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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Item 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, EduardoEsta 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.Item 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 SantosNos 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.Item Influência do processo sazonal de fluxo na zona vadosa na estabilidade de uma pilha de estéril.(2010) Pedra, Juliana Aparecida; Ribeiro, Saulo Gutemberg Silva; Bacellar, Luis de Almeida Prado; Silva, Cláudio Henrique de Carvalho; Ribeiro, Saulo Gutemberg SilvaNeste trabalho é apresentada uma análise do comportamento de uma pilha de estéril de minério de ferro considerando a influência das condições climáticas no período de um ano através da realização de análise de fluxo sazonal transiente e seus efeitos na estabilidade da pilha. O foco do estudo está em apresentar uma ferramenta de análise numérica do fluxo na zona vadosa visando otimizar e aumentar a confiabilidade dos estudos atuais, e ainda apresentar as oscilações de determinadas variáveis no decorrer do ano. As análises realizadas mostraram que a proposta de inserir uma modelagem que realize a interação solo-atmosfera acoplada aos estudos de estabilidade de taludes mostrou-se satisfatória. A condição de inserção de dados climáticos no contexto de fluxos em meios porosos torna a análise de estabilidade mais realista. Os estudos desenvolvidos mostraram que por meio de uma abordagem da variação sazonal das condições de estabilidade em que a sucção foi considerada com a inclusão do parâmetro øb nas análises, o fator de segurança foi maximizado em até 7% para este caso quando comparadas com as análises convencionais em que o parâmetro øb não é considerado. Similarmente, comparando-se as condições de estabilidade no período chuvoso em relação ao período de seca a implicação na estabilidade com sucção matricial incorporada proporcionou um maior valor do fator de segurança da ordem de 6%. Estes quantitativos ratificam a importância da aplicação desta metodologia no desenvolvimento de projetos de estruturas deste tipo e na avaliação operacional destas obras, seja no período construtivo, seja na condição de fechamento da pilha ou descomissionamento da mina.Item Análise da estabilidade e deformação de talude e túnel ferroviário em Liberdade/MG.(2018) Ribeiro, Renato Duque; Bacellar, Luis de Almeida Prado; Almeida, Rodrigo Pereira de; Bacellar, Luis de Almeida Prado; Ferreira, Lucas Deleon; Napa Garcia, Gian FrancoA ampliação de um túnel, próximo ao município de Liberdade (MG), promoveu um agravamento em uma deformação pré-existente na parede lateral da estrutura. A solução adotada para continuidade do tráfego ferroviário, foi a construção de uma variante para desvio do traçado original. Houve uma escavação de 243500 m³, executada em corte no relevo, com reforço do talude em solo grampeado na região contígua ao túnel. De acordo com as investigações geotécnicas de campo e laboratório, o solo superficial, residual maduro, composto por argila arenosa, e o solo das cotas inferiores, residual jovem, é basicamente arenoso, mal graduado com silte e traços de argila. A correlação entre os valores de resistência à penetração, dos dois métodos de sondagem utilizados, SPT e DPL, indicou uma equação específica para o solo residual jovem, por meio de uma regressão linear. Através destes dados e por correlações para solos tropicais, foi possível estimar os parâmetros de resistência e deformabilidade das unidades de solo presente no entorno do túnel. A coesão obtida para solo está entre 9 e 16 kN/m² e ângulos de atrito interno em torno de 32°. A análise de estabilidade, que considerou 4 modelos conhecidos, indicou uma região localizada acima da berma da estrada com superfícies potenciais de ruptura com FS inferiores a 1,30, abaixo do exigido por norma. A aplicação do solo grampeado nos taludes entre a ferrovia e a berma da estrada promoveu um acréscimo de 20% no FS, entretanto, não houve alteração do nível de segurança nos taludes localizados acima da berma da estrada. A análise de deformação foi realizada em 5 pontos no entorno do túnel, onde foram verificadas alterações entre 3 e 33 milímetros. Estas deformações são devidas ao alívio de carga ou acomodação na nova geometria do talude. A maior variação foi medida no segundo talude acima da estrada, naquela região com FS abaixo do necessário. Tais deformações foram comparadas com o monitoramento feito por extensômetros e medição da distância entre as paredes por trena a laser, apontando diferenças de ordem centimétrica. Para todos os extensômetros, as deformações verificadas estão abaixo de 5cm.Item Análise de susceptibilidade de duas cavidades em litologia de ferro na Serra do Gandarela, MG. Estudo de caso: AP_0009 e AP_0038.(2017) Dutra, Georgete Macedo; Lima, Hernani Mota de; Lima, Hernani Mota de; Gomes, Romero César; Piló, Luís BeethovenDe acordo com a legislação brasileira, as cavidades são bens da união e devem ser protegidas. Cavidades de máxima relevância não podem sofrer danos. Mas as cavidades são dinâmicas, evoluem com o tempo; a evolução natural de uma cavidade é o colapso do teto e/ou desmoronamentos. Esta dissertação visou caracterizar duas cavidades associadas a litologias ferruginosas do ponto de vista geológico, geotécnico e hídrico por meio de: mapeamento de descontinuidades; classificação geomecânica do maciço pelo sistema RMR e Q; mapa de espessura de teto; mapa de pontos de aporte de água (gotejamentos, espeleotemas, bacias), cones de sedimentos e raízes; caracterização da pluviometria e infiltração das águas nas cavidades. De posse destes dados realizou-se sobreposição dos mapas e análise da susceptibilidade geotécnica. As cavidades situam-se no sinclinal Gandarela (MG) e são denominadas de AP_0009 e AP_0038. A AP_0009 é uma cavidade natural subterrânea em canga e hematitito; a AP_0038 é uma paleotoca em canga e saprolito (ocre). Atualmente não há mineração no local. As análises mostraram que o principal fator de instabilidade na AP_0009 são descontinuidades abertas definindo fragmentos métricos no teto. Na cavidade AP_0038 a principal susceptibilidade a desmoronamentos relaciona-se ao tamanho do vão livre e espessura de teto. Em ambas as cavidades pode ocorrer colapso do teto em condições naturais; o principal agente desestabilizador é a água – através da percolação favorece a retirada de material cimentante na canga (AP_0038) e/ou lava as paredes das descontinuidades (AP_0009). Complementando os estudos realizou-se análise da infiltração das águas nas cavidades e relações com a pluviometria.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 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 eMétodos 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.Item Análise de estabilidade de um talude da cava de alegria utilizando abordagem probabilística.(2015) Silva, Clíscia Cerceau; Assis, André Pacheco deEste 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.Item Estudo paramétrico da formação da superfície basal de ruptura em tombamento flexural.(2015) Câmara, Pedro Henrique Criscolo Parrela; Lana, Milene Sabino; Figueiredo, Rodrigo Peluci deO tombamento flexural é um tipo de ruptura comum na região do Quadrilátero Ferrífero em Minas Gerais, onde se situam inúmeras minas. Essas operações têm tido dificuldades em controlar essas rupturas, o que exige que novas abordagens sejam propostas e que mais detalhes sobre o mecanismo sejam conhecidos. Este trabalho pretende investigar o movimento de tombamento flexural em taludes, mais especificamente a formação da superfície basal de ruptura, usando retroanálise em uma simulação por elementos finitos de modelo real e em um procedimento de cálculo de equilíbrio desenvolvido no corpo do trabalho. A simulação computacional de um ensaio real tomado como base alcançou um bom ajuste após algumas modificações nos parâmetros de entrada. A análise dos resultados mostrou que a ruptura da rocha ocorre tanto por tração como por cisalhamento. Ela iniciou sempre no pé do talude e seguiu uma linha reta. Também foi possível notar a importância dos parâmetros pós-pico na análise, geralmente negligenciados nas simulações por sua difícil obtenção. O procedimento de cálculo para estabilidade foi baseado nas equações elaboradas de modo a definir as alturas em que rompem cada coluna, formando um caminho que seria a superfície basal de ruptura. Na simulação paramétrica verificou-se que a maioria das variáveis tem maior influência sobre as colunas superiores, indicando que as colunas inferiores comportam-se como bloco em contraposição às superiores, que se comportam individualmente.Item Aplicações da análise limite numérica a problemas de estabilidade axissimétricos em geotecnia.(2005) Ribeiro, Wagner Nahas; Araújo, Luiz Gonzaga de; Nogueira, Christianne de LyraA análise limite, via método dos elementos finitos (MEF), tem sido bastante empregada para solução de problemas de estabilidade em geotecnia. Nas formulações existentes, o problema de estabilidade é colocado como um problema de programação matemática, que pode ser linear ou não linear. Este trabalho apresenta uma formulação mista de análise limite, via MEF, para solucionar problemas de estabilidade em geotecnia sob condição axissimétrica, onde o problema de programação matemática resultante é tratado por métodos não lineares. O solo pode ser modelado como contínuo ou reforçado. Para discretização do contínuo são empregados elementos quadrilaterais de 4 nós. As interfaces (soloestrutura e solo-reforço) podem ser modeladas através de elementos de interface sem espessura de 4 nós. O reforço pode ser discretizado através de elementos especiais, sem espessura, de 2 nós. O solo e as interfaces são idealizados como rígido-plásticos perfeitos com lei de fluxo associado. Para o solo é empregado o critério de escoamento de Mohr-Coulomb e para as interfaces, o critério de Coulomb. Vários problemas de geotecnia (fundação superficial, escavação circular e fundação profunda) são estudados pela implementação numérica realizada, mostrandose o potencial da metodologia para a solução de problemas de Engenharia Civil.