An?lisis num?rico de flujo subterr?neo: Caso Mina Subterr?nea de Vazante - Brasil

Abstract

El abatimiento y control de las aguas subterr?neas son actividades implementadas y monitoreadas de forma continua a lo largo de la vida de proyectos de miner?a, ya sea del tipo a cielo abierto o subterr?nea. Una implementaci?n apropiada y eficiente de estas actividades dependen de los estudios hidrogeol?gicos de grande porte, que permiten evaluar los sistemas de control de agua m?s adecuados, necesarios en las actividades mineras. La b?squeda de la eficiencia t?cnica-econ?mica de estos procesos demandan an?lisis num?ricos de flujo tridimensionales de toda la regi?n en estudio, caracterizada por profundas y complejos estratos de materiales permeables abajo del nivel fre?tico, como normalmente abarcan proyectos de miner?a, donde las soluciones anal?ticas ya no pueden ser m?s aplicadas. Esta tesis busca contribuir a una mejor comprensi?n de soluciones num?ricas que representan el comportamiento de flujo subterr?neo a trav?s de un estudio de caso de una mina subterr?nea que presenta problemas de infiltraci?n en su interior. En este estudio fueron incorporados elementos discretos 1D como representaci?n de caminos c?rsticos preferenciales, en um modelo 3D de elementos finitos realizado con el programa FEFLOW. Fueron discutidas las ventajas de incorporar tales caminos preferenciales de forma expl?cita, cuantificando el flujo que pasa por medio de ?stas, ya que estas estructuras alimentan a la mina a trav?s de conexiones directas con un r?o adyacente. Estos elementos discretos permiten representar de forma m?s realista el medio hidrogeol?gico y al mismo tiempo evaluar de mejor forma los efectos en el comportamiento de flujo subterr?neo debido a la impermeabilizaci?n superficial del r?o como una soluci?n m?s coherente para este tipo de problemas de infiltraci?n. Dewatering and groundwater control are activities continuously implemented and monitored throughout the duration of underground mining or open pit projects. The proper and efficient implementation of these activities depends on large hydrogeological studies, for assessing the most appropriate control systems. The demand for technical and economic efficiency of these processes requires three-dimensional flow numerical analysis of the entire study area, characterized by deep and complex stratifications of permeable materials below the water table, as usually cover mining projects, where analytical solutions can not be applied. The present research contributes to a better understanding of the numerical formulations that represent the behavior of groundwater flow via a particular case study?This one is about an underground mine. In this case, 1D discrete elements were incorporated within a finite-three dimensional model in order to represent preferential flow paths. The advantages of incorporating such features explicitly to quantify the flow passing through them, that feed the mine through direct connections with an adjacent river, were discussed. The use of discrete elements allows for a more realistic representation of the hydrogeological environment and, at the same time, a more refined assessment of the effects on the behavior of groundwater flow due to surface sealing of the river, as the most coherent solution to this infiltration problem.