Análise de vibrações induzidos por desmonte de rocha

A unidade de Vazante, pertencente à empresa Nexa Resources, localizada no estado de Minas Gerais, desenvolveu um trabalho de pesquisa de monitoramento de detonações de Slot de 2016 a 2017, com apoio de consultoria especializada, empresa MecRoc, a fim de investigar e quantificar os danos causados ao maciço rochoso pelas detonações na mina subterrânea.
O monitoramento de vibrações, utilizando geofones (sensores de velocidade), permite vantagens no entendimento em detalhe da detonação, devido à possibilidade de quantificar os níveis de velocidade de partícula que provoca a detonação de uma carga de explosivo conhecida, além de conhecer a eficiência relativa de cada carga, sua interação com as cargas adjacentes e o comportamento geral do plano de fogo com o maciço rochoso.

As vibrações produzidas pela detonação, e o conhecimento das propriedades geomecânicas do maciço rochoso, permitem estimar a probabilidade de ocasionar danos no maciço sobrejacente. Os altos níveis de vibração ocasionam danos ao maciço, produzindo novas fraturas ou reabrindo descontinuidades pré-existentes. A vibração, neste contexto, pode ser considerada como um esforço ou deformação do maciço rochoso (Garrido, A. 2007).

Para buscar entendimentos básicos do comportamento das vibrações na litologia Brecha Dolomítica, realizou-se 8 campanhas de instrumentação sismográfica em desmontes confinados ascendentes e descendentes (slot`s). Para cada campanha se utilizou 3 sismógrafos de engenharia, instalados em distintas distâncias, pré-definidas pela equipe de Mecânica de Rochas e Planejamento da Nexa Resources.

Figura 1 – Exemplo representado em perspectiva de uma galeria onde foram feitos monitoramentos em diversas distâncias a partir da detonação do Slot.
Figura 2 – Registro fotográfico da coleta de dados pelos geofones.

Pelos sismogramas, foi possível compilar os dados dos pulsos como pontos, gerando uma curva de atenuação global dos ensaios, representada no gráfico abaixo.

Gráfico 1 – Curva de atenuação geral, com nuvem de pontos de todos os dados coletados nos ensaios.

Ao filtrar os pulsos gerados por detonação, foi obtido uma curva de atenuação logarítmica com coeficiente de correlação equivalente a 0,73, onde demonstra uma boa correlação matemática da distribuição com a tendência esperada e apresenta a mesma tendência da nuvem de pontos dos dados adquiridos. Um fator relevante para a alta correlação dos dados foi a utilização de espoletas eletrônicas, que permite melhor controle de vibração (Yang et. al, 2014 ).

A partir destes dados, foram obtidos os coeficientes de atenuação locais da rocha e então foi calculado a velocidade de partícula mínima igual a 169,23 mm/s, que é possível causar danos no maciço rochoso.

O resultado do trabalho foi a definição de um ábaco que correlaciona Kg explosivo x Distância x Vibrações (gráfico 3). O mesmo está sendo usado pela operação, como um guia de bolso no momento dos carregamentos e sob orientação do planejamento de mina. A partir deste ábaco, é possível prever a zona de dano causada pelo desmonte de slot’s e a partir disto, otimizar o sequenciamento de sistemas de suporte para lavra, danos em galerias e interseções e, consequentemente, melhorar a flexibilidade operacional e segurança nas atividades mineiras.

Gráfico 3 – Ábaco que relaciona a carga de explosivo, distância do desmonte, vibrações geradas e o PPV mínimo.


Figura 3 – Exemplo de aplicação da curva de atenuação em situações operacionais na mina de Vazante.

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