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Análise computacional probabilística e hipotética de uma cortina atirantada executada em uma cava de mineração.
(2018) Piazzalunga, Pedro Henrique; Assis, André Pacheco de; Assis, André Pacheco de; Pereira, Eleonardo Lucas; Maia, Karla Cristina Araújo Pimentel
Essa dissertação teve com objetivo avaliar a estabilidade de uma cortina atirantada que foi executada em uma cava de mineração, através de análises computacionais hipotéticas. Os parâmetros de resistência e deformação dos materiais que compõem o talude, foram ajustados mediante retroanálise da ruptura ocorrida no talude e resultados de ensaios triaxiais realizados em amostras de materiais retiradas de diferentes pontos do talude. Realizou-se primeiramente uma retroanálise da ruptura com o objetivo de conseguir informações para as futuras análises. Posteriormente, realizou-se a retroanálise do cálculo da cortina atirantada e da estabilidade do talude para a validação do projeto executivo da contenção; bem como às análises determinísticas de tensão deformação e de equilíbrio limite para a determinação do fator de segurança da estrutura e análises probabilísticas para avaliar o nível de confiabilidade da mesma. Os parâmentros utilizados nas análises basearam-se em relatórios de ensaios realizados com materiais similares em outros pontos da cava e no sistema de classificação de maciços rochosos de Hoek & Brown. Os programas de cálculo utilizados são baseados no método de elementos finitos e análises de tensão deformação. Apresentou-se os cálculos de estabilidade e de tensão deformação obtidos para a cortina atirantada, com suas respectivas probabilidades de falha, grau de confiabilidade e fator de segurança. Avaliou-se os resultados obtidos, onde a cortina se apresenta satisfatória com base nos parâmetros hipotéticos adotados pelo estudo. Foram apresentadas propostas para a mitigação de um possível processo erosivo nos taludes e uma proposta para futuros estudos de caso.
Análise da eficiência do sistema de vedação da fundação em granito de uma barragem de concreto.
(2015) Lopes, Marieli Biondo; Assis, André Pacheco de
O Brasil possui um dos maiores parques hidrelétricos do mundo, com capacidade de geração de energia comparado à posição da Arábia Saudita na extração de petróleo. Com isso é importante avançar em conceitos e técnicas, indo além das metodologias já consagradas. Este estudo aprofunda os conhecimentos sobre a eficiência de tratamentos de vedação em fundações rochosas de barragens de concreto, com o uso de cortinas de injeção com calda de cimento. Tratamentos como este permitem a redução do coeficiente de permeabilidade do maciço e a subpressão. Para atestar a real eficiência dos serviços de vedação no vertedouro da UHE Jirau, ela foi realizada através de três análises: redução do coeficiente de permeabilidade, redução da absorção de calda de cimento e redução da subpressão. Na primeira análise, observando a permeabilidade antes (furos de sondagem e furos obrigatórios de injeção) e depois (furos de verificação), concluiu-se que o maciço possui boas características mecânicas e hidráulicas (mesmo com a presença de fraturas sub-horizontais) por possuir coeficientes de permeabilidade baixos, sendo que a injeção auxiliou em uma pequena redução deste coeficiente, passando da ordem de 10-5 para 10-6 cm/s.. Na segunda análise, através do acompanhamento pari passu de consumo de calda, observando o maciço de forma geral, verificou-se que houve redução de absorção de calda de 27% e com isso a atividade de injeção foi funcional. Na terceira e última análise, verificando as leituras de piezometria, estas constataram que a subpressão não ultrapassou os limites referenciados em projetos, porém como não foi utilizado o método racional com retroanálise, não foi quantificado o quanto a cortina de injeção contribuiu para estes valores. De forma geral, adotando o critério de Cruz (2004), que prescreve que fundações com coeficientes menores que 5 x 10-4 cm/s não há necessidade de tratamento, conclui-se que as atividades de injeção na UHE Jirau poderiam ter sido anuladas ou reduzidas, reduzindo o prazo e custo destes serviços.
Análise de estabilidade de um talude da cava de alegria utilizando abordagem probabilística.
(2015) Silva, Clíscia Cerceau; Assis, André Pacheco de
Este estudo apresenta os resultados da análise de estabilidade de um talude da Mina de Alegria utilizando a abordagem probabilística. O mesmo visa mostrar as vantagens da abordagem probabilística em complementação às análises tradicionais determinísticas, através dos principais métodos probabilísticos. Dentre elas, pode-se citar a possibilidade de se trabalhar com a variabilidade dos parâmetros de entrada, ao invés da utilização somente das médias destes parâmetros. Além disso, permite calcular a probabilidade de falha (PF) de uma região e analisar o risco associado a um projeto, permitindo o gerenciamento deste. O estudo também apresenta as especificidades do programa Slide (pertencente à Rocscience) para este tipo de análise. O talude foi avaliado por três métodos probabilísticos: Método de Monte Carlo, Método FOSM e Método das Estimativas Pontuais. Para cada um dos métodos, a PF foi calculada. Observou-se que para os três métodos, não houve diferenças muito relevantes nos valores da PF, porém o Método de Monte Carlo permite um número muito maior de simulações e a avaliação de outras superfícies de ruptura além da superfície crítica determinística através do programa Slide. A seção analisada apresentou fator de segurança (FS) considerado satisfatório (FS ≥ 1.30) na análise determinística e baixa PF pelos métodos probabilísticos utilizados. Pode-se dizer que as consequências de uma possível ruptura do talude se resumem em danos no interior da cava, pois não há interferências externas próximas. Logo, consequências relativamente pequenas aliadas a uma PF baixa, conclui-se que o risco é baixo, visto que a definição do mesmo é PF versus a consequência. Dessa forma, é possível dizer que a geometria proposta garante a estabilidade da cava final da região estudada que será executada daqui a alguns anos, sem necessidade de adequações/intervenções no projeto.
Análise do comportamento de telas de impacto para contenção de blocos de rocha.
(2019) Santos, Renata Pinto; Assis, André Pacheco de; Assis, André Pacheco de; Alameda Hernández, Pedro Manuel; Maia, José Allan Carvalho
Quedas de bloco são fenômenos de alta velocidade e difícil previsão. Fatores de diferentes naturezas podem dar início ao processo de movimentação do bloco rochoso. Nesse contexto enquadra-se a Montanha Y, situada na cidade do Provo, estado de Utah - Estados Unidos da América, foco desse estudo. Essa montanha é palco de frequentes eventos de quedas de bloco, onde foram registrados consequências e danos associados. O presente trabalho propões uma intervenção passiva, utilizando telas de alto impacto, para a solução do problema. As intervenções passivas consistem em instalações de estruturas de convivência em taludes e encostas para interceptação de blocos através da análise de sua possível trajetória. Diferentemente das intervenções ativas, neste caso ocorre o desprendimento do bloco do maciço rochoso e o intuito é a interceptação do bloco ou o desvio de sua trajetória. Para a análise da trajetória foi utilizado o software Rocfall v5.0 (Rocscience, 2014). A partir das simulações é possível verificar que a trajetória e o alcance do bloco são influenciados por parâmetros intrínsecos ao bloco e à superfície de impacto. Portanto, o trabalho apresenta o dimensionamento do projeto de telas de impacto, a determinação do local de instalação do sistema e uma análise paramétrica dos dados relevantes que envolvem o problema com o objetivo de avaliar o comportamento da tela, bem como a influência desses parâmetros na análise.
Análise técnica e econômica para utilização de cabos duplos em realces de sublevel na mina Pequizão - mineração Serra Grande, Crixás – GO.
(2016) Lima, Túlio César Abduani; Assis, André Pacheco de; Figueiredo, Rodrigo Peluci de; Silva, Valdir Costa e
Métodos empíricos, baseados em modelos gráficos já difundidos mundialmente no ambiente de mineração subterrânea, vem sendo amplamente utilizados nas principais indústrias do setor mineral brasileiro. A mineralização de ouro, presente na cidade de Crixás, GO, possui a característica peculiar de se estender por veios estreitos, onde a viabilidade econômica depende de boas práticas na lavra, com baixos índices de diluição de material estéril junto a porção mineralizada. Durante vários anos a execução de tal premissa era facilmente cumprida com a utilização de métodos de lavra que priorizavam a seletividade, obtendo por consequência níveis baixos de diluição, porém com o avanço tecnológico e a necessidade de elevação dos índices de produção para garantir competitividade no mercado, a metodologia de lavra foi alterada por um modelo mais produtivo, entretanto com maiores dificuldades de se controlar a diluição entre o mineral de interesse e o material estéril. Nesta nova metodologia de lavra, a presença de um padrão de reforço do maciço rochoso se faz crucial para garantia de estabilidade da parede do teto (Hanging Wall) e consequente manutenção de níveis aceitáveis de diluição durante a lavra. Este trabalho busca encontrar um padrão de aplicação de cabos de aço como reforço do maciço nas operações da Mineração Serra Grande (MSG), baseado em análise técnica e econômica do sistema atualmente utilizado, contraposto por uma nova proposta de cabeamento, onde se altera a quantidade de cabos no furo, de um para dois, alterando também o espaçamento das linhas de reforço. A análise foi realizada utilizando dados históricos de estabilidade de realces de lavra, abertos na metodologia de sublevel stoping, onde foram utilizados cabos de aço como reforço do maciço e como elemento de contenção de blocos. Os custos associados também foram analisados relativos ao impacto no custo final da aplicação de cabos de aço.
Aplicação de diferentes metodologias de determinação de tensão in situ em maciços rochosos do Quadrilátero Ferrífero Brasileiro.
(2021) Penido, Henrique de Andrade; Figueiredo, Rodrigo Peluci de; Assis, André Pacheco de; Figueiredo, Rodrigo Peluci de; Alameda Hernández, Pedro Manuel; Freire, Germán Marcelo Martins Vinueza; Magalhães, Fábio Soares; Maia, José Allan Carvalho
Conhecer a distribuição das tensões atuantes nos maciços rochosos é uma das maiores preocupações da mecânica de rochas. Até a atualidade não existe um método específico que consiga determinar com precisão as tensões naturais in situ para qualquer maciço rochoso e de maneira geral aceita-se que nos locais onde as formações rochosas são relativamente uniformes como em acamamentos e planos extensivos de rochas sedimentares, a força vertical em uma determinada profundidade h irá desenvolver uma tensão uniforme σz proporcional ao peso da cobertura de rocha. Não obstante, falhas e outras heterogeneidades afetam a distribuição desse carregamento. Além disso, magnitudes e orientações das tensões locais in situ vêm sendo alteradas ao longo do tempo geológico, dobras e falhas foram criadas em resposta às forças de épocas passadas fazendo que tudo isto se envolva na criação de um sistema de forças heterogêneo, que é dominado pelo regime tectônico. A presente tese de doutorado, descreve-se, mediante um estudo de caso, a aplicação de ensaios de determinação das tensões in situ (magnitudes e orientações), por meio dos métodos de Fraturamento Hidráulico, DCDA - Diametric Core Deformation Analysis e DRA - Deformation Rate Analysis, para um maciço rochoso itabirítico do Quadrilátero Ferrífero Brasileiro. Estudos anteriores disponíveis neste maciço rochoso consideram valores estimados de k, não sendo prática adotada a realização de ensaios de tensões in situ nos maciços rochosos desta região para subsidiar análises geotécnicas. A zona estudada está localizada a uma profundidade de até 400 m no entorno de uma cava; portanto, a determinação da distribuição de tensões in situ é muito importante para avaliar a sua estabilidade. As atividades desde o planejamento até a execução dos ensaios, e os resultados, são apresentados. O maciço em estudo mostra a presença de diferentes estruturas geológicas, como bandamento e foliação, o que dificultou a realização dos ensaios. Os ensaios DRA mostram uma marcada diferença comparado com os resultados de FH e DCDA, com tensões horizontais maiores que a vertical. Os resultados contribuem para o entendimento das deformações e das tensões induzidas pela atividade de mineração em taludes do Quadrilátero Ferrífero Brasileiro e seus impactos nas estruturas circundantes. Para uma melhor determinação das tensões regionais in situ no maciço rochoso do Quadrilátero Ferrífero Brasileiro, recomenda-se a realização de novos ensaios de Fraturamento Hidráulico e de ensaios de Fraturamento Hidráulico em Fraturas Pré-Existentes (HTPF).
Application of the HF, DRA and DCDA technologies for in situ stress determination in Iron Quadrangle rock masses.
(2021) Penido, Henrique de Andrade; Funato, Akio; Metsugi, Hideya; Torres, Vidal Félix Navarro; Girao Sotomayor, Juan Manuel; Dight, Phil; Figueiredo, Rodrigo Peluci de; Assis, André Pacheco de; Guimarães, Alessandro Jésus
This study presents an unprecedented campaign of measurements (magnitudes and orientations) of the in situ stresses in itabirite rocks of the Brazilian Iron Quadrangle region using the hydraulic fracturing (HF), deformation rate analysis (DRA) and diametrical core deformation analysis (DCDA) methods. The previous studies of this rock mass consider estimated values of k, and the practice of using in situ stress tests to support geotechnical analyses of the rock mass of this region has not been adopted. The study site is located at a depth of up to 400 m around a pit. The rock mass under study shows the presence of different geological structures, which made performing the tests difficult. The DRA results show a marked difference compared to the HF and DCDA results; the horizontal stresses were greater than the vertical stresses, which is a finding that may occur due to local geodynamic influences. The results contribute to the understanding of the strains and stresses induced by mining activities in the Brazilian Iron Quadrangle. For a better determination of the regional in situ stresses in the rock mass of the Brazilian Iron Quadrangle, new HF tests, as well as hydraulic testing of pre-existing fractures are recommended.
Avaliação de estabilidade de escavações em meios descontínuos, a partir de testemunhos de sondagem da mina subterrânea de Vazante/MG.
(2016) Figueiredo, Lucas Torrent; Assis, André Pacheco de; Maia, Karla Cristina Araújo Pimentel; Silva, José Margarida da
Atualmente, a maior parte dos estudos de estabilidade de escavações subterrâneas são compostos por análises do comportamento elasto-plástico dos maciços rochosos, e/ou análise cinemática das possíveis cunhas e blocos formados na parede da escavação. Usualmente, as duas análises são feitas separadamente e os dois métodos se complementam parcialmente, pois a compreensão das interações entre deformações elasto-plásticas do material e a resistência mecânica das descontinuidades não é possível. Por isso, ao longo dos últimos anos, houve uma grande evolução de programas de computador que possam analisar o comportamento mecânico dos maciços rochosos como um todo, tornando possível uma avaliação das interações entre rocha e descontinuidades. Este trabalho apresenta um estudo de caso desenvolvido na Mina Subterrânea de Vazante, em Minas Gerais, onde foram feitos estudos de estabilidade de escavações projetadas em meios descontínuos, por meio de testemunhos de sondagem, ensaios de laboratório e dados levantados in-situ. Os maciços rochosos da região estão relacionados a rochas sedimentares da Formação Vazante, cortadas por Sistemas de Falhas Geológicas, dentre elas a Falha Vazante, onde é encontrado o minério de zinco. Nesse contexto, onde as galerias e realces de lavra são escavados em meios descontínuos, são comuns eventos de rupturas ocasionados pela presença de descontinuidades. O primeiro passo para que se tornasse possível a análise descontínua do maciço rochoso, foi o levantamento das orientações espaciais, arranjo geométrico e características mecânicas das descontinuidades interceptadas nas sondagens rotativas. A orientação espacial se deu através de camadas guia, ou seja, descontinuidades cujas a direção de mergulho e inclinação são conhecidas e pouco variáveis. Já as características mecânicas foram obtidas por correlação com o grau de rugosidade, além da natureza e grau de alteração do material de preenchimento das descontinuidades. Aliando os dados de caracterização das descontinuidades, dados prévios, e a descrição geológica e geotécnica do maciço rochoso como um todo, tornou-se possível o seu modelamento geológico-geotécnico. A partir daí, foram feitas análises por elementos finitos, em meios descontínuos, nas escavações projetadas nos perfis 13225 e 13300, entre os níveis 210 e 345 da mina. Para efeito de comparação e complementação, foram feitas análises cinemáticas de cunhas, assim como análises por elementos finitos em meios contínuos equivalentes. Com base nesses estudos, e nas práticas atualmente adotadas na Mina de Vazante, foram sugeridos sistemas de reforço. Os resultados mostram que a resposta geomecânica dos maciços rochosos, perante os esforços induzidos pelas escavações, é distinta comparando os modelos contínuos com os modelos descontínuos. De forma geral, os modelos contínuos tendem a ser mais conservadores e com zonas de deformação mais amplas, enquanto os modelos descontínuos conseguem mostrar, com mais detalhes, onde ocorrem os desplacamentos, e qual a influência das famílias de descontinuidades na estabilidade das escavações.
Avaliação do comprimento de massa deslocada em deslizamentos em função das características geológico-geotécnicas e geométricas das encostas : estudo de caso : estrada de ferro Vitória-Minas (EFVM).
(2019) Souza, Juliana Ribeiro Gonçalves de; Corteletti, Rosyelle Cristina; Corteletti, Rosyelle Cristina; Bacellar, Luis de Almeida Prado; Assis, André Pacheco de
As ocorrências de movimentos de massa nos taludes ao longo das ferrovias podem impactar o sistema ferroviário desde a paralização do transporte até a ocorrência de danos na plataforma, afetando sua superestrutura. De modo a colaborar com o gerenciamento de áreas de risco geológico-geotécnico para esse tipo de infraestrutura, o presente trabalho tem como objetivo o desenvolvimento de uma ferramenta capaz de estimar o comprimento de massa deslocada de um deslizamento, tomando como base as características geológico-geotécnicas e geométricas dos taludes. Para tal fim, contou-se com dados de doze cicatrizes de deslizamentos na Estrada de Ferro Vitória-Minas (EFVM). A caracterização geológico-geotécnica foi fundamentada em ensaios de granulometria, limites de consistência, massa específica real dos grãos e método expedito das pastilhas. E para a caracterização geométrica, foram utilizados os dados de altura e ângulo de inclinação do talude, e volume da cicatriz. O conjunto dessas características subsidiou a elaboração de dois modelos pela aplicação da técnica de regressão múltipla: o primeiro para estimar o volume da cicatriz de um deslizamento, e o segundo, o comprimento de massa deslocada. Os resultados obtidos apontaram que a altura e inclinação do talude, a quantidade de água reabsorvida pelas pastilhas, e a razão entre a porcentagem de material passante nas peneiras #200 e #40 são os parâmetros influentes para estimar o volume da cicatriz do deslizamento, enquanto que para estimar o comprimento de massa deslocada, o volume da cicatriz é o único parâmetro relevante. Os modelos desenvolvidos são válidos, visto apresentam elevados coeficientes de determinação e atenderam a todas as suposições estatísticas. Portanto, foi obtida uma ferramenta eficiente, prática e economicamente viável para estimar o comprimento de massa deslocada na EFVM, que também pode ser aplicada em locais com geologia e geomorfologia similares.
Calibração do modelo numérico por meio da abordagem probabilística e da diluição estruturalmente controlada no método de lavra sublevel stoping.
(2019) Batista, Gustavo Antônio Pereira; Assis, André Pacheco de; Assis, André Pacheco de; Alameda Hernández, Pedro Manuel; Charbel, Paulo André
A diluição não planejada representa um dos fatores que mais impactam economicamente a indústria da mineração. O seu aumento torna o processo de escavação instável e provoca o acréscimo nos custos de transporte, tratamento de minério e deposição do rejeito podendo inviabilizar áreas de lavra. A predição de eventos de instabilidade não desejados em uma mina subterrânea pode dar-se a partir da aplicação do conceito de retroanálise, a fim de proceder com a calibração do modelo. Nesse contexto, esta tese apresenta uma metodologia de retroanálise por meio de interpretações tridimensionais de juntas ubíquas e seus impactos na prevenção da diluição não planejada em lavra de veios estreitos pelo método sublevel stoping, bem como os resultados da calibração dos parâmetros de resistência do maciço em áreas escavadas a 750m de profundidade utilizando o critério de ruptura de Mohr-Coulomb. Os parâmetros de resistência do maciço foram calibrados utilizando um método probabilístico, respeitando a heterogeneidade natural do maciço rochoso e quantificando o dano causado a partir da probabilidade de ruptura. Após determinar a envoltória de ruptura, e fundamentado nos resultados da calibração do modelo com os dados reais de instabilidade, foi proposto um novo design de lavra com o intuito de reduzir a diluição não planejada e aumentar a produtividade. Quatro exemplos com o novo layout, a uma profundidade de 850m, foram analisados tornando possível determinar as condições de instabilidade da região de lavra, quantificar a diluição não planejada e comparar os resultados do layout antigo, além de demonstrar os ganhos na performance operacional e na redução da diluição. Os estudos corroboram para a importância da aplicação de uma metodologia adequada na previsão do comportamento do maciço e na identificação de áreas instáveis, sendo considerada fator essencial para o desenvolvimento de projetos de suporte assertivos e consequentemente a causa para a elevação dos índices de segurança no âmbito laboral.
Caracterização e análise espaço-temporal da microssismicidade da mina Cuiabá – Sabará, Minas Gerais.
(2021) Horta, Laura Frota Campos; Figueiredo, Rodrigo Peluci de; Assis, André Pacheco de; Figueiredo, Rodrigo Peluci de; Alameda Hernández, Pedro Manuel; Assumpção, Marcelo Sousa
A microssísmica, tema principal desta dissertação, vem sendo largamente desenvolvida ao longo das últimas décadas. No Brasil, sua aplicabilidade aumenta a cada ano, sendo aplicada no monitoramento de distintas estruturas geotécnicas. Nesse contexto, o presente trabalho utilizou como estudo de caso os dados do monitoramento microssísmico da mina Cuiabá entre os anos de 2016 e 2019. Cuiabá é uma mina subterrânea de ouro operada pela AngloGold Ashanti que atinge 1300 m de profundidade situada no município de Sabará, Minas Gerais, porção noroeste do Quadrilátero Ferrífero. O sistema implementado em dezembro de 2015 e vigente durante o período de análise consiste em um arranjo de 24 geofones instalados entre os Níveis 11 e 17 com o objetivo de melhor compreensão e monitoramento do maciço rochoso em tempo real, garantindo a segurança da operação. Dessa maneira, o presente estudo caracterizou a microssismicidade da mina Cuiabá, com base em um apanhado histórico dos dados do monitoramento aplicando metodologias estatísticas e análises espaço-temporais para melhor definição das zonas microssísmicas mais ativas e suas possíveis causas. As fontes geradoras dos eventos microssísmicos também foram investigadas a partir de uma amostra dos grandes eventos ocorridos em 2018, possibilitando o estudo do tensor de momento sísmico e das componentes da fonte sísmica destes eventos. Por fim, os tensores de momento sísmico ainda foram comparados com dados de ensaios de campo (sobrefuração) indicando o potencial da utilização da microssísmica como parâmetro complementar para avaliação das tendências de tensões locais em profundidade.
Estudo do comportamento geomecânico de pilares esbeltos modelados em rocha dura na bacia do corpo I, Mina Nova – Crixás/GO.
(Programa de Pós-Graduação em Engenharia Geotécnica. Núcleo de Geotecnia, Escola de Minas, Universidade Federal de Ouro Preto., 2011) Brandani, Diogo Braga; Assis, André Pacheco de
Nos dias de hoje o ouro tem motivado grandes investimentos. Tempos de crise são também tempos de oportunidade para o crescimento de empresas de mineração que trabalham na extração deste mineral. A demanda crescente associada à busca por investimentos seguros tem impulsionado o valor agregado desta commodity a preços recordes. Fato tal vem fomentando taxas de extração cada vez maiores e operações mais eficientes que impactam diretamente no controle dos aspectos relacionados à estabilidade do maciço rochoso. A Mina Nova está localizada no noroeste do estado de Goiás e trata-se de uma operação de lavra subterrânea pelo método de câmaras e pilares desde sua abertura em 1995. Ao longo dos últimos anos, informações adicionais permitiram um significativo aumento da reserva da mina, pela descoberta de novos corpos e pelo aumento nas dimensões dos corpos existentes. O Corpo I trata-se da principal reserva da mina e o aumento das reservas em sua porção central resultou na formação de uma região designada como bacia, onde a potência do minério varia de 6 a 20 metros. Por consistir em uma região previamente lavrada com câmaras e pilares, a recuperação da reserva implicaria na exposição de pilares esbeltos (w/h<0,5) que demandam cuidados a fim de garantir a segurança durante a operação e não comprometer a estabilidade local. O trabalho desenvolvido registra as etapas desta lavra na região da bacia do Corpo I, responsável por cerca de sessenta por cento da reserva do corpo na ocasião. Além disto, são apresentados os principais controles geotécnicos utilizados para o monitoramento do comportamento geomecânico. Em relação à lavra, técnicas diferentes das usuais foram adotadas e estudos técnicos foram desenvolvidos a fim de simular o comportamento dos pilares responsáveis pelo suporte de teto. Levantamentos em campo permitiram a definição dos parâmetros médios responsáveis pela resistência do maciço rochoso e das descontinuidades. De forma analítica, foi estudada a condição de estabilidade de 28 pilares a partir da Teoria da Área Tributária. Quando estes resultados são comparados a uma simulação numérica é possível identificar algumas das limitações do método que, entretanto, não invalidam seu uso de maneira preliminar.
Estudo dos parâmetros relacionados à natureza das descontinuidades e sua aplicação a maciços rochosos de mineração.
(2018) Gouveia, Gustavo Vinicius; Gomes, Romero César; Napa Garcia, Gian Franco; Assis, André Pacheco de; Gomes, Romero César
Esta dissertação tem como foco o estudo das características naturais das paredes das descontinuidades dos maciços rochosos de formações ferríferas, estratigraficamente relacionada a fm. Cauê, e a expressão e quantificação destas características em parâmetros geomecânicos. Em maciços rochosos com intensa presença de descontinuidades é atribuído a estas o controle geomecânico dos taludes, ou seja, é mais provável que haja uma ruptura através de uma superfície de fraqueza pré-existente, ao invés de desenvolver uma nova superfície através do material intacto. Sendo assim o entendimento das propriedades e características das estruturas atuantes em um processo de ruptura é de fundamental importância para a compreensão do conceito de estabilidade de um maciço. Para melhor entendimento do controle que as descontinuidades exercem no processo de ruptura se realizou uma revisão bibliográfica abordando diversos autores, desde Patton em 1996 até Barton & Bandis (1990), para assim compreender a evolução destes conceitos ao longo do tempo. O estudo teórico foi então aplicado a uma mina a céu aberto localizada no Complexo Vargem Grande – Itabirito (MG), no qual se obteve os dados necessários para a aplicação dos conceitos envolvidos na “lei empírica do atrito”, critério formulado para expressar as condições de ruptura pela descontinuidade em função dos parâmetros geomecânicos determinados para cada superfície e em cada material presente na cava. Para o levantando e determinação dos parâmetros necessário para análise segundo a “lei empírica do atrito”, utilizou-se as recomendações propostas por Barton & Choubey (1977) sempre que possível adaptando e modernizando a aquisição de dados perante as novas tecnologias disponíveis. Com auxílio da análise estereográfica determinou-se os cenários potenciais para rupturas planares e em cunhas, caso haja tal potencial, realizou-se a análise de estabilidade no pacote de software RocPlane 3.0 e Swedge 6.0. Dessa forma, é possível realizar uma nova interpretação da estabilidade dos principais setores da cava.
Hydrofracturing in situ stress measurements of itabirite in the Brazilian Ferriferous Quadrangle and their limitations.
(2022) Penido, Henrique de Andrade; Figueiredo, Rodrigo Peluci de; Assis, André Pacheco de; Torres, Vidal Félix Navarro; Girao Sotomayor, Juan Manuel; Guimarães, Alessandro Jésus
This article presents a first attempt to carry out in situ stress measurements (magnitudes and orientations) of the itabirite in the Brazilian Ferrifer- ous Quadrangle by hydraulic fracture testing at a depth of 399 m. Previous studies on this rock have consid- ered estimated values of the k index (ratio between the horizontal effective stress Sh, generally controlled by tectonism, and the vertical effective stress Sv, gener- ally controlled by gravity), and it is not a common practice to carry out in situ stress tests in this region and rock type to support geotechnical analysis. The area of study was located at a depth of 500 m in a pit because the determination of the in situ stress distri- bution is very important to assess the stability of the open-pit mine. The planning, execution and results of the tests are presented. The studied rock mass exhibits different geological structures, such as banding and foliation, which resulted in difficulties with perform- ing the tests, and only 12.5% of the tests were successful. The results can help interpret the strains and stresses induced by mining activities in slopes in the Brazilian Ferriferous Quadrangle and their impacts on the surrounding structures. For a better determina- tion of the regional in situ stresses in the rock of the Brazilian Ferriferous Quadrangle, hydraulic tests on pre-existing fractures are recommended.
Influência do teor de ferro nos parâmetros de resistência de um rejeito de minério de ferro.
(2002) Presotti, Ednelson da Silva; Ribeiro, Luís Fernando Martins; Oliveira Filho, Waldyr Lopes de; Assis, André Pacheco de
A grande evolução tecnológica do processo de concentração mineral tem proporcionado o enriquecimento de jazidas de baixo teor metálico, contudo esta evolução tem resultado em volumes cada vez maiores de rejeitos gerados no beneficiamento destes minérios. Neste contexto, a necessidade de armazenagem destes grandes volumes de rejeito tem exigido uma evolução nas alternativas de disposição e tecnologias de controle de qualidade destas estruturas. De uma maneira geral, as mineradoras têm adotado como alternativa de disposição a execução de barragens de contenção construídas com o próprio rejeito visando aumentar a capacidade de estocagem. Na construção destas barragens o rejeito é lançado de forma quase aleatória sem o controle das variáveis de descarga da lama. Assim o processo de deposição juntamente com as características do rejeito tendem a condicionar um padrão de segregação de partículas que ocorre na praia. A influência das características do rejeito de minério de ferro está relacionada às diferenças na sua composição mineralógica condicionando principalmente as diferenças no valor da densidade, devido principalmente a presença das partículas de ferro. Assim, em função do processo de segregação, pode-se encontrar em determinadas regiões da barragem de rejeitos, zonas de alta concentração de partículas de ferro. Estas regiões normalmente apresentam densidades diferentes em função do teor de ferro e consequentemente propriedades geotécnicas distintas. Neste contexto, a proposta desta dissertação é investigar a influência do teor de ferro nas propriedades geotécnicas do rejeito, enfatizando sua influência nos parâmetros de resistência de um rejeito de minério de ferro. Estes parâmetros foram obtidos a partir de ensaios triaxiais drenados realizados em amostras com diferentes teores de ferro obtidas a partir de ensaios de simulação de deposição hidráulica (RIBEIRO, 2000). Com base nesta investigação foram obtidas correlações entre o teor de ferro, granulometria e porosidade das amostras, enfatizando a influência destes parâmetros no valor do ângulo de atrito deste rejeito.
Metodologias analíticas e modelagem numérica para a otimização da inclinação de taludes de mineração com base no lucro.
(CAPELLI, Renata Bazzarella. Metodologias analíticas e modelagem numérica para a otimização da inclinação de taludes de mineração com base no lucro. 2018. 116 f. Dissertação (Mestrado em Geotecnia) - Escola de Minas, Universidade Federal de Ouro Preto, Ouro Preto, 2018., 2018) Capelli, Renata Bazzarella; Gomes, Romero César; Napa Garcia, Gian Franco; Gomes, Romero César; Alameda Hernández, Pedro Manuel; Assis, André Pacheco de
Os desafios associados às análises da estabilidade de taludes de grande porte têm sido crescentes com o avanço da atividade mineradora a céu aberto, principalmente quando a exploração atinge grandes profundidades. Neste cenário, impõe-se, portanto, a adoção de técnicas de análise que assegurem a segurança e a economia das escavações, sem a ocorrência de acidentes e/ou instabilidades nas cavas. Nas últimas décadas, modelos determinísticos foram empregados em larga escala em grandes taludes rochosos de mineração, embora representem um claro distanciamento da realidade do problema pelas incertezas inerentes à variabilidade espacial dos parâmetros geomecânicos adotados. Neste contexto, a evolução das análises para abordagens probabilísticas é bastante natural. A presente pesquisa aplica abordagens probabilísticas para as análises da estabilidade de taludes rochosos de grande porte de uma mina de ferro ainda em operação, visando estabelecer métodos de otimização do ângulo global, de inter-rampa e de banco de uma seção típica da cava. Foram utilizadas duas abordagens objetivando as otimizações: uma por meio de modelagem numérica (com base no programa FLAC3D) e baseada em conceitos de lucro e outra utilizando-se métodos analíticos baseados em valores de referência para os fatores de segurança (FS). Para a quantificação da probabilidade de falha (PF) e dos riscos associados, foram utilizadas simulações de Monte Carlo. Um estudo de sensibilidade foi realizado para se avaliar a influência do custo de falha na função de risco e foi desenvolvido um software, denominado ProBench, para solucionar a otimização dos ângulos de inter-rampas e bancos via metodologias analíticas. Na otimização do ângulo global por simulações numéricas, foi gerada uma superfície de resposta polinomial linear com intuito de se aliviar a carga computacional exigida pelo acoplamento direto das simulações de Monte Carlo. A configuração ótima encontrada para o ângulo global do caso estudado variou, de acordo com os valores dos custos de falha utilizados, entre 31° e 34,5°. Os ângulos ótimos para inter-rampa e banco foram, respectivamente, da ordem e 40° e 47°. Essas geometrias mostraram-se consistentes com a prática observada na mina em estudo e ratificaram o potencial das metodologias aplicadas de forma que estudos de quantificação do risco e do lucro em projetos ótimos de escavação mostram-se possíveis e eficientes no âmbito da prática geotécnica de taludes de mineração.
Modelagem numérica tridimensional para análise de eventos de ruptura na base de pilares inclinados em rocha foliada.
(2019) Corredor Herrera, Jaime Andres; Assis, André Pacheco de; Assis, André Pacheco de; Alameda Hernández, Pedro Manuel; Maia, Karla Cristina Araújo Pimentel
O corpo mineralizado da Mina Pilar de Goiás se apresenta em forma de veios de quartzo tabulares a lenticulares com espessura média de 1,5 m, mergulha suavemente entre 18° e 22° na direção SSW, o qual é explorado pelo método de lavra Câmaras e Pilares. Durante a finalização dos painéis de lavra nos setores RS 602/RS 603 no período entre agosto – setembro de 2017, foram identificadas as primeiras evidencias de puncionamento do piso, representados pela formação de trincas e protuberâncias longitudinais e obliquas ao eixo das câmaras de produção, seguido de frequentes registros de perda espontânea de massa dos pilares. Esta sequência de eventos levou à decisão de interromper e interditar indefinidamente o setor de produção com o intuito de estabelecer uma metodologia de monitoramento da deformação e entendimento do fenômeno. Uma revisão detalhada das informações geológicas do setor permitiu formular uma estreita relação das instabilidades com a presença local de uma camada concordante de 5 metros de espessura de Talco Xisto na base dos pilares. As deformações, quebras e recalques dos pisos e dos pilares neste maciço rochoso de resistência particularmente baixa foram tratados analogicamente sob os conceitos de capacidade última de carga para fundações quadradas rasas. Para oferecer uma análise mais próxima das características observadas em terreno, realizou-se uma estimativa do comportamento tensão deformação do maciço rochoso por modelagem numérica tridimensional por elementos finitos no software RS3 da RocScience®, devido às particularidades nos formatos das escavações como galerias shanty Back, pilares assimétricos anisotrópicos. Para calibração dos resultados de deslocamento na base de pilares em maciço anisotrópico, forem verificados os efeitos das tensões horizontais e cargas por cisalhamento com testes preliminares em médio homogêneo, os quais replicaram de maneira satisfatória as observações de campo, em contraste com as amplas variações dos resultados dos modelos analíticos para capacidade de carga de fundações para camadas horizontais.
Modelamento matemático da Mina Pequizão em Crixás GO.
(2015) Campos, Marcelo Pereira de; Assis, André Pacheco de; Assis, André Pacheco de; Figueiredo, Rodrigo Peluci de; Ribeiro, Saulo Gutemberg Silva
Nesta dissertação, o layout de lavra e desenvolvimento, aplicáveis aos ambientes de mineração subterrânea de ouro na Mina Pequizão, Brasil, são avaliados por meio de Modelagem Numérica Bidimensional, a partir do Método de Elementos Finitos, implementado em Phase2. Para isso, são definidas a propriedades do maciço rochoso que subsidiam a avaliação de instabilidade das múltiplas variantes do método sublevel-stoping e open-stoping. Dessa forma pretende-se testar as condicionantes de projeto do layout (arranjo) atual, segundo princípios e critérios estabelecidos. Determinam-se as condições de instabilidade nas galerias de desenvolvimento, nos pilares tipo sill-pillar e no hangingwall dos realces. As análises matemáticas consideram as características mecânicas do maciço rochoso, incluindo a geometria do corpo de minério. As diferenças de propriedades de resistência entre o minério, a rocha encaixante e os demais domínios são considerados, tanto quanto o estado de tensões durante o desenvolvimento e durante o aprofundamento da lavra. Os modelos numéricos são aplicados considerando elementos de suporte, como cavilhas tipo Split set e cable bolts, além da forma de exposição do minério durante o desenvolvimento. Analisam-se os resultados tanto nas escavações já realizadas como os resultados nas etapas de desenvolvimento e também nas lavras subsequentes, considerando os impactos do aprofundamento da lavra na estabilidade dos realces, dos sill-pillar, do hangingwall e na eficiência do suporte. Em última análise, essa dissertação se apresenta com uma contribuição na identificação de pontos de observação e melhoria no layout do Pequizão.
Nova metodologia para análise de suscetibilidade a ruptura de taludes rochosos de mineração.
(2022) Ferreira Filho, Flavio Affonso; Bacellar, Luis de Almeida Prado; Gomes, Romero César; Bacellar, Luis de Almeida Prado; Alameda Hernández, Pedro Manuel; Santos, Tatiana Barreto dos; Assis, André Pacheco de; Marques, Eduardo
Esta tese apresenta um novo procedimento de análise de suscetibilidade a rupturas para taludes rochosos de mineração, apoiado na conjunção entre os sistemas de classificação de taludes, elaborado em formações ferríferas e rochas encaixantes. Este procedimento apresenta, como uma das etapas, agrupar os taludes em cinco classes: T1, T2, T3, T4 e T5 de acordo com o índice GAMAH-R, definido pela soma das pontuações dadas a cinco parâmetros: geometria, drenagem superficial, modo de ruptura, erosão e deformação. O índice GAMAH-R tem 60% do peso associado à drenagem superficial e padrão geométrico, o que o torna muito apropriado para rochas brandas. Esta classificação permite que os taludes sejam representados em um mapa de taludes de mineração (Mapa GAMAH-R). Uma segunda etapa do procedimento consta da aplicação do GSPI (Global Slope Performance Index), um sistema tradicional que prevê o desempenho de taludes em relação à instabilidade baseado na resistência da rocha intacta, estrutura geológica e água. A conjunção proposta entre GAMAH-R e GSPI possibilitou selecionar taludes mais suscetíveis a rupturas pela inserção na matriz de ruptura (MatRTRM). Esta conjunção é fortemente influenciada pelas condições geológico-geotécnicas e de manutenção das minas. Os taludes com média-alta e alta suscetibilidade foram selecionados para análise de estabilidade com abordagem probabilística, para definição de critérios de aceitabilidade de projeto. A metodologia foi aplicada a vinte e cinco taludes de três minas com diferentes estágios operacionais: a mina juvenil A, em encosta; a mina madura C, em desenvolvimento; e a mina senil B, em geometria de cava final. A mina A mostrou suscetibilidade média-alta em relação a rupturas de banco e quedas de blocos, porém dentro dos critérios de aceitabilidade para taludes de mineração. Para a redução da suscetibilidade deve-se tomar algumas medidas operacionais. A mina B, apresenta uma diversificação de taludes T2, T3, T4 e T5, o que condiz com o estágio de evolução da mina, bem como as condições geológicas. É uma mina de suscetibilidade média-alta a alta em relação a rupturas de banco e colapsos, com taludes fora das condições de aceitabilidade envolvendo altas consequências. Desta forma, trata-se de uma mina instrumentada e com periódicas inspeções e revisões dos parâmetros geotécnicos. A mina C, apresenta taludes T2 e T3 caracterizados pela boa geometria e sem deformação. É uma mina de suscetibilidade média a média-alta em relação a rupturas de banco, atendendo prontamente as condições de aceitabilidade impostas para a mineração.
Proposta de uma metodologia de tratamento de fundação de uma barragem de concreto e seus efeitos na análise de subpressão e deslocamentos.
(2020) Lopes, Marieli Biondo; Bacellar, Luis de Almeida Prado; Assis, André Pacheco de; Assis, André Pacheco de; Alameda Hernández, Pedro Manuel; Santos, Tatiana Barreto dos; Barbosa, Terezinha de Jesus Espósito; Saião, Alberto de Sampaio Ferraz
O Brasil possui um dos maiores parques hidrelétricos do mundo, com capacidade de geração de energia comparado à posição da Arábia Saudita na extração de petróleo. Empreendimentos importantes nos rankings mundiais foram projetados e executados no país, a citar a UHE Itaipu, UHE Tucuruí, e as mais recentes, UHE Jirau e UHE Belo Monte. Isso ressalta a importância no estudo continuado de técnicas e teorias comumente utilizadas, a fim de melhorar a qualidade dos projetos. Este trabalho aprofundou os conceitos referentes aos tratamentos de fundação em barragens de concreto, através de cortinas de injeção e drenagem. Propôs, como objetivo principal, elaborar um modelo de tratamento otimizado às características hidráulicas da fundação do vertedouro da UHE Jirau, e avaliou o seu impacto nas magnitudes da subpressão, deslocamentos horizontais da crista e, estabilidade global. Em relação à condutividade hidráulica do granito de fundação, este possui permeabilidade abaixo de 10-4 cm/s, coeficiente este apresentado em situações de maciços rochosos já tratados, revelando que para este material o tratamento ideal poderia ser pontual. Na Europa, utiliza-se a metodologia GIN para injeção com calda de cimento, baseada nos ensaios de Lugeon. Aplicou-se, por retroanálise, este método na UHE Jirau, encontrando intensidades mais baixas que àquelas recomendadas por Lombardi e Deere (1993), devido à baixa condutividade hidráulica do maciço, corroborando com as análises de permeabilidade. No estudo da subpressão, constatou-se que um projeto otimizado de fundação, com furos de injeção posicionados pontualmente na fundação e aumento dos furos de drenagem profunda, apresenta uma redução de 10% na magnitude da subpressão. Essa redução, acarreta em aumento nos fatores de segurança da estabilidade global, destacando-se uma variação de até 70% na segurança contra a flutuação. No caso dos deslocamentos horizontais da crista do vertedouro, comprovou-se que os esforços da subpressão (orientados pela melhoria no projeto de tratamento de fundação) não provocam alteração, devido as ações de empuxos hidrostáticos e hidrodinâmicos serem mais importantes para estes efeitos.