CONTROLE DE ESTABILIDADE EM ABERTURAS SUBTERRÂNEAS     YULDER CARDENAS VILCAEngenheiro Geólogo Pleno, E-mail: yuldercardenas@hotmail.comCARLOS ENRIQUE ARROYO ORTIZEng. de Minas, Professor Departamento de Engenharia de Minas, UFG – GO – Brasil.E-mail: carlosarroyo01@hotmail.comALCIDES ELOY NUÑEZ CANO Eng. de Minas, Professor Departamento de Engenharia de Minas, UFG – GO – Brasil.E-mail: alcidescano@hotmail.com

Rede Ibero-americana “Meio Ambiente Subterrâneo e Sustentabilidade” MASyS, 2010 - 2013

Argentina, Bolívia, Brasil, Chile, Cuba, Equador, Espanha, México, Peru, Portugal e Venezuela

INTRODUÇÃO

A proteção ao meio ambiente tem agora se mostrado, na escala planetária, como um pré-requisito para o desenvolvimento sustentável. Existem diversos exemplos  em  que  a Mecânica de Rochas contribui para esta proteção, principalmente nos campos de produção de petróleo, estocagem de hidrocarbonetos e disposição de rejeitos nucleares.  É  necessária  e perfeitamente possível a convivência da mineração com o desenvolvimento urbano,  uma  vez  que  o  estado  atual  de  desenvolvimento  tecnológico  no setor  permite  que  a  extração  seja  conduzida  em  consonância  com  uma legislação bem elaborada (Silveira, 2005). 

A execução de aberturas subterrâneas para obras civis ou para atividade de mineração altera ao meio ambiente, podendo comprometer a qualidade do maciço rochoso, os recursos hídricos e levar a fenômenos de subsidência. 

INTRODUÇÃO

A produção de bens minerais mostra, para os anos futuros, a perspectiva de se vir a lavrar, cada vez em maior escala, através de métodos de lavra subterrânea, em razão: da progressiva exaustão das reservas facilmente acessíveis à explotação a céu aberto; da preservação do meio  ambiente,  impondo  cada  vez mais  restrições  à  lavra  a  céu aberto,  embora,  sabidamente  não  seja  a  indústria  extrativa  mineral  a  atividade econômica mais agressora do meio ambiente (Silva et al, 2005).

Portanto, se aceitarmos que a tendência natural, com o decorrer dos anos, haverá um aumento  relativo  das minas  lavradas  em  subsolo,  verá  a  importância  a  ser  dada  à questão  do  impacto  da  lavra  subterrânea.  Nesse  entender  a  implementação  e aplicação  de  metodologias  para  controle  e  monitorização  dos  maciços  rochoso  se tornam  necessários  o  presente  artigo  mostra  a  implementação  de  sistemas  de monitoramento  das  deformações  do  maciço  rochoso  basicamente  em  fazer mensurações de convergência em pontos previamente definidos e específicos, e em intervalos de tempo constante, ou seja, diariamente antes de depois das detonações para isso será utilizado extensometrôs com precisão de +/- 0,02mm). 

CONTROLE DE ESTABILIDADE

E  necessário  o  monitoramento  para  poder  acompanhar  a  evolução  dos fenômenos  mecânicos  que  acompanham  as  aberturas  subterrâneas,  o monitoramento continuo é necessários em todos os estágios presentes nas aberturas subterrâneas com o intuito de verificar a eficácia dos trabalhos de sustentação  assim  como  supervisar  a  influência  dos  trabalhos  no  entorno como são os assentamentos em superfície a afetação em outras aberturas próximas estes  trabalhos de monitoramento também permitirão garantir a segurança da abertura subterrânea. 

CONTROLE DE ESTABILIDADEMedidas de convergência. As medidas de convergência são utilizadas para tentar identificar  o  inicio  do  processo  da  reativação  de estruturas  geológicas,  como  falhas  e  fraturas,  que podem gerar quebras mecânicas, como deslocamentos e/ou  arreamentos,  e  não  da  formação de  chocos  que podem ocorrer em locais onde o maciço rochoso esteja estável, como por exemplo, após as detonações. A prática consiste em  leituras periódicas na ordem de centésimos  de  milímetros  que  podem  detectar  a convergência  (fechamento)  ou  divergência  (abertura) das  galerias.  Tendo  como  resultado  somente  o acompanhamento  ou  um  reforço  no  suporte  (cabos, tirantes  etc...)  ou  até  mesmo  o  isolamento  de determinadas áreas.

A

A'

Superfície

Escavação Subterrânea

1

2 3

4 5

Seção AA'

Fig. Modelo para instalação de chumbadores em escavações subterrâneas. 

MEDIDOR DE CONVERGÊNCIA

O  medidor  de  convergência  a  ser  utilizado  no presente  estudo  é  MSI  –  MC  –  2000  um instrumento  destinado  a  medir  com  precisão distâncias relativas entre dois pontos, essa medição se  dá unindo-se  esses pontos  ao  aparelho  através de um fio de  invar e  tencionando-se o fio  sempre com a mesma carga.  Calibrações Lembramos que diariamente, antes de se iniciar as medições  devemos  fazer  a  calibração  do dinamômetro do medidor para garantir que os fios serão  igualmente  tencionados.  Também  devemos calibrar  a  distância  no  gabarito  interno  do  tripé, nesta  calibração  devemos  ler  o  relógio  que  indica distancia e anotar essa leitura.

MEDIDOR DE CONVERGÊNCIA

MEDIDOR DE CONVERGÊNCIA

MEDIDOR DE CONVERGÊNCIA

METODOLOGIA DE ANÁLISE DE CONVERGÊNCIA

A presente metodologia foi desenvolvida diante da necessidade de análise histórica da deformação  progressiva  de  maciço  rochoso,  com  objetivo  de  fazer  inferências retrospectivas e progressivas da convergência em aberturas subterrâneas.     Através  do  método  das  leituras  de  convergência,  os  dados  obtidos  foram sistematizados e posteriormente  interpretados de  forma gráfica, com a utilização de regressão  linear  parcial  e/ou  total.  A  regressão  linear  nos  permite  inferir  a probabilidade da deformação dos maciços nos  intervalos  com desconfiguração e/ou ausência de leitura, bem como estimar a deformação total do maciço desde o início da abertura e o possível comportamento deste perante os fatores de tensões in situ e/ou adicionado  a  outros  fatores  como  detonações  e mudanças  do  layout  nas  aberturas subterrâneas.  

Essa  metodologia  é  proposta  para  utilização  em  escavações  subterrâneas, independente  das  características  geomecânicas  do  maciço  rochoso.  Vale ressaltar que para os resultados serem mais próximos do real, é importante a maior  quantidade  de  informações  acumuladas  nos  períodos  de  atividade  da escavação. Porém  para  apresentação  dessa  metodologia,  no  presente  trabalho,  serão utilizados como exemplo dados de escavações subterrâneas caracterizadas por rochas vulcânicas e tufos vulcânicos intercalados com sedimentos carbonáticos de  origem  orgânico,  metachert,.  Nestas  rochas  ocorreram  à  intrusão hidrotermal de veios de quartzo.

METODOLOGIA DE ANÁLISE DE CONVERGÊNCIA

METODOLOGIA DE ANÁLISE DE CONVERGÊNCIA

Monitoramento de Convergência: Para uma seção de convergência foi levantado os  seguintes  dados,  onde: Data,  é  o  dia  que foi  registrado a  leitura; Delta t, é a diferença entre  a  data  da  leitura  e  a  atual;  L0,  é  a primeira  leitura  do  registro,  ou  quando  a leitura  foi  interrompida  ou  perdida  por defeitos no aparelho ou na instalação; Ln, é a leitura da seguinte data; Delta L, é a diferença entre a leitura anterior e atual; SMT.Del.L é a somatória  acumulada  das  variações  de leituras;  e MÉD/DIA,  é  a  variação  da  leitura dividida pelo Delta t.

METODOLOGIA DE ANÁLISE DE CONVERGÊNCIA

-16

-14

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0

2

25/4/12

27/4/12

29/4/12

1/5/12

3/5/12

5/5/12

7/5/12

9/5/12

11/5/12

13/5/12

15/5/12

17/5/12

19/5/12

21/5/12

23/5/12

25/5/12

27/5/12

29/5/12

Defo

rmaç

ão p

rogr

essiv

a (m

m)

Gráfico 01: Leitura sem regressão Linear - Deformação progressiva X Tempo

LEITURA DE CONVERGÊNCIA  BASE: LATERAL - PISO

Detonação 1

Detonação 2

Detonação 3

METODOLOGIA DE ANÁLISE DE CONVERGÊNCIA

y = -1.476x + 60557

y = -0.1349x + 5529.3

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25/4/12

27/4/12

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1/5/12

3/5/12

5/5/12

7/5/12

9/5/12

11/5/12

13/5/12

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17/5/12

19/5/12

21/5/12

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25/5/12

27/5/12

29/5/12

Defo

rmaç

ão p

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essiv

a (m

m)

Gráfico 02: Leitura com regressão Linear - Deformação progressiva X Tempo

Detonação 1Detonação 2Detonação 3LEITURA DE CONVERGÊNCIA  BASE: LATERAL - PISOLeitura inferida em intervalo com detonaçãoLeitura inferida em intervalo sem detonaçãoLinear (Regresão Linear em detonações 1,7mm/dia)Linear (Regressão Linear sem detonação 0,14mm/dia)

INTERPRETAÇÃO DE RESULTADOS

 Os gráficos 01 e 02 mostram o resultado da convergência em uma abertura subterrânea e  como  são  reconstituídos  os  dados  quando  foi  desconfigurada  e/ou  perdida  a sequencia das leituras.  O  intervalo de  leituras realizadas para a demonstração da técnica foi de 35 dias,  com dois  intervalos com ausência de dados, sendo o primeiro com detonação e o segundo sem  detonação.  A  deformação  acumulada  total  neste  período  com  o  ajuste  de regressão  linear  foi  de  9,7  mm,  com  média  de  deformação  de  0,14mm/dia  para deformações  in  situ  sem  influência  das  detonações  e  1,7mm/dia  com  influencia  das detonações. Para o cálculo do intervalo sem leitura com o conhecimento da detonação 3,  foi  construída uma  linha de  tendência de  regressão  linear  a partir do histórico das leituras anteriores e posteriores no intervalo onde houve detonações (ver gráfico 2 linha preta). Foi traçado uma segunda linha de tendência a partir dos dados onde o maciço se comportou de uma maneira mais estável sem influencia das detonações (ver gráfico 2, linha laranja).

INTERPRETAÇÃO DE RESULTADOS

O maior intervalo de deformação em um dia foi de 2,9 mm após a detonação 2 (ver gráfico 2), próxima das bases instaladas, A linha de tendência de cor preta no gráfico 2  construída    no  intervalo  de  detonações mostra  uma deformação de  1,7mm/dia calculada por meio da equação da regressão linear mostrada no gráfico 2 . A outra linha  de  tendência  no  intervalo  pós-detonação  mostra  uma  deformação  de 0,14mm/dia  calculada  pela  equação  da  regressão  da  linha  laranja  mostrada  no gráfico 2. A  comparação  entre  o  gráfico  1  e  2,  observa-se  uma  diferencia  no  traçado  de tendência  da  convergência  do  maciço.  O  gráfico  1  considera  um  intervalo  com ausência de informação nula não alterando o traçado do gráfico, dificultando assim o  entendimento  real  ou  as  possíveis  deformações  ocorridas  nesse  intervalo  de tempo,  já  o  gráfico  2  através  da  regressão  linear,  permite  a  inferência  das deformações  do maciço  neste  intervalos  de  tempo  com  ausência  de  informação. Este possibilita a visualização das possíveis deformações ocorridas no  intervalo de tempo sem leitura.  Esses dados podem servir para inferência de futuras reativações ou  de  possíveis  eventos  geomecânicos  passados,  permitindo  assim  uma  analise histórica das movimentações do maciço.

CONCLUSÕES Maior  previsibilidade  da  ocorrência  de  eventos  geomecânicos  de  grande  porte  em aberturas subterrâneas. Com  um  maior  acervo  de  dados  e  quantificando  os  fatores  que  influenciam  a deformação,  poderá  ser  estimado  quanto  o  maciço  se  deformou  no  passado,  com ajuda uma linha de tendência retrospectiva total. Delimitou três estágios de deformação, o estágio inferior, com média de deformação por dia igual o abaixo 0.14mm/dia, com sinal estável ou baixo nível de movimentação, sem comprometimento da capacidade de suporte; um estágio superior com média de deformação  acima  1,7mm/dia  com  movimentação  acelerada  suficiente  para  iniciar processos de reativação em estruturas geológicas, com quebras mecânicas e formação de blocos, com comprometimento ao colapso e um estágio intermediário entre estes dos parâmentros,  com  movimentação  média,  com  potencial  para  a  reativação  de estruturas, e formação de chocos. 

O  acumulo  de  deformações  pico  em  um  intervalo  curto  de  tempo  é  um  sinal  da deformação do maciço estar acelerando com comprometimento ao colapso. 

REVISÃO BIBLIOGRÁFICA. Manual  de  Medidor  de  Convergência:  Modelo  –  MSI  –  2000  Amicro sensores industrial  Silveira  S.  R.  (2005),  FL.  Toxicidade  de  sedimento  e  estrutura  da comunidade bentônica no diagnóstico da qualidade ambiental do estuário do  Rio  Itanhaém-SP,  Brasil  [trabalho  de  conclusão  de  curso].  São  Paulo: Centro Universitário São Camilo; 58p.