Estudo integrado de geofísica e geologia estrutural na identificação do fluxo hidrogeológico em barragem e bacias de decantação de mina de urânio em descomissionamento

Abstract

Os passivos ambientais gerados pela mineração incluem o acúmulo de toneladas de rejeitos de beneficiamento mineral em pilhas e barragens, além do manejo de águas ácidas de minas em bacias de decantação. A estabilidade física dessas estruturas é crucial para a segurança da sociedade, especialmente porque devem permanecer seguras por décadas após o término das operações, devido ao risco de fadiga e ruptura. Este estudo analisou o uso de métodos geofísicos de eletrorresistividade e sísmicos com o objetivo de entender a dinâmica do fluxo hidrogeológico no aquífero fraturado, que se encontra sob as fundações de empreendimentos mineiros durante o descomissionamento da primeira mineração de urânio do Brasil, localizada no complexo industrial das Indústrias Nucleares do Brasil (INB) em Minas Gerais. O mapeamento das orientações das principais fraturas no maciço rochoso adjacente foi realizado a partir do uso de bússola e fotogrametria digital, cujos dados foram comparados com levantamentos estruturais regionais e locais. A metodologia mostrou ser eficaz para caracterizar o padrão estrutural, fator essencial para a interpretação dos dados geofísicos elétricos e sísmicos. Os resultados da sísmica de refração indicaram anomalias com variações nos valores de velocidade das ondas compressionais, associadas às fraturas de alto ângulo próximas à barragem, enquanto as fraturas de baixo ângulo não apresentaram alterações significativas nos estratos sísmicos. As anomalias geoelétricas condutivas corroboraram essas interpretações, e sugeriram a presença de fraturas na rocha. O método de sísmica de refração também mostrou ser eficiente na identificação de diferentes camadas de materiais nas bacias de decantação, e a tomografia elétrica identificou anomalias condutivas associadas às fraturas de alto ângulo. As variações nos valores de velocidade das ondas sísmicas indicaram a presença de blocos de rocha próximos à fundação dos sistemas de armazenamento, os quais podem comprometer a estabilidade. Os resultados demonstram a viabilidade dos métodos geofísicos na avaliação de formações geológicas, em especial em barragens de rejeitos e bacias de decantação, fundamentais para o monitoramento e mitigação de riscos ambientais e de segurança.

The environmental liabilities generated by mining include the accumulation of tons of mineral processing tailings in piles and dams, as well as the management of acid mine waters in settling basins. The physical stability of these structures is crucial for the safety of society, especially as they must remain safe for decades after the end of operations, due to the risk of fatigue and rupture. This study analyzed the use of electroresistivity and seismic geophysical methods in order to understand the dynamics of hydrogeological flow in the fractured aquifer found beneath the foundations of mining projects during the decommissioning of Brazil's first uranium mine, located in the Indústrias Nucleares do Brasil (INB) industrial complex in Minas Gerais. The orientations of the main fractures in the adjacent rock mass were mapped using a compass and digital photogrammetry, and the data was compared with regional and local structural surveys. The methodology proved to be effective in characterizing the structural pattern, an essential factor for interpreting the electrical and seismic geophysical data. The refraction seismic results indicated anomalies with variations in the velocity values of the compressional waves, associated with the high-angle fractures near the dam, while the low-angle fractures showed no significant changes in the seismic strata. The conductive geoelectric anomalies corroborated these interpretations and suggested the presence of fractures in the rock. The refraction seismic method also proved to be efficient in identifying different layers of material in the settling basins, and electrical tomography identified conductive anomalies associated with high-angle fractures. Variations in seismic wave velocity values indicated the presence of rock blocks near the foundations of the storage systems, which could compromise stability. The results demonstrate the viability of geophysical methods in assessing geological formations, especially in tailings dams and settling ponds, which are essential for monitoring and mitigating environmental and safety risks.