escavações subterrâneas - introdução min225

21
Escavações Subterrâneas

Upload: clarissa

Post on 26-Jun-2015

117 views

Category:

Documents


11 download

DESCRIPTION

Escavações SubterrâneasDEMIN/EM/UFOP MIN 225 Estabilidade de Escavações Subterrâneas IntroduçãoProf. José Margarida da Silva Antônio Carvalho Filho Fev 2010Sumário‡ ‡ ‡ ‡ ‡ ‡ Geomecânica Segurança Estrutural Segurança Ambiental Princípios éticos de extração Mecânica das Rochas Definições e terminologiaIntrodução: Geomecânica‡ Estuda o comportamento de todos os materiais presentes na crosta terrestre. ‡ Mecânica das Rochas: estuda o comportamento dos maciços rochosos em relação a forç

TRANSCRIPT

Page 1: Escavações Subterrâneas - Introdução MIN225

Escavações Subterrâneas

Page 2: Escavações Subterrâneas - Introdução MIN225

DEMIN/EM/UFOPMIN 225

Estabilidade de Escavações Subterrâneas

Introdução

Prof. José Margarida da Silva

Antônio Carvalho Filho

Fev 2010

Page 3: Escavações Subterrâneas - Introdução MIN225

Sumário

• Geomecânica

• Segurança Estrutural

• Segurança Ambiental

• Princípios éticos de extração

• Mecânica das Rochas

• Definições e terminologia

Page 4: Escavações Subterrâneas - Introdução MIN225

Introdução: Geomecânica

• Estuda o comportamento de todos os materiais presentes na crosta terrestre.

• Mecânica das Rochas: estuda o comportamento dos maciços rochosos em relação a forças externas; na mineração: escavações.

• Mecânica dos Solos, Geologia de Engenharia,...

Page 5: Escavações Subterrâneas - Introdução MIN225

Introdução

Trabalhos em minas subterrâneas - grandes aspectos de segurança:

• segurança estrutural (técnica) das aberturas, envolvendo tetos, pisos, paredes e pilares;

• segurança ambiental, que se refere à criação e manutenção de um ambiente de trabalho confortável e adequado à execução das tarefas pertinentes ao empreendimento.

• A preocupação ambiental, em sentido amplo, inclui a preocupação com a segurança.

Page 6: Escavações Subterrâneas - Introdução MIN225

Princípios éticos fundamentais

• Segurança,

• Economia,

• Bom Aproveitamento das Jazidas.

Page 7: Escavações Subterrâneas - Introdução MIN225

Princípio da Segurança

• mina é complexo técnico-econômico onde trabalham homens, mas que exige investimentos muito vultosos sob a forma de equipamentos e de estruturas que têm de ser criadas para dar acesso aos locais de onde os minérios são retirados e para o desenvolvimento desses mesmos trabalhos de retirada.

• Todos estes investimentos têm que ser, a seu tempo, recuperados.

• Tanto os equipamentos como as próprias estruturas de apoio não podem estar à mercê de acidentes que comprometam a recuperação dos correspondentes investimentos.

Page 8: Escavações Subterrâneas - Introdução MIN225

Princípio da Economia

Mineração: • atividade industrial - obrigatoriedade de produzir a

preços de custo inferiores aos correspondentes às cotações dos seus produtos num mercado cada vez mais de âmbito mundial.

• Indústria pesada - grande inércia, que impõe longos prazos de restituição aos elevados capitais que obriga a investir, a indústria mineira, para ser atrativa aos investidores, tem que oferecer boas ou, pelo menos, razoáveis perspectivas de lucro.

• Produção mineral deve ser conseguida aos preços mais baixos possíveis, o que se reflete na obrigatoriedade de otimizar o custo do processo produtivo mineiro em todos os seus complexos pormenores.

Page 9: Escavações Subterrâneas - Introdução MIN225

Princípio do Bom Aproveitamento das Jazidas

• Jazidas minerais não são renováveis à escala temporal da vida humana nem mesmo à escala temporal da Humanidade.

• Explotá-los representa a destruição de um capital que não pode ser reposto. Ao contrário de se tentar obter, por reciclagem, produtos minerais anteriormente extraídos e já utilizados, há que minimizar a delapidação dos recursos minerais naturais.

• Importa, então, otimizar a recuperação das substâncias minerais das jazidas, de modo que as frações destas, que agora não sejam explotadas, não fiquem em condições tais que impossibilitem a recuperação futura.

Page 10: Escavações Subterrâneas - Introdução MIN225

Princípios Éticos

• A situação do melhor ponto de equilíbrio entre as exigências dos três Princípios Fundamentais tem, porém, variado ao longo dos tempos, de acordo com a valorização relativa dada pelo Homem aos diversos fatores considerados importantes para si e para a Humanidade.

Page 11: Escavações Subterrâneas - Introdução MIN225

Mecânica de Rochas

• A Mecânica de Rochas está relacionada com as propriedades mecânicas e o comportamento das rochas, isto é, como a rocha responde quando sujeita a um campo de forças.

• Este campo pode ser induzido pela escavação de uma abertura produzida por meios mecânicos.

• Isto é de fundamental importância em mineração porque a rocha é o principal material de construção e também o principal produto do processo de escavação.

Page 12: Escavações Subterrâneas - Introdução MIN225

Mecânica de Rochas

• Engenharia de Minas: interessada no comportamento mecânico do maciço rochoso quando se realizam escavações no mesmo, isto é, parte deste é aliviado.

• Engenharia Civil: interessada nas modificações que se introduzem quando o maciço é carregado pela presença de uma barragem, edifício etc.

• Esses problemas quase opostos podem ser equacionados conforme:

• quais as tensões atuantes no maciço original?• quais as alterações das tensões introduzidas pela

escavação ou obra?• qual o efeito das condições geológicas mais complexas?

Page 13: Escavações Subterrâneas - Introdução MIN225

Mecânica de Rochas

• A rocha constitui um caso particular de material de engenharia.

• Nas construções com materiais artificiais, a resistência dos materiais é composta em função das necessidades de resistência aos esforços que lhe serão aplicados.

• Já na rocha, a resistência lhe é intrínseca e as tensões existem independentemente de outras cargas externas que lhe sejam aplicadas.

• Diante desta limitação e mais os custos proibitivos em que incorreria obter-se um projeto de construção pronto na prancheta, existirão fases de projeto, e mesmo de produção, que serão ajustadas à realidade do maciço rochoso.

Page 14: Escavações Subterrâneas - Introdução MIN225

Mecânica das Rochas

Estabilidade das escavações subterrâneas:• se os maciços rochosos têm determinadas

características de resistência;• se as aberturas possuem certas formas

geométricas e não excedem determinadas dimensões.

Mesmo em tais casos, deve ser considerado:• a expansão da rocha no sentido dos vazios, • devido às respectivas características reológicas,

as deformações correspondentes processam-se, em grande parte, ao longo do tempo.

Page 15: Escavações Subterrâneas - Introdução MIN225

Mecânica das Rochas• Ações de suportes artificiais e de revestimentos

das cavidades podem ser muito variadas, dependendo dos tipos de solicitações que sobre eles exercem os terrenos.

Solicitações:• que resultam de simples ações de peso do

material descomprimido, correspondente às zonas aliviadas de tensões da vizinhança dos vazios – em geral, susceptíveis de serem controladas,

• que provêm diretamente dos campos de tensões instalados - controladas, em regra, quando os campos de tensões, instalados nos terrenos antes da abertura das cavidades, têm intensidades reduzidas.

Page 16: Escavações Subterrâneas - Introdução MIN225

Mecânica das Rochas

• Indispensável conhecimento do intervalo de tempo durante o qual se pretende que escoramentos ou revestimentos exerçam convenientemente suas funções.

• Desse tempo depende, geralmente, a importância da deformação dos terrenos a que se aplicam e, portanto,a intensidade máxima das reações que têm de suportar.

Page 17: Escavações Subterrâneas - Introdução MIN225

Definições; terminologia

• “escoramento” ou “sustentação” - engloba uma série de técnicas que utilizam elementos de madeira, metálicos ou de concreto (armado ou não), destinados a aumentar a segurança de cavidades.

Page 18: Escavações Subterrâneas - Introdução MIN225

Definições; terminologia

Sistemas de escoramentos: • desde simples elementos isolados

(destinados a segurar blocos individualizados) até revestimentos completos da periferia dos vazios (se a rocha que os circunda é pouco coerente ou se encontra muito fraturada).

• Rock support: elementos externos;

• rock reinforcement: elementos internos.

Page 19: Escavações Subterrâneas - Introdução MIN225

TerminologiaEstrutura

todo arranjo espacial de elementos físicos, compostos de qualquer material, capaz de resistir a esforços solicitantes em um horizonte previsto de tempo, com um dado fator de segurança e sofrendo deformação entre limites pré-determinados;

Page 20: Escavações Subterrâneas - Introdução MIN225

Terminologia

Dimensionamento de uma estrutura: definição das dimensões elementos que a compõem, para que possam resistir aos esforços solicitantes, conhecendo-se:

• os valores destes esforços,• os limites aceitáveis de deformação, • o tempo previsto de sua utilização,• o fator de segurança desejado ou

considerado.

Page 21: Escavações Subterrâneas - Introdução MIN225

REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS • Ayres da Silva, L. A. 1993. Mecânica de Rochas Aplicada à Mineração.

Apostila da Pós-graduação. Escola Politécnica da USP• Ayres da Silva, L. A. & Hennies, W. T. 1988. Abertura de Vias

Subterrâneas - Escoramento em Vias Subterrâneas. EPUSP. 73 p.• Hennies, W. T. & Ayres da Silva, L. A. 1970. Mecânica de Rochas

Aplicada à Mineração. EPUSP.• Mello Mendes, F. 1996. A Segurança Estrutural em Engenharia de

Minas. Geotecnia. Sociedade Portuguesa de Geotecnia. n.º 74, p. 1 - 13.

• Bieniawski, Z. T. 1984. Rock Mechanics Design in Mining and Tunnelling. Balkema. Rotterdam, pp. 1-4.

• Goodman, R. E. 1980. Introduction to Rock Mechanics. John Wiley & Sons, pp. 97 e 211.

• Stacey, T. R.; Page, C. H. 1986. Practical Handbook for Underground Rock Mechanics. Trans Tech Publications, 144 pp.

• Bieniawski, Z. T. Design Methodology in Rock Engineering. Balkema. 1992.

• Hudson e Harrison. Engineering Rock Mechanics. Pergamon. 2007.• Villaescusa e Potvin. Ground Support in Mining & Underground

Construction.Balkema. 2004.• Chang-Yu Ou. Deep excavation. Taylor & Francis. 2006.