Neste trabalho serão feitas análises de duas remoções de rochas para construção de uma saída de barragem no município de Mato Verde-MG, o que levanta os pontos positivos e negativos das detonações já realizadas. Pensando nisso, foi desenvolvido este trabalho, que visa otimizar a detonação de rocha realizada na construção da saída da barragem no município de Mato Verde-MG, aumentar a fragmentação do maciço rochoso e reduzir o custo da detonação secundária.
Justificativa
Segundo Hartman e Mutmansky (2002), a separação de grandes quantidades de rocha do depósito é chamada de desmonte de rocha. O desmonte de rochas é feito com técnicas específicas que consistem em perfurar o maciço rochoso, localizar os explosivos, detoná-los e por fim retirar o material detonado.
Objetivos
Objetivos geral
Vários eventos históricos contribuíram para o sucesso dos mineradores na busca de soluções para a explosão de rochas em projetos de mineração ou construção. O primeiro avanço foi a descoberta, na pré-história, de que o contato alternado entre o fogo e a água no maciço rochoso causava sua ruptura.
Objetivos específicos
Estrutura do trabalho
REVISÃO BIBLIOGRÁFICA
Perfuratrizes
- Perfuratrizes rotativas
Compressores
1987), o ar comprimido é um fluido utilizado como fonte de energia para perfuração de rochas, tanto para equipamentos pneumáticos com martelo superior ou martelo rotativo, quanto para limpeza de furos em perfuração hidráulica ou com martelo rotativo. Quando um compressor de alta pressão é escolhido para brocas maiores, é possível perfurar com uma broca de martelo ou uma broca cônica.
Malhas de perfuração
Segundo Jimeno et al. 1987), quando se decide comprar uma furadeira, um dos aspectos mais importantes é a escolha do compressor, devido aos seguintes fatores: Segundo o mesmo autor, grades quadradas possuem espaçamento igual ao espaçamento e as retangulares possuem espaçamento maior que o espaçamento, o que em alguns casos pode gerar inversões. 1987), acrescenta que malhas quadradas e retangulares são normalmente utilizadas devido à facilidade de marcação e furação, embora percam em termos de eficácia.
Tipos de Explosivos
- ANFO
- Emulsão
Silva (2014), acredita que as malhas em forma de triângulo equilátero, denominadas escalonadas, e que possuem relação vão/espaçamento de 1,15, são indicadas para rochas compactas e duras. 1987), acrescenta que a relação E/A=1,15 é usada para furos verticais e que E/A = 1,15 cos U, onde U é o ângulo entre os furos e a vertical, é usado para furos inclinados, sendo E a distância e A é a lacuna. Pode ser usado para rochas moles a médias e é ainda melhor usado como carga de coluna em buracos que possuem outro tipo de explosivo na carga de fundo.
Propriedades dos explosivos
- Força e Energia
- Velocidade de detonação
- Densidade
- Pressão de detonação
- Estabilidade
- Resistência à água
- Sensibilidade
- Transmissão da detonação
- Dessensibilização
- Resistência a baixas temperaturas
- Fumos
Ricardo e Catalani (1977) revelam que a velocidade de detonação nada mais é do que a velocidade com que a reação química responsável pela detonação do explosivo passa por um explosivo cilíndrico. De acordo com o Atlas Powder Manual (1987), a sensibilidade é definida como a distância entre um meio cartucho inicial e um meio cartucho carregado explosivamente (receptor) onde um ainda pode detonar o outro em um ambiente não confinado. 1987) acrescenta dizendo que várias ações externas podem definir essa característica do explosivo, tais como: aceitabilidade de um explosivo a um determinado tipo de iniciador, sensibilidade do explosivo ao choque ou fricção, sensibilidade ao calor, etc.
Acessórios
- Estopim de segurança
- Espoleta
- Cordel detonante
- Retardos
- Sistema de iniciação não elétrico
Sua finalidade é iniciar um fusível simples e, para isso, queima a uma taxa de cerca de 120 segundos por metro. Sua iniciação deve ocorrer por meio de fósforos, que devem entrar em contato com a pólvora negra do lado livre do cordão de ignição. Para Ricardo e Catalani (1977), o cordão detonante é formado por um núcleo de pentaeritritol tetranitrato (PETN) com velocidade de detonação de cerca de 6000 m/s, revestido com cera, algodão e plástico, conforme Figura 6 .
Segundo os autores, a corda atua como um primer para as cargas explosivas com as quais entra em contato, e a velocidade de detonação pode ser considerada como a velocidade da própria corda. Segundo Reis (1979), sistemas de iniciação não elétrica foram criados para amortecer o ruído, a sobrepressão atmosférica e a vibração causada pelo cordão detonador, garantindo a segurança do operador no manuseio de acessórios na presença de correntes induzidas e de rádio. , que são as principais desvantagens dos ignitores elétricos. O autor relata ainda que o sistema de iniciação não elétrica é um acessório constituído por um tubo plástico contendo uma substância pirotécnica, que ao ser acionado libera um plasma gasoso a uma velocidade de aproximadamente 1000 m/s.
O plasma é responsável por iniciar uma vela de ignição simples ou retardada na extremidade oposta do iniciador.
Sequência de detonação e tempo de retardo
Portanto, esses parâmetros são chamados de Ae e Ee para espaçamento e espaçamento, respectivamente, representando seus valores rms quando solicitados após a seleção da sequência de detonação. A Figura 10 mostra as várias sequências de iniciação disponíveis para detonações múltiplas de malha quadrada ou escalonada. De acordo com o Atlas Powder Manual (1987), a sequência de detonação em V resulta em melhor controle do andamento da detonação, o que por sua vez reduz as chances de tombamento e minimiza o movimento da pilha de rocha.
Existem equipamentos específicos para medir essas vibrações, os chamados sismógrafos, mas na ausência deles, Jimeno et al. 1987) explica que existem outras formas de se ter uma ideia das vibrações e distâncias em que prédios e residências podem ser seguros, sem causar danos físicos aos mesmos. Segundo o autor, em 1983 a O.S.M., North American Mining Agency, criou uma série de recomendações resumidas na Tabela 5. É possível ter uma ideia de distâncias seguras para construções e a carga máxima de guarda a ser utilizada.
Segundo o autor, a fórmula acima pode ser utilizada para situações em que a realização do monitoramento sismográfico tenha sido impedida.
Parâmetros Controláveis da Detonação
- Afastamento (A)
- Profundidade do furo (𝑯𝒇)
- Tampão(T)
- Carga de coluna(CC) e Carga de fundo(CF)
- Ângulo de inclinação da bancada (α)
- Diâmetro do furo(DF)
- Razão de Carregamento(RC)
- Air-Deck
Para que isso ocorra, deve-se utilizar explosivos de alta densidade e resistência na carga de fundo, onde é mais difícil a movimentação da rocha, e explosivos de média resistência e baixa densidade na carga de coluna, onde é mais fácil a remoção. 1987) apud Langerfors acredita que o comprimento da carga de fundo deve estar entre 0,6A a 1,3A. Silva (2014), por outro lado, indica a equação 32 como a melhor para calcular o comprimento da carga de fundo. Ricardo e Catalani (1977) acrescentam que a concentração da carga do pilar deve ser cerca de 40 a 50% menor que a carga de fundo, e para eles a Equação 33 pode ser utilizada para calcular o comprimento da carga do pilar.
Por outro lado, a razão de carregamento tende a ser baixa devido à melhor distribuição do explosivo no maciço. Aumento da produtividade da perfuração (JIMENO et al.,1977, p.179) Ricardo e Catalani (1977) também apontam que o diâmetro da broca deve ser compatível com o equipamento de carregamento da rocha desmontada. Segundo Jimeno et al. 1987), a razão de carregamento pode ser entendida como a quantidade de explosivo necessária para fragmentar 1m³ de rocha.
Wyllie e Mah (2004) destacam que a taxa de carga é o principal parâmetro para avaliar a produção de detonação e o grau de fragmentação da rocha resultante.
Desmonte Escultural
- Perfuração Linear
- Pós-fissuramento ou detonação amortecida
- Pré-fissuramento
Os autores mencionam que a profundidade do furo para este método não deve exceder 9 metros. A coluna de furos mais próxima do método deve ter uma folga igual a 75% da usada no restante da detonação, e uma folga correspondente de 50 a 75% da usada no restante da detonação. Além disso, recomenda-se que as duas últimas sequências de furos mais próximas à linha de perfuração do método sejam detonadas após a detonação do núcleo.
Neste método, a fileira de furos que limita a escavação é detonada por último, após a detonação do testemunho. Os explosivos utilizados são menores que os do restante da escavação, dando uma relação diâmetro do furo para diâmetro do explosivo maior que 2, e devem ser espaçados dentro de casa. Silva (2014) mostra que a técnica de pré-fissuração, ou pré-corte, consiste em fazer furos no mesmo plano, no limite de onde se deseja escavar.
Por fim, Silva (2014) enfatiza que, da mesma forma que na técnica pós-crack, na técnica pré-crack, a linha de furos mais próxima do método deve reduzir em 50% a carga de explosivos que geralmente se utiliza no resto dos buracos buracos.
ESTUDO DE CASO
Informações do Local do Desmonte
Operações Mineiras
Em ambas as detonações foi utilizada uma furadeira rotativa PW5000, que possuía brocas de 2,5” conforme Figura 15. A primeira desmontagem encontra-se na Tabela 14. Custo total da corda de detonação NP10 1000 m Valor aproximado de M³ desmontado 840 m³ Número de espoleta de retardo peças 37 peças.
Custo total do cabo detonador NP10 2000 m Valor aproximado M³ desmontado 4025,63 m³ Número de peças do cabo de ignição retardada 28 unid. Nesta desmontagem foram utilizados os seguintes acessórios: fusível (1,20m) conforme a Figura 17, peças de retardo de 17ms, 25ms e 42ms conforme as Figuras 18 e 19, e cordão detonador NP10 conforme a Figura 20. A seguir, a topografia equipe marca a grade. espaçamento, espaçamento e profundidade) de acordo com o plano de perfuração elaborado, Figura 21 e Figura 22.
É então estabelecido o plano de ancoragem, que consiste na sequência em que o fogo explodirá, onde será utilizado o cordão detonador, os retardos e os tempos de retardo necessários, conforme Figura 27 e Figura 28.
DESENVOLVIMENTO
Desmonte de Rochas
- Malha de perfuração
- Tipo de explosivo
- Acessórios
- Carga máxima de espera
- Sequência de detonação
- Afastamento
- Espaçamento
- Subfuração
- Profundidade do furo
- Tampão
- Carga de coluna e Carga de fundo
- Diâmetro do furo
- Razão de Carregamento
- Desmonte Escultural
O tipo de explosivo utilizado pela empresa na primeira demolição realizada foi do tipo emulsão acondicionada na coluna e carga de fundo. No entanto, para limitar a vibração do solo, optou-se por usar uma emulsão de cartucho apenas na carga de fundo, deixando a carga da coluna preenchida com ANFO, que possui menor velocidade de detonação. Portanto, como foram utilizados 21 atrasos de 25 ms, o tempo de atraso de ignição deve ser de no mínimo 525 ms para a primeira desmontagem.
O segundo usou 21 atrasos de 25ms e 38 atrasos de 17ms, então o tempo de atraso do ignitor deve ser de pelo menos 1175ms. Em duas operações de descomissionamento realizadas a montante da barragem, foram utilizados resíduos de poços como material de enchimento do plugue, o que Silva (2014) desaconselha. Em dois incêndios conduzidos em um fluxo de barragem, emulsões compactadas foram usadas como carga de fundo e como carga de coluna.
Segue abaixo o plano de perfuração (Figura 37), plano de incêndio (Figura 38) e esquema de rigging e perfuração (Figura 39) com as alterações necessárias para a execução da segunda detonação.
RESULTADOS E DISCUSSÃO
Comparação Teoria vs Prática (Desmonte de Rochas)
- Malha de perfuração
- Tipo de explosivo
- Sequência de detonação
- Afastamento
- Espaçamento
- Subfuração
- Profundidade do furo
- Tampão
- Carga de coluna e carga de fundo
- Diâmetro do furo
- Razão de carregamento
- Desmonte escultural
Acessórios escolhidos com base na teoria: vela de ignição, brinel com vela de ignição de 525 ms, atrasos de superfície de 25 ms. No segundo desmonte optou-se por escolher a máscara encontrada em teoria (A = 1,50 m e E = 2,10 m), pois cobre um volume menor e aumenta o grau de fragmentação do maciço rochoso. Carga de coluna e carga de fundo usadas com base na teoria: ANFO como carga de coluna (1,3 m) e emulsão empacotada como carga de fundo (0,6 m).
Carregamento de coluna e carregamento de fundo usado com base na teoria: ANFO como carregamento de coluna (7,60 m) e emulsão empacotada como enchimento de fundo (3,20 m). Relação de carga utilizada na desmontagem: RC = 0,55 kg/m³ Relação de carga calculada com base na teoria: RC = 0,45 kg/m³. Relação de carga utilizada na desmontagem: RC = 0,43 kg/m³ Relação de carga calculada com base na teoria: RC = 0,49 kg/m³.
Na segunda desmontagem, optou-se por utilizar a relação de carga encontrada com base na teoria (RC = 0,49 kg/m³), pois é maior e otimiza a fragmentação.
CONCLUSÃO
