Post on 11-Jun-2015
description
Dr Ioan BUD, Dr Simona DUMADr Ioan BUD, Dr Simona DUMA
ACCIDENTE LA ACCIDENTE LA IAZURI DE IAZURI DE
DECANTAREDECANTARENote de cursNote de curs
Dr Ioan BUD, Dr Simona DUMADr Ioan BUD, Dr Simona DUMA
Scurt istoricScurt istoricActivitatea minieră este foarte veche Activitatea minieră este foarte veche
Extragerea substanţelor minerale utile Extragerea substanţelor minerale utile creează un dezechilibru în mediul natural, creează un dezechilibru în mediul natural, atât în locul din care s-au extras cât şi în atât în locul din care s-au extras cât şi în locul unde s-au depozitat reziduurile. locul unde s-au depozitat reziduurile.
Cantitatea de materii prime minerale extrase, Cantitatea de materii prime minerale extrase, prelucrate şi folosite anual prelucrate şi folosite anual - - 28 miliarde tone28 miliarde tone
IIndustria minieră extragndustria minieră extragee aproximativ aproximativ 60 60 miliarde tone de masă minierămiliarde tone de masă minieră, din care , din care aproape aproape 55 % o reprezintă masa 55 % o reprezintă masa reziduală sau deşeurireziduală sau deşeuri (Fodor, 2001). (Fodor, 2001).
Dr Ioan BUD, Dr Simona DUMADr Ioan BUD, Dr Simona DUMA
• Depozitarea deşeurilor Depozitarea deşeurilor sensibilizeazsensibilizeazăă factorii factorii
responsabili şi publicul. responsabili şi publicul.
• Deşeuri - sursele poluării continue cu ape acide (Deşeuri - sursele poluării continue cu ape acide (drenaj drenaj
acidacid) care antrenează ) care antrenează metalele grelemetalele grele, ,
• Depozitele de deşeuri miniere construite Depozitele de deşeuri miniere construite
necorespunzător, necorespunzător,
• Depozitarea masei miniere reziduale se face în două Depozitarea masei miniere reziduale se face în două
moduri, în funcţie de granulometria materialului:moduri, în funcţie de granulometria materialului:
– materialul grobmaterialul grob care nu prezintă interes economic care nu prezintă interes economic
este depozitat în este depozitat în halde de sterilhalde de steril; ;
– materialul procesatmaterialul procesat cu granulometrie fină, cu granulometrie fină,
transportat sub formă de pulpă se depozitează în transportat sub formă de pulpă se depozitează în
iazuri de decantareiazuri de decantare..
Dr Ioan BUD, Dr Simona DUMADr Ioan BUD, Dr Simona DUMA
CELE MAI GRAVE ACCIDENTECELE MAI GRAVE ACCIDENTECele mai grave accidente care au avut loc la Cele mai grave accidente care au avut loc la
iazurile de decantare sunt: iazurile de decantare sunt: Chile, 1965Chile, 1965 – peste 200 morţi, în urma unui – peste 200 morţi, în urma unui
cutremur de pământ au cedat 22 de iazuri; cutremur de pământ au cedat 22 de iazuri; Zambia, 1970Zambia, 1970 – 89 morţi; – 89 morţi; România, 1971România, 1971 – 99 morţi şi mari pagube – 99 morţi şi mari pagube
materiale; materiale; SUA - Virginia, 1972SUA - Virginia, 1972 – 125 morţi şi 4000 de familii – 125 morţi şi 4000 de familii
au rămas fără case, pagubele materiale au fost au rămas fără case, pagubele materiale au fost evaluate la 62 milioane dolari; evaluate la 62 milioane dolari;
Italia, 1985Italia, 1985 – 268 morţi; – 268 morţi; China, 1988China, 1988 – 20 morţi; SUA – Colorado, 1992 – 20 morţi; SUA – Colorado, 1992
distrugerea vieţii acvatice pe o lungime de 25 km distrugerea vieţii acvatice pe o lungime de 25 km pe râul Alabama; pe râul Alabama;
Dr Ioan BUD, Dr Simona DUMADr Ioan BUD, Dr Simona DUMA
Ecuador, 1993Ecuador, 1993 - 24 morţi; - 24 morţi; Africa de Sud, 1994Africa de Sud, 1994 – 17 morţi şi 80 de case – 17 morţi şi 80 de case
distruse; distruse; Guyana, 1995Guyana, 1995; ; Filipine, 1996Filipine, 1996; ; Bulgaria, 1996Bulgaria, 1996 – 107 morţi; – 107 morţi; Spania, 1998Spania, 1998; ; China, 2000China, 2000 – 15 morţi, 50 răniţi şi peste 100 – 15 morţi, 50 răniţi şi peste 100
persoane dispărute; persoane dispărute; România, 2000România, 2000 – Baia Mare, Baia Borşa; – Baia Mare, Baia Borşa; Suedia, 2000Suedia, 2000..
Dr Ioan BUD, Dr Simona DUMADr Ioan BUD, Dr Simona DUMA
ACCIDENTE LA LA HALDELE DE STERILACCIDENTE LA LA HALDELE DE STERIL
În cazul În cazul haldelor de sterilhaldelor de steril cele mai grave cele mai grave
accidente au avut loc în: accidente au avut loc în:
Marea Britanie, 1966Marea Britanie, 1966 – 144 morţi din care – 144 morţi din care
116 copii aflaţi într-o şcoală, accidentul s-a 116 copii aflaţi într-o şcoală, accidentul s-a
produs la Aberfan pe râul Taff; produs la Aberfan pe râul Taff;
Indonezia, 2000Indonezia, 2000 – 4 morţi (halda a avut o – 4 morţi (halda a avut o
înălţime de 400 m).înălţime de 400 m).
Dr Ioan BUD, Dr Simona DUMADr Ioan BUD, Dr Simona DUMA
GENERALITĂŢI PRIVIND IAZURILE DE DECANTARE GENERALITĂŢI PRIVIND IAZURILE DE DECANTARE ŞI HALDELE DE STERILŞI HALDELE DE STERIL
extracţia şi procesarea substanţelor minerale utile şi extracţia şi procesarea substanţelor minerale utile şi depozitarea masei miniere reziduale + apă - depozitarea masei miniere reziduale + apă - Iaz de Iaz de decantaredecantare
Depozitarea acestor sterile fine (nisip, praf si argilă) Depozitarea acestor sterile fine (nisip, praf si argilă) rezultate in urma procesării minereului, se realizează în rezultate in urma procesării minereului, se realizează în spatele unor baraje care le reţin. spatele unor baraje care le reţin.
barajele se construiesc din sterile de flotaţie prin barajele se construiesc din sterile de flotaţie prin separarea părţii mai grobe (nisipul) de părţile fine (praf, separarea părţii mai grobe (nisipul) de părţile fine (praf, argilă). argilă).
cu nisipul separat se construieşte barajul (cu nisipul separat se construieşte barajul (dig) dig) permeabil (permite scurgerea apei din zona de lac) şi permeabil (permite scurgerea apei din zona de lac) şi stabil sub anumite unghiuri. stabil sub anumite unghiuri.
partea fină este depusă în spatele digului unde se partea fină este depusă în spatele digului unde se sedimentează fracţiunea solidă. sedimentează fracţiunea solidă.
zona de sedimentare - zona de sedimentare - iaz de decantare iaz de decantare (seamănă cu (seamănă cu un iaz sau lac de munte) un iaz sau lac de munte)
Dr Ioan BUD, Dr Simona DUMA
Schema simplificată a fluxului tehnologic
MineCariere
Halde de steril
Steril de mină
Dimensiuni 0…300 mm
Minereu
Concentrat
Procesare Masă minieră reziduală sub formă de pulpă(solid + apă)
Iaz de decantare
Dig
Iaz
Decantare simplă
Hidrociclonare
Dr Ioan BUD, Dr Simona DUMA
HIDROCICLONAREA - separarea, utilizând principiul forţei centrifuge,
între partea fină (nămol) şi partea grosieră (nisip)
HIDROCICLON
Dr Ioan BUD, Dr Simona DUMA
• Decantarea simplă - sterilul de flotaţie sub formă de pulpă este deversat pe dig prin intermediul unei serii de robinete. Partea grobă se depune în apropierea zonei de deversare, iar partea fină este transportată de apă spre zona de lac unde se sedimentează – spigotting (engleză) spigotage (franceză, spigot – robinet).
• Surplusul de apă ce provine din hidrotransport şi din precipitaţii va fi eliminat printr-un sistem de evacuare - sondă inversă şi prin dig, datorită permeabilităţii acestuia. Când are loc o distrugere a sistemului de evacuare pe anumite porţiuni din cauza presiunilor, se produce o deplasare a materialului din iaz, formând un gol care se propagă până la suprafaţă, generand o surpare sub forma unui con, numită pâlnie de prăbuşire.
• înălţime de gardă - înălţimea dintre nivelul apei şi coronamentul digului
• plaja - porţiunea dintre coronamentul digului şi conturul exterior al apei din lac şi are o pantă orientată dinspre coronament spre lac care permite curgerea tulburelii şi sedimentarea sterilului funcţie de granulometria acestuia şi viteza de curgere.
• înălţimea de gardă şi plaja fac parte din elementele de siguranţă ale unui iaz de decantare.
Dr Ioan BUD, Dr Simona DUMA
ELEMENTELE PRINCIPALE ALE UNUI IAZ DE DECANTARE• Digul de amorsare - din rambleu permeabil (anrocamente, pietriş cu nisip, sol etc.)
cu o înălţime şi un volum care permit depozitarea sterilului în faza iniţială de construcţie.
• Piciorul aval al digului (contradig) este construit din rambleu (anrocamente, pietriş cu nisip, sol etc) dispus pentru a crea o extremitate netă şi ordonată a iazului de decantare .
dig de amorsare
nămol < 75 μm
nisip
dig
coronament
lacapă
sondă inversăşanţ de colectare a apei
plajă
gardă
Dr Ioan BUD, Dr Simona DUMA
Metode de construcţie a digului • depind de o serie de factori, cum ar fi:
– granulometria sterilului;– topografia terenului; – caracteristicile geomecanice ale terenului de
fundare;– seismicitatea zonei; – condiţiile climatice, hidrologice şi ecologice
etc.
• Sunt cunoscute 4 metode de construcţie a digului: metoda de ridicare spre amonte, spre aval, pe verticală si mixtă.
Dr Ioan BUD, Dr Simona DUMA
METODA CU RIDICARE SPRE AMONTE - Construcţia digului spre amonte se realizează prin depunerea materialului grosier peste
cel fin pe măsură ce digul se înalţă
- Stabilitatea acestor construcţii scade cu înălţimea, necesitând limitarea înălţimii şi a
vitezei de înălţare
dig de amorsare
lac
nivel freatic
plajă
diguri secundare
nisip
silt
argilă
Metoda prezintă siguranţă în regiuni uscate şi cu climat arid. Pentru regiunile
temperate cu precipitaţii abundente în anumite perioade de timp precum şi în zone
seismice este considerată o metodă cu grad ridicat de risc.
Dr Ioan BUD, Dr Simona DUMA
METODA CU RIDICARE SPRE AVAL Construcţia digului se realizează
prin mişcarea coronamentului spre
aval în timp ce acesta se înalţă.
diguri secundare
plajălac
nămol
nivel freatic
dig de amorsare
picior aval al digului
nisip hidrociclona
t
Metoda cea mai sigură însă cea mai costisitoare, folosindu-se în
regiuni cu un grad ridicat de seismicitate. Construcţia prin această
metodă necesită o cantitate mare de nisip, care creşte o dată cu
înălţarea digului.
Dr Ioan BUD, Dr Simona DUMA
METODA CU RIDICARE PE VERTICALĂ
dig de amorsare
nisip hidrociclonat
picior aval al digului
nivel freatic
plajă
nămol
lac
- din punct de vedere al siguranţei la seisme, această metodă este mai sigură
decât metoda cu ridicare spre amonte şi necesită mai puţin nisip decât metoda
cu ridicare spre aval.
metoda axului central - poziţia coronamentului
nu se modifică în plan orizontal, mişcându-se
pe verticală în timp ce se înalţă digul.
Dr Ioan BUD, Dr Simona DUMA
METODA MIXTĂ
picior aval al digului sau contradig
lac
nivel freatic
plajă
diguri de înălţare spre amonte
diguri de înălţare spre aval
dig de amorsare
Metoda constă în ridicarea digului spre aval până la un anumit nivel, după care
construcţia continuă cu ridicarea spre amonte
Dr Ioan BUD, Dr Simona DUMA
STABILITATEA FIZICĂ A IAZURILOR ŞI HALDELOR DE STERIL
Factorii principali care influenţează stabilitatea sunt:
- caracteristicile fizico-mecanice ale materialului din haldă sau iaz
- granulometria materialului din dig pentru iazurile de decantare;
- caracteristicile constructive ale haldei sau iazului;
- configuraţia suprafeţei terenului de fundare;
- caracteristicile fizico-mecanice şi elastice ale terenului de fundare;
- existenţa unor goluri sau lucrări vechi subterane în zona de influenţă
a haldei sau iazului;
- regimul pluviometric din zonă;
- gradul de seismicitate naturală sau indusă.
Stabilitatea haldelor de steril şi a iazurilor de decantare
- stabilitatea haldei propriu-zise şi a iazului (digului)
- stabilitatea terenului de fundare.
Dr Ioan BUD, Dr Simona DUMA
Suprafeţele de alunecare a haldelor şi iazurilor pot avea forme circulare, plane şi compuse.ALUNECĂRI CIRCULARE
Momentele forţelor: momentul motor (MM = Gl - efectul greutăţii) şi momentul rezistent (MR = frecarea x R - efectul frecării)
alunecaredefortelormomentul
forfecarelaarezistentdefortelormomentulF
n
i
n
i
alunecaredM
dMF
1
1
)(
)(
Împărţirea în fâşii a volumului de material
luat în studiu unde ADC este suprafaţa de
alunecare (circulară)
Coeficientul de stabilitate F este:
Dr Ioan BUD, Dr Simona DUMA
CALCULUL COEFICIENTULUI DE STABILITATE LA ALUNECĂRI CIRCULARE
Într-o alunecare circulară, miscarea materialul este una de rotatie, studiindu-se echilibrul momentelor fortelor puse în joc.
- partea activă sau motoare, greutatea materialului şi acţiunea apei (împingerea apei dată de presiunea interstiţială);- partea rezistentă, rezistenţa la forfecare a materialului pe suprafaţa de alunecare.
Momentele forţelor:
- momentul motor (MM = Gl - efectul greutăţii)
- momentul rezistent (MR = frecarea x R - efectul frecării)
Coeficientul de stabilitate F este definit ca:
Aceste forţe sunt:
alunecaredefortelormomentul
forfecarelaarezistentdefortelormomentulF
Dr Ioan BUD, Dr Simona DUMA
De-a lungul cercului de rupere, valoarea forţelor este variabilă, astfel
este necesară împărţirea volumului materialului luat în studiu în fâşii
şi calcularea momentele forţelor fiecărei fâşii:
Împărţirea în fâşii a suprafeţei de alunecare
n
i
n
i
alunecaredM
dMF
1
1
)(
)(
Dr Ioan BUD, Dr Simona DUMA
Determinarea suprafeţei critice de alunecare
În analiza stabilităţii, a priori, nu se cunoaşte raza cercului de
alunecare şi nici poziţia centrului cercului.
Metoda constă în realizarea de iteraţii asupra razei cercului luat în studiu pentru un punct O fixat arbitrar şi căutarea cercului de alunecare cu coeficientul cel mai mic. Se fixează limite pentru R şi pentru centrul cercului O.
Cu ajutorul informaticii s-a optimizat numărului de
cercuri luate în studiu şi numărul fâşiilor, astfel:
- se studiază minim 100 de cercuri;
- se împarte masa de material din cercul de
alunecare în minim 10 fâşii; de la 20 de fâşii
precizia nu mai creşte; între "o singură fâşie" şi
20 de fâşii precizia diferă cu aproximativ 20%.
Pentru a determina valoarea minimă a coeficientului de stabilitate F, utilizând algoritmul de mai sus, (100 de cercuri şi 10...20 de fâşii pentru fiecare cerc) este necesară folosirea metodelor numerice.
Dr Ioan BUD, Dr Simona DUMA
Cele mai utilizate metode sunt ale lui Fellenius şi Bishop, pentru care există numeroase programe de calcul.
Valorile coeficienţilor de siguranţă (coeficientul de stabilitate care conferă siguranţă
în condiţiile cele mai defavorabile) au făcut obiectul numeroaselor studii care s-au
materializat prin diferite recomandări. În general, aceste valori sunt recomandate în
funcţie de riscul pe care-l produce o construcţie şi gradul de incertitudine al datelor
introduse în metoda de calcul. Valorile recomandate pentru coeficienţii de siguranţă sunt:
Fs 1,5Experienţa a arătat că:
- taluzul rămâne stabil dacă Fs 1,5;- riscul de rupere apare pentru 1 Fs 1,5
- metoda Fellenius sau metoda suedeză;- metoda Bishop; - metoda Janbu;.
- metoda Spencer;- metoda Lowe- Karafiath
Metode de calcul şi coeficienţi de siguranţă recomandaţi
Dr Ioan BUD, Dr Simona DUMA
Cele mai utilizate metode sunt ale lui Fellenius şi Bishop, pentru care există numeroase programe de calcul.
Valorile coeficienţilor de siguranţă (coeficientul de stabilitate care conferă siguranţă
în condiţiile cele mai defavorabile) au făcut obiectul numeroaselor studii care s-au
materializat prin diferite recomandări. În general, aceste valori sunt recomandate în
funcţie de riscul pe care-l produce o construcţie şi gradul de incertitudine al datelor
introduse în metoda de calcul. Valorile recomandate pentru coeficienţii de siguranţă sunt:
Fs 1,5Experienţa a arătat că:
- taluzul rămâne stabil dacă Fs 1,5;- riscul de rupere apare pentru 1 Fs 1,5
- metoda Fellenius sau metoda suedeză;- metoda Bishop; - metoda Janbu;.
- metoda Spencer;- metoda Lowe- Karafiath
Metode de calcul şi coeficienţi de siguranţă recomandaţi
Dr Ioan BUD, Dr Simona DUMA
Modificarea coeficientului de siguranţă
S-a determinat prin calcul că pentru a modifica un coeficient de siguranţă de la valoarea 1,2 la 1,5 se îndepărteaza o cantitate de material, de 10%, din partea superioară a taluzului (unde momentul motor are valoarea pozitivă) şi se amplasează la baza acestuia (unde momentul motor are valoare negativă).
Modificarea coeficientului de siguranţă de la valoarea 1,2 la 1,5.
Dr Ioan BUD, Dr Simona DUMA