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Estudo comparativo entre diversas técnicas de
desmonte para optimização económica e ambiental
João Gonçalves Cardoso
Dissertação para obtenção do grau de mestre em
Engenharia Geológica e de Minas
Orientadores:
Professora Doutora Ana Paula Alves Afonso Falcão Neves
Professor Doutor Pedro Alexandre Marques Bernardo
Júri
Presidente: Professor Doutor António Jorge Gonçalves de Sousa
Orientadora: Professora Doutora Ana Paula Alves Afonso Falcão Neves
Vogal: Doutor Gustavo André Paneiro
Novembro de 2015
ii
iii
Agradecimentos
O meu sincero agradecimento a todos aqueles que de algum modo contribuíram para a execução
deste trabalho.
À Professora Paula Falcão Neves e ao Professor Pedro Bernardo, pela disponibilidade em
assumir a orientação deste trabalho, pela colaboração, incentivo, simpatia e apoio que me têm
proporcionado ao longo deste percurso.
A todos os professores da Secção de Minas e Georrecursos pelos ensinamentos partilhados.
À Cimpor Souselas, pela oportunidade de estágio, nas pessoas de Eng.º Matos Ferreira, Eng.º
João Rolim e Engª. Catarina Navarro, pela sua disponibilidade, opiniões e pela partilha de
conhecimento.
Aos meus amigos e aos colegas de curso, a quem agradeço a amizade nestes anos de percurso
académico.
À minha família pela motivação e apoios dados, especialmente aos meus pais, tios e irmãos.
À Iris, um agradecimento muito especial pelo apoio, confiança e compreensão demonstrado
durante toda esta etapa da minha vida.
iv
v
Resumo
A utilização de explosivos no desmonte de maciços rochosos, provoca impactes ambientais
negativos tal como desconforto para as populações residentes nas imediações da exploração.
Actualmente utilizando as melhores técnicas da aplicação de explosivos e a respectiva
monitorização dos impactes, é possível reduzi-los dentro dos limites da legislação, conseguindo-
se uma menor incomodidade para as populações.
O grau de fragmentação da rocha num desmonte é um dos aspectos mais relevantes na
optimização dos custos de produção numa exploração mineira. Da qualidade da fragmentação
dependerão, posteriormente, os custos das operações de carga, transporte e britagem.
Consequentemente, o desmonte com explosivos obriga a um criterioso estudo de optimização
do dimensionamento do diagrama de fogo para se obter a fragmentação desejada.
É neste contexto que surge o presente trabalho, como uma abordagem preliminar para uma
possível melhoria, quer na minimização dos impactes ambientais, quer na eficiência
técnico/económica das operações subsequentes ao desmonte, ou seja, garantir uma boa
fragmentação que permita uma economia de recursos.
Considerou-se então a utilização do sistema de air-deck articulado com dispositivos de melhoria
de tamponamento, estudando o seu efeito teórico e comparando-o com trabalho de campo
realizado na pedreira da Cimpor de Souselas.
Com base no grau de fragmentação obtido por aplicação do método em teste, foi estimado a sua
influência em termos de custos nas operações subsequentes, nomeadamente carga, transporte
e britagem.
Este trabalho tem dois objectivos principais: (1) avaliar a viabilidade do método em teste e (2)
estimar o efeito do grau de fragmentação nos custos das operações subsequentes.
Palavras-chave: Desmonte com explosivos, Custos unitários, Impactes ambientais, air-deck,
grau de fragmentação.
vi
Abstract
The blasting operation in open pit mining, causes environmental impacts and discomfort to the
populations living in the surrounding areas. Currently are used the best techniques of explosives
application and their monitoring of environmental impacts, and it’s possible to reduce them within
the limits of the law, and managing to a minor inconvenience for people.
The degree of rock fragmentation after a blasting is one of the most important aspects in the
optimization of production costs in mining. The qualities of fragmentation influence the cost of
subsequently operations, like loading, transport and crushing. Because of that the blasting
explosives requires a careful study in order to optimize the design diagram of fire to achieve the
desired fragmentation.
It is in this context that the present work arises as a preliminary approach to a possible
improvement both in minimizing environmental impacts, as well as in the technical/economic
efficiency of subsequent operations. That ensures good fragmentation permitting saving features.
Then is considered the use of articulated air-deck system with plug’s to improve stemming quality,
studying the theoretical effect and comparing it, with fieldwork in the quarry of Cimpor - Souselas.
Based on the degree of fragmentation obtained by applying the method in test, was estimated
their influence in terms of cost in subsequent operations including loading, transport and crushing.
Keywords: Blasting, costs, unit operations, environmental impacts, air-deck, degree of
fragmentation.
vii
Índice
Agradecimentos ....................................................................................................................... iii
Resumo .................................................................................................................................... v
Abstract ................................................................................................................................... vi
1. Introdução ............................................................................................................................. 1
2. Escavação de Maciços Rochosos com Substâncias Explosivas ............................................ 3
2.1. Propriedades Geotécnicas das Rochas .......................................................................... 3
2.1.1. Escavabilidade de Maciços Rochoso (Critério de Franklin)....................................... 3
2.2. Substâncias explosivas na escavação de maciços rochosos .......................................... 5
2.2.1 Acção de explosivos no seio de rochas ..................................................................... 5
2.2.2. Propriedades essenciais (Energia específica, Velocidade e Pressão de detonação) 7
2.2.3 Explosivos de desmonte (diferentes tipos e suas aplicações) .................................... 8
2.2.4. Diagramas de fogo ................................................................................................ 10
2.2.5. Air-deck ................................................................................................................. 13
2.2.6. Dispositivos de melhoria de tamponamento ........................................................... 14
2.3. Impactes Ambientais de Desmontes com explosivos .................................................... 16
2.3.1. Onda aérea ........................................................................................................... 16
2.3.2. Poeiras .................................................................................................................. 17
2.3.3. Projecção de Blocos .............................................................................................. 18
2.3.4. Vibrações .............................................................................................................. 18
2.4. Influência da Fragmentação nas Operações Unitárias Subsequentes ao Desmonte ..... 21
2.4.1. Desmonte .............................................................................................................. 22
2.4.2. Carga .................................................................................................................... 23
2.4.3 Transporte .............................................................................................................. 24
2.5.4 Britagem ................................................................................................................. 24
2.5.5. Custos de produção e a sua relação com o grau de fragmentação......................... 24
2.5. Análise de fragmentação através de imagens ............................................................... 26
2.5.1. Split-Desktop ......................................................................................................... 27
2.5.2. Obtenção de imagens ............................................................................................ 27
2.5.3. Delineação ............................................................................................................ 27
2.5.4. Resultado Final ...................................................................................................... 28
3. Caso de Estudo................................................................................................................... 31
3.1. Metodologia.................................................................................................................. 32
3.1.1. Método CPS .......................................................................................................... 33
3.1.2. Método em teste .................................................................................................... 34
3.2. Desmonte realizado na bancada N60 ........................................................................... 36
3.3. Desmonte realizado na bancada S40 ........................................................................... 43
3.4. Avaliação Global dos Desmontes ................................................................................. 47
3.4.1. Avaliação Económica............................................................................................. 47
3.4.2. Avaliação de Impactes Ambientais ......................................................................... 49
viii
4. Avaliação da Influência da fragmentação nas operações carga, transporte e fragmentação primária................................................................................................................................... 53
4.1. Carga e transporte........................................................................................................ 53
4.1.1. Cálculo do custo hora de trabalho .......................................................................... 55
4.1.2. Influência da fragmentação nos ciclos dos equipamentos ...................................... 60
4.3. Fragmentação Primária ................................................................................................ 66
4.4. Influência da fragmentação no custo total. .................................................................... 68
5. Resultados e Discussão ...................................................................................................... 69
5.1. Impactes Ambientais .................................................................................................... 69
5.2. Avaliação da fragmentação .......................................................................................... 70
5.3. Análise económica dos dois métodos em estudo .......................................................... 71
5.3.1. Bancada N60 ......................................................................................................... 71
5.3.3. Bancada S40 ......................................................................................................... 72
5.4. Análise Geral ................................................................................................................ 73
6. Considerações finais ........................................................................................................... 75
6.1 Conclusões ................................................................................................................... 75
6.2. Trabalhos futuros ......................................................................................................... 76
Referências bibliográficas ....................................................................................................... 77
Anexos ................................................................................................................................... 82
Anexo I – Fichas dos desmontes ......................................................................................... 83
Anexos II - Resultados do Split Desktop para a análise granulométrica ............................... 88
ix
Lista de Tabelas
Tabela 1- Principais critérios de escavabilidade e respectivos parâmetros (Bastos, 1998). ........ 3
Tabela 2- Principais variáveis influenciando o processo de selecção de um explosivo, (Hartman,
1987; citado por Bernardo, 2004) .............................................................................................. 9
Tabela 3- Comparação entre substâncias explosivas de uso industrial. (Bernardo, 2004) .......... 9
Tabela 4- Dimensionamento geométrico de diagramas de fogo segundo Ash (modificado por
Dinis da Gama, 1998) ............................................................................................................. 10
Tabela 5 – Critério de Selecção do diâmetro de um furo.......................................................... 11
Tabela 6 - Competências de rocha vs consumo específico de explosivo (Jimeno et al, 2003) .. 13
Tabela 7 – Limites da onda aérea (Bhandari, 1997) ................................................................ 17
Tabela 8 – Factor de enchimento de uma pá carregadora, consoante a qualidade do desmonte.
(CAT, 2015) ............................................................................................................................ 23
Tabela 9 – Parâmetros geométricos do diagrama de fogo ....................................................... 34
Tabela 10 – Características do explosivo utilizado. .................................................................. 34
Tabela 11 – Parâmetros de diagrama de fogo. ........................................................................ 36
Tabela 12 – Variação da quantidade de explosivo utilizado segundo o método em teste quando
comparado com o método CPS. .............................................................................................. 37
Tabela 13 – Variação dos consumos específicos quando aplicado o método em teste. ........... 37
Tabela 14 – Resultados .......................................................................................................... 39
Tabela 15 – Coeficiente de Uniformidade ................................................................................ 39
Tabela 16 – Variação dos valores obtidos pelo método em teste quando comparado com o
método CPS. .......................................................................................................................... 40
Tabela 17 - Parâmetros de diagrama de fogo. ......................................................................... 43
Tabela 18 - Variação da quantidade de explosivo utilizado segundo o método em teste quando
comparado com o método CPS. .............................................................................................. 44
Tabela 19 - Variação dos consumos específicos quando aplicado o método em teste. ............ 44
Tabela 20 – Resultados análise granulométrica....................................................................... 45
Tabela 21 – Coeficiente de uniformidade................................................................................. 45
Tabela 22 – Variação dos Valores de vibrações e onda aérea entre o método CPS e o método
em teste. ................................................................................................................................. 46
Tabela 23 – Quantidade de rocha desmontada por desmonte. ................................................ 47
Tabela 24 – Consumos específicos e custos por tonelada. ...................................................... 48
x
Tabela 25 – Limites da velocidade de vibração admissível estabelecidos pela NP 2074 de 1983
(expressos em mm/s). ............................................................................................................. 50
Tabela 26 – Factor de Ponderação Ambiental para o descritor vibrações e onda aérea. .......... 51
Tabela 27 – Especificações do Equipamento (Cat Performance Handbook) ............................ 54
Tabela 28 - Especificações do Dumper 775G (Cat Performance Handbook). .......................... 54
Tabela 29 – Cálculo dos custos de propriedade ...................................................................... 55
Tabela 30 - Custo com consumíveis. (IGME, 1995) ................................................................. 57
Tabela 31 – Cálculo dos custos hora da pá carregadora ......................................................... 58
Tabela 32 - Cálculo dos custos hora do Dumper ..................................................................... 59
Tabela 33 – Valores considerados para a capacidade de carga dos equipamentos. ................ 60
Tabela 34 – Número de ciclos por hora da pá carregadora. ..................................................... 61
Tabela 35 – Volume real carregado pela pá carregadora. ........................................................ 61
Tabela 36 – Número de dumper’s carregados por hora. .......................................................... 62
Tabela 37 – Material movimentado por hora. ........................................................................... 62
Tabela 38 – Custo da operação de carga por tonelada. ........................................................... 62
Tabela 39 – Tempo de ciclo de um dumper. ............................................................................ 64
Tabela 40 – Número de ciclos por hora de um dumper. ........................................................... 64
Tabela 41 - Número de dumper’s a utilizar. ............................................................................. 64
Tabela 42 – Custo por tonelada da operação de transporte ..................................................... 65
Tabela 43 – Aplicação da fórmula de Bond para o cálculo do custo de fragmentação. ............. 67
Tabela 44 – Análise de fragmentação ..................................................................................... 71
xi
Lista de Figuras
Figura 1- Classificação da escavabilidade de maciços rochosos, segundo Franklin et al. .......... 4
Figura 2 - Sequência temporal de eventos verificados numa detonação em rocha situada na
vizinhança de uma superfície livre (adaptado de Hartman,(1992) por Bernardo (2004). ............. 7
Figura 3 - Parâmetros de um diagrama de fogo para desmontes em bancadas a céu aberto
(adaptado de IGM, 1999) ........................................................................................................ 10
Figura 4 – Esquema da técnica de air-deck, quando comparado com o método tradicional. .... 13
Figura 5 - Analise da fragmentação em função da percentagem de volume de air-deck (Cleeton,
1997) ...................................................................................................................................... 14
Figura 6 – Plugs ...................................................................................................................... 15
Figura 7 – Aplicação do plug. .................................................................................................. 15
Figura 8 – Esquema do furo com plug. .................................................................................... 15
Figura 9- Efeitos das vibrações nas estruturas segundo a distância, a geologia e o tipo da
estrutura (Bernardo, 2004) ...................................................................................................... 20
Figura 10 – Diagrama das operações unitárias de uma exploração mineira. (Adaptado de
Hustrulid, 1999)....................................................................................................................... 21
Figura 11 – Relação entre o custo unitário com perfuração e desmonte com explosivoso com o
grau de fragmentação. (adaptado de Dinis da Gama, 1993) .................................................... 22
Figura 12 – Minimização de custos nas várias operações unitárias em função da dimensão dos
fragmentos e consequentes impactes ambientais (Dinis da Gama & Jimeno, 1993). ............... 25
Figura 13 – Imagem antes e depois da delineação. ................................................................. 28
Figura 14 – Correcção de erros da delineação automática. ..................................................... 28
Figura 15 – Resultados obtidos da análise granulométrica. ..................................................... 29
Figura 16 – Exemplo de curva granulométrica obtida com o Split-desktop. .............................. 29
Figura 17 - Centro de Produção de Souselas .......................................................................... 31
Figura 18 – Imagem aérea da pedreira da Serra do Alhastro. .................................................. 31
Figura 19 - Metodologia proposta ............................................................................................ 32
Figura 20 – Localização das bancadas em estudo. ................................................................. 33
Figura 21 – Esquema do método em teste. ............................................................................. 35
Figura 22 – Desmontes realizados na bancada N60. ............................................................... 36
Figura 23 – Curva Granulométrica........................................................................................... 38
Figura 24 - Sequência de imagens do desmonte realizado no dia 19-11 (Método CPS). .......... 41
xii
Figura 25 - Sequência de imagens do desmonte realizado no dia 21-11 (Método em teste)..... 41
Figura 26 – Diagrama de fogo, identificando o furo defeituoso. ................................................ 42
Figura 27 – Resultado do desmonte. ....................................................................................... 42
Figura 28 - Desmontes realizados na bancada S40. ................................................................ 43
Figura 29 - Curva Granulométrica bancada S40. ..................................................................... 45
Figura 30 – Sequência de imagens do desmonte realizado no dia 24-11 ................................. 46
Figura 31 – Desmontes bancada S40...................................................................................... 47
Figura 32 – Influência do consumo específico no DMF. ........................................................... 48
Figura 33 – Evolução do custo por tonelada com o aumento da DMF. ..................................... 49
Figura 34 – Relação entre o Factor de Ponderação Ambiental e a dimensão média dos
fragmentos. ............................................................................................................................. 51
Figura 35 – Equipamentos utilizados na operação de carga e transporte. ................................ 53
Figura 36 – Cat 990 ................................................................................................................ 53
Figura 37 – Dumper 775D (http://www.trucksplanet.com/catalog/model.php?id=1105)............. 54
Figura 38 – Tempo de vida dos pneus para um Dumper (Ashley, 2015). ................................. 57
Figura 39 - Tempo de vida dos pneus para uma Pá Carregadora (Ashley, 2015). .................... 57
Figura 40 – Tipo de enchimento do balde. (CAT, 2015) ........................................................... 60
Figura 41 – Custo por tonelada da operação de carga vs DMF................................................ 63
Figura 42 – Custo por tonelada da operação de transporte vs DMF. ........................................ 65
Figura 43 – Custo por tonelada na britagem vs DMF. .............................................................. 67
Figura 44 - Custo total por tonelada vs DMF............................................................................ 68
Figura 45 – Desmonte bancada N60 método CPS. ................................................................. 70
Figura 46 – Desmonte bancada N60 método em teste. ........................................................... 70
Figura 47 - Custo das várias operações unitárias para os dois métodos em estudo. ................ 72
Figura 48 – Custo das várias operações unitárias para os dois métodos em estudo. ............... 72
Figura 49 – Relação entre o custo por tonelada das várias operações e o DMF. ..................... 73
Figura 50 – Correlação entre o factor de ponderação ambiental e o DMF ................................ 74
xiii
Lista de Abreviaturas
Pd – Pressão de detonação (GPa)
VOD – Velocidade de detonação (m/s)
q – Consumo específico
Q – Carga máxima por retardo (kg/retardo)
DMF – Dimensão média dos fragmentos (cm)
ϕ 90, 70, 60, 10 - diâmetro em que 90, 70, 60 e 10% das partículas em peso têm dimensão inferior a
esse diâmetro (cm)
Fv – Factor de ponderação para as vibrações
W – Representa a energia consumida na fragmentação por unidade de massa (kwh/t)
Wi – Representa energia específica do material a cominuir (kwh/t)
H – altura da bancada (m)
Hc – altura da carga de coluna no furo (m)
Hf – altura da carga de fundo no furo (m)
ϕf – diâmetro do furo (mm)
A – afastamento (m)
r – massa volúmica da rocha (t/m3)
xiv
1
1. Introdução
A utilização de explosivos para a fragmentação de rochas é praticada desde o século XVII,
quando se começou a utilizar pólvora em minas, tornando-se rapidamente num dos métodos
mais populares de fragmentação.
Não estando a sua aplicação teorizada, a sua utilização era absolutamente empírica criando por
isso graves falhas de segurança, má utilização de recursos e sérios impactes ambientais. Sendo
por muitos considerada uma arte, nascida a partir da perícia e experiência dos operadores de
explosivos.
A evolução técnica incidiu essencialmente em aspectos de produtividade, tendo aliás como todas
as actividades económicas, pouca sensibilidade com os aspectos ambientais.
Actualmente a sociedade é cada vez mais sensível aos aspectos de protecção ambiental, pelo
que a actividade de exploração mineira tem também a obrigação e o dever, de minimizar os
impactes ambientais provocados pela sua actividade.
Por conseguinte qualquer plano de lavra deverá adoptar, por força de lei, medidas e sistemas de
protecção do ambiente, bem como um plano de recuperação ambiental e paisagística.
Nos dias hoje e com as investigações desenvolvidas ao longo das últimas décadas, a utilização
de substâncias explosivas para desmontes de rocha já é uma técnica com fundamentos teóricos
e princípios científicos.
Qualquer exploração mineira ou obra geotécnica que recorra a substâncias explosivas e seja
executada nas imediações de uma zona habitacional, produz sempre impactes ambientais
diversos.
Estas consequências raramente são bem recebidas pelas comunidades, o que faz com que as
explorações mineiras ou obras civis estejam sempre sobre enorme pressão da opinião pública
para reduzir ao máximo estas ocorrências.
Apesar de frequentemente se admitir que são fenómenos inevitáveis, mas transitórios no caso
das obras civis, tecnicamente sabe-se que a intensidade elevada desses impactes por vezes
estão associados a erros no dimensionamento dos desmontes, quer nas quantidades ou tipos
de explosivo utilizado, quer nas temporizações associadas que provocam a acumulação de
quantidades de explosivos detonados no mesmo instante de tempo (retardo), aumentando de
forma drástica o impacte ambiental provocado pelo desmonte.
Para cumprimento das medidas de protecção ambiental, existe hoje em dia, uma necessidade
crescente de monitorizar, controlar e minimizar tais impactes, reforçando a necessidade de saber
caracterizar os fenómenos associados, com a fragmentação de rochas com recurso a explosivos.
2
Tal atitude, permitirá, não só a protecção da população e das estruturas envolventes, mas
também maior economia e eficiência no desmonte. Pois sabe-se que esta é compatível com a
minimização dos impactes, ao contrário do que sucede na maioria das outras actividades
industriais (Dinis da Gama, 1998).
Outro aspecto importante no desmonte de rocha com explosivos é o grau de fragmentação obtido
do material desmontado. Dado que são conhecidas a sua influência nas operações mineiras
subsequentes, nomeadamente carga, transporte e britagem. Quanto maior o grau de
fragmentação obtido maior a eficiência das restantes operações.
A actual necessidade de redução de custos de produção em qualquer indústria requer a análise
de todos os factores económicos envolvidos. Numa exploração mineira, um dos aspectos mais
relevantes na optimização de custos é o grau de fragmentação do material, devido aos seus
efeitos directos na economia das operações unitárias.
A presente dissertação tem dois objectivos principais, sendo que o primeiro, consiste em avaliar
a viabilidade de aplicação do método em teste, que tem por base a utilização da técnica de air-
deck em conjunto com dispositivos de melhoria de tamponamento. A avaliação de viabilidade é
feita em termos de intensidade de impactes ambientais, custo por tonelada do desmonte, e
melhoria da fragmentação obtida. O segundo objectivo consiste em estimar o efeito do grau de
fragmentação nos custos unitários das operações subsequentes ao desmonte.
3
2. Escavação de Maciços Rochosos com Substâncias Explosivas
2.1. Propriedades Geotécnicas das Rochas
2.1.1. Escavabilidade de Maciços Rochoso (Critério de Franklin)
Uma das primeiras decisões a tomar, a nível de projecto, diz respeito à definição do método de
escavação, que normalmente, em presença de um maciço rochoso implica a perfuração e o
desmonte com explosivos enquanto para os solos envolve o uso de meios mecânicos (Figura 1).
Nos terrenos de tipo intermédio, poderão ser usados explosivos para desagregar e técnicas de
escarificação ou de ataque pontual.
Entende-se por escavabilidade de um maciço rochoso, a sua capacidade de resistência à acção
proporcionada pelos equipamentos de escavação, tanto mecânicos como explosivos. Esta
apetência do maciço para ser desagregado, é um factor determinante nas fases de projecto e de
execução. (Bastos, 1998)
Ao longo dos tempos, têm sido desenvolvidos vários critérios de classificação dos maciços
rochosos em função da sua escavabilidade. Estes critérios baseiam-se em diversos parâmetros
de avaliação, existindo alguns de concepção simples e outros que incorporam um largo conjunto
de características dos materiais e de equipamentos propostos (Tabela 1).
Tabela 1- Principais critérios de escavabilidade e respectivos parâmetros (Bastos, 1998).
Autores Parâmetros mecânicos associados
Franklin, 1971 Is50 (índice de resistência à compressão pontual) ou resistência à compressão uniaxial (RCU) ou número de Schmidt e espaçamento médio entre fracturas (F) ou RQD (Rock Quality Designation).
Weaver, 1975 Velocidade sísmica, dureza, grau de alteração e espaçamento (F), continuidade, preenchimento e orientação das fracturas.
Romana, 1981 RCU, RQD, grau de abrasividade (equivalente de sílica).
Kirsten, 1982 RCU, RQD, Jn e Jr do sistema de classificação Q (de Barton), posição relativa dos blocos, alteração de fracturas.
Abdullatif e Cruden, 1983 RMR (Rock Mass Rating).
Scoble e Muftuoglu, 1984 Grau de alteração, RCU, Is50, espaçamento de diaclases, espessura (ou possança) média da estratificação.
Hadjigiorgiou e Scoble, 1988
Is50, tamanho dos blocos, disposição estrutural, grau de alteração.
Singh, 1989 Resistência à tracção, grau de alteração, grau de abrasividade, espaçamento das fracturas.
4
O método desenvolvido por Franklin (1971) foi inovador, ao propor uma sistematização do
conceito de escavabilidade. Tem por base uma classificação do maciço rochoso com base em
parâmetros obtidos em testemunhos de sondagens, relacionando a resistência da rocha (Is50 -
índice de resistência à carga pontual) com o espaçamento médio entre fracturas. Estes
parâmetros podem ainda ser correlacionáveis com outras grandezas, o Is50 com a resistência à
compressão simples e com o número de Schmidt e, o espaçamento médio entre fracturas com
o RQD.
Este método, conforme se pode observar na Figura 1, define quatro métodos de desmonte do
maciço rochoso:
Escavação mecânica;
Escarificação;
Uso de explosivos para desagregação;
Desmonte com explosivo.
Devido à data da sua concepção, a classificação encontra-se um tanto imprecisa, uma vez que
os equipamentos de escavação e as tecnologias associadas evoluíram consideravelmente,
tornando possível a expansão das áreas de escavação mecânica e escarificação para as zonas
de desmonte com recurso a substâncias explosivas. No entanto, mantém-se como uma boa base
de trabalho relativamente às características resistentes do maciço rochoso (Bastos, 1998).
Este método apesar da sua aparente simplicidade ainda hoje é o método de eleição de muitos
projectistas, dado a sua ampla abrangência.
Por não contemplar todos os parâmetros que, por vezes, são necessários à caracterização dos
maciços rochosos, o critério de Franklin poderá ser complementado com outros parâmetros tais
como orientação das fracturas no maciço ou a influência da água subterrânea.
Figura 1- Classificação da escavabilidade de maciços rochosos, segundo Franklin et al.
(adaptado de Franklin et al, 1971, in López Jimeno e Díaz Méndez, 1997)
5
Convém referir que este, assim como outros critérios de classificação de escavibilidade de
maciços rochosos, não contemplam alguns dos restantes factores relacionados com o desmonte
de rocha, e que podem ser limitativos quanto ao método de escavação a utilizar, nomeadamente,
factores ambientais, económicos, estruturais, etc. (Louro, 2009).
2.2. Substâncias explosivas na escavação de maciços rochosos
Entende-se por explosivo, como um composto químico ou mistura de compostos, que, quando
iniciado por calor, impacto, fricção ou choque, tem capacidade de entrar numa rápida
decomposição, libertando uma considerável quantidade de calor e gás (Hartman, 1992).
A indústria dos explosivos viveu mudanças substanciais desde 1985, com muitas técnicas
tradicionais a tornarem-se obsoletas tendo os explosivos evoluído drasticamente
(Hartman, 1992). Desde 2000 que a utilização de ANFO e emulsões se tornou prática corrente
tanto na exploração mineira como obras de construção civil, sendo que o primeiro se encontra
actualmente em desuso.
O recurso a fórmulas empíricas e ao trabalho por tentativas é muitas das vezes a única solução
disponível para projectar adequadamente um desmonte, devido à dificuldade intrínseca do
problema.
Os explosivos podem ser classificados como deflagrantes ou detonantes, sendo que os primeiros
se caracterizam por a detonação se dar por meio de uma combustão dos seus constituintes, que
se processa a uma velocidade inferior à do som. As pólvoras são um exemplo de um explosivo
deflagrante. Os explosivos detonantes, dependendo da sua composição, decompõem-se a
velocidades muito superiores quando comparado com os referidos anteriormente. No decorrer
da sua decomposição é produzido um volume considerável de gás, a temperatura e pressão
extremamente elevadas.
Actualmente os explosivos detonantes são aqueles que são utilizados nas principais obras
mineiras e geotécnicas.
2.2.1 Acção de explosivos no seio de rochas
Muitas teorias têm sido propostas sobre o mecanismo de fragmentação das rochas devido à
acção das substâncias explosivas. Tal como foi referido anteriormente, segundo Konya e Walter
(1990), dois mecanismos distintos têm lugar neste processo: em primeiro lugar, uma onda de
choque, do tipo compressiva, desenvolve-se em torno da carga explosiva; em segundo lugar,
após a passagem da onda de compressão ao longo da rocha, a pressão do gás no furo submete
novamente a rocha a tensões de compressão.
Sendo assim, a detonação das cargas explosivas nos furos, ocorre em duas fases distintas
(Bernardo, 2009):
6
fase dinâmica – o maciço é sujeito a uma perturbação dinâmica violenta, aplicada num
curto espaço de tempo, que é produzida por uma onda de choque que se desloca a uma
velocidade que é essencialmente dependente do tipo de rocha, mas também do tipo de
explosivo. A onda, propagando-se radialmente a partir do furo, é gradualmente atenuada
com a distância, o que dá lugar a um regime de propagação duma onda de tensão
compressiva, do tipo sónico;
fase quase-estática – é caracterizada pela expansão dos gases resultantes da
detonação da carga explosiva, originando a aplicação de tensões elevadas, em regime
quase estacionário. A designação atribuída (quase-estática) deve-se à ordem de
grandeza dos tempos associados a esta fase, visto que, a propagação das ondas de
tensão ocorre na ordem de grandeza das dezenas de microsegundos, a pressurização
dos gases ocorre por vários milisegundos.
Assim, a fase dinâmica corresponderá à acção das ondas de choque no maciço rochoso, e a
fase quase-estática é aquela devida ao trabalho mecânico realizado pelos gases provenientes
da reacção química de decomposição do explosivo, ou seja, corresponde ao deslocamento dos
blocos do maciço rochoso.
Há que salientar ainda a contribuição de um outro mecanismo no arranque de rochas com
explosivos: a rotura por reflexão de ondas em superfícies livres da rocha. Quando as cargas
explosivas são detonadas nas proximidades dessas superfícies, ocorre um tipo de fracturação
característico, designado por “escamação periférica”, cuja natureza depende exclusivamente do
mecanismo dinâmico desencadeado pela onda de choque, não havendo qualquer participação
da energia contida nos gases da explosão (Dinis da Gama, 2003).
Logo após a detonação, tem lugar a deformação da zona fragmentada em torno do furo,
seguindo-se a iniciação e propagação de fracturas radiais por acção da tensão de tracção, na
direcção tangencial, associada à onda emitida. Quando esta última atinge a superfície de
separação rocha-ar, passa a transportar tracções na direcção radial, que originam a escamação
periférica, a qual se vai desenvolvendo até maior ou menor distância para o interior do maciço
rochoso, simultaneamente com o prolongamento das fracturas radiais previamente formadas.
Finalmente, os gases da explosão passam a desenvolver o processo de expansão, do qual
resultam a abertura das fendas radiais, a definição da forma geométrica final da cratera e ainda
a projecção dos fragmentos de rocha arrancados (Dinis da Gama, 2007).
Para a propagação de fracturas radiais contribui também a existência de micro-fracturas naturais
e outras fissuras, sobretudo as causadas pelas operações de perfuração, que precedem o
arranque com explosivos (Bernardo, 2004). A sequência dos eventos encontra-se
esquematizada na Figura 2.
7
Figura 2 - Sequência temporal de eventos verificados numa detonação em rocha situada na vizinhança de uma superfície livre (adaptado de Hartman,(1992) por Bernardo (2004)).
2.2.2. Propriedades essenciais (Energia específica, Velocidade e Pressão de detonação)
Entende-se por energia específica como energia total libertada por um explosivo, podendo ser
dividida em duas componentes: a energia da onda de choque (designada por fase dinâmica) e a
energia dos gases em expansão (designada por fase quase-estática). A componente de choque
da energia é produzida pela elevada pressão da frente de detonação à medida que esta progride
ao longo da carga explosiva e embate nas paredes do furo. A sua magnitude é proporcional à
densidade da carga explosiva e velocidade de detonação. Esta componente é a que primeiro
contribui para a rotura do maciço. A energia dos gases é a outra componente da energia total
libertada definindo-se como a energia a alta pressão e temperatura existente após a passagem
da onda de choque. Esta componente exerce uma forte pressão nas paredes do furo já fracturado
pela acção da onda de choque, originando o deslocamento do material rochoso. (Bernardo, 2009)
A velocidade de detonação define-se como a velocidade a que a onda de detonação se
propaga ao longo da coluna de explosivo e define o ritmo de libertação de energia. Os explosivos
comerciais têm uma velocidade de detonação entre os 1500 m/s para o ANFO e os 6700 m/s
para o cordão detonante, sendo que a maioria dos explosivos comerciais têm velocidades entre
3000 m/s e 5000 m/s. Por norma, quanto maior a velocidade de detonação de um explosivo mais
adequado será a sua aplicação para fragmentar rochas de maior dureza. (Hartman, 1992).
Existem vários factores que afectam a velocidade de detonação, sendo de salientar o diâmetro
da carga, densidade, grau de confinamento, temperatura e iniciação.
No instante que um explosivo detona, é libertada uma intensa pressão, sob a forma de onda de
choque, que faz sentir em todos os locais por uma fracção de segundo. A pressão de detonação
define-se como a máxima pressão teórica existente na zona de reacção, medida no plano
Chapman-Jouget (plano C-J), plano esse onde a reacção química é completa, assumindo-se
uma detonação ideal (Bernardo, 2009). A equação que define este parâmetro é:
8
𝑷𝒅 =𝝆𝒆 × 𝑽𝒅
𝟐
𝟒 (2.1)
Pd : pressão de detonação (kPa).
𝜌𝑒: massa volúmica da substância explosiva (kg\m3).
Vd : velocidade de detonação (m/s).
2.2.3 Explosivos de desmonte (diferentes tipos e suas aplicações)
Existem essencialmente 3 classes de explosivos industriais actualmente disponíveis no mercado,
quando classificados consoante a sua composição química:
Gelatinosos: caracterizam-se por ter por base a Nitroglicerina. Têm altas velocidades
de detonação, densidades e resistência à água.
Granulados: consiste numa mistura de nitrato de amónio, com hidrocarbonetos líquidos
(nomeadamente gasóleo). O principal exemplo deste tipo de explosivos é o ANFO. Estes
explosivos apresentam uma grande limitação, no que concerne à presença de água, uma
vez que para uma saturação superior a 10% o explosivo não detona.
Emulsões: Consiste numa solução aquosa de nitrato de amónio dispersa numa fase
exterior ou contínua, gasóleo, por intermédio da acção de agentes emulsionantes. A
estabilidade da estrutura do tipo água/óleo depende do emulsionante e a sua
sensibilidade da quantidade de ar ou das microesferas adicionadas para garantir a
estabilidade adequada. A redução da dimensão destas partículas é importante, pois um
maior contacto entre o oxidante e o combustível, resulta num aumento do grau e
eficiência das reacções, obtendo-se maiores velocidades de detonação (Bernardo,
2009).
No caso das Emulsões estas têm-se desenvolvido significativamente desde os anos 70, e têm
tido grande receptibilidade pelo mercado dadas as suas vantagens quando comparadas com os
restantes tipos de explosivos apresentados anteriormente. Entre as principais vantagens tem-se
o baixo custo, resistência à água, produtos com densidades entre 0,9 e 1,45 e elevada segurança
no manuseamento.
2.2.3.1. Critérios de selecção de explosivos de desmonte
A selecção do tipo de explosivo é um critério importante para o dimensionamento de um
desmonte, e consequentemente para os resultados a obter. O processo de selecção do tipo de
explosivo a utilizar em determinado desmonte, não deve ser visto apenas do ponto de vista
económico, uma vez que na maioria das situações não conduzem a um resultado global do
desmonte mais económico. Segundo Hartman (1987) os factores a considerar no processo de
selecção de um explosivo para o adequar à aplicação em causa, podem ser divididos em seis
grupos (Tabela 2).
9
Tabela 2- Principais variáveis influenciando o processo de selecção de um explosivo, (Hartman, 1987; citado por Bernardo, 2004)
Factores Económicos
- Custo de explosivo; - Custo da perfuração; - Outros custos (fragmentação secundária, transporte e britagem);
Características da rocha e do maciço rochoso
- Propriedades geomecânicas da rocha (densidade, velocidade de propagação das ondas, resistência à compressão e tracção dinâmicas); - Grau de fracturação do maciço
Tipo de explosivo
- Impedância característica; - Pressão de detonação, energia disponível e volume de gases; - Sensibilidade e condições de armazenamento;
Condições Existentes
- Dimensões da carga (diâmetro e comprimento); - Tipo e ponto de iniciação; - Atacamento e desacopolamento; - Presença de água;
Resultados Pretendidos - Volume de rocha a desmontar; - Grau de fragmentação a obter;
Restrições Ambientais
- Vibrações do terreno; - Onda aérea (ruído); -Libertação de poeiras; - Projecção de Blocos; - Sobrefacturação do maciço remanescente;
Uma vez que existe uma vasta gama de explosivos disponíveis no mercado, é essencial
conhecer as suas características de modo a eleger de forma qualitativa e quantitativa, o explosivo
mais adequado para os objectivos delineados.
A Tabela 3 apresenta as principais substâncias explosivas presentes no mercado nacional,
salientando, em termos das suas propriedades, as que mais influenciam a sua aplicação.
Tabela 3- Comparação entre substâncias explosivas de uso industrial. (Bernardo, 2004)
Substâncias explosivas Pólvoras Gelatinoso Granulado Emulsões
Composição base Nitrato de
potássio, Enxofre e Carbono
Nitroglicol ou Nitroglicerina
Nitrato de amónio e Gasóleo (ANFO)
Soluções aquosa de nit. de amónio, óleos
e emulsionantes
Resistência à água Má Excelente Má Boa
Densidade Variável 1,4/1,5 0,75/0,85 0,9/1,25
Apresentação Granel -
Encartuchado
Observações Rocha
Ornamental Mais Caros
Mais Baratos
Mais Recentes
10
2.2.4. Diagramas de fogo
A aplicação de substâncias explosivas é concretizada através de diagramas de fogo, nos quais
são ajustados os diversos parâmetros relativos ao dimensionamento das cargas explosivas a
aplicar. Na etapa de definição do diagrama de fogo tem de se ter em atenção os seguintes
factores: produção requerida por pega, carga máxima admissível por retardo, diâmetro do furo,
comprimento do furo, número de furos, distância (afastamento) à face livre, espaçamento entre
furos, atacamento, subfuração, carga específica e consumo específico.
As relações empíricas para dimensionamento de diagramas de fogo para desmontes em
bancadas a céu aberto (Figura 3) foram inicialmente propostas por Ash, em 1963 (Tabela 4) e,
posteriormente, confirmadas na prática em numerosas explorações a céu aberto a nível mundial,
compreendendo variadas geometrias de escavação, várias alturas de bancada, diversos
diâmetros de furo, diferentes litologias e distintos tipos de explosivo. Por essa razão, considera-
se que constituem excelentes aproximações iniciais, em relação aos diagramas de fogo
considerados ideais (Dinis da Gama, 2003; Hustrulid, 1999).
Tabela 4- Dimensionamento geométrico de diagramas de fogo segundo Ash (modificado por Dinis da Gama, 1998)
Parâmetros Expressão Constantes empíricas
Intervalos de variação
Características de aplicação
Afastamento 𝐴 = 𝐾𝑎 ∙ ∅𝑓 𝐾𝑎 25 ≤ 𝐾𝑎 ≤ 40 Densidades do explosivo e do maciço rochoso
Espaçamento 𝑆 = 𝐾𝑠 ∙ 𝐴 𝐾𝑠 1,25 ≤ 𝐾𝑠 ≤ 5 Simultaneidade do disparo
Altura da Bancada 𝐻 = 𝐾𝐻 ∙ 𝐴 𝐾𝐻 1,5 ≤ 𝐾𝐻 ≤ 4 Produção (em volume)
Atacamento 𝑇 = 𝐾𝑡 ∙ 𝐴 𝐾𝑡 0,5 ≤ 𝐾𝑇 ≤ 1 Preocupação Ambiental
Furação abaixo do piso 𝐺 = 𝐾𝐺 ∙ 𝐺 𝐾𝐺 0,2 ≤ 𝐾𝐺 ≤ 0,5 Correcção de Repés
Figura 3 - Parâmetros de um diagrama de fogo para desmontes em bancadas a céu aberto (adaptado de IGM, 1999)
11
O recurso a fórmulas empíricas é muitas das vezes a única forma de solucionar adequadamente
o problema do dimensionamento de diagramas de fogo, devido à dificuldade em conhecer certos
factores, principalmente aqueles que são intrínsecos à geologia do maciço. Sendo, que o
responsável pela operação de desmonte tem um papel fundamental na recolha criteriosa dos
dados que permitem a optimização desejada.
O diâmetro furo a utilizar depende da rocha a ser desmontada, do grau de fragmentação
pretendido, altura da bancada, e está normalmente condicionado pelo tipo de equipamento
disponível. Na Tabela 5 estão representados os aspectos a ter em atenção na selecção do
diâmetro de um furo, e respectivas desvantagens/vantagens para um maior diâmetro.
Tabela 5 – Critério de Selecção do diâmetro de um furo
Depende dos seguintes factores
Quanto maior o diâmetro
Desvantagens Vantagens
- Características do maciço rochoso;
- Grau de fragmentação pretendido;
- Altura da bancada
- Configuração das Cargas
- Processo de furação e desmonte
- Ritmo de produção
- maior granulometria média dos
produtos obtidos
- maior risco de blocos grandes
- maior risco de projecções
- maior facilidade à ocorrência
de fracturas indesejadas
- maior economia
- melhor adaptação a bancadas
de altura média/alta
2.2.4.1 Atacamento
Descreve-se de seguida o caso específico do atacamento, dado a sua importância para este
trabalho.
Entende-se por atacamento como a porção do furo, acima da carga explosiva, que se encontra
preenchida por material inerte, de modo a proporcionar um confinamento dos gases resultantes
da detonação dos explosivos.
No caso de uma altura de atacamento insuficiente, poderá ocorrer uma libertação prematura dos
gases para atmosfera, dando origem a uma onda aérea de elevada intensidade, com risco de
projecções de blocos pelo topo do furo.
No caso inverso, uma altura de tamponamento sobredimensionada, pode dar origem a uma
grande quantidade de blocos de dimensão excessiva provenientes do topo da bancada, um fraco
deslocamento da mesma e um aumento considerável da intensidade das vibrações (Jimeno,
2003).
No cálculo da altura de tamponamento, há que considerar o maior ou menor confinamento
exigido aos gases resultantes da detonação. Este parâmetro é bastante influenciado pela
qualidade do atacamento, de forma a garantir que os gases realizem trabalho adicional na
fragmentação. (Bernardo, 2004)
12
Habitualmente o material utilizado como tamponamento é o pó resultante da furação, devido à
facilidade de acesso e de carregamento no furo. Apesar da generalizada utilização, apresenta
alguma ineficiência, uma vez que dado as suas características, oferece pouca resistência à
acção dos explosivos e é facilmente ejectado pelo topo do furo.
Alguns autores sugerem que a utilização de um material angular proveniente da britagem,
garante um tamponamento mais eficiente, essencialmente no que diz respeito à resistência que
este oferece à pressão exercida pela detonação.
2.2.4.2. Consumos específicos de carga explosiva
O consumo específico de explosivo (equação (2.2)), refere-se à quantidade de explosivo
necessária para fragmentar 1 m3 ou 1 t de rocha, em que H, G, T, A e S se referem aos
parâmetros para dimensionamento de desmontes em bancadas a céu aberto, propostas por ASH
(1963) (Tabela 4), ∅𝑓 é o diâmetro do furo (mm), 𝜌𝑒 a massa volúmica da substância explosiva
(kg/m3), e α o ângulo do furo com a horizontal (Bernardo, 2004).
q =(H + G − T)π ∙ ∅f
2 ∙ ρe4ASH ∙ senα
(2.2)
A carga explosiva de um furo depende apenas da densidade relativa do explosivo (assim como
do comprimento do furo e da sua secção) mas não de qualquer outra propriedade termodinâmica
capaz de exprimir a energia que nesse furo de aplica.
O consumo específico de carga explosiva de um desmonte aumenta com:
a diminuição do diâmetro dos furos;
a diminuição do número de faces livres;
o aumento de competência da rocha
o aumento do grau de fragmentação requerido;
o tempo de retardo inadequado ou a má distribuição da carga no maciço.
Em conclusão, os maciços de maior competência, cujo desmonte exige uma malha mais
apertada, menores diâmetro de furação e aplicação de cargas explosivas mais densas, estão
associados a consumos específicos mais elevados (Tabela 6).
Contudo, os consumos específicos mais elevados, para além de proporcionarem uma boa
fragmentação e deslocamento da rocha, dão lugar a menores problemas de repés (em
escavações a céu aberto) e podem ajudar a alcançar o ponto óptimo do custo total das operações
(perfuração, desmonte, carga, transporte e fragmentação/britagem) (Jimeno, 2003).
13
Tabela 6 - Competências de rocha vs consumo específico de explosivo (Jimeno et al, 2003)
Tipo de Maciço Consumo específico (kg/m3)
Muito competente e Resistente 0,6 – 1,5
Resistência média 0,3 – 0,6
Brando ou muito fracturado 0,1 – 0,3
2.2.5. Air-deck
No processo convencional, em que o furo se encontra totalmente preenchido por explosivo e
com o atacamento, no instante em que uma carga explosiva é detonada no interior de um furo,
a enorme pressão gerada inicialmente, excede em larga medida a resistência dinâmica da rocha.
A técnica de air-deck (coluna de ar) tem por base a utilização de um ou mais espaços vazios na
coluna de explosivo, como um meio para optimizar a fragmentação para um dado comprimento
de carga (Figura 4). Esta metodologia foi proposta por Melnikov (1979).
Em consequência a onda de choque começa a propagar-se ao longo da rocha, fragmentando-a
em partículas de pequenas dimensões ou seja, uma grande parte da energia gerada na
detonação é desperdiçada na área circundante à carga explosiva (zona de pulverização).
(Cavadas, 2012).
Figura 4 – Esquema da técnica de air-deck, quando comparado com o método tradicional.
A utilização da técnica de air-deck permite utilizar de uma forma mais eficiente a energia gerada
na detonação.
Esta técnica consiste essencialmente na introdução de um air-deck (coluna de ar) no topo, a
meio ou no fundo do furo, de modo que aquando da detonação da carga explosiva, ocorram
reflexões da onda de choque no interior do furo dando origem a ondas de tensão secundárias.
Este fenómeno aumenta a extensão de propagação das fracturas previamente à expansão dos
gases.
14
Com a diminuição da pressão associada à detonação, devido à utilização de air-deck, reduz-se
a fragmentação excessiva da rocha na zona adjacente ao furo, mas, contudo, continua a ser
capaz de criar um sistema de fracturas extensas, ao mesmo tempo que os gases resultantes da
detonação continuam a garantir o deslocamento dos blocos do maciço rochoso.
Este processo acrescenta apenas alguns microssegundos ao evento de modo que um
observador externo não notará nada de diferente acerca da detonação.
A utilização de um air-deck na interface explosivo-tamponamento permite que os gases
libertados durante a detonação da carga explosiva possam ocupar este espaço, tendo sido
possível inferir por vários estudos realizados, que a diminuição de pressão pela utilização de um
air-deck, não é significativo para o efeito de fragmentação (Figura 5) (Cleeton, 1997). A Figura 5
contempla a variação de fragmentação em função do volume de air-deck, em que este último
está representado em percentagem do volume de explosivo mais o volume do air-deck. Ou seja,
é a quantidade de explosivo que pode ser removido do furo e substituído por ar.
Figura 5 - Analise da fragmentação em função da percentagem de volume de air-deck (Cleeton, 1997)
O gráfico da Figura 5 foi obtido através de um trabalho de investigação desenvolvido na Austrália
no qual se concluiu que 20 a 30% da carga explosiva presente num furo pode ser substituída por
ar, antes de se atingir uma deterioração significativa na fragmentação obtida (Cleeton,1997).
2.2.6. Dispositivos de melhoria de tamponamento
Existem hoje em dia no mercado vários dispositivos disponíveis que possibilitam uma melhoria
do desempenho global do desmonte, controlo de projecções e produtividade. O aparecimento
deste tipo dispositivos está associado à necessidade de optimizar o tamponamento, de modo a
impedir a saída de gases pela boca do furo, e garantir que estes fluam através da face livre em
vez de pelo tamponamento. O resultado final é um aumento da energia transmitida ao maciço
rochoso, sendo expectável uma melhoria na fragmentação e tornando a operação do desmonte
mais eficiente, devido à diminuição de perdas energéticas.
15
O plug funciona criando um efeito de bloqueio no furo, fazendo de cunha para o material de
tamponamento. No instante da detonação dos explosivos o plug é forçado para cima contra o
tamponamento e fica bloqueado. Os gases e a sua energia são impedidos de escapar pelo topo
do furo, e em vez disso são contidos no seio do maciço rochoso por mais tempo (na ordem dos
milissegundos) do que numa detonação sem estes dispositivos. Estes dispositivos também
aumentam o tempo retenção da energia de detonação em 2 a 4 vezes mais e obviamente, que
o confinamento dos gases e a sua conservação no seio da rocha, aumenta o nível de
fragmentação (Figura 6 e Figura 7).
Figura 6 – Plugs (www.varistem.com).
Figura 7 – Aplicação do plug. Figura 8 – Esquema do furo com plug.
Um plug como o da Figura 6 (quando devidamente suportado por um atacamento adequado) é
destruído na fase de libertação de calor, acrescentando assim alguns milissegundos que
permitem que os gases libertados na detonação se propaguem pelo maciço rochoso.
Existem vários tipos de plug’s disponíveis no mercado, que tanto podem ser insufláveis, como
semi-rigidos (Figura 6). A grande maioria destes dispositivos estão focados na diminuição do
consumo de explosivo, por aplicação da técnica de air-deck, e não na melhoria da qualidade do
tamponamento. Estes plug’s, ao servirem de suporte ao atacamento, permitindo uma redução
do consumo de explosivo, mas não uma melhoria da fragmentação obtida. Uma vez que não
apresentam resistência às condições existentes na fase inicial da detonação, são destruídos em
milésimos de segundo na primeira onda de pressão.
Existem outros tipos de plug’s semi-rígidos (usualmente feitos de plástico), mas que não
conseguem garantir a melhoria de tamponamento assegurado pelos plug’s Varistem,
funcionando apenas para servir de suporte ao material de atacamento.
Plug
Explosivo
Atacamento
16
2.3. Impactes Ambientais de Desmontes com explosivos
Nos últimos anos os problemas ambientais têm vindo a tomar uma posição de maior
preocupação por parte da opinião pública, daí que tenham sido implementadas pelos órgãos
políticos legislação de conservação da Natureza.
Entende-se por impacte ambiental “como o conjunto das alterações favoráveis e desfavoráveis
produzidas em parâmetros ambientais e sociais, num determinado período de tempo e numa
determinada área, resultantes da realização de um projecto, comparadas com a situação que
ocorreria, nesse período de tempo e nessa área, se o projecto não viesse a ter lugar” (Decreto
de lei nº69/2000, de 3 de Maio).
Na indústria extractiva a céu-aberto, a principal fonte de impactes ambientais provém da
escavação de maciços rochosos com recurso a explosivos, devido aos efeitos que originam.
Cabe ao responsável pelo diagrama de fogo, ajustar o explosivo ao ambiente geológico,
procurando as soluções que melhor se adaptem, optimizando cada aplicação e
consequentemente, verificando menor impactes ambientais. (Bernardo, 2004)
Com efeito, qualquer excesso de energia empregue na fase de escavação, é prejudicial, uma
vez que tem como consequências: (Bernardo, 2004):
Ocasionar custos mais altos de equipamentos e materiais;
Tornar o maciço menos resistente, mais deformável e mais permeável;
Provocar impactes ambientais acrescidos;
Obrigar a usar suportes mais resistentes e mais caros;
De seguida serão apresentados os impactes ambientais mais comuns resultantes de desmontes
com recurso a explosivos, em explorações a céu aberto.
2.3.1. Onda aérea
O uso de explosivos origina a propagação de ondas de choque através da atmosfera, gerando
um som desagradável (ruído) e vibrações aerotransportadas, vulgarmente conhecidas por onda
aérea ou sopro. As vibrações aerotransportadas resultam, essencialmente, da vibração da
superfície do terreno, enquanto o ruído é geralmente gerado pela libertação de gases, uso de
cordão detonante e/ou pela colisão de blocos projectados entre si e o piso.
Sendo que as principais medidas a tomar de modo a minimizar este impacte são:
1. Utilizar um atacamento com dimensão adequada (usualmente 0,7 vezes o afastamento);
2. Utilizar como material de atacamento, rocha fragmentada em vez do usual pó de furação, ou
então dispositivos de melhoria de atacamento (plug);
3. Analisar a face livre de modo a detectar fracturação excessiva da frente de desmonte, e
carregar com explosivos a primeira fila de furos em conformidade;
17
4. Detonar quando as condições de vento sejam favoráveis (nomeadamente quando a sua
direcção seja contrária ao local das estruturas a proteger);
5. Utilização de detonadores não eléctricos, em vez do cordão detonante.
Consoante a intensidade da onda aérea, são vários os efeitos esperados (Tabela 7).
Tabela 7 – Limites da onda aérea (Bhandari, 1997)
dB(L) kPa Efeitos
177 14,00 Quebra de todas as janelas
170 6,30 Quebra da maioria das janelas
150 0,63 Quebra de algumas janelas
140 0,20 Quebra de janelas soltas
136 0,13 Limite admissível segundo o USBM
128 0,05 Queixas prováveis
2.3.2. Poeiras
No instante após uma detonação gera-se uma grande quantidade de poeiras mas, dado que esta
situação ocorre normalmente uma vez por turno de trabalhos, faz com que as detonações não
sejam uma fonte significativa de poeiras, quando comparadas com as restantes operações
associadas à exploração. Sendo as actividades de carácter contínuo tal como carga, transporte
e britagem, mais relevantes na emissão de poeiras. A afectação das comunidades envolventes
à exploração está dependente da sua proximidade às detonações e a localização face aos ventos
dominantes.
Deste modo as medidas a tomar para a diminuição de emissão de poeiras em detonações, são:
Redução ao mínimo da frequência dos disparos, se possível para uma periodicidade
semanal;
Adiar a detonação até se verificar as condições atmosféricas ideais, particularmente a
direcção do vento;
Evitar usar pó resultante da furação para o tamponamento;
Molhar o material fino no exterior do furo, após o tamponamento e imediatamente antes
da detonação;
Molhar as frentes antes da detonação;
Evitar utilização de cordão detonante, no sentido de evitar a destruição do
tamponamento.
18
2.3.3. Projecção de Blocos
Entende-se como projecção de blocos como o deslocamento de volumes do maciço rochoso, a
distâncias superiores às previstas e desejáveis, em termos da optimização da operação de carga
transporte. Esse efeito ocorre devido à rede de fracturação pré-existente e induzida e à energia
libertada na detonação. Quando ocorre, a projecção de blocos pode constituir um dos impactes
mais graves resultantes do processo de escavação com explosivos, na medida em que os
fragmentos lançados podem originar acidentes graves, envolvendo equipamentos ou infra-
estruturas diversas (Bernardo, 2004).
Sendo que as principais causas de ocorrência de projecção de blocos:
Excesso de carga explosiva no furo;
Reduzido afastamento à superfície livre;
Sequência de temporização incorrecta;
Cavidades ou alterações geológicas no maciço rochoso;
Desmonte secundário;
Uso de cordão detonante na iniciação dos furos;
Decapagens usando explosivo.
Foi proposto por Lundborg (1981) uma expressão baseada em estudos experimentais, para o
cálculo do alcance máximo dos fragmentos projectados ( 𝐿𝑚á𝑥[𝑚]), (2.3).
Lmáx = (150q − 30) ∙ ∅f (2.3)
𝑞- Carga específica;
∅𝑓- Diâmetro do furo [polegadas].
Dado não ser possível eliminar por completo as possibilidades de projecções, as medidas de
minimização devem ser sobretudo de carácter preventivas. Assim devem ser evitadas as
situações referidas anteriormente como principais causas de projecção de blocos.
2.3.4. Vibrações
Entende-se por vibração como um movimento oscilatório de um material, sólido ou fluido, que foi
afastado da sua posição de equilíbrio. No âmbito deste estudo, a vibração é tida como uma
resposta elástica do terreno, constituído por solos e/ou rochas, à passagem de uma onda de
tensão, com origem directa ou indirecta numa solicitação dinâmica. (Bernardo, 2004)
Do ponto de vista da geração, após a libertação súbita de qualquer forma de energia no terreno,
desencadeia-se a propagação radial de ondas volumétricas e superficiais, que perturba pessoas
e atinge estruturas próximas, com amplitudes de vibração que dependem de vários factores
(Dinis da Gama, 2003):
Quantidade de energia libertada no fenómeno que as ocasionou;
Distância entre a origem e o ponto onde se registam os seus efeitos;
19
Propriedades transmissoras e dissipadoras dos terrenos envolvidos;
Resistência dinâmica das estruturas e dos seus componentes mais frágeis.
Embora as vibrações possam ter outra origem, que não devida à utilização de substâncias
explosivas para a escavação de maciços rochosos, tais como o uso de certos equipamentos de
desmonte mecânico, Holmberg (1982) estima que os fenómenos de rotura de uma rocha
resistente, por acção dinâmica, requerem velocidades vibratórias da ordem de 700 a 1.000 mm/s
(Hustrulid, 1982), enquanto que as vibrações provocadas pelos equipamentos quaisquer que
sejam são geralmente menos relevantes. Contudo, é importante referir que as gamas de
velocidades vibratórias devidas ao trânsito rodoviário têm, por vezes, a mesma ordem de
grandeza das que resultam das obras de escavação, para distâncias não superiores à centena
de metros, de acordo com alguns estudos realizados pelo Centro de Geotecnia do IST (Bernardo,
2004).
Sabe-se que, só uma reduzida parcela da energia transmitida aos terrenos é convertida em
energia útil à fragmentação. Dinis da Gama (1998) estima que apenas cerca de 5 a 15 % da
energia libertada pelas detonações de substâncias explosivas em rocha, sejam efectivamente
usados na finalidade do seu emprego, a fragmentação da rocha. Porém, esta parcela, ao ser
transmitida a grandes distâncias, pode afectar estruturas (Bernardo, 2004).
De acordo com Sarsby (2000), são vários os factores que contribuem para a diminuição das
vibrações com a distância:
expansão geométrica das ondas no maciço;
progressiva separação das três componentes (que provém das diferentes velocidades
de propagação);
presença de descontinuidades nos maciços;
o atrito interno dinâmico característico das rochas.
No entanto, a atenuação das ondas com a distância nem sempre se verifica. Por exemplo, em
meios estratificados e se a sua geometria o favorecer, as ondas podem concentrar-se ou
sobrepor-se a outras reflectidas, chegando a medir-se valores maiores da vibração em pontos
mais afastados (Azevedo & Patrício, 2003).
Os efeitos das vibrações nas estruturas estão também dependentes do tipo da estrutura e da
geologia na qual se propagam as vibrações, como se pode ver na Figura 9, através de respostas
dinâmicas diferenciadas, nas estruturas esboçadas
20
Figura 9- Efeitos das vibrações nas estruturas segundo a distância, a geologia e o tipo da estrutura (Bernardo, 2004)
O controlo e a monitorização dos impactes resultantes de detonações resultam do compromisso
de duas questões: em primeiro lugar, a quantidade de carga explosiva detonada por volume de
rocha e, em segundo lugar, tem de ser estabelecido o limite máximo da carga explosiva
disparada por retardo que não afecte ilegalmente as estruturas vizinhas (Konya e Walter, 1990).
21
2.4. Influência da Fragmentação nas Operações Unitárias Subsequentes ao Desmonte
Sendo o desmonte de rochas com explosivos a primeira etapa do processo global de
fragmentação das rochas, é óbvia a sua importância consoante os objectivos pretendidos, tanto
para obras civis como explorações mineiras.
O grau de fragmentação do material desmontado interfere na eficiência e no custo das operações
subsequentes sendo, também, directamente afectado pelo esquema de furação e pela
quantidade de explosivos consumidos (Dinis da Gama, 1971).
O consumo energético nas operações de carga, transporte e britagem, dependem directamente
da qualidade de fragmentação obtida (Sastry & Chandar, 2004; Ryu et al., 2009; Clerici & Mancini
et al., 1974). Um desmonte que dê origem a um baixo grau de fragmentação, implicará uma
operação deficiente nas actividades subsequentes que, por sua vez, levará a um maior consumo
energético e, consequentemente, a mais custos.
Uma exploração mineira a céu aberto consiste no conjunto de várias operações, que assim
constituem um ciclo (Figura 10).
Figura 10 – Diagrama das operações unitárias de uma exploração mineira. (Adaptado de Hustrulid, 1999)
A economia global é uma regra importante, na medida em que qualquer tentativa exagerada de
minimização de custos numa dada operação (por exemplo o desmonte) se irá reflectir
negativamente nas operações subsequentes. Deste modo, o esforço tendente à redução do
custo de escavação deve ser feito considerando todas as operações (custo total) e não apenas
uma operação (Bernardo, 2004).
22
2.4.1. Desmonte
Numa operação de furação e desmonte de rocha com explosivos o custo da operação está
directamente relacionado com o grau de fragmentação que se pretende obter, à medida que o
grau de fragmentação aumenta o custo unitário também aumenta (Figura 11).
O aumento do grau de fragmentação pode ser conseguido de duas formas: aumentando a
quantidade de explosivo ou utilizando um explosivo com mais energia. Para a primeira hipótese,
o custo associado à furação irá aumentar, uma vez que aumento da quantidade de explosivo
utilizada só é possível aumentando o diâmetro de furação ou alterando o diagrama de fogo para
uma malha mais apertada. Assim sendo, será necessário um maior número de furos para
desmontar o mesmo volume de rocha, ou a execução de furos de maior diâmetro. Para a
segunda hipótese, o custo de furação mantém-se aumentado apenas o custo com o explosivo,
uma vez que um explosivo mais enérgico é, teoricamente mais, caro (Hustrulid, 1999). Não
obstante, que das duas hipóteses apresentadas o custo por tonelada de rocha desmontada
aumenta.
Figura 11 – Relação entre o custo unitário com perfuração e desmonte com explosivoso com o grau de fragmentação. (adaptado de Dinis da Gama, 1993)
Por norma, um desmonte com um baixo grau de fragmentação torna necessário recorrer à
fragmentação secundária, também designada por taqueio. Esta operação consiste em
fragmentar blocos resultantes de uma pega de fogo, com dimensões superiores à capacidade
do equipamento de carga ou do equipamento de britagem a que se destinam. (Bernardo, 2004)
A fragmentação secundária pode ser feita recorrendo a um equipamento mecânico, martelo de
impacto, ou com explosivos, só se justificando a utilização de explosivos, quando a fragmentação
do bloco não puder ser conseguida recorrendo ao equipamento mecânico
A execução do taqueio com recurso a explosivos acarreta elevados riscos de projecção de
blocos, o que leva a que interfira no ciclo produtivo, devido à necessidade de mover os
equipamentos e pessoas para um local seguro. Esta operação é altamente dispendiosa, dado a
sua baixa produtividade, devendo ser evitada sempre que possível.
23
2.4.2. Carga
A operação de carga dos fragmentos rochosos resultantes do desmonte de rocha com explosivos
é, em termos de eficiência, dependente da qualidade do desmonte obtido, nomeadamente o grau
de fragmentação e deslocamento da massa rochosa fragmentada.
Considerando que a operação de carga é executada recorrendo a uma pá carregadora de rodas,
o seu rendimento será maior quanto maior for o grau de fragmentação obtido no desmonte, uma
vez que vai diminuir o tempo necessário para carregar o equipamento de transporte e aumentar
o volume de material carregado por ciclo, uma vez que consegue encher mais facilmente o balde
(Hustrulid, 1999).
Uma fragmentação de material demasiado grosseira, pode reduzir o factor de enchimento da pá,
fazendo com que seja carregado uma menor quantidade de material por ciclo. Esta diminuição
do factor de enchimento, implica que no processo de carga do equipamento de transporte, serão
necessários um maior número de ciclos atingir a capacidade de carga total do equipamento.
Nas principais explorações em portugal esta operação é executada geralmente recorrendo a uma
pá carregadora de rodas.
O factor de enchimento médio de uma pá carregadora de rodas varia em função da qualidade
do desmonte, nomeadamente o grau de fragmentação (Tabela 8).
Tabela 8 – Factor de enchimento de uma pá carregadora, consoante a qualidade do desmonte. (CAT, 2015)
Qualidade do desmonte
Factor de enchimento
Bom 80 – 95%
Médio 75 – 90%
Mau 60 – 75%
Ainda que, sendo óbvio que um maior grau de fragmentação aumenta a produtividade do
equipamento na operação de carga, esta depende também de factores como a forma e
deslocamento da pilha de escombros, da experiência do operador, penetração do balde, força
de arranque, tipo de balde, etc.
Determinando os custos por hora do equipamento, resultará num custo por tonelada inferior,
permitindo a realização de maior número de ciclos por hora de trabalho.
24
2.4.3 Transporte
Esta operação é habitualmente executada com recurso a dumper’s.
Em condições similares da operação de transporte, uma melhoria da fragmentação levará a uma
melhoria da productividade do equipamento. Esta melhoria deve-se essencialmente à diminuição
do tempo de ciclo do equipamento de carga, fazendo com que o dumper seja carregado num
menor espaço de tempo, devido a um menor número de ciclos (pazadas), e a melhoria do factor
de enchimento da pá, o que levará também a uma diminuição do tempo de ciclo, obtendo-se
assim um menor custo por tonelada de material transportado.
2.5.4 Britagem
Grande parte da energia eléctrica consumida numa exploração mineira a céu aberto, é gasta na
operação de britagem, sendo significativo o efeito do grau de fragmentação obtido no desmonte
de rocha, na eficiência e custos desta operação (Eloranta, 1995; Paley & Kojovic, 2001).
Um aumento do grau de fragmentação do material desmontado permite obter menores custos
de britagem, devido, não só a uma melhor eficiência da mesma, mas também devido a um menor
desgaste do equipamento que leva a uma redução de custos a nível de reparação e manutenção.
A granulometria do material de alimentação do britador, ou seja o material desmontado, afecta a
produção e eficiência do mesmo, uma vez que uma fragmentação mais grosseira, leva a que o
material tenha um maior tempo de residência no seio do britador, devido a uma maior relação de
redução de tamanho que tem de ser obtida.
Outro efeito associado à utilização de explosivos, tem por base a produção de fracturas internas
nos fragmentos de rocha, o que faz com que o material seja mais facilmente fragmentado na
operação de britagem.
A energia gasta na operação de fragmentação/cominuição varia de 3 formas possíveis (Workman
& Eloranta, 2003):
1. Se o calibre do material de alimentação diminuir, aumenta o rendimento do equipamento e
menos energia é necessária para britar até ao calibre pretendido;
2. Um aumento das fracturas internas do material de alimentação reduz a quantidade de energia
necessária para fragmentar esse material;
3. Um aumento da quantidade de material mais fino, passará directamente pelo britador sem ser
britado, diminuindo a quantidade de material britado por hora.
2.5.5. Custos de produção e a sua relação com o grau de fragmentação
Como se encontra ilustrado na Figura 12, a minimização de custos unitários nos desmontes com
explosivos consegue-se pela adequada combinação de todas as operações, a partir de um grau
de fragmentação óptimo (Dinis da Gama, 1993).
25
Em cada caso concreto, haverá que determinar por pontos, as curvas correspondentes à
evolução de custos das diferentes operações relacionadas na Figura 12, processo que é difícil
conseguir na prática. A experiência anterior e a realização de desmontes pode suprir em parte a
falta de informação relativa à forma dessas curvas, permitindo prever o seu anulamento,
reconhecer as suas tendências e fazer avaliações qualitativas do grau de fragmentação (Dinis
da Gama, 1993).
No entanto, o procedimento ideal consiste em optimizar por aproximações sucessivas o próprio
desmonte, através de ajustamentos de parâmetros no diagrama de fogo, que levem as curvas a
aproximarem-se progressivamente do ponto óptimo assinalado na figura.
Uma vez determinado este ponto óptimo, relativamente ao custo, ele também será compatível
com a minimização dos impactes ambientais, associados ao uso de substâncias explosivas
(Figura 12), traduzindo-se, por isso, numa importante meta a atingir por parte dos responsáveis
pelas obras de escavação.
A partir do conhecimento do grau de fragmentação óptimo (ou tamanho máximo dos blocos),
correspondente ao custo total mínimo, deve-se planear o diagrama de fogo de modo que este se
aproxime o mais possível do critério de optimização do desmonte, ou seja à minimização dos
custos totais (Figura 12) (Pizarro, 2005).
Dado a interligação existente entre as várias operações unitárias, é importante que quando se
procura a minimização de custos, é aconselhável olhar sempre para a economia global, e não
para uma operação independente. Por exemplo, uma minimização de custos exagerada numa
dada operação irá se reflectir negativamente em operações subsequentes.
Ao contrário do que ocorre na maioria das indústrias, em que as soluções mais económicas são
acompanhadas por maiores impactes ambientais, a minimização de custos nas escavações de
rocha é compatível com a minimização dos seus impactes ambientais. De facto verifica-se que
existe uma correlação entre a magnitude dos impactes ambientais e os custos das operações de
desmonte de rocha com explosivos e que, através da fragmentação, são simultaneamente
minimizados incentivando a aplicação de tecnologia adequada à solução dos dois problemas
(Bernardo, 2004).
Figura 12 – Minimização de custos nas várias operações unitárias em função da dimensão dos fragmentos e consequentes impactes ambientais (Dinis da Gama & Jimeno, 1993).
26
2.5. Análise de fragmentação através de imagens
Usualmente, a fragmentação obtida num desmonte de rocha é avaliada de uma forma qualitativa,
sendo normalmente classificada como boa, grosseira ou fina. Este tipo de avaliação depende da
experiência e do critério da pessoa responsável pelo desmonte, ou seja é um método de
avaliação empírico e difícil de quantificar e cujos critérios são subjectivos.
A avaliação da fragmentação de um modo quantitativo numa exploração a grande escala é uma
tarefa extremamente penosa, se não mesmo impossível, uma vez que o único método totalmente
quantitativo tem por base a crivagem de toda a massa desmontada, ou através da crivagem de
amostras representativas.
A distribuição granulométrica é o único meio quantitativo de comparação da fragmentação obtida,
só assim se pode fazer uma análise da influência dos diferentes parâmetros do diagrama de
fogo.
Daí que a utilização de softwares de análise de fragmentação através de imagens, surge como
o único método de avaliação quantitativa de um modo fiável e economicamente viável num
ambiente de produção.
Os softwares de análise de imagem para análise de fragmentação já se encontram hoje em dia
muito desenvolvidos, e têm algumas vantagens e desvantagens referidas de seguida.
Principais vantagens:
é um método não intrusivo, ou seja, não interfere com o ciclo produtivo.
É um método simples e fiável
Permite que sejam feitas um grande número de medições, o que permite melhorar a
qualidade estatística dos dados recolhidos reduzindo os erros de amostragem.
As principais desvantagens estão relacionadas com erros possíveis de ocorrer, que podem ser
divididos nas seguintes categorias:
Erro no método de análise de imagem.
Erro relacionado com a amostragem seleccionada.
Erro durante o processamento da imagem.
Apesar de todas as vantagens referidas considera-se que os erros podem ser minimizados
através da selecção de um método de amostragem adequado e uma correcta calibração do
software.
27
2.5.1. Split-Desktop
O software utilizado foi o Split-desktop, e é um assistente para a medição de fragmentação. O
Split-desktop é um dos softwares mais populares na avaliação de fragmentação de pilhas de
desmonte e tem por base a análise e processamento de imagens 2D.
De modo a garantir uma análise global e representativa do desmonte, o software permite a
utilização de várias fotografias que representem o desmonte. Como resultado final, obtém-se
uma curva granulométrica, que reúne o conjunto de informação recolhida das várias imagens
utilizadas.
2.5.2. Obtenção de imagens
No processo de angariação de fotografias deve ser tido em atenção o ângulo entre pilha de
material desmontado com o eixo da câmara, uma vez que numa situação ideal devia ser
assegurada uma perpendicularidade entre a pilha e o eixo da câmara, de modo a garantir uma
proporcionalidade dos elementos a fotografar.
De modo a solucionar este problema o Split-desktop permite a utilização de 2 elementos de
escala, onde idealmente um deve ser colocado no topo da zona a fotografar e outro na base. A
utilização de 2 escalas, permite que o programa faça uma correcção automática das distorções
(em termos de dimensão) dos elementos presentes na imagem.
Ao contrário do que foi feito neste trabalho, recomenda-se que os elementos de escala utilizados
tenham uma forma esférica de modo a facilitar o processo de definição de dimensão do objecto
de escala.
2.5.3. Delineação
Após o dimensionamento dos objectos de escala, o passo seguinte consiste em delinear os
fragmentos presentes na imagem. O software tem uma ferramenta de delineação automática
(Auto-delineation), que faz os contornos dos fragmentos de uma forma automática.
Como este passo acarreta sempre alguma imprecisão, seja devido a falta de luz, elevada
quantidade de finos na imagem ou por a resolução da imagem ser baixa, este passo tem que ser
complementado com uma delineação manual.
28
Figura 13 – Imagem antes e depois da delineação.
Existem essencialmente 3 situações em que é necessário utilizar a delineação manual:
Se existir uma grande quantidade de finos na imagem, o programa confunde com um
bloco de grandes dimensões.
Se a imagem tem um elevado ruído (devido ao ângulo da imagem, da textura da rocha,
etc.), o SPLIT‐Desktop pode dividir este fragmento em fragmentos mais pequenos.
(Figura 14)
Alguns dos objectos que são delineados automaticamente não são finos nem fragmentos
rochosos, tal como os elementos de escala.
Figura 14 – Correcção de erros da delineação automática.
2.5.4. Resultado Final
Com os fragmentos já todos delimitados obtém-se a distribuição granulométrica, com base nas
características dos fragmentos (área, dimensão, etc.). Em relação ao material fino, o programa
a partir de um certo calibre deixa de detectar partículas (finos), daí que esta parte da curva
granulométrica tenha que ser estimada. Aqui temos duas opções de estimação possíveis, a
distribuição de Schumann ou a distribuição de Rosin‐Rammler. Na Figura 16, a parte da curva
que se encontra representada com um vermelho mais claro corresponde à parte que foi
estimada. Neste trabalho utilizou-se a distribuição Rosin-Rammler.
29
Com a curva granulométrica calculada, Split‐desktop consegue mostrar esta informação de
quatro maneiras diferentes: Linear – linear, logarítmica – linear, logarítmica – logarítmica e
Rosin – Rammler.
Figura 15 – Resultados obtidos da análise granulométrica.
Figura 16 – Exemplo de curva granulométrica obtida com o Split-desktop.
30
31
3. Caso de Estudo
O Centro de Produção de Souselas (CPS) localiza-se a 14 km de Coimbra e é uma das 3 fábricas
de cimento que a Cimpor opera em Portugal (Figura 17).
No mesmo local, anexa à instalação, existe a pedreira de calcário da Serra do Alhastro, que
fornece esta matéria-prima essencial ao fabrico do cimento. O centro de produção cobre uma
área total de 240 hectares dos quais 124,3 hectares correspondem à área ocupada pela pedreira.
Figura 17 - Centro de Produção de Souselas (http://portugalfotografiaaerea.blogspot.pt/2012/02/souselas.html)
Este estudo apenas diz respeito à exploração da pedreira e incide essencialmente sobre o
desmonte de rocha com explosivos e as operações unitárias subsequentes.
Figura 18 – Imagem aérea da pedreira da Serra do Alhastro.
32
3.1. Metodologia
Neste trabalho pretende-se comparar dois métodos distintos no desmonte de rocha com
explosivos avaliando-se a intensidade dos impactes ambientais, os resultados obtidos na
fragmentação, e a sua influência na eficiência das operações subsequentes. Na Figura 19,
encontra-se representado o esquema da metodologia utilizada neste trabalho.
A metodologia aplicada encontra-se dividida em duas partes: o trabalho de campo e o tratamento
dos dados obtidos. O trabalho de campo diz respeito a todo o trabalho relacionado com o
acompanhamento dos desmontes, quantificação dos impactes ambientais e operações unitárias
subsequentes. O tratamento dos dados consiste na avaliação da fragmentação obtida nos
desmontes e na quantificação da influência da fragmentação nas operações unitárias
subsequentes.
Os dois métodos distintos em análise são: o método usualmente utilizado no centro de produção
de Souselas, denominado neste trabalho de Método CPS e o método em teste (aplicação de air-
deck com plug).
Os testes foram realizados entre os dias 17 e 25 de Novembro de 2014. Foram monitorizados
um total de 5 desmontes. Esta amostra relativamente pequena deve-se ao facto de apenas haver
plug’s suficientes para duas pegas de fogo (um total de 24 plug’s), o que limita em muito a
abrangência das conclusões a tirar deste trabalho.
Neste caso onde se pretende confrontar dois métodos distintos, optou-se por manter o número
máximo de variáveis em situação semelhante ao método convencional, de modo a permitir uma
avaliação final apenas do parâmetro que se está a alterar, ou seja, mantêm-se os parâmetros do
diagrama de fogo, à excepção do atacamento.
Em termos de metodologia optou-se por comparar os desmontes realizados na mesma bancada
aplicando os dois métodos, uma vez que os resultados obtidos dependem das características do
Acompanhamento dos
desmontes
Método CPS Método em teste
Avaliação da Fragmentação
Influência nas operações
subsequentes
Figura 19 - Metodologia proposta
33
maciço, nomeadamente, das suas características geomecânicas. Na bancada N60, foram
realizados dois desmontes, um segundo o método em teste e outro pelo método CPS, enquanto
na bancada S40 foram realizados dois desmontes segundo o método CPS e um pelo método em
teste (Figura 20).
O posto de monitorização consiste no local onde foi colocado o sismógrafo, permitindo obter os
valores relativos a alguns dos impactes ambientais, nomeadamente vibrações e onda aérea.
Figura 20 – Localização das bancadas em estudo.
3.1.1. Método CPS
Actualmente no CPS por uma questão de simplificação da operação de desmonte, utiliza-se
sempre que possível os mesmos parâmetros geométricos do diagrama de fogo,
independentemente da bancada onde se realizam os desmontes, adaptando-se apenas o
comprimento do furo consoante a altura da bancada. Os restantes parâmetros como
afastamento, espaçamento, tamponamento, subfuração e inclinação usualmente mantêm-se
inalterados (Tabela 9). O tamponamento é realizado com o pó proveniente da perfuração.
34
Tabela 9 – Parâmetros geométricos do diagrama de fogo
Parâmetro Símbolo Valor
Altura da bancada (m) H 8,5 - 23
Diâmetro do furo (mm) φ 90
Espaçamento entre furos (m) S 6
Afastamento à face livre (m) A 5
Subfuração (m) G 1,5
Inclinação do furo (com a vertical) (º) α 30
Comprimento do furo (m) L 10 – 26
Tamponamento (m) T 3,5
Presentemente no CPS são utilizados dois tipos distintos de explosivos, encartuchados e a
granel, sendo que na carga de fundo se utiliza, por norma, apenas um cartucho por furo (Riogel
Troner Por60), e na de coluna utiliza-se uma combinação de explosivos a granel (Amonóleo)
com encartuchados (Riogel Troner Por CC70), numa proporção de aproximadamente 40% - 60%
respectivamente (Tabela 10). A utilização de explosivos a granel leva a um preenchimento total
do volume do furo com explosivo.
Tabela 10 – Características do explosivo utilizado.
Explosivo Diâmetro
(mm) Comprimento
(mm) Densidade
(g/cm3)
Calor de Explosão (MJ/kg)
Peso Médio (kg)
Velocidade detonação
(m/s)
Volume de Gases (l/kg)
Custo (€/kg)
Riogel Troner Por CC
70 500 1,10 3,1 2,27 4000 914 0,76
Riogel Troner Por
60 500 1,20 3,5 1,67 4500 891 1,55
Amonóleo 0,80 3,9 25 4000 978 0,69
Os detonadores utilizados são do tipo não eléctricos de duplo retardo (Rionel DDX), estes
detonadores apresentam um retardo do detonador de 500 ms, sendo o retardo do ligador de
25 ms, é também utilizado um detonador eléctrico (Riodet) ligado ao tubo de choque para dar
início à pega de fogo.
3.1.2. Método em teste
O método em teste consiste na aplicação conjunta de duas técnicas referidas anteriormente, air-
deck em conjunto com um dipositivo de melhoria de tamponamento (plug).
Como referido anteriormente, e de acordo com Cleeton (1993) podem ser utilizados air-deck com
volumes ar entre 25% a 30% sem uma deterioração considerável de fragmentação (Figura 5).
35
Estes estudos foram realizados com a utilização de plug’s insufláveis, que são colocados no furo
de modo semelhante ao plug vari-stem.
Ao contrário de um plug insuflável que é destruído em milésimos de segundo na primeira onda
de pressão, o plug vari-stem (quando devidamente suportado por um atacamento adequado) é
destruído na fase de libertação de calor, acrescentando assim alguns milissegundos que
permitem que os gases libertados na detonação se propaguem pelo maciço rochoso.
Segundo o fabricante dos dispositivos vari-stem, a utilização de um air-deck com vari-stem
permite obter uma melhoria de fragmentação na ordem dos 27%, ao mesmo tempo que se reduz
a quantidade de explosivo utilizado (www.varistem.com).
O fabricante afirma também que a utilização desta combinação, permite a utilização de uma
altura de tamponamento mais reduzida, ao mesmo tempo que se reduz a altura da coluna de
explosivo, reduzindo substancialmente o material que necessita de fragmentação secundária dos
usuais 10% para 2% ao mesmo tempo que as projecções de rocha e a ejecção do tamponamento
são mais controladas.
O método apresentado encontra-se representado na Figura 21. Os explosivos utilizados foram
os mesmos que são utilizados no método CPS.
Figura 21 – Esquema do método em teste.
Plug
Atacamento
Air-deck
36
3.2. Desmonte realizado na bancada N60
Na bancada N60 foram realizados 2 desmontes, nos dias 19 e 21 de Novembro. Um dos
desmontes foi efectuado segundo o método tradicional do CPS sendo que o de 21 de Novembro
foi realizado aplicando o método em teste. Os 2 desmontes foram realizados em zonas
adjacentes (Figura 22).
Como referido anteriormente os diagramas de fogo utilizados no CPS têm, sempre que possível,
os mesmos parâmetros geométricos, independente da bancada onde se realizam os desmontes,
apenas se adaptando o comprimento do furo consoante a altura da bancada. Neste primeiro
teste alterou-se apenas a altura de atacamento (Tabela 11).
Tabela 11 – Parâmetros de diagrama de fogo.
Método CPS Método em teste
19-11-2014 21-11-2014
Número de furos 12 12
Afastamento (m) 5 5
Espaçamento (m) 6 6
Angulo com a vertical (º) 30 30
Diâmetro do furo (mm) 95 95
Subfuração (m) 1,5 1,5
Altura da Bancada (m) 23 21
Comprimento do furo (m) 26 24
Atacamento (m) 3,5 2,5
No desmonte em que foi aplicado o método em teste, foi utilizado um volume de vazio (air-deck)
correspondente a 20% do volume total do furo, a altura de atacamento foi também reduzida dos
habituais 3,5 m para 2,5 m. Na operação de furação foi detectada a possibilidade de um furo ter
intersectado uma zona fracturada ou uma caverna, o que levou a que esses furos fossem
carregados com uma maior quantidade de explosivo.
19-11-2014 21-11-2014
Figura 22 – Desmontes realizados na bancada N60.
37
Por comparação com o desmonte realizado de acordo com o método CPS, onde a totalidade do
volume do furo se encontra preenchido com explosivo e o material de atacamento, no desmonte
executado pelo método em teste foram utilizados aproximadamente menos 15 %, em peso, de
explosivo relativamente à situação normal do CPS.
Comparando a carga máxima de explosivo por retardo, constata-se uma diferença de 16,67 %,
em peso, de explosivo entre os dois desmontes em causa (Tabela 121).
Em relação aos consumos específicos observa-se uma redução de consumos específicos entre
os dois métodos utilizados, comprovando as melhorias possíveis por adopção do método em
teste, uma vez que utiliza uma menor quantidade de explosivos por quantidade de material
desmontado (Tabela 131).
Tabela 12 – Variação da quantidade de explosivo utilizado segundo o método em teste quando comparado com o método CPS.
Método em teste
21-11-2014
Amonóleo + 3,03 %
Riogel Troner Por CC70 - 50 %
Riogel Troner Por60 0 %
Total de explosivo -18,9 %
Carga máxima por retardo - 16,7 %
Tabela 13 – Variação dos consumos específicos quando aplicado o método em teste.
Dia
Variação dos Consumos específicos
Kg/m3 Kg/t
21-11-2014 - 11 % - 14,3 %
3.2.1. Avaliação de fragmentação
Através do Split-desktop, foi possível obter uma curva de distribuição granulométrica onde se
comparam os resultados obtidos nos 2 desmontes (Figura 23). Quando comparadas as duas
curvas granulométricas obtidas, confirma-se uma melhoria de fragmentação nas classes de
calibre entre os 10 e os 60 cm, no ensaio onde é utilizado o método em teste (21-11-14). Para
partículas mais finas, com calibre inferior aos 10 cm, constata-se uma inversão das 2 curvas
granulométricas, passando o ensaio realizado segundo o método convencional a ter uma melhor
1Consultar Anexo Confidencial.
38
fragmentação do que o método em teste. Apesar deste resultado em que o método em teste não
apresenta uma melhoria contínua de fragmentação ao longo de todos as classes, não quer dizer
que este não seja vantajoso, uma vez que as classes que têm maior relevância melhorar são as
de maior calibre uma vez que são nestas que se acarreta maiores custos (transporte,
fragmentação secundária, britagem etc.).
Segundo Moxon (1993) a dimensão média dos fragmentos (DMF) é estimada segundo a
equação (3.1). Em que a massa representa a quantidade de fragmentos em percentagem retidos
para uma dada abertura do crivo.
𝐷𝑀𝐹 = ∑𝑀𝑎𝑠𝑠𝑎 (%) × 𝐴𝑏𝑒𝑟𝑡𝑢𝑟𝑎 𝑑𝑜 𝑐𝑟𝑖𝑣𝑜 (𝑐𝑚)
100 (3.1)
Através das curvas representadas previamente (Figura 23), é possível obter os valores
apresentados na Tabela 14 em que ϕ70 e ϕ90 correspondem ao diâmetro em que 70 e 90% das
partículas em peso têm dimensão inferior a esse diâmetro. No que concerne à dimensão média
dos fragmentos (DMF), constata-se por análise da Tabela 14 uma diferença de dimensão de
aproximadamente 3 cm que consiste numa redução do calibre médio em aproximadamente
14,45 %. Em relação ao valor de ϕ90 observa-se uma redução de calibre de 6,77% enquanto no
ϕ70 já se obtém uma diminuição de dimensão das partículas mais significativa (23,40%).
0%
10%
20%
30%
40%
50%
60%
70%
80%
90%
100%
0,01 0,10 1,00 10,00 100,00
% e
m p
eso
Dimensão média dos fragmentos (cm)
21-nov
19-nov
Figura 23 – Curva Granulométrica
39
Tabela 14 – Resultados
Ensaio Dimensão média dos
fragmentos (DMF) ϕ90 (cm) ϕ70 (cm)
Método CPS 19-11-2014 23,70 53,31 38,51
Método em teste
21-11-2014 20,28 49,7 29,5
Variação - 14,45% - 6,77% - 23,40%
O coeficiente de uniformidade (Cu) dá a indicação sobre a variedade de dimensão dos
fragmentos, ou seja, quanto mais próximo de 1 for o Cu, mais uniforme é o material fragmentado.
Um material mais uniforme leva menores custos nas operações subsequentes, dada a maior
facilidade com que o material é carregado e britado.
𝐶𝑢 =𝜙60
𝜙10
(3.2)
Cu< 5 - Muito uniforme;
Cu = 5-15 - Mediamente uniforme;
Cu>15 - Não uniforme.
Por análise da Tabela 15 constata-se uma melhoria de uniformidade do material desmontado, tendo este diminuído 39,37 %, relativamente ao método CPS.
Tabela 15 – Coeficiente de Uniformidade
19-11-2014 21-11-2014
ϕ60 (cm) 32,11 25
ϕ10 (cm) 3,5 4,5
Cu 9,17 5,56
40
3.2.2. Avaliação dos impactes ambientais
No que diz respeito aos impactes ambientais, verificados neste conjunto de testes, deu-se
particular importância aos mais relevantes, nomeadamente:
Vibrações propagadas nos terrenos;
Onda aérea;
Projecções de blocos;
Em relação à onda aérea e vibrações, encontram-se representados na Tabela 162 a diferença
obtida por aplicação do método em teste. No caso das vibrações, observa-se uma redução
assinalável, quando utilizado o método em teste, onde se obtém uma redução na ordem dos
20%. No que diz respeito à onda aérea, verifica-se neste caso uma diferença de
aproximadamente menos 2,5 %, quando aplicado o método em teste.
Tabela 16 – Variação dos valores obtidos pelo método em teste quando comparado com o método CPS.
Método Onda aérea
(dB[L]) Vibrações
(mm/s)
Método em teste
- 2,5 % - 20,3 %
Com vista a avaliar a ocorrência de projecção de blocos, foram realizadas filmagens dos
desmontes (Figura 24 e Figura 25). Em ambos os desmontes ocorreram projecções de dimensão
considerável.
Estas ocorrências podem ter tido origem num possível desvio de furação, mais concretamente
de o furo ter sido executado com uma inclinação, com a vertical, superior à inclinação do talude
ou a realização de um furo com uma inclinação diferente da frente da bancada, que leva a que
não seja garantido um afastamento à face livre constante ao longo de todo o furo. A existência
de um menor afastamento no fundo do furo, pode levar à ocorrência de projecções, uma vez que
para um furo que seja carregado considerando um afastamento constante, e essa condição não
seja satisfeita, leva à existência dessa zona de maior fraqueza (menor volume de rocha) que
esteja mais vulnerável a este tipo de fenómenos.
Como base nos vídeos que foram realizados durante os desmontes, é possível confirmar (Figura
24 e Figura 25), que o início das projecções se deu através do fundo do furo, o que vem confirmar
a possibilidade referida anteriormente. Quando comparados as imagens dos dois desmontes,
verifica-se que quando utilizado o método em teste não se verificam projecções através do topo
do furo como as que são visíveis no dia 19 - 11 (assinaladas na Figura 24), situação que se deve
à utilização de um método de tamponamento mais resistente em combinado com a coluna de ar.
2 Consultar Anexo Confidencial.
41
Figura 24 - Sequência de imagens do desmonte realizado no dia 19-11 (Método CPS).
Figura 25 - Sequência de imagens do desmonte realizado no dia 21-11 (Método em teste).
3.2.3. Avaliação geral do desmonte obtido
Como referido anteriormente durante a operação de furação constatou-se a possibilidade de
existência de um furo ter intersectado uma caverna ou uma zona do maciço muito alterada, uma
vez que operador de furação observou que o pó resultante da furação não estava a chegar à
superfície, situação que ocorreria numa furação normal. Na Figura 26 está representado o
diagrama de fogo utilizado, encontra-se se assinalado o furo defeituoso (furo nº10).
42
A existência de um furo defeituoso afectou o resultado obtido no desmonte do dia 21-11,
encontra-se assinalado na Figura 27 uma zona da bancada em que o resultado do desmonte foi
insatisfatório, essa zona aparenta estar fracturada mas não se verificou a deslocação do material.
Esta situação ocorreu nos furos adjacentes ao furo problemático, este método de plug com air-
deck, utiliza em muito a capacidade de retenção dos gases libertados pelo explosivo no interior
do furo que irão ajudar na fragmentação e movimentação do material, daí que a existência de
um furo que não seja capaz de assegurar uma total retenção de gases no seu interior aliado a
uma menor quantidade de explosivo põe em causa o sucesso desta metodologia.
Figura 27 – Resultado do desmonte.
Figura 26 – Diagrama de fogo, identificando o furo defeituoso.
6m
5m
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12
43
3.3. Desmonte realizado na bancada S40
Na bancada S40 foram realizados 3 desmontes entre os dias 17 e 25 de Novembro. Um dos
desmontes foi realizado segundo o método em teste, tendo os restantes sido realizados segundo
o método convencional aplicado no CPS. Na Figura 28 encontra-se assinalado o local onde os
desmontes foram realizados.
Como referido anteriormente optou-se para alterar o mínimo de variáveis possíveis entre os
vários desmontes, daí que se tenha alterado apenas a altura de tamponamento (Tabela 17). Em
comparação com a bancada N60, esta bancada apresenta menor altura, mas apresenta uma
altura constante ao longo de toda a bancada, o que não aconteceu no caso da N60. Em relação
ao consumo de explosivo, o desmonte realizado quando aplicando o método em teste apresenta
uma redução de carga máxima por retardo de 12,41 % a 21,53 %, quando comparado com uma
situação semelhante na mesma bancada (Tabela 183).
Tabela 17 - Parâmetros de diagrama de fogo.
Método CPS Método em teste
17-11-2014 24-11-2014 25-11-2014
Nº de furos 12 12 12
Afastamento (m) 5 5 5
Espaçamento (m) 6 6 6
Angulo com a vertical (º) 30 30 30
Diâmetro do furo (mm) 95 95 95
Subfuração (m) 1,5 1,5 1,5
Altura da Bancada (m) 8,5 8,5 8,5
Comprimento do furo (m) 10 9,5 9,5
Atacamento (m) 3,5 3,5 2,5
3 Consultar Anexo Confidencial.
17-11-2014
24-11-2014
25-11-2014
Figura 28 - Desmontes realizados na bancada S40.
44
Tabela 18 - Variação da quantidade de explosivo utilizado segundo o método em teste quando comparado com o método CPS.
Método em teste
25-11-2014
Amonóleo - 40%
Riogel Troner Por CC70 0
Riogel Troner Por60 0
Total de explosivo -11,1 %
Carga máxima por retardo - 12,41 % a 21,53 %
Em termos de consumos específicos obtidos nos desmontes monitorizados, observa-se uma
redução quando utilizado o método em teste (Tabela 194), devido à redução da quantidade de
explosivo utilizada.
Tabela 19 - Variação dos consumos específicos quando aplicado o método em teste.
Dia
Consumos específicos
Kg/m3 Kg/t
25-11-2014 - 13,3 % - 16,7 %
3.3.1. Avaliação de fragmentação
Por análise da Figura 29, onde se encontram representadas as curvas granulométricas
correspondentes aos desmontes efectuados na bancada S40, constata-se uma melhoria de
fragmentação dos desmontes executados pelo método em teste em comparação com os
desmontes executados pelo método CPS. A melhoria de fragmentação no desmonte do dia de
25 de Novembro é particularmente relevante para dimensões de fragmentos entre os 50 cm e os
10 cm.
4 Consultar Anexo Confidencial.
45
Figura 29 - Curva Granulométrica bancada S40.
Em relação à dimensão média dos fragmentos (DMF), constata-se por análise da Tabela 20 uma
diferença de dimensão de aproximadamente 4 cm, que consiste numa redução do calibre médio
bastante significativa na ordem dos 17,81 %. Em relação ao valor de ϕ90 observa-se uma redução
de calibre de 17,14% enquanto no ϕ70 obtém-se uma diminuição de dimensão das partículas de
19,03%. Em termos de melhoria de fragmentação considera-se os resultados obtidos bastante
satisfatórios.
Tabela 20 – Resultados análise granulométrica.
Ensaio DMF (cm) ϕ90 (cm) ϕ70 (cm)
Método CPS
17-11-14 19,34 43,92 31,53
24-11-14 20,28 55,98 34,54
Média 20,74 49,95 33,04
Método em Teste
25-11-2014 17,04 41,39 26,75
Variação - 17,83 % - 17,31 % - 19,03 %
Tabela 21 – Coeficiente de uniformidade
17-11-2014 24-11-2014 25-11-2014
ϕ60 (cm) 26,7 28,18 21,87
ϕ10 (cm) 3,02 3,3 2,63
Cu 8,8 8,5 8,3
Por análise da Tabela 21, constate-se que não ocorre nenhuma variação significativa do
coeficiente de uniformidade do material desmontando nos três desmontes analisados.
0%
10%
20%
30%
40%
50%
60%
70%
80%
90%
100%
0,01 0,10 1,00 10,00 100,00
% e
m p
eso
Dimensão média dos fragmentos (cm)
25-nov
24-nov
17-nov
46
3.3.2. Avaliação dos impactes ambientais
Em termos de valores obtidos de onda aérea constata-se uma diminuição de 3,3 % num
desmonte, e de 4,2 % em outro, quando comparados com o método em teste (Tabela 225).
Em relação às vibrações, é de salientar a redução obtida quando aplicado o método em teste,
sendo num caso de 32% e no outro de 29%.
Tabela 22 – Variação dos Valores de vibrações e onda aérea entre o método CPS e o método em teste.
Método Onda aérea Vibrações
Método em teste
-3,3 e -4,2 % -29 e -32 %
No desmonte realizado no dia 24 de Novembro (Figura 30), em que se utilizou o método CPS,
foram detectadas projecções pelo topo do furo, nomeadamente no último furo da fiada
(identificado na Figura 30). Nos restantes desmontes executados na bancada S40 não ocorreram
qualquer tipo de projecções.
Figura 30 – Sequência de imagens do desmonte realizado no dia 24-11
3.3.3. Avaliação geral do desmonte obtido
Os desmontes realizados na bancada S40 apresentaram resultados muito satisfatórios, não se
tendo observado diferenças significativas em termos de movimentação do material desmontado
para os diferentes métodos.
5 Consultar Anexo Confidencial.
47
Figura 31 – Desmontes bancada S40.
3.4. Avaliação Global dos Desmontes
3.4.1. Avaliação Económica
Com base nos custos unitários dos elementos necessários ao desmonte de rocha com
explosivos, foi possível obter o custo total por desmonte (Tabela 236).
Tabela 23 – Quantidade de rocha desmontada por desmonte.
Quantidade de rocha desmontada (t)
N60 Método CPS 19-11-2014 20.700,00
Método em teste 21-11-2014 18.900,00
S40 Método CPS
17-11-2014 7.650,00
24-11-2014 7.650,00
Método em teste 25-11-2014 7.650,00
Com base nos consumos específicos obtidos (Tabela 246), é possível constatar que quando
aplicado o método em teste, com consumos específicos menores é possível obter uma melhoria
na qualidade de fragmentação (Figura 326), contrariando assim a tendência generalizada que,
para a obtenção de uma melhoria na fragmentação é necessário uma maior quantidade de
explosivo.
6 Consultar Anexo Confidencial.
25-11-2014
24-11-2014
17-11-2014
48
Tabela 24 – Consumos específicos e custos por tonelada.
Bancada Método Data DMF - Dimensão
média dos fragmentos (cm)
Variação do consumo específico quando aplicado
o método em teste
Variação do custo por tonelada quando aplicado
o método em teste
N60 CPS 19-11-2015 23,7
-14,3 % - 5,6 % Teste 21-11-2015 20,28
S40 CPS
17-11-2015 19,34
-16,7 % - 3,5 % 24-11-2015 20,28
Teste 25-11-2015 17,04
Figura 32 – Influência do consumo específico no DMF.
Considerando os custos por tonelada obtidos por desmonte (Tabela 247), existe uma ligeira
diferença entre os dois métodos.
Devido à diferença de altura entre as duas bancadas em estudo ser considerável
(aproximadamente o dobro), leva a que quantidade de rocha desmontada na N60 seja muito
superior à S40, o que impossibilita que seja feita uma comparação apenas com base no custo
por tonelada desmontada entre todos os desmontes realizados. Isto deve-se ao facto de o custo
total de um desmonte não ser necessariamente proporcional à quantidade de explosivo utilizado,
uma vez que custos relacionados com detonadores, C.E.D. (Carregamento, Escorva e
Detonação) e transporte, serem mais diluídos em bancadas de maiores dimensões. Daí que não
se possa fazer uma comparação linear entre todos os desmontes realizados, mas sim
comparando os custos obtidos para desmontes na mesma bancada.
Por observação da Figura 337, onde se relaciona o custo por tonelada com a fragmentação média
obtida, constata-se uma melhoria de fragmentação sem um aumento do custo de desmonte.
7 Consultar Anexo Confidencial.
16,00 18,00 20,00 22,00 24,00 26,00
Co
nsu
mo
esp
ecíf
ico
(kg
/t)
DMF - Dimensão média dos fragmentos (cm)
Método CPS
Método em teste
49
Antes pelo contrário, para uma diminuição do grau de fragmentação obtém-se um ligeiro aumento
do custo por tonelada.
Figura 33 – Evolução do custo por tonelada com o aumento da DMF.
3.4.2. Avaliação de Impactes Ambientais
Devido à dificuldade em comparar a intensidade dos impactes ambientais provenientes das
vibrações e onda aérea a quando da utilização de explosivos, surge a necessidade de se
desenvolver um Factor de Ponderação para as Vibrações.
Este factor é calculado através do quociente entre a velocidade de vibração obtida no ponto de
monitorização considerado (Vd) e o correspondente máximo admissível oferecido pelo critério de
dano (Va), segundo a NP 2074 ou outro qualquer critério (Paneiro, 2013).
O Factor de Ponderação para as Vibrações é obtido pela seguinte expressão:
𝐹𝑉 =𝑉𝑑𝑉𝑎
(3.3)
Desta forma, quando Fv > 1, o evento monitorizado será potencialmente impactante, enquanto
que quando Fv < 1, apresentará um impacte ambiental negativo não significativo. Quando Fv = 1,
poder-se-á dizer que o evento se encontra no limiar de dano (ou incomodidade) para o ponto de
monitorização em apreço (Paneiro, 2013).
O desenvolvimento deste factor permitirá avaliar o nível de afectação destes impactes quando
comparados com os valores legalmente admissíveis, possibilitará também uma análise
multicritério entre os vários impactes, auxiliando na tomada de decisões a nível de qualidade
ambiental (Paneiro e Dinis da Gama, 2004).
Desta forma no que diz respeito às vibrações, utilizando a Norma Portuguesa 2074 para os tipos
de terrenos onde se dá a sua propagação (factor α), para as três classes de construções em que
dividiram as estruturas afectadas pelas vibrações (factor β) e para a aplicação de uma fonte
Cu
sto
po
r to
nela
da
50
vibratória permanente ou quase (factor γ), é possível estimar as ordens de grandeza das
velocidades admissíveis (Tabela 25) (Dinis da Gama e Paneiro, 2004).
Sendo também de referir que NP2074, foi actualizada em 2015, mas essa nova versão não foi
considerada para este trabalho dado os ensaios executados terem decorrido no ano de 2014.
Tabela 25 – Limites da velocidade de vibração admissível estabelecidos pela NP 2074 de 1983 (expressos em mm/s).
TIPOS DE CONSTRUÇÃO
(VALORES DA CONSTANTE β)
CARACTERÍSTICAS DO TERRENO (VALORES DA CONSTANTE α)
Solos incoerentes soltos, areias e misturas areia-seixo
bem graduadas, areias uniformes, solos coerentes
moles e muito moles
Solos coerentes muito duros, duros e de consistência média, solos incoerentes compactos;
areias e misturas areia seixo bem graduadas, areias uniformes
Rochas e solos coerentes rijos
Construções que exigem cuidados
especiais 2,5 5 10
Construções correntes
5 10 20
Construções reforçadas
15 30 60
Nota: Estes valores serão reduzidos de 30% (factor de redução 0,7) no caso de se efectuarem mais de três explosões (ou pegas) por dia ou da aplicação de uma fonte vibratória permanente ou quase (valor da constante γ)
Neste trabalho foi também calculado um Factor de Ponderação para a Onda Aérea. Sendo que
o Va considerado corresponde ao que está presente decreto de lei nº 182/2006, que estipula a
intensidade máxima de pico de ruído para condições de trabalho.
Em relação à onda aérea decorrente da detonação de substâncias explosivas, não existe em
Portugal nenhuma legislação específica aplicável, existindo sim o Decreto-Lei nº 182/2006 onde
estão as prescrições mínimas de segurança e saúde respeitantes à exposição dos trabalhadores
aos riscos devidos ao ruído.
O ruído gerado pelas detonações (onda aérea) pode provocar danos graves no ouvido humano,
mas também danos em estruturas, tais como quebrar vidro de janelas, para valores acima de
140 dB(L).
“Para os efeitos da aplicação do DL, os valores limites de exposição e os valores de acção
superior e inferior, no que se refere à exposição pessoal diária ou semanal de um trabalhador e
ao nível de pressão sonora de pico, são fixados em valores limites de exposição LCpico =140 dB.”
Decreto-Lei n.o 182/2006
Sendo que para as vibrações o limite legal considerado para este trabalho foi de 10 mm/s,
considerando um terreno de solos coerentes e um tipo de construção corrente. Em relação à
onda aérea considerou-se o valor de 140 dB.
51
Com base nos valores obtidos em campo para a intensidade de onda aérea e velocidade de
vibrações, foram calculados os respectivos factores de ponderação, utilizando a equação (3.3)
(Tabela 268).
Tabela 26 – Factor de Ponderação Ambiental para o descritor vibrações e onda aérea.
Valor máximo admissivel Factor de Ponderação Bancada Método Data Vibrações
(mm/s) Onda aérea
(dB) Vibrações Onda aérea
N60
Método CPS
19-11-2014
10 140
0,13 0,79
Método em teste
21-11-2014 0,10 0,77
S40
Método CPS
17-11-2014
10 140
0,13 0,76
24-11-2014 0,13 0,77
Método em teste
25-11-2014 0,09 0,74
Relacionando o Factor de Ponderação e a fragmentação média obtida (Figura 34), onde é
possível observar que à medida que a fragmentação aumenta o nível de afectação ambiental
também aumenta, sendo importante de referir, que nos desmontes que foram realizados pelo
método em teste, os valores obtidos, tanto em termos de impactes ambientais, como da
dimensão média dos fragmentos, foram sempre mais favoráveis quando comparados com os
restantes desmontes realizados na mesma bancada.
Figura 34 – Relação entre o Factor de Ponderação Ambiental e a dimensão média dos fragmentos.
8 Consultar Anexo Confidencial.
52
53
4. Avaliação da Influência da fragmentação nas operações carga,
transporte e fragmentação primária
4.1. Carga e transporte
Para a operação de carga e transporte são utilizados no CPS dois tipos de equipamento, pá
carregadora para a operação de carga e dumper’s para o transporte.
Devido aos modelos dos equipamentos utilizados no CPS já se encontrarem descontinuados
pelo fabricante, e já não figurarem na bibliografia consultada, optou-se por considerar as
especificações de modelos equivalentes.
Figura 35 – Equipamentos utilizados na operação de carga e transporte.
O equipamento utilizado no CPS para a operação de carga é uma pá carregadora de rodas,
modelo 990 da Caterpillar (Figura 36), e uma vez que este modelo já foi descontinuado pelo
fabricante, o modelo considerado foi o 990K. As especificações deste equipamento estão
apresentadas na Tabela 27.
Figura 36 – Cat 990
54
Tabela 27 – Especificações do Equipamento (Cat Performance Handbook)
Potência Líquida 699 hp (521 kW)
Peso em Operação 80974 Kg
Capacidade do Balde 8.6-10.0 m3
Consumo (l/h médio) 58.3 – 75 l/h
Na operação de transporte são utilizados dumper’s da Caterpillar 775D. Em substituição do
equipamento 775D foi considerado o 775G (Figura 37).
As especificações do equipamento estão apresentadas na Tabela 28.
Figura 37 – Dumper 775D (http://www.trucksplanet.com/catalog/model.php?id=1105)
Tabela 28 - Especificações do Dumper 775G (Cat Performance Handbook).
Potência Líquida 783 hp (584,0 kW)
Peso bruto 111812,0 kg
Capacidade de Carga 64,6 – 71,1 ton
32,6 – 42,2 m3
Consumo (l/h médio) 46,3 – 61,7 l/h
55
4.1.1. Cálculo do custo hora de trabalho
Os custos horários dos esquipamentos foram estimados segundo o método definido no
Caterpillar Performance Handbook (2015), em função das características dos equipamentos, das
condições de organização do trabalho e experiência dos operadores.
Estimar o custo hora de trabalho de um equipamento é um exercício de alguma dificuldade, uma
vez que este valor pode variar amplamente devido a vários factores: o tipo de trabalho, o tempo
de vida útil do equipamento, preços locais de combustível, mão-de-obra, custos de manutenção
e reparação, taxas de juro, etc. Os valores do custo hora dos equipamentos obtidos devem ser
apenas utilizados como indicativos, devendo ser sempre confirmados em campo.
Os custos de trabalho de um equipamento podem ser divididos em 2 tipos, os custos de
propriedade e os custos de operação.
Os custos de propriedade são essencialmente:
Preço de aquisição do equipamento;
Impostos;
Gasto com seguros e juros.
Custos operacionais:
Combustível,
Pneus;
Custo de manutenção óleos, filtros etc.
Reparações.
De modo a calcular os custos de propriedade dos equipamentos, é necessário conhecer alguns
elementos sobre os mesmos (Tabela 29).
Tabela 29 – Cálculo dos custos de propriedade
Preço de aquisição do equipamento 𝑃𝑒𝑞𝑢𝑖𝑝
Preço dos Pneus 𝑃𝑝𝑛𝑒𝑢𝑠
Valor residual do equipamento 𝑉𝑅𝑒𝑠𝑖𝑑𝑢𝑎𝑙
Vida útil (anos) 𝑉ú𝑡𝑖𝑙
Horas de trabalho ano 𝐻𝑎𝑛𝑜
O valor a amortizar ao longo do tempo de vida do equipamento calcula-se da seguinte forma:
Valor a amortizar = 𝑃𝑒𝑞𝑢𝑖𝑝. − 𝑉𝑅𝑒𝑠𝑖𝑑𝑢𝑎𝑙 − 𝑃𝑝𝑛𝑒𝑢𝑠 (4.1)
56
Para saber o valor a amortizar por hora de trabalho, divide-se o total do valor a amortizar pelas
horas de trabalho totais do equipamento durante a sua vida útil.
𝐶𝑢𝑠𝑡𝑜 ℎ𝑜𝑟𝑎 𝑎𝑚𝑜𝑟𝑡𝑖𝑧𝑎çã𝑜 =𝑉𝑎𝑙𝑜𝑟 𝑎 𝑎𝑚𝑜𝑟𝑡𝑖𝑧𝑎𝑟
𝑉ú𝑡𝑖𝑙 × 𝐻𝑎𝑛𝑜 (4.2)
Além do custo de amortização do equipamento, deve ser tido também em conta os custos
relacionados com juros, uma vez que as empresas para comprar este tipo de equipamentos
recorrem normalmente a financiamento.
Método de cálculo de custo hora com juros:
𝐶𝑢𝑠𝑡𝑜 ℎ𝑜𝑟𝑎 𝑗𝑢𝑟𝑜𝑠 =
𝑃𝑒𝑞𝑢𝑖𝑝(𝑉ú𝑡𝑖𝑙 + 1)+ 𝑉𝑅𝑒𝑠𝑖𝑑𝑢𝑎𝑙(𝑉ú𝑡𝑖𝑙 −1) 2 𝑉ú𝑡𝑖𝑙
× 𝑡𝑎𝑥𝑎 𝑑𝑒 𝑗𝑢𝑟𝑜
𝐻𝑎𝑛𝑜
(4.3)
Outro aspecto a ter em conta nos custos de propriedade de um equipamento é o custo com
seguros. Método de cálculo de custos hora com seguros:
𝐶𝑢𝑠𝑡𝑜 ℎ𝑜𝑟𝑎 𝑠𝑒𝑔𝑢𝑟𝑜 =
𝑃𝑒𝑞𝑢𝑖𝑝(𝑉ú𝑡𝑖𝑙 +1)+ 𝑉𝑅𝑒𝑠𝑖𝑑𝑢𝑎𝑙(𝑉ú𝑡𝑖𝑙 −1) 2 𝑉ú𝑡𝑖𝑙
× 𝑡𝑎𝑥𝑎 𝑑𝑒 𝑠𝑒𝑔𝑢𝑟𝑜
𝐻𝑎𝑛𝑜
(4.4)
O custo hora de propriedade dos equipamentos corresponde à soma dos custos anteriormente
apresentados.
𝐶𝑢𝑠𝑡𝑜 ℎ𝑜𝑟𝑎
𝑑𝑒 𝑝𝑟𝑜𝑝𝑟𝑖𝑒𝑑𝑎𝑑𝑒 = 𝐶𝑢𝑠𝑡𝑜 ℎ𝑜𝑟𝑎 𝑎𝑚𝑜𝑟𝑡𝑖𝑧𝑎çã𝑜 + 𝐶𝑢𝑠𝑡𝑜 ℎ𝑜𝑟𝑎 𝑗𝑢𝑟𝑜𝑠 + 𝐶𝑢𝑠𝑡𝑜 ℎ𝑜𝑟𝑎 𝑠𝑒𝑔𝑢𝑟𝑜 (4.5)
Cálculo dos Custos de operação
O custo com combustíveis é calculado em função do consumo por hora de trabalho do
equipamento e o preço do gasóleo.
O custo hora dos pneus depende do número de horas de vida de um pneu, sendo que esta
depende do tipo de trabalho a realizar pelo equipamento. Para obter o tempo de vida de um pneu
recorre-se aos gráficos seguintes
Figura 38 e
Figura 39).
57
A zona de aplicação C, corresponde a um tipo de utilização em que os pneus se danificam com
danos não reparáveis, devido a cortes em rocha, impactos ou sobrecarga contínua. A zona de
aplicação B corresponde a uma utilização em que alguns dos pneus se desgastam devido à
utilização e outos devido aos aspectos referidos na zona C. No que toca à Zona A, corresponde
a uma utilização em que os pneus se desgastam normalmente devido à utilização.
O custo com consumíveis (lubrificantes, massas e filtros), pode ser calculado de várias maneiras.
Uma maneira simples para os estimar, consiste em calcular como uma percentagem do custo
com combustível hora (Tabela 30).
Tabela 30 - Custo com consumíveis. (IGME, 1995)
Equipamento Custo em função do combustível
Pá carregadora 15-20%
Dumper 10-15%
Os custos de reparação dos equipamentos, é um aspecto que deve ser desenvolvido com o
fornecedor, uma vez que é afectado significativamente pelas condições de trabalho e o tipo de
aplicação a dar ao equipamento.
Uma maneira expedita para calcular os custos de reparação, consiste em arranjar um factor de
reparação dos equipamentos consoante as condições de trabalho. O factor de reparação para
uma pá carregadora a operar em condições médias de trabalho será de 60%, enquanto para um
dumper será de 90%. (IGME, 1995)
𝐶𝑢𝑠𝑡𝑜𝑠 𝑟𝑒𝑝𝑎𝑟𝑎çã𝑜 = (𝑃𝑟𝑒ç𝑜 𝑑𝑒 𝑎𝑞𝑢𝑖𝑠𝑖çã𝑜 − 𝑣𝑎𝑙𝑜𝑟 𝑝𝑛𝑒𝑢𝑠) × 𝑓𝑎𝑐𝑡𝑜𝑟 𝑑𝑒 𝑟𝑒𝑝𝑎𝑟𝑎çã𝑜
𝐻𝑜𝑟𝑎𝑠 𝑑𝑒 𝑣𝑖𝑑𝑎
(4.6)
O custo total de operação por hora de trabalho, consiste na soma dos custos anteriores
apresentados.
𝐶𝑢𝑠𝑡𝑜 ℎ𝑜𝑟𝑎
𝑑𝑒 𝑜𝑝𝑒𝑟𝑎çã𝑜 = 𝐶𝑢𝑠𝑡𝑜 ℎ𝑜𝑟𝑎 𝑐𝑜𝑚𝑏𝑢𝑠𝑡𝑖. +𝐶𝑢𝑠𝑡𝑜 ℎ𝑜𝑟𝑎 𝑝𝑛𝑒𝑢𝑠 +𝐶𝑢𝑠𝑡𝑜 ℎ𝑜𝑟𝑎 𝑐𝑜𝑛𝑠𝑢𝑚. +𝐶𝑢𝑠𝑡𝑜 ℎ𝑜𝑟𝑎 𝑟𝑒𝑝. (4.7)
Figura 38 – Tempo de vida dos pneus para
um Dumper (Ashley, 2015).
Figura 39 - Tempo de vida dos pneus para
uma Pá Carregadora (Ashley, 2015).
Zona de aplicação Zona de aplicação
Tem
po d
e v
ida (
hora
s)
Tem
po d
e v
ida (
hora
s)
58
4.1.1.1. Custo hora da pá carregadora
O custo hora da pá carregadora foi calculado segundo o método apresentado anteriormente,
estando os valores obtidos apresentados na Tabela 31. É importante referir que estes valores
foram obtidos através de uma abordagem teórica, de modo que os valores calculados podem
diferir dos valores obtidos numa situação real.
O preço de aquisição dos equipamentos foi cedido por um profissional da área, como um valor
indicativo, podendo diferir dos valores reais praticados pela marca
Tabela 31 – Cálculo dos custos hora da pá carregadora
Dados do Equipamento
Preço de aquisição do equipamento (€) 600.000,00
Preço dos Pneus (conjunto) (€) 60.000,00
Valor residual do equipamento (€) (20% do Preço de aquisição)
120.000,00
Vida útil (anos) 12
Horas de trabalho ano 4912
Custos de Propriedade
Valor a amortizar (€) 420.000,00
Custo com amortização (€/h) 7,13
Custo com juros (€/h) (Taxa de 5%)
3,87
Custo com seguro (€/h) (Taxa de seguro 1,5%)
1,16
Total de custos de propriedade (€/h) 12,15
Custos Operacionais
Custo com combustível (€/h) (Consumo: 60l/h, Preço combustível: 1.15 €/l)
69
Custo consumíveis (graxas, filtros, etc) (€/h) (15% dos custos com combustível)
10,35
Pneus (€/h) (Tempo de vida do pneu 2000h)
30
Custos de Reparação (€/h) (Factor de Reparação 60%)
5,5
Custo operador (€/h) 8
Total de custos operacionais (€/h) 122,85
Custo Total hora do equipamento (€/h) 135,00
59
4.1.1.2. Custo hora Dumper
O custo hora de trabalho de um dumper, calculado pelo método apresentado anteriormente, está
apresentado na Tabela 32.
Tabela 32 - Cálculo dos custos hora do Dumper
Dados do Equipamento
Preço de aquisição do equipamento (€) 700.000,00
Preço dos Pneus (conjunto) (€) 55.000,00
Valor residual do equipamento (€) (20% do Preço de aquisição)
140.000,00
Vida útil (anos) 12,00
Horas de trabalho ano (h) 4.080,00
Custos de Propriedade
Valor a amortizar (€) 505.000,00
Custo com amortização (€/h) 10,31
Custo com juros (€/h) (Taxa de 5%)
5,43
Custo com seguro (€/h) (Taxa de seguro)
1,63
Total de custos de propriedade (€/h) 17,38
Custos Operacionais
Custo com combustível (€/h) (Consumo: 50l/h, Preço combustível: 1.15 €/l)
57,5
Custo consumíveis (graxas, filtros, etc) (€/h) (10% dos custos com combustível)
5,75
Pneus (€/h) (Tempo de vida do pneu 3000h)
18,3
Custos de Reparação (€/h) (Factor de Reparação 90%)
11,9
Custo operador (€/h) 8
Total de custos operacionais (€/h) 101,44
Custo Total hora do equipamento (€/h) 118,82
60
4.1.2. Influência da fragmentação nos ciclos dos equipamentos
Como referido anteriormente a qualidade do desmonte, mais especificamente o grau de
fragmentação do material desmontado interfere com o rendimento da operação de carga.
4.1.2.1. Dimensionamento da operação de carga
No CPS a operação de carga é executada recorrendo a uma pá carregadora, por norma não
existe mais do que um equipamento de carga por frente. Por uma questão de simplificação
considerou-se que a partir do momento em que se inicia a operação de carga e transporte de
uma frente, esta operação só termina quando tiver sido movimentado todo o material
desmontado.
A capacidade de carga dos equipamentos em termos de volume, depende do tipo de enchimento,
que tanto pode ser um carregamento em pilha (heaped) ou pelo limite do balde (struck) (Figura
40). Uma vez que no CPS, por norma o enchimento do balde é feito pelo limite do mesmo (struck),
foi este o valor utilizado (Tabela 33).
Figura 40 – Tipo de enchimento do balde. (CAT, 2015)
Tabela 33 – Valores considerados para a capacidade de carga dos equipamentos.
Pá Carregadora 8,6 m3
Dumper 32,6 m3
Os tempos de ciclo considerados para a operação de carga (Tabela 34), resultam de medições
feitas em campo no processo de carga de cada uma das frentes desmontadas.
Com base nos tempos de ciclo, calculou-se o número de ciclos que a pá carregadora pode fazer
por hora. Atendendo ao facto, de nem um trabalhador, nem o equipamento trabalharem com uma
eficiência de 100%, considerou-se que o operador trabalha em média 50 min por cada hora de
trabalho, obtendo-se uma eficiência de trabalho de 83% (Tabela 34).
61
Tabela 34 – Número de ciclos por hora da pá carregadora.
Bancada Data do
desmonte Tempo de ciclo (min)
Ciclos por hora
100% de eficiência 83% de eficiência
N60 19-11-2014 0,83 72 60
21-11-2014 0,75 80 67
S40
17-11-2014 0,80 75 63
24-11-2014 0,80 75 63
25-11-2014 0,67 90 75
Como referido anteriormente o factor de enchimento de uma pá depende de vários factores tais
como da dimensão média dos fragmentos, experiência do operador, eficiência do desmonte, e
das características da rocha e do equipamento. Sendo que a distribuição granulométrica do
material desmontado tem uma influência significativa no factor de enchimento da pá.
Onsaloo e Hekmat desenvolveram, em 2004, uma equação que permite calcular o factor de
enchimento de uma pá em função da distribuição granulométrica do material fragmentado
(equação (4.8). Onde ϕ80 (cm) representa o calibre ao qual 80% do material em peso tem
dimensão inferior a esse calibre. O factor de enchimento obtido permite calcular o volume real
carregado pela pá (Tabela 35).
𝐹𝑒 = 103,4 − 0,6 ×𝜙80 (4.8)
Tabela 35 – Volume real carregado pela pá carregadora.
Bancada Data do
desmonte Factor de
enchimento Volume real
carregado (m3)
N60
19-11-2014 76% 6,56
21-11-2014 81% 6,93
S40
17-11-2014 81% 6,97
24-11-2014 77% 6,66
25-11-2014 84% 7,24
Com base nas características do dumper apresentadas anteriormente (Tabela 28), e no volume
real carregado por ciclo da pá (Tabela 35), obtém-se o número de ciclos necessários para que a
pá carregadora carregue um dumper, o tempo total que leva esta operação, e o número de
dumper’s carregados por hora por uma pá carregadora (Tabela 36).
62
Tabela 36 – Número de dumper’s carregados por hora.
Bancada Data do
desmonte
Nº de Ciclos para carregar um dumper
Tempo de carga de um dumper (min)
Nº de dumper’s carregados
hora
N60
19-11-2014 5 4,1 13
21-11-2014 5 3,9 15
S40
17-11-2014 5 3,9 14
24-11-2014 5 4,1 13
25-11-2014 4 3,7 17
Com base nas características dos equipamentos, e os resultados apresentados anteriormente
obtém-se a quantidade de material movimentado por hora em cada desmonte.
Tabela 37 – Material movimentado por hora.
Bancada Data do
desmonte Volume (m3/h)
Peso (t/h)
N60
19-11-2014 424 604
21-11-2014 489 697
S40
17-11-2014 456 650
24-11-2014 424 604
25-11-2014 554 790
O custo da operação de carga por tonelada é calculado recorrendo ao quociente entre o custo
hora de operação do equipamento pela quantidade de material movimentado por hora (Tabela
38). O facto de se obter um custo por tonelada permite comparar mais facilmente as várias
operações unitárias entre si em termos de custos.
Tabela 38 – Custo da operação de carga por tonelada.
Bancada Data do
desmonte Custo (€/t)
N60 19-11-2014 0,22
21-11-2014 0,19
S40
17-11-2014 0,21
24-11-2014 0,22
25-11-2014 0,17
63
Comparando os valores obtidos para o custo da operação de carga em função do desmonte em
questão (Tabela 38), constata-se que os desmontes executados recorrendo ao método em teste
têm um custo por tonelada inferior aos restantes desmontes. Sendo que nos desmontes
realizados na bancada N60 a diferença foi de aproximadamente 13% e na S40 de 24%.
Como referido anteriormente um dos parâmetros relevantes na avaliação da qualidade do
desmonte, é o grau de fragmentação obtido.
Quando representado o valor obtido para o custo por tonelada da operação de carga, em função
da dimensão média dos fragmentos, verifica-se a relação existente entre estas duas variáveis
que à medida que o grau de fragmentação diminui os custos por tonelada aumentam (Figura 41).
Esta situação deve-se essencialmente à melhoria da eficiência da operação de carga que permite
uma diminuição do custo por tonelada, quando aplicado o método teste.
Figura 41 – Custo por tonelada da operação de carga vs DMF.
4.1.2.2. Dimensionamento da operação de transporte
O tempo de ciclo da operação de transporte, ao contrário da operação de carga, não é um valor
fixo uma vez que varia consoante a bancada em causa, dependendo da distância entre a frente
desmontada e a instalação de britagem. Os tempos de ciclo foram obtidos através de medições
em campo, que permitiu calcular os valores médios de viagem em função da bancada. O tempo
necessário para carregar um dumper foi apresentado anteriormente na Tabela 36.
64
Tabela 39 – Tempo de ciclo de um dumper.
Tempo de
Bancada Distância
(m) Data do
desmonte
Espera e manobra
(min)
Carga (min)
Viagem de ida (min)
Descarga e manobra
(min)
Regresso (min)
Ciclo (min)
N60 971 19-11-2014
1,6 4,1
3,5 1,1 1,45 11,8
21-11-2014 3,9 11,6
S40 672
17-11-2014
1,6
3,9
2,1 1,1 0,97
9,7
24-11-2014 4,1 9,8
25-11-2014 3,7 9,5
O tempo de ciclo total para a operação de transporte (Tabela 39), consiste na soma dos tempos
de espera, manobra, carga, viagem de ida, regresso e descarga. Obtendo-se o tempo de ciclo,
é possível calcular o número de ciclos que um dumper faz por hora, para uma eficiência de 100
e 83% (Tabela 40).
Tabela 40 – Número de ciclos por hora de um dumper.
Bancada Data do
desmonte Tempo de ciclo (min)
Ciclos por hora (100% de eficiência)
Ciclos por hora (83% de eficiência)
N60 19-11-2014 11,8 5 4
21-11-2014 11,6 5 4
S40
17-11-2014 9,7 6 5
24-11-2014 9,8 6 5
25-11-2014 9,5 6 5
Sabendo o número de dumper’s que uma pá carregadora consegue carregar por hora (Tabela
36) e o número de ciclos que um dumper faz por hora (Tabela 40), obtém-se o número de
dumper’s necessário a utilizar em função da bancada e do desmonte em questão (Tabela 41).
Tabela 41 - Número de dumper’s a utilizar.
Bancada Data do
desmonte Número de
dumper’s a utilizar
N60 19-11-2014 4
21-11-2014 3
S40
17-11-2014 3
24-11-2014 3
25-11-2014 3
65
Com base no custo hora de operação de um dumper (Tabela 32), na quantidade de material
movimentado por hora (Tabela 37) e no número de dumpers a utilizar por frente (Tabela 41),
obtém-se o custo por tonelada em função da qualidade do desmonte e da bancada (Tabela 42).
Tabela 42 – Custo por tonelada da operação de transporte
Bancada Data do
desmonte Custo (€/t)
N60 19-11-2014 0,79
21-11-2014 0,68
S40
17-11-2014 0,55
24-11-2014 0,59
25-11-2014 0,49
Uma maior eficiência da pá influencia também a operação de transporte, fazendo com que sejam
carregados um maior número de dumper’s por hora de trabalho, devido à redução dos tempos
de carga dos mesmos perfazendo numa redução de custo por tonelada. Desta forma é possível
fazer a mesma análise feita anteriormente para a operação de carga, neste caso para a operação
de transporte (Figura 42). Quando se comparam os valores de custo por tonelada no transporte,
verifica-se que o método em teste tem sempre um custo menor do que para os restantes
desmontes realizados na mesma bancada. Além de que, por análise da Figura 42, se verifica
que à medida que a dimensão média dos fragmentos aumento o custo por tonelada também
aumenta.
Figura 42 – Custo por tonelada da operação de transporte vs DMF.
66
4.3. Fragmentação Primária
A energia necessária na cominuição pode ser estimada recorrendo à equação de Bond, que tem
em conta as propriedades dos materiais, as dimensões do material de alimentação e do produto
obtido.
Foi proposto por Bond em 1961 o uso de um índice conhecido como Wi (Work Index) ou índice
de trabalho, que é definido como o trabalho necessário para reduzir a unidade de massa
(tonelada curta = 907 kg) de um material considerado, desde o seu tamanho inicial teoricamente
infinito, até um produto com um ϕ80 de 100 m.
𝑊 = 𝑊𝑖
(
1
√80
𝑃−
1
√80
𝐴
)
(4.9)
Através da equação anterior onde,
W, representa a energia consumida por unidade de massa (kwh/t);
ϕ80, a abertura do peneiro pela qual passa 80% do material;
Wi, representa energia específica do material a cominuir.
Embora o índice de trabalho (Work Index) esteja tabulado para muitos minérios e materiais, é
recomendável que se proceda a uma determinação laboratorial do mesmo para cada situação.
Neste trabalho foi considerando um índice de Bond para o calcário de 12,74 kWh/t. (Wills, 2006)
O custo de electricidade para utilizadores industriais em Portugal é de 0.1427€/kWh.
(http://www.pordata.pt/Subtema/Europa/Energia-149).
O ϕ80 da alimentação, foi obtido através das distribuições granulométricas apresentadas no
capítulo 7, correspondentes ao resultado dos desmontes realizados sendo que o φ80 do produto
foi cedido pelo CPS.
Um estudo desenvolvido por Eloranta em 1997, calculou o consumo energético da fragmentação
primária pelo método de Bond, e comparou-o com os valores de consumo energético numa
situação real, concluindo que, na fase de fragmentação primária, o valor obtido pelo método de
Bond apenas representava 29% do valor energético necessário para a fragmentação do material.
Neste trabalho foi considerada essa eficiência aparente de 29%, de modo a obter valores mais
reais do consumo energético do fragmentador primário.
Com base nos pressupostos apresentados anteriormente, é possível calcular o consumo
energético necessário para fragmentar uma tonelada de calcário e o respectivo custo associado
por tonelada (Tabela 43). É de referir também que, devido à falta de elementos, não foram
67
considerados outros custos associados tais como, custos de amortização, manutenção,
operador, etc.
O valor de W (corrigido) consiste na energia real consumida por unidade de massa para
fragmentar o material, após a correcção da eficiência aparente explicada anteriormente.
Tabela 43 – Aplicação da fórmula de Bond para o cálculo do custo de fragmentação.
Dimensão média dos fragmentos:
DMF (cm)
ϕ80 da alimentação
(cm)
ϕ80 do produto (cm)
W (kwh/ton) W (corrigido)
(kwh/ton) €/ton
N60 19-Nov 23,70 45 9 0,213 0,734 0,105
21-Nov 20,28 37 9 0,195 0,673 0,096
S40
17-Nov 19,34 37,5 9 0,196 0,678 0,097
24-Nov 22,15 44 9 0,211 0,727 0,104
25-Nov 17,04 31 9 0,178 0,613 0,087
Com base nos valores obtidos na Tabela 43 constata-se que as diferenças entre os valores de
W obtidos para os vários desmontes não são muito significativos, apesar de existir uma ligeira
diferença. No que diz respeito ao custo por tonelada, existe uma diferença entre os dois métodos,
permitindo o método em teste uma poupança de aproximadamente 0,01€ por tonelada.
De modo a avaliar a evolução dos custos de fragmentação com o aumento da dimensão média
dos fragmentos, obteve-se a Figura 43, onde conforme o previsto à medida que a dimensão
média do material de alimentação aumenta, os custos de fragmentação por tonelada vão
aumentando ligeiramente.
Figura 43 – Custo por tonelada na britagem vs DMF.
68
4.4. Influência da fragmentação no custo total.
O custo total resulta da soma dos custos anteriormente apresentados, nomeadamente
desmonte, carga, transporte e britagem. Através da Figura 44, constata-se que um aumento da
dimensão média dos fragmentos implica um aumento do custo total por tonelada. Comprovando-
se assim, a relação existente entre o grau de fragmentação do material desmontado e o custo
total de todas as operações. Sendo que quanto mais fragmentado esteja o material, menores
serão os custos das operações subsequentes.
Embora seja de referir que uma redução ainda mais significativa da dimensão média dos
fragmentos, acarretará necessariamente um aumento do custo do desmonte, uma vez que levará
a uma necessidade de alteração de diagrama de fogo e quantidade de explosivo utilizado.
Figura 44 - Custo total por tonelada vs DMF.
69
5. Resultados e Discussão
5.1. Impactes Ambientais
De acordo com os valores de onda aérea e de vibrações obtidos segundo os dois métodos
(Tabela 109), verificam-se reduções assinaláveis nos testes levados a cabo segundo o método
em teste:
No que diz respeito à onda aérea: a redução de quantidade de explosivo por furo, e a
alteração do método de tamponamento, levou a uma diminuição da intensidade deste
parâmetro. Quando comparado a média dos valores obtidos segundo o método CPS
com o do método em teste, constata-se uma diferença de 2,78 dB(L).
Em relação às vibrações: ao reduzir-se a carga máxima por retardo e a introdução de
uma coluna de ar (air-deck) no furo, leva a uma diminuição da intensidade das vibrações.
Neste caso verificou-se uma redução de aproximadamente 25,4%. Apesar de todos os
valores obtidos se encontrarem muito abaixo do limite legal, não deixam de ser
vantajosas as reduções assinaladas, que podem levar a uma menor incomodidade às
populações envolventes.
De todos os desmontes realizados no ano de 2013 no CPS, obteve-se um valor mínimo de
vibrações de 0,64 mm/s para uma distância entre o posto de monitorização e o local do desmonte
de 1230 m, o que compara com o mínimo obtido quando utilizando o método em teste, 0,89 mm/s
para uma distância de 562,2 m. Durante o ano de 2013 os desmontes realizados para a mesma
ordem de distâncias apresentaram uma média de 1,33 mm/s.
Em termos de projecção de blocos, considera-se que diminuição da quantidade de explosivo por
furo e a aplicação de um método de tamponamento mais consistente, induz uma menor
probabilidade de ocorrência de projecções.
A qualidade do material de atacamento é crucial quando se pretende mitigar o risco de projecção
de blocos. A utilização de plug ajuda na gestão deste risco, na medida em que auxilia na retenção
de energia de rebentamento no seio do maciço rochoso, daí que contribua para a minimização
de material ejectado para fora do furo, essencialmente pelo topo (Figura 45).
9 Consultar Anexo Confidencial.
70
Figura 45 – Desmonte bancada N60 método CPS.
Figura 46 – Desmonte bancada N60 método em teste.
Quando comparados os dois métodos e o seu papel na diminuição de ocorrência de projecções,
considera-se que quando aplicado o método em teste são perceptíveis a diminuição de
projecções pelo topo do furo. Enquanto no restante tipo de projecções, não se pode garantir que
estas ocorrências sejam reduzidas, uma vez que mesmo com uma redução de quantidade de
explosivo no furo, este fenómeno depende sempre da qualidade do furo que se está a carregar,
nomeadamente da existência de um afastamento constante ao longo de todo o furo.
De modo a avaliar a uma das possíveis causas associadas às projecções ocorridas nas
bancadas de maiores dimensões, seria interessante que se procedesse a uma avaliação de
qualidade dos furos executados através de sistemas laser profile e bore track. Estes dispositivos
permitem avaliar a ocorrência de desvios de furação, fenómeno que está associado à experiência
do operador, qualidade do equipamento de furação, ângulo de furação e a geologia do local.
Com a aplicação destes 2 sistemas o operador de furação consegue saber o desvio dos furos
realizados e garantir um afastamento constante ao longo de toda frente da bancada.
5.2. Avaliação da fragmentação
Através dos dados apresentados nos capítulos anteriores, e os que se encontram resumidos na
Tabela 44, é possível constatar uma melhoria de fragmentação quando aplicado o método em
teste. Esta melhoria é particularmente significativa na dimensão média dos fragmentos, que
diminui em 14,12 %, e no ϕ70 que apresenta uma redução de 19.32%. Em relação aos fragmentos
de maiores dimensões (ϕ90) constata-se uma redução de 10.82%, um estudo mais aprofundado,
poderia confirmar se esta diminuição do tamanho teria influência na quantidade de material que
necessita de fragmentação secundária (taqueio), este aspecto, a confirmar, poderia representar
uma redução significativa dos custos da pedreira, dado o elevado custo da operação referida.
A diminuição do tamanho médio dos fragmentos, neste caso mais significativa, pode representar
um aspecto relevante de redução de custos nomeadamente da operação de britagem devido a
uma melhor eficiência da mesma.
71
Tabela 44 – Análise de fragmentação
Data do
desmonte
Dimensão média dos fragmentos (DMF)
(cm) ϕ70 (cm) ϕ90 (cm)
Método CPS
17-11-14 19,34 31,53 43,92
19-11-14 23,70 38,51 53,31
24-11-14 22,15 34,54 55,98
Média 21,73 34,86 51,07
Método em teste
21-11-2014 20,28 29,5 49,7
25-11-2014 17,04 26,75 41,39
Média 18,66 28,13 45,54
Variação - 14,12% -19,32% -10,82%
5.3. Análise económica dos dois métodos em estudo
A avaliação económica dos dois métodos em estudo, desenvolvida com base nos custos
unitários apresentados anteriormente, permite uma comparação dos mesmos consoante os dois
métodos em estudo.
Das várias operações unitárias associadas à exploração de uma pedreira, apenas não foi
considerada a furação, uma vez que nos testes realizados em campo não se procedeu à
alteração do diagrama de fogo em termos de perfuração, e os custos com esta operação seriam
os mesmos para os dois métodos.
5.3.1. Bancada N60
Com base nos valores de custos por tonelada apresentados anteriormente para cada uma das
operações unitárias, optou-se por fazer uma análise comparativa entre os dois métodos em
estudo para cada uma das operações e o respectivo custo total por tonelada.
Por análise da Figura 47, constata-se que as operações de carga e transporte são as que
apresentam uma diferença mais significativa em termos de custos, sendo de realçar que o
método em teste permite alcançar uma poupança assinalável. As operações de desmonte e
britagem são aquelas em que por aplicação dos dois métodos a diferença de custo por tonelada
não é tão assinalável. O resultado favorável obtido por aplicação do método em teste nas várias
operações, reflecte-se no custo total por tonelada, verificando-se uma redução de 0,15 €/t, que
representa uma redução de custo de aproximadamente 12%.
72
Figura 47 - Custo das várias operações unitárias para os dois métodos em estudo.
5.3.3. Bancada S40
Por análise dos custos por tonelada obtidos entre os dois métodos em estudo, verifica-se que no
desmonte realizado na bancada S40 a operação de carga e transporte são aquelas que têm
poupanças mais assinaláveis (Figura 48). No que diz respeito ao desmonte e à britagem,
nenhuma das duas apresenta uma variação de custos considerável, sendo que no desmonte
ambos os métodos apresentam o mesmo custo por tonelada e na operação de britagem, o
método em teste apresenta uma economia de 0,01 €/t.
Em relação ao custo total por tonelada, a diferença entre os dois métodos é de 0,18 €/t o que
corresponde a uma redução de custos de aproximadamente 16 %.
Figura 48 – Custo das várias operações unitárias para os dois métodos em estudo.
0,00
0,20
0,40
0,60
0,80
1,00
1,20
1,40
Desmonte Carga Transporte Britagem Total
Cu
sto
po
r to
nela
da (
€/t
)
Método CPS Método em teste
0,00
0,20
0,40
0,60
0,80
1,00
1,20
Desmonte Carga Transporte Britagem Total
Cu
sto
po
r to
nela
da (
€/t
)
Método CPS Método em teste
73
5.4. Análise Geral
Tento em conta que o CPS no ano de 2014, desmontou com recurso a explosivos
aproximadamente 1.620.000,00 t de rocha. Sendo que qualquer redução de custos possível nas
várias operações estudadas (desmonte, carga, transporte e britagem), vai ter efeitos
significativos em termos financeiros globais da exploração.
Como apresentado anteriormente, nas duas bancadas em estudo observou-se uma redução de
custos entre 0,15 a 0,18 €/t. Se considerarmos um valor médio de redução de custo por tonelada
em aproximadamente 0,15 €/t, obtém-se uma poupança anual de aproximadamente
243.000,00 €. Obviamente que este valor pode ser considerado ambicioso, daí que deva ser
validado com um trabalho mais aprofundado, nomeadamente com uma maior amostra de
desmontes e obtenção dos custos reais das operações unitárias.
Conforme a Figura 12, em que, segundo Dinis da Gama, quanto maior a dimensão dos
fragmentos, maiores serão os custos relacionados com as operações de carga, transporte e
britagem mas levará a uma diminuição de custo por tonelada na operação de desmonte
Por análise da Figura 49 em que correlaciona os valores obtidos para o custo por tonelada das
várias operações em função da dimensão média dos fragmentos. Quando comparado o gráfico
obtido com o sugerido por Dinis da Gama (1993) (Figura 12), verifica-se um comportamento
semelhante para as várias operações, sendo que o autor considerou, para avaliar a
fragmentação a dimensão máxima dos fragmentos e, neste trabalho, utilizou-se a dimensão
média dos fragmentos, dado ser um valor mais abrangente da qualidade da fragmentação e mais
fácil de obter.
Figura 49 – Relação entre o custo por tonelada das várias operações e o DMF.
Em relação ao comportamento das várias operações em termos de custos em função da
dimensão média dos fragmentos (Figura 49), constata-se que a operação de carga e transporte
tem um comportamento semelhante ao da Figura 12, sendo o custo por tonelada na operação
de transporte mais afectado pela diminuição do grau de fragmentação.
0,00
0,20
0,40
0,60
0,80
1,00
1,20
14,00 16,00 18,00 20,00 22,00 24,00 26,00
Cu
sto
po
r to
nela
da (
€/t
)
DMF - Dimensão média dos fragmentos (cm)
Desmonte
Carga
Transporte
Britagem
Total
74
No caso da operação de desmonte, em que o custo por tonelada tem uma tendência
descendente conforme a Figura 12, este decréscimo não é tão significativo, dado ter sido
utilizada nos desmontes um método que permitiu aumentar a fragmentação sem um aumento
significativo nos custos. Em relação à operação de britagem, esta também apresenta um ligeiro
aumento dos custos por tonelada para uma maior a dimensão média dos fragmentos.
No que concerne aos impactes ambientais presentes nos desmontes analisados, relacionando o
factor de ponderação ambiental e a dimensão média dos fragmentos (Figura 50). Quando
comparando com o gráfico desenvolvido por Dinis da Gama (Figura 12), em que os impactes
ambientais diminuem à medida que a dimensão máxima dos fragmentos aumenta, e que este
comportamento se deve ao facto de se considerar que uma melhoria de fragmentação se deve
à utilização de uma maior quantidade de explosivo que faz com que ocorram uma maior
intensidade de impactes ambientais. Nesta situação em que se utiliza o método em teste, que
permite uma melhoria da dimensão média dos fragmentos, sem um aumento dos impactes
ambientais, antes pelo contrário, os desmontes com menor grau fragmentação tiveram impactes
ambientais mais significativos.
Considerando-se mais uma vez importante referir, que o número reduzido de ensaios analisados
neste estudo limita as conclusões a retirar desta dissertação.
Figura 50 – Correlação entre o factor de ponderação ambiental e o DMF
0
0,2
0,4
0,6
0,8
1
14,00 16,00 18,00 20,00 22,00 24,00 26,00
Facto
r d
e P
on
dera
ção
DMF - Dimensão média dos fragmentos (cm)
Onda aérea
Vibrações
75
6. Considerações finais
6.1 Conclusões
Com o objectivo analisar a influência do desmonte de rocha com explosivos na optimização
económica e ambiental de uma exploração mineira, foram analisados vários desmontes,
realizados segundo duas técnicas diferentes, o método habitual numa exploração a céu aberto
e o método em teste, executado com recurso a um plug em conjunto com um air-deck.
Em termos de impactes ambientais, quando aplicado o método em teste, estes apresentaram
valores mais reduzidos de intensidade, tanto para a onda aérea, como para a amplitude das
vibrações. Esta diminuição de intensidade resulta de dois aspectos, o primeiro devido à
diminuição de carga explosiva no furo por utilização do air-deck, o segundo devido à utilização
de um plug que garante a melhoria do tamponamento e consequentemente a redução de
intensidade de onda aérea. Em termos de projecção de blocos, quando utilizado o método em
teste, a probabilidade de ocorrerem projecções pelo topo do furo diminuem drasticamente, sendo
que as projecções pela face livre não ficam resolvidas uma vez que dependem sempre da
qualidade da furação.
Com o desenvolvimento deste trabalho, confirmou-se a influência da fragmentação na eficiência
das operações mineiras subsequentes, sendo que quanto maior o grau de fragmentação menor
o custo por tonelada. Outro aspecto importante da economia numa exploração mineira, é que
esta não deve ser vista como uma minimização de custo máximo em cada operação, mas sim a
economia global de todas as operações, ou seja o custo total por tonelada no final de todas as
operações, uma vez que numa minimização excessiva de custos numa dada operação, pode
levar a que os custos aumentem na operação consequente.
Nos desmontes realizados segundo o método em teste, obteve-se um custo por tonelada
ligeiramente superior aos custos obtidos pelo método CPS. Esta situação deve-se ao facto da
utilização do plug encarecer o desmonte, mas os resultados obtidos por melhoria de
fragmentação compensarão esse custo mais elevado, devido à sua influência na eficiência das
operações unitárias subsequentes.
Nas restantes operações unitárias (carga, transporte e britagem) constata-se a sua relação com
o grau de fragmentação obtido, nomeadamente, que quanto maior for a dimensão média dos
fragmentos, mais elevado será o custo dessa operação.
Conclui-se assim que a aplicação do método em teste, garante uma melhoria do grau de
fragmentação que irá contribuir para a melhoria da eficiência das operações subsequentes, e
uma consequente redução de custos.
76
6.2. Trabalhos futuros
Em termos de trabalhos futuros, seria importante desenvolver uma abordagem semelhante à
desenvolvida neste trabalho, mas com um maior número de desmontes analisados que permitiria
aumentar a abrangência das conclusões deste trabalho. Além de que, caso seja possível, devem
ser obtidos os custos reais dos equipamentos, uma vez que estes diferem significativamente dos
valores obtidos em campo.
Outro aspecto que se deveria ter em atenção, consiste em desenvolver um estudo que abranja
a quantidade de material que necessita de fragmentação secundária (taqueio), de modo a
avaliar se a adopção do método em teste permite uma redução da quantidade de material a
necessitar desta operação, dado o elevado custo por tonelada dessa operação.
77
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82
Anexos
Anexo I – Fichas dos desmontes
Anexo II – Resultados do Split Desktop para análise granulométrica
83
Anexo I – Fichas dos desmontes
PARÂMETROS GEOMÉTRICOS DO DESMONTE:
CARACTERIZAÇÃO DA PEGA DE FOGO
Parâmetros fixos:
PARÂMETRO VARIÁVEL UNIDADES VALOR
Afastamento A m 5.00
Espaçamento E m 6.00
Angulo com a vertical a o 30.00
Diâmetro do furo f mm 95.00
Subfuração S m 1.50
Altura da Bancada H m 10.40
Comprimento do furo C m 12.00
Atacamento T m 3.50
Densidade do calcário "rico" d ton/m3 2.60
Densidade do calcário "pobre" d ton/m3 2.40
Densidade média do calcário d ton/m3 2.50
Data 17-11-2014
Bancada S40
Quantidade Explosivo (kg) Detonadores
Nº do furo Afastamento
(m)
Carga de Fundo Carga de Coluna
Carga total por furo Qt(uni) Qt (kg)
Encartuchado Granel Eléctricos N - Eléctricos
Qt (uni) Qt (kg) Qt (kg)
1 4.50 3 5.00 15 34.1 0 39.09 1 1
2 5.00 1 1.67 15 34.1 0 35.76 - 1
3 5.10 1 1.67 12 27.3 4 32.94 - 1
4 4.70 1 1.67 11 25.0 5 31.67 - 1
5 5.00 1 1.67 16 36.4 9.7 47.73 - 1
6 4.10 1 1.67 13 29.5 14.31 45.52 - 1
7 4.10 1 1.67 7 15.9 18 35.58 - 1
8 4.30 1 1.67 8 18.2 17 36.85 - 1
9 4.40 1 1.67 8 18.2 19.2 39.05 - 1
10 4.10 1 1.67 9 20.5 13.75 35.87 - 1
11 4.20 1 1.67 9 20.5 14.64 36.76 - 1
12 4.30 2 3.33 9 20.5 9.40 33.19 - 1
Total 15 25 132 300 125 450 1 14
Nº de Furos 12
Total de metros furados 120,00
84
PARÂMETROS GEOMÉTRICOS DO DESMONTE:
Data 19-11-2014
Bancada N60
Nº de Furos 12
Total de metros furados 312,00
CARACTERIZAÇÃO DA PEGA DE FOGO
Parâmetros fixos:
PARÂMETRO VARIÁVEL UNIDADES VALOR
Afastamento A m 5.00
Espaçamento E m 6.00
Angulo com a vertical a o 30.00
Diâmetro do furo f mm 95.00
Subfuração S m 1.50
Altura da Bancada H m 23.00
Comprimento do furo C m 26.00
Atacamento T m 3.50
Densidade do calcário "rico" d ton/m3 2.60
Densidade do calcário "pobre" d ton/m3 2.40
Densidade média do calcário d ton/m3 2.50
Quantidade Explosivo (kg) Detonadores
Nº do furo Afastamento
(m)
Carga de Fundo Carga de Coluna
Carga total por furo Qt(uni) Qt (kg)
Encartuchado Granel Eléctricos N - Eléctricos
Qt (uni) Qt (kg) Qt (kg)
1 5.70 1 1.67 22 50 68 119.67 1 1
2 5.00 1 1.67 22 50 67 118.67 - 1
3 4.60 1 1.67 22 50 69 120.67 - 1
4 5.30 1 1.67 22 50 69 120.67 - 1
5 5.20 1 1.67 22 50 69 120.67 - 1
6 5.30 1 1.67 22 50 69 120.67 - 1
7 5.00 1 1.67 22 50 69 120.67 - 1
8 4.80 1 1.67 22 50 69 120.67 - 1
9 4.30 1 1.67 22 50 69 120.67 - 1
10 4.90 1 1.67 22 50 69 120.67 - 1
11 4.20 1 1.67 22 50 69 120.67 - 1
12 3.60 4 6.67 22 50 69 125.67 - 1
Total 15 25 264 600 825 1450 1 12
85
PARÂMETROS GEOMÉTRICOS DO DESMONTE:
Data 21-11-2014
Bancada N60
Nº de Furos 12
Total de metros furados 288,00
CARACTERIZAÇÃO DA PEGA DE FOGO
Parâmetros fixos:
PARÂMETRO VARIÁVEL UNIDADES VALOR
Afastamento A m 5.00
Espaçamento E m 6.00
Angulo com a vertical a o 30.00
Diâmetro do furo f mm 95.00
Subfuração S m 1.50
Altura da Bancada H m 21.00
Comprimento do furo C m 24.00
Atacamento T m 2.50
Densidade do calcário "rico" d ton/m3 2.60
Densidade do calcário "pobre" d ton/m3 2.40
Densidade média do calcário d ton/m3 2.50
Quantidade Explosivo (kg) Detonadores
Nº do furo Afastamento
(m)
Carga de Fundo Carga de Coluna
Carga total por furo Qt(uni) Qt (kg)
Encartuchado Granel Eléctricos N - Eléctricos
Qt (uni) Qt (kg) Qt (kg)
1 3.60 1 1.67 11 25 70 96.67 1 1
2 3.70 1 1.67 11 25 70 96.67 - 1
3 4.50 1 1.67 11 25 70 96.67 - 1
4 4.40 1 1.67 11 25 70 96.67 - 1
5 4.20 1 1.67 11 25 70 96.67 - 1
6 3.90 1 1.67 11 25 70 96.67 - 1
7 3.80 1 1.67 11 25 70 96.67 - 1
8 4.20 4 6.67 11 25 73 104.67 - 1
9 2.60 1 1.67 11 25 70 96.67 - 1
10 3.60 1 1.67 11 25 70 96.67 - 1
11 3.90 1 1.67 11 25 70 96.67 - 1
12 3.50 1 1.67 11 25 72 98.67 - 1
Total 15 25 132 300 845 1170 1 12
86
PARÂMETROS GEOMÉTRICOS DO DESMONTE:
Data 24-11-2014
Bancada S40
Nº de Furos 12
Total de metros furados 114,00
CARACTERIZAÇÃO DA PEGA DE FOGO
Parâmetros fixos:
PARÂMETRO VARIÁVEL UNIDADES VALOR
Afastamento A m 5.00
Espaçamento E m 6.00
Angulo com a vertical a o 30.00
Diâmetro do furo f mm 95.00
Subfuração S m 1.50
Altura da Bancada H m 8.50
Comprimento do furo C m 9.50
Atacamento T m 3.50
Densidade do calcário "rico" d ton/m3 2.60
Densidade do calcário "pobre" d ton/m3 2.40
Densidade média do calcário d ton/m3 2.50
Quantidade Explosivo (kg) Detonadores
Nº do furo Afastamento
(m)
Carga de Fundo Carga de Coluna
Carga total por furo Qt(uni) Qt (kg)
Encartuchado Granel Eléctricos N - Eléctricos
Qt (uni) Qt (kg) Qt (kg)
1 4.20 1 1.67 7 15.91 21 38.58 1 1
2 4.70 1 1.67 6 13.64 22 37.30 - 1
3 4.60 1 1.67 4 9.09 21 31.76 - 1
4 4.70 1 1.67 13 29.55 9 40.21 - 1
5 4.70 1 1.67 11 25.00 9 35.67 - 1
6 4.30 1 1.67 11 25.00 9 35.67 - 1
7 4.70 1 1.67 11 25.00 9 35.67 - 1
8 4.40 1 1.67 11 25.00 9 35.67 - 1
9 4.40 1 1.67 12 27.27 8 36.94 - 1
10 4.70 1 1.67 16 36.36 3 41.03 - 1
11 3.40 1 1.67 15 34.09 3 38.76 - 1
12 2.30 4 6.67 15 34.09 2 42.76 - 1
Total 15 25 132 300 125 450 1 12
87
PARÂMETROS GEOMÉTRICOS DO DESMONTE:
Data 25-11-2014
Bancada S40
Nº de Furos 12
Total de metros furados 114,00
CARACTERIZAÇÃO DA PEGA DE FOGO
Parâmetros fixos:
PARÂMETRO VARIÁVEL UNIDADES VALOR
Afastamento A m 5.00
Espaçamento E m 6.00
Angulo com a vertical a o 30.00
Diâmetro do furo f mm 95.00
Subfuração S m 1.50
Altura da Bancada H m 8.50
Comprimento do furo C m 9.50
Atacamento T m 2.50
Densidade do calcário "rico" d ton/m3 2.60
Densidade do calcário "pobre" d ton/m3 2.40
Densidade média do calcário d ton/m3 2.50
Quantidade Explosivo (kg) Detonadores
Nº do furo Afastamento
(m)
Carga de Fundo Carga de Coluna
Carga total por furo Qt(uni) Qt (kg)
Encartuchado Granel Eléctricos N - Eléctricos
Qt (uni) Qt (kg) Qt (kg)
1 4.40 1 1.67 11 25 7 33.67 1 1
2 4.40 1 1.67 11 25 0 26.67 1
3 3.90 1 1.67 13 29.55 0 31.21 1
4 4.20 1 1.67 8 18.18 15 34.85 1
5 4.20 1 1.67 10 22.73 8 32.39 1
6 4.00 2 3.33 9 20.45 7 30.79 1
7 4.50 1 1.67 11 25 8 34.67 1
8 4.50 1 1.67 14 31.82 0 33.48 1
9 4.90 1 1.67 14 31.82 0 33.48 1
10 5.00 1 1.67 12 27.27 8 36.94 1
11 5.00 1 1.67 10 22.73 10 34.39 1
12 4.30 3 5.00 9 20.45 12 37.45 1
Total 15 25.00 132 300 75 400.00 1 12
88
Anexos II - Resultados do Split Desktop para a análise granulométrica
- Desmonte realisado a 17/11/2014.
89
- Desmonte realizado 19/11/2014.
90
Desmonte realizado a 21/11/2014.
91
Desmonte realizado a 24/11/2014
92
Desmonte realizado a: 25/11/2014
