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Análise acoplada entre consistência e resistência não drenada de um rejeito fino de minério de ferro.
(2007) Penna, Daniel Claudino Ramos; Oliveira Filho, Waldyr Lopes de
Os depósitos de lamas (rejeitos finos) normalmente apresentam características geotécnicas desfavoráveis em virtude da elevada compressibilidade e da reduzida resistência ao cisalhamento, sendo essas características mais pronunciadas quando os processos físicos de adensamento e ressecamento ainda não ocorreram ou estão em estágios iniciais. Desta forma, a construção de qualquer estrutura sobre os depósitos de lamas tais como: diques, acessos, coberturas, dentre outras se apresentam como um grande desafio. Dentro deste contexto, esta pesquisa busca desenvolver uma metodologia para a previsão da evolução dos perfis de resistência não drenada dentro de um depósito de lamas, sendo necessário para isso, a obtenção de uma relação constitutiva entre o índice de vazios e resistência não drenada. Essa relação foi obtida para a lama proveniente da planta de beneficiamento da Unidade de Germano da Samarco Mineração S.A., através de ensaios de laboratório e monitoramento/ensaios de campo. Trabalhos anteriores focaram os estudos nas propriedades dessa lama no que diz respeito a sua compressibilidade, adensamento e ressecamento para aplicações voltadas a estocagem da mesma (Botelho, 2001; Silva, 2003 & Almeida 2004). A modelagem destes processos físicos foi proposta por Almeida (2004) e analisada em um estudo de caso por Lima (2006). Sendo assim, essa pesquisa vem complementar e fechar os trabalhos anteriores, analisando as características de resistência desse material. A metodologia desenvolvida mostrou grande potencialidade para a determinação da relação entre índice de vazios e resistência não drenada. Essa relação obtida foi usada de forma associada com o algoritmo numérico CONDES (Yao & Znidarcic, 1997), permitindo a previsão de perfis de resistência não drenada de depósitos de lama em função do manejo adotado. As análises mostraram que o manejo adotado afeta grandemente as características de resistência dos depósitos, bem como a estabilidade de estruturas construídas sobre os mesmos, destacando-se aí as coberturas comumente utilizadas na reabilitação de depósitos de lamas.
Análise da influência da rugosidade de estradas de mina nos parâmetros operacionais de transporte.
(2019) Silva, Pedro Guilherme Cipriano; Lima, Hernani Mota de; Torres, Vidal Félix Navarro; Lima, Hernani Mota de; Oliveira Filho, Waldyr Lopes de; Dutra, José Ildefonso Gusmão
Em lavra de mina a céu aberto o transporte de minério e estéril representa grande parte dos custos de operação que incluem os de manutenção de vias e os de operação dos caminhões fora-de-estrada. A magnitude destes custos está atrelada, dentre outros fatores, às condições funcionais das estradas in pit, uma vez que a rugosidade existente em suas superfícies contribui no aumento da depreciação do veículo de transporte, redução de velocidade, aumento do tempo de viagem e, consequentemente, diminuição da produtividade. Nesse estudo, para fins de caracterização in situ utilizou-se a técnica de perfilagem a laser para obtenção das irregularidades longitudinais das superfícies de estradas em duas minas de minério de ferro de grande porte, traduzidas pelo Índice de Rugosidade Internacional (IRI). Dados das irregularidades obtidas por perfilagem a laser foram utilizados para avaliar a influência da rugosidade das estradas de mina nos parâmetros operacionais de transporte como resistência ao rolamento, velocidade média, tempo de viagem, produtividade e custo unitário de transporte dos caminhões fora-de-estrada. Os resultados obtidos permitiram concluir que o aumento da rugosidade da superfície das estradas de mina em uma amplitude de 10 centímetros pode provocar o aumento do coeficiente de resistência ao rolamento em 5%, redução da velocidade média em 25%, aumento do tempo de viagem em 26%, redução da produtividade em 19% e aumento do custo unitário de transporte em 21%.
Análise numérica de problemas de adensamento unidimensional não linear através do método das diferenças finitas.
(2017) Pereira, Ronald Dantas; Nogueira, Christianne de Lyra; Nogueira, Christianne de Lyra; Oliveira Filho, Waldyr Lopes de; Azevedo, Roberto Francisco de
Esta dissertação apresenta uma formulação através do método das diferenças finitas para análises não lineares, física e geométrica, do problema de adensamento unidimensional usando uma formulação Lagrangiana. A não linearidade física do material é levada em consideração pela relação não linear entre o coeficiente de permeabilidade e a tensão efetiva com o índice de vazios, definida como variável primária. A formulação numérica é implementada num código computacional escrito em linguagem de programação Fortran denominado AC-3.0 e o modelo numérico é verificado comparando os resultados numéricos, em termos de variação temporal da distribuição espacial do índice de vazios e variáveis secundárias ao longo da camada de solo mole, com os resultados analíticos e numéricos encontrados na literatura específica. É observada boa concordância entre os resultados analíticos e numéricos. Uma comparação entre as formulações geométricas lineares e não lineares destaca a importância da formulação não linear para problemas de adensamento de materiais compressíveis com alta distribuição de índice de vazios inicial.
Análise numérica do processo de ressecamento de um rejeito fino da mineração de ferro.
(2005) Almeida, Francisco Eduardo; Oliveira Filho, Waldyr Lopes de; Nogueira, Christianne de Lyra
Soluções analíticas para o processo de ressecamento de um solo fino mole de alta compressibilidade, como os rejeitos finos da mineração, são de difíceis obtenções, dado a não linearidade das propriedades constitutivas do material e a complexidade das condições de contorno, que influenciam as análises desse fenômeno. Assim, o emprego de modelos numéricos, para solução desses problemas, torna-se mais vantajoso. Esse artigo apresenta um modelo numérico para análises do processo de ressecamento de um rejeito fino proveniente do beneficiamento de minério de ferro. Com base na teoria proposta por Abu-Hejleh (1993) e implementado num programa computacional de diferenças finitas, esse modelo foi calibrado a partir dos dados de um estudo de ressecamento realizado, preliminarmente, em campo e de ensaios de laboratório, para a determinação dos parâmetros constitutivos do rejeito fino. A satisfatória concordância, entre os dados das simulações e os verificados no estudo em campo, atestou a precisão do modelo obtido na análise do ressecamento do material, indicando ser o mesmo aplicável a estudos futuros, que tenham, por objetivo, aumentar a eficiência do processo de ressecamento.
Aplicação de análises tridimensionais de adensamento a grandes deformações na disposição de rejeitos em cava de mineração.
(2018) Pinho, Mariana Queiroz; Oliveira Filho, Waldyr Lopes de; Oliveira Filho, Waldyr Lopes de; Bicalho, Katia Vanessa; Lima, Rosa Malena Fernandes
Este trabalho trata de análises tridimensionais de adensamento a grandes deformações aplicadas na disposição de rejeitos em cavas de mineração. Os objetivos principais foram estimar a capacidade de uma cava e o tempo gasto para preenchê-la com rejeitos finos dentro de um estudo de caso real de adensamento. Outros resultados importantes da análise incluem perfis de porcentagem de sólidos, índices de vazios, variação da densidade média seca, poropressões, além da deformada da superfície no longo prazo, no período pós-operacional. Os materiais de enchimento foram dois rejeitos finos de beneficiamento de minério de ferro, um deles assemelhado a solo silto-argiloso de baixa plasticidade, e o outro de natureza siltosa, de permeabilidade dez vezes maior. As relações constitutivas do fenômeno de adensamento foram determinadas por meio de ensaios de adensamento hidráulico, HCT (Hydraulic Consolidation Test). Para as análises, foi utilizado um algoritmo que produz soluções aproximadas do problema tridimensional utilizando o programa computacional CONDES0 da Universidade do Colorado em Boulder nos Estados Unidos para os cálculos de adensamento. Duas soluções são executadas que limitam a solução exata, denominadas de limites superior e inferior, estabelecidas com base no deslocamento ou não do terreno de fundação, respectivamente. Para fins de estudo, análises de sensibilidade também foram realizadas, incluindo adensamento “instantâneo”, dupla drenagem, e variações de produção de rejeitos. Considerações de cenários de co-disposição de um rejeito mais permeável e a lama original do caso base são também abordados no trabalho, onde a elevação simultânea dos rejeitos e a partilha na ocupação do reservatório são buscadas por tentativas e erros, dada a natureza não linear do problema de adensamento.
Avaliação geotécnica da influência da vegetação arbórea na estabilidade de taludes de pilhas de estéril.
(2019) Mendanha, Fabiano Oliveira; Lima, Hernani Mota de; Lima, Hernani Mota de; Ferreira, Lucas Deleon; Oliveira Filho, Waldyr Lopes de; Barbosa, Michele Cristina Rufino; Martins, Sebastião Venâncio
A inclusão da presença de árvores numa análise de estabilidade de taludes não é muito comum. Do ponto de vista geotécnico, a influência de árvores, resume-se a uma análise qualitativa. Para as análises de estabilidade, as forças decorrentes da presença arbórea não são, normalmente, consideradas. Atribui-se a essa não consideração à dificuldade de obtenção de parâmetros específicos de um sistema arbóreo num determinado talude. Este estudo avalia a influência dos parâmetros de coesão adicional imposta pelo enraizamento, do peso das árvores e da força do vento que, incidindo nas árvores é transmitida para o solo pelas raízes, numa análise de estabilidade em pilhas de estéril revegetadas. A força do vento é a variável mais complexa para ser quantificada dado às incertezas como a velocidade do vento, os coeficientes de arraste e as características locais. Em construções metálicas a força do vento é um parâmetro preponderante num dimensionamento estrutural. Este estudo propõe um modelo, baseado no cálculo estrutural de estruturas metálicas, para avaliação da influência arbórea em taludes naturais e construídos. O estudo apresenta ainda análises de sensibilidade dos parâmetros da vegetação e sua influência de acordo com o posicionamento das árvores em um talude. Os resultados quantitativos encontrados diferem de várias abordagens qualitativas observadas na literatura. O método sugerido foi aplicado numa pilha de estéril de uma mina recuperada. Os resultados encontrados de uma análise geotécnica considerando a presença de árvores em taludes são diversos em função do porte das árvores, do tipo de sistema radicular, da fertilidade ao longo do perfil do solo, da inclinação e posição das árvores no talude e da direção e da velocidade do vento. Os resultados sugerem que árvores de grande porte são indicadas para a base de uma pilha e que para o talude superior árvores de pequeno porte e arbustos são mais adequadas para garantia de estabilidade em longo prazo dos taludes.
Capacidade de suporte de praias de rejeitos granulares de mineração e construção de aterros compactados.
(Programa de Pós-Graduação em Engenharia Mineral. Departamento de Engenharia de Minas, Universidade Federal de Ouro Preto., 2012) Resende, Lincoln Ribeiro Maia de; Oliveira Filho, Waldyr Lopes de
Este trabalho apresenta um estudo sobre a capacidade de suporte de praias de rejeitos de mineração, investigando fatores de maior influência como aqueles representados pelo nível freático (Nível d’água) e pela sucção, quando presente. Para a avaliação da capacidade de suporte introduz-se o aparelho DCP (Dynamic Cone Penetrometer), um instrumento da classe dos penetrômetros portáteis, muito utilizado em trabalhos de estradas rodoviárias em diversos países, inclusive no Brasil. A construção de um aterro de alteamento de uma barragem de rejeitos de mineração de ferro foi a oportunidade que se apresentou para que a pesquisa pudesse ter a parte experimental em condições reais. Neste caso além do interesse com a fundação do dique de alteamento (método de montante), aproveitou-se também para conhecer a técnica construtiva e principalmente usar o DCP também para o controle de qualidade da compactação das camadas. Para a realização desses objetivos, houve um trabalho extenso de caracterização do rejeito das praias com ensaios de laboratório geotécnico e mineralógico. Além disso, houve a necessidade de uma campanha de ensaios DCP no laboratório para obtenção de correlação que pudesse ajudar no controle de campo da compactação. Os resultados da pesquisa indicaram que a prática atual utilizada na indústria produz uma estrutura satisfatória e que isso poderia ficar mais bem evidenciado e mais facilmente controlado com o uso da tecnologia apresentada.
Classificação de pilhas de estéril na mineração de ferro.
(2011) Aragão, Giani Aparecida Santana; Oliveira Filho, Waldyr Lopes de
O artigo apresenta uma proposta canadense de classificação de pilhas de estéril do ponto de vista da sua estabilidade física. O método baseia-se na avaliação ponderada e semiquantitativa de fatores-chave que podem afetar a estabilidade. Seu resultado permite atribuir uma determinada classe à pilha de acordo com o potencial de instabilidade. Essas classes definem um nível de esforço recomendado para investigação, projeto, construção e monitoramento da pilha. Para a verificação da eficácia do sistema de classificação, foi realizado um estudo de caso diante da realidade da mineração de ferro, na cidade de Nova Lima, Minas Gerais. A execução desse trabalho envolveu uma pesquisa documental e um posterior trabalho de campo, a fim de se aplicar, as informações coletadas sobre as pilhas no sistema de classificação. O trabalho mostra, também, inovações introduzidas pelos autores sobre o uso do sistema de classificação como meio de atestar a qualidade do manejo das pilhas e de identificar condicionantes de um projeto. O sistema de classificação mostrou que se trata de uma ferramenta muito útil, tanto no planejamento, como também na avaliação de todas as fases da vida de uma pilha.
Classificação de pilhas de estéril na mineração de ferro.
(Programa de Pós-Graduação em Engenharia Mineral. Departamento de Engenharia de Minas, Escola de Minas, Universidade Federal de Ouro Preto., 2008) Aragão, Giani Aparecida Santana; Oliveira Filho, Waldyr Lopes de
A atividade de extração mineral traz consigo a produção de uma quantidade variável de materiais de pouco ou nenhum valor econômico, respectivamente minério pobre ou estéril. Enquanto o manejo do minério pobre responde a uma estratégia de negócio e tem um caráter de provisoriedade, a remoção do estéril da área de lavra e sua disposição final são atividades que podem ter um impacto desfavorável no desenvolvimento de uma mina com implicações de ordem econômica, de segurança e ambiental. Esses aspectos relativos ao manejo de estéreis são tão mais significativos nos dias de hoje face aos grandes volumes movimentados nas operações mineiras, maior escassez de áreas adequadas à disposição, especialmente em empreendimentos mais antigos, e maior exigência dos órgãos reguladores. Essa situação faz com que seja necessário um maior esforço de planejamento das atividades de projeto, construção, operação e reabilitação das estruturas finais geradas pela movimentação dos estéreis. O presente trabalho baseia-se numa proposta de classificação de pilhas de estéril do ponto de vista da sua estabilidade física. O Sistema de Classificação foi apresentado pelo governo canadense na obra intitulada “Mined Rock and Overburden Piles” (BC Mine Waste Rock Pile Research Committee, 1991). O sistema baseia-se na avaliação ponderada de fatores que podem afetar a estabilidade física de uma pilha. A avaliação das pilhas é feita de uma forma semi-quantitativa e o resultado permite atribuir uma determinada categoria de pilha (classe) de acordo com seu potencial de instabilidade. Estas classes definem um nível de esforço recomendado para investigação, projeto, construção e monitoramento da pilha. Para a execução deste trabalho foi realizada uma pesquisa documental e um posterior trabalho de campo a fim de aplicar as informações coletadas sobre as pilhas no sistema V I de classificação, e deste modo avaliar o desempenho dessas estruturas diante da realidade da mineração de ferro. Foram escolhidas e classificadas três pilhas de estéril da Vale dentro do Quadrilátero Ferrífero. Os resultados foram interpretados e discutidos de modo a se chegar a uma classe de estabilidade para as pilhas em estudo. Além disso, foi possível examinar se o nível de esforço recomendado de cada classe estava de acordo com o executado. Como foram coletados muitos dados, foi possível também apresentar uma análise das características gerais das pilhas e o seu manejo por uma grande empresa de mineração de ferro. O sistema de classificação proposto mostrou que se trata de uma ferramenta muito útil tanto no planejamento, como também na avaliação de todas as fases da vida de uma pilha, atingindo um nível razoável entre a aplicabilidade e a facilidade do método.
Classificação e diagnóstico das estradas de mina de lavra a céu aberto de minério de ferro dentro do Quadrilátero Ferrífero.
(2014) Reis, Maíra dos Santos; Oliveira Filho, Waldyr Lopes de
O presente trabalho propõe a padronização de procedimentos para a obtenção e gerenciamento de estradas de mina, em lavra de minério de ferro, dentro do Quadrilátero Ferrífero, com foco em um sistema de classificação dessas vias. O trabalho foi todo desenvolvido dentro de um contexto real da mineração, através da seleção de uma unidade representativa das condições gerais de estradas e envolvendo o pessoal que atua no setor. A sequência metodológica contou com uma extensa revisão das práticas correntes, nivelamento teórico dos participantes da pesquisa, formalização da experiência existente e sugestões de melhoria, através de workshops e visitas técnicas e, finalmente, a consolidação do trabalho com a produção de vários documentos técnicos e científicos. A unidade selecionada para a condução do trabalho foi o Complexo de Itabira, em Minas Gerais, onde as estradas de mina foram divididas em acessos principais, acessos secundários, e acessos à praça (de lavra ou de descarga, quando em depósitos de estéril), com base em critérios de funcionalidade, permanência, extensão e nível de serviço. Além da definição das classes e dos critérios de classificação, para cada categoria de estrada foi determinado um conjunto de fatores a serem observados nas três mais importantes macroatividades das estradas – projeto, construção e manutenção – grupados na forma de matrizes. Tal classificação guia a obtenção de uma estrada adequada dentro de sua função, ao mesmo tempo em que contribui para a racionalização do uso de recursos no planejamento de produção. Os resultados desse trabalho quanto às matrizes de fatores são diferenciados. As definições dos requisitos que, para os mineradores, produzem maiores impactos sobre as estradas e sobre os quais o conhecimento prévio era maior (projeto geométrico, projeto de drenagem e manutenção) foram mais conclusivas e enfáticas, do que aqueles relacionados às demais etapas (projeto de pavimento e construção), que são conduzidas com menos critério. Acredita-se que essa classificação de estradas de mina tem grande potencial de utilização, contando com os ajustes devidos à propagação de seu uso e a necessária complementação de análises econômicas comparativas. Espera-se que essa nova visão do tema possa se estender também para estradas de mina de lavras de outros minérios e em diferentes cenários.
Comportamento geotécnico de pilha de estéril formada pelo método de disposição por correia.
(2014) Nunes, Diego dos Ramos; Oliveira Filho, Waldyr Lopes de
Na mineração o transporte e a disposição do estéril geram custos para a empresa e uma análise cuidadosa do método de disposição empregado pode levar a procura por uma solução de melhor custo-benefício. Porém essa análise não pode ficar apenas no campo econômico, pois fatores técnicos e de segurança devem ser considerados com o mesmo rigor do aspecto econômico. Caso isso não ocorra os custos podem aumentar muito e a segurança da operação de dispor na pilha de estéril pode ser comprometida. Atualmente três métodos de disposição são conhecidos: método por camadas, método por bancadas, e método por correia. Cada método tem sua particularidade técnica e econômica, porém nessa pesquisa apenas o fator técnico é abordado. Os três métodos são examinados no quesito geotécnico, principalmente no que diz respeito à resistência dos depósitos de estéril especialmente construídos segundo cada um daqueles métodos. Os resultados obtidos tanto de densidade in situ como de resistência do solo, esta estimada utilizando um penetrômetro conhecido como DCP, demonstram claramente a discrepância entre os métodos. Foram registradas diferenças de resistência 40 vezes menor no método por correia comparativamente aos outros dois métodos tradicionais de disposição.
Creep em rejeito de bauxita : caracterização reológica e simulação numérica.
(2023) Duarte, Jessica Pereira; Ferreira, Lucas Deleon; Ferreira, Lucas Deleon; Oliveira Filho, Waldyr Lopes de; Delgado, Bruno Guimarães
O conhecimento do comportamento de fluência de rejeitos de mineração pode auxiliar na acurácia da previsão do comportamento tensão-deformação-tempo dos materiais e na otimização de espaço para armazenamento de rejeitos, porém estudos sobre o assunto ainda são limitados. O comportamento da fluência em rejeitos de bauxita foi analisado através de uma abordagem teórica e prática, baseada na caracterização reológica (ensaios reológicos de creep e rotacionais) e análises numéricas. Os testes de fluência e recuperação realizados nos rejeitos de bauxita revelaram que o material apresentou deformações irreversíveis quando submetido a ciclos de carregamento constantes, indicando alterações em sua estrutura sólida com comportamento viscoelástico-plástico. O desenvolvimento do modelo numérico foi baseado em parâmetros geotécnicos estimados a partir de um compilado de ensaios de laboratório e de campo. Por meio da análise numérica, foi possível comparar o desenvolvimento de deslocamentos, poropressão e tensões entre um modelo constitutivo que considera fluência (Soft Soil Creep, SSC) e um modelo constitutivo simplificado (elástico perfeitamente plástico com critério de ruptura de Mohr-Coulomb), que não incorpora a dimensão do tempo. O trabalho destaca que a incorporação da dimensão temporal e das características viscoplásticas do material é fundamental para uma caracterização mais completa e assertiva dos fenômenos de adensamento e fluência, principalmente para rejeitos.
Determinação da curva de retenção de água em solos utilizando bomba de fluxo.
(Programa de Pós-Graduação em Engenharia Mineral. Departamento de Engenharia de Minas, Universidade Federal de Ouro Preto., 2013) Menezes, Luciana Portugal; Oliveira Filho, Waldyr Lopes de
Esta pesquisa introduz no Brasil um procedimento de ensaio alternativo para determinação da curva de retenção de água em solos utilizando a bomba de fluxo. A técnica preconiza estágios de retirada/injeção de água num corpo de prova triaxial até que se atinjam níveis de sucção de interesse, seguido de estágios de equilíbrio hidráulico de sucções e teor de umidade volumétrica. O sistema de ensaio é constituído de: uma bomba de fluxo, um transdutor diferencial de pressão, uma célula triaxial, uma unidade de aquisição de dados, uma placa de controle do ensaio e um programa supervisório. O programa tem um algoritmo que permite a seleção dos níveis de sucção desejados (pontos da curva de retenção) e controla a equalização da distribuição de teor de umidade volumétrica e de sucção dentro do corpo de prova. O trabalho foi realizado com uma amostra de sinter feed, concentrado de minério de ferro, definido com uma areia siltosa com pedregulhos, densidade real dos grãos de 4,97, índices de vazios máximo e mínimo, 1,02 e 0,71, respectivamente, com o corpo de prova moldado com índice de vazios 0,90. Os resultados experimentais cobrem uma ampla faixa de sucções nos processos de drenagem e de infiltração de um mesmo corpo de prova, com claro comportamento histerético, tendo sido realizados ajustes matemáticos segundo os modelos conhecidos de van Genuchten (1980) e Brooks & Corey (1964) com muito boa aderência. A avaliação geral é de que o método de obtenção da curva de retenção usando a bomba de fluxo tal como apresentado é muito conveniente, completamente automático, e produz resultados de uma forma rápida e fácil. Outros aspectos de destaque são a obtenção da curva de retenção completa (drenagem e infiltração) a partir do mesmo corpo de prova, que é formado ou preparado, saturado, submetido a tensões efetivas, como em procedimentos comuns a ensaios triaxiais. Todas essas características fazem com que esta técnica seja muito promissora.
Determination of the soil water retention curve using the flow pump.
(2015) Menezes, Luciana Portugal; Oliveira Filho, Waldyr Lopes de; Silva, Cláudio Henrique de Carvalho
A curva de retenção de água no solo é uma função característica do solo neces¬sária para a resolução de problemas geotécnicos com fluxo em solos não saturados. Os ensaios, para determinação direta dessa propriedade, são, em geral, custosos e demorados, fazendo com que seja muito difundido o uso de bancos de dados de cur¬vas de retenção para diferentes tipos de solos, classificadas a partir de propriedades¬-índice, tais como granulometria e densidades. Esse expediente, ainda que possível para estudos preliminares, não se apresenta suficiente para um problema específico. Nesse sentido, apresenta-se um método para obtenção da curva de retenção em labo¬ratório com o auxílio da bomba de fluxo. Foi feita a implantação de um sistema para a realização desse ensaio, que, juntamente com procedimentos e alguns resultados, tem os detalhes descritos no artigo. A avaliação geral da técnica foi a mais positiva possível, fazendo crer aos autores que o uso a bomba de fluxo, nessa aplicação, seja bastante promissor.
Diagnosis about iron ore mine haul roads in the Quadrilátero Ferrífero – Itabira Complex case.
(2014) Reis, Maíra dos Santos; Oliveira Filho, Waldyr Lopes de; Oliveira, Ely; Pena, Gladsney
Embora as estradas de mina sejam apenas apoio para as atividades de mineração, seu papel pode ser bastante significativo em qualquer esforço de otimização do transporte na lavra a céu aberto realizado com caminhões. Em 2009, um inventário sobre as condições de projeto, construção e manutenção dessas estruturas em minas no Quadrilátero Ferrífero foi realizado através de uma parceria entre uma grande empresa de mineração e a UFOP. Embora as condições das vias pudessem ser consideradas, em geral, satisfatórias, vários pontos com potencial de melhoria foram observados. Essa parceria foi retomada recentemente com bases ampliadas, para uma atualização, porém com uma abordagem quantitativa e em uma mina representativa daquele universo. O relato desse diagnóstico com comentários de como se pode fazer mais e melhor para as estradas de mina é apresentado nesse trabalho.
Dimensionamento estrutural de estradas de mina a céu aberto.
(2012) Sousa, Lilian Masetti Lobo Soares de; Oliveira Filho, Waldyr Lopes de; Lima, Hernani Mota de
Uma estrada de mina foi dimensionada com materiais típicos ocorrentes em mineração de minério de ferro no Brasil, utilizando-se os métodos empíricos CBR e DNER. Através do programa de dimensionamento estrutural mecanístico-empírico ELSYM5, compararam-se os resultados obtidos pelos métodos anteriores e propôs-se a otimização do dimensionamento feito pelo método DNER. Os resultados mostram que a espessura total do pavimento calculada pelos dois métodos é, basicamente, a mesma, sendo que a espessura da camada de base pelo método DNER é superior à obtida pelo CBR, enquanto o oposto ocorre com a sub-base. Ambos os dimensionamentos mostram, através da aplicação do software ELSYM5, que não são os mais apropriados, visto que a deformação de algumas camadas, principalmente no caso CBR, está acima do limite aceitável de 2000 με. Através da variação da espessura das camadas, obteve-se um dimensionamento adequado, que levou à redução da espessura da camada total do pavimento de 1,97 m para 1,40 m. A redução da deformação das camadas, em que se variou o módulo de elasticidade, demonstra a importância da realização de ensaios de caracterização física dos materiais.
Empilhamento de rejeito filtrado : a expansão de uma alternativa para substituição de barragens.
(2020) Alves, Pedro Ivo Amaro; Silva, José Margarida da; Oliveira Filho, Waldyr Lopes de; Silva, José Margarida da; Lima, Hernani Mota de; Sousa, Wilson Trigueiro de
O assunto rejeitos de mineração tem sido frequentemente discutido pela indústria e pela sociedade civil. Após as rupturas das barragens das minas Germano e Córrego do Feijão, instalou-se um estado de alerta no Brasil e especialmente nos estados brasileiros com maior concentração de minas. O método convencional de disposição de rejeito vem sofrendo duras críticas e passou a ser questionado até mesmo por profissionais da área. A dificuldade enfrentada por empresas de mineração para a obtenção das licenças para alteamento ou construção de barragens de rejeitos se tornou muito maior. Ao mesmo tempo, as próprias empresas mineradoras já vinham procurando desenvolver técnicas mais seguras para a disposição de rejeitos. Uma dessas técnicas, o empilhamento de rejeito filtrado (ou dry stacking), vem se destacando no cenário atual como uma possibilidade à substituição do método convencional. A possibilidade de se empilhar o rejeito como se fora um depósito de estéril, além de diminuir a extensão da área afetada, proporciona uma estrutura com menor potencial de dano. Dentro desse contexto, o presente trabalho apresenta detalhes e informações importantes quando se considera a aplicação dessa técnica. Além da revisão conceitual, são apresentados exemplos de empreendimentos e projetos de aplicação da técnica que possibilitam reconhecer as características, vantagens, desvantagens, precauções e necessidades, tanto específicos de cada empreendimento, quanto inerentes à execução desse método de disposição. Considerando esse último caso, sem excluir outras providências, como análise criteriosa de custos de capital e operacional, observa-se a importância de: manter-se o controle sobre a densidade e granulometria da polpa que alimenta a planta de filtragem; utilizar tecido filtrante de alta durabilidade e eficiência; disponibilizar local dentro da planta de filtragem para realização das trocas de placas/tecidos; disponibilizar ampla área próxima da pilha de rejeitos para armazenamento temporário do rejeito filtrado; utilizar-se o transporte por correias do rejeito filtrado entre a planta de filtragem e o local de armazenamento temporário; propiciar eficiente sistema de drenagem que colete e desvie os fluxos de água existentes ao redor e na superfície da pilha de rejeitos.
Estudo da construção de aterros em depósitos estratificados de rejeitos de mineração.
(Programa de Pós-Graduação em Engenharia Mineral. Departamento de Engenharia de Minas, Escola de Minas, Universidade Federal de Ouro Preto., 2008) Penna, Lorena Romã; Oliveira Filho, Waldyr Lopes de
Este trabalho apresenta um estudo sobre construção de aterros em depósitos estratificados de rejeitos de mineração, onde se investiga o método construtivo de ponta de aterro através da construção de um aterro experimental dotado de instrumentação para registro de variações de poropressão e de deslocamentos. No monitoramento da obra, utilizou-se, também, o método observacional com acompanhamento integral da construção com vistas a correlacionar todos os eventos construtivos com as variáveis geotécnicas. Os serviços preliminares foram importantes para o sucesso da pesquisa na medida em que fizeram um levantamento detalhado do terreno, possibilitaram um bom planejamento da instrumentação e realizaram testes com os medidores de poropressão, inclusive em situações de campo, dando confiança às medidas obtidas durante a construção. O estudo analisa de forma inovadora questões referentes ao desenvolvimento de poropressões construtivas bastante elevadas e deslocamentos significativos das estruturas num meio estratificado, dando destaque aos fenômenos físicos observados de liquefação estática localizada e levantamento de terreno. As análises realizadas sobre o potencial de liquefação do depósito estudado (baia 2) corroboraram os resultados experimentais obtidos, indicando que a situação atual do depósito frente a construções esteve sempre presente na história de formação do depósito. O estudo de estabilidade da obra do aterro teste foi realizado com muito detalhe, investigando-se diversos modos de ruptura presentes na construção do forro, etapa inicial, o que trouxe ensinamentos importantes sobre o método construtivo em depósitos estratificados. Entre os cenários de análise, destaca-se o caso que investiga a construção de um forro de uma estrutura de reforço de uma obra pré-existente, nas condições do depósito, e mostra a instabilidade que se gera na estrutura a ser protegida, levando-a a ruptura. As principais questões sobre a execução de obras assentes em depósitos de rejeitos mostram, então, a importância do manejo, do conhecimento sobre a estratigrafia do terreno e da definição correta dos mecanismos e instabilidades possíveis/prováveis de ocorrer. Todos esses aspectos foram abordados com sucesso no trabalho e podem ajudar no projeto e construção de obras semelhantes.
Estudo do comportamento de barragem de rejeito arenoso alteada por montante.
(2013) Rezende, Viviane Aparecida; Ribeiro, Saulo Gutemberg Silva; Oliveira Filho, Waldyr Lopes de; Gerscovish, Denise Maria Soares
As empresas de mineração têm gerado volumes cada vez maiores de rejeitos provenientes do processo de beneficiamento. Por este motivo novas pilhas e barragens de rejeitos têm sido projetadas e construídas com elevações cada vez maiores em áreas de forte restrição ambiental e reguladora. A maioria dos projetos destas grandes estruturas tem sido realizada por meio de métodos empíricos e analíticos por equilíbrio limite. Este trabalho foi desenvolvido para uma barragem de rejeito arenoso com base em análise de campanhas de ensaios. Foram feitos estudos tensão deformação do processo construtivo e operacional, modelados por meio de modelos constitutivos não lineares. O estudo contemplou o acoplamento de fluxo transiente e permanente em zonas saturadas e não saturadas. A solução numérica foi obtida por elementos finitos, com apoio do sistema computacional GeoStudio 2012, módulos Sigma e Seep. Com base nos resultados numéricos foi possível fazer uma análise geral do comportamento predito para a barragem em termos de recalques, tensões, interação entre os elementos da estrutura, posicionamento da linha freática, estimativa de vazão, dentre outras informações de relevância. Os ensaios de laboratório mostraram certa dispersão para alguns parâmetros geotécnicos, em relação ao comportamento clássico da mecânica dos solos. Os estudos tensão deformação foram realizados por meio dos modelos constitutivos Elasto-Plástico, Hiperbólico e Cam Clay. O uso destes três modelos proporcionou uma análise crítica do estudo avançado e suas ponderações em termos práticos. No caso em questão, o comportamento dos três modelos mostrou-se consistente, sendo mais instável o comportamento numérico do modelo Hiperbólico. Os resultados do estudo de caso da barragem mostraram recalques compatíveis com a estrutura e elementos de drenagem, piezometria adequada para condições de contorno e de fluxo implementadas.
Estudos de dimensionamento estrutural de estradas de mina a céu aberto.
(Programa de Pós-Graduação em Engenharia Mineral. Departamento de Engenharia de Minas, Universidade Federal de Ouro Preto., 2011) Sousa, Lilian Masetti Lobo Soares de; Lima, Hernani Mota de; Oliveira Filho, Waldyr Lopes de
Neste trabalho é realizado um estudo do dimensionamento estrutural de pavimentos aplicado a estradas de mina, com foco no cenário atual de estradas em complexos minerários de ferro nas regiões Sudeste e Norte do Brasil. O dimensionamento de camadas de uma estrada mineira é feito pela aplicação dos métodos Índice de Suporte Califórnia (CBR) e do Departamento Nacional de Estradas de Rodagem (DNER), atual Departamento Nacional de Infraestrutura de Transportes (DNIT). A pesquisa é concluída com vários estudos de caso em que se buscam opções de dimensionamento mais adequado a partir do método do DNER. Para tanto, são estudados os efeitos da alteração de espessuras de camadas e módulos de materiais, tendo como ferramentas de apoio o programa ELSYM5 e a análise de dimensionamento estrutural mecanístico-empírica. Um diagnóstico preliminar das estradas foi fundamental para a aplicação de técnicas e conceitos da engenharia de pavimentos que, quando analisados em um sistema integrado de diversos componentes de estradas de mina (requisitos geométricos, estruturais, funcionais e de drenagem), ocorrem em diferentes estágios de desenvolvimento. Nesse contexto, ficou evidente a necessidade de maior aprofundamento do estudo e de desenvolvimento e emprego de procedimentos voltados ao dimensionamento de pavimentos. Os resultados dos dimensionamentos propostos indicam que a espessura total do pavimento calculada pelos dois métodos é basicamente a mesma. A espessura da camada de base obtida pelo método do DNER é superior àquela resultante do método CBR, enquanto o oposto ocorre com a sub-base. Ambos os dimensionamentos mostram, através da aplicação do software ELSYM5, que não são os mais apropriados, visto que a deformação de algumas camadas, principalmente no caso CBR, está acima do limite aceitável de 2000 με. Através da variação da espessura das camadas obtém-se um dimensionamento adequado, que tanto respeita o limite de deformação, como resulta na redução da espessura da camada total do pavimento. Além disso, estuda-se o efeito do uso de outros materiais ou técnicas construtivas através da variação do módulo de elasticidade. Uma extensão desse estudo referiu-se à avaliação das condições do subleito. Os resultados indicam um significativo impacto nas deformações das camadas, o que demonstra a importância da realização de ensaios de caracterização física dos materiais de construção e in situ.