2003 OTIMIZAÇÃO DA PERFURAÇÃO E DA SEGURANÇA NOS DESMONTES DE AGREGADOS ATRAVÉS DOS SISTEMAS LASER PROFILE E BORETRAK

8/13/2019 2003 OTIMIZAO DA PERFURAO E DA SEGURANA NOS DESMONTES DE AGREGADOS ATRAVS DOS SISTEMAS

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UNIVERSIDADE FEDERAL DE OURO PRETO ECOLA DE MINAS

DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA DE MINAS

PROGRAMA DE PS-GRADUAO EM ENGENHARIA MINERAL

OTIMIZAO DA PERFURAO E DA SEGURANANOS DESMONTES DE AGREGADOS ATRAVS DOSSISTEMASLASER PROFILE EBORETRAK

AUTOR: OSVAIL ANDR QUAGLIO

ORIENTADOR: Prof. Dr. Valdir Costa e Silva

Dissertao apresentada ao Programade Ps-Graduao do departamento deEngenharia de Minas da Escola deMinas da Universidade Federal deOuro Preto, como parte integrante dosrequisitos para obteno do ttulo deMestre em Engenharia Mineral, rea delavra.

Ouro Preto, agosto de 2003


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UNIVERSIDADE FEDERAL DE OURO PRETO ESCOLA DE MINAS

DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA DE MINAS

PROGRAMA DE PS-GRADUAO EM ENGENHARIA MINERAL

OTIMIZAO DA PERFURAO E DA SEGURANANOS DESMONTES DE AGREGADOS ATRAVS DOSSISTEMASLASER PROFILE EBORETRAK


ORIENTADOR: Prof. Dr. Valdir Costa e Silva

Dissertao apresentada ao Programa

de Ps-Graduao do departamento de

Engenharia de Minas da Escola de

Minas da Universidade Federal de

Ouro Preto, como parte integrante dosrequisitos para obteno do ttulo de

Mestre em Engenharia Mineral, rea de

lavra.

Ouro Preto, agosto de 2003


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OTIMIZAO DA PERFURAO E DA SEGURANA

NOS DESMONTES DE AGREGADOS ATRAVS DOS

SISTEMASLASER PROFILE EBORETRAK


Esta dissertao foi apresentada em sesso pblica e aprovada em 26 de agosto de 2003,

pela Banca Examinadora composta pelos seguintes membros:

Prof. Dr. Valdir Costa e Silva (Orientador/UFOP)

Prof. Dr. Wilson Trigueiro de Sousa (UFOP)

Prof. Dr. Evandro Moraes da Gama (UFMG)


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D E D I C A T R I A S

A luz doce e um deleite paraos olhos ver o sol. Se um homem

viver muitos anos, e em todoseles se alegrar, deve pensar nosdias obscuros que so numerosos:tudo que sucede vaidade.(Eclesiastes 11, 7-8).

Dedico este trabalho ao meu pai,minha me e irmos, MariaEurenice e Pif-Pafianos, pessoas

essenciais na minha vida.

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A G R A D E C I M E N T O S

Ao professor e orientador Valdir Costa e Silva, pelo extremo apoio, compreenso e

dedicao.

Ao gerente administrativo da Pedreira Basalto 3, Jair Simoso, por ter aberto as portas

para este projeto de pesquisa, no somente em sua unidade, mas em todo o

empreendimento e tambm pelo apoio pleno e completo nas necessidades e exigncias

dos processos de pesquisa.

Ao cabo de fogo das unidades 3, 5 e 6 das pedreiras Basalto, Edlson Felles, pela

experincia, competncia e auxlio em todas as etapas de trabalho no empreendimento

Ao encarregado de produo da Pedreira Basalto 5, Carlos Alberto Santos, pelo

interesse e prestatividade, no s elagorao desta, mas tambm pelo arrojo e busca de

novas tecnologias para melhoria da empresa.

Ao inspetor de qualidade da Orica do Brasil, S. A., Jonas Eduardo Rodriques, pelaexperincia, disponibilidade, prestatividade e interesse na aprendizagem da utilizao

do equipamento e processamento dos dados.

Ao tcnico em minerao da Orica do Brasil, Adalton Machado, pelo interesse em

contribuir com o auxlio tcnico e didtico na operao do sistema e programas.

A todos os funcionrios das Pedreiras Basalto pelo bom humor e prestatividade.

todo o departamento de Engenharia de Minas da Escola de Minas de Ouro Preto, pelo

embasamento tcnico e ambiente de trabalho.

A Repblica PIF-PAF, pelo auxlio e incentivo, principalmente nas horas mais difceis.

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A minha me e irmos, pelo apoio e incentivo, no s na elaborao deste trabalho, mas

tambm em todas as etapas de minha vida. A vocs meu amor e gratido.

Agradecimentos especiais Maria Eurenice Rocha Cronemberger pelo incintivo, apoio

e ajuda, mas tambm pelo carinho e compreenso e repblica 171, por muitas vezes

me oferecer espao e apoio incondicional, alm de muito carinho.

E a todos que colaboraram para a construo deste.

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S U M R I O

Dedicatrias........................................................................................................................i

Agradecimentos.................................................................................................................ii

Sumrio.............................................................................................................................iv

Resumo.............................................................................................................................xi

Abstract...........................................................................................................................xii

Objetivos........................................................................................................................xiii

Lista de figuras................................................................................................................xv

Lista de tabelas..............................................................................................................xxii

Lista de siglas e abreviaturas........................................................................................xxiv

Lista de smbolos e unidades........................................................................................xxvi

PARTE I ARGUMENTAO

Introduo........................................................................................................................01

Justificativa do trabalho...................................................................................................05

PARTE II REVISO BIBLIOGRFICA

CAPTULO 1 - O Grupo Estrutural................................................................................07

1 Bens minerais produzidos .............................................................................09

2 Aspectos da explotao mineral....................................................................10

2.1 Lavra...............................................................................................10

2.1.1 Decapeamento..................................................................11

2.1.2 Perfurao de rocha..........................................................11

2.1.3 Carregamento dos furos...................................................12

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2.1.4 Detonao da rocha..........................................................13

2.1.5 Carregamento do minrio.................................................15

2.2 Beneficiamento...............................................................................15

2.3 Plano de fogo..................................................................................16

CAPTULO 2 Pedras naturais......................................................................................19

1 Resumo histrico...........................................................................................19

2 Agregados......................................................................................................19

2.1 Classificao dos agregados quanto granulometria.....................20

2.1.1 Agregados grados (Brita)...............................................20

2.2 Classificao dos agregados quanto origem de fragmentao.....21

2.3 ndice de qualidade e constantes fsicas dos agregados..................21

2.4 Classificao das rochas..................................................................222.5 Propriedade das rochas....................................................................23

2.6 Oferta nacional 2000.......................................................................25

2.7 Produo interna.............................................................................25

2.8 Consumo.........................................................................................26

2.9 Principais estatsticas Brasil.........................................................26

2.10 Outros fatores relevantes...............................................................27

CAPTULO 3 Geologia................................................................................................28

1 Localizao da rea de trabalho (rea de estudo)..........................................28

2 Estrururas geolgicas.....................................................................................29

2.1 Quadro geolgico regional..............................................................30

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2.1.1 Geologia Regional............................................................31

2.2 Complexo Itapira.............................................................................32

2.3 Rochas intrusivas bsicas................................................................33

3 Geologia Local...............................................................................................34

3.1 Aspectos Geotcnicos.....................................................................34

3.2 Geologia Estrutural.........................................................................36

3.2.1 Quadro geolgico regional...............................................363.2.2 Quadro geolgico local....................................................37

CAPTULO 4 Perfurao de rocha..............................................................................41

1 Dimetro dos furos.........................................................................................42

2 Profundidade dos furos..................................................................................43

3 Retilinidade do furo.......................................................................................44

3.1 Influncia das coroas na retilinidade do furo..................................45

3.1.1 Tipos de coroa..................................................................45

3.1.2 Presso de avano.............................................................48

3.1.3 Preciso no alinhamento...................................................50

4 Distncia de choque.......................................................................................50

5 Estabilidade do furo.......................................................................................51

6 Furos inclinados.............................................................................................51

7 Problemas gerados pelo incorreto comportamento e alocao dos furos de

detonao.............................................................................................................53

7.1 Ultralanamento..............................................................................53

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7.2 Problemas gerados pelos desvios na perfurao.............................53

7.3 Controle de erro da marcao da posio

e do alinhamento dos furos......................................................................58

7.4 Problemas gerados na perfurao pelas

descontinuidades do macio rochoso.......................................................59

8 Como detonar sem ultralanamento..............................................................61

8.1 Equipamento para medio de desvios na perfurao....................61

8.1.1 Relatrio da perfurao e face da bancadaem desmonte de rocha...................................................................63

8.2 Diviso da bancada.........................................................................65

9 Plano de fogo a cu aberto.............................................................................66

9.1 Introduo.......................................................................................669.2 Desmonte em bancos......................................................................67

9.2.1 Aplicaes........................................................................67

9.2.2 Dimetro da perfurao....................................................67

9.2.3 Altura do banco................................................................67

CAPTULO 5 Descrio dos equipamentos utilizados................................................71

1 O QUARRYMAN.........................................................................................71

1.1 Planejamento da primeira fila de furos...........................................74

1.2 Procedimentos de campo................................................................75

1.3 Princpio operacional do sistema....................................................77

1.4 Consideraes importantes na aplicao do equipamento..............81

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2 O BORETRAK..............................................................................................82

2.1 Descrio do equipamento..............................................................83

2.2 Princpio operacional do BORETRAK...........................................84

2.3 Procedimentos de campo................................................................85

3 O WipFrag.....................................................................................................87

CAPTULO 6 Simulao de custos relacionados entre bancadas de 30 metros e

bancadas de 15 metros.....................................................................................................89

1. Perfurao........................................................................................................89

1.1 Custo horrio da perfuratriz............................................................901.2 Custos relacionados com o tempo...................................................92

1.2.1 Tempos totais de deslocamento furo a furo.....................921.2.2 Tempo de deslocamento da perfuratriz entre bancadas...93

1.2.3 Tempo de parada para o desmonte...................................93

1.2.4 tempo total decorrido para locomoo.............................94

1.2.5 Diferena de tempo de locomoo entre 30 m e

15 m e custos....................................................................94

1.3 Tempo para perfurao e retirada da coluna

em um mesmo volume de material................................................94

2 Explosivos......................................................................................................95

2.1 Custos com acessrios em um desmonte com 50 furos..................95

2.2 Subperfurao.................................................................................96

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2.2.1 Consumo de explosivo na subperfurao.........................96

2.3 Custo com frete do explosivo..........................................................97

2.4 Diferena no custo total de explosivos...........................................97

3 Diferena de custos com perfurao

e desmonte na simulao de bancadas...........................................................97

CAPTULO 7 Metodologia..........................................................................................99

1 Utilizao prtica dos equipamentos.............................................................99

PARTE III CONSIDERAES FINAIS

Resultados e discusso...................................................................................................105

1 Resultados alcanados.................................................................................105

1.1 Relatrios de perflamento e desvio de furo...................................1051.2 Diviso de bancadas......................................................................130

1.3 Fragmentao................................................................................131

1.3.1 Comparativo entre a granulmetria do material

desmontado em bancadas altas X Bancadas baizas........131

1.3.1.1 Bancadas consideradas altas............................131

1.3.1.2 - Bancadas consideradas baixas........................138

1.4 Filmagens em VHS.......................................................................142

Concluses.....................................................................................................................144

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Sugestes para futuros trabalhos...................................................................................146

Referncias Bibliogrficas.............................................................................................148

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R E S U M O

No desmonte de rochas, a segurana um critrio fundamental na elaborao de

um plano de fogo, mas devido incerteza no comportamento do macio rochoso, da

qualidade da perfurao e irregularidades da face das bancadas, no se pode ter uma

qualidade na segurana sem a utilizao de equipamentos que permitam um melhor

conhecimento da natureza da bancada para minimizar o risco de acidentes,

principalmente em bancadas altas, ou seja, com mais de 20 metros de altura. Dessa

forma necessrio um estudo qualitativo e quantitativo prtico da metodologia e

utilizao desses equipamentos otimizando assim todo o processo, no s em termos da

segurana, mas tambm da economia geral visando a granulometria adequada sem

gerao de blocos, rudos e vibrao dos terrenos prximos ao empreendimento.

Durante os trabalhos de perfurao do macio rochoso, dificilmente os furos

apresentam sua trajetria retilnea como desejado idealmente, ocorrendo desvios devido

a inmeros fatores que se acentuam gradualmente com a profundidade destes e mais, as

faces das bancadas nunca se comportam de forma plana e uniforme como se espera na

teoria, o que dificulta o real afastamento dos furos face. Dessa forma a corretadistribuio do explosivo na poro a ser desmontada fica um tanto quanto

comprometida podendo gerar ultralanamentos, rudo, ondas ssmicas e pulverizao da

rocha ou blocos maiores que as dimenses aceitas pelo britador primrio

comprometendo a segurana e aumentando o custo da lavra.

Este projeto de pesquisa visa otimizar a utilizao prtica e a metodologia de

aplicao dos sistemas BORETRAK e LASER PROFILE no perfilamento debancadas e correo do plano de fogo relacionado com os desvios de furos nos

desmontes de rocha e tambm tcnicas para eliminao deste ltimo, ambos visando

principalmente a segurana de cada desmonte. Esta pesquisa foi realizada nas unidades

5 e 6 das pedreiras Basalto, no municpio de Campinas, Estado de So Paulo, levando

em considerao seus efeitos em relao segurana, meio ambiente, economia e

qualidade da produo do empreendimento.

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A B S T R A C T

In rock blasting, safety is an important criterion in the fire plan elaboration,

when considering the unknown behavior of the compact rock, the quality of drilling,

and bank face irregularity, the safety quality is not get enough without utilization of

equipments that allow a pratical qualitative and quantitative analyses of the

methodology and utilization of these equipments to improve the process, not only its

safety, but also its economy, seeking the adequate fragmentation without blocks

generation or excessive noise and vibration in the neighboring areas.

During drilling of rock mass, holes seldom follow a rectilineal trajectory. Hole

deviations are caused by many factors whose influence increase as holes get deeper. In

addition, the bank faces are never plane and uniform as the theory suggests.

Consequently, variations of distance of the hole to the bank face occurs. Thus, the

explosive distribution for the rock blasting become so compromised that fly rock,

excessive noise and vibration, and undesirable fragmentation can occur. For example

the generation of blocks whose dimensions are bigger than those accepted by theprimary crusher compromises safety and increases costs.

These studies aim the optimization of the utilization and methodology

application of the BORETRAK and LASER PROFILE systems for the bank profiling,

and fire plan correction connected to the hole deviation in rock detonations. This work

has been done in the units 5 and 6 of the Basalto quarry, in Campinas city, So Paulo,

Brazil, and considers the effects of the utilization of the equipments referred to above insafety environment, economy, and production process efficiency.

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O B J E T I V O S

Neste projeto de pesquisa prope-se o estudo de uma metodologia para a

utilizao do Sistema BORETRAK E LASER PROFILE e algumas adaptaes

susceptveis de serem adotadas, de acordo com a necessidade e disponibilidade de

equipamento, dinmica de trabalho do empreendimento etc.

A proposta visa, na prtica, a otimizao do desmonte em relao

granulometria, diminuio dos efeitos ambientais indesejveis, tais como rudos

excessivos, vibraes excessivas e taludes muito altos, e principalmente, a segurana do

empreendimento com a eliminao de ultralanamentos nas reas das pedreiras e suas

vizinhanas, tendo observados algumas adversidades ocorridas neste sentido, uma vez

que esta se localiza a uma distncia mdia de 200 metros de reas urbanas e/ou rodovias

movimentadas.

Com a utilizao do equipamento, obtm-se um melhor conhecimento da

realidade fsica do corpo lavrado, possibilitando assim uma anlise detalhada do seu

plano de fogo e do carregamento proposto para este, permitindo um controle na razo decarga de cada furo diminuindo os riscos quando estes se encontrarem muito prximos,

entre si ou em relao face livre da bancada.

Outro objetivo deste trabalho a implementao do equipamento como

ferramenta na elaborao do plano de fogo, j que este utilizado, nas pedreiras de

agregados, apenas na checagem dos parmetros do plano de fogo j elaborado,

meramente para a deteco de erros. Dessa forma, a capacidade de trabalho e benefciosdo Sistema Integrado ficam subutilizados.

A presente dissertao tem enfim, como objetivo, explorar a utilizao do

equipamento de mapeamento a laser e medidor de desvios de perfurao, demonstrando

sua eficincia e as melhorias prticas apresentadas com e sem a utilizao desse

equipamento nos desmontes de rocha nos empreendimentos mineiros, tais como

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reduo de ultralanamento, rudos, vibrao e melhor granulometria e anlise de

tcnicas para se diminuir os riscos gerados pela incorreta alocao dos furos, como

diviso de uma bancada alta em duas bancadas menores.

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L I S T A D E F I G U R A S

Figura 1 Carregamento dos furos realizado pela empresa Orica do Brasil S. A..........13

Figura 2 Esquema de ligao das minas no desmonte de rochas da Basalto 5.............15

Figura 3 Algumas frentes de lavra da Pedreira Basalto 5.............................................18

Figura 4 Mapa de localizao.......................................................................................29

Figura 5 Mapa Geolgico Regional..............................................................................31

Figura 6 Estereograma das famlias de fraturas na rea de estudo,

considerando a projeo no hemisfrio inferior da esfera de referncia.........................39

Figura 7 Influncia do dimetro no n. de furos, na fragmentao da rocha,

na altura da pilha e no porte do equipamento de carregamento......................................43

Figura 8 Exemplos de desvios de furo que possam comprometer os desmontes.........45

Figura 9 coroas convencionais.....................................................................................46

Figura 10 Coroa de boto.............................................................................................46

Figura 11 Formatos de coroa........................................................................................48

Figura 12 Variao da velocidade de penetrao com o avano..................................49

Figura 13 Haste guia.....................................................................................................50

Figura 14 Comparao entre a execuo de furos verticais (a) e inclinados (b)..........53

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Figura 15 Causa dos ultralanamentos dos fragmentos rochosos................................54

Figura 16 - Erros na execuo da perfurao..................................................................57

Figura 17 - Meia cana mostrando o desvio de furos em diferentes situaes.................58

Figura 18 - Marcao da posio da prxima fila de furos.............................................59

Figura 19 - Deflexo na perfurao em rocha fraturada..................................................60

Figura 20 - desvio do furo provocado pela direo da famlia de juntas.........................61

Figura 21 - Modelo de perfurao de uma bancada com desvios nos furos....................64

Figura 22 - Visualizao dos dados obtidos pelo medidor de

desvios de furo BORETRAK..........................................................................................64

Figura 23 Diviso de bancadas concorrendo para a mitigao dos desvios de furo....66

Figura 24 Comparativo entre a utilizao

de bancadas de diferentes alturas para se vencer o mesmo desnvel...............................68

Figura 25 O equipamento de perfilamento laser da MDL QUARRYMAN...........72

Figura 26 Sistema a laser do tipo disparo automtico, com medidores

de ngulos e distncias, para a perfilagem da face de macios rochosos........................75

Figura 27 Perfilagem da face de um banco atravs do

equipamento LASER PROFILE......................................................................................80

Figura 28 O equipamento para medida dos desvios de perfurao BORETRAK.....83

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Figura 50 Relatrio de perfil do Quarryman

de fogo no dia 08 de Maio de 2002, furo 12..................................................................121

Figura 51 Relatrio de dados do Quarryman

de fogo no dia 08 de Maio de 2002, furo 12..................................................................121

Figura 52 Relatrio de perfil do Quarryman de fogo

no dia 08 de maio de 2002, furo 15...............................................................................122


de fogo no dia 08 de maio de 2002, furo 15..................................................................123


de fogo no dia 17 de outubro de 2002, furo 2................................................................124


de fogo no dia 17 de outubro de 2002, furo 2................................................................125


de fogo no dia 28 de outubro de 2002, furo 14..............................................................127


de fogo no dia 28 de outubro de 2002, furo 14..............................................................127


de fogo no dia 06 de novembro de 2002, furo 2............................................................129


de fogo no dia 06 de novembro de 2002, furo 2............................................................129

Figura 60 Relatrio de granulometria superficial

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do desmonte de rochas, bancadas altas 1.......................................................................132


do desmonte de rochas realizado no dia 06 de agosto de 2002.....................................133




do desmonte de rochas realizado no dia 06 de agosto de 2002.....................................134





Figura 66 Relatrio de granulometria superficialdo desmonte de rochas, bancadas altas 5.......................................................................135









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L I S T A D E T A B E L A S

Tabela I Classes de concesses, produo bruta..........................................................08

Tabela II Classificao das minas de pedras britadas, quantidades.............................08

Tabela III Pedras Britadas, classificao das Pedreiras Basalto...................................08

Tabela IV Alguns clientes importantes do Grupo Estrutural.......................................09

Tabela V - Bens minerais produzidos.............................................................................10

Tabela VI Rendimento da perfuratriz...........................................................................11

Tabela VII Caractersticas da emulso.........................................................................12

Tabela VIII Caractersticas de algumas frentes de lavra..............................................17

Tabela IX Tipos de britas.............................................................................................21

Tabela X ensaios petrogrficos e tecnolgicos.............................................................24

Tabela XI Principais estatsticas de agregados minerais Brasil................................26

Tabela XII Descrio das principais unidades pr-cambrianasdo municpio de Campinas..............................................................................................33

Tabela XIII - Caractersticas do macio na regio da Pedreira Basalto 5.......................39

Tabela XIV classificao das fraturas no macio rochoso...........................................40

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Tabela XV Tempo demandado para deslocamento,

trabalho e manuteno da perfuratriz..............................................................................92

Tabela XVI Preo dos acessrios explosivos...............................................................95

Tabela XVII Caractersticas do cartucho de explosivos.............................................110

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L I S T A D E S I G L A S E A B R E V I A T U R A S

A = Afastamento entre furos

ABNT = Associao Brasileira de Normas Tcnicas

ANFO = Ammonium Nitrate + Fuel Oil (Nitrato de Amnio + leo Diesel)

ASTM = American Society for Testing and Materials (Sociedade Americana para

Testes e Materiais)

BGTC = Brita Graduada Tratada com Cimento

BGS = Brita Graduada Simples

CBUQ = Concreto Betuminoso Usinado Quente

CDU = Control Display Unit (Unidade de Controle em Monitor)

DNPM = Departamento Nacional de Produo Mineral

E = Espaamento entre furos

FAPEMIG = Fundao de Amparo Pesquisa do Estado de Minas Gerais

FOB Preo na sada da mina

GPS = Global Position System (Sistema de Posicionamento Global)

IPT = Instituto de Pesquisas Tecnolgicas do Estado de So Paulo

LPS = Laser Positioning System (Sistema de posicionamento a Laser)m = Massa de material

M a. = milhes de anos

MDL = Measurement Devices Limited (Equipamentos para Medies Ltda)

MRI = Minerais e Rochas Industriais

ms = Milissegundo

NBR = Norma Brasileira Recomendada

P = PressoPCMCIA = Personal Computer Memory Card International Association (Associao

Internacional de Cartes de Computadores Personalizados)

RBS = Relative Bulk Strength (Energia relativa por volume):

S = Subperfurao

S. A. = sociedade annima

SP = So Paulo

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t = Tempo

T = Tampo

UTM = Universal Transversal de Mercator (unidade de medida geolgica, Latitude

Longitude)

VOD = Velocidade de detonao de um explosivo (m/s)

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L I S T A D E S M B O L O S E U N I D A D E S

g/cm3= Gramas por centmetro cbico

HP = Horse Power (Cavalo Vapor)

kcal = Quilocaloria (unidade de medida de energia)

kbar Quilobar (unidade de medida de presso)

kgf = Quilograma fora

MPa = Mega Pascal (unidade de medida de presso)

TNT = Tri Nitro Tolueno

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I N T R O D U O

Em grande parte das mineraes no mundo todo o desmonte de rochas com o

auxlio de explosivos extremamente necessrio, elevando a economia e a produo do

empreendimento no apenas por si s, mas tambm gradualmente com a otimizao de

parmetros variveis na elaborao do plano de fogo, tais como afastamento,

espaamento, dimetro das coroas, tipo de explosivo, carga mxima por espera etc. Em

contrapartida existem outras consideraes que no so diretamente relacionadas

produo da mina, mas devem chamar a ateno sendo de primordial importncia na

atividade de minerao, consistindo nos problemas ambientais e de segurana gerados

durante o desmonte com explosivo.

A otimizao no desmonte no leva apenas economia dos gastos com a

detonao como desgaste das coroas, volume de explosivo, eliminao de mataces etc;

mas tambm diminui os custos e o desgaste dos equipamentos na etapa de carregamento

e transporte e no britador primrio, melhorando tambm essas etapas do

empreendimento.

A velocidade de vibrao de partcula resultante, nvel de presso acstica

(sobrepresso de ar) e gerao de poeira so fatores que devem ser levados em conta,

no s por questes legislativas ambientais, mas tambm pela questo social envolvida

no carter profissional da empresa visando a preservao do meio e qualidade de vida.

Tambm indesejvel em um desmonte por explosivo a gerao de blocos, o

que demandaria um desmonte secundrio. Nesse caso, existem mtodos alternativos emais seguros que a utilizao de explosivos (fogacho), tais como Plasma Blasting,

Martelos Rompedores Hidrulicos, Drop Ball, Argilas Expansivas, cunhas etc; mas

mesmo assim demandando tempo e custos. O ideal seria conseguir uma granulometria

adequada em todo volume do corpo eliminando assim a necessidade de desmonte

secundrio e custos extras com o desmonte.

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comportamento do macio rochoso e, dessa forma, ter condies de evitar possveis

incidentes ocasionados pela incerteza e falta de informao a respeito do volume a ser

detonado e ainda elevar a produo diminuindo custos com a otimizao do processo.

O sistema Quarryman de Varredura Automtica a Laser (ALS) a mais nova

verso dos sistemas portteis Quarryman da MDL (Measurement Devices Limited

(Equipamentos para Medies LTDA.)), atualmente em utilizao em mais de 500

minas em todo o mundo. Esse sistema aumenta significativamente a produtividade e

reduz a fadiga do operador. O sistema operado remotamente e seu distancimetro a

laser possui um codificador de ngulos horizontais e verticais que torna possvel

pesquisar faces de rocha em locais perigosos ou inacessveis, uma vez que no necessitade espelhos, a uma distancia de at 1000 metros, com uma preciso de 5 cm. O mdulo

laser utilizado, destacvel e pode ser carregado na mo durante pesquisas mais

detalhadas. Esse equipamento pode ser utilizado no mdulo manual ou automtico, que

faz a varredura da face numa freqncia de distncias pr determinada pelo operador

(ALPHA SURVEY, 2001).

O Boretrak MKII um sistema no-magntico, no-giroscpico de determinaode desvios de furos oferecido pela MDL. Esse equipamento confere os resultados da

perfurao, de maneira rpida e eficaz. Por no ser magntico, o sistema ideal para uso

em furos secos ou inundados com dimetro mnimo de 45 mm, podendo alcanar at

100 m de profundidade (ALPHA SURVEY, 2001).

Os dados do Quarryman e do Boretrak so processados por vrios pacotes de

programas, mas so, geralmente, utilizados os programas que acompanham o prprioequipamento onde os dados podem ser vistos em partes ou como um todo, mostrando

assim ao responsvel pelo desmonte a real posio do corpo de minrio, possibilitando

ajustes que melhoram o desempenho do desmonte e diminuem os riscos deste.

Em termos de desvios de furo, a construo de bancadas baixas em relao a

bancadas altas propiciam uma menor deflexo na coluna de perfurao e, portanto, na

feio final do furo que alojar as cargas explosivas e os acessrios iniciadores. Assim,

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uma bancada baixa tem menores chances de causar ultralanamentos de fragmentos

rochosos durante o desmonte em relao a uma bancada alta.

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J U S T I F I C A T I V A D O T R A B A L H O

A pedreira Basalto 5, por se situar a uma distncia de aproximadamente 200

metros da rodovia SP 101, tem a preocupao iminente com a possibilidade de

ultralanamentos gerados em seus trabalhos de escavao por explosivos, uma vez que

fraturas no macio proporcionam desvios acentuados na perfurao deste. Tambm so

provavelmente associados erros no emboque do furo devido inexperincia, falta de

cuidado do operador ou qualidade e ajustes no equipamento de perfurao.

Alm dessas barreiras inoportunas, a gerao de blocos havia atingido nveis

acima do esperado tornando-se um risco pertinente na rea do empreendimento e nas

comunidades vizinhas, o que exige da empresa um trabalho aplicado no sentido de

minimizar, e com o mximo de eficincia possvel, essas intempries.

Devido a essa necessidade, foi introduzido no cotidiano dos desmontes de rocha

da empresa a utilizao de equipamentos capazes de mostrar o posicionamento real do

macio a ser desmontado em suas caractersticas fsicas pela leitura a laser da face da

bancada e de um medidor dos desvios de furos, o Sistema Integrado para Detonao deMacios Rochosos: BORETRAK e LASER PROFILE, que possibilitou uma viso para

nova elaborao do escalpo do desmonte de rocha.

A afeio final da cava com bancadas altas no , ambientalmente, uma

alternativa agradvel representando um risco segurana da rea, alm de no

representar o relevo nativo da regio e ainda prejudicar seu visual.

Bancadas altas representam tambm um risco ao contingente humano e

equipamentos presentes nos arredores da cava, estando participando estes dos trabalhos

de lavra ou no.

Esta pesquisa analisa as possveis melhorias ocorridas nos desmontes de rochas e

opes de escolha do mtodo de corte mais seguro e econmico tais como o auxlio do

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35/181

sistema BORETRAK e LASER PROFILE e uma nova alocao nas variveis do plano

de fogo e na altura da bancada.

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C A P T U L O 1

O Grupo Estrutural

A trajetria do grupo Estrutural comeou em 1981 com a inaugurao da

primeira Pedreira Basalto, em Leme SP, pela vocao dos fundadores no setor de

matria prima.

A partir da primeira unidade instalada em Leme, a basalto adquiriu mais 7

importantes jazidas e se tornou a principal fonte de fornecimento de pedras para

pequenas e grandes obras. Hoje, as 8 unidades Basalto funcionam com alta capacidade

de produo e flexibilidade para atender s mais diferentes necessidades do mercado.

A Construtora Estrutural, fundada em 1990, tem participado de obras de grande

porte em mais de 50 municpios no Estado de So Paulo. Apesar de sua histria recente,

a Estrutural hoje uma empresa slida e bem conceituada no mercado. Com mais de

800 funcionrios, alm de investimento continuo em alta tecnologia de equipamentos e

procedimentos, alm de mo-de-obra especializada e um alto controle de qualidade.

Hoje o grupo estrutural formado por 8 Pedreiras basalto, sendo elas: Unidade 1

Leme/SP, Unidade 2 Jaguarina/SP, unidade 3 Americana/SP, unidade 4 Limeira/SP,

unidade 5 Campinas/SP, unidade 6 Campinas/SP, unidade 7 Itapecirica da Serra/SP e

unidade 8 Curitiba/PR e pela Construtora Estrutural, especializada em obras de

construo pesada.

Segundos dados do DNPM, das 1.704 minas do Brasil, a produo das PedreirasBasalto apontada pelas tabelas I, II e III:

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Tabela I Classes de concesses, produo bruta (Rom t/ano) (DNPM, 2000)

CLASSES MAIS DE AT

A 3.000.000 tGRANDES B 1.000.000 t 3.000.000 t

C 500.000 t 1.000.000 tD 300.000 t 500.000 tE 150.000 t 300.000 t

MDIAS F 100.000 t 150.000 t

G 50.000 t 100.000 tH 20.000 t 50.000 t

PEQUENAS I 10.000 t 20.000 t

Tabela II Classificao das minas de pedras britadas, quantidades (DNPM, 2000)

Substncia A B C D E F G H I Total

PEDRAS BRITADAS 127 261 388

Tabela III Pedras Britadas, classificao das Pedreiras Basalto (DNPM, 2000)

Empresa Localizao daMina

UF Classe Quantidade

Basalto Pedreira e Pavimentao LTDA Americana SP E 1Basalto Pedreira e Pavimentao LTDA Campinas SP C 1Basalto Pedreira e Pavimentao LTDA Campinas SP D 1Basalto Pedreira e Pavimentao LTDA Jaguarina SP E 2Basalto Pedreira e Pavimentao LTDA Leme SP F 1Basalto Pedreira e Pavimentao LTDA Leme SP G 1Basalto Pedreira e Pavimentao LTDA Limeira SP F 1

As pedreiras e construtora formam uma estrutura forte e completa onde uma d

continuidade aos servios da outra, proporcionando uma dinmica de trabalho, gerando

desenvolvimento e progresso cada vez em maiores propores para toda a populao

que, direta ou indiretamente, se beneficia da urbanizao e industrializao.

Abaixo so citados alguns dos mais importantes clientes do grupo e algumas

obras realizadas por ele.

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Tabela IV Alguns clientes importantes do Grupo Estrutural

Cliente Obra/Local/ServioDepartamentode Estradas deRodagem(DER)

Execuo dos servios de conservao de rotina e especial plataforma dasestradas SP-332, SP-354, SP-066/300 e, SP-360, inclusive com osdispositivos de acessos, com extenso de 143,450 km.

Pavimentao Asfltica no Aeroporto Internacional de Viracopos Campinas/SP

ConstrutoraAndradeGutierrez S/A Recapeamento da Rodovia SP-330 (Anhanguera), do km 102 ao km 111.Construtora

NorbertoOdebrecht S/A

Servios de Pavimentao Flexvel e Rgida, nas obras de Melhoramentosda Rod. SP-330, Posto Geral de Fiscalizao, do km 37 Pista Norte(Anhanguera)

Construtora eComrcio

Camargo CrreaS/A

Servio de terraplanagem para a E.T.E., junto s obras de Implantao doSistema de Esgotos Sanitrios do Setor Piarro, empreitadas

Contratante pela SANASA Campinas/SP.

Leroy Merlin Cia. Brasileirade Bricolagem

Execuo do projeto Leroy Merlin Implantao da Nova LojaCampinas/SP, compreendido por terraplenagem,

pavimentao, drenagem, urbanismo e paisagismo Campinas/SP.NadirFigueiredo Ind.e Comrcio S/A

Servios de Pavimentao e Drenagem do Ptio da Unidade Vila Maria,em So Paulo/SP.

ParqueTemticoPlaycenter S/A(Hopi-Hari)

Servios de Pavimentao nas reas do Estacionamento de automveis enibus, acessos principais Vinhedo/SP.

1 Bens minerais produzidos

O bem mineral lavrado a rocha Basalto, que servir como agregado na

fabricao de concreto, construo civil, asfalto, lastros de ferrovias, base para

edificaes, entre outras aplicaes.

Os principais produtos comercializados pela empresa so as britas (brita emtodas as bitolas, brita graduada tratada com cimento (BGTC), brita graduada simples

(BGS), concreto betuminoso usinado quente (CBUQ), a bica corrida, o p de pedra e o

pedrisco utilizados como MRI.

A especificao dos produtos comercializados a seguinte:

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Tabela V - Bens minerais produzidos

Tipo de brita Granulometria Preo (R$) FOB mina/m3

Pedra 4 23/4 17/8 15,30

Pedra 3 17/8 11/8 15,30Pedra 2 11/8 3/4 15,30Pedra 1 3/4 3/8 16,15Pedrisco 3/8 4mm 16,15P de pedra Inferior a 4mm 14,45Bica corrida Variada 15,30

O mercado consumidor para o material produzido na empresa muito amplo,

podendo-se citar para pedra 4 e 3, construtoras em geral para base de rodovias,

ferrovias, construes de muros (como gabies), sistemas de drenagem, base defundaes, casas de materiais para construo, dentre outros. Para pedra 2 e 1, casas de

materiais para construo, construtoras, concreteiras, consumidores no varejo em geral

para sistemas de drenagem, construo civil etc. O pedrisco e o p de pedra tem como

principais consumidores as usinas de asfalto e tambm para base na construo de

rodovias, como por exemplo no prolongamento e manuteno da rodovia Bandeirantes

e hoje o material mais vendido pela empresa. A bica corrida utilizada no asfalto, na

base de rodovias em sistemas de drenagem e na minerao para acerto do piso da cava.

2 Aspectos da explotao mineral

A produo da pedreira resumida no desmonte, beneficiamento e classificao

do material.

Aps o desmonte de rocha, que realizado com explosivos, vem a etapa de

beneficiamento que consiste basicamente em alimentao, britagem, rebritagem,

transferncia e peneiramento, armazenamento e transporte.

2.1 Lavra

As principais etapas na lavra so:

- decapeamento;

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- perfurao de rocha;

- carregamento de explosivo;

- detonao;

- carregamento e transporte do material desmontado.

2.1.1 Decapeamento

O decapeamento, que a remoo de material para se atingir a rocha, foi

executado na etapa de abertura e desenvolvimento do empreendimento e o solo retirado

foi acumulado em locais apropriados com a utilizao de caminhes e carregadeiras,

formando pilhas de material em locais adequados.

2.1.2 Perfurao de rocha

A perfurao realizada por uma perfuratriz hidrulica (Modelo: Svedala

Medson PRB05) que tem o rendimento e executa as caractersticas do furo conforme

mencionado na tabela VI:

Tabela VI Rendimento da perfuratriz

Taxa de penetrao 37 metros/horaInclinao dos furos 5 a 10 graus com a verticalProfundidade dos furos Variam de 15 a 25 metros de acordo com o bancoDimetro do furo 3 polegadas (76 mm)Espaamento 4,0 metros (em geral)Afastamento 2,5 metros (em geral)

N de furos por bancada Varivel

Subperfurao 1,0 3,0 metro

A operao de perfurao realizada pela prpria empresa que tambm define a

malha de perfurao.

As coroas na pedreira tm vida til de, em mdia, 3000 metros lineares, aps os

quais so substitudos por novas unidades.

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A ocorrncia de desvio do furo, na etapa de perfurao, um fator relevante na

pedreira que sofre com estes devido a problemas gerados no desmonte relacionados a

esse fato. Esses desvios podem ser ocasionados por vrios fatores, alguns exemplos

podem ser citados como a presena de fraturas e trincas, profundidade do furo, erro de

emboque etc.

Os fatores relevantes e os problemas gerados pelos desvios de furo sero

comentados mais adiante.

2.1.3 Carregamento dos furos

O carregamento dos furos terceirizado para a empresa Orica Brasil S.A. Assim

o material explosivo no fica armazenado em paiis, representando menor risco ao

pessoal e instalaes.

O carregamento se d atravs de bombeamento de uma emulso tipo Powergel

SE (Emulso Explosiva Pura), de fabricao da EXPLO do Brasil S.A., no havendo

distino entre a carga de coluna e a de fundo.

No tamponamento utilizado pedrisco do prprio material da pedreira e o

tampo varia de 2 a 2,5 metros de profundidade.

Segundo o fabricante, a emulso apresenta as seguintes propriedades:

Tabela VII Caractersticas da emulsoDensidade* 0,90 a 1,20 (g/cm3)Velocidade de detonao** 5.200 (m/s)RWS*** 75 (94% a 100 MPa)RBS*** 105 (densidade mdia 1,15 g/cm3) (135% a 100 MPa)Resistncia gua ExcelenteClasse de gases 1Volume de gases 1000 l/kg(*) medido no copo (**) 3 de dimetro (***) comparado ao ANFO padro

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A quantidade de explosivo varia de acordo com o volume de rocha a desmontar,

o que ditar o nmero de furos utilizados no desmonte de acordo com a altura da

bancada.

Figura 1 Carregamento dos furos realizado pela empresa Orica do Brasil S. A.

2.1.4 Detonao da rocha

A amarrao feita atravs de tubos iniciadores de 6 metros de comprimento,com retardos de 25 ms, identificado pela cor vermelha e tempo de retardo de 42 ms,

identificado pela cor branca (EXCEL HTD). Geralmente utiliza-se retardos de 25 ms na

primeira linha e os de 42 ms no retardo da primeira para a segunda linha. A iniciao do

plano de fogo se d por mantopim no primeiro furo de cada fogo. Geralmente

programada a detonao de cada mina individualmente em tempos que variam de 9 a 42

ms. A iniciao se d no fundo do furo com amarrao atravs de tubo detonador

(EXCEL CA) de 25 m de comprimento e tempo de espera de 250 ms.

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O sistema de iniciao e amarrao iniciado da seguinte forma:

- Booster AMPLEX (esto sendo substitudo por pentex) de 150 g de alta potncia com

dimetro de base de 44,5 mm, com velocidade de detonao de 7.400 m/s, segundo o

fabricante, com tima resistncia gua, energia disponvel de 219 kcal e presso de

detonao de 195 kbar, fabricado pela EXPLO do Brasil S.A. Atualmente o amplex est

sendo substitudo pelo Pentex.

- Sistema de iniciao no-eltrico EXEL CA, da EXPLO. Possui alta segurana, so

utilizados tubos de 25 metros e com tempo de retardo de 250 ms, com disperso de 4%,segundo o fabricante, conectado diretamente ao Booster.

- Sistema de iniciao no eltrico EXEL HTD, com linha silenciosa. Tubos de 6 m de

comprimento e retardos de 25 ou 42 ms para ligao entre os furos

- Mantopim, conjunto espoleta simples e estopim de segurana.

A iniciao se d no fundo da coluna. Tambm utilizado um Booster

(reforador) de segurana na parte superior desta com defasagem de 25 ms em relao

ao Booster inferior, para compensar uma possvel falha do primeiro. A ligao do

Booster inferior se d pelo tubo detonante (EXEL CA) de 250 ms e no Booster superior

pelo EXEL CA 275 ms.

Os esquemas de ligao da malha de detonao sero mostrados mais adiante.

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Figura 2 Esquema de ligao das minas no desmonte de rochas da Basalto 5.

2.1.5 Carregamento do minrio

Para o carregamento do minrio, utilizada uma escavadeira LIEBHERR 974com caamba de 4,5 m3 de capacidade, que tambm responsvel pelo desmonte

secundrio de blocos com o Drop Ball.

O transporte feito por cinco caminhes fora de estrada da marca Caterpillar,

percorrendo uma distncia mdia de 350 metros at o britador primrio.

2.2 Beneficiamento

A etapa do beneficiamento se resume em britagem, peneiramento e transporte do

material por correias. A britagem consiste em quatro etapas

- Britagem primria por um britador de mandbula 120-90C modelo 1312 H, que aceita

blocos de at 1,5 m de dimetro.

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- Britagem secundria por um britador modelo S4000, uma grelha de corte 30/15 e uma

peneira vibratria 30/15.

- Britagem terciria por um britador H 6000, um britador H 4000 e um britador 48FC.

- Britagem quaternria por um britador KANICA e duas peneiras 10/20, que separam

pedra 1 e pedrisco do p de pedra, sendo estes o produto final.

2.3 Plano de fogo

As caractersticas do plano de fogo podem ser descritas, basicamente, comoabaixo.

Material:

Rocha: Diabsio, Basalto

Densidade: 2,80 t/m3

Estrutura: macia

Grau de fraturamento: muito fraturado

Condies fixas:

Desmontes por ms: 4 a 5

Densidade in situ: 2,80 t/m3

Malha de fogo: 2,5 x 4,0 m

Condies variveis:

Frentes detonadas por desmonte: 1 a 2

Comprimento da frente: 40 a 150 m

Dimetro do furo: 3 polegadas

Altura da bancada: 10 a 25 m

Profundidade mdia do furo: 20 a 25 m

Subperfurao: 0,6 a 3 m

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Inclinao dos furos: 5 a 10

Tampo: 2 a 2,5 m

Furos por frente: 20 a 76

Linhas por frente: 2 a 5

Carga mxima por espera: varivel (65 a 100 kg)

Os planos de fogo estudados durante a pesquisa so mostrados mais adiante.

Frentes de lavra:

A cava encontra se atualmente em trs nveis de desenvolvimento, com diversasfrentes de lavra sendo explotadas.

As caractersticas de algumas frentes so listadas na tabela VIII:

Tabela VIII Caractersticas de algumas frentes de lavra

Frente Direo Altura Cota de base NvelA N75W 14 567,00 1B N10E 14-15 567,00 1C N60E 15 567,00 1D N35E 10-12 582,02 2E N60W 14-16 624,43 3

A figura 3 mostra uma vista superficial da cava e algumas frentes de lavra.

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Figura 3 Algumas frentes de lavra da Pedreira Basalto 5.

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C A P T U L O 2

Pedras naturais

1 Resumo histrico

De acordo com VEROZA (1975), se, do ponto de vista da Geologia pura,

denominam-se rochas todos os elementos constituintes da crosta terrestre, quaisquer que

sejam sua origem, composio e estrutura, para a Geologia aplicada a palavra tem

significao mais restrita, condicionada resistncia e durabilidade do material.

A ABNT, na sua terminologia de rochas e solos (TB-3/1945 item 2) define:

Rochas so materiais constituintes essenciais da crosta terrestre, provenientes

da solidificao do magma ou de lavas vulcnicas, ou da consolidao de depsitos

sedimentares, tendo ou no sofrido transformaes metamrficas. Esses materiais

apresentam elevada resistncia mecnica, somente modificvel por contatos com ar e

gua em casos muito especiais.

Da rocha podem ser extrados blocos, mataces, agregados e pedras de

construo; nestas ltimas encontram-se pedras de alvenaria, de cantaria, guias,

paraleleppedos, lajotas e placas.

2 Agregados

Segundo a NBR 7211 (EB-4), agregados so materiais ptreos, obtidos porfragmentao artificial ou j fragmentados naturalmente, com propriedades adequadas,

possuindo dimenses nominais mxima inferior a 152 mm e mnima superior ou igual a

0,075 mm.

Os agregados geralmente tm como funo atuar nas argamassas e concretos

como elementos inertes.

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Segundo Kloss (1991), os agregados alm de serem resistentes, durveis e sem

ao qumica nociva sobre o aglomerante, no deve levar para o concreto ou argamassa

elementos estranhos, prejudiciais s reaes do aglomerante ou que dificultem a

aderncia da pasta com os gros de pedra. Assim temos que considerar o agregado sob

os pontos de vista de:

- matria orgnica;

- material pulverulento;

- partculas fracas etc.

2.1 Classificao dos agregados quanto granulometria

a) Agregados midosb) Agregados grados

2.1.1 Agregados grados (brita)

So materiais ptreos granulosos, cujos gros, em sua maioria, passam por uma

peneira de malha quadrada com abertura nominal de 152 mm e ficam retidos na peneira

ABNT 4,8 mm. Como exemplos de agregados grados temos: as britas e os

pedregulhos.

- Bica corrida a pedra britada que ainda no passou no peneirador estando todo os

tamanhos misturados. A bica corrida utilizada no asfalto, na base de rodovias emsistemas de drenagem e na minerao para acerto do piso da cava em algumas pedreiras.

- Britas possuem diversos tamanhos que so mostrados na tabela IX a seguir, bem

como seu preo mdio, uma vez que este varia de acordo com vrios fatores tais como

demanda, frete, concorrncia etc. de regio para regio, tendo aplicaes diversas, entre

elas podemos citar a construo civil, base para ferrovias, rodovias, muros (gabies),

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sistemas de drenagem, base de fundaes, concreto, filler para asfalto (p de pedra)

etc.

- Pedrisco a brita entre 3/8 e 4mm

- Filler um material ptreo granuloso que passa na peneira 0,150 mm. (NBR

9935/87).

- P de pedra a mistura de filler com pedrisco (areia artificial).

Tabela IX tipos de britas

Tipo de brita Granulometria Preo (R$) FOB mina m3

Pedra 4 23/4 17/8 15,30Pedra 3 17/8 11/8 15,30Pedra 2 11/8 3/4 15,30Pedra 1 3/4 3/8 16,15Pedrisco 3/8 4mm 16,15P de pedra Inferior a 4mm 14,45Bica corrida Variada 15,30

2.2 Classificao dos agregados quanto origem de fragmentao

a) Artificiais quando so fragmentados ou triturados com auxlio de britadores ououtro meio artificial. Exemplo: brita, pedrisco, argila expandida, styropor etc.

b) Naturais quando so fragmentadas pela ao de intemperismo (vento, chuvasetc.) isto , naturalmente. Exemplo: areia, pedregulho.

2.3 ndice de qualidade e constantes fsicas dos agregados

Quanto aos ndices de qualidade para os agregados, ou seja, sua especificao de

acordo com sua utilizao, Kloss (1991) define como importantes as especificaes

citadas abaixo.

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1) Resistncia aos esforos mecnicos os agregados devem ter gros resistentes edurveis. A resistncia mecnica destes deve ser superior a da argamassa

utilizada no caso de construo civil, pois, do contrrio, esta no seria totalmente

aproveitada.

2) Resistncia ao desgaste a abraso Los Angeles determinada segundo a (MB170) NBR 6465 dever ser inferior a 50% em peso, do material, segundo a NBR

7211 (EB-4).

3) Substncias nocivas so substncias que comprometem a utilizao doagregado, diminuindo a qualidade deste em sua utilizao. Destacam-se torresde argila, matria carbonosa (orgnica), material pulverulento.

4) Durabilidade o agregado deve possuir resistncia a fenmenos atmosfricos,no se desagregando. O ensaio se faz com o auxlio de Sulfatos de Sdio e

Magnsio, e devem se basear na ASTM C-88, ASTM C-33 ou no M-14 do

IPT/SP.

5) Formas dos gros na construo civil, deve-se dar preferncia a agregadosarredondados. A pedra britada possui maior aderncia s argamassas do que os

pedregulhos dando ao concreto maior resistncia ao desgaste e trao.

Agregados com partculas lamelares so prejudiciais devido a maior dificuldade

de adensamento do concreto, dificultando o preenchimento do concreto em seus

vazios.

2.4 Classificao das rochas

Para o desmonte de rocha por explosivo, os resultados de detonao so

geralmente mais afetados pelas propriedades da rocha, do que pelas propriedades dos

explosivos. Onde a rocha exibe uma alta freqncia de juntas e planos de acamamento,

a fragmentao, deslocamento e soltura do material da pilha so geralmente obtidos

com um fator de energia relativamente baixo (explosivos) (Silva & Gomes, 1998).

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Algumas propriedades que afetam os resultados de uma detonao incluem:

1) as resistncias compresso e tenso dinmica;2) a freqncia, natureza, orientao e continuidade de planos e juntas de

acamamento.

Assim, o estudo de fatores litolgicos se torna de primordial importncia na

escavabilidade da rocha.

Existem inmeros critrios de classificao das rochas e, assim, dos materiais deconstruo delas extradas.

Com o objetivo de esclarecer a formao das rochas adotada a classificao

geolgica.

Pode-se recorrer Petrografia e Mineralogia, identificando: estrutura, textura,

alteraes, incluses e constituintes mineralgicos, que fornecem farto e eficientematerial informativo sobre a estrutura, que poder ser complementado atravs de

ensaios tecnolgicos.

A classificao quanto composio tambm de grande importncia, podendo-

se fazer uma classificao mista de acordo com a combinao desses dois fatores (petro-

mineralgico e composicional), oferecendo inmeras vantagens.

2.5 Propriedades das rochas

A qualidade de uma rocha fica definida pela sua caracterstica em satisfazer as

condies tcnicas para uma determinada utilizao, considerando-se de boa qualidade

quando satisfizer estas condies de maneira favorvel.

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As propriedades fundamentais das rochas so referidas aos seguintes requisitos

bsicos:

a) Resistncia mecnica capacidade de suportar a ao das cargas aplicadas sementrar em colapso.

b) Durabilidade capacidade de manter as suas propriedades fsicas e mecnicascom o decorrer do tempo e sob ao de agentes agressivos, quer do meio

ambiente, quer intrnsecos, sejam eles fsicos, qumicos ou mecnicos,

intemperismo.

c) Trabalhabilidade capacidade do material em ser afeioado com o mnimo deesforo.

d) Esttica aparncia da pedra para fins de revestimento ou acabamento.

A tabela X nos mostra a necessidade ou desejabilidade dos ndices avaliados nos

ensaios petrogrficos e tecnolgicos para cada aplicao do material ptreo.

Tabela X ensaios petrogrficos e tecnolgicos

Aplicao da pedraEnsaios Alvenaria e

cantaria

Obrashidru-

licas

Pavimen-tao

Maca-dame

LastroFerrovias

Agregado p/concretoasfltico

Agregadop/ concreto

cimento

Revesti-mento

Anlise petrogrfica n n n n n n n nMassa especfica n n n n n n n n

Compresso d d d - - - - -Desgaste abraso - d n d d - - n

Desgaste recproco - d - n n n - -

Resis-tncia

Choque d n n d d - - -Trabalhabilidade Dureza - d d d d - - d

CompacidadePorosidade

d d d d d d d d

Absoro d n d d d d d n

Permeabilidade - - - - - - - d

Durabi-lidade

Anlise qumica - d - - - d d d

n necessrio

d desejvel

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2.6 Oferta nacional 2000

A participao dos tipos de rochas utilizadas na produo de pedra britada a

seguinte: granito e gnaisse - 85,0%; calcrio e dolomito - 10,0%; basalto e diabsio -

5,0%. Algumas regies, entretanto, tm recursos insuficientes em rochas adequadas para

britagem. Em algumas delas a pedra britada tem que ser transportada por distncias

superiores a 100 km. Aproximadamente 250 empresas produzem pedra britada, na

maioria de controle familiar, e representam cerca de 15.000 empregos diretos. Do total

das pedreiras, 60,0% produzem menos que 200.000 t mtricas/ano; 30,0% produzem

entre 200.000 t/ano e 500.000 t/ano e 10,0% produzem mais que 500.000 t/ano.

Areia e pedra britada caracterizam-se pelo baixo valor e grandes volumes

produzidos. O transporte responde por cerca de 2/3 do preo final do produto, o que

exige uma proximidade entre o centro de produo e o de consumo, que so os

aglomerados urbanos. Com a grande urbanizao, muitos depsitos so esterilizados ou

impossibilitados de serem extrados. Alguns problemas como a ocupao de reas de

pedreiras pela zona urbana e legislaes ambientais para mineraes de areia em rios

demandam novas reas de extrao cada vez mais distantes dos pontos de consumo,encarecendo o preo final dos produtos. Na capital paulista, a areia consumida, muitas

vezes vem de locais a mais de 100 km de distncia.

2.7 Produo interna

Segundo dados do DNPM, a produo interna de agregados para construo

civil em 2000 foi a seguinte: 238,0 milhes de metros cbicos (380,0 milhes detoneladas), representando um crescimento de 11,0% em relao a 1999. Deste total,

97,3 milhes de metros cbicos (155,8 milhes de toneladas) so representados por

pedras britadas e 141,1 milhes de metros cbicos (226,0 milhes de toneladas) por

areia. O Estado de So Paulo respondeu por 32,3% da produo nacional. Outros

grandes estados produtores so: Minas Gerais (12,0%), Rio de Janeiro (9,0%), Paran

(7,0%), Rio Grande do Sul (6,4%) e Santa Catarina (3,9%).

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2.8 Consumo

A distribuio do consumo de pedra britada a seguinte: 50,0% para a produo

de concreto; 30,0% para pavimentao asfltica; 13,0% para a produo de artefatos de

cimento e pr-moldados; outros usos como lastro de ferrovia, conteno de taludes etc.,

respondem pelos restantes 7,0%. Com um consumo, em 2000, da ordem de 1,6 milho

de metros cbicos/ms, a Regio Metropolitana de So Paulo o maior mercado

consumidor de pedra britada do pas. Outros grandes mercados so as Regies

Metropolitanas de Belo Horizonte, Rio de Janeiro, Curitiba e Porto Alegre e as Regies

de Campinas, Sorocaba e Baixada Santista no Estado de So Paulo. No Pas, 50,0% da

areia produzida destinada fabricao de concreto e os 50,0% restantes em agregadosdiversos. A Regio Metropolitana de So Paulo o maior mercado consumidor de areia.

2.9 Principais estatsticas - Brasil

A seguir observa-se algumas estatsticas brasileiras.

Tabela XI Principais estatsticas de agregados minerais BrasilDiscriminao 1998(r) 1999(r) 2000(p)

Produo 106 m 125,4 127,2 141,1Areia Consumo t per capita(3) 1,2 1,2 1,3 Preo(1) US$/t 3,50 2,07 2,07 Produo 106m 86,5 87,7 97,3Pedra britada Consumo t/per capita(3) 0,8 0,9 0,9 Preo(2) US$/t 5,93 3,62 4,02

Fonte: Anepac/DNPM(1) Preo mdio FOB - Estado de So Paulo

(2) Preo mdio FOB - Regio Metropolitana de So Paulo

(3) Fator de converso: 1,6 t/m

(r) revisado

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2.10 Outros fatores relevantes

O consumo de agregados vem sendo impulsionado por fatores como a

privatizao da malha rodoviria nacional, onde as empresas so obrigadas a construir

e/ou reformar as rodovias j existentes.

Tambm uma maior exigncia com a qualidade dos agregados vem tornando o

setor mais competitivo e interessado nesse padro. As grandes concreteiras e fabricantes

de pr-moldado buscam uma qualidade maior em seu produto e procuram reduzir o

consumo de cimento no concreto, e conseqentemente o aumento de agregados, sem

perda de qualidade, o que j visvel no setor areeiro com a classificao desta pelasempresas exploradoras.

Com relao produo de areia em leito de rios deve ser destacado tambm que,

nos ltimos anos, se estabeleceu uma tendncia de substituio das dragas fixas

(Beaver) por dragas autocarregveis e propelidas (Hoper), que proporcionam melhor

aproveitamento da jazida, menores custos de produo para grandes distncias de

dragagem e menores reas de ptio de descarga.

Tambm a participao da areia artificial (finos de britagem) no consumo da

Regio Metropolitana de So Paulo vem crescendo. Como as fontes de areia natural

esto localizadas distantes da regio (em torno de 120 km), a areia artificial produzida

pelas pedreiras da Grande So Paulo torna-se competitiva pela proximidade dessas (em

torno de 35 km do centro de So Paulo) dos pontos de consumo, atingindo, em 2000,

uma participao da ordem de 8,5%.

Em So Paulo, o ano de 2000, assistiu-se a um a boa recuperao dos preos e da

produo de areia e pedra britada da ordem de 10,30% e 14,2%, respectivamente.

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C A P T U L O 3

Geologia

1 Localizao da rea de trabalho (rea de estudo)

A rea de estudo localiza-se entre as coordenadas UTM 281 e 283 e 7466 e

7468, no local denominado Fazenda Santa Brbara, a noroeste do municpio de

Campinas, Inserida nas folhas topogrficas Campinas III (76/98) e Jardim Santa Isabel

(76/97), escala 1:10.000, elaboradas pela Coordenadoria de Ao Regional, diviso de

Geografia do Plano Geogrfico do Estado de So Paulo (1979).

O acesso rea pode ser realizado, da cidade de So Paulo, pelas rodovias

Anhanguera (SP 330) e Bandeirantes (SP 348), at a cidade de Campinas. Partindo-se

desta, segue-se pela rodovia SP 101, em direo a Monte Mor. A pedreira localiza-se

margem esquerda da rodovia SP 101, no km 2,3, distando aproximadamente 10 km do

centro comercial de Campinas. A nordeste da cava, distante 250 m, encontram-se as

construes mais prximas, uma fbrica de vidros e uma grfica. Um pouco mais

distante, a 700 m, encontra-se uma fbrica de produtos veterinrios Fort Dodge e acerca de 800 m comeam as primeiras casas da Vila Boa Vista. A oeste, a rea

delimitada pela Rodovia dos Bandeirantes e a sul-sudoeste ocupada por pastagens. A

localizao da rea mostrada na Figura 4.

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Figura 4 Mapa de localizao Fonte: Folha Topogrfica Campinas III e Jardim Santa

Isabel, Elaboradas pela Coordenadoria de Ao Regional, Diviso de Geografia do

Plano Geogrfico do Estado de So Paulo (1979) Escala: 1:10.000

2 Estruturas geolgicas

Algumas caractersticas estruturais do macio rochoso so de grande

importncia, principalmente para o desmonte de rocha por explosivos (Redaelli &

Cerello, 1998).

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A geologia muitas vezes determina altura de bancadas a cu aberto, orientao

das bancadas de acordo com o sistema de juntas, acamamento, xistosidade e outras

estruturas.

Normalmente, as juntas representam regies de fraqueza que podem permitir um

corte melhor numa dada direo (Redaelli & Cerello, 1998). Por exemplo, acamamentos

e juntas horizontais facilitam a obteno de praas sem reps, e os subverticais podem

resultar em faces de bancadas bem regulares, com melhor estabilidade e

homogeneidade, facilitando a eficincia do desmonte e permitindo uma maior

fragmentao. Juntas e camadas com mergulho em sentido contrario face dificultam a

escavao, podendo desviar os furos para o desmonte, o que extremamenteindesejvel e tambm resultar em faces irregulares e reps. A alternncia de camadas de

material pouco consolidado com outras mais competentes pode dificultar muito e

tambm ser um fator determinante para o tipo de escavao e nos desmontes com

explosivos exigir a concentrao de explosivos em zonas mais resistentes.

Adicionalmente, juntas-falhas sub horizontais, tpicas de basaltos da Bacia do Paran,

podem provocar instabilidades em cristas de bancadas.

As descontinuidades podem contribuir para desvios nos furos. Tambm falhas e

bolses de ar dentro do macio podem ocasionar a percolao do explosivo pelos seus

interstcios, gerando excesso de explosivo em certas reas do macio, resultando em

queda na qualidade e segurana do desmonte de rocha.

2.1 Quadro geolgico regional

Um levantamento mais detalhado no que diz respeito geologia regional foi

feito por Bacci (2000) o que destaca os grupos e subgrupos geolgicos presentes na

regio da pedreira em questo. Abaixo so descritos esses grupos e subgrupos e o tipo

de material predominante neles.

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2.1.1 Geologia Regional

Segundo estudos realizados por Bacci (2000), a rea de pesquisa est inserida na

regio que pertence ao contexto geolgico, representado pelas litologias da poro

nordeste da Bacia do Paran, muito prxima ao contato desta com o Embasamento

Cristalino.

Figura 5 Mapa Geolgico Regional (IPT, 1981)

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A leste da rea afloram rochas pr-cambranas de alto a mdio grau

metamrfico, representadas pelo Complexo Itapira, pelas Sutes Granticas Morungaba

e Jaguarina e por rochas milonticas presentes nas Zonas de Cisalhamento Campinas e

Valinhos. A oeste, ocorrem rochas sedimentares da Bacia do Paran representadas pelo

Supergrupo Tubaro (Subgrupo Itarar PC). Corpos intrusivos, sob a forma de sills e

diques de diabsio, associados Formao Serra Geral (K), cortam os sedimentos da

bacia e, em alguns locais, as rochas do Complexo Itapira. Os sedimentos cenozicos, na

regio, so representados por materiais arenosos, em geral de origem aluvionar.

A figura 5 mostra as unidades geolgicas citadas.

2.2 Complexo Itapira

O Complexo Itapira corresponde a uma seqncia de rochas gnissico-

migmatticas, de origem metassedimentar que, no municpio de Campinas, ocupa trs

domnios estruturais distintos, com sutes litolgcas caractersticas, as quais se

denominam: domnio Ocidental, Intermedirio e Oriental, estando separados entre si

pelas Zonas de Cisalhamento de Campinas e de Valinhos.

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Tabela XII Descrio das principais unidades pr-cambrianas do municpio de

Campinas (IG, 1993)

Smbolo Unidade Descrio Composio mineralgica

(PmiGb) Gnaisses bandados Grande intercalao mtrica a centimtrica devariadas rochas granitides

Tonaltica, diortica ou anfiboltica

(PmiGx) Gnaisses xistosos Gnaisses peraluminosos ou muscovita-granada-

sillimanita biotita gnaisses finos a mdios

Muscovita, granada, sillimanita,

biotita, quartzo, feldspato, mficos

(PmiGg) Granada-biotita gnaisses Granulao predominantemente fina a mdia,

leucocrtico a mesocrtico, bandados a laminados

Biotita e outros mficos

(PMml) Gnaisses indiferenciados Diversas unidades do Complexo Itapira,

diferenciadas em mapa devido ao relevo arrasado

Diversas composies

(Pmig) Granitos-gnissicos

indiferenciados

Intensamente foliado e com minerais deformados Grantica + granada, turmalina,

muscovita e raramente sillimanita

(PmiF) Gnaisse granitide facoidal Blastomilontico, leucocrtico, matriz mdia a fina

inequigranular

Grantica + hornblenda, biotita,

eventualmente pirita

( ) Sutes granticas diversas Compreende os granitos Jaguarina, Morungaba e

outros

Grantica

(EOm) Rochas milionticas Ocorrem dentro das Zonas de Cisalhamento

Campinas e Valinhos

Quartzo-feldsptica, biotita e

titatina

2.3 Rochas intrusivas bsicas

As rochas baslticas da Bacia do Paran constituem em extenso e,

provavelmente, em volume a maior manifestao conhecida de vulcanismo de carter

continental relacionado s rochas de provncias gondunicas (Ruegg, 1969).

As rochas eruptivas compreendem um conjunto de derrames de basaltos

toleticos com arenitos intercalados, aos quais esto associados corpos intrusivos da

mesma composio, sobretudo diques e sills (IPT, 1981).

Os derrames ocorrem em toda extenso da Bacia do Paran, sendo encontrados

na parte superior das escarpas das cuestas baslticas e de morros testemunhos,

recebendo a denominao de Formao Serra Geral. 0s diques de diabsio existem por

toda a parte, penetrando nas rochas sedimentares da bacia ou nas cristalinas pr-

cambrianas, descritos como intrusivas bsicas (IPT, 1981).

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Os diques so geralmente simples e aproximadamente verticais, preenchem

fendas de trao, sendo suas paredes paralelas. Podem associar-se a sills ou cortar

derrames (IPT, 1981).

Sllls existem em grande quantidade nas rochas paleozicas da Depresso

Perifrica e nos prprios arenitos mesozicos. So, geralmente, concordantes com as

rochas encaixantes, podendo, tambm, ser oblquos s suas camadas (IPT, 1981).

Petrograficamente, as rochas intrusivas so semelhantes aos basaltos da

Formao Serra Geral, apresentando composio mineralgica muito simples,

essencialmente constitudas de labradorita zonada associada a clinopiroxnios (augita etambm pigeonita). Aparecem como minerais acessrios titano-magnetita, apatita,

quartzo e raramente olivina. Os diabsios que compem os diques e sills apresentam

granulao fina a mdia, colorao preta a cinza escuro, alguns esverdeados, so

holocristalinos, equigranulares, homogneos e freqentemente apresentam textura

oftica. Alguns, ainda, apresentam estrutura amigdaloidal a vesicular.

Monteiro & Gomes (1988b) apresentaram as caractersticas petrogrficas equmicas de uma intruso bsica no municpio de Tanquinho (SP). O sill descrito

apresenta uma espessura de 73 m, composio de basalto lotetico, ocorrendo no

contato, ou muito prximo dele, da Formao Tatu com o Subgrupo Itarar.

3 - Geologia local

3.1 Aspectos Geotcnicos

As estruturas presentes em um macio que mais interessam investigao

aplicada so as descontinuidades, cujas propriedades mais importantes so: a orientao

espacial, a continuidade da estrutura, a quantidade volumtrica das juntas, a morfologia

da superfcie da fratura, a forma e natureza do preenchimento, a abertura entre as

superfcies opostas e a conectividade entre elas. Em sua maioria, essas propriedades so

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Abertura

Preenchimento

Percolao

Tamanho dos blocos

3.2 Geologia Estrutural

3.2.1 Quadro geolgico regional

As Zonas de Cisalhamento Dctil Campinas e Valinhos so as feies estruturais

mais importantes no contexto regional. A Zona de Cisalhamento de Campinas estencoberta pelos sedimentos do Subgrupo Itarar na rea urbanizada; a de Valinhos, com

direo NNE, marca a foliao principal do Complexo Itapira (IG, 1993).

A Sute Grantica Jaguarina apresenta foliao blastomilontica ou

protomilontica, em situao de maior deformao. Muitas vezes, a textura gnea

encontra-se preservada, devido menor condio deformacional. O macio Morungaba

e istropo (no foliado) apresentando-se brechado prximo Zona de CisalhamentoValinhos. As rochas do Subgrupo Itarar apresentam se intensamente deformadas em

alguns pontos, por vezes formando brechas e sendo cortadas por falhas que se

distribuem, aparentemente, em padres tectnicos (IG, 1993).

As zonas de cisalhamento principais apresentam direo geral aproximada N30E

e mergulhos elevados para NW e, subordinadamente, para SE. Outras zonas de

cisalhamento menos expressivas ocorrem, em escala de afloramentos (Bacci, 2000).

Tanto para a Zona de Cisalhamento Campinas como para a de Valinhos, os altos

mergulhos da foliao milontica e as lineaes de estiramento, mergulhando entre 20 e

50 para NE, mais raramente sub-horizontais, indicam tratar-se de zonas transcorrentes

obliquas, com componentes que sugerem um movimento dextral (Bacci, 2000).

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3.2.2 Quadro geolgico local

O quadro geolgico local, de acordo com a descontinuidade, tambm foi todo

analisado por Bacci (2000) e apresenta quatro famlias distintas e que podem ser muito

relevantes no desmonte de acordo com sua posio, qualidade e quantidade. Essas

descontinuidades foram observadas classificadas e quantizadas de acordo com as

descries abaixo.

O macio rochoso estudado, representado pelo diabsio como litologia principal,

originrio de intruses nos sedimentos permocarbonferos presentes na Bacia do Paran,

apresenta-se bastante diaclasado, com direes de fraturamento principal subvertical asubhorizontal (Bacci, 2000).

Segundo a ABGE (1998), as juntas ou diaclases, tambm descritas como

fraturas, so descontinuidades no macio rochoso que ocorrem de forma sistemtica,

segundo orientaes preferenciais, compondo famlias ou sistemas. Em geral,

compreendem dois ou mais sistemas que se cruzam, formando blocos polidricos, cujas

formas e dimenses dependem das orientaes e espaamentos relativos de cada sistema(Bacci, 2000).

Os dados estruturais obtidos mostram a existncia de quatro famlias de fraturas

descritos de acordo com Bacci (2000).

A primeira famlia, mais representativa e marcante no macio apresenta direo

principal leste-oeste, com predomnio de mergulhos altos. muito persistente,observada em todas as frentes, com maior freqncia na poro oeste da cava, na frente

C, e nos Planos I, II,

Documents

2003 OTIMIZAÇÃO DA PERFURAÇÃO E DA SEGURANÇA NOS DESMONTES DE AGREGADOS ATRAVÉS DOS SISTEMAS LASER PROFILE E BORETRAK