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MINISTÉRIO DA EDUCAÇÃO E DO DESPORTO
ESCOLA DE MINAS DA UNIVERSIDADE FEDERAL DE OURO PRETO
Departamento de Engenharia de Minas
Programa de Pós Graduação em Engenharia Mineral - PPGEM
COMPORTAMENTO GEOTÉCNICO DE PILHA DE ESTÉRIL FORMADA
PELO MÉTODO DE DISPOSIÇÃO POR CORREIA
Autor: DIEGO DOS RAMOS NUNES
Orientador: Prof. Dr. WALDYR LOPES DE OLIVEIRA
FILHO
Coorientador: Prof. Dr. JOSÉ MARGARIDA DA SILVA
Dissertação apresentada ao Programa de Pós-
Graduação do Departamento de Engenharia de
Minas da Escola de Minas da Universidade
Federal de Ouro Preto, como parte integrante
dos requisitos para obtenção do título de
Mestre em Engenharia Mineral.
Área de concentração:
Lavra de Mina
Ouro Preto/MG
Julho de 2014.
II
N972c Nunes, Diego dos Ramos.
Comportamento geotécnico de pilha de estéril formada pelo método de disposição
por correia [manuscrito] / Diego dos Ramos Nunes. – 2014.
111f.: il.; color.; grafs. ; tabs.
Orientador: Prof. Dr. Waldyr Lopes de Oliveira Filho.
Co-orientador: Prof. Ronaldo Silva Trindade.
Dissertação (Mestrado) - Universidade Federal de Ouro Preto. Escola de Minas.
Departamento de Engenharia de Minas. Programa de Pós-graduação em
Engenharia Mineral.
Área de concentração: Lavra de Minas.
1. Correia transportadora - Teses. 2. Solos - Compactação - Teses. I. Oliveira Filho,
Waldyr Lopes. II. Trindade, Ronaldo Silva. III. Universidade Federal de Ouro Preto.
IV. Título.
CDU: 622.34:624.13
Catalogação: [email protected]
III
Dedicatória
“Essa é a Maratona, não a maratona, Não são nem 10, 15 ou 21, são sempre 42.195 m nenhum a mais e nenhum a menos, é a corrida de todas as corridas, é a rainha das distâncias, o sonho de todos os corredores que se dignem de ser corredor. Não é uma questão de velocidade e sim de voluntariado, resistência e estratégia e que ao menor erro, pode ser o fim. É a corrida contra a si mesmo, contra o teu corpo, sua mente e sua sombra. É a prova definitiva de caráter e a temperança, pois irá atravessar em poucas horas todo o espectro das emoções humanas: ilusão, ansiedade, desespero, medo, dor, raiva, coragem, orgulho. Não verás o “muro”, porém cedo ou tarde ele estará ali. É o final perfeito para coroar meses de árduo trabalho e ao mesmo tempo sem saber se irá chegar. Ninguém se esquece da primeira maratona, tão pouco da segunda, da terceira, etc., é uma ânsia que existirá sempre, porém é unica e irrepetivelmente sua.”
Dedico esse trabalho aos meus pais que ao longo dessa maratona acadêmica abdicaram de muitos sonhos em pró dos meus. À minha família, em especial à minha esposa Lucélia, que em todos os momentos me ajudou com força, incentivo e paciência.
IV
Agradecimento
Agradeço a Samarco Mineração S.A que me deu a oportunidade de desenvolver esse trabalho e tentar responder as dúvidas que existem sobre o tema.
Ao Prof. Waldyr Lopes que acreditou na minha proposta e que teve paciência ao longo desse tempo, com minhas idas e vindas, além dos ensinamentos e orientação transmitidos.
A Dra. Junia Maria Rocha que me ajudou no momento mais crucial dessa pesquisa e me forneceu um caminho a ser seguido.
Aos amigos Érico Barbosa e Eduardo Baeta que seguraram as “pontas” quando mais precisei.
A empresa PCM que me ajudou nos testes, principalmente nos ensaios do método das correias. E todos aqueles que me ajudaram a realizar os testes de DCP, sempre disponíveis a ir a campo comigo.
Agradecimento especial a Lucélia que ao longo desse tempo sempre me lembrava da minha dissertação e no momento crucial soube me entender dando apoio e incentivo,
muito obrigado.
V
Resumo
Na mineração o transporte e a disposição do estéril geram custos para a empresa e uma análise cuidadosa do método de disposição empregado pode levar a procura por uma solução de melhor custo-benefício. Porém essa análise não pode ficar apenas no campo econômico, pois fatores técnicos e de segurança devem ser considerados com o mesmo rigor do aspecto econômico. Caso isso não ocorra os custos podem aumentar muito e a segurança da operação de dispor na pilha de estéril pode ser comprometida. Atualmente três métodos de disposição são conhecidos: método por camadas, método por bancadas, e método por correia. Cada método tem sua particularidade técnica e econômica, porém nessa pesquisa apenas o fator técnico é abordado. Os três métodos são examinados no quesito geotécnico, principalmente no que diz respeito à resistência dos depósitos de estéril especialmente construídos segundo cada um daqueles métodos. Os resultados obtidos tanto de densidade in situ como de resistência do solo, esta estimada utilizando um penetrômetro conhecido como DCP, demonstram claramente a discrepância entre os métodos. Foram registradas diferenças de resistência 40 vezes menor no método por correia comparativamente aos outros dois métodos tradicionais de disposição.
VI
Abstract
.
Mining transportation and waste disposal generate costs for the company and a careful analysis of the disposal method used can lead the search for a solution more cost-effective. But this analysis cannot be only in the economic field, for safety and technical factors must be considered with the same strictness of economics. If this does not occur the costs can greatly increase and a safe operation a can be compromised. Currently three methods of disposal are known: by layer method, bench method, and spreader method. Each method has its technical and economic particularity, but this research only the technical factor is addressed. The three methods are examined in the geotechnical aspect, especially with regard to the resistance of the waste dumps specially built to each of those methods. The results of both in-situ density and soil resistance, this estimated using a penetrometer known as DCP, clearly demonstrate the discrepancy between the methods. Differences in resistance were recorded 40 times lower in the spreader method compared to the other two traditional methods of disposal.
VII
Índice Dedicatória ....................................................................................................................................... III Agradecimento .................................................................................................................................IV Resumo .............................................................................................................................................. V
Abstract .............................................................................................................................................VI
Índice ............................................................................................................................................... VII
Lista de Tabelas ..............................................................................................................................IX Lista de Figuras ................................................................................................................................ X 1. Introdução .................................................................................................................................. 13
1.1 - Considerações iniciais ................................................................................................... 13
1.2 - Objetivos .......................................................................................................................... 14 1.3 - Organização da Dissertação ........................................................................................ 14
2. Revisão Bibliográfica ................................................................................................................. 16
2.1. Considerações gerais sobre seleção de alternativas e projeto de depósitos de estéril ............................................................................................................................................. 16 2.2. Método construtivo de depósito de estéril em camadas ............................................ 18
2.3. Método construtivo de Pilha por bancos ou ponta de aterro ..................................... 19 2.4. Método Construtivo de Pilha com correias ................................................................... 21
2.5. Modos de disposição por correia ................................................................................... 22 2.5.1. Operação por bloco (Block Operation): ................................................................. 22
2.5.2. Bloco de bancada (Bench Block) ............................................................................ 22
2.5.3. Operação por Face (Face Operation) .................................................................... 23
2.6. Modos de construção de depósitos de estéril por correia ......................................... 23
2.7. Estabilidade Geotécnica das pilhas construídas por correia (problemas) .............. 25
2.8. Ações práticas de contenção dos problemas de estabilidade .................................. 26
2.8.1. Medida A ..................................................................................................................... 26
2.8.2. Medida B ..................................................................................................................... 26 2.8.3. Medida C..................................................................................................................... 27
2.8.4. Medida D..................................................................................................................... 27 2.8.5. Medida E ..................................................................................................................... 28
2.8.6. Medida F ..................................................................................................................... 28
2.8.7. Medida G .................................................................................................................... 28
2.8.8. Medida H..................................................................................................................... 28 2.8.9. Medida I ...................................................................................................................... 29
2.8.10. Medida K ................................................................................................................. 29
2.8.11. Medida L.................................................................................................................. 30
2.9. Compactação dos solos .................................................................................................. 30
2.9.1. Resistência ao cisalhamento do solo compactado .............................................. 31 2.9.2. Compressibilidade ..................................................................................................... 32
2.9.3. Permeabilidade .......................................................................................................... 34 2.10. Pluviação no Ar ............................................................................................................. 35
2.11. Comparação entre os métodos construtivos ............................................................ 37 3. Materiais e Métodos ................................................................................................................... 38
3.1. Materiais ............................................................................................................................. 38 3.1.1. Caracterização do estéril ............................................................................................. 38
3.2. Métodos .............................................................................................................................. 42
3.2.1. Visita a Instalações de Spreader na Austrália ......................................................... 42
3.2.2. Ensaio de densidade in situ ........................................................................................ 46 3.2.3. Ensaio de resistência (DCP) ....................................................................................... 48
VIII
3.2.4. Ensaio de teor de umidade.......................................................................................... 50
3.3. Formação de Pilha pelo método de correia ................................................................. 51
3.3.1. Arranjo experimental .................................................................................................... 51
3.3.2. Programa (ou campanha) experimental .................................................................... 55 3.4. Formação de depósito de estéril pelo método de bancadas ou Ponta de aterro .. 67
3.5. Formação de depósito de estéril pelo método em camada ....................................... 73 4. Discussão dos Resultados .......................................................................................................... 78
4.1. Método de empilhamento por correia ............................................................................ 78 4.1.1. Resultados do primeiro dia .......................................................................................... 78
4.1.2. Resultados do Segundo dia ........................................................................................ 80 4.1.3. Resultados do Terceiro dia.......................................................................................... 82
4.1.4. Comparação e conclusão parcial do método por correia ....................................... 87 4.2. Método de empilhamento por bancada ........................................................................ 90
4.3. Método de empilhamento por camada .......................................................................... 96
4.4. Comparação entre os métodos de empilhamento pelos resultados de ensaio de umidade ...................................................................................................................................... 102
4.5. Comparação entre os métodos de empilhamento pelos resultados de densidade in situ 102
4.6. Comparação entre os métodos de empilhamento pelos resultados de ensaio DCP 104
5. Conclusões e Recomendações ................................................................................................. 106
5.1. Conclusão ........................................................................................................................ 106
5.2. Recomendações ............................................................................................................. 107
6. Referências Bibliográficas ....................................................................................................... 109
IX
Lista de Tabelas
Tabela 2-1 – Resumo comparativo entre os métodos construtivos. ....................................................... 37
Tabela 3-1 - Resultado químico da amostra........................................................................................... 40 Tabela 4-1 – Resultado dos ensaios de umidade do primeiro dia de teste. ............................................ 78 Tabela 4-2 – Resultado dos ensaios de densidade do primeiro dia de teste. .......................................... 78 Tabela 4-3 – Primeiro dia de ensaio de DCP ......................................................................................... 79 Tabela 4-4 - Segundo dia de ensaio de umidade. ................................................................................... 80
Tabela 4-5 - Segundo dia de ensaio de densidade. ................................................................................ 80 Tabela 4-6- Segundo dia de ensaio de DCP. .......................................................................................... 81 Tabela 4-7 - Resultado dos ensaios de densidade do terceiro dia de teste. ............................................ 82 Tabela 4-8 – Terceiro dia de ensaio de DCP ......................................................................................... 83 Tabela 4-9 – Comparação de casos para testar a justificativa de duas populações. .............................. 87
Tabela 4-10 – Comparação de casos para testar a justificativa de confinamento. ................................. 89 Tabela 4-11 – Teor de umidade na seção 1. ........................................................................................... 90 Tabela 4-12 - Teor de umidade na seção 2 ............................................................................................ 90
Tabela 4-13 – Resumo das densidades dos ensaios na seção 1. ............................................................ 91 Tabela 4-14 - Resumo das densidades dos ensaios na seção 2. ............................................................. 91 Tabela 4-15 – Valores de DCP no método de bancada na seção . ......................................................... 94 Tabela 4-16 – Valores de DCP no método de bancada na seção 2. ....................................................... 94
Tabela 4-17 – Teor de umidade na seção 1. ........................................................................................... 97 Tabela 4-18 - Teor de umidade na seção 2. ........................................................................................... 97
Tabela 4-19 – Resumo das densidades dos ensaios na seção 1. ............................................................ 98 Tabela 4-20 - Resumo das densidades dos ensaios na seção 2. ............................................................. 98 Tabela 4-21 – Valores de DCP no método de camada na seção 1. ...................................................... 100
Tabela 4-22 - Valores de DCP no método de camada na seção 2. ...................................................... 101
X
Lista de Figuras
Figura 2-1 Visão esquemática dos montes formados pela disposição em camadas. ............................. 18
Figura 2-2 Trator quebrando o material e formando a camada. ............................................................. 19 Figura 2-3 – desenho esquemático da disposição por banco ou em ponta de aterro. ............................ 19 Figura 2-4 – Avanço do banco da pilha de estéril no método por ponta de aterro, (Oliveira Filho,
2010). ..................................................................................................................................................... 20 Figura 2-5 - Retaludamento da face do banco em conformação ao projeto geotécnico da pilha. ......... 21
Figura 2-6 - Diagrama mostrando a disposição do estéril pelo Spreader. (Samarco,2010). .................. 21
Figura 2-7 – Método de operação por bloco. (Samarco,2010). ............................................................. 22 Figura 2-8 – Método de bancada por blocos (Samarco,2010). .............................................................. 23 Figura 2-9 – Método de operação por face (Samarco,2010). ................................................................ 23
Figura 2-10– Diagrama mostrando o método paralelo. ......................................................................... 24 Figura 2-11– Diagrama mostrando o método operação angulada. ........................................................ 24 Figura 2-12– Medida A: divisão do banco em sub-bancos (Samarco,2010). ........................................ 26
Figura 2-13– Medida B: Contrapilhamento (Samarco,2010). ............................................................... 27 Figura 2-14– Medida C: Pré-disposição com equipamento auxiliar (Samarco,2010). .......................... 27 Figura 2-15 – Medida D: cordão de material estável (Samarco,2010). ................................................. 27 Figura 2-16 – Medida E – cordão estável com auxilio de um equipamento (Samarco,2010). .............. 28
Figura 2-17 – Medida F: Aterro por etapas (Samarco,2010). ................................................................ 28 Figura 2-18 – Medida G: Operação com auxílio de um trator (Samarco,2010). ................................... 28
Figura 2-19 – Medida H: Modo de operação por bloco. (Samarco,2010). ............................................ 29 Figura 2-20 – Medida I: Operação com superfície horizontalizada (Samarco,2010). ........................... 29 Figura 2-21 – Medida K: Direção do avanço da disposição oposta ao mergulho do material de base
(Samarco,2010). ..................................................................................................................................... 30 Figura 2-22 – Medida L: Remoção da camada menos competente da fundação (Samarco,2010). ....... 30
Figura 2-23 – Bulbo de tensões que descreve o comportamento da carga P em profundidade ............. 33 Figura 2-24 – Comparativo da zona sujeita a compactação pelo equipamento e a zona que só se
densifica por peso próprio (altura de estéril). Modelo válido para os métodos de bancada e de
correia..................................................................................................................................................... 33 Figura 2-25 – Comparativo da zona sujeita a compactação pelo equipamento e a zona que só se
densifica por peso próprio (altura de estéril). Modelo válido para os métodos de camada. .................. 34
Figura 2-26 - Variação da densidade relativa com a vazão, dados experimentais, (Oliveira Filho,
1987). ..................................................................................................................................................... 35 Figura 2-27 – Pluviação: menor espalhamento do material com uma vazão mais baixa. ..................... 36 Figura 2-28 – Pluviação: maior espalhamento do material com vazão mais alta .................................. 36 Figura 2-29 – Curvas típicas de tensão- deformação para areias fofas e compactas (Oliveira Filho,
1987) ...................................................................................................................................................... 37 Figura 3-1 – Frente de estéril de onde foram retirados os materiais para construção dos depósitos
testes. ...................................................................................................................................................... 38 Figura 3-2 – Curvas granulométricas do estéril obtida a partir de amostras dos depósitos testes. ........ 39 Figura 3-3 Fotomicrografia da amostra MAGNÉTICO:, (1) hematita martítica com inclusões de
quartzo, aumento de 8 x luz refletida. .................................................................................................... 41 Figura 3-4 - Fotomicrografia da amostra NÃO MAGNÉTICO: (1) hematita martítica com inclusão
de quartzo; (2) associação de hematita martítica e goethita; (3) goethita terrosa (lama). Aumento de
8 x luz refletida. ..................................................................................................................................... 42 Figura 3-5 – Dimensões da pilha de estéril de Loy Yang ...................................................................... 43 Figura 3-6 – Visão geral do Spreader TS5. ............................................................................................ 44 Figura 3-7 - Vista do estéril de pior qualidade sendo encapsulado pelo de melhor qualidade
Geotécnica. ............................................................................................................................................. 45 Figura 3-8 - Matérial argiloso, rebatido e compactado pelo trator. ....................................................... 45
XI
Figura 3-9 – Afastamento de 50 m do equipamento da crista do talude. ............................................... 46 Figura 3-10 - Gabarito para realização do teste de densidade aparente. ................................................ 47
Figura 3-11 – Cava de densidade 40 cm x 40 cm x 40 cm. ................................................................... 47 Figura 3-12 – Preenchimento da cava com água para densidade. ......................................................... 48 Figura 3-13 – Material retirado da cava de densidade acondicionado em sacos plástico para
pesagem. ................................................................................................................................................. 48
Figura 3-14 – Realização do ensaio DCP na superfície. ........................................................................ 49 Figura 3-15 – Aspecto da cava pronta para a realização do ensaio de DCP. ......................................... 50 Figura 3-16 – Realização dos ensaios DCP dentro da cava para ensaio da densidade. ......................... 50 Figura 3-17 Coleta de amostra para teste de umidade. .......................................................................... 51 Figura 3-18 – Sistema esquemático do sistema de britagem utilizado para formar a pilha de correia. . 52
Figura 3-19 - Sistema de Britagem utilizado para formar a pilha por correia. ...................................... 52 Figura 3-20 – Material utilizado para realizar a pilha por correia transportadora. ................................ 53 Figura 3-21 - Silo de alimentação da correia. ........................................................................................ 53 Figura 3-22 – Divisor de fluxo da peneira para as correias. .................................................................. 54 Figura 3-23 - As duas correias formadoras das pilhas. .......................................................................... 54
Figura 3-24 - Pilhas sendo formadas...................................................................................................... 55 Figura 3-25 – Diagrama da superposição das duas pilhas formadas. .................................................... 55 Figura 3-26 - Altura de queda do material 3,75 m. ................................................................................ 56
Figura 3-27 - Seção esquemática das pilhas. ......................................................................................... 57 Figura 3-28 – Foto das pilhas prontas .................................................................................................... 57 Figura 3-29 - Seção vertical da unificação das duas pilhas. .................................................................. 58
Figura 3-30 – Platô para a realização dos ensaios de densidade e DCP. ............................................... 58 Figura 3-31 - Seção vertical das "cavas" para o teste da densidade in situ. ........................................... 59 Figura 3-32 - Desenho esquemático representando a pilha construída. ................................................. 60
Figura 3-33 - Desenho esquemático representando o platô para realização dos ensaios de DCP e
densidade. ............................................................................................................................................... 60
Figura 3-34 - Pilha única construída com a massa total da amostra. ..................................................... 61 Figura 3-35 – Platô formado para realizar os ensaios de DCP e Densidade. ......................................... 62 Figura 3-36 – Ensaio de DCP dentro da cava do ensaio de densidade (PCV 13 e PCV 14). ................ 62
Figura 3-37 – Placa de aço (71 cm x 40 cm) utilizada para confinar o material. .................................. 63
Figura 3-38 – Descrição da pilha construída. ........................................................................................ 63 Figura 3-39 – Descrição da pilha com o platô na cota 1 ........................................................................ 64 Figura 3-40 – Descrição da pilha com o platô na cota 2. ....................................................................... 64 Figura 3-41 – Pilha formada no terceiro dia de testes ............................................................................ 65
Figura 3-42 – Platô na cota 1. ................................................................................................................ 65 Figura 3-43 – Utilização da placa de confinamento com uma carga de 169 Kg. .................................. 66 Figura 3-44 – Ensaios realizado no platô da cota 2. .............................................................................. 66 Figura 3-45 – Localização geográfico do depósito de estéril de João Manoel.. .................................... 67 Figura 3-46 - Localização geográfica dos dois testes realizados na pilha de estéril João Manoel. ....... 68
Figura 3-47 – Trator trabalhando em ponta de aterro para preparar a área do teste. ............................. 68 Figura 3-48 – Local do teste em ponta de aterro. ................................................................................... 69 Figura 3-49 – Dimensão e geometria da cava aberta para realização dos ensaios. ................................ 69
Figura 3-50 – Secção em perfil dos platôs onde foram realizados os ensaios. ...................................... 70 Figura 3-51 - - Visão dos platôs abertos para realização dos ensaios. ................................................... 70 Figura 3-52 – Localização em planta os ensaios de DCP e densidade. ................................................. 71 Figura 3-53 – – Localização dos ensaios de densidade in situ e de coleta de amostras
granulométricas. ..................................................................................................................................... 71 Figura 3-54 -Diagrama em perfil dos ensaios DCP. .............................................................................. 72 Figura 3-55 – Realização dos ensaios de DCP nos banco abertos ......................................................... 72
Figura 3-56 – Caminhão dispondo estéril no método de camadas. ....................................................... 73 Figura 3-57 – Pilhas de material dispostos pelos caminhões no método de camadas. .......................... 74
XII
Figura 3-58 – Praça onde as pilhas foram quebradas e niveladas pelo trator. ....................................... 74 Figura 3-59 – Dimensão da cava e platô para os ensaios de densidade e DCP no método por
camadas. ................................................................................................................................................. 75 Figura 3-60 – Cava do método de camadas. .......................................................................................... 75 Figura 3-61 – Seção vertical com as dimensões dos platôs e suas respectivas cotas. ........................... 76 Figura 3-62 – Localização das cavas dos ensaios de densidade in situ. ................................................ 76
Figura 3-63 – Localização dos ensaios de DCP dentro e fora das cavas de densidade in situ. ............. 77 Figura 4-1– Curvas de penetração dos ensaios DCP no primeiro dia. ................................................... 79 Figura 4-2– Distribuição normal de Gauss dos resultados de DCP do primeiro dia ............................. 80 Figura 4-3 - Curvas de penetração dos ensaios DCP no segundo dia. ................................................... 81 Figura 4-4 - Distribuição normal de Gauss dos resultados de DCP do segundo dia ............................. 82
Figura 4-5 - Curvas de penetração dos ensaios DCP no terceiro dia. .................................................... 83 Figura 4-6 - Distribuição normal de Gauss de todos os resultados de DCP do terceiro dia .................. 84 Figura 4-7 - Distribuição normal de Gauss dos resultados de DCP do terceiro dia, platô 1 ................. 85 Figura 4-8 - Distribuição normal de Gauss dos resultados de DCP do terceiro dia, platô 1, dentro da
cava dos ensaios de densidade in situ. ................................................................................................... 86
Figura 4-9 Distribuição normal de Gauss dos resultados de DCP do terceiro dia, platô 2 .................... 86 Figura 4-10 – Textura do material dentro da cava do ensaio de densidade ........................................... 88
Figura 4-11 - Acréscimo do confinamento lateral em função do segundo platô ................................... 88 Figura 4-12 – Distribuição normal de Gauss dos resultados de DCP para casos combinados:
segundo dia + terceiro dia – platô 1- cava+ terceiro dia – platô 2 ......................................................... 89 Figura 4-13 - Perfis de teor de umidade no depósito teste de empilhamento por bancada .................... 91
Figura 4-14 - Perfis de densidade in situ no depósito teste de empilhamento por bancada. .................. 92 Figura 4-15 – Gráfico dos resultados dos ensaios do método ponta de aterro....................................... 93
Figura 4-16 - – Perfis de DCP no método de bancada. .......................................................................... 95 Figura 4-17 - Perfis de teor de umidade no depósito teste de empilhamento por camada..................... 96 Figura 4-18 - Perfis de densidade in situ obtidos em ensaios no depósito teste de empilhamento por
camada ................................................................................................................................................... 97 Figura 4-19 - Gráfico dos resultados dos ensaios do método em camadas. ........................................... 99
Figura 4-20 - Perfis de DCP no método de camada. ............................................................................ 101
Figura 4-21 – Comportamento da umidade em profundidade por método construtivo. ...................... 102
Figura 4-22 – Comparativo das densidades total in situ pelos três métodos de disposição. ................ 103 Figura 4-23 – Gráfico comparativo da taxa de penetração entre o método de camadas e banco. ....... 104 Figura 4-24 - Gráfico comparativo da taxa de penetração entre os três métodos de disposição ......... 105
13
1. Introdução
1.1 - Considerações iniciais O método tradicional de disposição de estéril que utiliza caminhões é
praticado há muitos anos em mineração, podendo-se dizer que é usado praticamente em todas as minas no Brasil. No entanto, a crescente competitividade no mercado da mineração de ferro e a busca constante por custos mais baixos e competitivo, fazem com que algumas atividades da mineração tidas como convencionais, sejam questionada com relação a sua eficiência econômica.
Na mineração o transporte e a disposição do estéril geram custos para a empresa e uma análise cuidadosa do método de disposição empregado, pode indicar a procura por um método com menor custo para a organização. Esse novo método para nós brasileiro parece ser a formação de pilha por correia. É fácil demonstrar que a disposição de estéril por correias possibilita aumento na taxa de disposição, elevação da produtividade, associada com redução geral de custos, constituindo isso a grande vantagem desse método. Entretanto, apesar da redução de custo operacional, o custo capital para a sua implantação é muito alto e a utilização do método é restrita a certas condições geométricas da pilha e ao tipo de material a ser transportado pela correia.
Se do ponto de vista da operação esse método tem vantagens consideráveis, em relação ao comportamento geotécnico esse método pode ter alguns complicadores, a saber:
O material é disposto de forma aparentemente mais solta, com considerável volume de vazios, gerando uma estrutura mais deformável e menos resistente.
A disposição de uma grande quantidade de material sobre o terreno de fundação em um espaço de tempo relativamente curto produz elevadas tensões de cisalhamento, com agravante de em certas circunstâncias propiciar um aumento repentino na poropressão, e com isso há chances de criar condições de instabilidade de fundação.
Caso o material depositado na pilha contenha algum contaminante que possa ter reação com água, a menor compactação do solo pode acarretar um aumento de produção de drenagem contaminada, devido a uma maior facilidade de infiltração (precipitação) e de percolação de água (maior permeabilidade), cuja origem pode ser também subterrânea.
Esses fatores apontados podem talvez explicar porque a disposição de estéreis por correia não seja tão praticada mundo afora, com a exceção de alguns lugares e tipos de mineração. Ainda, devido a essa escassez de
14
operações, a literatura técnica é bastante limitada, dificultando o melhor entendimento do método e suas possibilidades de aplicação.
Com o objetivo de entender aqueles problemas geotécnicos que podem ocorrer na aplicação do método, é importante entender a operação e a partir desse ponto, desenvolver a linha de raciocínio para a identificação e solução deles.
1.2 - Objetivos
Historicamente no Brasil as pilhas de estéril eram tratadas como “botafora”, locais para descartar estéril sem o menor controle. Geralmente esses botaforas eram construídos utilizando-se o método de ponta de aterro, ocasionando vários acidentes por rompimento de talude, devido ao método construtivo.
Com o passar dos anos as questões técnicas e de segurança do trabalho foram se aprimorando, e o método construtivo também evoluiu. Hoje em dia as melhores práticas de mineração aconselham a utilizar o método da disposição em camada como padrão e em casos de necessidade a utilização do método de ponta de aterro em bancadas de alturas limitadas, com rebatimento do talude de face. A construção atual preza que os fatores de risco, tanto geotécnico quanto de segurança, devem ser mitigados.
No Brasil esses dois métodos são utilizados em praticamente todas as pilhas de estéril, porém, está ganhando força na mineração nacional a implantação do método de disposição de estéril utilizando correias transportadoras devido ao seu baixo custo operacional e a busca por otimização dos processos (SAMARCO, 2010). O que se sabe sobre esse método é pouco, mas é bastante utilizado fora do país na indústria do carvão.
O objetivo dessa dissertação de mestrado é analisar esse método construtivo com foco na resistência do depósito formado, estabelecendo um comparativo com as outras duas técnicas tradicionais de disposição.
1.3 - Organização da Dissertação
Esta dissertação está estruturada em cinco capítulos, o primeiro introdutório, onde são apresentadas as considerações iniciais, os objetivos e a organização da dissertação.
O capítulo 2 onde é apresentado a revisão bibliográfica, em que é abordado os três métodos construtivos de pilhas de estéril, com destaque para a formação do depósito por correias. São descritos os fatores de estabilidade física e como são afetados segundo os diferentes modos construtivos das pilhas.
No capítulo 3, materiais e métodos, são descritas as atividades realizadas para formação de três pilhas testes, uma para cada método de disposição, além de relatar a visita de campo à minas na Austrália realizada para conhecer o método por correias.
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O capítulo 4 é utilizado para apresentar os resultados dos ensaios nas pilhas testes constituídos por medidas de densidade e o de resistência, e onde também são interpretados e discutidos de modo a diferenciar os métodos construtivos.
Capítulo 5 apresenta as conclusões com base nas avaliações dos capítulos anteriores e sugestões para continuidade dessa pesquisa.
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2. Revisão Bibliográfica
Neste capítulo são apresentados os três diferentes métodos construtivos das pilhas de estéril e suas diferenças. Além dos principais fatores que podem ser alterados por eles.
2.1. Considerações gerais sobre seleção de alternativas e projeto de depósitos de estéril
A seleção do local para a construção de uma pilha de estéril deve reconhecer que cada local é único, possuindo sua especificidade com relação a geologia, topografia, fauna, flora, aspectos sócio econômicos, hidrologia, hidrogeologia, geotecnia etc.(Eaton et al.,2005).
Na escolha do local tem sido uma ferramenta muito útil a utilização de uma classificação de pilhas tal como proposto por Aragão e Oliveira-Filho (2012). Essa classificação é mais voltada para a estabilidade física das pilhas e assim os fatores principais são:
Configuração da pilha;
Inclinação do talude de fundação e grau de confinamento;
Tipo de fundação;
Qualidade do material da pilha;
Método de construção;
Condições piezométricas e climáticas;
Taxa de disposição;
Sismicidade.
A configuração da pilha ou arranjo geral tem uma relação direta com a estabilidade. Neste caso a altura, o volume, e a topografia onde a pilha será construída são variáveis a serem avaliadas.
A fundação é uma das peças principais na estabilidade geral da pilha, pois uma fundação fraca pode causar uma ruptura, além de ser necessário retirar a camada mais fraca e substituí-la por uma fundação mais competente.
A qualidade do material que será utilizado para a construção da pilha também afeta a estabilidade, como por exemplo, a textura (granulometria), a resistência ao cisalhamento, e a durabilidade.
O método construtivo também exerce uma forte influência na estabilidade, principalmente se for descendente (botafora). Segundo Aragão e Oliveira-Filho (2008), a contribuição do método construtivo para a estabilidade pode se dar de modo:
Favorável o Bancos ou camadas não muito espessos (<25 m de
espessura), plataformas largas;
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o Disposição ao longo das curvas de nível; o Construção ascendente; o Contrapilhamento ou terraços.
Médio o Bancos ou bancadas moderadamente espessas (25 m - 50 m); o Método misto de construção.
Desfavorável o Bancos ou camadas muito espessas (>50 m), plataforma
estreita (aterro em forma de pontões); o Disposição abaixo da linha de queda do talude (crista); o Construção descendente.
As condições piezométricas e climáticas são também outros fatores importantes do local da pilha, sejam elas protagonizadas por eventos de precipitação (infiltração) ou por percolação subterrânea, resultando em eventual superfície freática dentro do aterro.
Outro ponto importante, que às vezes passa despercebido no projeto, é a taxa de disposição, pois podem gerar poropressões construtivas, resultando em instabilidade da pilha. Quando o método de disposição por correia é utilizado, esse quesito se trona muito importante, devido a alta taxa de disposição, em um período de tempo curto. Nesse quesito, segundo Aragão(2008), a taxa de disposição pode ser considerada da seguinte forma:
Baixa o < 25 m3/banco por metro linear de crista por dia; o Taxa de avanço da crista < 0.1 m por dia.
Moderada o 25 – 200 m3/ banco por metro linear de crista por dia; o Taxa de avanço da crista na faixa de 0.1 m – 1.0 m por
dia.
Alta o > 200 m3/ banco por metro linear de crista por dia; o Taxa de avanço da crista > 1.0 m por dia.
Com relação a sismicidade, no Brasil a ocorrência é muito baixa, porém esse aspecto pode ser gerado por detonação na frente de lavra, podendo causar mudança das características geotécnicas da pilha.
Escolhido um local, um projeto de depósito de estéril deve contemplar os seguintes aspectos pela NBR 13029 (ABNT, 2006):
- Topografia para definição do tipo de pilha;
- Geometria geral da pilha;
- Limpeza da Fundação e remoção do solo de baixa capacidade de carga;
Estimativa de vazões da drenagem interna e superficial;
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- Drenagens de fundo;
- Drenagem superficial;
- Parâmetros de estabilidade;
- Definição de cenários e modos de ruptura;
- Análise de percolação e estabilidade
- Diques da bacia de controle de sedimentos
- Tratamento da fundação dos diques
- Sistema extravasores dos diques
- Dimensionamento da bacia de controle de sedimentos;
- Cálculo do volume morto da bacia de controle de sedimentos;
- Cálculo do volume de residência da bacia de controle de sedimentos.
2.2. Método construtivo de depósito de estéril em camadas
O método construtivo de depósito de estéril em camadas com a utilização de caminhão para o transporte de estéril consiste na descarga do material por basculamento na plataforma aberta, formando pequenas pilhas de forma cônica, como ilustrado na figura 2-1.
Figura 2-1 Visão esquemática dos montes formados pela disposição em camadas.
Após a disposição do estéril na forma de pilhas, um trator nivela (“quebra”) o material formando uma camada de espessura uniforme, e criando uma nova área (“praça”) para disposições. O processo se repete até a altura final da pilha. A espessura das camadas depende do porte do equipamento. No caso do caminhão CAT 789 as camadas ficam com 1,5 m de altura. Ver Figura 2-2.
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Figura 2-2 Trator quebrando o material e formando a camada.
2.3. Método construtivo de Pilha por bancos ou ponta de aterro
O método construtivo por bancos ou ponta de aterro com a utilização de caminhão para transporte de estéril consiste em descarregar (bascular) o material na ponta da plataforma de trabalho (“crista”) e o avanço do aterro no ângulo de repouso (conformação de equilíbrio limite da frente do aterro) conforme ilustrado na Figura 2- 3.
Figura 2-3 – desenho esquemático da disposição por banco ou em ponta de aterro.
Como se pode observar na figura 4, o avanço do banco tanto perpendicularmente a face do banco quanto paralelo, é feito sobre aterro, ou seja, sobre material não compactado, apenas lançado, propiciando eventuais deformações e mesmo ruptura da frente do banco. Por isso, por razões de segurança esse lançamento de material na ponta do aterro é comumente realizado por um trator de lâmina (que empurra o material por sobre a crista).
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Figura 2-4 – Avanço do banco da pilha de estéril no método por ponta de aterro,
(Oliveira Filho, 2010).
Após o término de avanço do banco, sua finalização requer um retaludamento de sua face (“rebatimento”) no sentido de uma atenuação da inclinação, de modo a se ter uma situação final com certa segurança de estabilidade física (Fator de segurança de 1.5 é normatizado). Esse rebatimento, assim como o recuo de cada banco em relação ao banco inferior, que deixa uma faixa livre de carregamento (berma) contribui também para a estabilidade geral da pilha (ângulo geral de inclinação da pilha menor que o ângulo de face do banco).
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Figura 2-5 - Retaludamento da face do banco em conformação ao projeto geotécnico da
pilha.
2.4. Método Construtivo de Pilha com correias
O que é característico da disposição por correia transportadora é a forma com que o material é transportado, e principalmente o modo como ele é depositado na pilha. Assim, a correia funciona como o elemento utilizado para transportar e também depositar o material. Na prática, o ato de lançar o estéril, pode ser feito de modo mais eficiente através de utilização do equipamento específico conhecido como “spreader”. Segundo SAMARCO ,(2010) o spreader forma a pilha por bancos. Esse método é bem difundido em países do leste Europeu e em minas de carvão na Austrália. A Figura 2-7 ilustra a operação de lançamento usando o spreader.
Figura 2-6 - Diagrama mostrando a disposição do estéril pelo Spreader.
(Samarco,2010).
Esse método pode aparecer simples, mas contém duas características distintas: o modo de disposição que é a técnica de dispor o material; e o modo
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de construção, que está ligado ao planejamento da construção da pilha de estéril.
2.5. Modos de disposição por correia O modo de disposição é a forma com que o material é lançado na pilha de estéril. De acordo com a SAMARCO,2010, existem três metodologias possíveis conhecidas como: operação por bloco; bloco de bancada; operação por face.
2.5.1. Operação por bloco (Block Operation):
O Spreader é posicionado no bloco de disposição ativo conforme mostrado na Figura 2-7. Normalmente, a largura do bloco é determinada pelo tamanho do maior avanço operacional, que por sua vez depende da área da pilha que se pretende preencher. Pode-se notar que ao avançar na direção de lançamento, o Spreader avança em material recém-lançado.
Figura 2-7 – Método de operação por bloco. (Samarco,2010).
2.5.2. Bloco de bancada (Bench Block)
A operação por bloco de bancada é aquela em que o Spreader é posicionado em bloco de disposição inativo. Durante essa operação o equipamento avança no material depositado nos ciclos precedentes, dando um intervalo de tempo para o material compacta por peso próprio. A figura 2-8 ilustra esse modo de disposição.
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Figura 2-8 – Método de bancada por blocos (Samarco,2010).
2.5.3. Operação por Face (Face Operation)
Durante a operação por face o Spreader somente dispõe o estéril em uma pequena tira (um pontão), avançando desde a borda do depósito até a distância máxima a ser alcançada pela lança, ao longo da face. Esse método é utilizado somente em casos onde as outras técnicas não se aplicam, pois provoca esforços extremos ao mecanismo de locomoção. A Figura 2- 9 mostra essa operação.
Figura 2-9 – Método de operação por face (Samarco,2010).
2.6. Modos de construção de depósitos de estéril por correia
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O modo de construção dita como será o avanço da pilha, podendo ser paralela à linha das bancadas ou de forma angulada a elas. Geralmente, a forma angulada é melhor, e mais usada quando é tecnicamente possível.
A vantagem da operação paralela é a alta taxa de disposição que pode ser realizado em dois turnos de trabalho. Sua desvantagem é que a conexão das correias deve ser estendida para cada turno, e a plataforma inicial do Spreader deve ser criada para cada novo bloco, o que acarreta numa maior quantidade de correias. A Figura 2-10 mostra um esquema desse modo construtivo.
Figura 2-10– Diagrama mostrando o método paralelo.
Na operação angulada a correia de bancada faz um giro no ponto de transferência. Não são necessários o prolongamento da correia nem a preparação de plataformas para o Spreader começar o bloco. A desvantagem é que o volume depositado em dois turnos é menor. A Figura 2-11 traz um esquema dessa operação.
Figura 2-11– Diagrama mostrando o método operação angulada.
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2.7. Estabilidade Geotécnica das pilhas construídas por correia (problemas)
O método de disposição por correia forma um depósito de material aparentemente no estado fofo (solto) e por isso compressível, com características geomecânicas e hidráulicas que precisariam ser melhor examinadas para um projeto adequado de disposição em termos de segurança e economia.
Não é difícil prever problemas de estabilidade geotécnica em pilhas formadas por correias como deslizamentos e recalques excessivos. Esses potenciais problemas geotécnicos que pode ser causados pelo método são atribuídos ao fato de que o material depositado apresentar elevados índices de vazios, e não haver qualquer tipo de compactação mecânica. Como demonstrado no relatório do fabricante do equipamento SAMARCO, 2010, esses problemas surgem de fatores atrelados a operação e disposição do estéril na pilha, a mudança nas características geotécnicas do material depositado, e mudanças na fundação da pilha e/ou banco.
Listam-se a seguir algumas situações associadas a esses tópicos críticos:
- Devido a degradação granulométrica, (SILVA, 2010), ocorre a geração de finos e segregação de material, principalmente nas áreas onde há maior altura de queda.
- Deslizamento.
- Baixa capacidade de suporte da base da bancada.
- Falhas geológicas na fundação da pilha, especialmente se o movimento foi formado por cavalgamento.
- Efeito da água, especialmente, se há o desenvolvimento de uma freática no corpo do depósito ou se a umidade excessiva decorrente de altas taxas de precipitação possa modificar a consistência do material, diminuindo-lhe a resistência.
- Altura do talude excessiva, especialmente quando ultrapassar o limite de projeto.
- Ângulo da face do talude muito inclinado, devido ao ângulo de repouso do material.
- Distribuição imprópria do material no corpo da pilha, principalmente nos casos de saturação do material solto no pé do talude.
- Alta taxa de carregamento da fundação, sendo esta com baixa capacidade de suporte.
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- Direção do avanço na direção do mergulho da base.
- Plataforma de trabalho do equipamento com trincamento ou ainda com baixa capacidade de suporte, o que pode fazê-lo deslizar ou atolar.
2.8. Ações práticas de contenção dos problemas de estabilidade
A disposição por correia pode acontecer de forma que se mitiguem as potenciais ocorrências de problemas de estabilidade associadas ao método de modo a garantir a estabilidade da bancada e também da superfície de onde o equipamento opera. A relevância dessas ações está ligada ao risco operacional de um rompimento de talude.
O planejamento da operação do equipamento deve considerar também o tipo de material que será disposto, a umidade do material, a capacidade de suporte do local onde será disposto, e a área.
Levando em conta essas considerações, um método operacional deve ser selecionado com objetivo de garantir a estabilidade e a capacidade de suporte da superfície onde o equipamento irá trafegar. O fabricante do equipamento apresenta as seguintes recomendações construtivas visando a melhor segurança operacional.
2.8.1. Medida A
Dividir o banco em bancos intermediários. Isso resulta em redução da altura do bloco e diminuição no ângulo de face da bancada. Ver Figura 2-12.
Figura 2-12– Medida A: divisão do banco em sub-bancos (Samarco,2010).
2.8.2. Medida B
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Essa ação consiste na estabilização do ângulo de disposição através do contrapilhamento. Na pilha 1 o ângulo α é maior que o ângulo β da pilha 2. Ver Figura 2-13.
Figura 2-13– Medida B: Contrapilhamento (Samarco,2010).
2.8.3. Medida C
Nesta técnica promove-se a redução da altura da disposição por pré-disposição com equipamento auxiliar. Ver Figura 2-14.
Figura 2-14– Medida C: Pré-disposição com equipamento auxiliar (Samarco,2010).
2.8.4. Medida D
É feita a adição de um cordão de material estável. Isso só é possível se esse cordão reduzir a altura do bloco. Ver Figura 2-15.
Figura 2-15 – Medida D: cordão de material estável (Samarco,2010).
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2.8.5. Medida E
É feita também com a adição de um cordão de material estável, mas agora com a ajuda de um equipamento auxiliar. Ver Figura 2-16.
Figura 2-16 – Medida E – cordão estável com auxilio de um equipamento
(Samarco,2010).
2.8.6. Medida F
Neste caso a construção do aterro é realizada por partes. Isso só é possível no modo de operação bancada por bloco. Ver Figura 2-17.
Figura 2-17 – Medida F: Aterro por etapas (Samarco,2010).
2.8.7. Medida G
A estabilização da área é conseguida por meio de um trator para compactar e rebater o material. Ver Figura 2-18.
Figura 2-18 – Medida G: Operação com auxílio de um trator (Samarco,2010).
2.8.8. Medida H
A técnica aqui é operar no modo de bloco para evitar o rompimento do talude operacional. Isso só será possível se o Spreader estiver a uma distância segura da crista da berma onde está dispondo o material. Ver Figura 2-19.
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Figura 2-19 – Medida H: Modo de operação por bloco. (Samarco,2010).
2.8.9. Medida I
O procedimento é realizar a disposição avançada do material com a superfície horizontalizada ou o mergulho da superfície na direção do equipamento. Isso só será possível se o Spreader estiver a uma distância segura da crista da berma onde está dispondo o material. Ver Figura 2-20.
Figura 2-20 – Medida I: Operação com superfície horizontalizada (Samarco,2010).
2.8.10. Medida K
Nas situações indicadas de direção da disposição oposta ao mergulho da base e/ou ao mergulho da falha se existir deve-se proceder como indicado na Figura 2-21.
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Figura 2-21 – Medida K: Direção do avanço da disposição oposta ao mergulho do
material de base (Samarco,2010).
2.8.11. Medida L
Para a situação de fundação pouco competente, deve-se remover a camada fraca antes do avanço do banco. Ver figura 2-22.
Figura 2-22 – Medida L: Remoção da camada menos competente da fundação
(Samarco,2010).
2.9. Compactação dos solos
É do conhecimento geral que uma das formas de melhoria do solo no tocante a suas propriedades hidráulicas (permeabilidade) e geomecânicas (compressibilidade e principalmente a resistência) pode ser conseguida por meio da compactação.
A construção de um depósito de estéril é uma obra de terra, porém ao contrário das grandes obras de engenharia, não passa por um controle rígido de compactação como, por exemplo, rodovias, aeroportos, barragens, etc. Esses depósitos não necessitam de tal acompanhamento por conta de que na maioria das vezes sua destinação final é serem incorporados ao meio ambiente e para isso basta que sejam autoportantes com uma margem de segurança aceitável e dentro da norma (ABNT, 2006).
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Pelo fato de não ser compactado, a estabilidade do depósito não é facilmente garantida. Vale, pois aprofundar um pouco sobre o tema da compactação ou a falta dela na construção dos depósitos. .
A compactação é o processo no qual um material particulado ou granular é densificado pela aplicação de energia e expulsão de ar dos vazios do solo. Esse processo pode ser feito de duas formas, através de rolo compactador ou pelo tráfego de veículos.
No caso de depósitos de estéril construídos pelo método convencional a compactação é feita primordialmente pelo tráfego de veículos na superfície, que se faz não com o propósito de compactação, mas com o objetivo de disposição do material.
A compactação por rolo compactador é feita por um equipamento especialmente projetado para trafegar na superfície com objetivo de aplicar uma força sobre o material para compactá-lo. Essa força pode ser aplicada pelo peso do rolo trafegando na superfície ou ainda uma força extra pode ser usada pela queda do rolo, como por exemplo, rolo de impacto ou giratório de um peso excêntrico.
No caso das pilhas formadas pela disposição por correia nenhuma dessas formas de compactação ocorrem sobre o material, sendo a densificação obtida exclusivamente pelo próprio peso do estéril.
A compactação ocorre porque as partículas são forçadas umas contra as outras, expelindo o ar e reduzindo volume de vazio. Nesse processo algumas partículas podem ser quebradas e o material fino resultante desse processo pode vir a preencher os espaços vazios.
O solo ou no caso o estéril tem geralmente uma composição variada, principalmente ser for solo residual ou de aluvião, dependendo muito do grau de intemperismo. A característica de compactação do solo está diretamente ligada ao tipo de energia que se é aplicada.
2.9.1. Resistência ao cisalhamento do solo compactado
A resistência ao cisalhamento do solo é uma propriedade da massa de solo resistir a ruptura ou deslizamento em qualquer plano (Braja, 2007). Essa resistência é de natureza principalmente friccional e, portanto depende do confinamento e compacidade do solo. No caso dos depósitos de estéril, esse material tem resistência ao cisalhamento e pode ser empilhado, mas não pode ser considerado um aterro compactado, já que não é buscada diretamente a operação de compactação para a formação dessa estrutura. Não existem controles de umidade, densidade, espessura da camada, e número de passadas de um equipamento especifico com seria realizados num aterro compactado.
Entretanto, tanto no método de bancadas e mais no método de camadas alguma compactação é alcançada indiretamente pelo esteiramento produzido pelo trator ao quebrar as pilhas e pelo tráfego de caminhões. Tal compactação
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na verdade é uma sub-compactação, que afeta apenas superficialmente o solo e com cobertura bastante variável e errática. Dependendo do método utilizado para o empilhamento do estéril, essa sub-compactação pode ser melhorada ou não.
2.9.2. Compressibilidade
Quando o solo é submetido a um esforço de compressão, o seu volume diminui através da redução dos vazios, expelindo-se ar e/ou água do solo. Essa resposta do solo se deformando é medida pela sua compressibilidade. Essa propriedade de engenharia do solo depende de seu estado de compacidade, no caso de solos granulares (não coesivos), ou de sua consistência, no caso de solos argilosos (solos coesivos). A forma como essa redução de vazios acontece depende também do estado do solo: seco, úmido ou saturado. No caso do estéril, quase sempre a umidade existente é baixa e a expulsão de ar é o mais provável mecanismo de redução de vazios. A exceção dessa condição é o estéril fino de coberturas, em baixadas, e no fundo de mina, que via de regra está saturado. Neste último caso a redução de vazios dá-se quase que exclusivamente por expulsão de água num mecanismo conhecido por adensamento. Essa drenagem de água será lenta se os finos do estéril forem argilosos ou relativamente rápida no caso de finos arenosos.
Por esses aspectos da compressibilidade e eventual adensamento é importante entender como eles acontecem num aterro sendo formado como é o caso do depósito de estéril. À medida que a estrutura vai ganhando altura, a estrutura vai se deformando por conta do peso próprio, o peso dos equipamentos, e tudo isso de acordo com a lei de compressibilidade do material (relação tensão versus deformação). Caso haja saturação e os finos do estéril sejam argilosos ou tenha uma fração argilosa expressiva é possível que haja aumento da poropressão da água e que nem toda a deformação que resulte em recalques possa acontecer pari-passu com o aumento em altura do depósito. Assim parte das deformações fica deferida no tempo por conta do processo de adensamento.
Do ponto de vista de modelagem de um depósito de estéril, a relação tensão versus deformação pode ser trabalhada de forma aproximada no regime elasto-plástico. Neste modelo define-se um módulo de deformação não necessariamente constante (elasticidade linear/não linear) e as deformações são praticamente permanentes (plástica).
Aplicando-se esses conceitos para caso da compactação com equipamentos é útil a consideração do bulbo de tensões/deformações, isto é a região do solo na subsuperfície afetada pela compressão/vibração produzida por esses elementos. A Figura 2-23 mostra esquematicamente o carregamento de uma carga pontual ou linear na superfície e como se propaga em profundidade o seu efeitos.
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Figura 2-23 – Bulbo de tensões que descreve o comportamento da carga P em
profundidade
A intensidade do acréscimo de tensões/deformações induzidas em profundidade depende da magnitude do carregamento, da geometria da área carregada, da profundidade e da distância da carga na superfície em relação ao ponto de aplicação. No caso de equipamentos móveis usados na formação do depósito, os efeitos dependerão do peso do equipamento, do número de passadas e da espessura da camada.
Este é o aspecto determinante em que o método construtivo do depósito de estéril pode afetar a compactação do material. No método por correia e bancada, a compactação imediata só existirá na zona afetada pelo bulbo de tensões criado pelo peso do equipamento. Com o passar do tempo o prório peso do material irá compactar o material. Cada banco tem 10 metros de altura, construído em uma única camada. Estima-se que a influência do bulbo de tensões não ultrapasse 0,50 m. Assim nas zonas mais profundas de cada banco, abaixo do bulbo de tensões, existirão apenas os efeitos do peso próprio. A figura 2-24 dá ideia dessa influência restrita da compactação devido ao equipamento.
Figura 2-24 – Comparativo da zona sujeita a compactação pelo equipamento e a zona
que só se densifica por peso próprio (altura de estéril). Modelo válido para os métodos
de bancada e de correia.
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Já no método por camada, onde os bancos são construídos com camadas de 1,50 m, a zona afetada pelo bulbo de tensões é mais expressiva na camada e, portanto no banco. Mesmo assim haverá espaços sub-compactados no depósito formado. A figura 2-25 ilustra esses aspectos.
Figura 2-25 – Comparativo da zona sujeita a compactação pelo equipamento e a zona
que só se densifica por peso próprio (altura de estéril). Modelo válido para os métodos
de camada.
2.9.3. Permeabilidade
Permeabilidade é o ato de a água fluir através dos vazios existentes no solo (Braja, 2007), logo quanto maior o índice de vazios maior será sua permeabilidade.
Segundo Bueno e Costa, 2012 nos solos, inclusive os pedregulhos, a velocidade de percolação é muito baixa, e o fluxo é laminar. Nessa situação, a trajetória da água é regular e não sofre interferência de elementos adjacentes.O movimento da água só ocorre quando há uma diferença de carga hidráulica total entre dois pontos.
Geralmente os depósitos de estéril são considerados permeáveis, porém, dependendo do material formador do depósito e do método construtivo, isso não será uma verdade absoluta. Materiais de granulometria fina podem impermeabilizar determinadas porções do depósito, dificultando o fluxo gravitacional até o dreno de fundo.
O conhecimento da permeabilidade do solo é fundamental para os estudos de percolação que possibilitam o dimensionamento do sistema de drenagem e rebaixamento do nível de água. Apesar do coeficiente de permeabilidade do depósito de estéril poder ser obtido por meio de ensaios laboratoriais e de campo, o grau de incerteza é muito alto dada a heterogeneidade dos materiais que compõe a estrutura.
O comparativo da permeabilidade tendo em conta os métodos construtivos do depósito de estéril segue em parte o já discutido para resistência e compressibilidade. Assim, não se espera muita diferença entre os métodos
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tradicionais (bancada e camadas), mas no método de disposição por correia transportadora a pluviação aérea em geral aumenta o índice de vazios, e como consequência deve se esperar permeabilidades mais altas
2.10. Pluviação no Ar
O fluxo de material seco particulado lançado ao ar pela correia e formando uma pilha também é conhecido na literatura técnica como pluviação no ar. Ele apresenta duas variáveis que interferem nas características do depósito que se forma: a altura de queda e a vazão, no entanto, dizem que a altura de queda influencia pouco no valor da compacidade. Resta, assim, a vazão para ser testada e definir o comportamento do material formado em termos de compacidade relativa.
Segundo Oliveira Filho (1987) para se obter a densidade máxima na pluviação aérea a vazão deve ser mínima devido a homogeneidade da chuva das partículas, Figura 2-26. Com a vazão mínima o espalhamento do material é menor concentrando-se em uma determinada região conforme mostrado esquematicamente na Figura 2-27. Quando se aumenta a vazão, a chuva das partículas se torna mais heterogênea, aumentando a distância de lançamento e também a área de espalhamento do material depositado, fazendo com que o índice de vazios também aumente conforme ilustrado na Figura 2-28.
Figura 2-26 - Variação da densidade relativa com a vazão, dados experimentais,
(Oliveira Filho, 1987).
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Figura 2-27 – Pluviação: menor espalhamento do material com uma vazão mais baixa.
Figura 2-28 – Pluviação: maior espalhamento do material com vazão mais alta
A compacidade relativa está intimamente ligada à resistência do material, pois à medida que aumenta a compacidade aumenta a resistência ao cisalhamento, e também é cada vez menor o módulo de deformação do solo. Como consequência de um módulo de deformação menor, o solo mais compacto apresenta uma deformação axial, na ruptura, menor que a do solo fofo.
As curvas tensão-deformação de solos compacto e fofo são bastante diferentes no comportamento pós-ruptura. O material fofo exibe pouca ou nenhuma redução da sua resistência ao cisalhamento, já o compacto, após atingir a ruptura, apresenta queda de resistência, que tende a estabilizar com o aumento das deformações, Figura 2-29 (Oliveira Filho, 1987).
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Figura 2-29 – Curvas típicas de tensão- deformação para areias fofas e compactas
(Oliveira Filho, 1987)
As variações de volume associadas aos dois tipos de materiais, fofo e compacto, são bem características. Independente do índice de vazios, a variação do volume é inicialmente de compressão, isto é, o volume, diminui. No caso do material fofo o volume decresce, tendendo a se estabilizar depois de grande deformação. Já o material compacto tem uma ligeira compressão inicial para depois, com o aumento das deformações, começar a expandir, tendendo a estabilizar também depois de grandes deformações (Oliveira Filho,1987).
2.11. Comparação entre os métodos construtivos
Com base no discutido nos itens anteriores desse capítulo, apresenta-se na tabela 2-1 um resumo comparativo dos três métodos de disposição de estéril. Qual deles deve ou não ser utilizado é uma questão a ser resolvida num estudo de alternativas, que certamente contemplará outras questões que não apenas as de ordem técnica apresentadas aqui:
Tabela 2-1 – Resumo comparativo entre os métodos construtivos.
Características Método por correia Método por bancos Método por camadas
Custo Operacional Baixo Moderado Alto
Custo de Investimento Alto Baixo Baixo
Taxa de disposição Alta Moderada Baixa
Geometria Pilha Vales e Encostas Vales e Encostas
Ângulo geral de talude Baixo Moderado Moderado
Operabilidade Complexa Simples Moderado
Compactação Solo Baixa Baixa Moderada
Altura dos Bancos Alto Alto baixo
Índice de vazios Alto Moderado Baixo
Permeabilidade Alto Moderado Baixo
Recalque do material Alto Moderado Baixo
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3. Materiais e Métodos
Esse capítulo descreve os materiais e métodos utilizados para a construção dos três depósitos de estéril experimentais, uma para cada método de construção: bancada, camada, e correia. pilha experimental por correia e realizar os testes de densidade e DCP .Obviamente a comparação com os métodos convencionais foram inevitáveis, logo duas outras pilhas foram construídas representando o método de bancos e camadas. A descrição dos métodos e materiais também estão descritos aqui.
Outro ponto relevante é a visita a instalações de um Spreader, realizado em 2010 na Austrália.
3.1. Materiais
Os materiais utilizado na construção dos depósitos testes de estéril foram os estéreis disponíveis em mina da Samarco Mineração S.A e provenientes da mesma frente de lavra. Por motivos de logística os testes do método por correias não foram realizados nas dependências da Samarco. Por isso uma amostra de 33 t foi transportada até as dependências da planta piloto onde foram realizados os ensaios. Os testes para os métodos de banco e camada foram realizados na própria pilha de estéril com o próprio material utilizado para a construção dessa pilha.
3.1.1. Caracterização do estéril
Uma quantidade de 33.170 kg de material foi retirada de uma frente típica de estéril, localizada na mina de Alegria Norte e transportada ao local do teste por caminhão rodoviário à distância de 15 km da mina. A figura 3-1 mostra a frente de lavra de onde se tirou o material para formação das pilhas dos testes.
Figura 3-1 – Frente de estéril de onde foram retirados os materiais para construção dos
depósitos testes.
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Da amostra retirada na mina, foi separada uma parte do material, através de quarteamento, para realizar a caracterização física e química.
Classificação granulométrica A Figura 3-2 apresenta os resultados da análise granulométrica do estéril utilizado na construção dos depósitos testes. No caso do método por correia apenas um ensaio foi realizado. A textura grosseira é visível com grande percentual de pedregulho e areia, mas também é notável a presença de finos acima de 12% (apenas 1 curva em 14 tem percentual menor). Apesar da heterogeneidade comum do material estéril, dá para se pensar numa faixa não muito larga de ocorrência da textura para os materiais ensaiados dos depósitos testes. Pela classificação unificada esses materiais podem ser classificados como pedregulho arenoso, com elevado percentual de finos (acima de 12%). A natureza desses finos não foi investigada por ensaios de plasticidade. Assim, esse estéril pode ser da classe GM ou GC. Apesar de não mostrado na Figura 3.2, não se observou mudanças do material em profundidade nos métodos de bancada e de camadas. Observa-se na Figura que em geral o material mais grosseiro estava mais presente na pilha em camadas, e o material da correia mostrou fração pedregulhosa bem menor.
Figura 3-2 – Curvas granulométricas do estéril obtida a partir de amostras dos depósitos
testes.
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Análise Química
Foi realizado a análise química, utilizando a norma interna da Samarco Mineração S.A.. Para a análise de Fe e FeO foi utilizado a dicromatometria, para o PPC foi utilizado gravimetria, com secagem em estufa a 105ºC durante 1 hora antes da primeira pesagem. A calcinação foi feita em forno mufla a 1000°C, retirada da mufla a amostra foi colocada em dissecadora durante 40 minutos antes da segunda pesagem. Para Al2O3, P, MnO2, TiO2, Cr2O3, MgO, CaO e K2O foi utilizado ICP – OES. Para a SiO2 , com teores até 7,00%, foi utilizado ICP-OES, superiores a isso, foi determinado por diferença.
Na tabela 3-1, estão os resultados de todas as amostras do material utilizado nos teste. È importante ressaltar que a característica do material estéril da reserva da Samarco é um material com alto teor de ferro, porém com altos teores de contaminantes. Esses contaminantes é que direcionam o corte para definição do que é estéril ou minério. No caso da Samarco Mineração S.A esses cortes são realizados nos teores de fósforos e PPC (perda por calcinação), contaminantes que afetam a qualidade do produto final da empresa. Depois do ferro é expressiva a presença de sílica.
Tabela 3-1 - Resultado químico da amostra.
Amostra Fe (%) SiO2 (%)
Al2O3 (%)
P (%) PPC (%)
MnO2 (%)
Mé
tod
o B
anco
PAT 01 55.0 15.5 1.17 0.110 4.4 0.020
PAT 02 59.4 9.4 0.57 0.090 4.9 0.010
PAT 03 55.4 10.0 1.33 0.130 8.6 0.640
PAT 04 44.2 25.6 1.27 0.110 8.8 0.860
PAT 05 55.5 10.6 1.34 0.150 8.2 0.210
PAT 06 56.7 9.6 1.31 0.130 7.6 0.190
PAT 07 57.8 8.1 1.49 0.130 7.4 0.090
PAT 08 55.4 13.6 0.84 0.120 6.1 0.020
Mét
od
o C
amad
a
PCA01 41.2 29.2 2.39 0.064 8.6 0.800
PCA02 53.8 11.0 1.31 0.104 9.8 0.700
PCA03 51.5 18.1 1.08 0.118 6.6 0.380
PCA04 54.4 16.9 1.00 0.099 4.0 0.130
PCA05 54.9 10.0 1.25 0.108 9.7 0.310
PCA06 55.1 10.8 1.35 0.121 8.5 0.290
PCA07 52.9 18.1 0.39 0.050 5.7 0.050
PCA08 64.4 0.5 0.83 0.099 6.3 0.040
Método Correia
PCV 01 56.8 11.8 0.79 0.112 5.2 0.025
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Densidade das particulas sólidas O ensaio para determinação da densidade das partículas sólidas foi o do picnômetro à gás e o resultado obtido de 4,48 g/cm³. Percebe-se pelos altos valores de densidade a influência do teor de ferro.
Análise Mineralógica
A amostra analisada é a do depósito de estéril do método de correia. Ela foi submetida a uma separação magnética com um imã de aproximadamente 1.000 gauss, gerando os seguintes produtos: Magnético de 1000 gauss e não magnético. O produto Magnético mostrou-se constituído por partículas de hematita martítica com inclusões de quartzo. Este material compõe 0,5% da amostra total enviada para a mineralogia. Já o produto Não Magnético é um itabirito martítico com participação de itabirito anfibolítico, goethita maciça e goethita anfibolítica. Na sua constituição aparecem hematita martítica livre, goethita terrosa (lama), quartzo livre e hematita com inclusões de quartzo. Este material compõe 99,5% da amostra total enviada para a mineralogia.
A importância da análise mineralógica é identificar qual tipo de mineral forma a porção mais fina do material testado. No caso do estéril da Samarco a faixa do material silte é proveniente dos materiais não magnéticos, mais especificamente da goethita terrosa e da martita, que são minerais mais frágeis, mais fácil de quebrar. As figuras 3-3 e 3-4 ilustram a mineralogia do estéril distribuída ente materiais magnético e não-magnético.
Figura 3-3 Fotomicrografia da amostra MAGNÉTICO:, (1) hematita martítica com
inclusões de quartzo, aumento de 8 x luz refletida.
1
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Figura 3-4 - Fotomicrografia da amostra NÃO MAGNÉTICO: (1) hematita martítica
com inclusão de quartzo; (2) associação de hematita martítica e goethita; (3) goethita
terrosa (lama). Aumento de 8 x luz refletida.
3.2. Métodos
A falta de experiência no Brasil da técnica de empilhamento usando correia motivou uma visita técnica no exterior para se conhecer o método e assim poder observar as características que o diferenciariam dos métodos tradicionais de disposição de estéril (bancada e camadas).
A partir da visita, algumas dúvidas surgiram principalmente com relação à resistência ao cisalhamento dos depósitos formados por correia. Decidiu-se então construir um depósito teste para coletar dados que poderiam ser comparados aos dados dos métodos convencionais. Foram coletados dados em três categorias: densidade aparente in situ, resistência através da taxa de penetração do DCP e teor de umidade. Em todas os depósitos construídos as técnicas de ensaios foram as mesmas.
3.2.1. Visita a Instalações de Spreader na Austrália
Com o intuito de conhecer melhor o método por correia e o equipamento que é utilizado para esse fim, a Samarco Mineração realizou visitas em outras empresas para verificar o método sendo operado na prática. Uma dessas visitas foi feita na empresa de carvão Loy Yang em Traralgon, Australia, a 166 Km a leste da cidade de Melbourne.
O primeiro aspecto que se nota é a área disponível para a disposição do estéril. Uma área muito grande e plana, que propicia uma disposição continua como se pode ver figura 3-5.
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2
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Figura 3-5 – Dimensões da pilha de estéril de Loy Yang
Outro ponto que impressiona é o tamanho do equipamento, como se pode ver na descrição dos dois equipamentos que operam na mina e na figura 3-6:
TS4 construído pela MAN
Dimensão do equipamento: 107.5 m comprimento
Peso: 2.100 t
Produção: 15.400 t/h
TS5 construído pela Krupp Australia
Dimensão do equipamento: 81.5 m comprimento.
Peso: 1.863 t
Produção: 8.500 ton/h
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Figura 3-6 – Visão geral do Spreader TS5.
Apesar da alta taxa de disposição de estéril pelos equipamentos o alteamento do banco é lento, já que existe uma grande área para a disposição, não influenciando assim um dos fatores que podem ter impacto na estabilidade dos depósitos que é a taxa diária de disposição por banco (Aragão, 2008).
Outro aspecto observado na visita foi a segregação de dois tipos de material. O primeiro material tido como pior do ponto de vista geotécnico é colocado primeiro e depois coloca-se uma camada de um metro de um material de melhor competência em termos de resistência (Samarco, 2010). Ver Figura 3-7.
Visitando os bancos finalizados, observou-se um rebatimento acentuado das faces dos bancos, ou seja, o ângulo geral do talude era mais baixo do que o praticado no quadrilátero ferrífero.
Em conversa com os engenheiros locais e o engenheiro da empresa Thyssenkupp, ambos mencionaram que os primeiros bancos deveriam ser realizados com caminhões, pois somente esse método poderia garantir a integridade do dreno de fundo da pilha, sem danificá-lo.
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Figura 3-7 - Vista do estéril de pior qualidade sendo encapsulado pelo de melhor
qualidade Geotécnica.
No caso da operação visitada, utilizam-se tratores para espalhar o material, rebater o ângulo de face dos taludes e compactar o material, como pode ser visto na Figura 3-8.
Figura 3-8 - Matérial argiloso, rebatido e compactado pelo trator.
Um dos fatores de segurança que é respeitado na operação do Spreader é o afastamento de 50 m da crista do banco, de modo a evitar que o peso do equipamento, quando próximo do talude, possa causar uma ruptura. Ver Figura 3-9.
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Figura 3-9 – Afastamento de 50 m do equipamento da crista do talude.
3.2.2. Ensaio de densidade in situ
O ensaio de densidade in situ foi escolhido com o objetivo de investigar o comportamento do índice de vazios em profundidade, que indiretamente nos fornece uma forma de interpretar os resultados de resistência.
O método utilizado para realizar o ensaio foi o de abertura de uma cava, seguida da forração do buraco com plástico e preenchimento com água. O material retirado tinha seu peso determinado, e a quantidade de água resultava no volume ocupado por aquela massa. A cava tinha as dimensões cúbicas de 40 cm de aresta. As figuras de 3-10 a 3-13 a mostram a sequencia de execução das cavas, e na Figura 3-13 vê-se a massa proveniente de uma cava acondicionada em sacos plásticos. Essa técnica, ainda que trabalhosa, permitiu grande qualidade de medida, além de proporcionar material para a análise granulométrica e para o teor de umidade. No caso de se encontrar um grande fragmento, a cava em construção era abandonada e outra era executada por entender-se que os grandes fragmentos estavam como que imersos na massa de estéril e não representavam sua densidade.
50 m
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Figura 3-10 - Gabarito para realização do teste de densidade aparente.
Figura 3-11 – Cava de densidade 40 cm x 40 cm x 40 cm.
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Figura 3-12 – Preenchimento da cava com água para densidade.
Figura 3-13 – Material retirado da cava de densidade acondicionado em sacos plástico
para pesagem.
3.2.3. Ensaio de resistência (DCP)
O ensaio de resistência utilizando um penetrômetro conhecido como DCP, ou cone sul-africano, foi escolhido, pois o equipamento é portátil, de fácil utilização, e eficaz para estudo de capacidade de suporte de terrenos superficiais.
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O equipamento constituiu basicamente de duas hastes na vertical e uma régua milimetrada para a leitura da penetração. O peso de 8 Kg é solto em queda livre, golpeando a haste inferior, penetrando-a no solo. Esse deslocamento é medido como a penetração no solo. O equipamento é o mesmo usado por RESENDE (2013) e RESENDE et AL.(2013), que fazem uma apresentação completa sobre o DCP e mostram sua aplicação em controle de compactação de camadas de aterro em barragens de rejeito.
O ensaio apesar de ser simples e rápido, requer que alguns cuidados sejam tomados para não contaminar os resultados, à ocorrência de uma grande resistência devido a alguma pedra de mão. Quando esse fato ocorreu, o ensaio foi abortado e um novo teste foi feito ao lado. Outro fato importante foi de utilizar um nível para manter o equipamento na vertical, evitando desvio do furo.
Em todas as pilhas construídas o método utilizado foi o mesmo, os ensaios com o DCP foram realizados na superfície, figura 3-14, e também dentro das cavas dos ensaios de densidade in situ, como mostrado nas Figuras 3-15 e 3-16.
Figura 3-14 – Realização do ensaio DCP na superfície.
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Figura 3-15 – Aspecto da cava pronta para a realização do ensaio de DCP.
Figura 3-16 – Realização dos ensaios DCP dentro da cava para ensaio da densidade.
3.2.4. Ensaio de teor de umidade
Amostras para o ensaio de teor de umidade foram coletadas durante a escavação da cava para o teste de densidade in situ. A cada 10 cm de profundidade, figura 3-17, uma amostra era retirada com o objetivo de determinar o teor de umidade do material em um total de quatro amostras por cava. As amostras eram acondicionadas em sacos plásticos e encaminhadas ao laboratório da Samarco para pesagem e colocação na estufa mantida a
105-110C durante 12 horas. Após esse período o material era pesado novamente e calculado seu teor de umidade.
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Os ensaios de teor de umidade tiveram o objetivo determinar a densidade seca in situ, além de permitir a verificação se a umidade em profundidade se altera e se esse fator modifica a resistência do material com relação a cada método de disposição.
Figura 3-17 Coleta de amostra para teste de umidade.
3.3. Formação de Pilha pelo método de correia
Construir um depósito de estéril por correia foi a etapa mais difícil dos trabalhos de campo, já que não existe na região um depósito formado usando esse método de disposição. Várias alternativas foram pensadas, porém a mais factível foi utilizar o sistema de britagem de uma planta piloto e fazer as adaptações necessárias.
Para não descaracterizar fisicamente o material, o britador e a peneira classificatória não foram utilizadas. Esses dois sistemas foram selados, forçando o material passar diretamente para as correias. Com essas particularidades e superando algumas dificuldades operacionais montou-se em escala reduzida uma pilha formada por correia.
3.3.1. Arranjo experimental
O sistema de britagem utilizado foi uma planta piloto da empresa PCM e que consiste de um britador, quatro correias transportadoras e dois decks de peneiras. O britador e a peneira não foram utilizados no teste. A figura 3-18 e figura 3-19 dão uma visão geral do sistema e suas dimensões.
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Figura 3-18 – Sistema esquemático do sistema de britagem utilizado para formar a pilha
de correia.
Figura 3-19 - Sistema de Britagem utilizado para formar a pilha por correia.
A formação da pilha consistiu em alimentar o material em um silo e transportar por correia até a parte externa do prédio onde o material foi lançado e formado a pilha. Na figura 3-20 apresenta-se o material utilizado no teste. A sequência de figuras de 3-21 a 3-24 mostram em detalhes partes da montagem do sistema de formação de pilha por correia.
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Figura 3-20 – Material utilizado para realizar a pilha por correia transportadora.
Figura 3-21 - Silo de alimentação da correia.
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Figura 3-22 – Divisor de fluxo da peneira para as correias.
Figura 3-23 - As duas correias formadoras das pilhas.
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Figura 3-24 - Pilhas sendo formadas.
3.3.2. Programa (ou campanha) experimental
Os testes consumiram quatro dias, sendo o primeiro utilizado para preparar o sistema, e nos outros três foram criadas as pilhas e realizados os ensaios com o DCP e de densidade in situ, além de coleta de amostras para granulometria e teor de umidade.
Primeiro dia
No primeiro dia de testes foram criadas duas pilhas com certa superposição, figura 3-25, com objetivo de reproduzir com a máxima fidelidade possível as características da operação real, isto é, descarga do material continuamente e em linha.
Figura 3-25 – Diagrama da superposição das duas pilhas formadas.
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Com a criação das duas pilhas, dois pontos de descarga simultânea, foram formados, servindo de referência para os ensaios de DCP. A altura de queda máxima foi de 3.75 m (inicial) e o tempo de duração foi de 36 min. Ao final, as pilhas formadas chegaram a altura de 1,65 m na pilha 1 e 2,05 m na pilha 2. As Figuras 3-26 e 3-27 mostram detalhes do arranjo experimental e a Figura 3-28, as pilhas formadas.
Figura 3-26 - Altura de queda do material 3,75 m.
As pilhas formadas chegaram a altura de 1,65 m na pilha 1 e 2,05 m na pilha 2.
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Figura 3-27 - Seção esquemática das pilhas.
Figura 3-28 – Foto das pilhas prontas
Ao término da formação das duas pilhas, os topos de ambas foram “quebrados” manualmente para unificarem-se, simulando a formação linear como mostrado na Figura 3-29 e 3-30.
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Figura 3-29 - Seção vertical da unificação das duas pilhas.
Figura 3-30 – Platô para a realização dos ensaios de densidade e DCP.
Com as pilhas unificadas, os ensaios de DCP foram feitos na superfície nos locais das descargas dos materiais. Após os ensaios, uma cava de 40 cm x 40 cm x 40 cm foi aberta manualmente na superfície nivelada para se determinar a densidade in situ das pilhas formadas conforme mostra a figura 3-31.
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Figura 3-31 - Seção vertical das "cavas" para o teste da densidade in situ.
Na Figura 3-30, é interessante registrar que se observou nas pilhas certa segregação de material na base das mesmas, fato que não foi considerado na análise granulométrica de caracterização do estéril da pilha (item 3.1.1).
Segundo dia
No segundo dia de testes optou-se por utilizar todo o material para construir apenas uma pilha. Após a construção da pilha, parte do material no topo foi desmontado, a fim de criar uma plataforma, que possibilitasse os trabalhos dos ensaios de DCP e o ensaio de densidade in situ. As figuras de 3-32 a 3-33 mostram a pilha formada e o arranjo experimental para esses ensaios. Notar a segregação de material na base (Figura 3-34)
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Figura 3-32 - Desenho esquemático representando a pilha construída.
.
Figura 3-33 - Desenho esquemático representando o platô para realização dos ensaios
de DCP e densidade.
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Figura 3-34 - Pilha única construída com a massa total da amostra.
Foram realizados quatorze ensaios de DCP e uma medida de densidade in situ. Os ensaios DCP foram realizados na região central da pilha onde existe um maior confinamento. Com exceção dos ensaios PCV 13 e PCV 14, todos os outros foram feitos dentro da cava criada para o ensaio da densidade in situ, ou seja, a 40 cm da superfície. A cota desses dois pontos foi 39 cm mais baixa que os outros (79 cm da superfície), para verificar se em uma cota mais baixa o confinamento seria maior, porém os dados obtidos não foram conclusivos. As figuras 3-35 e 3-36 mostram detalhes da realização dos ensaios de densidade in situ e DCP.
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Figura 3-35 – Platô formado para realizar os ensaios de DCP e Densidade.
Figura 3-36 – Ensaio de DCP dentro da cava do ensaio de densidade (PCV 13 e PCV
14).
Terceiro dia
No último dia de teste foi formada apenas uma pilha com toda a amostra, porém algumas diferenças foram feitas. Foram construídos dois platôs com cotas diferentes e utilizado uma placa de aço (71 cm x 40 cm) com um furo no centro para simular o confinamento do material disposto para os primeiros golpes do DCP (ensaios na superfície). Ver detalhes da placa na Figura 3-37 e do arranjo experimental nas figuras de 3-38 a 3-42.
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Figura 3-37 – Placa de aço (71 cm x 40 cm) utilizada para confinar o material.
Figura 3-38 – Descrição da pilha construída.
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Figura 3-39 – Descrição da pilha com o platô na cota 1
Figura 3-40 – Descrição da pilha com o platô na cota 2.
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Figura 3-41 – Pilha formada no terceiro dia de testes
Figura 3-42 – Platô na cota 1.
Na utilização da placa para confinar o material, duas pessoas ficaram sobre a placa para exercer uma pressão de confinamento, a massa aplicada sobre a placa foi de 169 kg, conforme a Figura 3-43.
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Figura 3-43 – Utilização da placa de confinamento com uma carga de 169 Kg.
Dois ensaios de densidade in situ (um em cada platô) e trinta e dois ensaios DCP foram realizados. Destes últimos, doze foram feitos na superfície do platô na cota 1, oito ensaios foram feitos dentro da cava do ensaio de densidade no platô na cota 1, e os doze ensaios restantes foram feitos na superfície do platô da cota 2. Não foi possível realizar os ensaios dentro da cava do ensaio de densidade in situ no platô na cota 2, pois na hora do ensaio começou a chover, o que descaracterizou a umidade do material. A figura 3-44 mostra a montagem inicial para o ensaio de densidade in situ no platô 2.
Figura 3-44 – Ensaios realizado no platô da cota 2.
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3.4. Formação de depósito de estéril pelo método de bancadas ou Ponta de aterro
Os testes seguintes foram realizados na empresa Samarco Mineração S.A em uma das suas pilhas de estéril em operação com o objetivo de simular a operação tradicional de disposição em bancadas ou ponta de aterro. A figura 3-45 mostra a localização do depósito de estéril de João Manoel onde foram realizados os testes.
Figura 3-45 – Localização geográfico do depósito de estéril de João Manoel..
O depósito de estéril de João Manoel começou a operar com o método de disposição ascendente em 1992 quando a Samarco iniciou a lavra em Alegria, porém o método utilizado era o de bancadas. Essa forma de disposição começou a mudar no início da década de 2000, quando os procedimentos de segurança ficaram mais rígidos e a formação da pilha em camadas começou a ser a regra. Hoje em dia, a operação de disposição de estéril na Samarco é feita de forma ascendente por camadas.
Para a realização dos dois testes, camada e ponta de aterro, foram escolhidos dois locais distintos dentro da própria pilha de estéril, para que um teste não influenciasse o outro. A figura 3-46 dá ideia dessas diferentes localizações.
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Figura 3-46 - Localização geográfica dos dois testes realizados na pilha de estéril João
Manoel.
Para realizar o teste do DCP em uma pilha disposta em ponta de aterro tivemos que simular em escala real tal atividade. Uma área da pilha de estéril foi selecionada e operada em ponta de aterro para que pudéssemos realizar os testes. A altura desse banco foi de 3,31 m e toda a operação respeitou os procedimentos internos de segurança. As figuras 3-47 e 3-48 ilustram o local dos testes e a formação do depósito em bancada ou ponta de aterro.
Figura 3-47 – Trator trabalhando em ponta de aterro para preparar a área do teste.
Local Teste Bancada
Local Teste Camada
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Figura 3-48 – Local do teste em ponta de aterro.
Na campanha de testes no depósito de ponta de aterro, foram feitas várias medidas em profundidades de modo a se verificar se haveria mudança de comportamento em termos de densidade e resistência (taxa de penetração do DCP). Para isso, foi utilizada uma retro escavadeira para abrir uma cava em degraus (três platôs) de altura aproximadamente de 1m, tendo-se o cuidado de não pertubar o material do depósito tal e qual foi formado. As figuras de 3-49 a 3-51 mostram detalhes do trabalho realizado para formar os platôs para os ensaios.
Figura 3-49 – Dimensão e geometria da cava aberta para realização dos ensaios.
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Figura 3-50 – Secção em perfil dos platôs onde foram realizados os ensaios.
Figura 3-51 - - Visão dos platôs abertos para realização dos ensaios.
Com os platôs formados, selecionaram-se os locais para a realização dos ensaios de densidade in situ e DCP, como se pode ver na figura 3-51:
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Figura 3-52 – Localização em planta os ensaios de DCP e densidade.
Os ensaios de densidade foram realizados nos locais pré-selecionados,
figura 3-52. Os ensaios de DCP também foram selecionados nas mesmas elevações dos ensaios de densidade in situ e alguns deles foram feitos dentro das cavas, conforme figuras 3-53 a 3-55.
Figura 3-53 – – Localização dos ensaios de densidade in situ e de coleta de amostras
granulométricas.
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Figura 3-54 -Diagrama em perfil dos ensaios DCP.
Figura 3-55 – Realização dos ensaios de DCP nos banco abertos
Em média foram realizados quatro ensaios DCP por ponto, alguns na superfície dos bancos e outros no fundo das cavas executadas para os ensaios de densidade in situ. Ao todo foram realizados quarenta e oito ensaios.
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3.5. Formação de depósito de estéril pelo método em camada
Os testes realizados pelo método de camadas foram executados também em área da pilha de estéril João Manoel pertencente à Samarco Mineração S.A. O empilhamento do estéril foi realizado por meio de um trator espalhando o material trazido pelos caminhões formando uma camada. Os caminhões utilizados foram CAT 789 com capacidade de transporte de 177 t.
Em seguida ao espalhamento e nivelamento realizado pelo trator, novo ciclo de descarga pelos caminhões e nivelamento se repetia com camadas de aproximadamente 1,5 m de altura. Esse processo de espalhamento e tráfego de equipamentos parece dar certa compactação ao material aumentando assim sua resistência. As Figuras de 3-56 a 3-58 dão a sequência construtiva da técnica.
Figura 3-56 – Caminhão dispondo estéril no método de camadas.
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Figura 3-57 – Pilhas de material dispostos pelos caminhões no método de camadas.
Figura 3-58 – Praça onde as pilhas foram quebradas e niveladas pelo trator.
O processo de abertura dos platôs para a realização dos ensaios foi o mesmo realizado no teste do método de ponta de aterro. Uma escavadeira foi utilizada para a abertura de platôs sem perturbação do material tal e qual foi formado, isso quer dizer que o peso da escavadeira não exerceu pressão nos bancos onde foram testados os DCP. As Figuras de 3-59 a 3-61 mostram detalhes da locação dos testes realizados.
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Figura 3-59 – Dimensão da cava e platô para os ensaios de densidade e DCP no método
por camadas.
Figura 3-60 – Cava do método de camadas.
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Figura 3-61 – Seção vertical com as dimensões dos platôs e suas respectivas cotas.
Os ensaios de densidade in situ foram realizados utilizando o mesmo procedimento das outras pilhas (cava e preenchimento com água) e também foram coletadas amostras de 10 em 10 cm para determinação de teor de umidade das cavas. A Figura 3-62 mostra a locação dos pontos onde esses ensaios foram realizados.
Figura 3-62 – Localização das cavas dos ensaios de densidade in situ.
Após os ensaios de densidade, químicos e granulométricos, foram realizados os ensaios de DCP. Esses ensaios foram realizados da mesma forma já descritos para outras pilhas e sua locação é mostrada na Figura 3-63.
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Figura 3-63 – Localização dos ensaios de DCP dentro e fora das cavas de densidade in
situ.
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4. Discussão dos Resultados
Neste capítulo serão apresentados, analisado e discutido os resultados dos ensaios aplicados nas pilhas que representam cada método construtivo. Os ensaios de teor de umidade, densidade in situ e resistência (DCP), foram aplicados criteriosamente no mesmo material e replicando a realidade operacional, quando isso foi possível.
4.1. Método de empilhamento por correia
Os ensaios que simularam a construção da pilha por correia, foram realizados na empresa PCM durante quatro dias. Um dia foi utilizado para ajustar o sistema, como fechar a malha da peneira e abrir ao máximo a mandíbula do britador para que o material não sofresse alteração na granulometria. Nos outros três dias os ensaios ocorreram de fato.
4.1.1. Resultados do primeiro dia
As tabelas 4-1 e 4-2 mostram os resultados densidade in situ e teor de umidade média do primeiro dia de testes (duas pilhas simulando disposição linear, no tempo de). Percebe-se a baixa dispersão nos teores de umidade médios e a excelente reprodutibilidade de condições para a medida de densidades in situ nas pilhas 1 e 2.
Tabela 4-1 – Resultado dos ensaios de umidade do primeiro dia de teste.
1º dia de teste Teor de Umidade (%)
Cava Pilha 1 8.81
Cava Pilha 2 9.60
Média 9.20
Tabela 4-2 – Resultado dos ensaios de densidade do primeiro dia de teste.
1º dia de teste Densidade in situ (g/cm3)
Cava Pilha 1 1.94
Cava Pilha 2 1.94
Média 1.94
Na figura 4-1 e tabela 4-3 são apresentados os resultados de DCP também do primeiro dia de testes, todos feitos na superfície do platô formado
79
após o arrasamento das pilhas, três deles na pilha 1 (final “a” na identificação) e os outros quatro na pilha 2(final “b” na identificação) .
Figura 4-1– Curvas de penetração dos ensaios DCP no primeiro dia.
Tabela 4-3 – Primeiro dia de ensaio de DCP
Ensaio DCP (mm/golpe)
PCV 01 a 374.0 PCV 01 b 431.0 PCV 02 a 252.0 PCV 02 b 361.0 PCV 03 a 357.0 PCV 03 b 862.0 PCV 04 b 156.0
Os sete resultados de DCP mostram que apenas dois golpes foram necessários para alcançar o limite da haste do equipamento (100 cm), com exceção, de um ensaio que obteve apenas um golpe, com a penetração de 862 mm/golpe. A análise estatística desses ensaios permite concluir que se houver a exclusão do “outlier” (PCV03b) o DCP médio fica em torno de 322 (Coeficiente de Variação, CV=28%). A figura 4-2 ilustra a distribuição normal de Gauss dos resultados.
80
Figura 4-2– Distribuição normal de Gauss dos resultados de DCP do primeiro dia
4.1.2. Resultados do Segundo dia
Os resultados dos ensaios no segundo dia de testes (pilha única) estão nas tabelas 4-4 e 4-5 para o teor de umidade e a densidade in situ, respectivamente. De novo tem-se baixa dispersão nos resultados de teor de umidade, que aliás apresenta valores quase que idênticos ao do primeiro dia. Para a densidade in situ apenas um resultado foi obtido ligeiramente superior ao do primeiro dia.
Tabela 4-4 - Segundo dia de ensaio de umidade.
2º dia de teste Teor de Umidade (%)
Cava Pilha 1 9.82
Cava Pilha 2 9.47
Média 9.65
Tabela 4-5 - Segundo dia de ensaio de densidade.
2º dia de teste Densidade in situ (g/cm3)
Cava Pilha 1 2.09
Média 2.09
100 200 300 400 500 600 700 800 900 1000
DCP (mm/golpe)
0
1
2
3
Fre
qu
ên
cia
Dist. Pop.1
Dist. Geral
81
Figura 4-3 - Curvas de penetração dos ensaios DCP no segundo dia.
Tabela 4-6- Segundo dia de ensaio de DCP.
Ensaio DCP (mm/golpe)
PCV 05 342.0 PCV 06 230.0 PCV 07 343.0 PCV 08 216.5 PCV 09 849.0 PCV 10 254.8 PCV 11 267.5 PCV 12 242.5 PCV 13 369.5 PCV 14 237.2 PCV 15 248.5 PCV 16 427.0 PCV 17 277.0 PCV 18 292.0
Os resultados de DCP mostram que na maioria dos ensaios foi possível aplicar-se pelo menos 3 golpes para atingir o limite de 100 cm, indicando um aumentando na resistência em relação aos resultados do primeiro dia. A explicação possível seria devido a um maior confinamento, já que a pilha do segundo dia sendo mais alta possibilitou a formação de um platô de maior área. A análise estatística dos resultados, tirando novamente o “outlier” (PCV09), dá uma média de DCP = 288 (CV=21%). Esse resultado é 78% do valor obtido no primeiro dia. A figura 4-4 ilustra a distribuição normal de Gauss dos resultados.
82
Figura 4-4 - Distribuição normal de Gauss dos resultados de DCP do segundo dia
4.1.3. Resultados do Terceiro dia
A tabela 4-7 mostra os resultados dos ensaios de densidade in situ no terceiro dia (aquele em que foi formada uma pilha única em 52 min e construído dois platôs em cotas diferentes). É interessante notar que platô 2 mais profundo na pilha apresentou praticamente a mesma densidade do ensaio numa cota superior (platô 1). Constata-se também que os valores do terceiro dia igualam-se praticamente ao do segundo dia (pilha única também, mas apenas um platô).
Tabela 4-7 - Resultado dos ensaios de densidade do terceiro dia de teste.
3º dia de teste Densidade in situ (g/cm3)
Cava Platô 1 2.05
Cava Platô 2 2.08
Média 2.06
Na figura 4-5 e tabela 4-8 são apresentados os resultados do ensaio DCP para o terceiro dia de testes. Ao todo são trinta e dois, os doze primeiros na superfície do platô 1, os oito seguintes dentro da cava dos ensaios de densidade in situ, também do platô 1, e os últimos doze na superfície do platô 2. É interessante notar que o platô 2 esta na mesma altura do platô do segundo dia.
200 300 400 500 600 700 800 900 1000 1100
DCP (mm/golpe)
0
2
4
6
8
10
Fre
qu
ên
cia
Distr. Pop.1
Dist. Geral
83
Figura 4-5 - Curvas de penetração dos ensaios DCP no terceiro dia.
Tabela 4-8 – Terceiro dia de ensaio de DCP
Ensaio DCP (mm/golpe)
PCV 19 808.0 PCV 20 750.0 PCV 21 901.0 PCV 22 1000.0 PCV 23 846.0 PCV 24 340.0 PCV 25 1000.0 PCV 26 1000.0 PCV 27 822.0 PCV 28 376.0 PCV 29 313.0 PCV 30 797.0 PCV 31 257.5 PCV 32 284.0 PCV 33 890.0 PCV 34 271.0
84
PCV 35 421.0 PCV 36 892.0 PCV 37 777.0 PCV 38 303.0 PCV 39 420.0 PCV 40 353.5 PCV 41 394.5 PCV 42 389.5 PCV 43 945.0 PCV 44 630.0 PCV 45 302.0 PCV 46 251.0 PCV 47 430.0 PCV 48 308.0 PCV 49 369.0 PCV 50 354.0
A análise geral dos resultados do ensaio DCP do terceiro dia sem identificar os “outliers” tem uma DCP médio de 569 (CV=48%), valor muito acima dos obtidos nos dias anteriores mesmo se fosse incluído toda a população de resultados. Observe-se a o alto coeficiente de variação. A Figura 4-6 mostra a distribuição de frequência de todos os resultados. Percebe-se claramente a existência de duas populações estatísticas de resultados de DCP, uma com média 341 (CV=16%) e outra com média 861 (CV=12%).
Figura 4-6 - Distribuição normal de Gauss de todos os resultados de DCP do terceiro
dia
Numa análise mais detalhada, abrindo um pouco os resultados, inicialmente com os doze primeiros do platô 1, tem-se DCP médio de 746 (CV=33%). Caso se excluíssem os “outliers” (neste caso, PVC24, PVC28 e
200 300 400 500 600 700 800 900 1000 1100
DCP (mm/golpe)
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
Fre
qu
ên
cia
Dist. Pop. 1
Dist. Pop. 2
Dist. Geral
85
PVC29) a média iria para DCP=880 (CV=11%). Caso os “outliers” sejam considerados outra população, esta seria com DCP médio 343 (CV=8%). A Figura 4-7 mostra a distribuição dos resultados de DCP para o platô 1.
Figura 4-7 - Distribuição normal de Gauss dos resultados de DCP do terceiro dia, platô
1
Passando para segundo conjunto de resultados (8), DCP dentro da cava do platô 1, tem-se para todo o grupo o DCP médio de 512 (CV=53%). Caso se excluam “outliers” (PCV33, PCV36, PCV37), o valor médio cai para DCP=307 (CV=19%). Caso se considerem os “outliers” como outra população, tem-se DCP médio 853 (CV=6%). A Figura 4-8 mostra a distribuição dos resultados de DCP para o platô 1, ensaios dentro da cava do ensaio de densidade in situ.
300 400 500 600 700 800 900 1000 1100 1200
DCP (mm/golpe)
0
1
2
3
4F
req
uên
cia
Dist. Pop. 1
Dist. Geral
86
Figura 4-8 - Distribuição normal de Gauss dos resultados de DCP do terceiro dia, platô
1, dentro da cava dos ensaios de densidade in situ.
Com o último conjunto (12), DCP na superfície do platô 2 (aquele que está na mesma elevação do platô do segundo dia), tem-se para todo o conjunto DCP=428 (CV=42%). Caso se excluam os “outliers” (PCV43, PCV44), o valor médio vai para DCP= 357 (CV=15%). Figura 4-9 mostra a distribuição dos resultados de DCP para o platô 2.
Figura 4-9 Distribuição normal de Gauss dos resultados de DCP do terceiro dia, platô 2
200 300 400 500 600 700 800 900 1000 1100
DCP (mm/golpe)
0
1
2
3
4
Fre
qu
ên
cia
Dist. Pop. 1
Dist. Pop. 2
Dist. Geral
200 300 400 500 600 700 800 900 1000 1100
DCP (mm/golpe)
0
1
2
3
4
5
6
7
8
Fre
qu
ên
cia
Dist. Pop.1
Dist. Geral
87
4.1.4. Comparação e conclusão parcial do método por correia
No tocante às densidades in situ os valores apresentados pelo segundo e terceiro dia são muito próximos, com média de 2.07 g/cm3 (CV=0.8%). Já na comparação com o primeiro dia, a diferença chega a 7% (a densidade é menor no primeiro dia). A média global dá um valor 2.02 g/cm3 (CV=3%).
O teor de umidade teve determinações no primeiro e no segundo dias, e praticamente a série mostra baixa dispersão (CV=4%) e valor médio de 9.4%.
A análise dos resultados do ensaio DCP é bem mais complexa. Nos três dias de ensaio houve variações na forma de construir a pilha ou de como realizar os ensaios, além da quantidade de cada série. Alguns fatores que poderiam ter influência nos resultados podem ser citados: altura de queda, velocidade (vazão) de formação das pilhas, confinamento lateral, e presença aleatória de pedregulhos e fragmentos (dificultam a penetração do DCP).
Dos fatores acima, a altura de queda e a vazão não puderam ser muito exploradas pela pequena variação delas nos arranjos experimentais executados. Assim sobram para explicar os resultados a granulometria e o confinamento.
O material da pilha tem uma textura visualmente grosseira, classificado como GC ou GM, e distribuição granulométrica com grande percentual de material graúdo (77% retido na #200, 45% de tamanho maior 1cm, 10% maior que 10cm). No entanto, há um percentual alto de finos, do ponto de vista geotécnico, 23%. A esse aspecto granulométrico, há ainda um presumível arranjo fofo. Todas essas caraterísticas parecem justificar o fato da análise geral dos dados identificar duas populações de resultados como mostrado na tabela 4-9.
Tabela 4-9 – Comparação de casos para testar a justificativa de duas populações.
Análise População 1 População 2
DCP médio (Coef. Variação)
No. Residual (%)
DCP médio (Coef. Variação)
No. Residual (%)
Primeiro dia 322 (CV=28%) 6 (86%) 862 1 (14%)
Segundo dia 288 (CV=22%) 13 (93%) 849 1 (7%)
Terceiro dia 341 (CV=16%) 18 (56%) 861 (12%) 14 (44%)
Constata-se que ambas as populações mostradas na Tabela 4-9 tem dispersão baixa e os valores da população 1 se encontram entre 288 e 341 (média ponderada = 319), e a população 2 se apresenta com valores muito próximos, com média ponderada = 860.
O que se pode depreender daqui seria que ao bater o DCP há chances de se encontrar material fofo, mas pedregulhoso (população 1, média 322), ou material fofo, mas fino (população 2, média 860), figura 4-10.
88
Figura 4-10 – Textura do material dentro da cava do ensaio de densidade
O outro fator que pode explicar também os resultados é o aspecto de confinamento. Por esse título entende-se no caso da pilha as situações com maior ou menor área (platô) para centrar as diversas determinações de DCP longe das bordas. Essa situação é melhor identificada no terceiro dia quando se faz ensaios no platô 1 (menor área, menor confinamento) e no platô 2 (maior área e maior confinamento), figura 4-10. A situação do platô 2 também existe no caso do segundo dia e também nos ensaios de DCP dentro da cava do platô 1. A tabela 4-10 mostra essa comparação.
Figura 4-11 - Acréscimo do confinamento lateral em função do segundo platô
89
Tabela 4-10 – Comparação de casos para testar a justificativa de confinamento.
Análise População 1 População 2
DCP médio (Coef. Variação)
No. Residual (%)
DCP médio (Coef. Variação)
No. Residual (%)
Terceiro dia, platô 1 343 (CV=8%) 3 (25%) 880 (CV=11%) 9 (75%)
Terceiro dia, platô 2 357 (CV=15%) 10 (83%)
Terceiro dia, platô 1, dentro da cava
307 (CV=19%) 5 (62%) 853 (CV=6%) 3 (38%)
Segundo dia 288 (CV=22%) 13 (93%) 849 1 (7%)
Um reforço de argumento pode ser visto quando se compara a distribuição normal do terceiro dia, platô 1, Figura 4-7, com a distribuição combinada do terceiro dia - platô 2 + terceiro dia - platô 1 - cava + segundo dia, tal como mostrado na figura 4-12.
Figura 4-12 – Distribuição normal de Gauss dos resultados de DCP para casos
combinados: segundo dia + terceiro dia – platô 1- cava+ terceiro dia – platô 2
Tem-se para o caso combinado, o DCP médio é 316 (CV=21%) da população 1 (com 28 resultados, 82% do total) e DCP médio de 831 (CV=12%) da população 2 (com 6 resultados, 18% do total).
Essa última análise parece ser a mais representativa do método de disposição por correia. Pois, ela contém o material da pilha (sua distribuição granulometria em peso) e também é as situações de maior confinamento.
200 300 400 500 600 700 800 900 1000 1100
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17Dist. Pop. 1
Dist. Pop. 2
Dist. Geral
90
4.2. Método de empilhamento por bancada
Nas tabelas 4-11 e 4-12 e figura 4-13 mostram os resultados de teor de umidade executados a partir de amostras coletadas nas cavas dos ensaios de densidade in situ. Os ensaios foram realizados em duas seções. Constata-se que os perfis de umidade das duas seções são distintos, mas se apresentam quase que paralelos, defasados de aproximadamente 4%. O teor de umidade é maior próximo à superfície, diminui abaixo dela, ficando com pouca variação em profundidade. Os resultados na profundidade 3.5 m estão fora da seção 2. O valor médio de teor de umidade do empilhamento teste em bancada está em torno de 11.4% (CV=26%) o que difere pouco daquele valor observado no método de correia (9.4%).
Tabela 4-11 – Teor de umidade na seção 1.
Teor de Umidade Bancada na Seção 1 Profundidade (cm)
PAT01 11.1% 25
PAT02 6.8% 157
PAT03 7.9% 283
Tabela 4-12 - Teor de umidade na seção 2
Teor de Umidade Bancada na Seção 2 Profundidade (cm)
PAT04 14.0% 26
PAT05 10.7% 153
PAT06 11.6% 283
PAT07 12.4% 359
PAT08 16.8% 359
91
Figura 4-13 - Perfis de teor de umidade no depósito teste de empilhamento por bancada
Os resultados de densidade in situ com a profundidade acham-se mostrados nas tabelas 4-11 e 4-12 e na figura 4-13. Eles estão organizados em duas seções e foram executados nos platôs da cava escavada no deposito teste do método de bancada.
Tabela 4-13 – Resumo das densidades dos ensaios na seção 1.
Densidade Bancada na Seção 1 (g/cm3) Profundidade (cm)
PAT01 2.82 26
PAT02 2.40 157
PAT03 2.27 293
Tabela 4-14 - Resumo das densidades dos ensaios na seção 2.
Densidade Bancada na Seção 2 (g/cm3) Profundidade (cm)
PAT04 2.36 0
PAT05 2.12 157
PAT06 2.21 293
PAT07 2.17 350
PAT08 1.98 350
0 4 8 12 16 20
Teor de Umidade (%)
400
300
200
100
0
Pro
fun
did
ad
e (
cm
)
Seção 1
Seção 2
92
Figura 4-14 - Perfis de densidade in situ no depósito teste de empilhamento por
bancada.
Na análise da figura 4-14 percebe-se que os perfis de densidade das duas seções tem desenvolvimento semelhante, com valores mais elevados na superfície que decaem em profundidade. Os resultados confirmam a expectativa, pois o método construtivo de ponta de aterro imprime um diferencial no material mais superficial em relação aos estéreis em níveis mais profundos. Os primeiros estão sob ação próxima do tráfego intenso de equipamentos e de seu peso (caminhão trazendo material e trator espalhando na praça), fatores que se atenuam em profundidade, já que se trata de espessas camadas de material (bancos).
Nas figuras4-15 e 4-16, e tabela 4-15 e 4-16, são mostrados os resultados do ensaio DCP executados nos degraus formados dentro da cava construída no banco de ponta de aterro. Parte deles foi feito na superfície desses bancos (platôs) e parte nas cavas dos ensaios de densidade in situ (cf. item 3.4).
1.6 1.8 2 2.2 2.4 2.6 2.8 3
Densidade in situ
400
300
200
100
0
Pro
fun
did
ad
e (
cm
)
Dens. total seção 1
Dens. total seção 2
Dens. seca seção 1
Dens. seca seção 2
93
Figura 4-15 – Gráfico dos resultados dos ensaios do método ponta de aterro.
94
Cada ensaios de DCP foi representado em forma gráfica a fim de obter a equação da curva de cada ensaio:
Tabela 4-15 – Valores de DCP no método de bancada na seção .
DCP Bancada Seção 1
Ensaio DCP (mm/golpe) Profundidade (cm)
PAT 01 furo 14.1 32.6
PAT 01 furo_1 13.7 32.9
PAT 01 furo_2 9.8 32.5
PAT 01 furo_3 12.3 30.0
PAT 01 superficie 10.2 4.0
PAT 01 superficie_1 13.8 3.5
PAT 02 furo 8.6 170.5
PAT 02 furo_1 20.4 169.6
PAT 02 furo_2 14.0 168.2
PAT 02 furo_3 7.4 170.9
PAT 02 superficie 47.0 124.8
PAT 02 superficie_1 30.8 126.6
PAT 03 furo 22.5 232.5
PAT 03 furo_1 25.4 231.5
PAT 03 furo_2 20.8 233.6
PAT 03 furo_3 18.5 233.0
PAT 03 superficie 23.5 231.2
PAT 03 superficie_1 16.7 230.4
PAT 03 superficie_2 36.1 230.8
Tabela 4-16 – Valores de DCP no método de bancada na seção 2.
DCP Bancada Seção 2
Ensaio DCP (mm/golpe) Profundidade (cm)
PAT 04 furo 14.7 35.3
PAT 04 furo_1 17.6 34.2
PAT 04 furo_2 38.3 35.8
PAT 04 furo_3 20.6 37.5
PAT 04 superficie 12.7 7.1
PAT 04 superficie_1 14.0 5.9
PAT 05 furo 20.1 166.4
PAT 05 furo_1 23.0 167.0
PAT 05 furo_2 40.6 169.2
PAT 05 furo_3 31.6 166.9
PAT 05 superficie 30.4 126.0
PAT 05 superficie_1 25.8 126.0
PAT 06 furo 36.4 274.8
PAT 06 furo_1 37.4 274.1
95
PAT 06 furo_2 25.6 275.0
PAT 06 furo_3 46.6 273.8
PAT 06 superficie 12.4 270.0
PAT 06 superficie_1 31.1 232.7
PAT 07 furo 45.9 365.3
PAT 07 furo_1 38.1 365.0
PAT 07 furo_2 42.1 363.8
PAT 07 superficie 50.4 323.6
PAT 07 superficie_1 22.5 322.4
PAT 08 furo 40.3 362.3
PAT 08 furo_1 45.3 365.4
PAT 08 furo_2 25.7 364.4
PAT 08 furo_3 45.3 364.7
PAT 08 superficie 36.2 326.6
PAT 08 superficie_1 42.7 326.5
Figura 4-16 - – Perfis de DCP no método de bancada.
A análise do gráfico 4-16 de taxa de penetração do cone (DCP) no método por bancada tem o comportamento análogo a realizada para densidade in situ. Nas duas seções observa-se que a resistência diminui da superfície em profundidade devido à deficiência de compactação. Próximo à superfície as várias passadas do equipamento densificam e aumentam a resistência do material. Esse efeito se atenua em profundidade devido ao distanciamento da causa, gerando um material sub-compactado.
96
Um olhar mais de detalhe nos resultados mostra na seção 1 valores de DCP dentro da cava são em média menores (maior resistência) do que os que foram executados na superfície. Para a seção 2 esse fato não aparece. No comparativo da seção 1 com a 2, os valores da seção 1 são menores, demonstrando consistência com o já observado no perfil de densidades.
4.3. Método de empilhamento por camada
.
Os resultados da determinação do teor de umidade obtidos a partir de amostras coletadas nas cavas dos ensaios de densidade in situ no depósito teste de empilhamento por camada acham-se mostrados na figura 4-17 e tabelas 4-17 e 4-18. Os valores de umidade das duas seções de ensaios são maiores na superfície (média de 14%) e decrescem quase que linearmente em profundidade até uma média de 9%. Quase não há distinção entre os valores dos dois perfis.
Figura 4-17 - Perfis de teor de umidade no depósito teste de empilhamento por
camada
0 4 8 12 16
Teor de Umidade (%)
500
400
300
200
100
0
Pro
fun
did
ad
e (
cm
)
Seção 1
Seção 2
97
Tabela 4-17 – Teor de umidade na seção 1.
Teor de Umidade Camada na Seção 1 (%) Profundidade (cm)
PCA01 13.4% 26
PCA02 12.8% 148
PCA03 11.2% 286
PCA04 8.6% 385
Tabela 4-18 - Teor de umidade na seção 2.
Teor de Umidade Camada na Seção 2 (%) Profundidade (cm)
PCA05 14.5% 27
PCA06 12.0% 148
PCA07 10.2% 286
PCA08 10.1% 385
Os resultados de densidade in situ são mostrados na figura 4-18 e tabelas 4-19 e 4-20 para as duas seções executadas no depósito teste de empilhamento por camada. Neste caso as densidades crescem da superfície em profundidade principalmente na seção 1. Na base do depósito os valores de densidade tem uma redução significativa.
Figura 4-18 - Perfis de densidade in situ obtidos em ensaios no depósito teste de
empilhamento por camada
1.6 1.8 2 2.2 2.4 2.6
Densidade in situ
500
400
300
200
100
0
Pro
fun
did
ad
e (
cm
)
Dens. total seção 1
Dens. total seção 2
Dens. seca seção 1
Dens. seca seção 2
98
Tabela 4-19 – Resumo das densidades dos ensaios na seção 1.
Densidade Camada na Seção 1 (g/cm3) Profundidade (cm)
PCA01 1.95 25
PCA02 2.17 158
PCA03 2.44 307
PCA04 2.32 410
Tabela 4-20 - Resumo das densidades dos ensaios na seção 2.
Densidade Camada na Seção 2 (g/cm3) Profundidade (cm)
PCA05 2.21 25
PCA06 2.32 158
PCA07 2.22 307
PCA08 2.06 410
A representação gráfica dos ensaios DCP e seus valores aparecem nas Figuras 4-19 e 4-20, e nas tabelas 4-21 e 4-22, respectivamente. Foram realizados quarenta e oito ensaios DCP em duas seções, sendo alguns deles a partir da superfície dos platôs da escavação executada no depósito teste e outros dentro das cavas dos ensaios de densidade in situ, de modo análogo ao que foi realizado no depósito de bancadas.
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Figura 4-19 - Gráfico dos resultados dos ensaios do método em camadas.
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Tabela 4-21 – Valores de DCP no método de camada na seção 1.
DCP Camada Seção 1
Ensaio DCP (mm/golpe) Profundidade (cm)
PCA 01 furo 49.8 34.2
PCA 01 furo1 49.4 35.5
PCA 01 furo2 53.6 35.5
PCA 01 furo3 37.5 37.7
PCA 01 superficie 16.9 5.5
PCA 01 superficie1 19.0 6.2
PCA 01 superficie2 14.5 5.8
PCA 01 superficie3 22.2 8.4
PCA 01 superficie4 14.7 8.5
PCA 01 superficie5 13.4 10.2
PCA 02 furo 4.7 172
PCA 02 furo1 4.6 173.3
PCA 02 furo2 4.2 173.6
PCA 02 superficie 10.8 131.9
PCA 02 superficie1 6.8 134.3
PCA 02 superficie2 8.5 133.9
PCA 02 superficie3 9.4 131.7
PCA 02 superficie4 10.9 134.7
PCA 02 superficie5 15.7 133
PCA 03 furo 10.5 323.9
PCA 03 furo1 10.7 323.6
PCA 03 superficie 8.0 286
PCA 03 superficie1 9.0 280.2
PCA 03 superficie2 7.7 278.9
PCA 03 superficie3 12.8 280.8
PCA 03 superficie4 46.4 281.5
PCA 03 superficie5 30.1 282.7
PCA 04 furo 25.2 421
PCA 04 furo1 39.7 420.7
PCA 04 furo2 36.9 419.3
PCA 04 superficie 38.7 379.1
PCA 04 superficie1 23.2 378.5
PCA 04 superficie2 13.9 382.2
PCA 04 superficie3 15.6 381.6
PCA 04 superficie4 29.9 380.6
PCA 04 superficie5 38.1 379.9
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Tabela 4-22 - Valores de DCP no método de camada na seção 2.
DCP Camada Seção 2
Ensaio DCP (mm/golpe) Profundidade (cm)
PCA 05 furo 21.2 2.7
PCA 05 furo1 16.0 2.3
PCA 05 furo2 19.6 2.9
PCA 06 furo 11.4 173.3
PCA 06 furo1 11.3 175.7
PCA 06 furo2 11.6 174.6
PCA 07 furo 41.6 320.4
PCA 07 furo1 19.8 320.7
PCA 07 furo2 37.1 319.8
PCA 08 furo 34.1 420.1
PCA 08 furo1 30.1 419.4
PCA 08 furo2 27.1 420.4
Figura 4-20 - Perfis de DCP no método de camada.
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Os resultados do ensaio DCP para depósito em camadas mostram na média que tanto para seção 1 como para seção 2 há valores mais elevados na superfície, que depois se reduzem em profundidade, mas que em níveis mais baixos apresenta valores novamente maiores. A interpretação desses resultados deve ser feita lembrando que nesse método construtivo as camadas tem espessura de 1,5m, a assim a certas profundidades é de se esperar uma diminuição do DCP. O perfil típico seria como que uma sucessão de “Ss
4.4. Comparação entre os métodos de empilhamento pelos resultados de ensaio de umidade
Como esperado o teor de umidade encontrado foi praticamente o mesmo nos três depósitos testes, uma vez que foram executados na mesma época e a partir da mesma frente de lavra. A Figura 4-21 traz a comparação de umidade nos depósitos testes.
Figura 4-21 – Comportamento da umidade em profundidade por método construtivo.
Como é possível observar na figura 4-21 os valores de umidade não alteram em profundidade e nem em função do método, com isso no caso dos testes de densidade e resistência nenhum comportamento pode ser explicado devido à umidade do material.
4.5. Comparação entre os métodos de empilhamento pelos resultados de densidade in situ
Quando comparamos as densidades pelo método de disposição podemos ver o comportamento de cada método em profundidade, figura 4-22.
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Figura 4-22 – Comparativo das densidades total in situ pelos três métodos de
disposição.
No método em camada a densidade tende a aumentar ligeiramente em profundidade, isso provavelmente devido ao peso próprio das camadas e também ao adicional de energia de compactação na construção das camadas superiores especialmente aquela logo acima (número de passadas).
No método em bancadas a densidade tende a diminuir sensivelmente a pequena profundidade e mais ligeiramente em maior, provavelmente porque a espessura lançada é grande e a influência do tráfego dos equipamentos é progressivamente menor em profundidade, com uma mudança mais abrupta a pequena profundidade. Com isso os dois métodos têm comportamentos opostos em profundidade do ponto de vista da densidade in situ, principalmente a baixas profundidades.
No método de camada a densidade tende aumentar a cada camada de 1,5 m devido da compactação pelo tráfego dos equipamentos. Com isso em profundidade, a densidade tende a aumentar. Nos métodos de correia e bancada pela ausência de compactação do tráfego dos equipamentos a densidade tende a diminuir em profundidade..
Quando se analisa o método por correia, pode-se afirmar que o comportamento das densidades em profundidade é uniforme, variando muito pouco. No entanto, as densidades da pilha em correia apresentam valores bem inferiores aos valores médios dos outros dois métodos. Nota-se ainda que o valor médio mais baixo do método de bancada na parte mais profunda assemelha-se em grandeza daquele da correia.
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4.6. Comparação entre os métodos de empilhamento pelos resultados de ensaio DCP
A análise comparativa os resultados de ensaio DCP no caso das pilhas de bancada e camadas é mostrada graficamente na figura 4-23.
Figura 4-23 – Gráfico comparativo da taxa de penetração entre o método de camadas e
banco.
Pode-se ver nitidamente na figura 4-23, que ambos os métodos tem linhas de tendências bastante similares, sendo que a linha de tendência no método em camadas demonstra taxas de penetração menores em profundidade comparado com o método em bancada. Note-se que na superfície a taxa do método bancada é bem menor do que de camadas.
O comportamento da resistência no método de camada tende uma curva em “S”, a curva representa o aumento de resistência a cada 1,5 m em função da compactação de cada camada pelo tráfego dos equipamentos. No método em bancada a compactação ocorre apenas na superfície e em profundidade a taxa de penetração aumenta, indicando um decréscimo de resistência.
Fazendo essa mesma análise com a inclusão do método empilhamento por correia, a representação gráfica fica como o mostrado na figura 4-24. Observa-se que a discrepância fica por conta do método por correia. Enquanto os métodos de bancada e camadas têm taxas de penetração entre 20 a 50 mm/golpe o método por correia tem de 250 a 1000 mm/golpe.
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Figura 4-24 - Gráfico comparativo da taxa de penetração entre os três métodos de
disposição
Analisando os dados obtidos de densidade e taxa de penetração (DCP), observa-se que o método de correia produz uma estrutura de depósito que é pouco densa e de baixa resistência. Essa avaliação ficam evidenciada pelo comparativo com os métodos tradicionais. As diferenças são muito grandes, principalmente a resistência. Isso demonstra que esse método não pode ser aplicado sem uma análise cuidadosa que venha a resultar em parâmetros de engenharia condizentes e que provavelmente são bem distintos da prática atual com os métodos tradicionais de disposição de estéril. Atividades como subdividir os bancos, utilizar equipamentos auxiliares para espalhar e compactar o material podem produzir melhores resultados que os que essa pesquisa encontrou, mas devem ser avaliados utilizando um rigor semelhante para ver a melhoria possível de ser alcançada, especialmente na resistência do solo.
Com esse método novo de correia passível de ser adotado, a classificação de pilhas de estéril sugerida por Aragão (2008) deverá ser atualizada para inclui-lo de forma adequada entre os métodos possíveis de disposição de pilha.
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5. Conclusões e Recomendações
5.1. Conclusão
A análise dos resultados de resistência (DCP) no método por correia permite observar que existem duas populações bem distintas, uma na faixa de 320 mm/golpe e outra na faixa de 850 mm/golpe. Levando em consideração que a altura da queda e a vazão foram constantes, o grau de confinamento e a textura do material (presença aleatória de pedregulhos, por exemplo) parecem explicar os resultados obtidos. No caso do grau de confinamento, os resultados melhores, ou mais resistentes, foram encontrados nas cotas dos platôs mais baixos, onde existia um maior confinamento lateral, gerando uma maior resistência.
A existência de duas populações de penetração DCP (sempre se associando isso à resistência) ficou muito evidente na pilha teste de correia, mas vez ou outra foram observadas também nos outros dois métodos. A persistência de uma população em relação a outra foi variável no experimentos, embora a resistência maior foi na maior parte das vezes prevalente. Isso significa dizer que na mobilização de resistência ao cisalhamento de um depósito de estéril haverá uma eventual composição de uma e outra resistência. A distribuição dessa resistência pode ser condicionada pela segregação do material, levando a falsa interpretação de uma resistência maior do que realmente existe na prática.
Como as pilhas testes de empilhamento por correia foram construídas em escala de bancada com a altura de no máximo de 2,37 m, não foi possível verificar o comportamento da densidade e resistência em profundidade. Portanto, não é possível concluir como em profundidade o maior confinamento se traduziria em eventual ganho de resistência e menor compressibilidade.
De qualquer forma, os valores de DCP obtidos nos mais de cinquenta ensaios DCP realizados na pilha por correia foram muito baixos quando comparados com os testes realizados nos outros métodos construtivos. Na melhor média no método por correia tem-se algo na casa de DCP = 300 contra DCP em torno de 20 a 30 nos outros dois métodos, uma razão dez vezes maior. Não há dúvida, portanto que comparativamente a pilha por correia produz um material no estado fofo e as outras duas algo consideravelmente de maior compacidade.
Assim, pelos resultados dessa pesquisa sobre densidade in situ e taxa de penetração (resistência) na superfície e em profundidade, observa-se que o método de disposição de estéril por correia comparativamente aos métodos tradicionais de bancada (ponta de aterro) e camadas produz um depósito menos denso (maior índice de vazios) e menos resistente (maior taxa de penetração). Por outro lado, percebe-se que os dois métodos tradicionais apresentam resultados em geral muito próximos.
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Tira-se daqui, portanto que a adoção do método de empilhamento por correia deve ser feito com todo cuidado, pois o comportamento da pilha pode ser muito diferente do que a prática corrente de empilhamento de estéril conhece. Assim parece prudente que para projetos de pilha de estéril que venham a utilizar esse método construtivo, devam ser utilizados nas análises (tensão x deformação, análise de percolação e de estabilidade) parâmetros reais de engenharia, baseados em resultados de ensaios com amostras obtidas em condições que simulem a estrutura do depósito (pluviação no ar, por exemplo). .
Essa pesquisa não realizou medidas de permeabilidade nos testes com a pilha formada por correia e nem com os métodos tradicionais, embora isso possa ser feito de modo indireto pelas compacidades obtidas. Entretanto, observando as baixas densidades é preocupante o comportamento dessa pilha em uma região de alto índice pluviométrico, como a região do quadrilátero ferrífero.
Procedimentos como subdividir os bancos, utilizar equipamentos auxiliares para espalhar e compactar o material podem ser expedientes para aumentar a resistência do solo, e tornar-se uma necessidade para a viabilização do método de empilhamento por correia. Entretanto isso tem que ser demonstrado, fato que não foi abordado nesse trabalho.
Essa pesquisa mostrou muito boa consistência dos resultados de densidade in situ com os obtidos para o DCP. Uma análise mais detalhada desses dois conjuntos de resultados verificou, por exemplo, que enquanto no método de bancada a densidade decresce com a profundidade, no método por camada a densidade tem um leve acréscimo. Na análise do DCP em profundidade também é possível verificar um leve aumento de resistência no método em camadas, devido ao tráfego dos equipamentos, porém em áreas que não houve tráfego as resistências se tornam iguais ao método de bancada. Locais onde a resistência era alta e outros com alguns metros de distantes encontraram-se resistências baixas.
5.2. Recomendações
Aconselha-se a continuar os estudos de um melhor entendimento do comportamento de pilha de estéril construída por correia transportadora ou Spreader, para isso segue as sugestões de estudo:
Analisar o comportamento dessa pilha com índices pluviométricos variados.
Caso este método possa concorrer com os métodos tradicionais num estudo de alternativas e se esteja utilizando a ferramenta de classificação de pilhas de estéril (Aragão e Oliveira-Filho, 2012), esta deverá ser revisada e adequadamente alterada para incluir o
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método de correia e tudo o que isso representa em termos de propriedades geomecânicas e hidráulicas.
Replicar essa pesquisa de empilhamento por correia em uma pilha de maior porte, seguindo alguns dos métodos sugeridos na literatura.
Analisar o comportamento da resistência alterando o teor de umidade..
Analisar o comportamento de permeabilidade e compressibilidade.
Analisar a resistência do material com a variação de altura.
Analisar a resistência do material com a variação da vazão.
Analisar a resistência entre os bancos devido a segregação do material.
Analisar as possíveis erosões geradas pela chuva dado a baixa compacidade do solo.
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6. Referências Bibliográficas
ABNT, Associação Brasileira de Normas Técnicas (2006). Coletânea de normas de mineração e meio ambiente – NBR 13029. Rio de Janeiro, p. 2 – 5.
ALVES, A.B.C. (2002) Avaliação da Capacidade de Suporte e Controle Tecnológico de Execução da Camada Final de Terraplanagem Utilizando o Penetrômetro Dinâmico de Cone. Tese de Mestrado. PPGEC/UFSC, Florianópolis. Aragão, G.A.S (2008). Classificação de pilhas de estéril na mineração de ferro. Tese de Mestrado em lavra de Minas. PPGEM/ UFOP, Ouro Preto. Australian Center for Geomechanics.(2008). Proceedings of the First International Seminar on Management of Rock Dunps, Stockpiles and Heap Leach Pads. Perth, março de 2008.
BLIGHT.G. (2010). Geotechnical Engineering for Mine Waste Storage Facilities. 2a edição. CRC Press.
BRAJA M. Das (2007) Fundamentos de Engenharia Geotécnica. 6a edição norte-americana. Thomson. BUENO.B,COSTA.Y (2012) Dutos enterrados, aspectos geotécnicos. 2a edição Oficina de Textos PP 26 – 41. CARVALHO, R. G. Correlações entre os Ensaios DCP e CBR para solos saprolíticos de textura fina. 2005. 141 folhas. Tese de mestrado em Engenharia de Infra-estrutura Aeronáutica – Área de Infraestrutura Aeroportuária – Instituto de Tecnologia Aeronáutica, São José dos Campos. Conveyor Equipment Manufacturers Association (1997). Belt Conveyor for Bulk Material. 6a edição.CEMA. EATON, T., BROUGHTON, S., Berger, K. C., Piteau Associates Engineering Ltd (2005). Course Introduction Design and Operation of Large Waste Dumps. Under License from the British Columbia Ministry of Energy and Mines – Mine Dump Committee. FREITAS, M. A. Apostila Sobre Formação de Pilha de Estéril e Rejeito. Belo Horizonte: Editora Ietec, 2004, p.3 – 20.
HAIN.S.J (2009). Managing Project and Professional Service. Version 7A. Hain Consulting. KLEYN, E. G. The use of Dynamic Cone Penetrometer. Transvaal Road Department, Africa do Sul, Report L2/74, 1975, 50 p.
110
LIMA, L. C. O Ensaio DCP aplicado no Controle de Qualidade de Compactação de Obras Viárias executadas com Solos Lateríticos de Textura Fina. 2000. 164 p. Tese de mestrado em Engenharia de Infraestrutura Aeronáutica – Área de Infraestrutura Aeroportuária – Instituto de Tecnologia Aeronáutica, São José dos Campos. LOTTERMOSER.B.(2010). Mine Wastes: Characterization, Treatment and Environmental Impacts. 3a edição. Springer. Metso Minerals (2005). Manual de Britagem. 6a edição.Metso Minerals. EVETT,J.B., Liu,C. (2008) Soils and Foundation. 7a edição. Pearson.pp.33 – 44
OLIVEIRA FILHO,W.L (1987) Considerações Sobre Ensaio Triaxial em Areias. Tese de Mestrado em Engenharia Civil. COPPE – Universidade Federal do Rio de Janeiro, Rio de Janeiro.
OLIVEIRA FILHO, W. L (2010). Anotações de Aula. Departamento de Engenharia de Minas, Escola de Minas, UFOP, Ouro Preto ,MG, Brasil.
PERAZZOLO,L (2008) Desenvolvimento de equipamentos para ensaios Simple Shear Tese de Doutorado em Engenharia Civil,.PPGEC – Universidade Federal do Rio Grande do Sul, Porto Alegre.
REIS, R.M (2004) Comportamento Tensão-Deformação de Dois Horizontes de um Solo Residual de Gnaisse. Tese de Doutorado em Geotécnia. Escola de Engenharia de São Carlos – Universidade de São Paulo, São Carlos.
RESENDE, L.R.M (2013) Capacidade de suporte de praias de rejeitos de mineração e construção de aterros compactados. Tese de Mestrado em lavra de Minas. Escola de Minas de Ouro Preto – Universidade Federal de Ouro Preto, Ouro Preto.
RESENDE, L; et AL ; (2013) Use of the DCP test for compaction control of staged dikes in mining tailings dams. REM: R. Esc. Minas, Ouro Preto, 66(4), 493-498, out. dez. | 2013
RUSSI, D (2007) Estudo do Comportamento de Solos Através de Ensaios de Placa de Diferentes Diâmetros. Tese de Mestrado em Engenharia Civil. – Universidade Federal de Santa Maria, Santa Maria. Samarco Mineração S.A, Projeto Conceitual da PDE Natividade, Set/2009 (relatório Interno). Samarco Mineração S.A, Technical Description For an Exemplary Fully Mobile Dumping System, THYSSENKRUPP Fördertechnik Latino America , Maio/2010 (relatório interno). SILVA, J.M (2010). Anotações de Aula MIN 742. Departamento de Engenharia de Minas, Escola de Minas, UFOP, Ouro Preto ,MG, Brasil.
111
SCHRODER.D.L. (2003). The use of In-Pit crushing and conveying methods to significantly reduce transportation costs by truck. Bali, junho de 2003, Coaltrans Asia Conference.
TOZATTO, J.H.F (2005) Contribuição ao Estudo da Influencia de Pequenos Dutos na Infiltração de Chuva e Instabilidade de Encostas. Tese de Mestrado em Engenharia Civil. COPPE – Universidade Federal do Rio de Janeiro, Rio de Janeiro.
WALSH, A.J (1998) Discrete Element Modeling of the Influence of Density of Confining Pressure on the Compression and Shear Behavior on Granular Material. Tese de Mestrado em Engenharia Civil. Massachussets Institute of Technology , E.U.A.