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ESTIMATIVA DO COMPORTAMENTO
MECÂNICO DA
CAMADA DE CARVÃO BONITO EM
MINAS SUBTERRÂNEAS
DE SANTA CATARINA
DEMIN – UFRGS
Mariana Stein
Sarah R. Guazzelli
André Cezar Zingano
Jair Calos Koppe
SUMÁRIO
• Introdução
• Objetivo
• Estudo de caso
• Conclusões
INTRODUÇÃO
• O método de lavra utilizado nas minas de carvão de Santa Catarina é câmaras e pilares
• Algumas camadas de carvão são desconhecidas do ponto de vista Geomecânico
• Neste trabalho será tratado de uma camada específica, a Camada Bonito
• Esse trabalho tem o objetivo de demonstrar a metodologia aplicada para a caracterização geomecânica da Camada Bonito, apresentando e discutindo os resultados encontrados, e fazer uma análise da correlação entre esses resultados
METODOLOGIA
• Para determinação da resistência do maciço rochoso é necessário conhecer as características geomecânicas do mesmo.
• Neste estudo foi utilizado a classificação RMR (Rock Mass Rating)
• A classificação RMR é dividida em duas etapas: Caracterização geomecânica e Ensaios de compressão
• A Caracterização geomecânica compreende na análise de três propriedades:
RQD (Rock Quality Designation)
Qualidade das fraturas
Espaçamento das fraturas
• Ensaios de compressão
Dois ensaios são realizados: ensaio a compressão uniaxial e ensaio a compressão triaxial
Eles têm como objetivo determinar a resistência da rocha e obter as propriedades elásticas da rocha
Ambos os ensaios foram realizados com base na norma ASTM
• O RMR é baseado nos seguintes parâmetros geomecânicos do maciço rochoso:
Resistência a compressão uniaxial da rocha RQD (%); Espaçamento entre fraturas; Qualidade das fraturas em termos de abertura e
preenchimento; Presença de Água. Ajuste decorrente da atitude das descontinuidades
para cada tipo de escavação a ser considerada
• Por fim, para determinar a resistência do maciço rochoso, a qual se difere da resistência da rocha intacta, utiliza-se o Critério de Ruptura ( Hoek Brown)
• O Critério de Hoek Brown utiliza os seguintes parâmetros: Resistência a compressão uniaxial A constante mi determinada por Hoek-Brown Classificação GSI(Geological Strength Index)
(RMR-5)
Estudo de caso
• A caracterização estrutural e os ensaios foram realizados para cinco zonas distintas que estão contidas na área que compreende os municípios Treviso e Lauro Müller.
• Elas foram classificadas em região A, B, C, D e E.
• Foram utilizados testemunhos de sondagem que amostraram a camada Bonito correspondente a cada região.
Zona Nº de furos de
sondagem
Nº de corpos de
prova
A 3 17
B 2 13
C 2 6
D 3 13
E 1 10
Análise dos ensaios de compressão
• Os ensaios de compressão triaxial de carvão foram realizados em 59 corpos de prova. A partir destes ensaios foi gerado um gráfico de dispersão em função da tensão de ruptura maior , pela tensão de ruptura para visualizar alguma possível correlação entre os ensaios
• A partir desses ensaios triaxiais e da formula
(Hoek Brown)
• Determinou-se a resistência Uniaxial dos 11 furos em estudo
• Para poder afirmar que o maciço rochoso terá um comportamento similar ou não a da rocha intacta, foi proposto uma análise do GSI em conjunto com os ensaios realizados.
• O RMR leva em consideração as propriedades estruturais presentes no testemunho de sondagem.
• Para cada furo de sondagem existe um RMR relativo ao mesmo.
Zona Furo
Resistênci
a UCS
(MPa)
Rocha Intacta Maciço Rochoso
GSI Resistênci
a (MPa) GSI
Resistênci
a (MPa)
A
1 29.2 100 27.09 57 4.76
2 25.88 100 24.01 59 4.44
3 38.60 100 35.81 57 6.29
B 1 43.09 100 39.97 55 6.68
2 36.80 100 34.14 55 5.71
C 1 16.33 100 15.14 38 1.69
2 23.14 100 21.46 47 2.70
D
1 30.29 100 28.09 49 4.07
2 23.43 100 21.73 35 2.25
3 38.85 100 36.04 43 4.53
E 1 40.74 100 37.79 33 3.72
• Valores médios da resistência do maciço variam entre 4 e 5 MPa
• Entretanto a resistência máxima e mínima do maciço rochoso correspondem a 6.68 e 1.69 Mpa respectivamente
CONCLUSÃO
• A resistência da rocha intacta da camada Bonito apresenta uma característica quase uniforme para a região em estudo
• Entretanto a resistência da rocha in-situ varia conforme a quantidade e qualidade das descontinuidades
• Ficou demonstrada a importância da caracterização geomecânica do maciço rochoso
• A camada Bonito passa a outro nível de conhecimento, onde ao se juntar todas as informações já coletadas pode-se analisar criticamente os dados e obter um comportamento em função da própria natureza do maciço.
• Portanto, não se pode afirmar que a camada de carvão Bonito é desconhecida.