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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]
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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
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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.
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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).
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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
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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
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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
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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
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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
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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)
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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).
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Figura 4 Croqui Mina do Araés: Demonstrativo dos trechos verificados pela Inspeção Geomecânica e os pontos de monitoramento.
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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.
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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.
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