ESTABILIDADE DE ESCAVAÇÕES SUBTERRÂNEAS Componentes: Kelly de Souza Pires Letícia Martins Lopes

Sumário Introdução Mecânica das Rochas Dimensionamento Subsidência Suportes e Reforços Monitoramento Estudo de Caso

INTRODUÇÃO O suporte das minas subterrâneas é de extrema importância para continuidade do empreendimento e segurança dos trabalhadores e equipamentos. Após abertura de galerias, para a retirada do minério, acontece uma deformação na rocha, podendo causar a subsidência. Dessa maneira é necessário estabilizar a galeria da mina através. Neste trabalho veremos alguns dos métodos utilizados.

MECÂNICA DAS ROCHAS Relaciona-se as propriedades mecânicas e o comportamento das rochas. Como a rocha responde quando sujeita a um campo de forças. Este campo pode ser induzido pela escavação de uma abertura produzida por meios mecânicos. Isto é de fundamental importância em mineração porque a rocha é o principal material de construção e também o principal produto do processo de escavação.

Fatores que devem ser considerados: Características de resistência dos maciços rochosos; Formas geométricas e dimensões das aberturas; Expansão da rocha no sentido dos vazios. Ações de suportes artificiais e de revestimentos das cavidades podem ser muito variadas, dependendo dos tipos de solicitações que sobre eles exercem os terrenos.

Dimensionamento de uma estrutura: Definição das dimensões elementos que a compõem, para que possam resistir aos esforços solicitantes, conhecendo-se: os valores destes esforços, os limites aceitáveis de deformação, o tempo previsto de sua utilização, o fator de segurança desejado ou considerado.

Subsidência: Conjunto de movimentos descendentes do maciço rochoso, dependente do tempo, em direção ao centro de uma abertura subterrânea; Deve-se principalmente à tendência das rochas de preencherem os vazios criados pelas aberturas, principalmente após o seu colapso; É um problema potencial que, não controlado, pode levar a um dano superficial de grande escala.

Mina de Kiruna (Suécia)

Projeto de Suporte: O principal objetivo no projeto de um suporte subterrâneo é ajudar o maciço a se auto-suportar. Fatores fundamentais na escolha do suporte: Custo, Comportamento do subsolo, Método de lavra a ser empregado. Tipos de suporte: Provisórios ou definitivos; Contínuos ou descontínuos; Compressíveis ou praticamente indeformáveis (rígidos).

Categorias básicas de suporte e reforço de rocha

Tirante com cimento • Características: ancoragem interna, química, coluna total, passiva; • Vantagens: custo moderado (equivale ao splitset), alta capacidade de ancoragem, simplicidade de instalação, não há perda de protensão com vibrações de detonações, alta resistência à corrosão, facilidade de preparação da barra, não exige rigor no diâmetro do furo; • Desvantagens: tempo de cura maior que 2h, necessidade de armazenagem adequada, tempo de estocagem limitado; • Dados técnicos: capacidade de ancoragem – acima de 14tf; diâmetro da haste – a partir de 13mm; diâmetro do furo – 32 a 38mm; comprimento- variável.

Tirante expansivo Swellex Características: ancoragem interna, mecânica, coluna total, ativa; • Vantagens: alta capacidade de ancoragem, rapidez e simplicidade de instalação, dá suporte imediatamente após a instalação; • Desvantagens: requer dispositivos para instalação, a corrosão é crítica, custo relativo elevado; • Dados técnicos: capacidade de ancoragem – 13tf; diâmetro do tubo- 26mm; diâmetro do furo – 33 a 39mm; comprimento- 1,5 a 8m, pressão da água – 300bar (~ 306kgf/cm2).

Cable bolt Características: ancoragem interna, química, coluna total, passiva ou ativa; • Vantagens: alta capacidade de ancoragem, elevada resistência à corrosão, variedade de comprimento, de altura da escavação, do tipo de escavação – temporária ou permanente; • Desvantagens: tempo de cura 24h,o tensionamento não é simples; • Dados técnicos: capacidade de ancoragem – acima de 17tf; diâmetro do cabo – ¾” a 5/8”; diâmetro do furo – 40 a 45mm; comprimento - variável.

Instalação de cabo mecanizada

Monitoramento Alguns pontos que podem ser monitorados em escavações subterrâneas: movimento ao longo de uma descontinuidade; deslocamento relativo entre dois pontos no contorno da escavação (convergência); deslocamentos da superfície (subsidência); mudança da inclinação de um furo (desvio); mudanças (variações) de tensões; pressões normais e de água no enchimento; deformação do material de enchimento; eventos sísmicos; velocidades de propagação de ondas.

Estudo de caso Mina Caraíba, Jaguarari (BA), cobre alterações nos padrões de furação, nos arranjos de furos, nos explosivos, carregamento e detalhes do desmonte, que implica na transferência de carga para pilares adjacentes; Monitoramento microsísmico com profundidades entre 1.500 e 2.000m. Surgiram desplacamentos;

Após estudos, foram implementadas modificações no método de lavra, monitoramento microsísmico de superfície e de subsolo. Introdução de: • enchimento (pastefill), • monitoramento topográfico a laser, • aumento da mecanização e automação das operações. Primeiros três meses – 2.237 eventos diversos; Desde a implantação - observados 2 eventos na escala 2 ou 3 por ano, com lançamento de material.

Monitoramento Extensometria: medição do deslocamento relativo entre um ponto no interior do maciço e um ponto no perímetro escavado; Arrancamento: medição da resistência da ancoragem.