pedro bernardo - ordem dos engenheiros · selecÇÃo dos explosivos factores económicos custo do...

• Pedro Bernardo•

• Director Técnico da ORICA Mining Services Portugal, SA

• Membro da Direcção da AP3E

IMPLICAÇÕES DA DIRECTIVA (UE) 2017/164 EM DESMONTES

COM RECURSO A EXPLOSIVOS

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DIRECTIVA (UE) 2017/164

ENQUADRAMENTO

4

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EXPLOSIVOS (CONCEITO)

Compostos químicos susceptíveis de se

transformar muito rapidamente num grande

volume de gases [*], envolvendo ainda

elevadas temperaturas [**] e muito alta

pressão [***], sob acção de uma causa

externa, capaz de o iniciar (F.I.S.H.). Assim,

uma detonação é uma reacção exotérmica

(do tipo oxidação), que ocorre num

curtíssimo espaço de tempo.

[*]: pode aumentar de volume cerca de 1000 vezes!

[**]: geralmente, entre 2000 a 4000 ºC

[***]: geralmente, entre 5 a 10 GPa (~50 a ~100 t/cm 2)

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DIAGRAMA DE FOGO (CONCEITO)

Materialização de todos os trabalhos a realizar,

nas frentes de desmonte, com o intuito de

proceder à escavação de uma rocha dura

(a que que não permite, em tempo útil e a

custo aceitável, o desmonte mecânico).

Também designados por “pegas de fogo”,

compreendem o conjunto de furos carregados

com determinados tipos de explosivos e com determinadas sequências de

disparo. Assim, o dimensionamento que o precede terá de definir (com rigor e

critério técnico adequado) a qualidade das substâncias explosivas usadas

(quer a nível de desmonte, quer a nível dos correspondentes sistemas de iniciação),

assim como as respectivas quantidades e a sua distribuição: no espaço (3D – i.e. no

maciço rochoso) e no tempo (através das temporizações usadas).

QUAIS OS EXPLOSIVOS CIVIS

HOJE DISPONÍVEIS?

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EXPLOSIVOS GELATINOSOS

Frequentemente designados por dinamites, caracterizam-se essencialmente por

terem como base a Nitroglicerina (NG products). Para além disso existem (mais

recentes) os hidro-gelatinosos.

Normalmente têm elevadas: velocidades de detonação, densidades e resistência à água.

Geram (relativamente) baixos volumes de gases. São usados como carga de fundo ou

para o desmonte de rochas muito duras (exigida grande concentração de energia).

SÉC. XIX

(ANO 1867)

ALFRED NOBEL

http://www.google.pt/url?sa=i&rct=j&q=&esrc=s&source=images&cd=&cad=rja&uact=8&ved=0ahUKEwiy_v3krrzQAhXL2BoKHc3sDOsQjRwIBw&url=http://www.dynonobel.com/practical-innovations/popular-products/dynamite&psig=AFQjCNHkRB3zyTPvQ6WIhK0wAMlEx-YQYw&ust=1479904140963297

http://www.google.pt/url?sa=i&rct=j&q=&esrc=s&source=images&cd=&cad=rja&uact=8&ved=0ahUKEwiy_v3krrzQAhXL2BoKHc3sDOsQjRwIBw&url=http://www.dynonobel.com/practical-innovations/popular-products/dynamite&psig=AFQjCNHkRB3zyTPvQ6WIhK0wAMlEx-YQYw&ust=1479904140963297

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EXPLOSIVOS GRANULADOS

O ANFO consiste numa mistura de nitrato de amónio (NA – também usado

como fertilizante) e hidrocarbonetos líquidos (fuel óleo – FO),

numa relação de peso aproximada a 94/6.

SÉC. XX

(ANO 1947)

Acidente no

Porto do Texas - USA

Os desenvolvimentos nos explosivos civis culminaram, no final

do século passado (anos 80), com as emulsões explosivas.

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EMULSÕES EXPLOSIVAS

Alumínio

Micro balões

< 0,005 mm

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SELECÇÃO DOS EXPLOSIVOS

Factores económicos

custo do explosivo, custo de perfuração, custo de fragmentação secundária, transporte e britagem

Características da rocha e maciço rochoso

propriedades geomecânicas da rocha e grau de fracturação do maciço

Tipo de explosivomagnitude e modo de libertação de energia, impedância característica, sensibilidade e condições de armazenamento

Condições existentes

diâmetro de carga, presença de água, temperatura da rocha no furo

Resultados pretendidos

grau de fragmentação a obter e volume de rocha a desmontar

Restrições ambientais e ocupacionais

vibrações do terreno, onda sonora, projecção de blocos, sobrefracturação e contaminação atmosférica (poeiras/gases)

EVOLUÇÃO (PREFERÊNCIAS DOS

UTILIZADORES)

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© Orica13

EVOLUÇÃO DOS EXPLOSIVOS

A Segurança (ocupacional e industrial - safety e mais

tardiamente pública - security) obrigou a indústria a

evoluir, da Pólvora para as Dinamites e, finalmente para as

Emulsões. Foram resolvidos problemas como os devidos: à

sensibilidade dos produtos explosivos (causando

acidentes, devido a detonações extemporâneas e ao

problema da exsudação da dinamite), das cefaleias

causadas pela dinamite e à contaminação das atmosferas

respiráveis (em espaços subterrâneos - ocupacional).

Também a crescente preocupação com o Ambiente, designadamente com a questão da

contaminação de aquíferos, causada pela dissolução do ANFO, devido à água geralmente

presente nos maciços, providenciou o estimulo para o desenvolvimento das emulsões,

que também vieram melhorar muito o ambiente subterrâneo (atmosferas respiráveis).

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TENDÊNCIAS CONSUMO (FEEM)

93 98 100108

107108139 132 137 137144145

188

290 295290298

346 357

385

90

140

190

240

290

340

390

Total Emulsions since 1995 (1.000 tons)

20

30

40

50

60

70

80

90

100

Year 1995

Year 1997

Year 1999

Year 2001

Year 2003

Year 2005

Year 2007

Year 2009

Year 2011

Year 2013

Year 2015

73

6469

78

84

76

70 69 69 70

58 58

6562

74

5760

4246 44 44

NG Explosives since 1995 (1.000 tons)

“The volume of explosives consumed (not manufactured!) in Europe (EU27 + Norway & Switzerland) in 2015 amounted to 606.300 tons. This is 3,8 % higher compared to 2014. The volume produced (by EU) is around 750.000 tons”

100

150

200

250

300

Year

1995

Year

1997

Year

1999

Year

2001

Year

2003

Year

2005

Year

2007

Year

2009

Year

2011

Year

2013

Year

2015

232246250

235237

217227229229227227228229226

217213

247

170171165

157

ANFO since 1995 (1.000 tons)

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SISTEMAS DE INICIAÇÃO

Pirotécnicos Eléctricos Não-eléctricos Electrónicos

Energy Energy + Information

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“The amount of detonators consumed (not manufactured!) in Europe (EU27 + Norway & Switzerland) in 2015 amounted to 68,97 mio. units. This is 1,7 % higher than in 2014”

323412 341

458572

966 978

1.1931.311

200

400

600

800

1.000

1.200

1.400

Year 2007 Year 2008 Year 2009 Year 2010 Year 2011 Year 2012 Year 2013 Year 2014 Year 2015

Electronic Detonators Since 2007 (1.000 units)

10.000

15.000

20.000

25.000

30.000

35.000

40.000

Year 2007

Year 2008

Year 2009

Year 2010

Year 2011

Year 2012

Year 2013

Year 2014

Year 2015

34.529

38.280

34.54533.576

34.334

25.765

29.819

27.238 26.581

Electric Detonators since 2007 (mio. units)

29.314

34.770

38.63936.198

39.407

35.078 35.188

40.386 41.078

25.000

27.000

29.000

31.000

33.000

35.000

37.000

39.000

41.000

43.000

45.000

Year 2007

Year 2008

Year 2009

Year 2010

Year 2011

Year 2012

Year 2013

Year 2014

Year 2015

Non-Electric Detonators since 2007 (mio. units)

TENDÊNCIAS CONSUMO (FEEM)

ASPECTOS PARTICULARES E

COMPARATIVOS DAS DIVERSAS

SUBSTÂNCIAS DISPONÍVEIS

(COM BASE NA BIBLIOGRAFIA DA

ESPECIALIDADE)

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Determinadas substâncias devem (DE FACTO) ser evitadas em locais de desmonte, particularmente em ambiente subterrâneo, designadamente:

• explosivos gelatinosos (dinamites) capazes de provocar cefaleias, situação que se agrava na condição de atmosferas confinadas ou com potencial de desenvolver o processo de exsudação (problema fora do âmbito desta apresentação). De facto, é sabido que estes produtos (NG products) podem provocar dores de cabeça (por vezes intensas, embora dependendo da susceptibilidade de cada pessoa), especialmente em atmosferas confinadas, causando desconforto nos aplicadores que as manuseiam (ver NP 1796, que recomenda o VLE - valor limite de exposição de 0,05 ppm de NG/nitroglicerina, devido a problemas de vasodilatação).

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SUBSTÂNCIAS A EVITAR (“UG”)


• explosivos granulados secos (designadamente ANFO) capazes de provocar degradação da atmosfera respirável, nomeadamente quando exista nas imediações da frente, superfícies revestidas com betão ou betão projetado – este tipo de explosivos praticamente não são usados em espaços subterrâneos (designadamente quando existe a presença de betão) nos países mais desenvolvidos!

As razões são bem conhecidas:

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As razões (para evitar o ANFO, em “UG””) são bem conhecidas:

a) geração de gases NH3 por reacção com o betão (https://1902miner.wordpress.com/2011/10/11/mining-ventilation-english/ - cap 2.4.10);

2.4.10 Ammonia (NH3)

Ammonia is colourless, and has a very distinctive, pungent odour (the smell is familiar to those who have used certain disinfectant and window cleaning products). (…) Ammonia is irritating or corrosive to exposed tissue, especiallythe eyes and the upper respiratory system. Inhalation of ammonia vapours my result in pulmonary oedema (flooding of the lungs) and chemical pneumonitis.

(…) The main source of ammonia in mines is from a chemical reaction involving ammonium nitrate, cement and water. The ammonium nitrate is sourced from spilt, or un-detonated ANFO. The cement source is generally shot-crete rebound (an increasing problem with more shot-crete usage).

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https://1902miner.wordpress.com/2011/10/11/mining-ventilation-english/


a) geração de gases NH3 por reacção com o betão (https://1902miner.wordpress.com/2011/10/11/mining-ventilation-english/ - cap 2.4.10);

2.4.10 Ammonia (NH3)

The reaction is as follows: Calcium Oxide (cement component) reacts with water to produce an alkali - Calcium Hydroxide: CaO + H2O → Ca(OH)2. Next, the ammonium nitrate (from the ANFO) reacts with Calcium Hydroxide to produce ammonia gas (2NH3), Ca(NO3)2 and water: 2NH4NO3 Ca(OH)2 2NH3 Ca(NO3 )2 2H2O. (…)Worst affected personnel seem to be those on charge-up (working at height, working close to face in poor ventilation, fresh ANFO “blow-back”, working shortly after shot-crete applied).

The only solutions are to remove or isolate one or more of the components of the chemical reaction (i.e. water, cement or ANFO).

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https://1902miner.wordpress.com/2011/10/11/mining-ventilation-english/


a) geração de gases NH3 por reacção com o betão (Outras fontes);

Ammonia (NH3) in blasting fumes – origin and measurement

Authors: Florian

Bauer,

Michael

Messner,

Peter Moser

Chair Mining

Engineering & Mineral

Economics, University

of Leoben, Austria

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b) a degradação da função pulmonar para os operários que os manuseiam (ver por exemplo):

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c) os gases resultantes da detonação

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Estes valores podem afectar os tempos de reentrada

(pós-desmonte) em trabalhos subterrâneos


d) a contaminação das águas, do maciço e dos trabalhos http://66.212.167.146/MelancthonMegaQuarry/pdfs/Assessment_ANFO_Environment-Jan-2010.pdf

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V

http://66.212.167.146/MelancthonMegaQuarry/pdfs/Assessment_ANFO_Environment-Jan-2010.pdf


d) a contaminação das águas, do maciço e dos trabalhos

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d) a contaminação das águas, do maciço e dos trabalhos

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https://www.cdc.gov/niosh/mining/UserFiles/works/pdfs/faafp.pdf

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ANFO FUMES PRODUCTION

Como se comparam 15 l.CO/kg de explosivo

com a Directiva, que propõe 20 ml/m3?

Depende:

• da quantidade de explosivo (por ex: 300 kg/desmonte {5x5x4} – 4.500.000 ml.CO/desmonte)

• do volume da atmosfera confinada (por ex: fundo de saco com 15 m {15x5x5}, 12.000 ml.CO/m3)

• da ventilação existente (por ex: 10,6 m3/s, para 2 pes. – 50 l/s e 300 cv diesel – 35 l/s/cv)

• da densidade do contaminante em análise (acamamento? Se a cada renovação a concentração

reduzir 50% da concentração do contaminante – 12.000 ml.CO/m3 – são necessárias 10 renovações da

atmosfera para a concentração cair abaixo de 20 ml.CO/m3, o que com 10.6 m3/s demoraria ~5 min.)…

• do equipamento e do regime do fluxo de ar que renova a atmosfera (manga? insuflante?...)

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COMPARANDO COM A DIRECTIVA

~15

PERCEPÇÃO DA COMUNIDADE

TÉCNICA SOBRE O ASSUNTO

37

Comunidade técnica

(inquérito realizado,

este ano, pelo

Eng. Manuel Tender,

para a sua Tese de

Doutoramento,

ver 3ª questão,

ainda não publicado):

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EM PORTUGAL

Os critérios para escolha de inquiridos foram: possuírem uma ligação à área das obras

subterrâneas (quer na função de promoção, projeto, construção, fiscalização de obra,

investigação ou docência, quer na vertente mais ligada à produção, quer na vertente

mais ligada a áreas como a prevenção), e terem um mínimo de 5 anos de experiência

em desmonte com explosivos.

Obtiveram-se 30 respostas válidas de técnicos com uma experiência muito diversa.

As funções dos técnicos que responderam ao inquérito eram ligadas à prevenção

(26,7%), à produção (53,3%), à docência/investigação (16,7%) e projeto (3,3%).

Em termos de experiência, esta variava entre de 2 a 5 anos (6,7%), de 6 a 15 anos

(43,3%) e de mais de 15 anos (50,0%), com uma média de 17,9 anos de

experiência em obras subterrâneas.

SIM90%

NÃO10%

A utilização de emulsões minimiza o risco de inalação de gases perigosos

provenientes de detonação?

CONCLUSÕES

41

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IMPLICAÇÕES DA DIRECTIVA (UE)

2017/164 EM DESMONTES COM

RECURSO A EXPLOSIVOS????

Precisamos de 1 novo Decreto Lei nº 162/90 (RGSHT, M&P.)?

…e de outros específicos para obras subterrâneas (civis)?

… devia ser aproveitada a ocasião para resolver outras questões completamente

obsoletas nesse documento legal (com quase 30 anos de idade), por ex: =>

OBRIGADO !

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