accidente la iazuri de decantare

25
Dr Ioan BUD, Dr Simona DU Dr Ioan BUD, Dr Simona DU MA MA ACCIDENTE LA ACCIDENTE LA IAZURI DE IAZURI DE DECANTARE DECANTARE Note de curs Note de curs

Upload: simonaduma

Post on 11-Jun-2015

1.587 views

Category:

Documents


4 download

DESCRIPTION

Analiza accidentelor la iazuri de decantare produse in Europa, in comparatie cu accidentele din ianuarie 200o, Bozanta - Aurul si Novat - Borsa, Romania

TRANSCRIPT

Page 1: Accidente La Iazuri de Decantare

Dr Ioan BUD, Dr Simona DUMADr Ioan BUD, Dr Simona DUMA

ACCIDENTE LA ACCIDENTE LA IAZURI DE IAZURI DE

DECANTAREDECANTARENote de cursNote de curs

Page 2: Accidente La Iazuri de Decantare

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).

Page 3: Accidente La Iazuri de Decantare

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..

Page 4: Accidente La Iazuri 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;

Page 5: Accidente La Iazuri de Decantare

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..

Page 6: Accidente La Iazuri de Decantare

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).

Page 7: Accidente La Iazuri de Decantare

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)

Page 8: Accidente La Iazuri de Decantare

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

Page 9: Accidente La Iazuri de Decantare

Dr Ioan BUD, Dr Simona DUMA

HIDROCICLONAREA - separarea, utilizând principiul forţei centrifuge,

între partea fină (nămol) şi partea grosieră (nisip)

HIDROCICLON

Page 10: Accidente La Iazuri de Decantare

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.

Page 11: Accidente La Iazuri 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

Page 12: Accidente La Iazuri de Decantare

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.

Page 13: Accidente La Iazuri de Decantare

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.

Page 14: Accidente La Iazuri de Decantare

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.

Page 15: Accidente La Iazuri de Decantare

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.

Page 16: Accidente La Iazuri de Decantare

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

Page 17: Accidente La Iazuri de Decantare

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.

Page 18: Accidente La Iazuri de Decantare

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:

Page 19: Accidente La Iazuri de Decantare

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

Page 20: Accidente La Iazuri de Decantare

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

)(

)(

Page 21: Accidente La Iazuri de Decantare

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.

Page 22: Accidente La Iazuri de Decantare

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

Page 23: Accidente La Iazuri de Decantare

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

Page 24: Accidente La Iazuri de Decantare

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.

Page 25: Accidente La Iazuri de Decantare

Dr Ioan BUD, Dr Simona DUMA