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    RuPTuRA DO TALuDE SuDESTE DA miNA DE N4E um ESTuDO DE CASO,

    CARAJS, ESTADO DO PAR

    GILVAN SM.Sc. Gelogo VALE S/A, Belo Horizonte, MG, Brasil - gilvan.sa@vale.com

    Mestrado Profissional em Engenharia Geotcnica stricto sensu (MPEG) Programa de Ps-Graduao em Geotecnia (CAPES), Universidade Federal de Ouro Preto UFOP;

    RODRIGO P. DE FIGUEIREDOD.Sc. Engenheiro de Minas, Professor Associado, Universidade Federal de Ouro Preto

    UFOP, Ouro Preto, MG, Brasil - rpfigueiredo@yahoo.com.br;

    FBIO SOARES MAGALHESD.Sc. Gelogo VOGBR Recursos Hdricos e Geotecnia Ltda,

    Belo Horizonte, MG, Brasil - fmagalhaes@vogbr.com.br;

    RESUMO

    A mina de minrio de ferro de N4E est situada no Complexo Minerador de Carajs, Estado do Par, onde existe um histrico de grandes deformaes fortemen-te condicionada pela zona de cisalhamento de contato no talude de lapa entre a formao ferrfera da Forma-o Carajs sobreposta s rochas metabsicas da For-mao Parauapebas (Grupo Gro Par). Os eventos de rupturas demonstraram um forte condicionamento geolgico estrutural, nas rochas metabsicas do talu-de de lapa, caracterizando rupturas planares e plano--circulares demonstrando a necessidade de um melhor entendimento do arcabouo estrutural e dos condicio-nantes de rupturas. Neste sentido, procurou-se, atra-vs de mapeamentos litoestruturais e geomecnicos, de campanhas de ensaios de laboratrio e retroanlises deste evento, aferir e recalibrar os parmetros de resis-tncia da hematita frivel, da mfica decomposta e da zona de cisalhamento e entender o comportamento das rupturas. Aps selecionar a ruptura do talude sudeste, foram realizadas retroanlises, ajustes e aferies dos parmetros de resistncia e mtodos aplicados. Os cri-trios de resistncia ao cisalhamento utilizado para as retroanlises foram: Critrios de Mohr-Coulomb e Cri-trio de Barton & Bandis, os quais auxiliaram nos ajus-tes dos parmetros a partir dos ensaios de laboratrio, demonstrando boa aplicabilidade ao estudo de caso. Os mtodos utilizados para o clculo do fator de segurana foram: mtodos Spencer e GLE/Morgenstern Price,

    ABSTRACT

    N4E iron mine is located in the Carajs Mining Complex in southeast Par, has a history of large strain strongly related to the shear contact zone in the footwall slope between the Carajs Formation superimposed on metabasic rocks of Parauapebas Formation (Gro Par Group). The failure events have demonstrated a strong structural geological conditioning in the metabasic rocks of footwall slope, which is generally classified as planar and circular plan failures showing that a better understanding is required about the structural framework and the potential failure mechanisms. In this way geomechanical and litho-structural mapping, laboratory tests and back analysis were carried out for validations and calibration of the strength parameters of hematite friable, mafic decomposed and shear zone, as well as to understand the behavior of failure mechanisms in that location. After selecting the southeastern slope failure this study carried out back analysis, adjustments and measurements of strength parameters and verification of the applied methods. The Mohr-Coulomb failure criterion and Barton & Bandis failure criterion were used in back analysis, where those criteria helped in the adjustment of the parameters obtained from laboratory tests, showing good applicability to the case study. The analysis methods used to calculate the safety factor were Spencer and GLE/Morgenstern Price, due to their greater accuracy. Previously back analyses were

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    only carried out with Mohr-Coulomb criteria and did not cover this information. The final result showed strength parameters adjusted to the failure conditions presents in the footwall contact, and confirm the large deformation without failure of the mass on the basis of macro-wrinkles at the contact (which helped directly the development of this form and confirmed by the back-analysis performed). This study also re-calibrates the existing resistance parameters with more accuracy for future use.

    Key Words: Slope Stability; N4E Mine, Carajs Mineral Province; Mining

    1 INTRODUO

    Este artigo apresenta estudos realizados no ta-lude sudeste da mina de ferro N4E, Complexo Mi-nerador de Carajs, Estado do Par, onde ocorreram rupturas de grandes propores. Segundo S (2010), popularmente conhecida como regio das trincas, o talude sul-sudeste da mina de N4E assim deno-minado pelo forte controle estrutural condicionado pela zona de cisalhamento do contato de lapa entre a Formao Ferrfera da Formao Carajs sobrepos-ta s rochas metabsicas da Formao Parauapebas, ambas pertencentes ao Grupo Gro Par.

    Essas rupturas na realidade referem-se a reati-vaes de um mesmo processo de instabilizao e, em funo dessas reincidncias, realizaram-se es-tudos detalhados das caractersticas da superfcie

    Figura 1 Localizao das minas de ferro do Complexo Minerador de Carajs.

    aplicados em funo de seu maior rigor. Anteriormen-te as anlises no contemplavam esta informao e s eram realizadas pelo Mtodo de Mohr-Coulomb. O resultado final apresentou parmetros de resistncia ajustados s condies da ruptura presente no contato do talude de lapa, alm de confirmar a grande defor-mao do macio sem sua ruptura plena em funo das macrorrugosidades no contato de base, a qual corrobo-rou diretamente para o modo e desenvolvimento desta ruptura, confirmada nas retroanlises realizadas, afe-rindo e recalibrando os parmetros de resistncia com maior preciso para utilizaes futuras.

    Palavras-chaves: Estabilidade de Taludes; Mina de N4E; Provncia Mineral de Carajs; Minerao

    de ruptura por meio de mapeamentos, ensaios geotcnicos e retroanlises com a finalidade de se obter com maior confiabilidade seus parmetros de resistncia.

    Essas instabilizaes provocaram no macio do talude sudeste grandes deformaes, porm no se observou uma deflagrao abrupta, mas sim abatimentos graduais de um trecho de at 155 m de altura e elevao do piso do banco da cota 460 de at trs metros de altura (S 2010).

    A mina de N4E uma das maiores minas a cu aberto em rocha branda do Brasil com aproxi-madamente quatro quilmetros de comprimento, e uma das mais importantes do complexo mine-rador de Carajs (Figura 1). A regio estudada possui atualmente um talude com altura global aproximadamente de 200 m.

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    Ruptura do talude sudeste da mina de N4e um Estudo de caso, Carajs, Estado do Par

    2 CARACTERSTiCAS LiTOESTRuTuRAiS DA miNA N4E

    A mina N4E composta por litotipos de idade arqueana, com idades entre 2,8 a 2,5 Ga, atribudos ao Grupo Gro Par, subdivididos nas Formaes Parauapebas e Carajs (Tabela 1) e representados no mapa litoestrutural da Figura 2.

    Tabela 1 Coluna estratigrfica adaptada Macambira (1990, in S 2010).

    A Formao Parauapebas constituda por rochas metavulcnicas em diferentes estados de alteraes (mfica s - MS, semidecomposta - MS e decomposta - MD) e ocorrem como rochas en-caixantes de capa e lapa ao minrio de ferro, mos-trando feies dcteis e rpteis, recobertas por uma cobertura latertica.

    A Formao Carajs composta por diferen-tes tipos de minrio de ferro tais como: Jaspilito (JP), Hematita macia ou frivel (HM), Hematita dura (HD), minrio de baixo teor (MBT), Canga de minrio (CM), canga qumica (CQ), intruses de soleiras e diques mficos.

    As superfcies de cisalhamento so estruturas comuns na regio da mina (Figura 3) e condicio-nam o contato de lapa entre a formao ferrfera e o macio de rochas metabsicas onde so mais persistentes e paralelas ao bandamento.

    O Sistema de Falhas Embabas, de direo geral E-W a NE-SW de carter dctil-rptil a

    rptil, localizada na poro sul-sudeste da mina de N4E, est disposta concordantemente com o contato de lapa entre a formao ferrfera e o ma-cio metabsico (Figura 3) com alto grau de alte-rao variando entre 0,5 a 1,0 m. O qual ocorre discordantemente no contato de capa, onde ocor-rem superfcies de cisalhamento subverticais e de carter mais rpteis.

    S (2010) cita que essa zona de cisalhamento pode ter sido a responsvel, por meio de movi-mentos transcorrentes destrais, pela grande infle-xo observada no corpo de minrio que se traduz no formato da cava em um grande J (Figura 2).

    Essa estrutura tambm importante do pon-to de vista geotcnico, pois se constataram vrias rupturas e reativaes caracterizando o local de sua ocorrncia como uma regio de instabilidades conhecida informalmente na mina como rea das trincas.

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    Figura 2 Mapa litoestrutural da mina N4E (BVP, 2008 in S 2010). Siglas dos litotipos CQ canga qumica, HD hematita dura, HM hematita macia, MBT minrio de baixo teor, JP jaspilito, MD mfica decomposta, MSD

    mfica semidecomposta, MS mfica s.

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    Ruptura do talude sudeste da mina de N4e um Estudo de caso, Carajs, Estado do Par

    Esses cisalhamentos, localizados no contato de lapa, so representados em estereograma na Figura 4 com mximos de 164/45 (rumo de mer-gulho/mergulho) para o Flanco Sul.

    Figura 3 Zona de cisalhamento no contato de lapa, paralelo foliao e com formas onduladas.

    Figura 4 Estereograma de polos dos planos do cisalha-mento de lapa com mximo de 164/45 Flanco Sul de N4E.

    (Software DIPS 5.0 Tutorials. www.rocscience.com.)

    3 HISTRICO DOS EVENTOS

    Para uma melhor compreenso das recorrn-cias das instabilidades, os eventos ocorridos no ta-lude sudeste so descritos em ordem cronolgica, que se iniciaram em 2001 e finalizaram-se em 2007.

    No incio do ano de 2001, com o avano da lavra, observou-se uma instabilidade envolvendo cinco bancadas de 15 m de altura atingindo altura total de 75m. Verificou-se que a ruptura

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