As descrições do tópico 3.6.4 e as informações da Figura 3.9 revelam que as deformações, medidas por instrumentos tipo MPBX nos realces de grandes dimensões da Mina Cuiabá, podem ser de grande amplitude e se desenvolverem a uma taxa relativamente elevada (Figura 3.9a). Garantir a estabilidade do hangingwall dos realces operacionais é uma tarefa geotécnica de extrema importância para as operações de mina tanto sob a perspectiva da segurança dos trabalhadores quanto do ponto de vista econômico, haja vista que a ocorrência de desplacamentos significativos pode inviabilizar completamente as operações de lavra.
Fatores na geometria do layout de lavra e no ambiente geotécnico podem influenciar diretamente a estabilidade do hangingwall. O grau de instabilidade depende, entre outros fatores, da dimensão do vão de lavra; da profundidade operacional; das características geológicas e geotécnicas das rochas encaixantes. O tópico 5.9.2 introduziu um critério heurístico de avaliação de risco, segundo o qual, para a Mina Cuiabá, o risco de ocorrência de instabilidade no hangingwall, R, se poderia medir como R=P{dt ≥ 80 mm}, ou seja, como a probabilidade da deformação total, dt, exceder
80 mm após a lavra. Este critério é aplicado a seguir para mostrar os impactos no
hangingwall para diferentes variantes no método sublevel. As análises realizadas
consideram os impactos relativos ao aumento dos vãos de lavra, devidos a uma mudança na litologia das rochas encaixantes.
A Figura 6.11 revela a extensão e magnitudes das deformações totais, dt, espacialmente
distribuídas no hangingwall da lavra, modeladas para a variante A1 que opera com vãos de lavra de 25 m; e para a variante G1 com vãos de 70 m ao longo do strike. Ambos os
layouts consideram 15 m de potência e rib pillars com 5 m de largura, sendo que a lavra
ocorre entre o nível N15 à profundidade de 987 m e o nível N16 com 1053 m de profundidade. A Figura 6.11 ilustra o impacto do aumento no vão de lavra nas deformações totais induzidas. A cor vermelho-intermediária representa a população de valores dt≥ 80 mm onde, segundo o critério acima, haveria potencial de ocorrer
desplacamentos no hangingwall. A Figura 6.11a, representando a variante sublevel A1 com vãos de lavra de 25 m, denota domínios dt≥ 80 mm no hangingwall de menor
140
extensão que na Figura 6.11b, onde se representa a variante G1, com vãos de lavra de 70 m. Claramente, a variante G1, com vãos maiores, apresenta condições consideravelmente piores de instabilidade no hangingwall.
(a)
(b)
Figura 6.11 Distribuição das deformações totais, dt , no hangingwall da lavra entre os níveis N15 e N16; a) modelo A1, 25m de vão; b) modelo G1, 70 m de vão
A Figura 6.12 compara as distribuições cumulativas de probabilidade das deformações totais para as variantes sublevel A1 com 25 m de vão e G1 com 70 m de vão de lavra ao longo do strike, colocadas à mesma profundidade operacional, entre os níveis N15 e N16. Compilam-se, separadamente, para o caso em evidência, as deformações distribuídas no interior do hangingwall, nos intervalos de 0 a 3 m; 3 a 6 m; 6 a 10 m; e 10 a 20 m, respectivamente, visto que o risco geotécnico é fortemente dependente da escolha do plano de análise. Esta atribuição de estudo de intervalos também tem como objetivo mostrar que, quanto mais afastado da influência das escavações, melhor é a condição do maciço. O modelo litológico das encaixantes aplicado foi o modelo tipo 1,
141
descrito no tópico 5.3, Figura 5.3, que considera a sequência litológica X1/FG no
hangingwall, seguido da zona de minério BIF e, por fim, a litologia X1/FG, no footwall.
Notar que a determinação do nível de risco pelas curvas de probabilidade da Figura 6.12 se dá pelo valor recíproco, ou seja, o risco de instabilidade no hangingwall definido por R=P{dt ≥ 80 mm}, determina-se lendo diretamente no gráfico o valor P{dt ≤ 80 mm} e
calculando-se em seguida o recíproco. Assim, o risco, R, de instabilidade por deformação total no intervalo entre 0 e 3 m no interior do hangingwall, por exemplo (Figura 6.12a), seria R=P{dt ≥ 80 mm} = 1- P{dt ≤80 mm} = 1-0,915=0,085 (ou 8,5%
de chance do hangingwall apresentar valores dt superiores a 80 mm no intervalo de
análise). Os demais valores de risco de instabilidade no hangingwall, determinados da mesma forma aqui demonstrada, e a partir das curvas de probabilidade da Figura 6.12, para diferentes profundidades no interior do hangingwall, encontram-se sumariadas na Tabela 6.1.
P{dt ≥ 80 mm variando o vão ao longo do strike
0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 1 0 0.01 0.02 0.03 0.04 0.05 0.06 0.07 0.08 0.09 0.1
Deform ação total no hangingwall (m )
P ro b a b il id a d e G1_HW 0-3m, vão=70m A1_HW 0-3m, vão=25m 0,915 0,338
P{dt ≥ 80 mm variando o vão ao longo do strike
0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 1 0 0.01 0.02 0.03 0.04 0.05 0.06 0.07 0.08 0.09 0.1
Deform ação total no hangingwall (m )
P ro b a b il id a d e G1_HW 3-6m, vão=70m A1_HW 3-6m, vão=25m 0,948 0,368 (a) 0 – 3 m (b) 3 – 6 m
P{dt ≥ 80 mm variando o vão ao longo do strike
0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 1 0 0.01 0.02 0.03 0.04 0.05 0.06 0.07 0.08 0.09 0.1
Deform ação total no hangingwall (m )
P ro b a b il id a d e G1_HW 6-10m, vão=70m A1_HW 6-10m, vão=25m 0,998 0,525
P{dt ≥ 80 mm variando o vão ao longo do strike
0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 1 0 0.01 0.02 0.03 0.04 0.05 0.06 0.07 0.08 0.09 0.1
Deform ação total no hangingwall (m )
P ro b a b il id a d e G1_HW 10-20m, vão=70m A1_HW 10-20m, vão=25m 1,0 0,759 (c) 6 – 10 m (d) 10 -20 m
Figura 6.12 Probabilidade de ocorrência de deformação no hangingwall dos modelos A1 de 25 m de vão, e G1 de 70 m de vão, mesma profundidade
142
Pela Tabela 6.1, confirma-se que o risco de instabilidade no hangingwall amplia-se com o aumento do vão de lavra. No intervalo de 0 a 3 m no interior do hangingwall, por exemplo, verifica-se que o risco de instabilidade seria de 0,085 (ou seja, 8,5% de chance do hangingwall apresentar valores dt superiores a 80 mm) em layouts de 25 m de vão; e
aumenta para 0,662 (ou seja, 66,2% de chance do hangingwall apresentar valores dt
superiores a 80 mm) em layouts com vão igual a 70 m.
Ilustra-se, ainda com dados da Tabela 6.1, que, quando comparado o intervalo de 10 a 20 m no interior do hangingwall, tem-se, no sublevel lavrado com vãos de 25 m, que a probabilidade de ocorrência de deformações totais acima do valor referência dt ≥ 80mm
seria nula. Porém, se o mesmo sublevel implementar vãos de 70 m, o risco aumenta para 24,1%. Confirma-se claramente, em suma, que o aumento do vão de lavra acima de determinadas dimensões gera impactos extremamente negativos para o hangingwall do
layout. Cabe, então, à engenharia de rochas determinar as dimensões dos vãos mínimos
de lavra estáveis.
Tabela 6.1 Risco de instabilidade em função do vão de lavra, para profundidades no hangingwall
Intervalos de profundidade das camadas no hangingwall 0 – 3 m 3 – 6 m 6 – 10 m 10 – 20 m Variante A1 Vão de lavra 25 m
P{dt≤80 mm} 0,915 0,948 0,998 1,000
Risco de instabilidade, R=P{dt≥ 80 mm} 0,085 0,052 0,002 0,000
Variante G1 Vão de lavra 70 m
P{dt ≤80 mm} 0,338 0,368 0,525 0,759
Risco de instabilidade, R=P{dt ≥ 80 mm} 0,662 0,632 0,475 0,241
A Figura 6.13 compara, por sua vez, as distribuições cumulativas de probabilidade das deformações totais para as variantes sublevel G1 e G2, com desenhos de layout precisamente iguais, ou seja, sill pillars de 6 m, rib pillars de 5 m, vãos livres ao longo do strike de 70 m, potência de 15 m, operando entre os níveis N15 e N16, porém referentes a ambientes geológicos e geotécnicos distintos, do tipo 1 e tipo 2. Por outras palavras, as distribuições das deformações totais na Figura 6.13 comparam os impactos das encaixantes tipo 1 e tipo 2, descritas no tópico 5.3, Figura 5.3. O pacote litológico
143
tipo 2 envolve uma sequência de rocha intacta, seguida da litologia X2, e ainda por
X1/FG, a zona de minério BIF, de novo X2 e, por fim, uma rocha intacta de melhor propriedade mecânica, considerada a sequência lida do hangingwall para o footwall.
O risco de instabilidade no hangingwall devido ao agravamento das condições geotécnicas do maciço, definido por R=P{dt ≥ 80 mm}, pode-se determinar para o caso
da litologia tipo 2, no modelo G2, lido diretamente no gráfico, o valor de P{dt ≤ 80 mm}
e calculando-se o valor recíproco. De modo que R, devido à instabilidade por deformação total no intervalo entre 0 e 3 m no interior do hangingwall, por exemplo, na Figura 6.13a, seria R=P{dt ≥ 80 mm} = 1- P{dt ≤80 mm} = 1-0,690=0,31 (ou 31% de
chance do hangingwall apresentar valores dt superiores a 80mm). Os demais valores de
risco de instabilidade no hangingwall, determinados a partir das curvas de probabilidade na Figura 6.13, para diferentes profundidades no interior do hangingwall, encontram-se sumariadas na Tabela 6.2.
P{dt > 80 mm} variando condição geológica da encaixante
0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 1 0 0.01 0.02 0.03 0.04 0.05 0.06 0.07 0.08 0.09 0.1
Deform ação total no hangingwall (m )
P ro b a b il id a d e G1_HW 0-3m, tipo1 G2_HW 0-3m, tipo2 0,690 0,338
P{dt > 80 mm} variando condição geológica da encaixante
0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 1 0 0.01 0.02 0.03 0.04 0.05 0.06 0.07 0.08 0.09 0.1
Deform ação total no hangingwall (m )
P ro b a b il id a d e G1_HW 3-6m, tipo1 G2_HW 3-6m, tipo2 0,861 0,368 (a) 0 – 3 m (b) 3 – 6 m
P{dt > 80 mm} variando condição geológica da encaixante
0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 1 0 0.01 0.02 0.03 0.04 0.05 0.06 0.07 0.08 0.09 0.1
Deform ação total no hangingwall (m )
P ro b a b il id a d e G1_HW 6-10m, tipo1 G2_HW 6-10m, tipo2 0,999 0,525
P{dt > 80 mm} variando condição geológica da encaixante
0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 1 0 0.01 0.02 0.03 0.04 0.05 0.06 0.07 0.08 0.09 0.1
Deform ação total no hangingwall (m )
P ro b a b il id a d e G1_HW 10-20m, tipo1 G2_HW 10-20m, tipo2 1,0 0,759 (c) 6 – 10 m (d) 10 -20 m
Figura 6.13 Probabilidade de ocorrência de deformação no hangingwall dos modelos sublevel,G1 e G2, em função das litologias encaixantes, tipo 1 e tipo 2
144
O modelo tipo 1, do ponto de vista geotécnico, é o pacote de menor resistência mecânica, que integra as litologias X1/FG no hangingwall, seguido da zona de minério BIF e da litologia X1/FG no footwall; em contrapartida, o pacote litológico tipo 2 é relativamente mais consistente e rígido. As propriedades mecânicas das litologias X2 e da rocha intacta, integrantes deste pacote, conferem mais resistência e rigidez ao maciço, do que no caso do pacote litológico tipo 1, mais fraco mecanicamente. Consequentemente, é previsível que o risco de instabilidade no pacote tipo 1 seja superior ao risco do pacote tipo 2, tal como demonstram os resultados na Tabela 6.2. Importa reter, então, que o layout sublevel apresenta riscos maiores de instabilidade quando implementado em ambientes geotécnicos de menor integridade.
Tabela 6.2 Risco de instabilidade em função de ambientes geotécnicos distintos (tipo 1, tipo 2)
Intervalos de profundidade das camadas no hangingwall 0 – 3 m 3 – 6 m 6 – 10 m 10 – 20 m Variante G1 litologia tipo 1
P{dt≤80 mm} 0,338 0,368 0,525 0,759
Risco de instabilidade, R=P{dt≥ 80 mm} 0,662 0,632 0,475 0,241
Variante G2 litologia tipo 2
P{dt≤80 mm} 0,690 0,861 0,999 1
145
7 Capítulo 7 : Conclu sões g er ai s e sugestõ es para pesqui sas futuras
C a p í t u l o 7
CONCLUSÕES GERAIS E SUGESTÕES PARA
PESQUISAS FUTURAS
7.1 INTRODUÇÃO
Ao longo dos capítulos anteriores, apresentaram-se argumentos, cenários técnicos e operacionais, justificativas, conceitos e metodologias que vieram a substanciar o estudo aqui apresentado. Este foi embasado num conjunto de modelos numéricos tridimensionais que permitiram avaliar o risco geotécnico de múltiplas variantes do método sublevel-stoping de lavra subterrânea. Apresentaram-se, segundo vários ângulos, as características deste método de lavra, planejado para exaurir o corpo de minério SER da Mina Cuiabá.
Sumariamente, foram discutidos conceitos fundamentais, alguns métodos e técnicas empíricas que sustentaram o estudo de base. Progressivamente, demonstrou-se a utilidade das modelagens tridimensionais, com métodos numéricos de contorno na avaliação de geometrias de lavra complexas. Apresentaram-se modelos-teste de calibração para obtenção dos limites de representatividade dos modelos numéricos considerados, dadas as limitações mencionadas. Definiram-se alguns corolários úteis para avaliar as condições de estabilidade do maciço rochoso nos domínios de interesse e estabelecer opções de desenho de pilares, vãos livres de lavra e outras condicionantes do
sublevel-stoping para a referida mina. Ficou comprovado um procedimento segundo o
qual o risco geotécnico de instabilidade em domínios rochosos pode ser inferido pela distribuição dos indicadores de risco considerados (neste caso, o fator de segurança, FS, e as deformações totais, dt), em vez de reportar valores singulares. Pode-se referir ao
146
de risco. Foi demonstrado, em última análise, que é possível e essencial integrar modelagem numérica geotécnica e desenho de layouts de mina (planejamento).
Neste capítulo final condensam-se, de forma conclusiva, as avaliações realizadas nesta dissertação, identificam-se as limitações encontradas e propõem-se estudos futuros.