Relatório de Pós-Doutorado - Universidade Federal do Rio de Janeiro
Geofísica Espeleológica - Metodologia para aplicação de eletrorresistividade na investigação de instabilidade litoestrutural de teto em cavidades ferríferas. Cavidade N4E-0026, Mina N4EN, Carajás, PA, Brasil.
Marcelo Roberto Barbosa, Marco Antonio Braga, José Carlos Sícoli Seoane e Gleide Alencar Nascimento Dias
Abstract
Brazilian natural underground caves are protected by federal environmental laws, which require scientific studies to demonstrate that mining operations may not cause them any physical damage. Until these studies are completed and approved (usually long-term decisions), a 250 meters buffer zone from each cave should be maintained, causing blockage of ore reserves and interruption of operations, with substantial impact to the mineral industry. In this context, the more consistent the studies are, the greater will be the degree of confidence of the miner to operate close to cave regions, as well as the environmental agencies in the licensing procedures to reduce this cave protection buffer zone. The greatest risk of physical damage to the caves is the use of explosives in mining operations, so, studies to know the litho-structural stability of the caves are considered as fundamental to mitigate this risk. Geotechnical and structural studies have been carried out through conventional surveys and mappings. However, geophysical methods bring a broader and complementary investigative potential, allowing to know the interior of the massif and its structural framework. This work developed a methodology for a sistematic application of shallow electrorresistivity in speleological studies, and showed that it is possible to identify electrical patterns as indicatives of points/zones of cave ceiling litho-structural fragility. The methodology was tested in iron ore mine N4EN, in cave N4E-0026, a representative one of the Carajas iron plateaus, during a mining approach until its collapse (assisted cave suppression). The results were quite satisfactory when comparing the fragility points predicted by geophysics, and those really observed.
Resumo
As cavidades naturais subterrâneas brasileiras são protegidas por leis ambientais federais, que exigem estudos científicos para demonstrar que operações de mineração podem não lhes causar qualquer dano físico. Até que estes estudos sejam feitos e aprovados (geralmente decisões de longo prazo), uma distância de proteção de 250 metros deverá ser mantida, causando bloqueio de reservas e paralização de minas, com substanciais prejuízos para a indústria mineral. Nesse contexto, quanto mais fundamentado forem os estudos, maior será o grau de confiança do minerador em operar em região de cavidades, bem como dos órgãos ambientais no licenciamento para redução desta distância de proteção às cavidades. Hoje, o maior risco de dano físico às cavidades é o avanço da lavra com seus desmontes feitos com explosivos, portanto, estudos para o conhecimento da estabilidade litoestrutural das cavidades são tidos como fundamentais para mitigar este risco. Estudos geotécnicos e estruturais são executados por meio de sondagens e mapeamentos convencionais, porém, os métodos geofísicos trazem um potencial investigativo mais amplo e complementar, permitindo assim conhecer o interior do maciço e seu arcabouço estrutural. Este trabalho desenvolveu uma metodologia para aplicação da eletrorresistividade rasa de forma sistemática em estudos espeleológicos, e mostrou que é possível identificar padrões elétricos que indicam pontos de fragilidade litoestrutural de teto. A metodologia foi testada na cavidade N4E-0026, cavidade representativa dos platôs ferríferos de Carajás, durante uma aproximação controlada das operações na Mina N4EN, até seu colapso (supressão assistida), obtendo-se resultados bastante satisfatórios em relação aos pontos previstos pela geofísica, e as reais alterações físicas observadas.