IMPACTE AMBIENTAL DINÂMICO E VOLUMÉTRICO NA ATMOSFERA SUBTERRÂNEA – CASO DE ESTUDO EM MINAS IBERO-AMERICANAS VIDAL NAVARRO TORRES, GUSTAVO PANEIRO, MATILDE.

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1 IMPACTE AMBIENTAL DINÂMICO E VOLUMÉTRICO NA ATMOSFERA SUBTERRÂNEA – CASO DE ESTUDO EM MINAS IBERO-AMERICANAS VIDAL NAVARRO TORRES, GUSTAVO PANEIRO, MATILDE COSTA E SILVA Centro de recursos Naturais e Ambiente do IST Universidade Técnica de Lisboa

2 CONTEÚDO Introdução Abordagem matemática
Caso estudo em três minas Ibero-americanas O ambiente subterrâneo das três minas Ambiente subterrâneo e caudal de ar Poeiras e gases Analise comparativa das normas Caudais de ar para condições críticas de operação Medidas correctivas do impacte volumétrico e dinâmico Análise comparativa de custos Conclusões

3 INTRODUÇÃO Poluição da atmosfera subterrânea

4 Trabalhos subterrâneos e a poluição do ar

5 Principais efeitos dos poluentes do ar
Gás % no Ar Efeitos O2 15 -17 7- 9 6 Enjoo, zumbido nos ouvidos, aumento da palpitação do coração Desmaio, inconsciência, perigo de morte Convulsões e morte CO2 3 - 5 10 20-25 Aumento da frequência da respiração Estado de coma Morte em poucos segundos CO 0.01 0.40 1 Doença crónica grave Perigo de morte Morte em poucos minutos NO2 NO 60 – 100 ppm 100–150 ppm ppm Irritação da garganta e tosse intensa Dor de cabeça, vómitos e perigo de morte H2S % 0.07 – 0.10% 0.10% Irritação nos olhos e vias respiratórias, dor de cabeça, nauseas, vómitos Inconsciência, perda da respiração e morte SO2 20 – 50 ppm 400 – 500 ppm Irritação nos olhos, nariz e peito, problemas na respiração Morte instantânea CH4 > 5.3 % Não é venenoso. Inflamável e explosivo

6 Triângulo de Coward para metano, hidrogénio e monóxido de carbono

7 Efeito das poeiras Hidrocarbonetos: Cancro pulmões
Sílica livre: Silicose Slicatos: Silicatose Ferro: Siderose Asbesto: Asbestose Radioactivos: Cancro pulmões Tóxicos: Não comuns Hidrocarbonetos: Cancro pulmões

8 ABORDAGEM MATEMÁTICA Poeiras e partículas de emissões diesel
Pp: produção de poeiras (g/h) Qp: carga ambiental de poeira no processo de escavação (g/t) P: produção (t/h) Cd: concentração de partículas pela emissão diesel (g/m3) Et: eficência antes do tratamento (0,5 – 0,95) Qr: caudal de ar (m3/min) Ep: taxa de emissão de partículas de emissões disel(g/min) Cr: concentração de partículas no ar de saída ou retorno (g/m3) Ce: concentração de partículas no ar de entrada (t/h) Qr: caudal de ar de retorno (m3/min)

9 Gases das detonações com explosivos
C: concentração de gases (%) n: tanto por 1 de C no explosivo e :densidade do explosivo (kg/m3) Ce:concentração inicial gases (%) qe: explosivo por disparo (Kg) ge: gases formado pelo explosivo (m3/kg) L: comprimento de frente (40m) S: área da abertura (m2) Qge: caudal de emissão de gás (m3/s) qg: caudal de gás expulso (m3/s.KW) Pe: potência do motor diesel (KW)

10 Protecção ambiental através da diluição
. Ql: caudal de ar limpo com poluentes ao nível admissível . Qp: caudal de ar poluído (m3/s) . Cp :concentração de gases tóxicos no ar poluído (mg/m3) . CVLAs :Concentração admissível de gases no ar (mg/m3) Qp: caudal ar poluído com gases(m3/s)

11 Dimensionamento do sistema de diluição forçada
Qmt: caudal mínimo total (m3/s), Qh : quantidade máxima de homens presentes (m3/s) Qt : para conforto térmico (m3/s) Qgp: concentração de gases (m3/s) f : coeficiente de fricção P: perímetro da secção (m) L: comprimento da escavação (m) Le: comprimento equivalente (m) S: secção (m2) Pv: potência do ventilador (kW) Hp: perda de pressão ou da carga (Pa) R : resistência oferecida pela superfície das escavações (Ns2/m4) q : caudal mínimo segundo DL 162/90 (m3/s) VLAh: para pessoas (0,05m3/s.homem) N: quantidade de homens (homens) VLAd : para equipamentos diesel (0,035m3/s.hp Pm : potência equipamento diesel (hp).

12 Caudal e comprimento máximo em túneis
Lmax: comprimento máximo de ventilação (m) Le: comprimento equivalente (m) factor da perda de carga na manga f : coeficiente de fricção D: diâmetro da manga de ventilação (m) P: perímetro da secção (m) S: secção do túnel (m2) Hv: perda de pressão ou da carga ventilador (Pa) Qm: caudal mínimo admissível na frente de fundo de saco (m3/s)

13 Sistema de ventilação do ambiente subterrâneo

14 Modelo de gestão ambiental do ar da atmosfera subterrânea

15 Localização das minas de Neves Corvo e Panasqueira
Mina de Panasqueira Localidade de Barroca Grande Sul da cordilheira da Serra da Estrela Mina de Neves Corvo Baixo Alentejo Faixa piritosa Ibérica Junto a Vilas de Castro verde e Almodôvar

16 CASO ESTUDO EM TRÊS MINAS IBERO-AMERICANAS Mina de Neves Corvo - Portugal
Jazida: hidrotermal vulcano sedimentar Roca: xistos negros argilosos Produção: 6500 t/dia Mina de: cobre e zinco Lavra: Bech and fill, drift and fill

17 Circuito de ar no ambiente subterrâneo da mina de Neves Corvo - Portugal

18 Exemplo de circuito de ar da zona Neves Sul e Neves Norte

19 Minas da Panasqueira - Portugal
Jazida: Hidrotermal vulcânico, filões subhorizontais Roca: principalmente xistos Produção: 2000 t/dia Mina de: Volfrâmio Lavra: Room and Pillar

20 Circuito de ar no ambiente subterrâneo da mina de Panasqueira - Portugal

21 Circuito de ar da mina da Panasqueira

22 Mina San Rafael - Perú Jazida: hidrotermal vulcânico, corpos
Roca: filitos, quartzitos, stocks de granito Produção: 2500 t/dia Mina: estanho Lavra: Sub Level Stoping

23 Localização da mina de San Rafael
Mina San Rafael

24 Circuito de ar no ambiente subterrâneo da mina de San Rafael - Perú

25 Circuito de da mina de San Rafael

26 Comprimento total (km)
Dimensão das aberturas subterrâneas eda produção, caudal de ar medido e requerido Mina Variação da secção (m2) Secção média (m2) Comprimento total (km) Profundidade (m) Neves Corvo San Rafael Panasqueira 9.16 – 30.48 5.95 – 22.50 2.30 – 20.30 20 16 9 80 30 20* * Nível, 1, 2 e 3 Neves Corvo San Rafael Panasqueira Caudal de ar Produção (t/dia) Medido (m3/s) Requerido m3/s) 647.00 836.72 6500 154.60 235.22 2500 73.83 113.60 2000

27 Relação da produção de minério Vs caudal de ar

28 Poluição do ar com poeiras

29 Poluição do ar subterrâneo da mina de Panasqueira com poeiras

30 Poluição do ar com sílica livre

31 Desmontes com LHD diesel Desmontes com uso de ANFO
Poluição do ar da atmosfera subterrânea da mina de Panasqueira com gases Gases Desmontes com LHD diesel (ppm) Desmontes com Jumbo L2. Poço de extracção Desmontes com uso de ANFO CO CO2 NO NO2 0 – 500 0 – 3000 0 – 1 0.7 – 12.4 0 – 2500 – 0.4 6.7 – 11 0.3 0.8 10 1000 0.6 – 2.5 1.4 – 2.7

32 Velocidade do ar - Comparação das normas

33 Caudal do ar - Comparação das normas

34 Caudal mínimo admissível

35 Caudal mínimo admissível pela quantidade de homens

36 Caudal mínimo admissível pelos equipamentos diesel

37 Matriz base para a avaliação do impacte dinâmico e volumétrico
Tipo de impacte Níveis de impacte ambiental Leve  Moderado  Alto  Dinâmico (m/s) V 0.2>V0.15 8<V9 0.15>V0.10 9<V10 V< 0.10 V> 10 Volumétrico (m3/s) Q q*>Q0.9q* 0.9q*> Q0.7q* Q<0.7q* * q : volume de ar mínimo permitido pelo Decreto-lei nº. 162/90 (Portugal)

38 Tipo e níveis de impacte
Mina Neves Corvo - Exemplo da identificação dos níveis de impacte ambiental Área Ramos Ambiente subterrâneo Tipo e níveis de impacte Térm. Dinâm. Volum. CORVO 5C-5 Oficina 810  13A-10 Rolagem Corvo 14-10  9-10 10-11 25-26 Acesso Cv159 15-15A C693GAM vários Desmontes (Tabela 3.10)  GRAÇA 97B-94A Acesso a CPV-3 Rolagem Graça Leve  Moderado  Alto 

39 Minas Neves Corvo - Caudais de ar medidos e simulados

40 Mina de Neves Corvo - Medidas correctivas aos impactes ambientais identificados

41 Localização do poço Neves Norte para exaustão de ar poluído e do poço CPV1 a ser alargado na área Corvo para entrada de ar limpo

42 Localização dos ventiladores auxiliares na área de Corvo e rolagem da Graça

43 Mina de Neves Corvo - Caudais medidos e alternativas de medidas de mitigação

44 Mina de Neves Corvo - Velocidades medidas e alternativas de medidas de mitigação

45 Mina de Panasqueira – Identificação do nível de impacte ambiental
Área Ramos Ambiente subterrâneo Tipo e níveis de impacte Térm. Dinâm. Volum. Nível 1 Não existe nenhum impacte Nível 2 42-23 Galeria D11  23-45 Galeria P4 virador minério  49-54 Galeria P1 49-50 Galeria D19  57-58A Galeria D23 64-63 Rampa D13 Nível 3 82-83 81-87 Galeria P(-5) 97-89 97-95 81-80 Galeria D17 78-79A Galeria D15 50-51 Rampa D19 75-74 Rampa D15 76-75 77-76 35A-90 Rampa L2/L3 92-90 Vários Desmontes (Figura 2.33)

46 Mina da Panasqueira - Caudais de ar medidos e simulados

47 Mina de Panasqueira - Velocidades medidas e alternativas de medidas de mitigação

48 Mina de Panasqueira - Caudais medidos e alternativas de medidas de mitigação

49 Minas San Rafael - Caudais de ar medidos
Entrada Saída Local Caudal (m3/s ) Caudal (m3/s) Galeria 4666 San Rafael 14.37 Chaminé 4920 EU1 12.17* Galeria 4600 San Rafael 20.54 Galeria 4890 EU2 20.58* Galeria 4600 Zapata 3.63 Chaminé 4850 EU3 25.88* Galeria 4533 Zapata ——— Chaminé Alimak EU5 45.46* Rampa 523 116.06 Chaminé Patrón EV1 3.97* Galeria Patrón EV2 5.48 Chaminé Volcán EV3 16.22* Desmontes antigos EV4 12.52* Total 154.60 142.82

50 Mina San Rafael – Identificação do nível de impacte ambiental
Áreas de ar poluído

51 Mina San Rafael – Medidas de atenuação
Alternative 3: simulação nas condições existentes e com ventilador de cfm em vez do ventilador de cfm no nível 3850 (considera a chaminé nova)

52 Mina San Rafael – Projecto de uma chaminé de 995.30 m
Chaminé de 995,30 m, 3.2 m de diâmetro, “raise borer”

53 Velocidade e caudal de ar em situação de impacte ambiental

54 Velocidade e caudal de ar com a medida correctiva

55 Potência instalada dos ventiladores, caudal de ar, Custo do ar e potência diesel utilizada

56 CONCLUSÕES A metodologia de avaliação e gestão da qualidade dinâmica e volumétrica do ar da atmosfera subterrânea da excelentes resultados; pelo que constitui uma ferramenta muito importante para o desenvolvimento dos trabalhos de mineração subterrânea e túneis. A metodologia desenvolvida permite identificar pontos críticos da degradação da qualidade da atmosfera subterrânea, procurar medidas correctivas técnica e economicamente viáveis para minimizar os Impactes Ambientais identificados. Uma abordagem das questões da atmosfera subterrânea no sentido ambiental é uma nova forma da avaliação e gestão do ar da atmosfera subterrânea.

57 Muito Obrigado