quarta-feira, 28 de dezembro de 2016

Segurança é um VALOR

Há algum tempo uma empresa teve como tema da Semana da Segurança do Trabalho:

                                               "Segurança é um valor".

Hoje, analisando essa frase eu vejo que essa ideia podemos aplicar mais que em segurança do trabalho. Vi que todos temos nossos valores. São individuais e se modificam com o tempo. Não cabe aqui, analisar se para melhor ou pior. Simplesmente modificam. Essas modificações têm a ver com nosso desenvolvimento mental, cultural e o ambiente em que estamos inseridos. Outra coisa que aprendi com um amigo é que as pessoas não têm virtudes ou defeitos, elas têm características e o julgamento se é virtude ou defeito depende da importância e valor de cada um que passa por sua vida.

Como dizia Shakespeare, escritor e dramaturgo inglês, "amigos são a família que nos permitiram escolher". Muito bem colocado, uma vez que sempre procuramos pessoas que se adaptam ao nosso modo de agir e pensar. De certo modo, são as chamadas tribos nas quais estamos inseridos.

Invariavelmente essas "tribos" possuem um valor em comum; idade, filosofia de vida, lazer, comportamento, escola, trabalho, modo de pensar, agir e uma série de coisas mais. À medida que o tempo passa, os valores vão mudando em cada um e quase sempre se dispersam, embora alguns continuem, na maioria das vezes, poucos. Pode até ser que não deixem de ser amigos, mas não na mesma frequência e intensidade.

Muitas vezes não conseguimos entender o comportamento de uma determinada pessoa. Pode até ser que seja um parente ou amigo. Se conseguirmos entender que aquilo é um VALOR para ela, vamos entender, embora não seja nosso direito concordar ou discordar.


"NOSSO VALOR É O QUE NOS MOVE E DEFINE NOSSOS OBJETIVOS"

Escreva, comente...

LP


Aplicação de cordoalhas para suporte de minas subterrâneas ( cable bolt)

O quê é uma cordoalha (cable bolt)?

Uma cordoalha convencional é um cabo flexível que consiste em fios de aço enrolados em torno de um, nos moldes de um cabo de aço como comumente conhecido.

É um cabo metálico flexível, composto normalmente por 7 fios de aço, sendo um central e contornado por outros seis fios em volta. Essa cordoalha é instalada no furo das laterais ou teto com cimento, também denominado graute de acordo com uma malha regular para que se possa dar promover a sustentação de tetos e laterais.

Cordoalhas são uma opção sempre adequada por ser uma equipamento flexível e possibilita a instalação de vários tamanhos independentemente do espaço disponível.

Normalmente são instalados de forma regular para suporte e estabilidade de teto, paredes e laterais de aberturas em superfície ou subterrânea.










Cordoalha é uma forma de suporte muito versátil, desde que seja dobrável o suficiente para se adaptar às pequenas aberturas e longos furos. Some-se a isso, a possibilidade de ser fabricado usando diferentes configurações de aço, desenhos, diâmetros, etc, adaptando melhor sua performance de acordo com as necessidades de projeto.

Não é difícil usar mais de uma cordoalha em um mesmo furo, aumentando sua capacidade de suporte se o diâmetro do furo seja suficientemente adequado. A cordoalha permite outros acessórios adicionais como placas, straps, telas. Cordoalhas podem ser usadas com outros tipos de suporte como concreto, tirantes e tirantes grauteados.

A resistência de suporte da cordoalha é transferida ao maciço rochoso através do graute. O graute utilizado nas aplicações de cordoalha são usualmente cimento Portland e água em proporções adequadas. Algumas minas usam aditivos para incrementar características que facilitem o bombeamento do graute. Outros grautes como resina e concreto têm sido testados para algumas aplicações de suporte. Por outro lado, fibra de vidro tem sido testada para substituição da cordoalha.

Aqui, nossa abordagem considerará cordoalhas de sete fios e cimento convencional.

Comentários:

A cordoalha oferece um misto de flexibilidade e resistência mecânica acima de seus similares. Devido sua flexibilidade, pode ser usada em tamanhos variados. Sua maior vantagem, entretanto, é que independe da altura do teto, podendo ser usada com facilidade em espaços menores que seu comprimento. Isso não acontece com tirantes rígidos que necessitam ser menores que o espaço de manobra e ainda contar com um comprimento necessário para instalação com a utilização de um equipamento (Rock bolt, por exemplo). Seu fornecimento normalmente é feito em bobinas. O comprimento varia de acordo com o diâmetro da bitola. O corte pode ser feito com serra ou maçarico. A diferença vai estar no acabamento. Se for utilizar alguma acessório complementar, a sugestão é que o corte seja feito com serra. A preferência é que seja cortado na própria mina próximo ao local de aplicação de acordo com projetos planejados ou adquiridos segundo um padrão predeterminado. Nesse caso, pode-se baixar o custo mas por outro lado perde-se possibilidade de ajustar o comprimento ao projeto. É uma decisão que depende da política da empresa. Outra questão que não pode deixar de ser levada em consideração é o cuidado com armazenamento e transporte. É de suma importância que a superfície esteja seca sem nenhum tipo de óleo. Isso impede a aderência entre o graute e a cordoalha prejudicando sua resistência comprometendo o fator de segurança esperado.


Vida útil das aberturas subterrâneas

As aberturas subterrâneas necessitam estar abertas enquanto durarem os serviços mineiros.

Basicamente essas aberturas se dividem em

  • Temporárias - São aberturas como subníveis que dão acesso à lavra, galerias para sondagem e outras que necessitam permanecer até terminarem o serviço proposto.
  • Permanentes - São aberturas que devem existir enquanto a mina estiver em produção e não for definitivamente fechada, tais como rampa, saída de emergência, oficinas, etc

Por quê usar cordoalha?


  • Propiciar um ambiente seguro de trabalho
  • Aumentar a estabilidade do maciço
  • Controlar a diluição de estéril no contorno dos realces


Nos projetos de mineração e construção, segurança é um fator fundamental. Diferentes métodos de suporte como tirantes, telas, chocrete, ou tirante grauteados são normalmente empregados em pequenos vãos de túneis ou galerias para protegem pessoas e equipamentos de pequenos chocos e blocos que  podem cair do teto ou paredes. Para grandes vãos ou realces ativos em minas, a cordoalha pode ser um suporte atrativo por oferecer grande capacidade de carga com opções de comprimento dos cabos. Para se obter a segurança adequada os cálculos devem ser devidamente considerados. Deve ser considerado que telas devem ser usadas para complementar o sistema de suporte para  evitar acidentes com mineiros e equipamentos devido quedas de chocos e pequenos blocos.

Cordoalhas podem atuar em grandes profundidades nos maciços para evitar separação dos blocos ao longo dos planos de fraqueza como juntas e falhas. Para manutenção da continuidade do maciço as cordoalhas atuam na continuidade do maciço promovendo estabilidade no volume geral. Cordoalha restringe danos e custos para efeitos de instabilidade progressiva.

Cordoalhas podem ser instaladas de forma remota em furos para suprir o reforço no contorno do realce de acordo com a diluição planejada. Cordoalhas são a única opção para suporte em rochas e locais inacessíveis para estabilidade de maciço e controle de diluição.

O controle de diluição tem um efeito direto e uma grande influência sobre os custos do realce e lavra, tais como:


  • Rocha estéril com pouco ou nenhum valor econômico é transportado
  • Britado, moído e processado
  • Depositado em barragens de rejeito
Todos  estes itens demandam um alto custo. além do mais o processamento de estéril impossibilita o processamento de minério e comprometendo a produção máxima da planta ou usina.

Comentários:

Cordoalha é um dispositivo de alta resistência à tração e flexível. Isso combina duas boas características técnicas para um suporte adequado para sustentação das cavidades subterrâneas onde é possível atingir grandes comprimentos (maiores que 20 m) em espaços confinados (4 m) e também taludes e cortes a céu aberto. 

Anderson e Grebenc (1995) promoveram uma excelente discussão a respeito das várias formas  de diluição, como podemos ver:

                                  % Diluição = Diluição de estéril (t) + Enchimento posterior (t)   x 100%
                                                                          Massa planejada (t)

                                   % Recuperada = Massa planejada (t) - Minério perdido (t)   x 100%
                                                                          Massa planejada (t)

                                  % Excedente = Material excedente (t)   x 100%
                                                             Massa planejada (t)





Definições dos termos usados por Anderson e Grebenc, 1995, juntamente com alguns arranjos de posicionamento de cordoalhas (cabos).

Comentários:


  1.  No caso da % de diluição consideramos que o material seja de baixo teor ou nulo. Devemos, então, considerar esse teor, caso haja, no teor final. Muitas vezes, mesmo sendo o teor maior que zero, consideramos nulo para efeito de cálculo final. O uso do cabo vai evitar que essa detonação atinja essa parte inadequada à produção não planejada. As condições de comportamento do maciço no contato, entre o minério e o estéril deve ser detalhada ao máximo para evitar a contaminação e aumento desnecessário de custos. Em minerações onde não se usam o enchimento posterior, o fator enchimento deve ser considerado zero.
  2. A % recuperada é como se fosse o contrário da diluição, onde fica minério que estava previsto para lavra. Pode ser causada por uma malha de cordoalha  muito estreita (adensada), entre os furos entre outros fatores. Também nesse caso, o estudo do maciço deve ser  bem detalhado para se evitar a perda de minério. A depender da situação e quantidade perdida o retorno para recuperação pode ficar inviável por questão de segurança de pessoas, equipamentos, custos e prazos. Normalmente é preferível o risco de diluir e tirar todo minério que perdê-lo para evitar diluição. Essa é uma questão que deve ser discutida com o planejamento estratégico da empresa.
  3. A % excedente é originada posteriormente à detonação. São desplacamentos ou desmoronamentos após a detonação, sendo que um dos motivos é a acomodação do realce, vibração de outras detonações e trânsito de equipamentos. A solução desse problema também deve estar prevista no planejamento.



Continua...


Bibliografia:

Cablebolting in Underground Mines - D. jean Hutchinson, Mark S. Diederichs (1996)

Support of Underground Excavations in Hard Rock - E. Hoek, P. K. Kaiser, W. F. Bawden

- Adaptação e comentários pelo autor -







sexta-feira, 19 de fevereiro de 2016

Classificação de Maciços Rochosos

(Rock Mass Classification)


Introdução

Para que possamos ter um embasamento teórico bem fundamentado nos  cálculos de estabilidade de maciços subterrâneos, necessitamos de avaliar as condições rochosas através de algum estudo ou artifício.

Dentre as classificações disponíveis na literatura, usaremos os estudos de Barton e outros (1974) que define o valor denominado Q, Índice de Qualidade de Túneis (Tunnelling  Quality Index).

O índice Q, é calculado a partir de 6 parâmetros que podem ser definidos através de coleta de dados em furos de sonda e mapeamento em taludes, laterais e tetos de galerias de túneis e minas subterrâneas. Estes mapeamentos devem ser rotineiros, sempre que houver aberturas de novas frentes. É importante notar que a qualidade desses dados coletados, dependem de experiência, condições ambientais no local do trabalho, tais como temperatura, luminosidade, visibilidade, limpeza da superfície, instrumentos, etc.

Outro ponto importante é que, para alguns parâmetros, não existe um instrumento para avaliar o número, ou grau a ser utilizado. Como exemplo citamos a rugosidade, Jr, que pode ir de 0,5, o mais desfavorável, até 4,0 que é mais favorável à estabilidade. O valor a ser adotado depende única e exclusivamente da observação do profissional para avaliar a superfície em questão. Pessoas com pouca ou nenhuma experiência em levantamento geotécnico devem ser, invariavelmente, acompanhadas de pessoas experientes, internas ou externas. É também adequado, sempre que possível, retornar às medições iniciais para confirmar ou ajustar a avaliação definida.

No caso de Barton e outros (1974) o valor Q, é definido por seis parâmetros:


Q = RQD x Jr x Jw
           Jn       Ja   SRF

Onde:

Q - Índice de qualidade de Túnel, ou maciço (Tunnelling  Quality Index)
RQD - Designação da Qualidade da Rocha (Rock Quality Index)
Jn - Número de Definição de Juntas (Joint Set Number)
Jr - Número de Definição de Rugosidade (Roughness Set Number)
Jw - Número de Definição de Água (Joint Water Reduction Number)
SRF - Fator de Definição de Estresse (Stress Reduction Factor)

Proposição de Barton et al (1974)
 Os valores de Q variam de 0,001 a 1000.


RQD - Designação da Qualidade da Rocha (Rock Quality Designation)

É o índice de qualidade da rocha. Este parâmetro indica a porcentagem de rocha recuperada em pedaços de rocha intactos iguais ou maiores que 10 cm em um determinado trecho perfurado. RQD varia de 10  a 100 cm, que representam a porcentagem correspondente à recuperação, quando usado no cálculo de Q.

RQD =         Somatória das peças maiores que 10 cm         x 100%
Comprimento total correspondente perfurado

Obs: Quando RQD for menor que 10%, usar RQD = 10.

N.T.: O processo descrito acima é característico para furos de sondagem. Toma-se um comprimento, segundo sugerido pela literatura, 200 cm (2 m), e avaliado o comprimento somado dos pedaços iguais ou acima de 10 cm. A porcentagem dessa razão nos indica o RQD. Tem-se que tomar cuidado para identificar quebras mecânicas que acontecem na manobra de sondagem com as descontinuidades naturais.


Descrição geotécnica por furos de sondagem




Descrição geotécnica por mapeamento em galerias e túneis



Para mapeamento de galerias, o RQD pode ser calculado pelo número de famílias de descontinuidade de acordo com a demonstração abaixo:



O valor de RQD deve estar sempre entre 10 e 100.

N.T.: No caso de mapeamento de galerias, uma das opções é marcar uma linha 200 cm e avaliar as descontinuidades contidas nessa levando-se em consideração as descontinuidades interceptadas  nessa linha em todo mapeamento. A altura dessa linha deve ser padrão e de forma estar a uma altura confortável para avaliação e leitura.

O posicionamento das seções devem ser definidos com antecedência pela equipe responsável e marcadas e identificadas em mapa e no campo. Para galerias de 4,00 m de largura, a escala de 1:500 vejo como adequada, pois terá 8 mm de espessura. É adequado, fazer um mapa de localização para orientação da área mapeada.




Jn -  Número de Definição de famílias de Juntas (Joint Set Number)

Jn é determinado pelo resultado do mapeamento de famílias de juntas no esteriograma e determinado grupo de contorno como mostrado a seguir. Note que a família de juntas deve ser bem desenvolvida como grupo. Por outro lado, deve ser considerado como uma junta aleatória. O valor de Jn varia de 0,5 (sem juntas) a 20 (rocha completamente fraturada)

N.T.: Para se considerar uma família de juntas, estas devem ser persistentes, paralelas e contínuas, independentemente das distâncias entre si. Caso as juntas sejam descontínuas e intermitentes devem ser consideradas como aleatórias.

RQD/Jn - É uma representação básica da "média" do tamanho dos blocos. Os valores limites (ou típicos) de RQD/Jn estão entre 0,5 e 200. Claramente este é um valor básico de índice do tamanho do bloco. Este valor pode, portanto, estimar uma comparação e pode ser usado para uma estimativa de espaçamento empírico de suporte para estabilidade de superfícies.





Jr - Número de Definição de Rugosidade da Superfície

Jr é determinado pela condição de rugosidade ou textura das superfícies principais, definindo sua escala, menor ou maior. Seu valor varia de 0,5 (desfavorável) a 4,0 (favorável).

Para se determinar esse valor precisamos comparar com a tabela abaixo





Ja - É o Número de Alteração da Junta

Ja descreve a condição de alteração e fricção das juntas críticas e os limites de 0,75 (favorável) a 20 (desfavorável).

Jr/Ja representa a integridade de tensão nas juntas da superfície. Isto favorece rugosidade, alterações de descontinuidades das juntas. Quando as rochas são suaves ou lisas (polidas por cisalhamento) e/ou se elas contêm baixo contato de fricçao ou enchimento essas sãos condições favoráveis a estabilidade. Jr/Ja para famílias de juntas criticas devem ser usadas no cálculo de Q. Estas são as famílias de juntas (descontinuidades) que mais causam problemas baseados nos valores de Jr e Ja e também baseados na geometria das juntas. Juntas que fazem um ângulo suave, menor que 35º  com a superfície são mais as mais criticas, seguidos pelas juntas paralelas à superfície. Juntas perpendiculares à superfície da da parede (direção da galeria ou túnel) são as menos críticas.
Em casos onde o deslizamento por gravidade é dominando por descontinuidade, junta inclinadas, maior que 35º com a horizontal são críticas. Portanto, é requerido uma análise para determinar a família em condições críticas.




Jw - É o Fator de Redução da Água

Jw mede o efeito da fraqueza de alterações e os efeitos de pressão devido a pressão de água somente para os casos que seja persistente. Não considere fluxos para situações temporárias como perfuração, por exemplo. Jw varia de 1.0 para escavações secas a 0,05 para escavações com grande fluxo de água e pressão.



N.T. Muitas  vezer o que temos são superfícies úmidas que caem na classe de escavação seca. Em caso de água corrente, deve-se medir na época de situação de pico de fluxo devido considerar a pior estabilidade. No cálculo de estabilidade de aberturas subterrâneas esse fator é desconsiderado e considerado igual a 1,0 para determinação de N' que será usado no ábaco de avaliação. 


SRF - Fator de Redução de Estresse (Stress Reduction Factor)


SFR dimensiona o fraturamento da rocha devido ao excesso de estresse devido à escavação e ajustar o confinamento da estrutura dominante do maciço próximo à superfície (ou em um estágio posterior, o alívio de estresse devido ao desenvolvimento da mina). Influencia Q devido ao alto estresse que "in situ" que pode causar danos de compressão da rocha. O efeito de instabilidade para baixas condições de estresse é também considada. Caso a condição resultar em um alto valor de SRF, então teremos um baixo valor de Q.

Jw/SRF - É um fator complexo que representa o estado de estresse (ou tensões) no maciço rochoso, (como ocorre "in situ) como pode ser alterado pela presença de de água e aberturas de galerias em zonas de fraqueza estrutural.


SRF pode também ser usado para zonas de maior fraqueza onde sua presença é dominante pelo comportamento do maciço e causa instabilidade (perdas de estabilidade) quando escavadas. Use esses fatores (SRF; b) em vez de usar (SRF;a) quando estas zonas de fraqueza influenciam ou interceptam a escavações.



Notas Adicionais


  • Para interseções críticas e acesso de rampa e galeria, use 2,0 a 3,0 x Jn para avaliação de Q.
  • Quando não tiver testemunho de sondagem, veja como mapear em galerias de desenvolvimento ou túneis.
  • Somente juntas bem orientadas e desenvolvidas podem ser consideradas como famílias.
  • Famílias de foliação devem ser consideradas somente se tiverem um significado potencial. Em qualquer caso, esta famílias devem ser consideradas como aleatórias.
  • Quando determinar Jn, filtrar (selecionar) as famílias de juntas que incluam somente as famílias de espaçamento com distância razoável da escavação proposta. Todas famílias de juntas não podem estar persentes em todos os locais. Delimitar as zonas de projeto baseados em passos convenientes de escavações (p. ex: para cada estope ou banco) ou baseado em mudanças estruturais e obter valores locais (localizados) de Q.
  • A família de junta com um mínimo de Jr/Ja pode ser usada sem que a orientação seja favorável à estabilidade (perpendicular ao suporte ou contra-deslizamento). Neste caso, define-se como uma junta crítica. Jr/Ja  relata que a superfície esteja em situação de falha iminente ou inicial.
  • Usar SRF;a se a rocha intacta domina a resposta ao estresse. Usar SRF;b se o maciço rochoso contem argila ou zona em grande escala de fraqueza esteja presente. Neste caso, a rocha intacta terá um pequeno papel na resposta ao estresse.



N.T. Jw e SRF são os dois fatores mais difíceis de se determinar na avaliação de Q, uma vez que é necessário determinar o fluxo de água para determinas Jw e  ensaios de laboratório ou até tensões virgens para se determinar o valor de SRF. Muitas vezes, são utilizados valores clássicos de bibliografia internacional ou algum ensaios feitos, onde podemos considerar como proximidade, por empresas  que se dispõem a contribuir com os resultados obtidos.
Para obtenção de N', ou Número de Estabilidade Modificado, o termo Jw/SRF é suprimido e compensado com os fatores A, B e C.


Hoek, E., Kaiser, P. K.,  Bawden, W.F. - Support of Underground Excavations in Hard Rock - Impressão 2000

Hutchinson, D. J., Diederichs, M. S. - Cablebolting in Underground Mines - Impressão 1996



Autor: Luciano Pena, Eng. de Minas
Tradução de ábacos - Luciano Pena
email: lucianopena.em@gmail.com


quarta-feira, 10 de fevereiro de 2016

Avaliação da Diluição em Lavras Subterrâneas Baseada em Mecânica de Rochas

Introdução

A diluição é um dos fatores mais importantes na composição de produção e custos de uma mina. Em mina subterrânea esse fator se torna essencialmente importante uma vez que as operações de transporte e processo de minério são maiores que na mina a céu aberto.

Muitas vezes, principalmente na fase de projeto do  empreendimento, esse valor fica sem base de conhecimento para parâmetros de produção e econômicos. Dados de sondagem podem ser utilizados para classificação geotécnica e auxiliar na definição do índice de diluição.

Ábaco que relaciona Número de Estabilidade Modificado N' e Raio Hidráulico (HR)

Procedimento para identificação do índice de diluição

Calcular a Clasificação de Maciço, Q', ou Q modificado, os parâmetros, A, B e C, comentados nesse blog.

Calcular o Número de Estabilidade Modificado N'.

Avaliar ou simular o Raio Hidráulico (HR) da face do estope.

Com esses dois valores procurar no ábaco o ponto de encontro dos parâmetros.

No artigo para estabilidade de aberturas subterrâneas, nesse blog, temos os valores N', 11,11 e HR, 5,0. 



Conclusão

Considerando o par de valores acima, N' x HR, temos uma expectativa, bem embasada do valor esperado para diluição da ordem de 3%. Este valor é fundamental para os projetos de produção e dimensionamento de frota.

Bibliografia

Hoek, E., Kaiser, P. K.,Bawden, W. F. - Support of Underground Excavations in Hard Rock. 1993
Hutchinson, D. Jean, Diederichs, Mark S. - Cablebolting in Undergroun Mines, 1996




Luciano Pena
Eng. Minas Sr


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sexta-feira, 5 de fevereiro de 2016

Roteiro para determinação de estabilidade de aberturas em maciços rochosos em minas subterrâneas



Introdução

Com a redução cada vez maior de custos de investimento e produção, temos cada vez mais minas subterrâneas mais profundas. Nesse caso, um fator primordial é avaliar a condição de auto suporte das aberturas e com isso a necessidade de aplicação ou não de reforços.
Estes reforços são bem diversificados atualmente, mas não será objeto de interesse nesse artigo.
Como se trata de um roteiro, não analisaremos detalhes de levantamento geotécnico ou cálculos, ficando esses esclarecimentos para outro artigo.

Resumo do roteiro

O dimensionamento proposto seguira de acordo com a classificação de maciços segundo Barton. Pode ser adotado o autor ou autores de preferência na fase de mapeamento e adaptado posteriormente. Para termos um roteiro de forma a atingir o objetivo devemos seguir abaixo:

  1. Levantamento geotécnico
  2. Classificação do maciço rochoso
  3. Adaptação, caso necessário para Barton (Q)
  4. Cálculo de Q'
  5. Cálculo de N'
  6. Cálculo de HR
  7. Submeter os resultados ao gráfico de estabilidade de aberturas (N' x HR)

Qualidade do Maciço, Q

Os autores mais conhecidos para classificação de maciços são Barton (Q - Quality) e Bieniawski (RMR - Rock Mass Rating). Estudaremos Barton, Q, nesse artigo. Lembramos que podemos relacionar RMR e Q pela fórmula: 

RMR = 9 ln Q + 44

RMR = 21 log Q + 44


Q = 10 (RMR -44)-21


As fórmulas acima foram definidas de forma empírica segundo vários experimentos.

No caso do levantamento de Q (Barton et al. 1992), temos:

Q = RQD x Jr x Jw
           Jn       Ja   SRF


Qualidade do maciço, Q' (Q modificado)

SRF (Stress Rating Factor), em situações de tensões moderadas pode ser usado com o valor 1,0 (um). No caso de Jw, podemos usar o valor 1,0 onde não exista água ou o fluxo é pouco, de acordo com a tabela de Barton. Nesse caso, temos:

Q' = RQD x Jr
            Jn       Ja   

Em caso de utilizar essa fórmula, fazer uso do apóstrofo (') para notificar que se trata do Q modificado e não a fórmula original.

Cálculo de N' (Número de estabilidade modificado)

N' = Q' x A x B x C

Onde:

Q' - qualidade do maciço modificado, segundo Barton
A - Fator que mede rocha intacta e estresse induzido
B - Mede fator relativo à orientação dominante das rochas e a escavação

Como dito anteriormente, não nos ateremos às avaliações desses fatores.

Cálculo do Raio Hidráulico (HR - Hydraulic Radius)

O Raio Hidráulico (HR) é dado, por:

HR =      Área       
              Perímetro   

Onde: 

Área - Área da abertura subterrânea, limitada por pilares.
Perímetro - Perímetro da escavação considerada, limitada por pilares.

É um número adimensional, portanto, independe da unidade de medida adotada.

Utilização do ábaco

Uma vez calculado o N' e o HR, podemos utilizar esses valores no ábaco de estabilidade de aberturas subterrâneas em rocha maciça.

O gráfico proposto foi elaborado levando-se em conta um banco de dados e é de autoria de Potvin, 1988, Nickson, 1992 para estopes não suportados em minas subterrâneas.


Ábaco para avaliação de estabilidade de maciço sem uso de cabos

Exemplo 1

Vamos simular alguns exemplos:


    1. N' = 10, HR = 3,0; Zona estável
    2. N' = 10,  HR = 5,5: Limite entre a zona de transição e estável.
    3. N'  = 10, HR = 9,0; Limite entre a zona de transição e instável.
    4. N' = 10, HR = 15,0; Zona instável

Nesse caso, como não podemos modificar o valor de N', pois se trata de questões naturais, precisamos ajustar no nosso HR, para uma zona de estabilidade.

Exemplo 2

Vamos considerar o caso de uma abertura em rocha intacta de dimensões 30 m x 15 m, considerando valores típicos de mapeamento geomecânico.

RQD = 80%
Jn      = 9
Jr       = 1,0
Ja       = 1,0

A        = 0,5
B        = 0,5
C        = 5,0
Q' = RQD x Jr
        Jn       Ja

Q' = 8,89
       

N' = Q' x A x B x C

N' = 11,11
Cálculo de HR

Vamos considerar uma abertura de 30 m x 15 m em rocha sã.

HR =      Área       
              Perímetro   

HR =  5   



Conclusão

Podemos verificar que a construção, nessas condições, encontra-se em região estável.


Utilização de cable bolt (cordoalha) no maciço


A seguir temos o ábaco atualizado para uso de cabos. Nesse caso, o reforço é demonstrado com o deslocamento das curvas que delimitam as áreas de estabilidade, transição e instabilidade para direita, aumentando, assim a zona de estabilidade.




Ábaco que demonstra o uso de cabos no maciço.

Vamos considerar o exemplo acima, nas mesmas condições do maciço e abertura. Avaliaremos a situação para utilização de cabos para suporte.




Podemos notar que no caso do maciço cabeado as curvas foram deslocadas para direita, significando um maciço mais estável.

No primeiro ábaco a curva que limita a zona de estabilidade para zona de transição, considerando N', 11,11, passa por HR, 5,6. O ponto de trabalho é HR 5,0, ou seja, 90% do início da zona de transição.

No segundo ábaco, a mesma curva, que delimita a zona de estabilidade com a zona de transição, temos HR 10. Temos, então, que o ponto exigido pela abertura, HR 5,0, está a 50% do início da curva. Um aumento de 80% da exigência.

Conclusão

Podemos concluir que problemas de instabilidade ou situações limites de estabilidade podem ser solucionados com o uso de cabos.


Bibliografia

Hoek, E., Kaiser, P. K.,Bawden, W. F. - Support of Underground Excavations in Hard Rock. 1993
Hutchinson, D. Jean, Diederichs, Mark S. - Cablebolting in Undergroun Mines, 1996




Santa Bárbara, MG, 05 de fevereiro de 2016

Luciano Pena
Eng. Minas Sr



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