DEMIN - Departamento de Engenharia de Minas
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Item 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 daEscavação 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.Item 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 EyerO 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.Item Análise do posicionamento de equipamentos de sismografia em cavidades naturais subterrâneas.(2018) Pereira, Naia Guimarães; Lima, Hernani Mota de; Silva, José Margarida da; Lima, Hernani Mota de; Lana, Milene Sabino; Sousa, Wilson Trigueiro deO uso de explosivos pela indústria da mineração é responsável por impactos gerados em áreas no entorno dos empreendimentos. A energia gerada pela detonação dos explosivos tem como efeito secundário a propagação de ondas, geradas pela dissipação de parte dessa energia, nos terrenos próximos. Essa propagação gera vibrações nas partículas que compõem o terreno e podem causar efeitos e danos inesperados à sua estrutura. O efeito dessas ondas sísmicas em cavidades naturais subterrâneas vem sendo discutido em razão da necessidade de se preservar o patrimônio biológico, geológico e espeleológico dessas cavidades. Tal preocupação tomou maior vulto em áreas com presença de cavidades naturais subterrâneas, principalmente, as de formações ferríferas onde há sobreposição com áreas potenciais de extração de minério. A legislação estabelece a preservação um raio mínimo de 250 m do entorno das cavidades como fator de proteção às mesmas. Esse raio, entretanto, pode bloquear quantidades significativas de reservas lavráveis. Diante disso, estudos tem sido realizados de forma a garantir um equilíbrio entre a preservação das cavidades naturais subterrâneas e a continuidade das atividades extrativas. Esse trabalho complementa estudos já realizados envolvendo cavidades em formações ferríferas e teve por objetivo um estudo sismográfico relacionado a alocação de equipamentos de sismografia em diferentes posições relativas às cavidades naturais de forma a criar um modelo de comportamento para fins de otimizar a instalação de sismógrafos e facilitar a previsão do comportamento das cavidades frente às ondas sísmicas. Três cavidades naturais em duas áreas diferentes foram objeto do estudo. Essas áreas foram caracterizadas do ponto de vista geológico e geotécnico com base em relatórios técnicos disponíveis e nas cavidades foram instalados equipamentos de sismografia em diferentes pontos. Os parâmetros relativos as ondas sísmicas foram aferidos e, posteriormente, usados como base para os testes estáticos realizados. Para construção de um banco de dados mais robusto, dados de VPP foram simulados a partir das equações geradas nos resultados das regressões lineares. Os testes estatísticos permitiram concluir que em decorrência das dimensões reduzidas das cavidades naturais em formações ferríferas o acoplamento dos equipamentos, interno ou externo, não interfere nos valores aferidos de VPP. Sendo assim, não há necessidade de se instalar os equipamentos no interior das cavidades, eliminando os riscos de danos as cavidades, bem como colaborando com a segurança operacional.Item Proposta de zoneamento geotécnico de cavidades naturais em formações ferríferas.(2016) Renó, Tatiana Soares Noce; Lima, Hernani Mota de; Sobreira, Frederico Garcia; Piló, Luís Beethoven; Lana, Milene SabinoSegundo a legislação ambiental brasileira, as cavidades naturais subterrâneas, bem como sua área de influência, não podem sofrer impactos negativos irreversíveis até que se realizem estudos específicos de relevância e medidas compensatórias. Na ausência de estudos específicos para a determinação dessa área de influência, estipulou-se toda a área inserida em um raio de 250 m a partir da projeção horizontal da cavidade Esse raio de proteção é contestado pela indústria da mineração, que associa a ele perda de reserva mineral lavrável quando as cavidades estão locadas no minério ou próximo dele. Sabe-se que se trata de um valor relativamente aleatório e sem explicações científicas plausíveis, podendo ser exagerado ou mesmo insuficiente para a proteção do ambiente cavernícola. Um dos parâmetros que deve ser analisado para a definição da real área de influência é a integridade física, que está associada à fragilidade geotécnica perante os níveis de vibração e deslocamento sofrido pelo maciço rochoso decorrente da atividade mineira. Esse estudo trata dos principais aspectos geotécnicos observados em cavidades naturais inseridas em formações ferríferas, e tem como objetivo a proposição de um zoneamento da fragilidade geotécnica dessas cavernas. Para tal, selecionaram-se quatro cavidades naturais, uma inserida no contato xisto/itabirito, uma inteiramente inserida em canga e duas inseridas no contato itabirito/canga, principais litologias observadas em cavidades inseridas neste contexto. Tal estudo pode ajudar a direcionar monitoramentos geotécnicos e estudos mais detalhados que, consequentemente, contribuirão para o estabelecimento de critérios técnicos para a definição da área de influência de cada cavidade. Nota-se uma melhor aplicabilidade do sistema de classificação de maciços Rock Mass Index (RMi), sendo este o principal parâmetro utilizado no zoneamento das cavidades. Além disso, definiu-se como aspectos a serem analisados os locais com instabilidades evidentes, a influência da água, da movimentação de sedimentos, as dimensões dos vãos sem apoio e os possíveis mecanismos de ruptura. A soma das pontuações atribuídas a esses parâmetros resultou no mapa de zoneamento da fragilidade geotécnica de cada cavidade. Assim, foi possível observar uma alta fragilidade geotécnica nesses ambientes, comumente compostos por rochas muito alteradas, com baixa resistência a compressão uniaxial e alta probabilidade de ocorrência de mecanismos de ruptura, muitas vezes relacionados a própria espeleogênese. Nota-se ainda, que as zonas mais frágeis são comumente coincidentes com os locais onde foram observadas instabilidades durante os trabalhos de campo, confirmando a aplicabilidade do presente trabalho, bem como a relação dos processos de instabilidades com a espeleogênese das galerias.