E FFECTS OF ENVIRONMENTAL CHANGE ON SUCCESS

A definição da condição de contorno para o fluxo na região superior dos taludes, onde predominam o filito Batatal e o quartzito Moeda, foi determinada a partir dos dados de monitoramento dos indicadores de nível de água apresentados nas Figuras 3.12, 3.14 e 3.16. Mesmo sem a certeza do real comportamento freático nessas formações com a drenagem na área da cava, a posição atual dos níveis de água inferida a partir dos instrumentos de monitoramento mais próximos foi considerada representativa da situação final e, desta forma, projetada nas seções.

Nas calibrações de modelos de fluxo, as condições de recarga constituem as maiores incógnitas. Neste modelo, os valores de recarga para cada unidade geológica em cada seção foram obtidos por retro-análise. Assumiu-se que o fluxo da zona não saturada obedece à Equação de Richards e que a condutividade hidráulica pode ser obtida através de procedimentos usualmente empregados para materiais inconsolidados e com porosidade

intergranular, como no modelo de Fredlung & Xing (1994), apresentado no Capítulo 2. Este tipo de modelo tem sido aplicado para meios fraturados, até pela dificuldade de se empregar modelos mais sofisticados (Liu et al, 2002). Portanto, a recarga foi obtida variando-se os valores de infiltração na fronteira superior das seções, considerando-se os valores de condutividade não saturada e saturada para cada litologia.

Foram feitas diversas simulações de fluxo em cada seção até a obtenção dos valores de infiltração para cada unidade geológica que reproduziram a posição do nível de água em cada seção. Os valores de infiltração utilizados na calibração da posição do nível de água (NA) em cada seção de análise são apresentados na Tabela 4.4.

Tabela 4.4. Valores de infiltração utilizados na calibração do NA nas seções.

Seção Geotécnica Recarga do Aquífero (cm/s) Quartzitos (QZ e QX) Formação Ferrífera (IB /HM) Metachert (MCH) Filitos Dolomíticos (FD) Filitos Sericíticos (FS) Mina do _Tamanduá

SE - 8750 7,00E-06 5,05E-07 5,05E-07 1,52E-07 1,52E-07

SE - 8850 3,00E-06 5,05E-07 5,05E-07 1,52E-07 1,52E-07

SE - 9000 9,00E-07 5,05E-07 5,05E-07 1,52E-07 1,52E-07

Mina do Pic

o SV - 8250 5,00E-07 5,05E-07 5,05E-07 1,52E-07 1,52E-07

SV - 8350 6,00E-07 5,05E-07 5,05E-07 1,52E-07 1,52E-07

SV - 8500 4,50E-07 5,05E-07 5,05E-07 1,52E-07 1,52E-07

Mina C. do

Ma

to

SVC - 4100 - 5,05E-07 5,05E-07 1,52E-07 4,80E-07

SVC - 4300 - 5,05E-07 5,05E-07 1,52E-07 4,00E-07

SVC - 4800 5,20E-07 5,05E-07 5,05E-07 1,52E-07 4,00E-07

Os valores de infiltração apresentados para as formações ferríferas, metacherts e alguns quartzitos foram estimados em 5,05x10-7 cm/s (Tabela 4.4), o que equivale aproximadamente a 10% da taxa de precipitação média anual de 1600 mm/ano da região das minas. Segundo Mourão (2007), a taxa de recarga nesta região para formação ferrífera pode chegar ao máximo de 30% da precipitação anual. Portanto, a menor taxa de recarga obtida por retroanálise pode ser devida a maior proporção de afloramentos de maciços rochosos e a pequena proporção solo nas regiões das minas.

Nota-se também que os valores de recarga calibrados para os quartzitos possuem uma faixa de variação de até três vezes, comparando o menor (SV-8850) com o maior valor (SV- 8350). Este fato pode ser explicado pela maior ou menor declividade dos taludes (taludes

com declividade menor favorecem a infiltração), pela possível variação da permeabilidade desses maciços e até mesmo pela localização do divisor de drenagem subterrânea. Os valores calibrados para a taxa de recarga dos filitos sericíticos nas seções da mina Capitão do Mato são superiores aos das demais minas, possivelmente, por que nessa os filitos ocorrem em um platô, com topografia mais suave (Figuras AI.31, AI.36 e AI.41), induzindo assim maiores valores de recarga. Contudo, apesar destas pequenas diferenças, os valores obtidos para as taxas de recarga são coerentes, pois é sabido que as taxas de infiltração variam muito na natureza.

Na condição de fluxo permanente 2D, a posição da superfície freática, sentido e magnitude dos gradientes hidráulicos e a distribuição das cargas de totais foram definidas para cinco cenários de análise de percolação distintos. Sendo que o cenário inicial, Cenário 1, possui a condição de fluxo definida a partir dos parâmetros hidrodinâmicos consolidados apresentados nas Tabelas 3.29 e 3.30, e a calibração do NA de acordo com os dados de monitoramentos piezométricos. Os Cenários 2 e 3 tiveram os valores da condutividade hidráulica dos filitos Batatal reduzidos em 5 e 10 vezes, respectivamente, em relação ao cenário 1. Já nos cenários 3 e 4 os valores da condutividade hidráulica destes materiais foram majorados em 5 e 10 vezes, respectivamente. As condições de fluxo estabelecidas em cada seção por cenários encontram-se ilustradas nas Figuras AI.1 a A1.45 presentes no Anexo I.

Esta variação foi determinada com base nos dados de descontinuidades do filitos levantados por Scarpelli (1994), que possibilitaram estabelecer um possível grau de variação da permeabilidade nestes filitos. Assim, a partir desses dados e da Lei Cúbica (Equação 2.14), estimou-se possíveis variações dos valores de permeabilidade dos filitos sericíticos e dolomíticos devido às descontinuidades presentes no maciço.

O comportamento do NA em todas as seções mostrou-se bem coerente, pois nos materiais com condutividade hidráulica elevada, como os quartzitos, e baixa, como os filitos, o gradiente hidráulico é baixo e alto, respectivamente (Figuras AI.19, AI.21 e AI.26).

demonstrou que em todos os cenários das seções a superfície do talude apresenta-se em condições saturadas nos filitos e em parte dos quartzitos e drenadas nos itabiritos e hematitas.

Já as condições inicialmente modeladas (Cenário 1) nas seções verticais SV-8250, SV-8350 e SV-8500, referentes à mina do Pico, mostraram que não há a saturação superficial do talude, sendo que o NA manteve-se a uma profundidade de 50 a 80 metros, aproximadamente.

As condições iniciais (Cenário 1) modeladas nas seções SVC-4100, SVC-4300 e SVC- 4800, referentes à mina Capitão do Mato, demonstraram uma similaridade de comportamento comparado às condições modeladas inicialmente para as seções da mina do Pico. Porém, o NA apresentou-se mais raso, com profundidades variando entre 10 e 40 metros. A condição das seções SVC-4100 e SVC-4300 (Figuras AI.31 e AI.36 respectivamente) sugere a possibilidade de haver surgências de água no filito dolomítico. Caso este material apresente-se em camadas mais espessas ou com uma condutividade hidráulica menor que a inferida na análise, esta afirmativa provavelmente será comprovada. Porém, é importante lembrar que nestas simulações foi desprezada a influência dos DHPs e de poços de bombeamento que estarão em operação nas minas.

Com a finalidade de analisar as possíveis influências no padrão do fluxo subterrâneo devido à profundidade máxima de fluxo (cota da base impermeável), que é uma das condições de contorno inicialmente estabelecidas, foram realizadas análises de percolação complementares paras as seções SV-8250, da mina do Pico, e SVC-4300, da mina Capitão do Mato.

A profundidade máxima de fluxo foi reduzida para a Seção SV-8250, na mina do Pico, de 80 m (Figura AI.16) para 60 m (Figura 4.13) e para a seção SVC-4300, na mina Capitão do Mato, de 80 m (Figura AI.36) para 50 m (Figura 4.14).

Figura 4.13. Seção SV-8250 da mina do Pico – Carga total e sentido do fluxo – Cenário 1 com o limite inferior a 60 m do fundo da cava.

O resultado da nova análise de percolação evidencia que há um pequeno acréscimo de intensidade do fluxo subterrâneo nos itabiritos localizados na base do talude global e botton pit da cava da seção SV-8250, mas sem grandes mudanças no sentido do fluxo.

Figura 4.14. Seção SVC-4300 da mina Capitão do Mato – Carga total e sentido do fluxo – Cenário 1 com o limite inferior a 50 m do fundo da cava.

Porém, o padrão de fluxo obtido para a seção SVC-4300, da mina Capitão do Mato, manteve-se semelhante ao anteriormente obtido nas análises iniciais. Assim, acredita-se que ao desenvolver as análises utilizando as distâncias de 90 m a 100 m da fronteira inferior da seção ao botton pit, os resultados não sofreriam influências significativas que pudessem comprometer os resultados da pesquisa.

Finalizadas as calibrações para cada seção de análise para a geometria prevista para a cava final de cada mina, partiu-se para as análises de sensibilidade.