Apostila Do Curso de Desmonte de Rocha 29-03-2011

7/29/2019 Apostila Do Curso de Desmonte de Rocha 29-03-2011

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DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA DE MINAS

ESCOLA DE MINAS DA UFOP

CURSO MIN 112 - OPERAES MINEIRAS

PROFESSOR VALDIR COSTA E SILVA

e-mail: [email protected]

Maro, 2011.


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1. APLICAES DA PERFURAO

Os tipos de trabalho, tanto em obras de superfcie como subterrneas, podemclassificar-se nos seguintes: perfurao de banco, perfurao de produo,

perfurao de chamins (raises), perfurao de poos (shafts), perfurao

de rochas com capeamento e reforo das rochas.

1.1 PRINCIPAIS MTODOS DE PERFURAO

Existem trs principais mtodos de perfurao para o desmonte de rochas comexplosivos aplicados minerao:

perfurao rotativa com brocas tricnicas (Holler Bit);

martelo de superfcie (Top-Hammer, mtodo roto-percussivo);

martelo de fundo de furo ou furo abaixo (Down the Hole, mtodo roto-

percussivo).

Perfurao por percusso:

Tambm conhecido por perfurao por martelo, o mtodo mais comum de

perfurao para a maioria das rochas, os martelos podem ser acionados a ar

comprimido ou hidrulicos.

A perfurao rotopercussiva o sistema mais clssico de perfurao e o seu

aparecimento coincide com o desenvolvimento industrial do sculo XIX. Asprimeiras mquinas, prottipos de Singer (1838) e Couch (1848), utilizavam

vapor para o seu acionamento, mas foi com a aplicao posterior do ar

comprimido como fonte de energia (1861) que este sistema evoluiu e passou a

ser utilizado de forma intensa (Jimeno,1994).

As perfuratrizes rotopercussivas geralmente exercem um papel menor quando

comparadas com as mquinas rotativas nas operaes mineiras a cu aberto.

Sua aplicao limitada produo das pequenas minas, perfurao


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secundria, trabalhos de desenvolvimento e desmonte controlado. Porm, o

sistema de furo abaixo ou de fundo de furo (down the hole) com dimetro de

perfurao na faixa de 150 mm (6) a 229 mm (9) vem ganhado campo de

aplicao nas rochas de alta resistncia por propiciar maiores taxas de

penetrao quando comparadas com o mtodo rotativo.

Estas perfuratrizes possuem dois sistemas de acionamento bsicos, rotao

e percusso.

Estas duas foras so transmitidas atravs da haste para a coroa de

perfurao.

Os martelos podem ter acionamento pneumtico ou hidrulico, e so

localizados na superfcie sobre a lana da perfuratriz, conforme figura 1. O

surgimento dos martelos hidrulicos na dcada de 70 deu novo impulso a este

mtodo de perfurao, ampliando o seu campo de aplicao.

Figura 1 Componentes bsicos do martelo de superfcie

Os equipamentos roto-percussivos se classificam em dois grandes grupos,

segundo a posio do martelo:

martelo de superfcie (Top-Hammer);

martelo de fundo de furo (Down The Hole).

Por muitos anos estes equipamentos foram operados, exclusivamente, usando

martelos pneumticos. Nos ltimos 15 anos mquinas hidrulicas tm sido

introduzidas no mercado. O alto custo de capital das perfuratrizes hidrulicas

Prof. Valdir Costa e Silva


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compensado por um menor custo operacional e maior produtividade quando

comparadas com mquinas pneumticas (Crosby, 1998).

A perfurao rotopercussiva se baseia na combinao das seguintes aes:

Percusso: os impactos produzidos pelas batidas do pisto do martelo

originam ondas de choque que se transmitem rocha.

Rotao: com este movimento se faz girar a broca para que se produzam

impactos sobre a rocha em diferentes posies.

Presso de avano: para se manter em contato a ferramenta de

perfurao e a rocha exercida um presso de avano sobre a broca de

perfurao. Fluido de limpeza: o fluido de limpeza permite extrair os detritos do fundo

do furo.

Em resumo, na perfurao percussiva o pisto transmite energia sobre a rocha

atravs da barra de percusso, das unies, da haste de perfurao e da broca.

O motor de rotao ao encontrar rocha nova, rompe os cortes em pedaos

ainda menores. O ar comprimido efetua a limpeza dos furos e a refrigerao

das brocas.

Perfuratrizes Pneumticas

Um martelo acionado por ar comprimido consta de:

um cilindro fechado com uma tampa dianteira que dispe de uma abertura

axial onde fixado o punho e as hastes de perfurao;

um pisto que com o seu movimento alternativo golpeia o punho de

perfurao, o qual transmite a onda de choque haste;

uma vlvula que regula a passagem de ar comprimido em volume fixado e

de forma alternada para a parte anterior e posterior do pisto;

um mecanismo de rotao para girar a haste de perfurao;


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um sistema de limpeza do furo que permite a passagem de ar pelo interior

da haste de perfurao e retirada dos detritos da rocha entre as paredes do

furo e a parte externa da haste.

. A profundidade mxima alcanada por este sistema no supera os 30 metros,

devido as perdas de energia na transmisso das ondas de choque do martelo

para a coroa. A cada haste adicionada na coluna de perfurao maior a

perda de energia devido a reflexo da energia nas conexes e luvas de

perfurao.

O campo de aplicao das perfuratrizes pneumticas de martelo de superfcie

est se reduzindo cada vez mais, devido baixa capacidade de perfurao em

rochas duras, profundidade (em torno de 15 m), ao dimetro de perfurao

(de 50 a 100 mm) e ao alto consumo de ar comprimido, aproximadamente, 2,4

m3/min por cada cm de dimetro, alm de apresentar alto desgaste das

ferramentas de perfurao: hastes, punhos, coroas, mangueiras etc., em

funo da frequncia de impacto e na forma de transmisso da onda de

choque do pisto de grande dimetro (Svedala Reedrill, sd.).

Perfuratrizes hidrulicas

No final da dcada de 60 e incio da dcada de 70 houve um grande avano

tecnolgico na perfurao de rochas com o desenvolvimento dos martelos

hidrulicos.

Uma perfuratriz hidrulica consta basicamente dos mesmos elementos

construtivos de uma pneumtica. A diferena mais importante entre ambas

que no lugar de se utilizar ar comprimido, gerado por um compressor acionado

por um motor diesel ou eltrico, para o acionamento do motor de rotao e

para produzir o movimento alternativo do pisto do martelo, utiliza-se um grupo

de bombas que acionam estes componentes.

As razes pela qual as perfuratrizes hidrulicas possuem uma melhor

tecnologia sobre as pneumticas so as seguintes:



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menor consumo de energia: as perfuratrizes hidrulicas consumem

apenas 1/3 da energia, por metro perfurado, em comparao com os

equipamentos pneumticos;

menor desgaste da broca de perfurao;

maior velocidade de penetrao: a energia liberada em cada impacto do

martelo superior a do martelo pneumtico, resultando em maiores taxas

de penetrao;

melhores condies ambientais: a ausncia de exausto de ar resulta em

menores nveis de rudo quando comparadas com perfuratrizes

pneumticas;

maior flexibilidade na operao: possvel variar a presso de

acionamento do sistema, a energia por impacto e a freqncia de

percusso do martelo;

maior facilidade para a automao: os equipamentos so muito mais

aptos para a automao das operaes, tais como a troca de haste e

mecanismos antitravamento da coluna de perfurao.

Martelos de Fundo (Down The Hole DTH)

Os martelos de fundo de furo foram desenvolvidos na dcada de 50 e,

originalmente, eram utilizados para aumentar a taxa de penetrao em rochas

duras e muito duras. Neste mtodo, o martelo e a broca de perfurao

permanecem sempre no fundo do furo, eliminando as perdas de energia ao

longo da coluna de perfurao.

A principal aplicao deste mtodo a perfurao em rochas duras quando seusa brocas de 152 a 229 mm (6 a 9). Para estes dimetros, os rolamentos

das brocas tricnicas so demasiadamente pequenos para suportar grandes

cargas verticais (presso de avano), o que se traduz em baixa taxa de

penetrao e altos custos. Este mtodo possui as seguintes caractersticas:

devido a posio do martelo e da broca evita a perda de energia ao longo

das hastes de perfurao;



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necessita de moderada fora de avano (250 a 500 lbf/in de dimetro de bit)

em comparao com o mtodo rotativo (3000 a 7000 lbf/in). Elimina a

necessidade de hastes pesadas e altas presses de avano;

os impactos produzidos pelo pisto do martelo no fundo do furo podem

provocar o desmoronamento e travamento da coluna de perfurao em

rochas no consolidadas ou muito fraturadas;

requer menor torque de rotao e a velocidade de rotao (rpm) muito

menor em comparao com o mtodo rotativo. A faixa normal de operao

de 10 a 60 rpm;

Rotao/Triturao

Foi inicialmente usada na perfurao de petrleo, porm, atualmente,

tambm usada em furos para detonao, perfurao de chamins verticais de

ventilao e abertura de tneis. Esse mtodo recomendado em rochas com

resistncia compresso de at 500 MPa.

Quando perfuramos por este mtodo, usando brocas tricnicas, a energia

transmitida para a broca por um tubo, que gira e pressiona o bit contra a rocha.

Os botes de metal duro so pressionados na rocha, causando o fraturamento

desta, de acordo basicamente com o mesmo princpio da perfurao por

percusso. A velocidade normal de rotao de 50 a 90 rev/min.

1.2 CARACTERSTICAS DOS FUROS

Os furos so geralmente caracterizados por quatro parmetros: dimetro,

profundidade, retilinidade e estabilidade.


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Dimetro dos furos

O dimetro do furo depende da finalidade do mesmo. Em furos para

detonaes, h vrios fatores que influem na escolha do dimetro, porexemplo, o tamanho desejado dos fragmentos, aps a detonao; o tipo de

explosivo a ser utilizado, a vibrao admissvel do terreno durante a detonao

etc. Em grandes pedreiras e outras mineraes a cu aberto, furos de grande

dimetro apresentam menores custos de perfurao e detonao por m3 ou

tonelada de rocha escavada. Nas minas subterrneas, as dimenses dos

equipamentos de perfurao so determinadas pelo mtodo de lavra adotado.

Em trabalhos menores, o dimetro do furo pode tambm ser determinado pelo

tamanho do equipamento disponvel para perfurao, carregamento e

transporte.

A eleio do dimetro dos furos depende, tambm, da produo horria, do

ritmo da escavao e da resistncia da rocha. A figura 2 mostra a relao entre

os dimetros e o nmero de furos, porte dos equipamentos de escavao,

altura da pilha e granulometria dos fragmentos rochosos aps a detonao.

Figura 2: Influncia do dimetro no n. de furos, na fragmentaoda rocha, na altura da pilha e no porte do equipamento de carregamento.



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A figura 3 mostra a relao entre o dimetro de perfurao e a seo do tnel

ou galeria e o tipo de equipamento de perfurao.

Figura 3 - Influncia do dimetro da perfurao no tamanho da seo

da galeria

Malhas de perfurao a cu aberto

A geometria das malhas de perfurao pode ser quadrada, retangular,

estagiada, tringulo equiltero ou malha alongada:

A

E

a) malha quadrada b) malha retangular



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c) malha estagiada (p de galinha)

Malhas quadradas (A=E) e retangulares (E>A): devido a sua geometria de

fcil perfurao (menor tempo de locomoo de furo a furo).

Malhas estagiadas: devido a geometria de furos alternados dificulta a

perfurao (maior tempo de locomoo furo a furo), porm possui melhor

distribuio do explosivo no macio rochoso.

Malha Tringulo Equiltero: so malhas estagiadas com a relao E/A =

1,15. So indicadas para rochas compactas e duras. Possuem tima

distribuio da energia do explosivo na rea de influencia do furo, maximizando

a fragmentao. O centro do tringulo equiltero, o ponto mais crtico para

fragmentao, recebe igual influncia dos trs furos circundantes.

Malhas alongadas: Conforme a relao E/A as malhas podem assumir vrias

configuraes. As malhas alongadas possuem elevada relao E/A,

geralmente acima de 1,75. So indicados para rochas friveis/macias

aumentando o lanamento por possurem menor afastamentos.


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1.3. ASPECTOS TERICOS DAS DETONAES

1.3.1 Combusto, Deflagrao e Detonao.

Qualquer matria ao ser excitada por calor, impacto ou onda de choque, pode

apresentar as seguintes reaes:

- Combusto: processo lento de liberao de energia (calor), normalmente, a

velocidade de reao de alguns mm/s.

- Deflagrao: Decomposio qumica por transferncia trmica. A reaoatinge velocidades de detonao variando de 100 a 1500 m/s, podendo atingir

uma presso de detonao de 50 MPa e temperaturas na faixa de 1270 a 2270

C.

- Detonao: Decomposio qumica produzida por uma onda de choque.

A reao atinge velocidades de detonao variando de 2 a 8 km/s, podendo

atingir presses de detonao de 5 a 15 GPa e temperaturas na faixa de 2230

a 4500 C.



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2. TIPOS DE EXPLOSIVOS

2.1 Explosivos nitroglicerinados

Os altos explosivos (figura 4) possuem na sua composio qumica a

nitroglicerina

Figura 4 Explosivos a base de nitroglicerina.

Dinamite simples

Resultante da mistura: Nitroglicerina + Serragem + Oxidante + Estabilizante.

Como se v, a serragem substitui o kieselguhr como absorvente e nitrato de

sdio , em geral, o oxidante usado. Como estabilizante, ou anticido, usa-se o

carbonato de clcio, com cerca de 1%. A dinamite simples produz boa

fragmentao. Em contrapartida, apresenta um alto custo e gera gases txicos.

Dinamites amoniacais

O alto custo da dinamite simples e as qualidades indesejveis j citadas

permitiram o desenvolvimento das dinamites amoniacais. As dinamites

amoniacais so similares em composio, s dinamites simples, mas a

nitroglicerina e o nitrato de sdio so parcialmente substitudos por nitrato de

amnio.



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Gelatinas

A gelatina tambm foi descoberta por Alfred Nobel, em 1875. A gelatina um

explosivo bastante denso de textura plstica, parecendo uma goma de mascar,

constituda de nitroglicerina + nitrocelulose + nitrato de sdio. So utilizadas

apenas em casos especiais. Geram gases nocivos. Tem grande velocidade de

detonao, produz boa fragmentao e timo adensamento no furo.

Gelatinas amoniacais

As gelatinas amoniacais tm formulaes semelhantes quelas das gelatinas,

porm o nitrato de amnio substitui, parcialmente, a nitroglicerina e o nitrato de

sdio. Essas gelatinas foram desenvolvidas para substituir as gelatinas, commaior segurana no manuseio e custo menor de produo, porm menos

resistentes gua.

Semigelatinas

Constituem um tipo intermedirio entre as gelatinas e as dinamites amoniacais,

combinando a baixa densidade das amoniacais com a resistncia gua e a

coeso das gelatinas, em grau mais atenuado. As composies so

semelhantes quelas das gelatinas amoniacais, com variaes nas propores

de nitroglicerina, nitrato de sdio e nitrato de amnio, este em porcentagens

mais altas. Os gases variam de excelentes a pouco txicos. Existem diversas

variantes comerciais.

2.2 AGENTES EXPLOSIVOS SECOS

2.2.1 ANFO

Entre os explosivos secos ou granulados, h um universalmente conhecido,

formado pela mistura pura e simples de nitrato de amnio (94,5%) e leo diesel

(5,5%) denominado ANFO, sigla esta resultante dos vocbulos ingleses

Ammonium Nitrate e Fuel Oil. As propores acima, consideradas ideais, foram


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determinadas pelos americanos Lee e Akre, em 1955. A figura 5 mostra os

explosivos granulados ensacados.

Figura 5 Explosivos granulados em embalagens de 25 kg.

As maiores vantagens do ANFO so: ocupar inteiramente o volume do furo,

grande insensibilidade aos choques, poucos gases txicos e reduo do preo

global do explosivo (US$ 0,40/kg). As maiores desvantagens: falta de

resistncia gua, baixa densidade (0,85 g/cm3) e necessidade de um

iniciador especial. A reao ideal do ANFO (N2H403 - Nitrato de amnio e CH2 -

leo diesel) quando o balano de oxignio zero, pode ser expressa por:

3N2H403 + CH2 CO2 + 7H2O + 3N2 + 900 cal/g.

Outros explosivos granulados, fabricados por diferentes produtores, nada mais

so do que formulaes similares do ANFO, com adio de outros

ingredientes, explosivos ou sensibilizantes, combustveis (leo queimado,

serragem, palha de arroz etc.) oxidantes e absorventes. A Vale fabrica, emItabira, Minas Gerais, explosivo granulado constitudo de leo queimado, palha

de arroz e nitrato de amnio.

2.2.2 Principais parmetros que afetam o desempenho do AN/FO

Os explosivos granulados, tipo ANFO, tem o desempenho comprometido pelosseguintes parmetros:



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- presena de gua nos furos (os explosivos granulados no tem resistncia a

gua);

- forma de iniciao quanto menor for a massa do iniciador (cartucho ou

Booster) menor ser a velocidade de detonao;

- dimetro da perfurao (quanto menor o dimetro, menor ser a VOD);

- forma da mistura (quanto menos homognea, menor ser o desempenho).

2.2.3 Condies de armazenagem e validade

Os explosivos secos devem ser armazenados, durante um ano, em paios com

boa ventilao e umidade adequada para que no tenham os seus

desempenhos comprometidos.

2.3 AGENTES EXPLOSIVOS MIDOS

2.3.1 Emulses

O interesse em explosivos em emulso deu-se no incio da dcada de 60.

Explosivos em emulso so do tipo gua-em-leo (water-in-oil). Eles

consistem de microgotculas de soluo oxidante supersaturada dentro de uma

matriz de leo. Para maximizar o rendimento energtico, enquanto minimiza

custos de produo e preo de venda, o oxidante dentro das microgotculas

consiste principalmente de nitrato de amnio. Dentro de um ponto de vista

qumico, uma emulso se define com uma disperso estvel de um lquidoimiscvel em outro, o qual se consegue mediante agentes que favorecem este

processo (agentes emulsificantes) e uma forte agitao mecnica. A figura 6

mostra a emulso encartuchada, enquanto a tabela 4 mostra a composio

bsica de um explosivo em emulso.


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Figura 6 Emulso encartuchada.

Tabela 4 - Composio tpica de um explosivo em emulso.

INGREDIENTE PERCENTAGEM EM MASSA

Nitrato de Amnio

gua

leo diesel

Agente Emulsificante: Oleato de sdio ouMonoleato de ezorbitol

77,3

16,7

4,9

1,1

_____

100,0

Fonte: Silva, V. C., 2008

ANFO PESADO (HEAVY ANFO)

A primeira patente utilizando ANFO como agente redutor de densidade foi

concedida em 1977 (Clay, 1977) desde que os prills (gros ou prolas) e osinterstcios do ANFO podem ser utilizados para aumentar a sensibilidade da

emulso e ao mesmo tempo aumentar a densidade do ANFO. A blendagem da

emulso com o ANFO ou Nitrato de amnio conhecida como ANFO Pesado

(tabela 5).

A densidade do ANFO Pesado resultante situa-se na faixa de 1,00 a 1,33

g/cm3. A resistncia gua do ANFO pesado moderada.



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Para uma blendagem de ANFO/Emulso: 60/40, a uma densidade de 1,33

g/cm3, o ANFO pesado passa a apresentar resistncia gua, porm a

escorva mnima de iniciao deve apresentar uma massa acima de 450 g.

A Mina de Sossego, da Vale, localizada em Cana dos Carajs, a maior

consumidora do Brasil de ANFO Pesado, fabricado pela empresa DEXPOL que

produz, aproximadamente, 3000 toneladas por ms.

Tabela 5 -Composio tpica do ANFO Pesado com resistncia gua.

INGREDIENTE PERCENTAGEM EM MASSA

Nitrato de Amnio

Nitrato de Clcio

gua

leo diesel

Alumnio

Agente Emulsificante: Oleato de sdio ouMonoleato de ezorbitol

59,1

19,7

7,2

5,9

7,0

1,1

_____

100,0

Fonte: Silva, V. C., 2008

2.4 PROPRIEDADES DOS EXPLOSIVOS

Densidade de um explosivo

Densidade a relao entre a massa e o volume dessa massa, medida em

g/cm3. A densidade dos explosivos comerciais varia de 0,6 a 1,45 g/cm3. A

densidade dos explosivos um fator importante para a escolha do explosivo.

Os explosivos com densidade inferior ou igual a 1 no devem ser utilizados em



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furos contendo gua, para evitar que os mesmos biem. Para detonaes

difceis, em que uma fina fragmentao desejada, recomenda-se um

explosivo denso. Para rochas fragmentadas in situ, ou onde no requerida

uma fragmentao demasiada, um explosivo pouco denso ser suficiente.

Energia de um explosivo

A finalidade da aplicao de um explosivo em um desmonte gerar trabalho

til. A energia liberada pelo explosivo em um furo utilizada da seguinte forma:

pulverizao da rocha nas paredes do furo, rompimento da rocha, produo de

calor e luz, movimento da rocha, vibrao do terreno e sobrepresso

atmosfrica.

No passado, a energia de um explosivo era medida em funo da porcentagem

de nitroglicerina (NG) contida no mesmo. Um explosivo que possua 60% de

(NG) em peso era qualificado como tendo fora de 60%. Acontece que os

modernos explosivos, especialmente os agentes detonantes, no possuem NG

nas suas formulaes, da a necessidade de se estabelecer um novo padrode comparao. Na atualidade, os seguintes conceitos so utilizados:

- RWS - Relative Weight Strength (Energia relativa por massa): a energia

disponvel por massa de um explosivo x, comparada com a energia disponvel

por igual massa de um explosivo tomado como padro. Normalmente o ANFO

tomado como o explosivo padro. O clculo do RWS feito atravs daseguinte expresso:

RWSETx

ETp

onde: ETx e ETp so as energias termoqumicas do explosivo x e padro,respectivamente.


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Exemplo 1: Considere como o explosivo padro, o ANFO que apresenta as

seguintes propriedades: densidade = 0,85 g/cm3; Energia termoqumica = 900

cal/g.

Clculo da Energia Relativa por Massa (RWS) do explosivo emulso que

apresenta as seguintes propriedades: densidade = 1,15 g/cm3; Energia

termoqumica = 850 cal/g.

g/cal900

g/cal850

ETp

ETxRWS

RWS = 0,944 ou RWS = 94,4. Uma unidade de massa da emulso

possui 5,6 % a menos de energia quando comparada com a mesma unidade

de massa do ANFO.

- RBS - Relative Bulk Strength (Energia relativa por volume): a energia

disponvel por volume de um explosivo x, comparada com a energia

disponvel por igual volume de um explosivo tomado como padro. Isto :

RBSETx

ETpx

x

pRWS x

x

p

onde: x e p so as densidades do explosivo x e p, respectivamente.

Exemplo 2: Utilizando os dados do exemplo anterior; clculo da Energia

Relativa por Volume (RBS):


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3

3

cm/g85,0

cm/g15,1x

g/cal900

g/cal850

p

xx

ETp

ETxRBS

RBS = 1,28 ou RBS = 128. Uma unidade de volume da emulso possui

28% a mais de energia quando comparada com a mesma unidade de volume

do ANFO.

Gases gerados pelos explosivos

A classificao dos fumos primordialmente importante na seleo deexplosivos para desmontes subterrneos ou utilizao em tneis em que as

condies de ventilao e renovao do ar so limitadas. Quando o explosivo

detona, decompe-se em estado gasoso. Os principais componentes so

Dixido de Carbono, Monxido de Carbono, Oxignio, xidos de Nitrognio e

Gs Sulfdrico. Os gases nocivos ao ser humano, quanto ao nvel de toxidade,

so classificados como:

- Classe 1 - no txicos (menor que 22,65 l/kg);

- Classe 2 - mediamente txicos (de 22,65 a menos de 46,7 l/kg);

- Classe 3 - txicos (de 46,7 a menos de 94,8 l/kg).

A toxidez dos gases da exploso avaliada pelo balano de oxignio (BO). Isto

quer dizer que, o oxignio que entra na composio do explosivo pode estar

em falta ou em excesso, estequiometricamente, resultando uma transformao

completa ou incompleta. Quando a transformao completa, os produtos

resultantes so CO2, H2O e N2, todos no txicos. Na realidade pequenas

propores de outros gases (NO, CO, NH3 e CH4 etc.) tambm so gerados,

mas no comprometem a boa qualidade dos produtos finais.

A pesquisa do BO de um explosivo apresenta uma grande importncia prtica,

no s do ponto de vista da formao dos gases txicos, mas, porque ela est

correlacionada com a energia da exploso, o poder de ruptura e outras


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propriedades do explosivo usado. O mximo de energia conseguido quando

o BO zero. Na prtica, esta condio utpica (Reis, 1992).

Balano de Oxignio de um explosivo e Energia de exploso (Hf)

A maioria dos ingredientes dos explosivos composto de oxignio, nitrognio,

hidrognio e carbono. Para misturas explosivas, a liberao de energia

otimizada quando o balano de oxignio zero. Balano zero de oxignio

definido como o ponto no qual uma mistura tem suficiente oxignio para oxidar

completamente todos os combustveis (leo diesel, serragem, carvo, palha de

arroz etc.) presentes na reao, mas no contm excesso de oxignio que

possa reagir com o nitrognio na mistura para formao de NO e NO2 e nem a

falta de oxignio que possa gerar o CO, pois alm de altamente txicos para o

ser humano, esses gases reduzem a temperatura da reao e,

conseqentemente, diminuem o potencial energtico e a eficincia do

explosivo. Teoricamente, os gases produzidos na detonao a balano zero de

oxignio so: CO2, H2O e N2 e na realidade pequenas quantidades de NO,

CO, NH2, CH4 e outros gases.

Como exemplo, considere a mistura ideal do nitrato de amnio (N2H403) com

o leo diesel (CH2), a tabela 6 mostra a necessidade de oxignio para

equilibrar a equao:

N2H403 + CH2 CO2 + H2O + N2

Tabela 6 - Clculo da necessidade de oxignio para equilibrar a equao.

Composto Frmula Produtos desejadosna reao

Necessidade (-) ouexcesso (+) de oxignio

Nitrato deamnio

leo diesel

N2H403

CH2

N2, 2H2O

CO2, H2O

+ 3 - 2 = + 1

- 2 - 1 = - 3

Necessidades de oxignio: -3



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O resultado uma deficincia de 3 tomos de oxignio por unidade de CH 2.

Desde que cada molcula do nitrato de amnio apresenta excesso de um

tomo de oxignio, 3 unidades de nitrato de amnio so necessrias para o

balano de cada unidade de leo diesel na mistura de AN/FO.

Equilibrando a equao:

3N2H403 + CH2 CO2 + 7H2O + 3N2

Clculo das percentagens de N2H403, CH2 por massa de mistura de AN/FO:

Usando as massas moleculares da tabela 7, podemos calcular a soma das

massas moleculares dos produtos a partir das massas atmicas: C = 12; O =

16; H = 1; N = 14.

Tabela 7 - Clculo da soma da massa molecular

dos produtos da reao.

Composio Massa molecular (g)

3N2H403 3 x 80 = 240

CH2 14

Total 254

A percentagem do nitrato de amnio na mistura, ser:

(240 : 254) x 100% = 94,5%

Ento sabemos que 240 g de nitrato de amnio reagem com 14 g de carbono

quando o balano perfeito, quer dizer, o leo deve representar, em massa:

(14 : 254) x 100% = 5,5%



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22

Calor de Formao ou Energia de Exploso (Hf)

Por definio, a energia da exploso (Hf) a diferena entre o calor de

formao dos produtos (Hp) e o calor de formao dos reagentes (Hr), isto :

Hf = Hp - Hr

Utilizando os valores da entalpia da tabela 8, teremos:

Tabela 8 - Entalpia de Formao para diferentes compostos

Composto Hf (kcal/mol)

N2H4O3 (nitrato de amnio) -87,30

H20 -57,80

CO2

-94,10

CH2 (leo diesel) - 7,00

CO -26,40

N 0

NO + 21,60

NO2 + 8,10

Al2O3 (alumina) -399,00

Hp = -94,10 + 7(-57,80) + 3(0) Hp = -498,7 kcal

Hp = 3(-87,30) - 7 Hp = -268,9 kcal

Hf = Hp - Hr = -498,7 kcal - (-268,9) kcal = -229,8 kcal


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23

Transformando para cal/g:

-229,8 x 1000 / 254 g Hf = - 905 cal/g

Velocidade e Presso de detonao de um explosivo

A velocidade de detonao de um explosivo (VOD) o ndice mais importante

do desempenho do mesmo, desde que a presso de detonao de um

explosivo diretamente proporcional ao quadrado da velocidade de detonao,

conforme a expresso abaixo. Uma maneira de avaliar o desempenho de um

explosivo pela comparao da presso produzida no furo durante a

detonao. Caso a presso produzida no furo durante a detonao no supere

a resistncia dinmica da rocha, a mesma no ser fragmentada, entretanto a

energia no utilizada no processo de fragmentao e deslocamento da rocha

se propagar no terreno sob a forma de vibrao.

O pico da presso exercida pela expanso dos gases depende primariamente

da densidade e da velocidade da detonao. As presses podem sercalculadas usando a seguinte equao:

62

10x4

VODPF

sendo:

PF = presso produzida no furo, quando o explosivo est completamente

acoplado ao furo (GPa);

= densidade do explosivo (g/cm3);

VOD = velocidade de detonao de um explosivo confinado (m/s).

Para a medio da VOD do explosivo, pode-se equipamento denominado de

MicroTrap, de fabricao da MREL do Canad (detalhes no site

www.mrel.com).



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24

A medio da velocidade de detonao dos explosivos tem os seguintes

objetivos:

determinar a velocidade de detonao do explosivo, para que a partir damesma seja calculada a presso produzida no furo durante a detonao;

comparar o desempenho do explosivo quando iniciado com diferentes

escorvas, acessrios e diferentes materiais utilizados para o confinamento

do tampo;

verificar se os explosivos e acessrios esto detonando de acordo com o

valor fornecido pelos fabricantes.

2.5. Seleo dos explosivos

Na seleo de explosivos, os seguintes itens devem ser observados:

a) Presena de gua nos furos.

b) Custo unitrio.

c) Tonelagem a ser consumida.

d) Possibilidade de fabricao na prpria mina.

e) Resistncia da rocha e tipos litolgicos.

f) Presena de fendas e cavernas no macio rochoso.

g) Dimetro da perfurao.

h) Interferncias com o meio ambiente.

2.6 Preos dos explosivos

Como qualquer produto, o preo do explosivo influenciado pelo volume a

ser adquirido. A tendncia, entre as grandes companhias, de terceirizar o


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25

carregamento dos fogos, principalmente em operaes de grande porte, onde

so necessrios caminhes bombeadores de explosivo. Em muitos contratos,

a mineradora fornece as matrias primas necessrias (nitrato de amnio, leo

combustvel, emulsificantes, nitrito de sdio, cido ntrico etc.) pagando pelo

servio prestado (R$/kg).

O preo do explosivo no pode ser analisado isoladamente, pois um explosivo

mais caro (mais potente) permite o uso de uma maior malha de perfurao e,

consequentemente, a reduo do custo do desmonte de rocha por tonelada

desmontada.

2.7 Mtodos de desaguamento

Em algumas operaes, quando a altura da coluna dgua pequena (at 0,5

m) utiliza-se bombas dgua para retirar a mesma, permitindo assim, o uso de

explosivos secos (granulados), figura 7 (esquerda). Recomenda-se que aps

a retirada da gua os furos sejam encamisados (filme plstico), para que oexplosivo no venha a ser contaminado e, consequentemente, venha falhar

figura 7 (direita).

Figura 7 Mtodo de desaguamento e encamisamento do furo.

Em furos de pequeno dimetro (at 76 mm) pode-se ensalsichar os

explosivos granulados com filmes plsticos (figura 8).


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26

Figura 8 Ensalsichamento do explosivo granulado.



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27

3. ACESSRIOS DE INICIAO MAIS COMUNS

3.1 Estopim e espoleta comum

Acessrio desenvolvido para minerao, por William Bickford, na Inglaterra, no

ano de 1831. O estopim de segurana, ou estopim, conduz chama com

velocidade uniforme a um tempo de queima constante de 140 s ( 10 s) por

metro, para ignio direta de uma carga de plvora ou detonao de uma

espoleta simples. Constituda de um ncleo de plvora negra, envolvida por

materiais txteis que, por sua vez, so envolvidos por material plstico ou

outro, visando sua proteo e impermeabilizao.

Para se iniciar o estopim (figura 9), poder-se- usar palitos de fsforos comuns

e isqueiros.

Figura 9 Espoleta simples e estopim de segurana.

Espoleta simples

A espoleta simples consta de um tubo, de alumnio ou cobre, com uma

extremidade aberta e outra fechada, contendo em seu interior uma carga

detonante constituda por uma carga chama primria, ou de ignio, cujo

explosivo a azida de chumbo Pb (N3)2, e uma carga bsica de PETN -

Tetranitrato de pentaeritritol (C2H4N2O6). A razo destas duas cargas devido

ao fato de que a azida de chumbo um explosivo fulminante que pode seriniciado custa de uma fagulha. A azida de chumbo, uma vez iniciada pela

Espoleta Simples

Estopim de Segurana



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fasca do estopim, faz detonar a carga de PETN. Os tipos mais comuns das

espoletas encontradas no mercado so do tipo n. 6 (massa de 0,325 g de

PETN e 0,3 g de misto iniciador) e a n. 8 (massa de 0,5 g de PETN e 0,3 g

de misto iniciador). A cpsula de cobre s usada para casos particulares,

porque a presena de umidade contendo gs carbnico, a azida de chumbo

pode se transformar em azida de cobre, que muito mais sensvel e, portanto,

mais perigosa.

3.2 Cordel detonante

O cordel detonante um acessrio de detonao consistindo, essencialmente,

de um tubo de plstico com um ncleo de explosivo de alta velocidade -

nitropenta (C5H8N4O12) - e de materiais diversos que lhe do confinamento e

resistncia mecnica (figura 10).

Figura 10 Bobinas de cordel detonante.

O cordel detonante usado para iniciar cargas explosivas simultaneamente, ou

com retardos em lavra a cu aberto e/ou subsolo. A sua velocidade de

detonao de, aproximadamente, 7000 m/s. Muito embora a alta velocidade e

violncia de exploso, o cordel detonante muito seguro no manuseio e

impermevel. Vantagens do cordel detonante em relao s espoletas

eltricas:

a) As correntes eltricas no o afetam.


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29

b) Permite o carregamento das minas em regime descontnuo, com o uso de

espaadores.

c) muito seguro, pois, no detona por atrito, calor, choques naturais ou

fascas.

d) Detona todos os cartuchos, ao longo dos quais est em contato.

A iniciao do cordel se faz com espoletas simples ou instantneas,

firmemente fixadas ao lado do cordel detonante com fita adesiva, e com sua

parte ativa, isto , o fundo, voltado para a direo de detonao.

Exemplos de gramaturas dos cordeis detonantes mais utilizadas:

NP-10 (10 g/m de Nitropenta 10%),

NP-5 (5 g/m de Nitropenta 10%),

NP-3 (3 g/m de Nitropenta 10%).

Retardo Bidirecional no eltrico para Cordel Detonante

O retardo de cordel um tubo metlico, revestido de plstico, iniciado em um

dos extremos pelo cordel, ao passar pelo dispositivo, sofre uma queda de

velocidade, enquanto queima o misto de retardo. Terminada esta queima, ele

detona o cordel na sua extremidade. Os retardos de cordel, denominados osso

de cachorro, so fabricados com os seguintes tempos de retardos: 5 ms, 10

ms, 20 ms, 30 ms, 50 ms, 75 ms, 100 ms e 200, 300 ms. Os conectores de

superfcie de milisegundos (MS Conectors) vem substituindo o retardo de

superfcie, tipo osso de cachorro, devido a sua facilidade na amarrao dos

furos (figura 11).

Figura 11 Conectores bidirecionais para cordel detonante.



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30

3.3 Tubo de choque tipo nonel

O sistema no eltrico de iniciao, com linha silenciosa (figura 12), foi

desenvolvido por P. A. Person, nos laboratrios da empresa Nitro Nobel, na

Sucia, entre 1967 e 1968. Consiste basicamente de uma espoleta comum,

no eltrica, conectada a um tubo de plstico transparente, altamente

resistente, com dimetro externo e interno de 3 mm e 1,5 mm,

respectivamente. O tubo plstico contm, em mdia, uma pelcula de PETN

pulverizada de 20 mg/m de tubo ou 20 g/km, que, ao ser iniciada, gera uma

onda de choque, causada pelo calor e expanso dos gases dentro do tubo, que

se propaga com uma velocidade, aproximadamente, de 2000 m/s. Essa

reduzida carga explosiva, geradora da onda de choque, que se desloca atravs

do tubo, no chega a afetar o lado externo do mesmo, porm, inicia a espoleta

instantnea ou de retardo. O sistema oferece inmeras vantagens quando

comparado a outros acessrios. Entre elas, baixo rudo, insensvel corrente

eltricas e parasitas, no destri parte da coluna de explosivo dentro do furo,

diferentemente do cordel, seu tubo no detona nenhum tipo de explosivo

comercial, permite a iniciao pontual, contribuindo para diminuir a carga porespera.

Figura 12 Tubo de choque (linha silenciosa)

Esse sistema apresenta a seguinte desvantagem em relao ao cordel

detonante: quando a coluna de explosivos encartuchados perde o contato, a

depender do Air Gap (figura 13), alguns cartuchos podem no ser iniciados.


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31

Figura 13 Possibilidade de falha devido ocorrncia de Air Gap

demasiado.

Booster (Reforador)

Carga explosiva destinada a iniciar explosivos bombeados de baixa

sensibilidade (Granulados, Emulses e ANFO Pesado) ou furos contendo

explosivos encartuchados com dimetro superior a 3. O Booster possui carga

pirotcnica constituda de Nitro Penta e TNT (50/50 e 60/40), figura 14.

Figura 14 Reforadores com massas diferentes.

Detonador Eletrnico

Acompanhando a evoluo tecnolgica, o mercado desenvolveu o Sistema de

Retardo Eletrnico (figura 15), que consiste de uma espoleta de retardo

eletrnico, fcil de usar, programvel, para todo tipo de desmonte em

Air Gap



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32

minerao e na construo civil, podendo ser usado tanto em obras a cu

aberto como subterrneas.

Figura 15 Detalhes do Retardo Eletrnico.

O detonador eletrnico apresenta o mesmo layout e dimetro de uma espoleta

eltrica de retardo convencional. A grande diferena reside em que cada

espoleta pode ter seu tempo de retardo programado individualmente. Contm,

em mdia, 790 mg de PETN (Tetra Nitrato de Penta Eritritol), como carga debase, e 90 mg de azida de chumbo, como carga primria, ponte de fio de alta

resistncia (inflamador) e um circuito eletrnico que contm um microchip

inteligente e dois capacitores eletrnicos - um para assegurar a autonomia do

detonador e o segundo para iniciar o inflamador. Ideal para uso nos altos

explosivos comerciais sensveis espoleta, podendo tambm, ser usado para

a detonao de boosters.

DETONADOR ELETRNICO


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33

4. DESMONTE DE ROCHAS

4.1. Plano de fogo a cu aberto

A figura 16 mostra as variveis geomtricas de um plano de fogo.

Figura 16 Variveis de um plano de fogo para bancada.

Afastamento (A) - a menor distncia que vai do furo face livre da bancada

ou a menor distncia de uma linha de furos a outra. De todas as dimenses do

plano de fogo essa a mais crtica.

AFASTAMENTO MUITO PEQUENO - A rocha lanada a uma considervel

distncia da face. Os nveis de pulsos de ar so altos e a fragmentao poder

ser excessivamente fina.



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34

AFASTAMENTO MUITO GRANDE - A sobreescavao (backbreak) na parede

muito severa.

AFASTAMENTO EXCESSIVO - Grande emisso de gases dos furos

contribuindo para um ultralanamento dos fragmentos rochosos a distncias

considerveis, crateras verticais, alto nvel de onda area e vibrao do

terreno. A fragmentao da rocha pode ser extremamente grosseira e

problemas no p da bancada podem ocorrer.

Outras variveis do plano de fogo so mais flexveis e no produziro efeitos

drsticos nos resultados tal como os produzidos pelo erro na estimativa da

dimenso do afastamento.

O valor do afastamento (A) funo do dimetro dos furos, das caractersticas

das rochas e dos tipos de explosivos utilizados. Os valores do afastamento

oscilam entre 33 e 39 vezes o dimetro do furo, dependendo da resistncia da

rocha e da altura da carga de fundo. Uma frmula emprica e bastante til para

o clculo do afastamento (A) expressa por:

e

r

e dxA

5,120123,0

sendo: e = densidade do explosivo (g/cm3

);

r = densidade da rocha (g/cm3);

de = dimetro do explosivo (mm).


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35

Consideraes sobre o desmonte de rochas

Um dos fatores que interferem na qualidade do desmonte de rocha a razoentre a altura da bancada (Hb) e o afastamento (A). A tabela 9 tece alguns

comentrios acerca desta relao.

Tabela 9 - Comentrios a respeito da relao Hb e Afastamento (A).

Hb/A Fragmentao Onda

area

Ultralana-

Mento

Vibrao Comentrios

1 Ruim Severa Severo Severa Quebra para trs. No

detonar.

Recalcular o plano de fogo.

2 Regular Regular Regular Regular Recalcular, se possvel.

3 Boa Boa Bom Boa Bom controle e boa

fragmentao

4 Excelente Excelente Excelente Excelente No h aumento em

benefcios para Hb/A > 4.

Se Hb/A > 4 A bancada considerada alta.

Se Hb /A < 4 A bancada considerada baixa.

b) ESPAAMENTO (E) - a distncia entre dois furos de uma mesma linha.No caso de bancada baixa (Hb/A


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- os furos so detonados com retardados, a seguinte expresso pode ser

usada:

No caso de bancada alta (Hb/A>4), dois casos devem ser observados:

- os furos so iniciados instantaneamente, a seguinte expresso pode ser

usada:

E = 2 x A

- os furos so detonados com retardados, a seguinte expresso pode ser

usada:

E = 1,4 x A

O espaamento nunca deve ser menor que o afastamento, caso contrrio, o

nmero de mataces ser excessivo.

Observao: as Malhas Alongadas possuem elevada relao E/A,

geralmente acima de 1,75. So indicadas para rochas friveis/macias.

c) SUBPERFURAO (S) - o comprimento perfurado abaixo da praa da

bancada ou do greide a ser atingido. A necessidade da subperfurao

decorre do engasgamento da rocha no p da bancada. Caso no seja

observada esta subperfurao, a base no ser arrancada segundo um

angulo de 90 e o p da bancada no permanecer horizontal, mas formar

o que conhecido como rep. O rep exigir perfuraes secundrias de

acabamento, grandemente onerosa e de altos riscos para os operrios e os

equipamentos.

S = 0,3 A

8

)7( AHE b


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37

d) PROFUNDIDADE DO FURO (Hf) - o comprimento total perfurado que,

devido a inclinao e a subperfurao (S), ser maior que a altura da

bancada. O comprimento do furo aumenta com a inclinao, entretanto, a

subperfurao (S) diminui com esta. Para calcular (Hf) utiliza-se a seguinte

expresso:

SxH

H bf

100

1cos

e) TAMPO (T) - a parte superior do furo que no carregada com

explosivos, mas sim com terra, areia ou outro material inerte bem socado a fim

de confinar os gases do explosivo. O timo tamanho do material do tampo

(OT) apresenta um dimetro mdio (D) de 0,05 vezes o dimetro do furo, isto :

OT = D / 20

O material do tampo deve ser angular para funcionar apropriadamente.Detritos de perfurao devem ser evitados.

O adequado confinamento necessrio para que a carga do explosivo

funcione adequadamente e emita a mxima de energia, bem como para o

controle da sobrepresso atmosfrica e o ultralanamento dos fragmentos

rochosos. A altura do tampo pode ser calculada pela seguinte expresso:

T = 0,7 A

T < A risco de ultralanamento da superfcie mais alta aumenta.

T > A produzir mais mataces, entretanto o lanamento ser menor ou

eliminado.



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f) VOLUME DE ROCHA POR FURO (V) - O volume de rocha por furo

obtido multiplicando-se a altura da bancada (Hb) pelo afastamento (A) e pelo

espaamento (E):

V = Hb x A x E

g) PERFURAO ESPECFICA (PE) - a relao entre a quantidade de

metros perfurados por furo e o volume de rocha por furo (V), isto :

PEH

V

f

h) CLCULO DAS CARGAS

Razo Linear de Carregamento (RL)

RLd

xe e

2

4000

onde: de = dimetro do explosivo (mm);

e = densidade do explosivo (g/cm3).

Altura da carga de fundo (Hcf)

A carga de fundo uma carga reforada, necessria no fundo do furo onde a

rocha mais presa.


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Alguns autores sugerem que Hcf deve ser um valor entre 30 a 40% da altura

da carga de explosivos (Hc). A tendncia, a depender dos resultados dos

desmontes, de reduzi-la cada vez mais para diminuir os custos com

explosivos.

Hcf = 0,3 x Hc = 0,3 x (Hf - T)

Altura da carga de coluna (Hcc)

Carga de coluna a carga acima da de fundo; no precisa ser to concentrada

quando a de fundo, j que a rocha desta regio no to presa.

A altura da carga de coluna igual a altura total da carga (Hc) menos a altura

da carga de fundo (Hcf):

Hcc = Hc - Hcf

Carga Total (CT)

A carga total ser a soma da carga de fundo mais a de coluna:

CT = CF + CC

h) RAZO DE CARREGAMENTO (RC)

)/( 3mgV

CTRC ou )/( tg

V

CTRC

r


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Exemplos de clculo de plano de fogo

Exemplo 1

Dados:

Rocha: calcrio

Altura da bancada: 15,0 m

Dimetro da perfurao: 101 mm (4)

Angulo de inclinao dos furos: 20

Explosivo utilizado: ANFO (94,5/5,5); = 0,85 g/cm3

Densidade da rocha: 2,7 g/cm3 = 2,7 t/m3

Condio de carregamento: furos secos.

a) Clculo do Afastamento (A)

e

r

e Dx5,120123,0A

mxA 6,21015,17,2

85,020123,0

Clculo da Subperfurao (S)

S = 0,3 x A = 0,3 x 2,6 m = 0,8 m



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41

b) Clculo da profundidade do furo (Hf)

mxSxHH bf 6,168,0100201

20cos15

1001

cos

d) Clculo do Espaamento (E)

Como Hb/A = 5,8 Hb/A > 4, e utilizaremos elementos de retardos entre osfuros de uma mesma linha, a seguinte expresso ser aplicada:

E = 1,4 x A = 1,4 x 2,6 = 3,6 m

e) Clculo do Tampo (T)

T = 0,7 x A = 0,7 x 2,6 m = 1,8 m

f) Clculo da razo linear de carregamento (RL)

RLd

xe

e

2

4000

Para o ANFO:

mKgxx

dRL e

e

ANFO /8,685,04000

10114,3

4000

22


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42

Clculo da altura da carga de explosivo (He)

He = Hf - T = 16,6 1,8 = 14,8 m

h) Clculo da carga de explosivo (CE)

CE = RLANFO x He = 6,8 Kg/m x 14,8 m = 100,64 kg

g) Clculo do volume de rocha por furo (V)

V = Hb x A x E = 15 x 2,6 x 3,6 = 140,4 m3

j) Clculo da razo de carregamento (RC)

tgmtxm

kgmg

m

kg

V

CERC /48,265

/7,24,140

64,100/81,716

4,140

64,10033

3

3

l) Clculo da Perfurao Especfica (PE)

t

m04,0

m/t7,2

m/m12,0oum/m12,0

m4,140

m6,16

V

HPE

3

33

3

f


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Exemplo 2

Considere os dados do problema anterior, assuma que um total de 4481 m3 de

rocha deve ser escavada. Dados:

Custo com explosivos e acessrios:

ANFO: R$ 0,9/kg

Boosters de 150 g (um por furo): R$ 7,0 / unidade

Retardos de superfcie de 25 e 42 ms: R$ 6,0 / unidade

Cordel detonante: R$ 0,60/m

Estopins espoletados: R$ 0,80

Custo da perfurao da rocha / m:

Acessrios da perfuratriz: R$ 0,81

Mo de obra: R$ 1,50 Custo do equipamento e compressor: R$ 2,01

Combustvel, graxas, lubrificantes etc. : R$ 1,20

Total: R$ 5,52 / m

Determinar o custo do desmonte por m3 e tonelada (perfurao + explosivos +

acessrios).

a) Clculo do nmero de furos necessrios (NF)

NF = (m3 necessrios) : (volume de rocha por furo)

= 4481 m3: 140,4 m3 /furo= 32 furos



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b) Clculo do total de metros perfurados (MP)

MP = NF x Hf = 32 x 16,6 = 531,2 m

c) Clculo do total de explosivos (TE)

TE = NF x CE = 32 x 100,64 kg = 3220,48 kg

d) Clculo do custo dos explosivos e acessrios (CEA)

Custo com explosivo (CCE):

CCE = ANFO = R$ 0,9 x 3220,48 Kg = R$ 2.898,43

Custo com acessrio (CA):

Boosters: 32 furos x R$7,0/furo = R$224,00

Cordel Detonante (estimando um total de 581 m): 581/m x R$0,6 = R$348,60

Estopins espoletados (2 por motivo de segurana): 2 x R$0,8 = R$1,60

Retardos de superfcie (total de 12): 20 x R$6,0 = R$120

CA = R$ 224 + R$ 348,60 + R$ 1,6 + R$ 120 = R$ 694,20


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Custo com explosivo e acessrio (CEA)

CEA = CCE + CA = R$ 2.898,43 + R$ 694,20 = R$ 3.592,63

e) Clculo do custo da perfurao (CP)

CP = MP x custo/m = 531,2 m x R$ 5,52/m = R$ 2.932,22

f) Clculo do Custo Total do Desmonte (Perfurao + Explosivos e acessrios)

[CTD]

CTD = CP + CEA = R$ 2.932,22 + R$ 3.592,63 = R$ 6.524,85

g) Custo por m3

(R$ 6.524,85 : 4481 m3) = R$ 1,46 / m3

h) Custo por tonelada

[R$ 6.524,85 : (4481 m3 x 2,7 t/m3)] = R$ 0,54 / t


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Exemplo 3

Clculo do Plano de Fogo usando Cartuchos

Dados:

Rocha: granito

Altura da bancada: 7,5 m

Dimetro da perfurao: 76 mm (3)

Angulo de inclinao dos furos: 15

Explosivo utilizado: Emulso encartuchada; = 1,15 g/cm3; Furos com gua.

Dimenses dos cartuchos: 2 x 24 (64 mm x 610 mm)

Densidade da rocha: 2,5 g/cm3 = 2,5 t/m3.

a) Clculo do Afastamento (A)

mxA 0,2645,15,2

15,120123,0

b) Clculo da Subperfurao (S)

S = 0,3 x A = 0,3 x 2,0 m = 0,6 m


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c) Clculo da profundidade do furo (Hf)

mxSxHH bf 2,86,0100201

15cos5,7

1001

cos

d) Clculo do Espaamento (E)

Como Hb/A =3,8 Hb/A < 4, e utilizaremos elementos de retardos entre os

furos de uma mesma linha, a seguinte expresso ser aplicada:

e) Clculo do Tampo (T)

T = 0,7 x A = 0,7 x 2,0 m = 1,4 m

f) Clculo da altura da carga de explosivo (Hce)

Hce = Hf - T = 8,2 m - 1,4 m = 6,8 m

g) Clculo do nmero de cartuchos da carga de explosivo (NCe)

11610,0

8,6

.

m

m

cartuchodoComp

HN ccCe

m

xAHE b 7,2

8

275,7

8

)7(


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48

h) Clculo da massa da carga de explosivo (CE)

Como a razo linear do cartucho (RL) de 64 mm x 610 mm de 3,7 kg/m,

teremos:

CE = Hce x RL = 6,8 m x 3,7 kg/m = 25,16 kg

j) Clculo do volume de rocha por furo (V)

V = Hb x A x E = 7,5 m x 2,0 m x 2,7 m = 40,5 m3

k) Clculo da razo de carregamento (RC)

RC = CE : V = 25,15 kg : 40,5 m3 = 621 g/m3 = 621 : 2,5 = 248,4 g/t

l) Clculo da Perfurao Especfica (PE)

t

m08,0

m/t5,2

m/m20,0oum/m20,0

m5,40

m2,8

V

HPE

3

33

3

f

5. ESTUDO DA FRAGMENTAO DA ROCHA



50/146


51/146

50

- excessivo pulso de ar

- maior ultralanamento

- excessiva poeira e gases

- excessiva vibrao

- riscos de danos s instalaes,

estruturas, equipamentos e

operrios

A fragmentao pode ser melhora nos seguintes aspectos:

menor espaamento entre os furos;

menor afastamento;

furos mais rasos ou melhor distribuio da carga dentro do furo;

maior controle e superviso na perfurao;

uso de maiores tempos de retardo;

uso de explosivos mais energticos.

Para realizar uma avaliao global de um desmonte de rocha, os seguintes

aspectos devem ser analisados:

fragmentao e compactao da pilha da rocha desmontada;

geometria da pilha, altura e deslocamento;

estado do macio residual e piso do banco;

presena de blocos na pilha de material;

vibraes, projees dos fragmentos e onda area produzida pelo

desmonte.

A figura 17 analisa os diversos perfis de uma pilha de rocha desmontada.


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51

Figura 17 - Perfis de pilhas de rochas desmontadas.

(As figuras 18-(a) e 15-b) mostram a altura da pilha apropriada para a p

carregadeira, e para a escavadeira a cabo e hidrulica, respectivamente.Prof. Valdir Costa e


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52

Figura 18: a) altura de pilha apropriada para a p carregadeira de pequeno porte;

b) altura da pilha apropriada para escavadeiras a cabo e hidrulica.

6. EFEITO DOS RETARDOS NOS DESMONTES DE ROCHAS

A iniciao simultnea de uma fila de furos permite um maior espaamento e

conseqentemente o custo por m3 de material desmontado reduzido. Os

fragmentos podero ser mais grossos. Os tempos dos retardos produzem os

seguintes efeitos:

a) menores tempos de retardo causam pilhas mais altas e mais prximas

face;



54/146

53

b) menores tempos de retardo causam mais a quebra lateral do banco (end

break);

c) menores tempos de retardo causam onda area;

d) menores tempos de retardo apresentam maior potencial de ultralanamento

(fly rock);

e) maiores tempos de retardo diminuem a vibrao do terreno;

f) maiores tempos de retardo diminuem a incidncia da quebra para trs

(backbreak).

As figuras 19, 20 e 21 mostram diferentes tipos de ligao.

Figura 19: a) ligao em um banco que apresenta apenas uma face livre;

b) ligao em um banco que apresenta duas faces livres.


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54

Figura 20 - Ligao em V utilizada para se obter uma pilha mais alta e uma melhor

fragmentao, utilizando o sistema de iniciao de tubos de choque.

Figura 21 - Sistema de iniciao down -the-hole utilizada para evitar cortes na ligao.

7. MTODOS DE AVALIAO DO DESEMPENHO DO DESMONTE DEROCHA

Prof. Valdir Costa e


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55

Nas operaes mineiras utilizam-se os seguintes mtodos:

anlise quantitativa visual;

mtodo fotogrfico;

mtodo fotogramtrico;

fotografia ultra-rpida

estudo da produtividade dos equipamentos;

curva granulomtrica completa (Fragmentation Photoanalysis System

WipFrag e SplitSet);

volume do material que requer fragmentao secundaria (fogacho); interrupes pela presena de mataces no britador primrio.

8. PLANO DE FOGO NA LAVRA SUBTERRNEA



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58/146

57

so utilizadas na abertura de grandes tneis onde a seo demasiada

grande para ser coberta pelo equipamento de perfurao ou quando as

caractersticas geomecnicas das rochas no permitem a escavao plena

seo.

As cinco formas de ataque mais comuns so:

Seo Plena;

Galeria Superior e Bancada;

Galeria Lateral;

Abertura Integral da Galeria Superior e Bancada;

Galerias mltiplas.

Seo Plena

Sempre que possvel o sistema conhecido por sistema ingls ou da seoplena avano integral da seo escolhido para realizar um determinado

avano de uma s vez.

As principais vantagens da abertura de tneis por seo plena constituem que

esse tipo de avano permite a aplicao de equipamento de alta capacidade, e

conseqentemente o procedimento que atinge as maiores velocidades de

avano nas frentes.

Existem srias restries quando as sees so maiores principalmente em

reas de grande tenso tectnica, quando a descompresso da rocha pode

causar srios problemas de exploso da rocha (rock bursting).

Galeria Superior e Bancada


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58

A rea total retirada em duas sees, sendo a superior uma galeria de seo

em forma de arco (parte da pata de cavalo) sempre em primeiro lugar, ficando

sempre frente da bancada inferior.

As principais vantagens desta forma de ataque esto na reduo de armaes,

pois sempre h bancadas para trabalhar em cima.

O avano da bancada inferior fica condicionado ao avano da abertura da

galeria superior, assim algum problema que ocorra na parte superior se reflete

no avano inferior.

A figura 22 mostra detalhes dessa forma de ataque.

Figura 22 Forma mista de ataque do tnele galeria

Galeria Lateral

O sistema de ataque que abre a metade da rea da seo do tnel, porm

subdividindo o mesmo em duas galerias que so detonadas em separado,

tambm conhecido pelo nome de sistema belga.


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59

Na escolha da forma de ataque ou mtodo de escavao deve-se levar em

conta o sistema de suporte a ser empregado. Esta seleo de mtodo sempre

consiste de num compromisso de entre uma tentativa de acelerar ao mximo a

operao de abertura e a necessidade de suportar a rocha antes que esta caia

no tnel originando problemas de segurana ou estabilidade. Por isso o mtodo

de ataque depende do comportamento e da dimenso e forma da seo

transversal do tnel, e principalmente do tipo e natureza e comportamento

mecnico estrutural da rocha.

A figura 23 a) mostra os tipos de sistemas de avanos, enquanto a figura 23b)

mostra as perfuraes e um tnel com avano em duas sees. J a figura 24

mostra uma perfurao de um tnel/galeria efetuada por um jumbo.

Figura 23 - a) tipos de sistemas de avanos; b) tnel com avano em

duas sees.



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60

Figura 24 - Perfurao de um tnel sendo efetuada por um jumbo.

Piles

Para um desmonte ser econmico, e necessrio que a rocha a ser desmontada

tenha face livre. Em algumas aplicaes de desmontes essas faces livres

inexistem. o caso do desenvolvimento de tneis, poos (shafts), e outras

aberturas subterrneas, onde se torna necessrio criar faces livresartificialmente. Isto feito preliminarmente no desmonte principal, atravs da

perfurao e detonao de uma abertura na face da perfurao. Essa abertura

denominada pilo (cut).

A seleo do pilo depende no somente das caractersticas da rocha e da

presena de juntas e planos de fraquezas, mas tambm da habilidade do

operador, do equipamento utilizado, do tamanho da frente e da profundidade

do desmonte. Os principais tipos de pilo so:

Pilo em centro ou em pirmide (Center Cut) figura 25

Pilo em V (Wedge Cut) figura 26

Pilo Noruegus (The Draw Cut) figura 27

Pilo Coromant figura 28


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61

Pilo queimado ou estraalhante (The Burn Cut) figura 29

Pilo em Cratera

Pilo Circular ou Pilo de Furos Grandes

Pilo em Pirmide

O pilo em pirmide, tambm conhecido por pilo alemo, caracteriza-se por

ter os 3 ou 4 furos centrais convergentes a um ponto. Usa-se principalmente

em poos e chamins. Em trechos horizontais este pilo no tem sido muitoutilizado devido aos furos desviados para baixo.

Figura 25 - Pilo em Centro ou em Pirmide


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62

Pilo em V ou em Cunha

No mais so necessrios os furos descarregados de dimetro grande, pois o

alvio da rocha, dado o ngulo do furo em relao face livre, faz-se no mais

em direo a um furo descarregado, mas em direo prpria face livre.

Figura 26 - Pilo em V (em cunha)



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63

Pilo Noruegus

O pilo noruegus consta de uma combinao do pilo em V com o pilo em

leque. Apresenta-se simtrico em relao ao eixo vertical do tnel e tem sido

utilizado com sucesso em rochas com fissuramento horizontal.

Figura 27 - Pilo Noruegus


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64

Pilo Coromant

Consiste na perfurao de dois furos secantes de igual dimetro, que

constituem a face livre em forma de 8 para as primeiras cargas

Figura 28 Pilo Coromant

Pilo em Cratera

Esse tipo de pilo desenvolvido originalmente por Hino no Japo, aproveitandoo efeito cratera que as cargas de explosivo concentradas no fundo dos furos

produzem sobre a superfcie livre mais prxima.

Esta metodologia se aplica mais nas escavaes de chamins do que em

tneis.


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65

Pilo Queimado (Burn Cut)

O pilo queimado o mais utilizado na abertura de tneis e galerias. assimchamado porque consta de uma srie de furos, dos quais um ou mais no so

carregados. A detonao da carga se faz por fogos sucessivos, servindo os

furos no carregados como pontos de concentrao de tenses. As figuras 29

e 30 mostram o esquema de um pilo queimado.

Figura 29 - Pilo queimado de quatro sees

Figura 30 Vista Lateral do Pilo Queimado


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66

Exemplo prtico

Pretende-se realizar a escavao, em macio rochoso, dum tnel. As

dimenses do tnel so de 12 m de vo ou largura, 3,28 m de parede e 6 m de

altura de abbada. A rea da seo de 96 m2.

O tnel de 1500 m de extenso apresenta os seguintes dados de projeto:

Dimetro da perfurao (D1) = 38 mm = 0,038 m

Dimetro do furo central vazio do pilo - alargado (D2) = 127 mm = 0,127

m

ngulo de sada dos furos de contorno () = 3

Explosivo a ser utilizado: Emulso com as seguintes dimenses = 29mm x 610 mm; Explosivo (petecas): 22 mm x 500 mm; densidade da

peteca () = 1,0 g/cm3

Rocha e densidade: calcrio; = 2,7 g/cm3 = 2,7 t/m3

Pede-se dimensionar o plano de fogo e o consumo de explosivos e acessrios

necessrios para a execuo da obra.



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67

Soluo:

a) Clculo da profundidade do furo (H) e do Avano (X)

2

22 4,391,3415,0 DDH

mHH 8,3127,04,39127,01,3415,0 2

Avano (X)

mXmxHX 6,38,395,095,0

b) Clculo do 1 Quadrado do Pilo

Clculo da distncia a (centro a centro) entre os furos de carga do 1

quadrado e o furo alargado:

a = 1,5D2 = 1,5 x 0,127 m a = 0,19 m = 19 cm


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68

Clculo da razo linear (RL) para de= 29 mm

mkgRLxx

dRL e /759,015,1

4000

2914,3

4000

22

Tampo (T1)

T1 = a = 0,19 m = 19 cm

Carga explosiva por furo do 1Quadrado (Q1)

Q1 = (H T1) x RL = (3,8 m - 0,19 m) x 0,759 kg/m Q1 = 2,740 kg

Nmero de cartuchos por furo do 1quadrado (NC1)

6NC

m610,0

m19,0m8,3

cartuchodoocompriment

THNC 1

11

Distncia entre os furos do 1Quadrado ou Superfcie Livre (W1)

cmmWxmaW 2727,04142,119,02 11


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69

c) Clculo do 2 Quadrado do Pilo

A detonao do 1 Quadrado ocasionar uma abertura de 0,27 m x 0,27 m.

Clculo da distncia entre o centro do furo alargado e o centro do furo do 2

Quadrado (dcc2):

dcc2 = 1,5W1 = 1,5 x 0,27 m dcc2 = 0,405 = 41 cm

Clculo do lado do 2Quadrado (W2)

cm57m57,0W4142,1xm405,02dW 22cc2

T2 = 0,5W1 = 0,5 x 0,27 m T2 = 0,14 m = 14 cm


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70



Nmero de cartuchos por furo (NC2)

6

61,0

14,08,3

610,02

2

2

NCm

mm

m

THNC

d) Clculo do 3 Quadrado

A detonao do 2 Quadrado dar uma abertura de 0,57 m x 0,57 m.

dcc3 = 1,5W2 = 1,5 x 0,57 m dcc3 = 0,86 m = 86 cm

mWxmdW cc 22,14142,186,02 333


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71

T3 = 0,5W2 = 0,5 x 0,56 m T3 = 0,3 m = 30 cm




6

61,0

3,08,3

610,02

3

3

NCm

mm

m

THNC

e) Clculo do 4 Quadrado

A detonao do 3 Quadrado dar uma abertura de 1,22 m x 1,22 m.

dcc4 = ar + 0,5 x W3; sendo aro afastamento recomendado


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72

Pela tabela 10, ar= 1,0 m

Tabela 10- Valores do afastamento para diversos dimetros da perfuraoDimetro da perfurao Afastamento recomendado - ar (m)

25 mm = 1 0,75

29 mm = 1 1/8 0,80

32 mm = 1 084

38 mm = 1 1,00

51 mm = 2 1,18

dcc4 = 1 + 0,5 x 1,22 dcc4 = 1,61 m

mWxmdW cc 28,24142,161,12 444

T4 = 0,5ar= 0,5 x 1,00 m T4 = 0,5 m = 50 cm




5,5610,0

5,08,3

610,02

4

4

NCm

mm

m

TH

NC


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73

Clculo dos demais furos da seo

f) Furos do Piso (Sapateira, Levante)

Afastamento prtico (ar) do ltimo quadrado (ar= 1,0 m)

Clculo do Espaamento do levante (El)

El = 1,1ar = 1,1 x 1,0 m El = 1,1 m

Nmero de furos do piso (NFl)

1221,1

122

arg

l

p

l NFm

mINTE

TneldouraLINTNF


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74

O tampo dos furos de levante calculado atravs da seguinte expresso:

Tl = 0,2ar= 0,2 x 1,00 m Tl = 0,2 m = 20 cm

Carga explosiva de cada furo do levante (Ql)

Ql = (H Tl) x RL = (3,8 m - 0,2 m) x 0,759 kg/m Ql = 2,732 kg

Nmero de cartuchos por furo (NCl)

6

610,0

2,08,3

610,0

l

l

l NCm

mmTHNC

g) FUROS DA PAREDE

Neste caso teremos que executar a tcnica de Detonao Amortecida,

utilizando a tabela 11:


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75

Tabela 11 - Valores a serem aplicados na tcnica de Detonao

Amortecida.

Dimetro daperfurao (mm)

RL(kg/m)

Dimetro docartucho (mm)

Afastamento(ap), em metros

Espaamento(Ep), em metros

25 32 0,11 11 0,3 0,5 0,25 0,35

25 48 0,23 17 0,7 0,9 0,50 0,70

51 64 0,42 22 1,0 1,1 0,80 0,90

76 0,50 38 1,4 1,6

Logo para D1 = 38 mm, utilizando os valores mdios ap = 0,8 m e Ep = 0,6m.

Tp = 0,5ap = 0,5 x 0,8 m Tp = 0,4 m

RL = 0,230 kg/m

Clculo da carga dos furos da parede (Qp)

Qp = (H-Tp) x RL = (3,8 m 0,4 m) x 0,230 kg/m Qp = 0,782 kg

NCp = (H Tp) / 0,5 = (3,8 m 0,4 m) / 0,5 NCp = 7

8216,0

0,128,321

p

p

l

p NFxm

mmINTx

E

aparededaAlturaINTNF


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76

h) Furos do teto

Os furos do teto apresentam os mesmos dados que os furos da parede:

at = 0,8 m; Et = 0,6 m; Qt = 0,782 kg; Tt = 0,4 m

Nmero de furos do teto (NFt)

301

6,0

0,614,31

t

T

t NF

m

mxINT

E

RINTNF

sendo R = altura da abobada.

Nmero de furos do contorno (teto + parede) (NFc)


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77

3816,0

4,231

c

T

c NFm

mINT

E

LDINTNF

onde:

LD = (altura da parede al) x 2 + R = (3,28 m 1,0 m) x 2 + 3,14 x 6,0m

LD = 23,4 m

i) Furos intermedirios laterais ao pilo

Nmero de linhas verticais (NLV)

1

)(

liE

EDHhorizontalnadisponvelEspaoINTNLV


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78

sendo:

Eli = 1,1 x ar = 1,1 x 1,0 m Eli = 1,1 m

EDH = LT W4 2 x ap = 12 m - 2,28 m 2 x 0,8 EDH = 8,12 m

Sendo: LT = largura do tnel, ento:

811,1

12,8

NLV

m

mINTNLV

Nmero de linhas horizontais (NLH)

1

)(

ra

EDVverticalnadisponvelEspaoINTNLH

sendo:

ar = 1,0 m

EDV = ap al = 3,28 m 1,0 m EDV = 2,28 m; ento:

310,1

28,2

NLV

m

mINTNLH


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Nmero de furos intermedirios laterais ao pilo (NFil)

NFil = NLV x NLH = 8 x 3 NFil = 24

Clculo do Tampo (Til)

Til = 0,5 x ar = 0,5 x 1,0 m Til = 0,5 m

Clculo da carga por furo (Qil)

Qil = (H - Til ) x RL = (3,8 m 0,5 m) x 0,759 kg/m Qil = 2,505 kg

Clculo do nmero de cartuchos por furo (NCil)

NCil

= (H - Til) / 0,601 m = (3,8 m 0,5 m) / 0,601 m NC

il= 5,5


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Furos Intermedirios acima do pilo (Realce)

ai = 1,0 m (ltimo quadrado); Ei = 1,2 x ai = 1,2 m

Nmero de arcos e linhas (Nal)

Nal = INT(R ap) = INT(6,0 m 0,8 m) Nal = 5

Nmero de furos do 1arco superior (NF1)

132,1

)8,06(14,31

1

1

NF

m

mmINT

E

rINTNF

i


102,1

)0,18,06(14,32

2

2

NF

m

mmmINT

E

rINTNF

i


82,1

)0,10,18,06(14,33

3

3

NF

m

mmmmINT

E

rINTNF

i

Aps o 3 arco o espao disponvel na horizontal ser (Eh)

Eh = 12 m 2 x 0,8 m 4 x 1,2 m Eh = 5,6 m


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81

Nmero de furos na horizontal (NFh)

62,1

6,5

h

i

h

h NFm

mINTE

EINTNF

Clculo do tampo dos furos intermedirios acima do pilo (Tiap)

Tiap = 0,5 x ar = 0,5 x 1,0 m Tiap = 0,5 m

Clculo da carga dos furos intermedirios acima do pilo (Qiap)

Qiap = (H - Tiap ) x RL = (3,8 m 0,5 m) x 0,759 kg/m Qiap = 2,505 kg

Clculo do nmero de cartuchos por furo (NCiap)

NCiap = (H - Tiap ) / 0,610 m = (3,8 m 0,5 m) / 0,610 m NCiap = 5,5


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Resumo

Nmero de furos por detonao: 127 Dimetro dos furos carregados: 38 mm

Dimetro do furo vazio alargado: 127 mm Profundidade da perfurao por fogo: 3,8 m Avano mdio por detonao: 95 % x 3,8 m = 3,6 m Nmero total de detonaes: 1500 m / 3,6 m por detonao = 417

detonaes Volume total de rocha in situ por detonao (V): 3,6 m x 96 m2 =

346 m3

Sistemtica de carregamento do fogo (tabela 12)

Tabela 12 Resumo das cargas utilizadas por seo.

Regio Nmero de

furos

Dimenses do

explosivo

Carga por furo

(kg)

Total de

explosivo (kg)

1 Quadrado 4 29 mm x 200 mm 2,740 10,960

2 Quadrado 4 29 mm x 200 mm 2,778 11,110

3 Quadrado 4 29 mm x 200 mm 2,657 10,628

4 Quadrado 4 29 mm x 200 mm 2,505 10,020

Piso (sapateira) 12 29 mm x 200 mm 2,732 32,784

Paredes 8 17 mm x 500 mm 0,782 6,256

Teto 30 17 mm x 500 mm 0,782 23,460

Intermedirios

laterais ao pilo

24 29 mm x 200 mm 2,505 60,120

Intermedirios

acima do pilo

37 25 mm x 200 mm 2,505 92,685

Consumo total de explosivos por desmonte: 258,023 kg


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Consumo total de explosivos e acessrios por detonao

Cartuchos de 29 mm x 610 mm: 228,307 kg

Cartuchos de 17 mm x 500 mm: 29,716 kg

Espoleta no eltrica com retardo (Nonel-Tnel, Exel-T, Brinel-Tnel):127 peas

Cordel detonante: 115 m

Estopim espoletado (1,2 m): 2 peas

Consumo de explosivos e acessrios para o total da obra:

Cartuchos de 29 mm x 610 mm: 228,307 kg / detonao x 417 detonaes:95,20 t

Cartuchos de 15 mm x 500 mm: 29,716 kg / detonao x 417 detonaes:12,39 t

Espoleta no eltrica com retardo: 127 peas / desmonte x 417 detonaes:52.959 peas

Cordel detonante: 115 m / desmonte x 417 detonaes: 47.955 m

Estopim de segurana espoletado: 2 peas / desmonte x 417 detonaes: 834

Razo de carregamento (RC): 258,023 kg / 346 m3 RC = 745,73 g/m3


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Razo de carregamento (RC) em g/t:

745,73 g/m3

/ densidade da rocha = 745,73 g/m3

/ 2,7 t/m3

RC = 276,20 g/t

Metros perfurados por detonao (MPD)

MPD = 127 furos x 3,8 m MPD = 482,6 m

Perfurao especfica (PE)

PE = MPD / V = 482,6 m / 346 m3 PE = 1,39 m/m3

Ligao da Face do Tnel (figura 31)

Figura 31 Sequncia de iniciao dos furos.


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9. OTIMIZAO DO DESMONTE INSTRUMENTAO

9.1 Instrumentao

Na marcao dos furos (afastamento e espaamento), para que se obtenha a

mxima preciso, pode-se utilizar o GPS.

Na verificao da qualidade da perfurao utiliza-se o equipamento

denominado Boretrak(figura 32) permite determinar a profundidade exata dos

furos e dos desvios ocorridos durante a perfurao da rocha.

Figura 32 Perfilamento do furo com o Boretrak

Quando o macio rochoso contm cavernas e grandes fendas, recomenda-se o

uso da cmera de inspeo, evitando a ocorrncia de ultralanamentos,

principalmente quando o desmonte realizado com explosivos bombeados.

Ainda para evitar a ocorrncia de ultralanamento devido a irregularidades nas

faces da bancadas, deve-se fazer o perfilamento das mesmas, atravs do

equipamento denominado Laser Profile (Quarryman) figura 33, corrigindo-se,

logo em seguida, as quantidades de explosivos da primeira linha de detonao.



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86

Figura 33 Perfilamento da face da bancada com o Quarryman.

9.2 Equipamentos disponveis para gerao e anlise direta de dados

Nas avaliaes dsa distribuies granulomtricas dos desmontes de rochas

(figura 33) utilizam-se os sistemas de fotoanlises denominados WipFrag

(Canad) e SpliSet (Estados Unidos), que permitem quantificar a qualidade dosdesmontes de rocha, sem as famosas subjetividades.

Figura 33 Curva de distribuio granulomtrica obtida na fotoanlise.



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9.3 Resultados dos desmontes por explosivo

Um desmonte de rocha com o uso de explosivo atinge seu objetivo quando:

a) Apresenta uma boa fragmentao com um menor custo possvel.

b) No danifica (backbreak) a face e a rocha remanescente do prximobanco a ser perfurado.

c) No gera grandes problemas ambientais (vibrao do terreno,sobrepresso atmosfrica e ultralanamento).

d) Forma uma pilha mais adequada aos equipamentos de carregamento.

e) No gera grande quantidade de mataces e reps.

9.3.1 Presena de mataces na pilha de material detonado

Na maioria dos desmontes, inevitvel a ocorrncia de mataces devido aosseguintes fatores:

- presena de blocos pr-formados pelas presenas de descontinuidades(juntas e falhas);

- falta de carga nos furos, devido a entupimentos;

- desvios dos furos ocorridos durante a perfurao;

- alto grau de confinamento dos furos (afastamento grande ou tempo de retardocurto);

- irregularidades nas malhas de perfurao.

- face da bancada bastante irregular;

- falhas de explosivos e/ou acessrios de iniciao;

- blocos formados pela quebra-pra-trs (back break) do desmonte anterior.


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9.3.2 Volume de material para a fragmentao secundria

O volume mximo de material para a fragmentao secundria bastante

controvertido. Entretanto, alguns autores sugerem um volume mximo de 5%em relao aos fragmentos presentes na pilha.

9.3.3 Produo e interrupo do britador primrio

A produo do britador (t/h) e, consequentemente, dos equipamentos de

transporte e moagem, so bastante afetados pelo engaiolamento de blocos no

britador. Estudos desenvolvidos na Mina de Sossego, da Vale, Par, indicaram

que um aumento significativo na razo de carregamento dos fogos, reduziram onmero de mataces e a produtividade do britador e dos equipamentos de

transporte (caminhes), tendo com consequncia, uma maior produo na

moagem, contribuindo para uma operao unitria bastante lucrativa.

9.3.4 Geometria da pilha de material desmontado

A geometria da pilha fundamental para a produtividade dos equipamentos de

carregamento (carregadeiras e escavadeiras). A figura 34 mostra a forma de

pilha mais adequada para o equipamento de carregamento.

Figura 34: a) altura de pilha apropriada para a p carregadeira de pequeno porte;

b) altura da pilha apropriada para escavadeiras a cabo e hidrulica.



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9.4 Avaliao dos explosivos utilizados

Na avaliao do desempenho dos explosivos utilizados no desmonte de rocha,

os seguintes fatores devem ser levados em conta:

- qualidade da fragmentao;

- custo da tonelada de rocha desmontada;

- presena de fumaas negras ou alaranjadas (indicador de explosivodesbalanceado).

- ndice de falhas dos explosivos.

- resistncia a gua (nmero de horas ou dias).


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10. EFEITOS SECUNDRIOS DAS DETONAES

A detonao de uma carga explosiva contida em um furo gera presses

instantneas que podem atingir nveis que variam de 2 a 10 GPa, dependendo

das caractersticas e quantidades do explosivo utilizado.

Parte da energia gerada pelo explosivo vai trabalhar na quebra e lanamento

da massa rochosa; outra parte vai passar diretamente ao macio rochoso na

forma de ondas de choque instveis, de alta velocidade (body waves), que vai

se propagar pelo macio, sob forma ondulatria, provocando vibraes, at que

a energia se dissipe; uma terceira parte da energia de detonao vai ser

transmitida atmosfera, provocando rudos e onda area (sobrepresso

atmosfrica). A figura 35 mostra os principais problemas gerados pelos

desmontes de rochas.

Figura 35 - Perturbaes originadas pelos desmontes de rochas.

Detonaes realizadas prximas a locais muitas vezes geram conflitos devido

a impactos ambientais. Um dos principais problemas de atrito da comunidade

com a minerao o desmonte de rochas por explosivo. Nestas situaes, os



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responsveis pelas detonaes tm, muitas vezes, pouco o que fazer, pois

tentam encontrar um plano de fogo para otimizar o desmonte de rocha sem

realizar uma pesquisa, com o uso adequado de instrumentao, para

determinar a influencia de diversos parmetros nos problemas ambientais

gerados pelas detonaes com o uso de explosivos.

A maioria dos pases tem normas locais, que especificam legalmente nveis

aceitveis de vibrao do solo provocadas por detonaes. Estas normas so

baseadas em pesquisas que relacionam o pico da velocidade com os dados

estruturais. No Brasil a ABNT (Associao Brasileira de Normas Tcnicas)

estabeleceu normas, vlidas a partir de 31/10/2005, atravs da ABNT NBR

9653 (Norma Brasileira Registrada), para reduzir os riscos inerentes ao

desmonte de rocha com uso de explosivos em mineraes, estabelecendo os

seguintes parmetros a um grau compatvel com a tecnologia disponvel para a

segurana das populaes vizinhas:

A ABNT NBR 9653:2005 apresenta as seguintes definies:

a) velocidade de vibrao de partcula de pico: mximo valor instantneo da

velocidade de uma partcula em um ponto durante um determinado intervalo de

tempo, considerando como sendo o maior valor dentre os valores de pico das

componentes de velocidade de vibrao da partcula para o mesmo intervalo

de tempo;

b) velocidade de vibrao de partcula resultante de pico (VR): mximo

valor obtido pela soma vetorial das trs componentes ortogonais simultneas

de velocidade de vibrao de partcula, considerado ao longo de umdeterminado intervalo de tempo, isto :

2

v

2

T

2

L VVVVR

onde:


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VL, VT e VV so respectivamente os mdulos de velocidade de vibrao de

partcula, segundo as direes L - longitudinal, T - transversal e V vertical;

c) presso acstica: aquela provocada por uma onda de choque area comcomponentes na faixa audvel (20 Hz a 20.000 Hz) e no audvel, com uma

durao menor do que 1 s;

d) rea de operao: rea compreendida pela unio da rea de licenciamento

ambiental mais a rea de propriedade da empresa de minerao.

e) ultralanamento: arremesso de fragmentos de rocha decorrente do

desmonte com uso de explosivos, alm da rea de operao.

f) distncia escalonada (DE) ou distncia reduzida: calculada atravs da

seguinte expresso e usada para estimar a vibrao do terreno:

Q

DDE

onde:

D a distncia horizontal entre o ponto de medio e o ponto mais prximo da

detonao, em metros;

Q a carga mxima de explosivos a ser detonado por espera, em quilogramas.

g) desmonte de rocha com uso de explosivos: operao de arra

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Apostila Do Curso de Desmonte de Rocha 29-03-2011