O fechamento de acessos subterrâneos após o encerramento da lavra exige soluções que conciliem estabilidade estrutural e controle da circulação de água. Este artigo apresenta a aplicação de uma metodologia desenvolvida para o fechamento de um plano inclinado e de um poço de ventilação da Mina Cruz de Malta, em Treviso (SC), baseada na combinação de estruturas de concreto armado e bentonita sódica como material expansivo e selante.
O planejamento foi precedido por estudos hidrogeológicos, caracterização geológica e geotécnica e dimensionamento estrutural. A modelagem hidrogeológica indicou nível potenciométrico de equilíbrio do aquífero profundo na cota 198 m, abaixo das cotas dos acessos avaliados. A bentonita apresentou capacidade de inchamento de 28 mL/2 g. Ensaios de bancada e testes de campo definiram a relação de 1 t de bentonita para 2 m³ de água como adequada para bombeamento.
A aplicação da bentonita hidratada apresentou melhor distribuição e preenchimento de vazios e descontinuidades em comparação com a aplicação a seco. Durante a execução foram observados pontos de fuga de material, posteriormente selados pela expansão da própria bentonita. Os resultados indicam que a associação entre concreto armado e bentonita constitui uma alternativa tecnicamente viável para o isolamento hidráulico de acessos subterrâneos e redução do potencial de surgência de drenagem ácida de mina (DAM).
INTRODUÇÃO
A Mina Cruz de Malta, localizada na comunidade de Forquilha, município de Treviso (SC), iniciou suas operações em 2009 e encerrou a extração de carvão em 2025. O fechamento dos acessos subterrâneos constitui uma etapa fundamental para a estabilidade física das áreas e para o controle dos processos relacionados à circulação de água no maciço.
O simples bloqueio físico das galerias não elimina necessariamente os caminhos preferenciais de percolação. Fissuras, juntas de concretagem, fraturas no maciço rochoso e interfaces entre rocha e estruturas podem permitir a circulação de água e favorecer a ocorrência de processos associados à drenagem ácida de mina.
Diante desse cenário, foi desenvolvida e aplicada uma metodologia de fechamento baseada na combinação da resistência estrutural do concreto armado com a capacidade expansiva e de autovedação da bentonita, buscando estabelecer uma barreira física e hidráulica de maior eficiência.
PLANEJAMENTO E CARACTERIZAÇÃO
O planejamento das estruturas foi realizado considerando as condições hidrogeológicas, geológicas e geotécnicas dos locais de intervenção.
A modelagem hidrogeológica indicou uma cota de equilíbrio do nível potenciométrico do aquífero profundo em aproximadamente 198 m. O plano inclinado apresentava cota superficial de aproximadamente 206 m, enquanto o poço de ventilação estava situado na cota aproximada de 204 m. Essa condição foi considerada favorável, uma vez que o nível potenciométrico de equilíbrio se encontrava abaixo dos acessos avaliados, não indicando potencial de surgência superficial de DAM nesses pontos.
A investigação geológica e geotécnica, incluindo sondagem rotativa com recuperação de testemunhos, permitiu identificar regiões com melhores condições do maciço para implantação e ancoragem das estruturas.
No plano inclinado foram projetadas duas paredes verticais de concreto armado, com aproximadamente 0,35 m de espessura e espaçamento de 1 m entre elas. A estrutura utilizou aproximadamente 17 m³ de concreto e 1.310 kg de aço. No poço de ventilação foi executada uma laje estrutural de concreto armado com 0,40 m de espessura, aproximadamente 7 m³ de concreto e 580 kg de aço, dimensionada para suportar as condições de carregamento e a pressão hidrostática permanente após o enchimento da mina
EXECUÇÃO E APLICAÇÃO DA BENTONITA
A bentonita utilizada apresentou pH de 6,73, umidade de 8,15%, densidade aparente de 0,77 g/cm³, sódio trocável de 61,74 meq/100 g e capacidade de troca catiônica de 106,48 meq/100 g.
O principal parâmetro avaliado foi a capacidade de inchamento, que atingiu 28 mL/2 g. Essa característica é fundamental para a aplicação proposta, pois, após a hidratação, a bentonita aumenta de volume e pode preencher vazios, fissuras e descontinuidades, formando uma barreira de baixa permeabilidade.
Foram realizados ensaios de bancada mantendo-se 140 g de bentonita por amostra e variando-se a quantidade de água. A condição de 800 mL de água para 140 g de bentonita apresentou comportamento adequado ao bombeamento. A partir dos ensaios e dos testes realizados em campo, adotou-se a relação de 1 t de bentonita para 2 m³ de água, com aproximadamente 30 minutos de homogeneização em caminhão betoneira
Inicialmente, foi realizada uma aplicação de aproximadamente 18 t de bentonita seca no plano inclinado. A distribuição apresentou heterogeneidade, com formação de acúmulos e permanência de vazios. Como alternativa, foi realizada a hidratação prévia do material e posterior bombeamento para o interior da estrutura. Aproximadamente 8 t de bentonita hidratada foram aplicadas entre as paredes de concreto
A aplicação hidratada possibilitou maior homogeneidade na distribuição do material e melhor preenchimento dos espaços existentes entre as estruturas.
SISTEMA DE INJEÇÃO E COMPORTAMENTO EM CAMPO
A injeção foi realizada utilizando furos previamente executados nas estruturas. Um dos furos foi utilizado para introdução da bentonita e outro como saída de ar e controle do preenchimento.
O preenchimento foi considerado concluído quando houve interrupção da saída de ar e retorno de material pelo furo de controle.
Durante o bombeamento foram identificados pontos de saída de bentonita e água na região da junta de concretagem, junto à fixação da caixaria e no contato entre a parede de concreto e o teto da galeria.
Após alguns minutos, os pontos de fuga foram naturalmente selados pela expansão da bentonita. Esse comportamento demonstrou, em campo, uma das principais vantagens do material: a capacidade de ocupar descontinuidades e promover autovedação.
A execução também permitiu identificar aspectos importantes para futuras aplicações. A concretagem realizada em duas etapas criou uma interface com potencial de percolação, evidenciando a necessidade de limpeza e inspeção cuidadosa antes da execução da segunda etapa. A resistência das formas de madeira também constituiu uma limitação durante o bombeamento.
Para galerias com largura superior a 6 m, recomenda-se a utilização de pelo menos quatro pontos de injeção de concreto, buscando melhorar a distribuição do material e reduzir os esforços sobre as formas.
FECHAMENTO DO POÇO DE VENTILAÇÃO
O poço de ventilação apresentava aproximadamente 43 m de profundidade e encontrava-se parcialmente preenchido com cerca de 722 m³ de argila e fragmentos rochosos. Sobre a base do poço foi aplicado um colchão de aproximadamente 5 t de bentonita seca. Na sequência, foi executada a armadura e concretada uma laje estrutural de 0,40 m de espessura
Após a cura do concreto, aproximadamente 395 m³ de material foram depositados sobre a estrutura, concluindo o tamponamento do acesso.
A solução adotada permitiu associar a capacidade estrutural da laje à barreira expansiva formada pela bentonita, contribuindo para o isolamento do acesso e para a redução de caminhos preferenciais de circulação de água.
RESULTADOS E DISCUSSÃO
Os resultados obtidos demonstraram que a combinação entre concreto armado e bentonita apresenta vantagens em relação à utilização isolada de uma barreira rígida.
O concreto fornece resistência mecânica e estabilidade frente às cargas permanentes e à pressão hidrostática, enquanto a bentonita atua como material expansivo, capaz de preencher vazios e descontinuidades que poderiam permanecer após a execução da estrutura.
A aplicação hidratada apresentou desempenho superior à aplicação a seco, principalmente em relação à distribuição do material e ao preenchimento dos vazios. A relação de 1 t de bentonita para 2 m³ de água apresentou condições adequadas de mistura, homogeneização e bombeamento em campo.
A ocorrência de pontos de fuga durante a injeção, seguida de seu fechamento espontâneo, também evidenciou o comportamento de autovedação da bentonita. Entretanto, os resultados demonstraram que a eficiência da solução depende diretamente da qualidade executiva das estruturas de concreto, especialmente nas juntas e interfaces.
A metodologia, portanto, não elimina a necessidade de controle construtivo. Ao contrário, demonstra que o desempenho da barreira depende da integração entre projeto estrutural, seleção do maciço, preparação da bentonita e controle da execução.
CONCLUSÃO
A experiência desenvolvida na Mina Cruz de Malta demonstrou a viabilidade técnica da utilização combinada de concreto armado e bentonita para o fechamento de acessos subterrâneos.
A avaliação hidrogeológica realizada para o plano inclinado e o poço de ventilação indicou condições favoráveis quanto à ausência de potencial de surgência superficial de DAM nos acessos estudados.
A bentonita apresentou capacidade de inchamento de 28 mL/2 g e, após os ensaios de bancada e campo, a relação de 1 t de bentonita para 2 m³ de água mostrou-se adequada para a preparação e bombeamento do material.
A bentonita hidratada apresentou melhor desempenho que a aplicação a seco, proporcionando maior homogeneidade, preenchimento de vazios e capacidade de autovedação.
A associação entre uma barreira estrutural rígida e uma barreira expansiva constitui, portanto, uma alternativa promissora para o isolamento hidráulico de acessos subterrâneos. Para obtenção dos resultados esperados, entretanto, é fundamental manter rigoroso controle das juntas de concretagem, das formas, dos pontos de injeção e do preenchimento dos vazios.
A experiência obtida pode servir como referência para projetos de fechamento de minas subterrâneas que apresentem condições geológicas e hidrogeológicas semelhantes.
Artigo por Rafael Bortolotto e Antônio Silvio Jornada Krebs
Indústria Carbonífera Rio Deserto
Centro Universitário UniSATC
O post Fechamento de boca de mina com concreto armado e bentonita apareceu primeiro em Revista Minérios | Notícias sobre mineração.
