Obturação de furos de sondagem previne inundações em mina de carvão em SC

A mineração subterrânea de carvão mineral apresenta desafios técnicos constantes relacionados à segurança operacional, ao controle da água subterrânea e à manutenção da integridade geotécnica das frentes de lavra. Uma das oportunidades de melhoria é cessar de forma efetiva a infiltração de água proveniente de camadas aquíferas conectadas indevidamente por furos de sondagem mal vedados. Esses canais não planejados comprometem a estabilidade das galerias e geram altos custos com bombeamento, além de alagamentos e paralisações operacionais.

A equipe técnica da Unidade de Extração Mina 101, localizada em Içara, no sul de Santa Catarina e pertencente à Indústria Carbonífera Rio Deserto Ltda., desenvolveu então a implementação de um sistema de obturação de furos de sondagem em mina subterrânea de carvão mineral, com foco na prevenção de inundações causadas por comunicações indevidas com camadas aquíferas. Este projeto resultou em ganhos operacionais, econômicos e de segurança. A solução adotada consistiu na inserção de buchas de alta resistência por meio de ferramental desenvolvido internamente, garantindo estanqueidade e durabilidade da obturação. Os resultados demonstraram uma redução expressiva nos custos com bombeamento e contenção, bem como o aumento da confiabilidade das operações subterrâneas.

COMO O SISTEMA FOI IMPLEMENTADO

A vedação adequada de furos de sondagem, especialmente aqueles que não possuem cimentação ou fechamento definitivo, é uma medida essencial para evitar a comunicação entre o aquífero e os sistemas subterrâneos de lavra. No caso da Unidade de Extração Mina 101, observou-se a necessidade de desenvolver uma solução prática, segura e de fácil aplicação para sanar o problema de infiltração de água por furos mal cimentados em antigas campanhas de sondagem.

O carvão mineral é uma rocha sedimentar formada há milhões de anos por meio da concentração da matéria orgânica. Apesar de serem depositadas horizontalmente e possuírem extensa continuidade lateral, na região carbonífera Sul Catarinense, as jazidas de carvão ocorrem na forma de blocos estruturais separados entre si, onde a lavra é realizada em subsolo pelo método de câmaras e pilares, com galerias de 6 metros de largura por 2 metros de altura.

Na fase de pesquisa, anteriormente à abertura da mina, a fim de realizar o mapeamento dos blocos estruturais, determinação da qualidade do minério, fatores de segurança, bem como outros parâmetros, é utilizado um meio direto de coleta de amostras, não destrutivo, chamado de sondagem rotativa.

Este método de amostragem consiste na realização de um furo de sonda, com o uso de ferramentas diamantadas, que recuperam testemunhos cilíndricos de rocha, as quais são armazenadas em caixas de testemunhos.

Os furos de sonda comumente apresentam uma espessura de 2 polegadas, mas podem variar de 0,5 a 10 polegadas, chegando a média de 30 a 150 metros de profundidade.

Geralmente, após a realização das amostragens, o furo é cimentado em sua totalidade para que não ocorram problemas futuros com a abertura de minas no local. No entanto, a má cimentação destes, gera prejuízos para a segurança e desenvolvimento das operações de minas subterrâneas que passam por furos já realizados.

Os furos de sonda que não foram cimentados adequadamente, quando interceptados pela mina em subsuperfície, se tornam vaso comunicante com a camada aquífera, inundando as galerias, colocando em risco a segurança e gerando outros problemas como: necessidade de evacuação das áreas de trabalho; risco de acidente ao colaborador; impossibilidade do escoramento de teto no ponto de interceptação; necessidade de drenar a água; construção de represas para a drenagem da água; corte de energia nas frentes de serviços; paradas de produção; maior quantidade de efluente para tratamento.

Para o desenvolvimento do projeto foram avaliados os diâmetros das sondagens antigas e verificado no mercado um ferramental que atendesse a necessidade da empresa. Porém, não foi encontrado ferramental específico. Com isto, foi consensado entre a equipe o desenvolvimento e fabricação do ferramental pela empresa e somente comprar de fornecedor específico às buchas para a obturação do furo.

Após a aquisição da bucha e fabrição do ferramental, o projeto seguiu as seguintes etapas metodológicas:

Levantamento de campo:

Foram identificados os furos com maior incidência de infiltração.

Desenvolvimento do ferramental:

Com base nas dimensões dos furos, foi desenvolvido um dispositivo de inserção de buchas com mecanismo de contra-aperto, utilizando materiais com alta resistência à umidade e abrasão.

Aquisição das buchas:

As buchas de obturação foram adquiridas de fornecedores especializados e validadas quanto à resistência, pressão de trabalho e compatibilidade com os furos.

Execução da obturação:

Isolamento da área afetada e evacuação da frente de lavra;

Instalação de bomba de drenagem provisória;

Inserção da bucha até a vedação completa;

Cimentação com calda de cimento para selagem definitiva.

RESULTADOS

O projeto resultou em melhorias significativas nas operações de desmonte de rocha, com impactos positivos na segurança de lavra e operacional. Além disso, a utilização do método de tamponamento reduziu consideravelmente as perdas de áreas por inundação e bombeamento, contribuindo para a diminuição de concentração de água no sistema de represas da mina, garantindo um ambiente de trabalho mais seguro.

Os custos/Payback são apresentados abaixo:

Custo x Vazão dia x dias ano.

R$ 0,20 x 240 x 365 = R$ 17.520,00 ano.

Custo Evitado Ano:

(Custo Bombeamento + Custo Represa) – Custo Tamponamento

(17.520 + 33.750) – 1.300 = R$ 49.700,00 ano.

Custo Evitado Dia:

Custo R$ 49.700,00 ano / 365 dias = R$ 136,16 dia.

PAYBACK:

CUSTO TAMPONAMENTO (INVESTIMENTO) / CUSTO EVITADO DIA

R$ 1.300,00 / R$ 136,16 = 10 dias.

Além dos ganhos econômicos, o projeto apresentou resultados intangíveis, tais como: mais segurança para os colaboradores envolvidos no processo; eliminação do risco de inundação da frente de serviço e galerias; minimização do risco de acidente ao colaborador; possibilidade de realizar o escoramento de teto no ponto de interceptação, garantindo a segurança; eliminada a construção de represa para a drenagem da água e diminuição da quantidade de efluente para tratamento.

Outra vantagem proporcionada foi a padronização do equipamento que pode ser utilizado em minas subterrâneas que interceptam furos de sonda, independentemente do lado (direito ou esquerdo).

Para a equipe, o projeto reforça a importância de intervenções preventivas em lavras subterrâneas, especialmente no que diz respeito ao fechamento adequado de furos antigos, muitas vezes negligenciados durante a fase de sondagem. A implementação do sistema representou um avanço no controle hidrogeológico das minas e contribui para a continuidade segura e eficiente das operações de lavra. Além disso, após o encerramento das atividades de mineração e alagamento das galerias, a obturação evita o surgimento de água proveniente do subsolo, cessando possíveis pontos de geração de drenagem ácida de mina.