Embed Size (px)
Citation preview
MAPEAMENTO GEOMECÂNICO EM ABERTURAS
SUBTERRÂNEAS ESTÚDIO DE CASO MINA ARAES – MG -
BRASIL
YULDER CARDENAS VILCAENGENHEIRO GEÓLOGO PLENO, GEOMECANICISTA MINERAÇÃO
CARAÍBA S/A. E-MAIL: [email protected]
DANIEL SUMANGEÓLOGO PLENO, MINERAÇÃO CARAÍBA S/A..
E-MAIL: [email protected]
CARLOS ENRIQUE ARROYO ORTIZ
ENG. DE MINAS, PROFESSOR DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA DE MINAS, UFG – GO – BRASIL.
E-MAIL: [email protected]
INTRODUÇÃO Para a realização dos trabalhos de mapeamento Geomecânico da mina de Ouro do Araés, foram necessários os trabalhos de inspeção geomecanica e posterior avaliação, com base nos sistemas RMR (Rock Mass Ratio) (Bieniawski, 1989). E o índice muito utilizado o Q (Tunneling Quality Index) proposto por Barton, N., et al.,(1982), determinado mediante a equação (1) onde, RQD é o Rock Quality Designation (Deere, D. U., 1964), Jn é o valor relacionado com as juntas, é o valor de rugosidade, é o valor função da alteração, é o fator relacionado com a presença de água, e SRF é o fator devido à condição da tensão.
E posteriormente o analises e resultado de classificação geomecanica dos testemunhos de furos de sondagem de acordo com a localização das zonas de lavra e desenvolvimento da mina
DOMÍNIOS GEOMECÂNICOSConforme metodologia adotada por Lima e Messias (2011), para o tipo de corpo mineralizado em estudo (veio estreito), na avaliação dos maciços rochosos devem ser considerados os seguintes domínios geotécnicos / operacionais: Zona de lavra, ou zona mineralizada, compreendendo rochas miloníticas, contendo filitos, veios de quartzo auríferos, e em contato com os veios de quartzo encontra-se filito carbonoso com rochas alteradas. Nessa zona são desenvolvidas as galerias de lavra e serão deixados os pilares para estabilização dos realces. Capa (hangingwall) próxima da zona de lavra, compreendendo rochas localizadas a alguns metros de distância do contato com a zona mineralizada, sendo constituídas principalmente por rochas afetadas por cisalhamento, variando de intenso a moderado. A estabilidade da capa é importante para o controle da diluição na lavra, dependendo do método de lavra adotado, sendo importante também para a estabilidade de longo prazo dos realces após a lavra.
DOMÍNIOS GEOMECÂNICOSCapa distante da zona lavra, compreendendo rochas localizadas a mais de 10 metros de distância do contato com a zona mineralizada, constituídas por rochas menos afetadas por cisalhamento. Essa zona é importante para a estabilidade regional da capa e para controle da subsidência, com implicações no montante de infiltração de água para o interior da mina. Lapa (footwall) próxima da zona de lavra, compreendendo rochas localizadas a alguns metros de distância do contato com a zona mineralizada, sendo constituídas por rochas muito afetadas por cisalhamento. Lapa distante da zona de lavra, compreendendo rochas localizadas a mais de 10 metros de distância do contato com a zona mineralizada, constituídas principalmente por rochas pouco afetadas por cisalhamento. Essa zona é importante para a estabilidade de travessas e rampas de acesso, bem como para a estabilidade da infraestrutura permanente da mina (rampa principal e chaminés de ventilação).
DOMÍNIOS GEOMECÂNICOS
Resistência à Compressão do Filito Carbonoso Para a realização de ensaios de carga pontual foram coletadas amostras de filito carbonoso, com cerca de 10 cm de aresta cada, conforme mostrado na Figura 1. A amostra foi serrada, conforme indicado na Figura , Plano de corte para preparação de corpos de prova e direções de aplicação das cargas
Figura 1: Amostras e planos de corte para preparação de corpo de prova
O resultado dos ensaios de carga pontual no corpo de prova da amostra 1 é mostrado na Tabela. Os índices de carga pontual (Is50) obtidos situam-se entre 0,64 e 2,04 MPa, com um valor médio igual 1,25 MPa. Multiplicando os índices de carga pontual pelo fator 25 (ISRM, 1981) são obtidas resistências compressivas entre 16,0 e 50,9 MPa, com valor médio igual a 31,30 MPa.
DOMÍNIOS GEOMECÂNICOS
Estimativa Geral de Índices Geomecânicos
A partir das observações no subsolo dos maciços rochosos e da observação de testemunhos de sondagem, bem como da análise de relatórios anteriores, foi realizada uma avaliação preliminar dos maciços, com base nos sistemas de classificação geomecânica RMR (Bieniawski, 1989) e Q (Barton, 2002). Para uma avaliação preliminar dos índices geomecânicos, os maciços rochosos de maior interesse para análises de estabilidade foram subdivididos em: Filito carbonoso, que representa o veio de rochas brandas em contato com o veio de quartzo mineralizado em ouro.Veio de quartzo, rocha mineralizada extraída durante as operações de lavra. As encaixantes e o maciço na zona de rampa.
DOMÍNIOS GEOMECÂNICOS
Domínio Geomecânico Q' Q RMR Classe Resistencia Assumida(Mpa)
1.- Filito carbonoso 0,28 0,11 27 IV 30
2.- Veio de quartzo 6,2 2,5 51 III 80
3.- Encaixantes 6,6 2,6 52 III 60
4.- Maciço na zona da rampa 12,4 5,0 59 III 80
Classificação Geomecânica dos Testemunhos nos Furos de Sondagem
Nesta seção é apresentado o resultado da classificação geomecânica dos testemunhos de sondagem dos furos sendo o índice Q aqui obtido comparado com os resultados da classificação realizada.
DOMÍNIOS GEOMECÂNICOS
Figura 2 Testemunhos amostrados das quatro litologias presentes na mina Araes
Na Tabela os valores de RMR e Q estão separados por quatro litologias identificadas nos testemunhos de sondagem do furo estudados.
A comparação entre os valores médios de RMR avaliados no furo de sondagem e aqueles estimados a partir de observações de ordem geral é a seguinte: • Filito carbonoso: RMR = 33,9 (furo); RMR= 27 (estimativa).• Veio de quartzo: RMR = 46,0 (furo); RMR= 51 (estimativa).• Metavulcânica: RMR = 55,9 (furo); RMR= 52 a 59 (estimativa). Observa-se que o RMR filito carbonoso avaliado nos testemunhos de sondagem (33,9) é superior ao valor estimado por observação geral (27,0). Isso é devido à presença nos testemunhos de três intercalações de filito carbonoso um pouco afastadas da zona de cisalhamento.
DOMÍNIOS GEOMECÂNICOS
Classificação Geomecânica dos Testemunhos nos Furos de Sondagem com a nova metodologia Na presente metodologia, foi elaborado um modelo de descrição geomecânica com resultado de três parâmetros: RMR, Q e o grau de fragmentação do maciço rochoso. Pretende-se com estes dados, uma vez apurados e finalizados, fazer um modelamento geomecânico com o programa de mineração Datamine Studio 3 , que nos ajudará principalmente no melhor planejamento de médio a longo prazo.
Para um controle paralelo, foi implementado inspeções de tetos e laterais com enfoque na descrição Geomecânica RMR, a partir desde dados preliminares pode se estimar a situação de estabilidade da mina como um todo. Para cada trecho da mina foi levantado uma Tabela checklist. A partir dos dados levantados no mapa da mina e utilizando as Curvas de Laubcher (figura 3) separamos os trechos analisados o que nãos permitira mapear a mina nos pontos principais (figura 3)
DOMÍNIOS GEOMECÂNICOS
DOMÍNIOS GEOMECÂNICOS
Figura 3 Curva de Laubsher
Como se observa no gráfico. Todos os trechos plotados se encontram na porção superior (região estável); estes parâmetros são calculados com base na classificação geomecânica das galerias em função do MRMR (Modified Rock Mass Rating) e o raio hidráulico (área do vão dividido pelo perímetro).
DOMÍNIOS GEOMECÂNICOS
Figura 4 Croqui Mina do Araés: Demonstrativo dos trechos verificados pela Inspeção Geomecânica e os pontos de monitoramento.
CONCLUSÕES É recomendado que os testemunhos de sondagem produzidos durante a pesquisa geológica da Mina do Araés sejam utilizados para uma melhor caracterização geotécnica dos maciços rochosos nas zonas de lavra e de desenvolvimento. Inicialmente recomenda-se a descrição geotécnica com avaliação do índice RMR em pelo menos 3.000 m de perfuração, devendo os furos ser selecionados criteriosamente para abranger as zonas de maior importância (Lima e Schuster, 2011). Os dados resultantes da classificação deverão ser tratados estatisticamente, para a obtenção de valores médios característicos dos domínios geomecânicos e litologias existentes, e deverão ser representados graficamente para facilitar a separação espacial dos domínios (Lima e Messias, 2011). O mapeamento geotécnico e a classificação geomecânica nas frentes de avanço deverão ser implementadas de forma sistemática, com o objetivo de subsidiar a seleção de sistemas de suporte / reforço, e também para verificação dos índices avaliados através de testemunhos de sondagem. Os danos causados pela detonação e pela concentração de tensões no maciço podem ser estimados comparando os índices obtidos por avaliação direta com aqueles obtidos pela análise dos testemunhos de sondagem.
CONCLUSÕES Já na próxima fase de estudos, as resistências compressivas das litologias presentes nas áreas de interesse deverão ser avaliadas utilizando ensaios de laboratório e equipamento de carga pontual (PLT). Em especial deverão ser realizados ensaios de compressão simples e triaxiais na litologia filito carbonoso, por apresentar resistência inferior às demais litologias e por estar sempre presente nas zonas de lavra. A degradação do filito carbonoso com o tempo na presença de umidade deverá ser investigada, tendo em vista a existência de mecanismos de ruptura predominantemente nessa litologia. É importante que a variação das características geotécnicas dos maciços rochoso com a profundidade seja investigada, no sentido de orientar a seleção de métodos de lavra e sistemas de suporte / reforço nas fases futuras da mina. Em uma segunda fase, após a coleta e a sistematização de dados e geotécnicos, modelos numéricos de análise de tensões em geometrias bi e tridimensionais deverão ser utilizados para estimativa das concentrações de tensões em torno das aberturas, e para a avaliação dos métodos de lavra e dos sistemas de suporte/reforço mais apropriados para a mina do Araés.
REVISÃO BIBLIOGRÁFICA. Barton, N. R., Lien, R. and Lunde, J. (1974) Engineering classification of rock masses for the design of tunnel support. Rock Mech. 6(4), 189-239.
Barton, N. (2002) Some new Q-value correlations to assist in site characterization and tunnel design, Int. J Rock Mech. Min. Sci., 39, 185–216.Bieniawski, Z.T. (1989) Engineering Rock Mass Classification, Wiley, New York, 251 p.
BVP Engenharia (2010) Mina de Ouro do Araés, Relatório de Visita, CA 009-10, 10 p.
Cavalcante, P.R (2011) Relatório de Visita Técnica à Mina de Ouro do Araés no Período 21 a 27/09/2011, Apresentação, Mineração Caraíba S/A.Hoek, E., Kaiser, P.K. and Bawden, W.F. (1997) Support of Underground Excavations in Hard
Suman, D. (2011) Relatório: Aspectos geotécnicos das galerias produtivas da Mina de Ouro do Araés, Relatório, Mineração Caraíba S/A, 7 p.
