TRABALHO FINAL DE CURSO - UNIVERSIDADE FEDERAL DO RIO DE JANEIRO

CARACTERIZAÇÃO DE BARRAGENS DE REJEITO ATRAVÉS DE MÉTODOS GEOFÍSICOS ELÉTRICOS: ESTUDO DE CASO NA BARRAGEM B1 DE CAJATI, SÃO PAULO

Lorena Andrade Oliveira, Marco Antonio Braga e Roberto Albuquerque e Silva

Abstract

Tailings dams are structures used in mining in order to deposit the waste and water generated from the beneficiation of the ore. These structures are traditionally monitored by routine visual inspections, allied with the use of instruments such as piezometers, topographic benchmarks and borehole standpipes. Some geophysical methods have been used in addition to this monitoring, in order to characterize and increase awareness of the structure of the dam. However, in Brazil, the use of geophysics for evaluation and monitoring of mining dams is not a usual practice. In the light of this, the Applied Geophysics Research Center (CPGA), from the Department of Geology of UFRJ, developed a research project in order to use geophysical methods in the characterization of these structures. The B1 Dam, belonging to the Cajati Mineral Chemistry Complex - SP, was one of the chosen ones to evaluate the use of electrical methods (resistivity, induced polarization and self-potential). The present work aims to discuss the geophysical results of this dam, as well as to analyze its applicability as a way of evaluating the internal conditions of the structure’s massif. For this work, eight 2D profiles were surveyed (L01 to L08) for all of the aforementioned methods. After geophysical acquisition, the data were interpreted and integrated in order to understand the electric behavior of the massif. The interpretation occurred together with the B1 engineering project, in order to verify if the geophysical response of the massif was compatible with the material present in the location of the sections. The active methods (resistivity and induced polarization) were able to differentiate the constituent materials of the massif and point out the arrangement of wet and / or saturated zones in the structure. The clays, as well as the drainage structures, presented low conductive and chargeability responses. The limestone rejects presented high resistivity and chargeability. The self-potential method was in agreement with the other methods and indicated the flow of the reservoir towards the toe of the dam. When comparing the results of the resistivity and induced polarization methods, despite the similarity, the resistivity method showed more harmonic results with the standard section used. From this, it was observed that the data obtained with the application of the geophysical methods are consistent with the structure of the massif, being in harmony with the measurements of the instruments that monitor the dam. Geophysics, with emphasis on the methods of resistivity and self-potential, complements the dam's instrumentation, gives a broad view on the distribution of moisture in the massif and shows its hydrodynamic behavior in regions that are not contemplated by the usual instrumentation.

Resumo

Barragens de rejeito são estruturas usadas em mineração, a fim de depositar os resíduos e água gerados a partir do beneficiamento do minério. Estas estruturas são tradicionalmente monitoradas por inspeções visuais rotineiras, aliadas com o uso de instrumentos como: piezômetros, marcos topográficos e medidores de nível d'água. Alguns métodos geofísicos têm sido usados como complemento desse monitoramento, a fim de caracterizar e ampliar o conhecimento da estrutura da barragem. Entretanto, no Brasil, a utilização de geofísica para avaliação e monitoramento de barragens de mineração não é uma prática usual. Tendo isso em vista, o Centro de Pesquisa em Geofísica Aplicada (CPGA), do Departamento de Geologia da UFRJ, desenvolveu um projeto de pesquisa a fim de empregar métodos geofísicos na caracterização dessas estruturas. A Barragem B1, pertencente ao Complexo Mineroquímico de Cajati - SP, foi uma das escolhidas para avaliação do uso de métodos elétricos (eletrorresistividade, polarização induzida e potencial espontâneo). O presente trabalho visa discutir os resultados geofísicos desta barragem, assim como, analisar sua aplicabilidade como forma de avaliar as condições internas do maciço da estrutura. Para tal, foram levantadas 8 seções (L01 até L08), através da técnica de caminhamento elétrico para todos os métodos supracitados. Após aquisição geofísica, os dados foram interpretados e integrados a fim de entender o comportamento elétrico do maciço. A interpretação ocorreu juntamente ao projeto de engenharia da B1, com o intuito de verificar se a resposta geofísica do maciço foi compatível com o material presente na localização das seções. Os métodos ativos (eletrorresistividade e polarização induzida) foram capazes de diferenciar os materiais constituintes do maciço e apontarem a disposição de zonas úmidas e/ou saturadas na estrutura. As argilas, assim como as estruturas drenantes, apresentaram respostas condutivas e de baixa cargabilidade. Já os rejeitos de calcário apresentaram alta resistividade e cargabilidade. O método de potencial espontâneo apresentou-se coeso com os demais métodos e indicou fluxo do reservatório em direção ao pé da barragem. Quando comparados os resultados dos métodos de eletrorresistividade e polarização induzida, apesar da similaridade, o método de eletrorresistividade demonstrou resultados mais harmônicos com a seção-tipo utilizada. A partir disso, foi observado que os dados obtidos com a aplicação dos métodos geofísicos estão coerentes com a estrutura do maciço, estando em harmonia com as medições dos instrumentos que monitoram a barragem. A geofísica, com destaque para os métodos de eletrorresistividade e potencial espontâneo, complementa a instrumentação da barragem, dá uma visão ampla sobre a distribuição de umidade no maciço e mostra o seu comportamento hidrodinâmico em regiões que não são contempladas pela instrumentação usual.