POSGEO - Mestrado (Dissertações)
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Item Caracterização de rejeito de minério de ferro por meio de ensaios de campo e laboratório aplicada à análise de susceptibilidade à liquefação.(2021) Coelho, Pablo dos Santos Cardoso; Ferreira, Lucas Deleon; Ferreira, Lucas Deleon; Pereira, Eleonardo Lucas; Minette, EnivaldoAs barragens de mineração construídas pelo método de alteamento a montante atualmente existentes no território brasileiro recentemente tornaram-se um sério problema de geotecnia, estabelecido o contexto das recentes rupturas ocasionadas pelo fenômeno de liquefação da barragem de Fundão, da Mina Germano, em 5 de novembro de 2015, localizada em MarianaMG e da barragem B1, da mina Córrego do Feijão, em 25 de janeiro de 2019, em BrumadinhoMG. Conhecida a relação entre a ocorrência das rupturas e a natureza suscetível à liquefação dos rejeitos de mineração dispostos na barragem exercendo o papel de fundação dos alteamentos, faz-se necessária a caracterização dos rejeitos de mineração a fim de se mensurar os riscos associados à operação, manutenção e descaracterização destas estruturas. Neste contexto, o presente trabalho apresenta um fluxo de caracterização de um rejeito de mineração de minério de ferro disposto hidraulicamente em uma barragem alteada pelo método de montante, atualmente em processo de descaracterização, aplicada a análises de susceptibilidade à liquefação. Foram percebidos no interior da estrutura dois rejeitos: um de natureza granular e outro de natureza fina. Foram analisados: ensaios de caracterização física e de resistência laboratoriais dos rejeitos finos, aos quais, dada a sua saturação parcial, fez-se necessária campanha de caracterização mais extensiva para elaboração do projeto de descaracterização; ensaios SPT e sCPTu realizados em ambos os rejeitos. A partir da análise do dado foi possível a estimativa de parâmetros geotécnicos de resistência e da suscetibilidade à liquefação. Adicionalmente, foram estimados parâmetros de permeabilidade e adensamento para os rejeitos finos.Item 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 deOs 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.Item Critérios de projeto de sistemas de disposição em pilhas de resíduos de alumina desaguados por filtro prensa.(2016) Silva, Sueli Aparecida da; Gomes, Romero César; Lima, Hernani Mota de; Maia, Karla Cristina Araújo PimentelÉ cada vez mais crescente a geração mundial de resíduos provenientes do beneficiamento industrial, o que leva as empresas a uma busca incessante por novas tecnologias, aliadas à segurança, que minimizem os impactos ambientais causados por elas. Diante de catástrofes econômicas e ambientais causadas por acidentes em estruturas geotécnicas na área de mineração e, consequentes dificuldades de obtenção de novos licenciamentos, vêm sendo estudadas novas alternativas de disposição de resíduos. Uma dessas alternativas, apresentada nesse trabalho, é a utilização de filtros prensa para filtragem dos resíduos proveniente da produção de alumina (lama vermelha), em substituição à atual técnica de disposição mais utilizada que ainda é a via úmida, ou seja, a disposição da lama com baixo teor de sólidos em diques ou barragens de resíduos. Essa tecnologia aumenta significativamente o teor de sólidos do material, reduzindo a área de disposição e minimizando os impactos em caso de ruptura, além de facilitar a recuperação da área por meio da revegetação e aumentar a vida útil de estruturas já existentes. O presente estudo contempla a proposição de dois arranjos de sistemas de disposição em pilhas de resíduo de alumina desaguado por filtro prensa. O primeiro arranjo foi desenvolvido sobre uma barragem de resíduo na região sudeste do Brasil e o segundo sobre um depósito de resíduo na região norte do Brasil. Para avaliação da viabilidade dos arranjos propostos e definição dos critérios de projeto, tais como, aspectos ambientais, áreas de disposição, geometrias, entre outros, foi realizada a caracterização geotécnica dos resíduos e das fundações que receberão as pilhas e, posteriormente, análises de estabilidade determinísticas e probabilísticas para obtenção dos fatores de segurança e probabilidades de ruptura. Esse tipo de avaliação tem sido cada vez mais exigido pelas empresas e adotado no desenvolvimento de projetos, por considerar as incertezas e a variabilidade dos parâmetros utilizados no dimensionamento. Ao final do trabalho foi sugerida uma nova metodologia de disposição aproveitando áreas de disposição de resíduos já existentes.Item 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 daAtualmente, 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.Item Análise do comportamento geotécnico de aterro experimental executado sobre um depósito de rejeitos finos.(2016) Ferreira, Daiane Souza; Gomes, Romero César; Silva Filho, Jorge Felippe da; Maia, Karla Cristina Araújo PimentelA implantação de estruturas sobre depósitos de rejeitos de mineração constitui uma prática comum em empreendimentos de mineração, particularmente no caso de barragens alteadas para montante. Neste sentido, torna-se imperativo o estudo do comportamento geotécnico dos rejeitos como material de construção e de fundação de tais estruturas, com ênfase na magnitude dos deslocamentos, poropressões induzidas e suscetibilidade ao fenômeno da liquefação. O presente trabalho apresenta e discute os resultados da implantação de um aterro experimental, construído com rejeitos granulares, sobre o depósito de rejeitos finos da região da Baia 3 da Barragem de Germano da Samarco Mineração S.A. O aterro, com 6,0 m de altura e berma de equilíbrio, possui 30 m de largura (base) e 33 m de comprimento, taludes de 3H:2V e foi instrumentado com perfilômetro, placas de recalque, piezômetros elétricos de corda vibrante, inclinômetros e medidor de nível d’água. Além da instrumentação, ensaios de laboratório e de campo foram executados para a caracterização dos materiais estudados e determinação dos parâmetros de resistência e compressibilidade dos mesmos. Os estudos realizados incluíram a caracterização e a definição estratigráfica do depósito dos rejeitos finos, a determinação dos parâmetros geotécnicos dos materiais de construção, as análises numéricas da estabilidade e do comportamento tensão-deformação do aterro construído e os potenciais gatilhos de liquefação dos rejeitos suscetíveis ao fenômeno. Os resultados das simulações numéricas foram correlacionados aos registros da instrumentação de campo, mostrando uma boa concordância de valores e atestando a estabilidade da estrutura, bem como a não mobilização de gatilhos de liquefação estática para o sistema aterro – depósito de rejeitos investigado.Item Avaliação do comportamento geotécnico de pilhas de estéril por meio de análise de risco(Programa de Pós-Graduação em Geotecnia. Núcleo de Geotecnia, Escola de Minas, Universidade Federal de Ouro Preto., 2010) Petronilho, Michele Rose; Gomes, Romero CésarNo contexto da mineração, três atividades estão intimamente relacionadas: o processo de lavra, as operações de beneficiamento e os sistemas de disposição dos resíduos da lavra e do beneficiamento mineral. Os estéreis constituem os materiais de decapeamento da mina na fase de lavra, os quais devem ser caracterizados, removidos, transportados e estocados, comumente sob a forma de pilhas. Como qualquer estrutura de grande porte, as pilhas de estéril têm um risco associado devido às incertezas relacionadas às condições de projeto, construção e aos próprios condicionantes do local de implantação da obra, embora consideradas seguras, pelo fato de que têm concepção e execução baseadas em normas técnicas condicionadas pela boa prática da engenharia. O risco pode ser traduzido em função de perdas econômicas a gestão de riscos e quantificar os riscos e conseqüências, sendo dependente dos níveis de tolerância pré-definidos, que podem ser aceitáveis ou inaceitáveis. Nesta dissertação, as técnicas de análise de riscos foram aplicadas a onze pilhas de estéril de minas de ferro, situadas no Quadrilátero Ferrífero de Minas Gerais, com base na metodologia FMEA/FMECA, de natureza semiquantitativa, por conjugar as análises subjetivas e as de quantificação dos riscos. Os resultados das aplicações da técnica FMEA/FMECA foram documentados em planilhas, segundo a estruturação metodológica proposta, que conjuga a identificação dos modos de falha que conduzem a eventos indesejáveis e a elaboração de hierarquia de riscos no âmbito de um sistema constituído por uma pilha de estéril. As análises realizadas demonstraram que a metodologia proposta é bastante prática e eficiente, bem como a estrutura hierárquica desenvolvida, garantindo um incremento de confiabilidade no projeto e na avaliação do comportamento geotécnico de pilhas de estéril e permitindo a prévia detecção dos potenciais eventos de falha associados às estruturas analisadas.