quarta-feira, 28 de dezembro de 2016

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 -







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