EM - Escola de Minas

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A Escola de Minas de Ouro Preto foi fundada pelo cientista Claude Henri Gorceix e inaugurada em 12 de outubro de 1876.

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Remediation alternatives for an abandoned gold mine contaminated with mercury in Brazil.
(2022) Miranda, José Fernando; Lima, Hernani Mota de; Curi, Adilson; Luz, José Aurélio Medeiros da; Destro, Elton
Heavy metal contamination of soils has generated two major problems, namely, loss of land value and health risk for people near contaminated sites. Studies on soil remediation are typically conducted on a pilot scale under very controlled conditions. This is a misleading approach, once the complexity of the actual biogeochemical soil conditions may causes inefficiency in full scale real-world application. In addition, environmental impacts of remediation practices themselves are often ignored, which may make them unfeasible. In 2002, an occurrence of mercury in an abandoned old gold mine was detected in a rural area of Descoberto, Brazil. In 2014, the State Public Prosecutor required from the responsible State Environment Agency, a remediation project to the area. This study compares alternatives for remediation of the contaminated area. Also a historical approach on mercury amalgamation in gold mining in the region, in order to estimate the amount of mercury remaining in the site. The geochemical characterization of the contaminated area was performed to describe the contamination process. The results were compared with the remediation proposal advocated by the Brazilian Ministry Public, and some alternatives for decontamination of the area were studied. The electrokinetic method has displayed the lowest overall unit cost, between US$ 120.00/t and US$ 260.00/t. The residual Hg concentration after four cycles of the electrokinetic technique was estimated at 1.28 mg (Hg)/kg (soil), slightly higher than the intervention value for agricultural soil, which is 1.20 mg (Hg)/kg (soil).
Variáveis de impacto no sequenciamento de lavra.
(2022) Campos, Bárbara Isabela da Silva; Souza, Felipe Ribeiro; Lima, Hernani Mota de
O planejamento de mina é desenvolvido considerando variáveis econômicas, teores, litologia, posição espacial. Estas variáveis são utilizadas para determinar o limite final de cava e sequenciamento das operações. Normalmente são amostradas exaustivamente somente as variáveis relacionadas ao teor. As demais variáveis são configuradas com valores médios. As técnicas de estatística multivariada permitem determinar as variáveis de maior impacto. Utilizando um modelo geológico de cobre e ouro será determinado a cava final e sequenciamento de lavra utilizando o algoritmo de Lerchs-Grossmann. O modelo de blocos resultante será avaliado quanto as variáveis fora do padrão da população. Foram padronizados e transformados em variáveis contínuas adequadamente os elementos da população. Será utilizado a técnica de análise de componentes principais para determinar as variáveis mais importantes do sequenciamento de lavra e cava final. O objetivo deste trabalho é determinar as variáveis mais influentes na determinação de cava final e sequenciamento de lavra. As ferramentas de planejamento de mina apenas apresentam o resultado final do planejamento. Não apontam as variáveis mais sensíveis. É importante determinar as variáveis em que uma pequena variação no valor é capaz de transformar um bloco minerado em estéril. O trabalho confirmou a importância das variáveis econômica relacionadas a função benefício, entretanto quantificou que o posicionamento espacial do bloco possui importância semelhante a algumas variáveis econômicas.
Blast-induced ground vibrations : a dynamic analysis by FEM.
(2022) Zorzal, Caroline Belisário; Nogueira, Christianne de Lyra; Lima, Hernani Mota de
The peak particle velocities (PPV) are fundamental for understanding and managing the levels of blast-induced ground vibrations and their effects on adjacent structures. Given that numerical analysis of seismic vibrations has been demonstrated to be a method that can significantly contribute to predicting PPV, this study adopts a numerical approach using the finite element method (FEM) to assess blasting-induced ground vibration in rock masses. A dynamic module of the stress-strain analysis based on the FEM displacement formulation is developed in ANLOG software to estimate the variations of displacement, velocity, strain, and stress induced by blasting. The dynamic modulus implemented is verified using two verification examples. After, ANLOG is used in an application example to estimate seismic vibrations induced by blasting and to define the attenuation law for a limestone quarry near an urbanized area in Spain. The effect of Rayleigh damping coefficients (α and β) on the PPV levels estimated by ANLOG was investigated, and the most appropriate numerical attenuation law is then obtained. The numerical analysis presents satisfactory results for elastic-wave propagation induced by blasting and the peak particle velocity values obtained shows good agreement with field and the numerical results available in the specialized literature. The results indicate that ANLOG can perform personalized analysis of rock mass under blast-induced dynamic stress taking into consideration the geological and geomechanical characteristics particular to each medium as well as the blast parameters.
Long-term evolution of heap surface of paste tailings under erosion.
(2022) Branches, André Miranda Brito; Lima, Hernani Mota de; Luz, José Aurélio Medeiros da
Many mines are moving from conventional tailings storage facilities to filtered tailings disposal systems. The benefits of these systems include increased water recovery, reduced size of containment landfills, improved facility safety, and reduced environmental impact. In geotechnical terms, the challenges are to find the correct way of waste disposal: whether in piles of dry sandy tailings or co-disposal waste rock. The long-term evolution of the surface of fine and sandy tailings stockpiles is a matter of concern. The goal of this study was to quantitatively evaluate the temporal evolution of a paste tailings pile, using a computational model of landscape evolution. For this, SIBERIA, a simulator of the evolution of landscapes under the action of runoff and erosion, was used. The effect of erosion on a trunk-pyramidal tailings pile with about 21% of slope after long periods of decommissioning (100 and 250 years) was studied. The SIBERIA modelling data considered the surface roughness and the average diameter of the sediment particles and the typical properties of iron ore tailings. The results indicate that for a lower Manning roughness coefficient and larger average apparent diameter of the sediment particles (or clods), the lower the sediment transport will be and, therefore, in the long term, the greater will be the integrity of the tailings pile.
Assessing risks of abandoned urban mines in the UNESCO World Heritage City of Ouro Preto, Brazil.
(2022) Barbosa, Viviane da Silva Borges; Lima, Hernani Mota de; Fonseca, Bráulio Magalhães
The occupation of the Ouro Preto began around 1698, due to the largest gold rush in the world. The wealth that came from gold made it possible to build a city that still maintains a unique architectural ensemble, then Ouro Preto were declared an UNESCO World Heritage Site in 1980. Nevertheless, the mining archaeological sites lacked conservation policies and they became the first targets for urban expansion. In this paper, we disclose an updated database of 148 abandoned mines and 41 shafts, and we aim to create a risk exposure model to select priority areas, which pose the greatest threat to public safety. The ranking model has five major components according to the degree to which people are exposed to the dangers associated with mining sites. To determine the priority areas, the Analytic Hierarchy Model, a method of Multi-Criteria Decision-Making (MCDM) was used with the aid of GIS application. The MCDM highlighted three distinct zones where there are overlap of hazard factors, corresponding to 13% of the initial study area. These zones concentrate 64% of mines and 93% of shafts recorded. Our analysis established sectors of mining vestiges at Ouro Preto that considers safety standards and historic urban environments.
Aplicação do sistema de monitoramento de dinâmica de rocha (SMDR) para controle geotécnico contínuo de cavidade natural subterrânea no Quadrilátero Ferrífero (MG).
(2021) Fernandes, Adam Barros; Lima, Hernani Mota de; Valentim, Raul Fontes; Gontijo, Alexandre Assunção; Fonseca, Leandro Roque da; Cardoso, Fernando Santos Seabra; Boulhosa, Gabrieli Santos
Nos últimos anos uma série de estudos tem sido conduzida sobre cavidades naturais subterrâneas em formações ferríferas. Esses estudos decorrem da necessidade de se preservar as cavidades naturais e, ao mesmo tempo, viabilizar de forma sustentável, a operação de uma mina de minério de ferro. Isso ocorre pelo fato da legislação ambiental do Brasil estipular, empiricamente, um raio de proteção de 250 m, de forma a evitar dano ambiental irreversível às cavernas, que por sua vez, bloqueia a lavra de considerável fração de minério de ferro. Dessa forma, com o intuito de verificar a influência do desmonte com uso de explosivos na estabilidade física da cavidade BRU_0034, nas proximidades da Mina de Brucutu da empresa Vale S.A., foram propostos, por intermédio desse estudo, monitoramentos sismográficos e de deslocamento através do uso do Sistema de Monitoramento de Dinâmica de Rocha (SMDR). No que se refere aos resultados obtidos com o SMDR, foi possível verificar por meio dos dados sismográficos e de deslocamento que não houve uma grande movimentação aparente nos sensores durante o monitoramento de desmontes de rochas por explosivos realizados em distâncias inferiores a 250 m.
Previous classification of rock mass surrounding underground excavations and rock support design using block models.
(2021) Aquino, Iure Borges de Moura; Renó, Rodolfo; Rolo, Roberto Mentzingen; Zingano, André Cezar; Lima, Hernani Mota de
The creation of tridimensional models that represent the quality and geomechan- ical characteristics of the rock mass to be excavated can be made by using spatial inter- polation techniques. The aim of this research is to improve the safety in underground activities, as well as to spread and popularize the use of spatial interpolation methods to represent both the spatial continuity of the quality of the rock mass and the geome- chanical variables through geostatistical methods. This article presents and demon- strates the viability of using Q-System block models estimated from the borehole data for previous classification of the rock mass surrounding the underground excavation and rock support design. The block model for the support design of galleries is justified because it allows to previously forecast the kind and quantity of support necessary for the stability of the excavation, as well as the costs with these devices, besides increas- ing the safety in the operations. Techniques of indicator kriging and ordinary kriging were used to build the Q-System index block model. The model was validated through the techniques of visual inspection and cross validation. The data used in this study were collected from the geotechnical description of 39 borehole core samples with a total measurement of 4,015 meters in Fazenda Brasileiro Mine, located in the town of Teofilândia, Bahia State, Brazil.
Classificação geomecânica prévia do maciço rochoso do entorno de escavações subterrâneas usando modelos de blocos estimados por krigagem dos indicadores. Estudo de caso : mineração fazenda brasileiro – Bahia/Brasil.
(2021) Aquino, Iure Borges de Moura; Rolo, Roberto Mentzingen; Zingano, André Cezar; Lima, Hernani Mota de
Um modelo tridimensional que represente a qualidade e características geomecânicas do maciço rochoso a ser escavado pode ser utilizado para classificação geomecânica prévia do maciço rochoso do entorno de escavações subterrâneas, contribuindo para o aumento da segurança nas atividades em subsolo, subsidiando nas tomadas de decisão dos projetos de lavra, dimensionamento das escavações, definição da malha dos sistemas de reforço e suporte e identificação antecipada de possíveis áreas ou regiões com risco geológico. Com o objetivo de melhorar a segurança nas atividades em subsolo, além de difundir e popularizar o uso de métodos de interpolação espacial para representação da continuidade espacial da qualidade do maciço rochoso e de variáveis geomecânicas através de métodos geoestatísticos. Este artigo demonstra a metodologia para classificação geomecânica prévia, com base nas metodologias do RMR e Sistema Q, do maciço rochoso do entorno de futuras escavações subterrâneas usando modelos de blocos estimados por krigagem dos indicadores. Os dados utilizados são provenientes de descrição geotécnica de testemunhos de sondagem. O RMR e Sistema Q são parâmetros geomecânicos amplamente utilizados em projetos de engenharia para o dimensionamento de escavações e sistemas de reforço. Os modelos estimados foram validados através de inspeção visual e validação cruzada.
Comparação de métodos de interpolação espacial para construção de modelos blocos geomecânicos a partir de descrição geomecânica de testemunhos de sondagem.
(2021) Aquino, Iure Borges de Moura; Rolo, Roberto Mentzingen; Zingano, André Cezar; Lima, Hernani Mota de
A construção de modelos tridimensionais que representem a qualidade e as características geomecânicas do maciço rochoso a ser escavado pode ser elaborada por meio da utilização de técnicas de interpolação espacial. Este artigo tem como objetivo comparar os resultados das estimativas realizadas por meio de krigagem por indicadores com os resultados das estimativas realizadas por krigagem ordinária, interpolação pelo inverso do quadrado da distância e interpolação pelo vizinho mais próximo para a construção de modelos de blocos geomecânicos que representem a qualidade maciça do rochoso via RMR. Além da verificação da influência das dimensões dos blocos (2 x 2 x 2 m e 5 x 5 x 5 m) nos resultados finais das estimativas, a krigagem por indicadores é um método de estimativa de variáveis geomecânicas amplamente utilizado e referenciado na bibliografia. É um método indicado para estimativas de variáveis categóricas e não aditivas, visto que as variáveis geomecânicas visuais ou descritas são definidas como qualitativas de forma categóricas, não contínuas e não aditivas e que pertencem a um intervalo de classificação. A carência de estudos de comparação entre os resultados das estimativas por krigagem por indicadores e demais métodos de estimativas utilizando o mesmo banco de dados motivou este trabalho. O método de krigagem por indicadores apresentou melhores resultados para estimativa do RMR, se firmando como um dos mais adequados para as estimativas de variáveis geomecânicas em comparação aos demais métodos utilizados neste estudo. Os dados para a elaboração deste artigo são provenientes de descrição geotécnica de testemunhos de sondagem subterrânea em leque de 39 furos de sonda com metragem total de 4015 metros da Mina Fazenda Brasileiro, localizada no município de Teofilândia/BA.
Geo‐mining heritages of the Mariana anticline region, southeast of Quadrilátero Ferrífero‐MG, Brazil : qualitative and quantitative assessment of Chico Rei and Passagem mines.
(2021) Cavalcanti, José Adilson Dias; Silva, Marilda Santana da; Schobbenhaus, Carlos; Lima, Hernani Mota de
The main gold deposit discoveries in Minas Gerais during the colonial period occurred in the Mariana Anticline region, southeast of the Quadrilátero Ferrífero. Since then, it has been the target of gold extraction and exhaustively studied, which has given the region great signifcance. This paper describes and makes a quantitative assessment of Chico Rei and Pas- sagem geo-mining heritages. These geo-mining sites show the important geological processes of the earth’s crust during the Paleoproterozoic and Neoproterozoic, and the gold mining history, through its methods and techniques used in two distinct historical periods. Gold deposits occur along the main mineralized zone on the stratigraphic levels of the Caraça and Itabira groups. In the Chico Rei Mine, gold mineralization occurs mainly as quartz-sulfde veins hosted in the itabirites of Cauê Formation. Its operation marks the colonial period, where slave labor was used to mine gold with rudimentary techniques and also when geological knowledge was not satisfactory. In the Passagem Mine, gold mineralization is stratiform tourma- linites and quartz-tourmaline-sulfde veins hosted in Batatal Formation. The Passagem Mine, created in 1819, represents the imperial period, marked by the opening of the Brazilian ports, bringing geological knowledge and new techniques for decadent gold production, through its greatest exponent in the region, the Baron of Eschwege. The quantitative evaluation of the Chico Rei and Passagem mines using the GEOSSIT platform shows us that the two geosites have international scientifc relevance, national relevance for educational and tourist use, and low risk of degradation.

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