DEMIN - Departamento de Engenharia de Minas

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    Análise tridimensional de estabilidade para ruptura rotacional global de taludes de mina.
    (2022) Drumond, Lucas Bianchetti; Santos, Tatiana Barreto dos; Santos, Tatiana Barreto dos; Santos, Allan Erlikhman Medeiros; Lana, Milene Sabino
    Eventos que envolvem instabilidade de taludes infelizmente são costumazes na mineração, podendo causar ferimentos ou morte de trabalhadores. Além disso, tais incidentes podem representar grande impacto financeiro ao empreendimento, devido à falta de alimentação da planta de beneficiamento mineral e os custos de reparação local. Em casos extremos, podem levar ao encerramento precoce das atividades minerárias e diluição do minério, além de perda de licenças de operação. Rupturas de taludes ocorrem a depender das características das descontinuidades, da rocha intacta e do maciço rochoso, além da geometria do talude adotada no projeto de uma mina. Faz-se necessário então conhecer as propriedades mecânicas do maciço rochoso, descontinuidades e da rocha intacta que compõem a estrutura, além dos possíveis modos e mecanismos de ruptura. O método de equilíbrio limite é uma das possíveis técnicas para análise de estabilidade de um talude, fazendo uso de geometria representativa, propriedades de resistência tanto do maciço quanto das descontinuidades, além de informações pertinentes ao local, como o nível de água, para a determinação de um fator de segurança. Desta forma, este trabalho apresenta análises de estabilidade de taludes, bidimensional e tridimensional, aplicadas em uma mina a céu aberto de manganês, por meio do método de equilíbrio limite. A análise tridimensional utilizou-se do modelo de blocos geomecânico da mina, um ponto a se destacar devido a ampla utilização destes modelos dentro de rotinas operacionais de mineração, graças a sua versatilidade. Ressalta-se também, a importância da qualidade dos dados inseridos no modelo, que quanto mais fidedignos forem, mais próximo este estará da realidade. A partir destas análises, percebe-se a similaridade entre os resultados obtidos e a importância das análises tridimensionais, que permitem a visualização da extensão lateral, peso e volume das rupturas hipotéticas obtidas e pode balizar análises mais detalhadas no modelo.
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    Modelo de blocos para dimensionamento prévio de reforço e suporte para escavações subterrâneas.
    (2020) Aquino, Iure Borges de Moura; Lima, Hernani Mota de; Zingano, André Cezar; Lima, Hernani Mota de; Lima, Elissandra Nascimento de Moura; Rodrigues, John Kennedy Guedes; Oliveira Júnior, José Baptista de; Silva, José Margarida da
    Escavação subterrânea em rocha é uma prática comum tanto em obras civis quanto em mineração. Garantir a estabilidade e segurança de uma escavação é fundamental para o bom andamento dos trabalhos. Esta tese apresenta e demonstra a viabilidade da utilização de modelos de blocos de classificação geomecânica – RMR e Sistema Q, estimados a partir de testemunhos de sondagem para o dimensionamento e zoneamento da malha dos sistemas de reforço de escavações subterrâneas e previsão da quantidade e custos com estes dispositivos. Além da comparação dos resultados dos métodos de estimativas por krigagem dos indicadores, 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 do maciço rochoso. Juntamente com a influência das dimensões dos blocos (2 x 2 x 2 m e 5 x 5 x 5 m) nos resultados finais das estimativas. Os trabalhos de modelagem tridimensional incluíram a descrição geotécnica de testemunhos de sondagem; coleta de dados e confecção dos modelos de blocos das variáveis geomecânicas; e a elaboração do modelo de blocos de dimensionamento de reforço através da análise das dimensões da escavação e qualidade do maciço rochoso. As metodologias de dimensionamento de reforço e suporte de Barton e da Norwegian Road Authority foram utilizadas como exemplo nesta tese. Os dados utilizados neste estudo foram coletados a partir da descrição geotécnica de 39 furos de sonda com uma medida total de 4.015 metros na Mina Fazenda Brasileiro, localizada na cidade de Teofilândia, Estado da Bahia, Brasil. Os resultados permitiram afirmar que a krigagem por indicadores é o método mais indicado para estimativas de variáveis geomecânicas. Em relação às dimensões dos blocos adotados nas estimativas, os resultados obtidos tiveram poucas alterações. Entretanto os modelos com blocos de dimensões (2 x 2 x 2 m) apresentaram maior grau de detalhamento devido a maior variância dos resultados. Por sua vez, os modelos de blocos de dimensionamento de reforço e suporte propostos permitiram realizar o dimensionamento prévio da malha de reforço durante a fase de planejamento ou operação da mina, onde para cada bloco do modelo é calculado e definido o tipo de reforço ou suporte necessário. O dimensionamento prévio da malha de reforço possibilitou uma aplicação direta e específica dos modelos de blocos geomecânicos, em vez de uma utilização somente de representação e zoneamento da qualidade e/ou das características geomecânicas do maciço rochoso. Ademais, o dimensionamento prévio permite a maximização do aproveitamento das informações contidas nos testemunhos de sondagem, demonstrando a eficácia e o pioneirismo da utilização de modelos de blocos de dimensionamento de reforço para escavações subterrâneas, e fornece uma aplicação direta e específica dos modelos de blocos geomecânicos. Os modelos de blocos confeccionados foram validados por meio das técnicas de inspeção visual e validação cruzada. A precisão das estimativas para o zoneamento dos sistemas de suporte para a Mina Fazenda Brasileiro foi verificada pela comparação dos valores do índice do Sistema Q obtidos diretamente das paredes laterais da galeria durante o avanço da escavação.
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    Estimativa do comprimento médio de traços de descontinuidades em maciços rochosos utilizando métodos estatísticos e fotogrametria digital terrestre.
    (2018) Lacerda, Syro Gusthavo; Lana, Milene Sabino; Alameda Hernández, Pedro Manuel; Alameda Hernández, Pedro Manuel; Napa Garcia, Gian Franco; Cabral, Ivo Eyer
    O maciço rochoso é material de trabalho para muitas obras de engenharia, tais como taludes rodoviários e de mineração, escavações subterrâneas de túneis e galerias mineração. O comportamento mecânico e as propriedades hidráulicas deste maciço são fortemente influenciados pela presença das descontinuidades que o divide em porções de rocha intacta. A caracterização quantitativa dos parâmetros geomecânicos das descontinuidades é uma tarefa muito complicada e demorada. O tamanho, ou persistência, das descontinuidades, é um dos parâmetros mais importantes para esta caracterização, mas é também o mais difícil de se avaliar. Ao longo dos anos, foram desenvolvidos métodos de amostragem areal para se estimar o comprimento médio das descontinuidades. No entanto, os métodos de amostragem carregam vieses, principalmente de censura e de tamanho que perturbam as estimativas. Para reduzir estes vieses, algumas considerações podem ser feitas em relação à forma e distribuição espacial dos centróides de descontinuidades no maciço rochoso. A partir disso, os métodos de amostragem podem definir, ou não, funções de distribuição para se estimar a média e o desvio padrão do comprimento de traços a partir de interpretações estereológicas. Os métodos de amostragem utilizando janelas circulares não assumem nenhuma função de distribuição de probabilidade específica para o tamanho ou a orientação das descontinuidades. Mais recentemente, o uso de métodos de fotogrametria tem ganhado relevância para o mapeamento geomecânico devido à facilidade e agilidade dos procedimentos, mas também a bons resultados representativos. Este estudo utiliza métodos de fotogrametria e mapeamento geomecânico para estimar a média e o desvio padrão do diâmetro das descontinuidades. Esse comprimento médio de traço é medido diretamente, obtendo um valor numérico e é comparado com o valor obtido por meio de métodos de amostragem utilizando janelas circulares. As exposições de rochas mostram uma distribuição Log-Normal dos discos de descontinuidades. No entanto, o comprimento médio dos traços de descontinuidade obtido por janelas de amostragem é decididamente menor do que o comprimento médio dos traços medido diretamente com o auxílio da fotogrametria.
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    Análise acoplada termo-hidráulica de problemas de fluxo em meio poroso não saturado.
    (2018) Souza, Karla Baêta e; Nogueira, Christianne de Lyra; Nogueira, Christianne de Lyra; Silveira, Ricardo Azoubel da Mota; Villar, Lúcio Flávio de Souza
    Os fluxos de umidade e calor em meios porosos não saturados envolvem o movimento da água (líquida e vapor de água), do ar (seco ou dissolvido na água) e do calor que são induzidos pelos gradientes térmicos e de pressão (na fase líquida e gasosa) ao qual o meio poroso está submetido em condições ambientais. O modelo matemático que representa esse fenômeno físico inclui as equações de fluxo de água líquida, de gás e de calor, garantindo a conservação de massa de água e ar e conservação de energia térmica, levando em consideração os princípios hidráulicos e termodinâmicos que descrevem o equilíbrio entre a fase líquida (água líquida e ar dissolvido) e a fase gasosa (ar seco e vapor de água). Este trabalho apresenta uma formulação generalizada, completamente acoplada, do problema de fluxo termo-hidráulico em meios porosos não saturados, considerados indeformáveis, onde as fases se encontram em equilíbrio térmico. A formulação considera a pressão da água, a pressão do gás e a temperatura como variáveis primárias. O presente trabalho traz, ainda, a formulação utilizando o método das diferenças finitas para este problema em condições unidimensionais, a fim de modelar o processo de fluxo na interface solo-atmosfera. Exemplos de verificação envolvendo análises de fluxo em meio não saturado em condições isotérmicas e não isotérmicas são apresentados demonstrando a potencialidade do sistema computacional desenvolvido.
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    Comportamento geotécnico e mecanismos de ruptura em rochas brandas mina córrego do sítio.
    (Programa de Pós-Graduação em Engenharia Mineral. Departamento de Engenharia de Minas, Escola de Minas, Universidade Federal de Ouro Preto., 2006) Lopes, Manoel da Conceição; Lana, Milene Sabino
    Este trabalho apresenta o estudo de filitos na Mina Córrego do Sítio, do Grupo Anglo Gold Ashanti, situada a aproximadamente 20km do município de Santa Bárbara- MG. Os resultados de análise mineralógica, propriedades físicas e ensaios de cisalhamento direto de três áreas desta Mina (Cavas Crista, Cachorro Bravo e Cristina ) são apresentados e discutidos. A evolução do estado de alteração dessas rochas foi investigada a partir de ensaios de alterabilidade. Não apenas uma análise qualitativa da influência do intemperismo no comportamento de rochas brandas é apresentada, mas também uma avaliação quantitativa, através da determinação da perda de massa percentual ao final do ensaio, variação das propriedades físicas e queda de resistência com o ensaio de ciclagem águaestufa. Com o objetivo de analisar os fenômenos de ruptura ocorridos na Cava Cachorro Bravo realizou-se um estudo computacional, por meio do programa Phase2, enfatizando a ruptura por flambagem ocorrida nesta área. Por meio desta análise também se determinou a possível superfície de ruptura. Duas áreas estudadas apresentam comportamentos distintos: enquanto na Cava Cachorro Bravo tem-se um maciço mais alterado e mais susceptível à ruptura, na Cava Crista a acentuada rugosidade presente na superfície de xistosidade confere-lhe maior resistência.
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    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.