controle de vibrações geradas por desmonte de rocha com explosivos. estudo de caso - calcário...

So Paulo, UNESP, Geocincias, v. 25, n. 4, p. 455-466, 2006 455

CONTROLE DE VIBRAES GERADAS POR DESMONTEDE ROCHA COM EXPLOSIVOS. ESTUDO DE CASO:

CALCRIO CRUZEIRO, LIMEIRA (SP)

Caetano DALLORA NETO 1 & Gilda Carneiro FERREIRA 2

(1) Rua Tibiri,1094/403. CEP 14010-090. Ribeiro Preto, SP. Endereo eletrnico: [email protected].(2) Departamento de Geologia Aplicada, Instituto de Geocincias e Cincias Exatas,Universidade Estadual Paulista,

Campus de Rio Claro. Avenida 24-A, 1515, Bela Vista. CEP 13506-900. Rio Claro, SP. Endereo eletrnico: [email protected].

Introduorea de EstudoAtividades de LavraMonitoramento Sismogrfico

Dados ObtidosDados Obtidos na Primeira Etapa de MonitoramentoDados Obtidos na Segunda Etapa de Monitoramento

Obteno de Equao de AtenuaoAnlise e Interpretao dos DadosConclusesReferncias Bibliogrficas

RESUMO Neste estudo foi realizado o monitoramento das vibraes geradas por explosivos em uma lavra de calcrio e argilito localizadano municpio de Limeira (SP), com o objetivo de desenvolver equao de atenuao das vibraes e verificao da existncia de variao nosnveis de vibrao gerados pelo desmonte em diferentes nveis litolgicos e estratigrficos. Os registros da velocidade de vibrao de partculae sua freqncia foram obtidos utilizando sismgrafos de engenharia, concentrando-se em rea localizada a 300 m a sudoeste do empreendimentomineiro, no Bairro Belinha Ometto. Os trabalhos foram realizados em duas etapas. Na primeira foi gerada uma equao de atenuao que foiutilizada pela empresa e reduziu os incmodos causados populao pelas operaes de detonao. Os valores obtidos na etapa seguinteindicaram que o principal fator na disperso das velocidades de partcula seria a variao, em relao aos nominais, dos tempos de retardo dosacessrios de detonao que foram utilizados durante os trabalhos. Nas condies encontradas, considera-se imprpria a elaborao de planosde fogo que contemplem intervalos de tempo nominais entre a detonao de minas ou grupo de minas menores que 25 ms quando da utilizaode acessrios de iniciao da coluna de explosivos dotados de tempo de retardo superior a 200 ms.Palavras-chave: Desmonte com explosivos, vibraes do terreno, monitoramento sismogrfico.

ABSTRACT C. Dallora Neto & G.C. Ferreira Ground vibrations originated by rock blasting with use of explosives. Case study:calcareous quarry of Cruzeiro, Limeira (SP). This study performs a ground vibrations monitoring generated by blasting in a calcareousand clay quarry in the Municipality of Limeira, State of So Paulo. The main objective is to develop a scaled distance equation and verifythe existence of ground vibration levels variation in blasting of different lithological and stratigraphical layers. Peak particle and frequencyregistrations were measured by engineering seismographs in an area named Bairro Belinha Ometto located 300 meters southwest from themining site. The data acquisition had been carried in two stages. A scaled distance equation was generated in the first one and was used bythe Company in ulterior blasting, reducing population annoyance. PPv values obtained in successive stage of monitoring have indicatedthat the deviation of the nominal time delay in blasting accessories is the main factor for the dispersion of the PPv resultant. Blastingdesign with MS delay intervals lesser than 25 ms between holes or between rows and MS delays higher than 200 ms in the initiationsystem (explosive column) was considered improper in this study.Keywords: Blasting, ground vibrations, monitoring seismographic.

INTRODUO

A coexistncia entre empreendimentos produtivose ncleos habitacionais prximos a eles nem semprese d de forma pacfica. A animosidade entre acomunidade e os empreendimentos decorrem de aespoluidoras dos ltimos e tambm de restries dosmoradores sua existncia na proximidade de suasresidncias sndrome de NIMBY (Not In My BackYard) (Marchetti, 2005).

Com as atividades minerrias a situao no sed de forma diferente. Instalando-se prximas a

ncleos urbanos existentes, ou atuando como plo deatrao de novos ncleos que se formam em seuentorno, valendo-se da infra-estrutura viria e ener-gtica criada pela sua implantao, criam-se condiesmnimas necessrias para o confronto. Agravadas pelasua rigidez locacional, a continuidade de suas atividadessujeita-se ao cumprimento de normas que foram e vmsendo criadas, estabelecendo condies de conforto esegurana para habitantes e edificaes existentes emsuas vizinhanas.


Empregam-se operaes de desmonte de rochacom utilizao de explosivos em mineraes e obrascivis, quando outros mtodos de escavao soimpraticveis ou antieconmicos. Envolvendo riscosconsiderveis, por vezes com conseqncias fatais,associados ao lanamento de fragmentos, taisoperaes geram vibraes transmitidas pelo terrenoou atravs da atmosfera, causando incmodos e, emalguns casos, danos a edificaes.

No presente estudo so enfocadas questesrelacionadas a vibraes transmitidas pelo terreno,provocadas pelo desmonte de rochas com uso deexplosivos em minerao produtora de calcrio e argilitosituada no municpio de Limeira (SP) e a seus efeitossobre os habitantes e edificaes existentes em conjuntohabitacional situado em sua proximidade, adotando-secomo referncia limites estabelecidos em norma tcnicaou recomendao.

A partir de consideraes tericas bsicas neces-srias compreenso do fenmeno, que envolvemconceitos de elasticidade, propagao de ondas,desmonte de rochas, mecanismos de detonao,impactos ambientais associados e variveis que atuamna atenuao das vibraes geradas, descreve-se omtodo de obteno de uma equao de atenuaodas vibraes para o local.

A equao baseia-se nos dados constantes em

registros sismogrficos e dos parmetros dos planosde fogo a eles vinculados no perodo de dezembro de1999 a dezembro de 2000. Ela correlaciona nveis devibrao, por meio da grandeza velocidade de partcula,com a carga de explosivos e distncia entre o local dadetonao e o ponto de interesse, e contempla as possveisvariaes nos nveis de vibrao gerados pelo desmonteem diferentes nveis litolgicos e estratigrficos.

A verificao da efetividade de tal equao deatenuao foi feita por meio de novos monitoramentossismogrficos, realizados no perodo de abril anovembro de 2003, considerando os limites impostospelo rgo ambiental estadual, a Companhia deTecnologia de Saneamento Ambiental.

Ao possibilitar a previso dos nveis de vibrao aserem atingidos nos pontos considerados sensveis apartir da carga mxima de explosivos a ser detonadainstantaneamente em determinado local da rea delavra, a equao permite adequaes ao plano de fogo,dentro de critrios tcnicos e econmicos, de modo aserem respeitadas as limitaes estabelecidas pelasnormas vigentes.

Essa equao serve, assim, como referencial adoo de medidas preventivas tanto no que se refere manuteno da integridade fsica das edificaes exis-tentes em conjunto habitacional prximo como reduodos incmodos causados populao por tais operaes.

REA DE ESTUDO

A rea de estudo compreende uma minerao decalcrio dolomtico e argilito e um bairro residencial aele lindeiro (Belinha Ometto), posicionados a oeste dacidade de Limeira e distantes entre si aproximadamentede 300 m na direo nordeste-sudoeste (Figura 1).Situando-se em rea delimitada pelas coordenadas UTM248 km E e 249 km E e 7.504 km N e 7505 km N (zona

ATIVIDADES DE LAVRA

23) datum Crrego Alegre ocorre nesse local umasituao que se repete, independentemente dos motivos:a ocupao do entorno de mineraes por conjuntosresidenciais, normalmente habitados por populao debaixa renda e os conflitos dela decorrentes.O acesso rea d-se pela estrada municipal Limeira-040, situando-se a rea administrativa do empreendimento no km 3.

A empresa de minerao Ablio Pedro Indstria eComrcio Ltda. detentora de ttulos minerrios queincidem sobre parte da rea em estudo, no localdenominado Fazenda So Bento. Tais ttulos aautorizam a realizar o aproveitamento de calcriodolomtico, utilizado como corretivo de solos.

Est em processo de regularizao o aprovei-tamento econmico de argilito, material que compe ocapeamento do calcrio dolomtico. Durante muitos anosconsiderado como material estril, foi utilizado princi-palmente na recuperao de reas lavradas. Os trabalhosde lavra so realizados a cu aberto, em cava, dada suaposio em relao ao nvel principal dos trabalhos.

As bancadas desenvolvidas apresentam alturasvariveis, acompanhando razoavelmente as variaeslitolgicas existentes. So denominadas de acordo comterminologia local para fins de lavra, da base para o topo: Calcrio: calcrio dolomtico, ocorrendo na base

da jazida com uma altura mdia de 3,70 m. Integraa Formao Irati e, em funo de suas caracte-rsticas qumicas, tem sido utilizado na agricultura,como corretivo de solo.

Carvo: com altura mdia de 11 m, constitudapor alternncias de folhelho e calcrio da FormaoIrati, sendo parcialmente aproveitado, quando maior a participao de calcrio.


FIGURA 1. Mapa de localizao das detonaes e pontos de monitoramento sismogrfico.

Lajo: com altura mdia de 7,5 m constituda porsiltito compacto de colorao acinzentada daFormao Corumbata. Em sua base apresenta trscamadas de aproximadamente 0,4 m de espessurade calcrio silicoso, intercaladas por duas delgadascamadas de siltito.

Cascalho: com altura mdia de 11 m constitudatambm por siltito acinzentado da FormaoCorumbata. Distingue-se da anterior por apre-sentar incidncia maior de fraturamento.

Argila b1: com 12,5 m de altura, em mdia, composta por siltito acastanhado em sua base, emaltura aproximada de 4 m, e argilito marromarroxeado da Formao Corumbata.

Argila b2: com 16 m de altura constituda deargilito amarronzado da Formao Corumbata.

Arenito: da Formao Corumbata, constitui o topodo material consolidado e apresenta alturamdia de 10 m.Essa seqncia recoberta por camada de solo

com espessura mdia de 2 m.As operaes unitrias de desenvolvimento

iniciam-se com a remoo da camada de solo por meiode escavao e carregamento atravs de p carrega-deira e transporte por caminhes basculantes. Omaterial transportado at locais situados em reasanteriormente submetidas a trabalhos de lavra ondeso realizadas pilhas de estril.

Uma vez removida a camada de solo superficial,a etapa seguinte, seja na continuidade do desenvol-vimento, atravs da remoo do material estrilremanescente, ou na lavra da jazida, consiste no des-monte de rocha com uso de explosivos.

A perfurao primria da rocha realizada atravsde perfuratriz pneumtica, seguindo disposio estabe-lecida em plano de fogo definido para cada bancada.

O explosivo utilizado o ANFO em toda a coluna,sendo a escorva realizada atravs de acessrio no-eltrico com tempo de retardo de 250 milisegundos ecartucho de 1" x 8" de emulso explosiva. A ligaoentre furos realizada por intermdio de acessrio no-eltrico com tempos de retardo de 17 ms e 25 ms. Ainiciao do fogo d-se a partir de conjunto dotado deestopim hidrulico e espoleta simples.


MONITORAMENTO SISMOGRFICO

Os registros das vibraes geradas nas operaesde desmonte de rochas com a utilizao de explosivosdesenvolvidas no empreendimento foram obtidos coma utilizao de sismgrafos de engenharia e geofonesa eles acoplados, fabricados pela empresa canadenseInstantel Inc., modelos BlastMate Series III e MiniMatePlus, de propriedade do Departamento de GeologiaAplicada do IGCE/UNESP (Instantel Inc., 1998 a, b, c).So as seguintes as caractersticas tcnicas dos equi-pamentos: BlastMate Series III sismgrafo de engenharia,

digital, composto de um corpo receptor que capta,processa e registra os sinais recebidos, contendouma impressora interna que imprime o sismogramacompleto do evento; um geofone externo com trscanais de registro ssmicos dispostos triortogo-nalmente; e um microfone para registro de sobre-presso atmosfrica.

MiniMate Plus sismgrafo de engenharia, digital,composto de um corpo receptor que capta, processae registra os sinais recebidos; um geofone externocom trs canais de registro ssmicos dispostostriortogonalmente; e um microfone para registrode sobrepresso atmosfrica.Ambos so dotados de resposta de freqncia de

2 Hz a 300 Hz e capacidade de processamento padrode 1.024 amostras por segundo por canal, com opesde 2.048 e 4.096 amostras por segundo com a utilizaode quatro canais. As amplitudes limites de registro develocidade de partcula variam entre 0,127 mm/s a254 mm/s, com resoluo de 0,0159 mm/s. Possuemcapacidade de memria RAM de 1 Mb e 6 mdulosde registro. Dispem de microfones para registro desobrepresses atmosfricas em amplitudes que variamde 88 dB(L) a 148 dB(L).

Os monitoramentos sismogrficos foram realizadosem dois perodos distintos, de dezembro de 1999 adezembro de 2000 e de abril a novembro de 2003.

No primeiro, os registros obtidos foram da reahabitada. Seguindo orientao da empresa, a localizaodos pontos de monitoramento balizou-se, no conjuntohabitacional, por locais de onde provinham queixas dosmoradores em relao s vibraes. Os demais pontosposicionaram-se na poro interna da rea de minera-o, em locais por ela selecionados, ou em locais quepermitissem variaes nas distncias escalonadas, deforma a permitir a obteno de equao de atenuaolocal. A distncia entre os locais de detonao nasfrentes A e B e os pontos de monitoramento, bem comoos respectivos planos de fogo, foram fornecidos pelaequipe tcnica da empresa.

No segundo, com o objetivo de reduzir o nmerode variveis envolvidas, foram fixados trs pontos para

monitoramento, em locais considerados mais crticos,sendo um o escritrio da empresa, e dois outros naregio limtrofe entre o bairro Belinha Ometto e a reada minerao, tambm em locais de onde provinhamas mais freqentes reclamaes por parte de habitantesdo conjunto habitacional.

Os dados obtidos foram agrupados com aquelesconstantes dos planos de fogo praticados nos eventosque os originaram (carga por espera, retardos, formade ligao) e com as distncias entre as frentesdetonadas e os pontos de monitoramento.

A partir da encaminhou-se a anlise em relaoa outros pares ordenados de dados (velocidade de part-cula e distncia escalonada) e em relao equaode atenuao obtida com os dados de monitoramentosanteriores.

DADOS OBTIDOS

Com os monitoramentos dos nveis de vibraodo terreno no perodo de dezembro de 1999 a novembrode 2003, foram obtidos 45 registros sismogrficosprovenientes de 30 detonaes, ou fogos, em duasetapas distintas.

Dados Obtidos na Primeira Etapa de Monito-ramentos

A primeira etapa, realizada entre 17 de dezembrode 1999 e 8 de dezembro de 2000, deu-se com omonitoramento de dez fogos detonados na frente A edois fogos detonados na frente B, e a obteno de 14 e3 registros, respectivamente (Figura 1). Em sua maioria,esses fogos foram executados na bancada Cascalho,constituda pela mesma formao litolgica em que seapoia a poro nordeste do conjunto habitacionalBelinha Ometto, regio onde foram realizados osrespectivos monitoramentos.

Seu objetivo foi a obteno de dados que permi-tissem a adequao dos procedimentos adotados pelaempresa de forma a atender os limites mximos devibrao admitidos pela CETESB (1992), que adotacomo velocidade resultante de partcula o valormximo de 4,2 mm/s nos limites da rea da minerao.Os dados referentes aos registros obtidos encontram-se na Tabela 1.

Dados Obtidos na Segunda Etapa de Monito-ramentos

Os monitoramentos realizados na segunda etapade aquisio de dados tiveram o objetivo de analisar ocomportamento da equao obtida na primeira fase demonitoramento, procurando verificar sua aplicabilidadeem relao aos fogos praticados, abrangendo diversasbancadas com diferentes litologias.


TABELA 1. Registros referentes aos monitoramentos obtidos no perodo de 17/12/1999 a 08/12/2000.

Nessa etapa foram monitorados 20 fogos, noperodo compreendido entre 24 de abril a 25 de novembrode 2003, todos na frente B, em todas as bancadas, coma obteno de 28 registros. Os dados relativos aos planosde fogo foram fornecidos pela empresa, sendo oposicionamento dos locais dos fogos obtidos a partirde GPS de navegao.

Procurando limitar o nmero de variveis envol-vidas, os pontos de monitoramento foram inicialmentefixados em trs: Ponto 1: escritrio da empresa (248.763 m E;

7.504.352 m N). Ponto 2: fundos da residncia situada na rua 16,

n 35 (248.615 m E; 7.504.349 m N). Ponto 3: estrada municipal Limeira-040, altura do

prolongamento da Av. Canad (248.406 m E;7.504.500 m N).Um nico registro foi realizado na estrada muni-

cipal Limeira-040, na altura do prolongamento daAvenida 17 (248.612 m E; 7.504.378 m N) (Ponto 4).

A fixao dos sensores ao solo foi feita compinos, observadas as recomendaes existentes(Instantel Inc., 1998 a, b, c) quanto a sua orientaoe nivelamento nas duas etapas de monitoramento. Osdados referentes aos registros obtidos encontram-sena Tabela 2.

OBTENO DE EQUAO DE ATENUAO

Os mecanismos de atenuao de vibraesrelacionados s propriedades do macio tendem aproduzir trens de ondas vibratrios caractersticos aolongo da trajetria de propagao. Assim, peladeterminao dos fatores locais de atenuao em umprograma de monitoramento de detonaes, os nveisde pico de vibrao de detonaes futuras no localpodem ser previstos com razovel preciso.

Nesta determinao dos fatores locais deatenuao busca-se estabelecer uma correlao entreas amplitudes das vibraes, quantificadas atravs dedeslocamento, acelerao ou velocidade de partcula,normalmente esta, e os fatores sobre os quais se temcontrole, a fonte de energia, atravs da massa deexplosivos detonada, e a distncia entre ela e o pontode interesse.


TABELA 2. Registros referentes aos monitoramentos obtidos no perodo de 24/04/2003 a 25/11/2003.

A forma geral de uma equao que correlacionaestas trs variveis, com a velocidade de partcula comovarivel dependente do tipo: v = a.Qb.D-c, onde:v = velocidade de partcula; Q = massa de explosivodetonada instantaneamente; D = distncia entre adetonao e o local de interesse, ou v = a. (Q/Dc/b)b. Ofator (Q/Dc/b) denominado distncia escalonada.

Langefors e Kihlstrm (1978) propem a relaoQ/D3/2 como distncia escalonada (denominando-anvel de carga), com base em estudos que envolveramenorme quantidade de dados, a distncias entre 2 me 60 m das detonaes. Consideram serem questio-nveis extrapolaes realizadas a partir dos dadosanalisados para distncias iguais ou superiores a 1.000m, tendo obtido resultados satisfatrios a distncias decentenas de metros.

Siskind et al. (1980) adotam como distnciaescalonada, em trabalho que envolveu a anlise de 239dados referentes a detonaes em diferentes processos

produtivos, a relao D/Q1/2, proposta por J. F. Devine(1962, segundo Dozzi et al., 1984). Ambrasseys & Hendron(1968, segundo Chapot, 1981; Dozzi et al., 1984) adotamcomo distncia escalonada a relao D/Q1/3.

Dinis da Gama (1998) dispe sobre o tema:Vrios especialistas indicam que esta relao[(Q/D3)b] vlida para a vizinhana imediata dasexploses, aceitando-se que a diminuio do expo-ente de D (de 3 para 2) resulta da modificao decaracterstica de atenuao da onda, ao passar deuma forma instvel para uma forma elstica estvel,a distncias maiores da origem da exploso. A expe-rincia tambm mostra que a lei emprica de propa-gao essencialmente baseada em detonaes decargas cilndricas e a considerao de uma simetriacilndrica na propagao implica uma lei quadrticade atenuao.

A partir da elaborao de um diagrama biloga-rtmico contendo nmero razovel de pontos que tenha


na abscissa valores da distncia escalonada e naordenada velocidades de partcula obtidas em monito-ramentos, possvel, atravs de anlise de regresso,desenvolver uma equao probabilstica de respostado macio s detonaes originadas em operaes dedesmonte de rochas.

Como a equao que se espera obter uma funopotncia [v = a.(DE)b], ela no poder advir de umaregresso linear simples. Adota-se assim um artifcioque permite, mediante simples transformao, torn-la linear. Uma transformao logartmica duplaresultar em log v = log a +b log DE, que uma equaorepresentativa de uma reta, possibilitando a obtenodos coeficientes a e b atravs de regresso linearsimples, e onde: v = velocidade de partcula; a = pontode interceptao da reta ajustada no eixo dasordenadas; b = coeficiente angular da reta ajustada.

A qualidade do ajuste de tal reta obtida atravsdo coeficiente de correlao r, ou correlao momento-produto, introduzido por Karl Pearson (Fonseca et al.,1986). Assim, quanto mais prximo de +1 ou -1 estivero coeficiente de correlao, maior a qualidade do ajusteda reta proposta. Adota-se na determinao daequao de atenuao o critrio de obteno de distn-cia escalonada, segundo o qual se obtm o melhorcoeficiente de correlao momento-produto.

Tratando-se de ajuste de uma reta a partir depontos de um diagrama de disperso obtido atravs de

monitoramentos, Siskind et al. (1980) sugerem, comomedida de segurana, seu deslocamento de dois desviospadro do conjunto de dados obtidos, o que seriasegundo eles suficiente para envolver 97,5% dos dados,ou seu deslocamento para a situao mais desfavorvel,o que significaria envolver todos os dados, resultando,todavia, em estimativa mais conservadora dos nveisde vibrao. Esta ltima coincide com recomendaoelaborada por Langefors & Kihlstrm (1978).

interessante reproduzir outra observao de Dinisda Gama (1998), esta a respeito da carga de explosivosdetonada: Tais diagramas podem ser obtidos emfuno ou do peso total de explosivo detonado, oudo peso detonado por cada retardo do diagrama defogo, dependendo da gama de distncias entre odesmonte e as estruturas a proteger. Com efeito, medida que esta distncia aumenta, tem lugar umaatenuao seletiva de freqncias (simultnea comdisperso de velocidades) que origina uma sobrepo-sio dos trens de ondas provenientes dos vriosretardos, a qual no permite a distino entre ondasindividuais. Geralmente, para distncias superioresa 1.000 m formulada a lei de propagao dasondas resultantes da carga explosiva total e, paradistncias inferiores quela, utiliza-se a equao dasondas provenientes das cargas detonadas porretardo. possvel ainda a obteno de equao deatenuao a partir de outros modelos estatsticos.

ANLISE E INTERPRETAO DOS DADOS

Conforme referido anteriormente, de posse dosregistros sismogrficos, dos planos de fogo e dasdistncias entre os locais das detonaes e os pontosde monitoramento, possvel obter a equao local deatenuao das vibraes. Em outras palavras, torna-se factvel o estabelecimento de frmula emprica queinterprete a relao funcional entre as variveis veloci-dade de partcula, distncia e carga mxima por espera.

Os dados referentes s velocidades resultantes departcula, neste caso especfico, uma vez que as normasexistentes referem-se a tal parmetro, em milmetrospor segundo, constantes dos registros sismogrficos,sero analisados em relao s distncias escalonadas.

A distncia escalonada, por sua vez, ser adotadaa partir do melhor coeficiente de correlao entre oslogaritmos das velocidades resultantes de partculaconstantes de tais registros e das distncias escalonadasobtidas nos eventos que os geraram, utilizando-se doscritrios definidos por Devine (segundo Dozzi et al.,1984), D/Q/; Langefors & Kihlstrm (1978), Q/D/;e Ambrasseys & Hendron (segundo Chapot, 1981 eDozzi et al., 1984), D/Q/.

Assim, a equao de atenuao obtida a partir de15 registros sismogrficos da primeira etapa dosmonitoramentos realizados nas frentes A e B, excludosos de nmeros 12 e 13 fogo 1394a de 25/05/00 porse tratar de detonao em uma nica mina e no serconsiderado representativo de um fogo rotineiro, podeser assim escrita:

v = 58.434,495 x DE -2,10464 (equao 1),

sendo DE, ou distncia escalonada, obtida atravs docritrio de Ambrasseys & Hendron, uma vez que oscoeficientes de correlao encontrados foram: critriode Devine: -0,837; critrio de Langefors & Kihlstrm:0,744; critrio de Ambrasseys & Hendron: -0,906.

A envoltria de mxima energia (Dias, 1985), assimconsiderada como o deslocamento da equao obtidapara a situao mais desfavorvel, nos moldes sugeridospor Langefors & Kihlstrm (1978), expressa como:

vmax

= 104.253,99 x DE -2,10464 (equao 2),

com v e vmax

em milmetros por segundo; distncia emmetros; carga mxima de explosivos por espera emquilogramas.


A Figura 2A permite a visualizao dos registrosobtidos e das equaes de atenuao e de mximaenergia em grfico de disperso.

Na segunda etapa de monitoramentos foramobtidos oito registros no Ponto 1, dezesseis registrosno Ponto 2, trs registros no Ponto 3 e um registro noponto 4 (Figura 2B).

Aqui, os registros de velocidade resultante departcula apresentaram elevada disperso em seusvalores, quando comparados com aqueles oriundos naetapa anterior, conforme mostram os coeficientes decorrelao obtidos segundo os diferentes critrios: critriode Devine, -0,635; critrio de Langefors & Kihlstrm,0,604; critrio de Ambrasseys & Hendron, -0,654.

Apresentaram tambm valores de velocidaderesultante de partcula sensivelmente inferiores quelesobtidos na primeira etapa, resultado da adequao, porparte da empresa, das cargas mximas de explosivosdetonadas instantaneamente, considerando-se a distnciado fogo ao local a ser preservado. (Figura 2C, D).

Uma vez que na obteno dos registros da pri-meira etapa os eventos de detonao concentraram-se na bancada Cascalho, nas frentes A, principalmente,e B, enquanto aqueles da segunda etapa as detonaesdistriburam-se por todas as bancadas, na frente B,aventou-se a possibilidade de que tal disperso de valores

FIGURA 2. (A): Registros obtidos na primeira etapa de monitoramentos e equaes de atenuao ede mxima energia. (B): Registros obtidos na segunda etapa de monitoramentos. (C): Registros obtidos

em residncias situadas na Rua 16, n 35, na primeira e segunda etapas de monitoramento.(D): Registros obtidos no escritrio da empresa na primeira e segunda etapas de monitoramento.

decorresse de fatores associados litologia onde asperturbaes se originaram e compartimentao domacio. Anlises dos registros sismogrficos obtidosnessa etapa de monitoramentos agrupados segundo asbancadas-equivalente a agrupar por litologias e pontosde monitoramento-equivalente a agrupar segundodirees de propagao resultaram inconclusivas.

Variaes decorrentes de fatores operacionaisrelativos execuo dos planos de fogo que pudessemocasionar tais disperses foram desconsideradas umavez que: as bancadas so relativamente baixas e o material

a ser desmontado no apresenta resistnciasuficiente penetrao da ferramenta de corte quecausasse desvios de furos significativos;

as faces das bancadas apresentam regularidade; os trabalhos de demarcao dos locais a serem

perfurados, execuo da perfurao e carre-gamento de explosivos so conduzidos de maneiracriteriosa;

a preparao do explosivo utilizado nos desmontes(ANFO) tambm realizada com critrio, sendoinclusive submetido a controle de qualidade atravsde mensurao peridica de velocidade de detonao.Por outro lado, a anlise dos dados obtidos na

segunda etapa de monitoramentos, agrupados segundo


os intervalos de tempo previstos em planos de fogopara a detonao entre minas, ou grupo delas,consecutivas, sugere estar a principal causa da disper-so verificada associada a desvios em tais tempos.Grficos de disperso foram elaborados adotando essecritrio, agrupando-se os dados dos desmontes quegeraram as perturbaes quando se previa, a partirdos planos de fogo: detonao instantnea de uma nica mina e inter-

valo de tempo entre a detonao de minas consecu-tivas menores ou iguais a 17 ms;

detonao instantnea de uma nica mina eintervalo de tempo entre a detonao de minasconsecutivas igual a 25 ms;

detonao simultnea de duas ou mais minas eintervalo de tempo entre a detonao de gruposde minas consecutivos menores ou iguais a 17 ms;

detonao simultnea de duas ou mais minas eintervalo de tempo entre a detonao de gruposde minas consecutivos igual a 25 ms.Para tanto foram analisados todos os planos de

fogo executados nessa etapa, considerando-se os

tempos nominais dos elementos de retardo de superfciedeles constantes, uma vez que os tempos dos acessriosde detonao utilizados na iniciao da coluna deexplosivos foram todos de 250 ms.

A Figura 3A apresenta os resultados obtidos, nelapodendo-se observar que os maiores valores develocidade de partcula esto associados s pertur-baes causadas pelos desmontes em que se previa,nos planos de fogo, a detonao instantnea de umanica mina e intervalo de tempo entre a detonao deminas consecutivas menores ou iguais a 17 ms,indicando seu vnculo aos tempos nominais de retardoutilizados. possvel ainda observar que os menoresvalores de velocidade de partcula esto associadosquelas perturbaes originadas em desmontes quandose previa a detonao simultnea de duas ou maisminas, independentemente do intervalo de tempodecorrido entre a detonao de grupos de minasconsecutivos.

Anlise similar foi realizada para os dados obtidosna primeira etapa de monitoramentos. Os resultadosobtidos podem ser visualizados na Figura 3B. Nela

FIGURA 3. (A): Registros obtidos na segunda etapa de monitoramentos, agrupados segundo caractersticas dos planosde fogo. (B): Registros obtidos na primeira etapa de monitoramentos, agrupados segundo caractersticas dos planos defogo. (C): Registros obtidos na segunda etapa de monitoramentos e equao de mxima energia desenvolvida a partir

dos registros provenientes da primeira. (D): Registros das duas etapas de monitoramento e equaes 2 e 4.


possvel observar condio anloga quela encontradaa partir dos dados obtidos na segunda etapa de monito-ramentos para os menores valores de velocidade departcula.

Os registros obtidos na segunda etapa de monito-ramentos apresentam, ainda, valores de velocidaderesultante de partcula que extrapolam os limitesestabelecidos pela equao de mxima energia anterior-mente desenvolvida (equao 1) em sete situaesdistintas, representadas pelos registros nmeros 20, 21,22, 30, 33, 34 e 41 (Figura 3C). Tal situao demonstraque a extrapolao da equao de atenuao desen-volvida a partir dos dados obtidos na primeira etapa demonitoramentos para a condio mais desfavorvelento obtida no atingiu sua finalidade, que seria aindicao da maior velocidade resultante de partculaa ser atingida para uma determinada distncia escalo-nada. Impe-se, assim, a necessidade de desenvol-vimento de nova equao que atenda situaoobservada na segunda etapa de monitoramentos.

Considerando-se os coeficientes de correlao

CONCLUSES

encontrados para os dados obtidos na etapa recente demonitoramentos, bem como a pequena amplitude dasvelocidades resultantes de partcula, optou-se pelodesenvolvimento de novas equaes de atenuao e demxima energia, a partir dos critrios anteriormentecitados, considerando todos os registros, assim expressas:

equao de atenuao:v = 17.419,848 x DE-1,82254 (equao 3),

equao de mxima energia:v

max = 43.357,871 x DE-1,82254 (equao 4),

com v e vmax

em milmetros por segundo; distnciaem metros; carga mxima de explosivos por esperaem quilogramas. Esta equao de mxima energia mais restritiva que aquela obtida anteriormente,considerando-se sua faixa de utilizao (Figura 3D).

Sendo DE, ou distncia escalonada, obtida atravsdo critrio de Ambrasseys & Hendron, uma vez queos coeficientes de correlao encontrados foram: crit-rio de Devine, -0,863; critrio de Langefors e Kihlstrm,0,814; critrio de Ambrasseys & Hendron, -0,899.

A continuidade dos trabalhos desenvolvidos pelaempresa no local objeto deste estudo, com a manu-teno dos benefcios econmicos e sociais ali gerados,vincula-se, entre outros fatores, qualidade do seurelacionamento com a comunidade que habita seuentorno. Paralelamente a tais procedimentos, procuraadequar as emisses de matria e energia originadasno empreendimento para nveis considerados aceit-veis pela populao e pelo rgo responsvel pelocontrole de poluio.

Como forma de viabilizar tal intento, realizou-se,no mbito do controle de vibraes geradas poroperaes de desmonte de rocha com a utilizao deexplosivos, parceria com o Instituto de Geocincias eCincias Exatas da UNESP/Campus de Rio Claro. Emcontrapartida, possibilitou o treinamento de pessoalvinculado ao Instituto nessa atividade, em local a eleprximo e com caractersticas consideradas atrativas,dado o seu posicionamento prximo rea urbanizada(Dallora Neto, 2004; Scarpari, 2004).

Como resultado desta parceria, encontram-se asalteraes promovidas pela empresa aos planos de fogoexecutados, especificamente aquelas referentes adequao da carga mxima de explosivos detonadainstantaneamente, ou carga mxima por espera,considerando-se a distncia entre o local da detonaoe aquele a ser preservado, tendo como referncia osdados obtidos na primeira etapa de monitoramentossismogrficos. Tais alteraes proporcionaram, inega-velmente, melhorias nas condies de conforto

ambiental aos moradores do conjunto habitacionalBelinha Ometto, ao procurar pautar os nveis devibrao nos limites considerados tolerveis pelo rgoestadual de controle de poluio, de 4,2 mm/s naresultante e de 3 mm/s na componente vertical.

Corrobora tal assertiva o fato de, enquanto naprimeira etapa de monitoramentos sismogrficos cincodos seis registros obtidos ultrapassavam tal limite naregio habitada mais prxima da rea de lavra, na etapasubseqente dos dezessete registros obtidos nasmesmas condies apenas um o ultrapassou, atingindo4,75 mm/s na resultante.

Por outro lado, os dados obtidos indicam ser oprincipal fator na disperso das velocidades resultantesde partcula os desvios nos tempos nominais de retardodos acessrios de detonao utilizados. Ensaiosobjetivando a determinao de tempos de retardo detais acessrios com a utilizao de sismgrafos deengenharia apontaram desvios que atingem, em relaoaos tempos nominais, 22,35% nos acessrios de 17 ms,17,20% nos de 25 ms e 4,12% naqueles de 250 ms(Dallora Neto, 2004).

A partir de tais dados, o arranjo de elementos deretardo utilizado na iniciao da coluna de explosivos,com tempos nominais de 250 ms, disposto de forma adetonar 2 minas instantaneamente, tem probabilidadede 62,5% de o fazerem em intervalo igual ou superiora 7 ms. Em fogos configurados de forma que suasminas detonem individualmente, utilizando taisacessrios em conjunto com aqueles utilizados na


ligao entre minas com tempos nominais de 17 ms,existe a possibilidade de ocorrncia de superposiode efeitos de detonao de minas e mesmo a deinverso na seqncia de detonao em relao quelaesperada. Uma vez que cinco dos sete registros sismo-grficos obtidos na segunda etapa de monitoramentosque ultrapassaram os valores previstos atravs daequao de mxima energia definida a partir dos dadosprovenientes da primeira contemplavam tal configu-rao, razovel atribuir sua causa aos desvios nostempos de retardo.

A partir do exposto, tem-se como imprpria, nascondies observadas, a utilizao conjunta de ele-mentos de retardo com tempos nominais de 17 ms naconexo entre minas e de 250 ms na iniciao da colunade explosivos, bem como a elaborao de planos defogo que contemplem intervalos de tempo entre adetonao de minas, ou grupo de minas, em intervalosmenores que 25 ms nestas condies. Sugere-se, ainda,no intuito de minimizar a possibilidade de ocorrnciados efeitos anteriormente descritos, a substituiodaqueles acessrios utilizados na iniciao da colunade explosivos, com tempos nominais de 250 ms, poroutros de 200 ms.

Os nus passveis de ocorrerem como resultadodos desvios observados nos tempos nominais dosacessrios de detonao do-se sob os aspectosambiental e econmico. Sob o aspecto ambiental, almdo incremento do risco de ultralanamentos, provocama detonao de cargas instantneas diferentes daquelascalculadas para um determinado plano de fogo, podendopromover nveis de vibrao muito superiores aoprevisto.

Sua conseqncia, em campanhas de moni-toramento sismogrfico que objetivem a obteno deequaes que permitam a previso dos nveis de vibra-o gerados em tais atividades, decorre da possibilidadede sua adulterao, comprometendo sua aplicao comsegurana, j que tais cargas instantneas constituem,junto com a distncia entre o local da detonao e oponto de interesse, a varivel independente de taisequaes.

Sob o aspecto econmico, o nus decorre dapossibilidade de ocorrncia de fragmentao e lana-mento inadequados, podendo ainda causar excessivosdanos ao macio remanescente, com suas conse-qncias aos desmontes subseqentes.

No caso especfico do local enfocado, a aplicaoda equao obtida a partir do conjunto de dados dasduas etapas de monitoramento (equao 4) no intuitode atender aos parmetros estabelecidos pela CETESBcomprometeria seriamente a continuidade dos trabalhosde lavra nas regies mais prximas rea habitada,com possvel imobilizao de parte da reserva mineral

nela existente, dadas as restries dela decorrentesem relao carga mxima de explosivo a ser detonadainstantaneamente.

A partir de tais consideraes desenvolveram-seequaes de atenuao e de mxima energia, a partirdos dados obtidos em registros sismogrficos deoperaes de desmonte de rocha, cujos planos de fogopreviam intervalos de detonao entre minas, detonadasisoladamente, de 25 ms. Em situao que minimiza osefeitos dos desvios dos tempos dos elementos deretardo, compreende trs planos de fogo monitoradosna primeira etapa e cinco na segunda, com 6 e 7registros sismogrficos, respectivamente, tais equaesso assim expressas:

equao de atenuao:v = 36.003,11 x DE -1,936 (equao 5),

equao de mxima energia:v

max = 53.153,35 x DE-1,936 (equao 6),

com DE, ou distncia escalonada, obtida atravs docritrio de Ambrasseys & Hendron, uma vez que oscoeficientes de correlao encontrados foram: critriode Devine, -0,971; critrio de Langefors & Kihlstrm,0,975; critrio de Ambrasseys & Hendron, -0,977.

Os valores de v e vmax

so expressos em milmetrospor segundo, da distncia em metros e da carga mximade explosivos por espera em quilogramas.

A equao de mxima energia ligeiramente maisrestritiva que aquela obtida a partir dos dados da aprimeira etapa de monitoramentos, considerando-se suafaixa de utilizao, e cujo emprego, observadas assugestes propostas, recomendado.

O grfico da Figura 4, construdo a partir dasequaes de mxima energia, equaes 2, 4 e 6,prevendo velocidade mxima de partcula na resultantede 4,2 mm/s, permite anlise comparativa das cargasmximas de explosivos passveis de serem detonadasinstantaneamente, ou carga mxima por espera,considerando-se a distncia existente entre o local dadetonao e o local a ser preservado.

A manuteno do programa de monitoramentossismogrficos por parte da empresa, com a utilizaoem seus planos de fogo de acessrios de detonao

FIGURA 4. Grfico equao de carga-distncia.


Manuscrito Recebido em: 5 de agosto de 2006Revisado e Aceito em: 22 de dezembro de 2006

com os tempos sugeridos, permitir a sua validao,alm de propiciar o aperfeioamento de suas operaescom a anlise de eventuais variaes no comportamentodas vibraes, considerando os diferentes litotipos emque as perturbaes foram geradas, bem como asdirees de propagao.

Finalmente considera-se que adoo de medidas,por parte da empresa, que visem ao controle dequalidade dos produtos adquiridos, com nfase aoselementos de retardo, de fundamental importnciapara o aprimoramento das operaes de desmonte derocha ali desenvolvidas.

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