bocas de mina que drenam a área minerada pelo método longwall, a leitura da Planta de Mina (RAL, 1985) indica que na porção norte da mina, nas proximidades do final das duas galerias mestras que correspondem a bocas de mina, os valores da cota da lapa da camada de carvão são 317,03m e 318,15m e que nas proximidades das bocas de mina (setor sul), a cota da lapa da camada é de 316,71m. Do ponto de vista hidrogeológico, este condicionamento estrutural indica que o fluxo das águas no interior das referidas galerias se processa no sentido sul, ou seja, no sentido das bocas de mina que deverão ser tamponadas.
Com relação às outras duas bocas de mina que correspondem a galerias mestras as quais se dirigem para a porção norte e oeste da mina, pôde-se constatar que a água que atualmente escoa através destas bocas de mina é proveniente do setor norte, onde ocorre a cota mais elevada (316,30m). Nas proximidades das bocas de mina a cota é de 314,20m e ao longo da galeria mestra que se dirige para o setor oeste, é de 313,22m, o que indica que nesta galeria o sentido de fluxo é para oeste, isto é, para o interior da mina.
Do ponto de vista hidrogeológico, o condicionamento geológico e estrutural da camada de carvão Barro Branco leva à conclusão de que significativa porção do setor centro-oeste da mina já
se encontra inundada. Da mesma forma, em pequena porção situada no setor norte, onde a referida camada apresenta uma pequena dobra sinclinal, as galerias já devem estar inundadas.
Tendo em vista que as bocas de mina 03 e 04 servem como exutório para as águas de subsolo oriundas da porção centro-leste, pensou-se, num primeiro momento, que as galerias e a área minerada com longwall estivessem sem água, à exceção de pequena porção onde ocorre uma dobra. Porém, alguns dias após a conclusão do piezômetro PZ 01, verificou-se o nível estático do aquífero profundo e constatou-se que ele se encontra a 8,9m de profundidade. Este fato sugere que o local em que se construiu o referido piezômetro, corresponde a uma área onde já houve recuperação total do nível estático do aquífero profundo e que o nível encontra-se 8,9m abaixo da superfície do terreno.
Desta forma, propôs-se a construção de um segundo piezômetro (PZ02), também situado na área minerada pelo método longwall. Este piezômetro encontrou a galeria a 10 m de profundidade e encontra-se seco. Através dele pretende-se monitorar o enchimento da mina.
4.10. Caracterização dos recursos hídricos superficiais
O local minerado pela Mina rio Hipólito compreende o divisor de águas de duas sub-bacias integrantes da bacia hidrográfica do rio Tubarão. Ao norte situa-se a sub-bacia do rio Hipólito, ao sul, a sub-bacia do rio Cafundó. Esta última recebe os efluentes provenientes das bocas de minas estudadas.
Ambos os rios recebem efluentes ácidos provindos da atividade de mineração de carvão, fato que se pode constar através do monitoramento realizado pelo SIECESC – Sindicado da Indústria da Extração de Carvão do Estado de Santa Catarina.
Diretamente no local de estudo existem duas drenagens situadas sobre as galerias da BM01 e outra na BM03. Ambas as drenagens, monitoradas pelos pontos AS01 e AS02, respectivamente, apresentam boa qualidade quanto aos parâmetros analisados, afluentes pela margem esquerda do rio Cafundó.
A drenagem situada sobre a BM03 e monitorada pelo ponto AS02, entra integralmente para o interior da mina nas coordenadas UTM 653480 x 6869069. Esta drenagem é responsável por boa parte do efluente da BM03. Recomendam-se ações que impeçam a entrada desta drenagem para o interior da galeria.
Quanto à drenagem sobre a BM01, investigações realizadas em campo e através de medição de vazão mostraram que estas águas não fluem para o interior da galeria e por isto não necessitam de intervenção.
4.11. Modelo de enchimento da mina
Para a realização da modelagem do enchimento da mina utilizaram-se informações obtidas na planta da mina e o modelo digital da superfície gerado com o SRTM. Durante a extração dos dados referentes à cota da lapa, encontraram-se algumas incongruências entre os as informações obtidas nos referenciais de nível indicados nas galerias da mina e as apresentadas nos furos de sonda. Optou-se por utilizar as informações dos referenciais de nível das galerias. Ainda assim havia conflito com o modelo digital da superfície, que apresentava cota bem mais elevada no ponto utilizado como referência, localizado próximo às bocas da mina. Porém, após comparação com os referenciais altimétricos do IBGE, obtidos na folha Orleans (SH-22-X-B-I-3), verificou-se a precisão melhor do modelo SRTM.
Na planta da mina extraíram-se os dados de mínima e máxima cota da lapa, 314,20m e 318,15m, respectivamente. Esta diferença somou-se ao valor da cota das bocas de mina obtida no SRTM (354m), tendo-se obtido cota máxima da lapa de 357,18. A este valor acresceram-se 2m, referentes à espessura média da camada de carvão, tendo-se obtido então a cota máxima de enchimento da mina: 359,18m.
O processo de enchimento da Mina Rio Hipólito deverá ser monitorado de modo criterioso tendo em vista que esta mina se posiciona em área ambientalmente frágil. Trata-se de mina relativamente pequena se comparada a outras existentes na bacia carbonífera de Santa Catarina.
As atividades de extração foram encerradas em 1986. Como cessaram as operações de bombeamento, a água infiltrada no subsolo começou a escoar através das bocas de mina existentes no setor sul.
Como parte integrante da recuperação ambiental desta área, ora em fase de execução pela Carbonífera Palermo, pretende-se tamponar as bocas de mina e equacionar o problema relacionado à geração de DAM. Para tanto, procedeu-se a este estudo hidrogeológico que fornecerá subsídios para o projeto de fechamento de cada boca de mina.
Os trabalhos realizados permitiram verificar que a camada de carvão Barro Branco, no âmbito da porção lavrada em subsolo, é pouco afetada pelas falhas e constitui superfície relativamente plana, com pequenas inflexões (dobras), provavelmente relacionadas às referidas falhas. As cotas da lapa com valores mais elevados ocorrem no setor norte (317,03m e 318,15m) e, à medida que se dirige para sul, isto é, no sentido das bocas de mina 3 e 4, as cotas diminuem sensivelmente, sendo de 317,21m na porção intermediária da galeria mestra relacionada à boca de mina 3, e de 316,71m, nas proximidades da referida boca.
Caso semelhante ocorre na porção central da mina onde se abriram três galerias mestras com orientação aproximada N – S. Também nesta porção a cota mais alta da lapa da camada de carvão
Barro Branco ocorre quase no final das referidas galerias (316,30m). No setor sul, nas proximidades das bocas 1 e 2, onde se iniciam as três galerias, a cota da camada é de 314,20m. Este condicionamento estrutural indica que do ponto de vista hidrogeológico o sentido de fluxo das águas subterrâneas se processa de norte para sul, isto é, no sentido das bocas de mina 1, 2, 3 e 4. Consequentemente o enchimento da mina nesta porção centro-leste se dará de sul para norte. Este fato deve ser levado em consideração por ocasião da elaboração do projeto de fechamento das bocas de mina.
Ainda nesta porção centro-leste, considerando-se os valores da cota da lapa, pode-se constatar que nos locais em que a camada de carvão apresenta inflexões as galerias já estão inundadas. Sabe-se que significativa porção desta érea (centro-leste) foi minerada pelo método de longwall, que consiste na retirada total da camada, o que provoca o caimento do teto e origina extensas áreas abertas no subsolo, sem escoramento. Este local foi selecionado para a construção do piezômetro PZ01.
Com relação ao setor centro-oeste, constatou-se que ao longo das duas galerias mestras com direções aproximadas N700W, abertas para o avanço da frente de lavra para oeste, a cota da lapa da camada de carvão diminui sensivelmente à medida que avança para o interior da mina. Este fato se verifica ao longo da galeria que se inicia na boca de mina 01.
Nas proximidades da referida boca, a cota da lapa é de 314,20m e nas proximidades da falha N450 – 600E, situada a aproximadamente 320m da boca de mina, a cota da lapa é de 313,22m. Desta forma, neste setor centro-oeste a referida mina se encontra parcialmente inundada tendo em vista que o enchimento da mina ocorreu de oeste para leste.
As fraturas e subsidências posicionadas em cotas superiores a do enchimento atuarão somente como caminhos preferenciais para infiltração de águas superficiais e/ou dos córregos que drenam o local, para o interior da mina e, portanto, seu tamponamento não exigirá obras de engenharia mais complexa. Porém, aquelas situadas abaixo da cota de enchimento deverão ser alvos de projeto executivo para o perfeito dimensionamento de seu tamponamento de modo que suporte a pressão exercida pela altura do nível da água após o enchimento total da mina.
Considerando-se o cenário mais critico de enchimento da mina (até o topo do intervalo aquífero), a pressão exercida sobre as obras de tamponamento será de 11,45 mca e tais estruturas deverão ser dimensionadas para suportá-la.
5. ATIVIDADES PROPOSTAS
5.1 Impermeabilização de Fraturas e Subsidências
Os trabalhos realizados demonstraram que para fins de tamponamento de fraturas e/ou subsidências estas devem ser individualizadas em dois grupos, dos quais um constituído por aquelas posicionadas em cotas superiores a de enchimento total da mina. Neste grupo os trabalhos de tamponamento não exigem técnicas de engenharia mais apuradas tendo em vista que não incidirá sobre estas a pressão proveniente da coluna de água acumulada após o enchimento total das galerias das minas e a recuperação do nível estático original do aquífero profundo. Incluem-se neste grupo as fraturas e subsidências identificadas como FR01, 02 e 04, respectivamente.
Todas as demais fraturas bem como bocas de minas, deverão ser tamponadas através de projetos executivos que contemplem as pressões exercidas sobre elas. Levando-se em consideração os aspectos relacionados à segurança das intervenções propostas, sugere-se que o projeto executivo de fechamento destas bocas de mina e/ou fraturas e subsidências seja elaborado considerando a pressão exercida sobre estas como de pelo menos 20 mca.
5.2 Tamponamento das bocas de mina
Da mesma forma que para fraturas e subsidências posicionadas abaixo da cota de enchimento total das galerias, sugere-se que no projeto executivo de cada boca de mina que deverá ser tamponada se considere pressão de pelo menos 20 mca.
5.3 Desvio de água de montante
Visando a evitar a geração de DAM, no caso da fratura FR04, que se situa no leito do curso da água posicionado sobre a BM03, sugere-se que a intervenção se dê pela realização de projeto executivo, visando a impedir que a referida fratura continue atuando como caminho preferencial para a afluência de águas superficiais para o interior da mina.
Desta forma, dever-se-á elaborar projeto executivo que contemple umas das seguintes alternativas: tamponamento da fratura citada e impermeabilização do leito desta drenagem situada sobre as galerias ou desvio desta drenagem de modo que o novo curso não intercepte esta zona de fratura.
5.4 Programa de Monitoramento
O programa de monitoramento sugerido para o local de estudo deverá contemplar os aspectos enchimento total das galerias e recuperação do nível estático original do aquífero profundo.
Para tanto, deverão ser tomadas medidas periódicas do nível estático e coletas de amostras nos piezômetros PZ01 e PZ02. Caso se faça necessário, deverão ser construídos piezômetros no setor norte da área minerada em subsolo bem como nas proximidades dos locais afetados por fraturas e subsidências para fins de monitoramento do comportamento e dos aspectos qualitativos da água do aquífero freático.
A periodicidade deste monitoramento deverá ser definida de comum acordo com os técnicos do Ministério Público Federal e da FATMA.
6. CONSIDERAÇÕES FINAIS
O estudo hidrogeológico realizado demonstrou que é possível impermeabilizar fraturas e/ou subsidências bem como tamponar as bocas de minas desde que obedecidas aquelas determinações recomendadas para a realização destas atividades. Desta forma, com relação às bocas de minas, recomenda-se que o projeto executivo necessário para o tamponamento de cada uma delas leve em consideração que a pressão mínima exercida sobre as bocas deve ser de pelo menos 20 mca.
Devido ao condicionamento estrutural da camada de carvão Barro Branco nesta área, pode-se constatar que bocas de mina que serão tamponadas constituem exutórios para as águas do aquífero profundo, pois se situam em locais onde a cota da lapa da referida camada de carvão é mais baixa com relação a outros setores da mina.
Com relação ao enchimento da mina, o condicionamento geológico e estrutural da camada de carvão Barro Branco indica que uma significativa porção do setor centro-oeste da mina já se encontra inundada. Da mesma forma, em pequena porção situada no setor norte, onde a referida camada apresenta uma pequena dobra sinclinal, as galerias já devem estar inundadas.
O estudo geológico e hidrogeológico realizado demonstraram que o aquífero profundo, relacionado às camadas areníticas que constituem o maciço de cobertura da camada de carvão Barro Branco, está confinado por uma camada de siltitos argilosos com espessura mínima de 5m nas porções norte e leste da mina. Nas demais porções onde as cotas topográficas são mais elevadas, a espessura desta camada impermeabilizante aumenta.
A impermeabilização de fraturas e/ou subsidências e o tamponamento de bocas de mina são processos que objetivam interromper a geração de DAM, contribuindo para a preservação da qualidade dos recursos hídricos e do solo.
7. REFERÊNCIAS
BRASIL. Portaria nº 237, de 18.10.2001, alterada pela Portaria nº 12, de 22.01.2002,
instituindo as Normas Reguladoras de Mineração (NRMs), tendo a NRM nº 20, que trata da “Suspensão, Fechamento de Mina e Retomada das operações Mineiras”.
KREBS, A. S. J. 2004. Contribuição ao Conhecimento dos Recursos Hídricos Subterrâneos da
Bacia Hidrográfica do Rio Araranguá, SC. Departamento de Geociências, Universidade Federal
de Santa Catarina, Florianópolis. 376 p. 2 v. (Tese de Doutorado).
MÜHLMANN, H.; SCHNEIDER, R. L.; TOMMAS, E.; MEDEIROS, R. A.; DAEMON, R. F.; NOGUEIRA, A. A. Revisão estratigráfica da Bacia do Paraná. In: Departamento de
Exploração e Produção. BRASIL. PETROBRAS/DESUL, Relatório Interno, Ponta Grossa. 186
p., 1974.
RAL - Relatório Anual de Lavra. 1985. Plantas de avanço de lavra em subsolo. Mina Rio Hipólito. Carbonífera Palermo. DNPM.
