Abertura de Poço e

Abertura de túnel

Abertura de Poço de exploração.

Poço ou Shaft é aberturaaproximadamente vertical, conectandoa superfície aos trabalhos em subsoloou seja para atingir varios horizontesem locais do trabalho na mineraçãosubterrânea.

Tipos de poços • Pocos vertical (vertical shaft);• Poço inclinado (inclined shaft).

Comparação entre poço vertical e poço inclinado

O custo de execução da abertura é maior no poçovertical, para mesma extensão e mesma área deseção transversal. Porém para atingir uma dadaprofundidade, o poço vertical torna-se menoslongínquo, embora determine uma maior extensãodas travessas.Com relação ao fator de capacidade específica, este émaior no poço vertical que consequentemente afetana velocidade do tráfego (mais veloz).

Projeto e localização de poçosLocalização dos poços é factor importante nos custosde produção e desenvolvimento;O número de poços e o diâmetro depende diretamenteda escala de produção da mina e do tamanho do corpode minério.Existem sistemas de mina com dois, três ou maispoços.Em sistemas de dois poços, a localização pode ser naparte central do corpo de minério. O primeiro poçotem função de transporte de minério, pessoal ematerial; o segundo tem função de ventilação.

Sistema de três e quatro poços Em sistemas de quatro poços, as funções são as

seguintes: um poço de produção e entrada de ar, outro

poço de transporte de pessoal e material e entrada de

ar e dois poços de ventilação. Os poços de produção,

transporte de pessoal e material geralmente são

centralizados em relação ao depósito do minerio.

Maquinas usadas na abertura de um poço.

Os equipamentos mais comuns são as carretas de

perfuração de frentes em desenvolvimento (jumbos) e

leques de lavra (fandrills), carregadeiras rebaixadas

(LHD) e convencionais.

JumbosAutomação da operaçãoUnindo informações sobre o posicionamento da máquinae sobre os parâmetros de geometria da haste deperfuração, Morales diz que o sistema oferece subsídiospara que a operação seja totalmente automatizada. PauloSérgio Ribeiro, ressalta que tais recursos de automaçãopodem ser complementados pela tecnologia Túnel Profile.O sistema realiza um escaneamento tridimensional a laserdas dimensões do túnel, antes e depois da perfuração,estabelecendo parâmetros de comparação que ajudam adefinir a quantidade de concreto projetado necessária paraconter as paredes após a escavação.

Perfuração otimizadaEliminar a interferência do operador no momento daperfuração, deixando por conta do equipamento todasas ações na execução da malha de furos, tambémfigura como uma preocupação da Sandvik nessa área.Segundo Armando Bernardes Junior, gerente de contasespeciais da Sandvik Mining e Construction, o LaserProfiler é uma resposta da empresa a essa necessidade.“Trata-se de uma tecnologia capaz de medir comprecisão o perfil do poço escavado”, ele sintetiza.

Custo da sobre-escavação

Essa necessidade, segundo ele, tornou a precisão dasperfurações uma preocupação constante nas obras depoços, pois as construtoras perceberam que isso reduzsignificativamente a sobre-escavação. “Se háescavação desnecessária, é preciso aumentar aincidência de atirantamento e as paredes do poçoprecisam ser revestidas com concreto. Isso significacusto adicional com materiais e com equipamentosmobilizados nesses serviços”, diz Bernardes Junior.

Métodos de perfuração de poçosHá basicamente dois tipos de métodos de perfuração de poços: Método percussivo. Método rotativo.

Esquema de método rotativo.

Completação de um poço Define-se como completação o conjunto de serviços

efectuados no poço desde o momento no qual a broca

atinge a base da zona produtora ocorre a cimentação

do revestimento de produção.

A completação consiste em transformar o poço

perfurado em uma unidade produtiva. O poço passa a

produzir o bem mineral gerando receitas e ganhos.

Perfuração de poços de petróleoA perfuração de um poço de petróleo é realizada

através de uma sonda. As rochas são perfuradas pela

acção rotativa de uma broca existente na extremidade

de uma coluna de perfuração. Os fragmentos de rocha

são removidos pela acção de um fluído de perfuração

ou lama injectados por bombeamento na coluna de

perfuração.

Equipamentos da Sonda de Perfuração

Todos os equipamentos de uma sonda são agrupados noschamados “sistemas” de uma sonda, descritos a seguir: Sistema de sustentação de cargas; Sistema de geração e transmissão de energia; Sistema de movimentação de cargas: Sistema de rotação; Sistema de circulação; Sistema de segurança do poço; Sistema de monitoração;

Colunas de Perfuração

Durante a perfuração é necessária a concentração degrande quantidade de energia na broca para cortar asdiversas formações rochosas. Essa energia, em formade rotação e peso aplicados sobre a broca, é transferidaàs rochas para promover sua ruptura e desagregaçãoem pequenas lascas. Consta dos seguintescomponentes: tubos pesados, comandos e tubos deperfuração.

Brocas

As brocas são equipamentos que tem a função depromover a ruptura e desagregação das rochas ouformações. Podem ser:Sem partes móveis – a inexistência de partes movei erolamentos diminui a possibilidade de falha dessasbrocas.Com partes móveis – podem ter de um a quatro cones,sendo as mais utilizadas as brocas tri cônicas pela suaeficiência e menor custo inicial. Possuem estruturacortante e rolamentos.

Fluídos de Perfuração

São misturas complexas de sólidos, líquidos, produtosquímicos e por vezes até gases. Podem assumiraspectos de suspensão, dispersão coloidal ou emulsão,dependendo do estado físico dos componentes. Tem afunção de limpar o fundo do poço dos cascalhosgerados e transportá-los até a superfície, exercerpressão hidrostática sobre as formações, resfriar elubrificar a coluna de perfuração e a broca.

Plataformas marítimas

Para a exploração de petróleo no mar são utilizadastécnicas semelhantes utilizadas em terra. As primeirassondas marítimas eram as mesmas sondas usadas emterra só que adaptadas a uma estrutura que permitisseperfurar em águas rasas. No entanto diante danecessidade de perfurar cada vez mais em águasprofundas, novas técnicas foram surgindo orientadopara sanar dessas necessidades.

Abertura de túnel

Abertura de túnel

Túneis são obras dinâmicas, onde propriedades

geotécnicas, sequências de escavação e suporte

imediato interagem entre si, definindo a

velocidade de avanço da escavação, enquanto se

cria o produto final (estrutura subterrânea), na

qual o factor de segurança situa.

Método de Escavação em Materiais Duros (Rochas)

Método TradicionalPara túneis escavados em rochas, a não ser nos casosdaqueles extremamente curtos (cerca de 200m decomprimento), são normalmente estabelecidas, para aconstrução, duas ou mais frentes de escavação.Métodos de Avanço; Escavação Total; Escavação por Galeria Frontal e Bancada

Escavação com Galerias Em túneis bastante largos, pode ser vantajosodesenvolver um túnel menor, chamado galeria, antesda escavação total da frente.

Perfuração das rochas

Existem diversos equipamentos para a perfuração, ea seleção do tipo mais adequado depende da:a) natureza topográfica do terreno;b) profundidade necessária dos furos;c) dureza da rocha;d) o grau de fraturamento da rocha;e) dimensões da obra;f) disponibilidade de água para a perfuração.

Padrões de perfuração Quando os explosivos colocados em furos em tornodessa cavidade (cunha) são disparados, o quebramentoda rocha por furos será aumentado devido à presençadessa cavidade. Em furos executados para um turno deavanço , é prática usual perfurar um certo número defuros que se inclinem em direção a um ponto comumou a uma linha comum, próxima do centro da frente,para produzir um cone inicial ou cunha. Os explosivossão detonados nessas cavidades, inicialmente comespoleta instantânea; em seguida, outros furos sãodisparados a intervalos progressivos, usando-seespoletas de tempo.

Princípios de Projecto

Solos moles podem ser comparados a líquidos altamente viscosos, com um tempo de auto – suporte limitado quando escavados. Este fato leva às mais importantes regras ou requisitos do NATM (novo método Austríaco)

A determinação da secção do túnel

A sua seleção é influenciada por vários fatores,dependendo do objetivo do túnel:1. Gabarito dos veículos;2. Tipo, resistência, conteúdo de água e pressões dosolo;3. O método de escavação;4. O material e a resistência do revestimento do túnel;5. A necessidade de usar 1 ou 2 sentidos de circulação.

VentilaçãoA ventilação dos túneis é necessária por várias razões:a) fornecimento de ar puro para os trabalhadores;b) remoção de gases produzidos pelos explosivos;c) remoção da poeira causada pela perfuração,explosão e outras operações.O volume de ar requerido para ventilar um túneldepende do número de operários, da frequência deexplosões. Cada trabalhador necessita cerca de 200 a500 pés cúbicos/minuto.

Maquinas usadas para abertura de túneis

É uma máquina usada para escavar os túneis, com umasecção transversal circular através de uma variedadede solo e de estratos de rochas.Elas podem furar através de pedras duras, areia, e osdiâmetros do túnel pode variar de um metro (feito commicro-TBM) a quase 16 metros até à data. Túneismenores que um metro ou mais de diâmetro, sãotipicamente feitos através do método de trincheiras ouperfuração direccional horizontal ao invés túnel boringmachine (TBM).

Tunnel Boring Machines são usadas como umaalternativa para perfuração e detonação (D & B) depedras e minerações convencionais do solo.Vantages do túnel boring machine.Limita a perturbação do terreno circundante,produzindo uma parede do túnel suave.Isto reduz significativamente o custo dorevestimento do túnel, e os torna adequadospara uso em áreas densamente urbanizadas.

Exemplo da TBM

Tunel boring machine Rocha dura (hard rock)

Em pedra dura, tanto o blindado ou a TBMs tipoaberta podem ser usados. Todos os tipos de TBMshard rock ou TBM de rochas duras, escavam rochausando cortadores de disco montado na cabeça docortador. Os cortadores de disco criam tensões decompressão de fracturas na rocha, fazendo com que aparte cortada vá para longe da rocha na frente damáquina, chamada de face do túnel.

TBMs - Solo mole

Em solo macio, existem dois tipos principais de TBMs: Máquina de Equilíbrio para Pressão da

Terra (EPB) Lodo Shield (SS).

Sistemas de Back-up

Os mecanismos de apoio localizados no back-up podem incluir: transportadores ou outros sistemas para a remoção de sujeira, dejetos, condutas, eventualmente salas de controlo, sistemas eléctricos, de despoeiramento, ventilação e mecanismos de transporte de segmentos pré-moldados.

Tunelamento urbano e túneis perto da superfície

O Tunelamento Urbano tem como desafio especial ode exigir que a superfície do solo não seja perturbada.Isto significa que o abatimento da terra deve serevitada. O método normal de fazer isso no solo mole émanter as pressões do solo durante e após a construçãodo túnel. Há alguma dificuldade em fazer isto,especialmente nos estratos variados (por exemplo,perfuração através de uma região onde a parte superiorda face do túnel é a areia molhada e a porção inferior érocha dura).

Método Mecânico Perfurar de rochas para abertura de túneismecanicamente é antigo. As vantagens do método,quando comparadas com as dos métodosconvencionais (tradicional), são evidentes, vejamos:a) segurançab) Overbreakc) menor número de trabalhadoresd) Avanço rápidoe) Danos de explosões

Novo Método Austríaco de Túneis

A principal característica no NATM é o uso de umacamada delgada de chumbadores que é aplicada à umasuperfície da rocha adjacente. Tão cedo seja possívelapós aplicado, esse revestimento em concretoprojectado aberto é fechado no fundo por meio de um“ïnvert” (arco invertido). Se necessário, umrevestimento permanente pode ser instalado uma vezatingido o equilíbrio.

Princípios para uso do novo método Austríaco de túneis.

Quando uma cavidade é aberta pelo avanço do túnel,o estado de tensões na massa rochosa é perturbado eelevados esforços são induzidos na vizinhança dacavidade. Consequentemente, diferenças de tensõespodem surgir as quais frequentemente excedem aresistência da massa rochosa adjacente. Os danos àrocha são mais ainda acentuados pelo desmonte afogo, e como resultado disso a rocha tende a fracturarna vizinhança da abertura.