4.4 Modelo Tridimensional Geomecânico da Mina Caraíba
O modelo geomecânico tridimensional foi realizado por triangulação de strings, que foram interpretadas tomando como base à descrição geotécnica de testemunhos, mapeamento estrutural-geotécnico de campo e o monitoramento microssísmico. A compilação desses dados gerou-se 39 seções (Figura 4.26), no qual foram manipuladas e ajustadas no software Datamine Studio 3.0, que em sequência, processou a junção entre as strings, reproduzindo assim, sólidos (wireframe) para cada zoneamento de maciço rochoso delimitado na intepretação.
Figura 4.26 Strings geradas pela compilação na descrição de testemunhos, mapeamento geotécnico de campo e monitoramento microssísmico
Com a integração das seções verticais, foram criados 7 (sete) arquivos de sólidos geométricos, delimitados por suas características geomecânicas do maciço rochoso, sendo classificados e denominados da seguinte forma:
• Wirefr_Tipo_II_W; é um maciço rochoso de boa qualidade, tipo II (Bieniawski, 1989), com valores de RMR predominantemente entre 63 a 73, sendo os seus litotipos mais observados o gnaisse e gabro-norito e tendo evidências de stress (empastilhamento). Posicionado na porção oeste da mina subterrânea e delimitado entre o nível -350 a -1000, até onde existem informações geotécnicas. Está localizado no foot wall da mineralização
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oeste e acompanhando a “perna da falha” no seu hanging wall no aprofundamento da mina (Figura 4.27);
Figura 4.27 Formato e delimitações do sólido Wirefr_Tipo_II_W
• Wirefr_Tipo_II_III_W; é um maciço classificado como tipo II a III, tendo um RMR variando de 46 a 63, que em muitas ocasiões, tangencia a mineralização da porção oeste da mina, chamado pelos geotécnicos mais experientes da Mineração Caraíba, como a Falha Oeste da mina subterrânea (Figura 4.23). Sua espessura é em torno de 10m, sendo sua cota inicial observada desde as interpretações no nível -350, chegando até a -668, tendo uma direção norte/sul e um mergulho de alto grau para leste. Os litotipos predominantes são os piroxenitos e metassomatitos;
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Figura 4.28 Formato e delimitações do sólido Wirefr_Tipo_II_III_W
• Wirefr_Tipo_II_III_C; classificado como um maciço rochoso tipo II a III, sendo o seu RMR entre 51 a 78, apresentando ocorrências de faturamento e stress (empastilhamento). Sua localização está cercada pelas mineralizações oeste e leste da mina, consequentemente, ficando no hanging wall de ambas em um formato de “V” (Figura 4.29). Essa região é extremamente plastificada por tensões induzidas, gerando grandes eventos sísmicos. Sua cota final vai até o nível -660 e seu litotipo dominante é o gnaisse;
Figura 4.29 Formato e delimitações do sólido Wirefr_Tipo_II_III_C
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• Wirefr_Tipo_III_IV_E; é considerada a zona de falha principal da mina subterrânea, com maciço rochoso tipo III a IV, chegando até RMR no valor de 36, tendo ocorrências de grandes fraturamentos, tangenciando em muitos casos a mineralização leste até a cota -650, onde a partir daí, posiciona-se no hanging wall do minério para o aprofundamento. Sua direção é norte/sul com um mergulho de alto grau para oeste, sendo sua localização na porção leste da mina, tendo como principal litotipo o metassomatito e algumas observações de piroxenito e calcossilicáticas (Figura 4.30). Sua projeção foi baseada principalmente pelo sistema da microssísmica até o nível -1039. A espessura da falha ficou delimitada entre 8 a 12m;
Figura 4.30 Formato e delimitações do sólido Wirefr_Tipo_III_IV_E
• Wirefr_Tipo_II_III_E; é uma porção do maciço rochoso situado no foot wall da zona de falha leste, onde seus valores de RMR posicionam-se entre 62 a 78 para o estéril, e em trechos mineralizados entre 54 a 68. Observou-se na sua extensão regiões de fraturamentos e stress (empastilhamento), sendo locado para essas delimitações o projeto de longo prazo de aprofundamento da mina. Neste caso, a projeção para esse maciço foi interpretada até pouco mais do nível -1000, até onde se possuía informações geotécnicas (Figura 4.31);
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Figura 4.31 Formato e delimitações do sólido Wirefr_Tipo_II_III_E
• Wirefr_Tipo_II_III_A; está localizado no hanging wall da falha leste abaixo da cota -535, considerado um maciço rochoso de mediana a boa qualidade, tendo o litotipo gnaisse como o principal, sendo o seu sólido geométrico em formato de um “V” invertido (Figura 4.32);
Figura 4.32 Formato e delimitações do sólido Wirefr_Tipo_II_III_A
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• Wirefr_Tipo_III_IV_perna; é denominada aqui no presente estudo como a “perna da falha”, sendo considerada uma continuidade com um ângulo mais suave (em torno de 45º) da falha principal leste da mina, tendo suas bifurcações entre os níveis -535 a -650 (Figura 4.33).
Figura 4.33 Formato e delimitações do sólido Wirefr_Tipo_III_IV_perna
A Figura 4.34 e 4.35 apresentam o Modelo Geotécnico Tridimensional da Mina Caraíba com as junções dos 7 (sete) sólidos elaborados, tanto em perfil, como em planta.
Figura 4.34 Modelo tridimensional em perfil
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Figura 4.35 Modelo tridimensional em planta na cota -400
Destaca-se as seguintes observações abaixo para o modelo tridimensional da mina subterrânea da Mineração Caraíba:
• O projeto de aprofundamento da mina abaixo do nível -650 encontra-se em um maciço rochoso tipo II e III (Wirefr_Tipo_II_III_E), tanto para o seu estéril e minério respectivamente, havendo a necessidade de um detalhamento geotécnico para esse trecho nos estudos futuros;
• Observou-se que nas seções geotécnicas verticais de 43 a 46, a zona de falha leste registra a sua maior dimensão no sentido leste/oeste, justamente onde estão localizados os realces com histórico de maiores desplacamentos na mina subterrânea;
• Até a presente dissertação, o modelo geotécnico da mina subterrânea, apresentava um formato de “Y”, com uma falha oeste e leste mergulhando para sentidos opostos, essa por última, estendia-se para os níveis mais profundos. Com os estudos aqui apresentados, formulou-se um novo conceito para o modelo, tendo a falha principal leste duas bifurcações em torno da cota -650, sendo uma com o sentido mais verticalizado, e o outro segmento com um mergulho mais suave, sendo assim, apontando um formato de “X”.
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CAPÍTULO V – MÉTODO EMPÍRICO DE ESTABILIDADE
5. MÉTODO GRÁFICO DE ESTABILIDADE PARA OS REALCES DA
MINA CARAÍBA
O presente capítulo aborda as proposições de Mathews et al. (1981), Potvin (1988) e Nickson (1992) para dimensionamento de realces na Mina Caraíba. O método do gráfico de estabilidade tem grande aceitação nas minerações australianas e canadenses, não sendo tão difundida sua utilização nas minas brasileiras (Oliveira et al., 2014). O gráfico plota o raio hidráulico (RH, área / perímetro da parede ou teto do realce analisado) versus o índice de estabilidade modificado do maciço rochoso (N’). O realce estável exibirá pequena ou nenhuma deterioração da parede durante o seu ciclo de lavra. Um realce instável exibirá um valor limitado de dano (ruptura em até 30% da face exposta) e um realce caved irá exibir uma ruptura inaceitável ou não controlada. A Golder Associates (2006, 2008 e 2012) utilizou o gráfico empírico para recomendar as dimensões das escavações de produção na Mineração Caraíba. Essa sugestão é seguida até hoje para o projeto de aprofundamento da mina, sendo adotada uma largura máxima de 15m a 20m, para o hanging e foot wall dos realces.
5.1 Critérios para Utilização do Método Gráfico de Estabilidade
Os procedimentos adotados para obtenção dos dados no redimensionamento dos realces da Mina Caraíba utilizaram os seguintes critérios:
• O método gráfico proposto por Mathews et al. (1981), Potvin (1988) e Nickson (1992), será utilizado para o redimensionamento dos realces do bloco BL2118, que corresponde a três painéis de lavra com altura de 35m cada, sendo denominados como o 19º, 20º e 21º painel, correspondendo ao seu topo e base em torno de 1.185m e 1.290m de profundidade respectivamente. A lavra para esse bloco está prevista para o ano de 2017;
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• A reserva comprovada até o momento desta dissertação para o bloco BL2118 corresponde somente a mineralização na porção leste da mina. Sendo assim, os painéis analisados serão subdivididos em dois grupos cada, então chamados de realces leste/sul e realces leste/norte respectivamente. Levou-se em consideração para utilização desse critério, o posicionamento horizontal de cada grupo dentro dos painéis projetados. O primeiro apresenta um alinhamento vertical com os realces já lavrados da Mina Caraíba, consequentemente, sendo mais influenciado pelas tensões induzidas, contrariando o segundo grupo, localizado mais a norte da mina (Figura 5.1);
Figura 5.1 Perfil da mina subterrânea com o layout do bloco BL2118 e o posicionamento dos realces leste/sul e leste/norte
• Projeta-se que as paredes dos realces analisados caiam na região denominada Unsupported Transition Zone e o teto na Stable with Support (Nickson, 1992). Haja vista que a zona Stable With Support envolve o uso de suporte sistemático da parede ou teto exposto, que em geral, não ocorre nos realces do aprofundamento da Mina Caraíba, sendo um padrão o cabeamento somente do teto das escavações, deixando as paredes (hangin wall e foot wall) sem contenções.
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• A altura e comprimento (sentido leste/oeste) dos realces são pré-estabelecidas pela estabilidade global da mina (Figueiredo, 2008 e 2010) e a potência geológica do corpo de minério, respectivamente. Tendo para o bloco BL2118 três painéis de lavra, cada um com uma altura de 35m e um comprimento variando entre 8 a 25m, separado na sua parte superior e inferior por um sill pillar de 25m. Sendo assim, a largura (sentido norte/sul) dos realces é a única dimensão plausível de modificação para o presente estudo;
• A caracterização geomecânica da Mina Caraíba apresentada no capítulo 4 foi utilizada para classificar o maciço rochoso no domínio dos realces, consequentemente, auxiliando na determinação do número de estabilidade N´;
• O Fator A, que compõe o cálculo do número de estabilidade N´, foi determinado por simulação numérica com auxílio do software Examine 3D da Rocscience, para obter as tensões induzidas nas paredes e tetos dos realces, justamente com resistência a compressão uniaxial da rocha, a qual foi obtida por ensaios realizados em laboratório;
• O mapeamento geotécnico de campo apresentado no capítulo 4 dessa dissertação foi subsídio para determinar o Fator B no número de estabilidade, obtendo as atitudes das principais descontinuidades em relação à face do realce analisado;
• O Fator C foi calculado referente aos efeitos da força gravidade em relação ao plano do realce estudado, determinado a partir da Equação 2.5 (Potvin, 1988).