Araştırmacılar İçin Öneriler

Considerada a proposição de que o método de lavra sublevel-stoping seria factível para exaurir o corpo SER da Mina Cuiabá, dá-se início à fase de concepção do projeto de lavra propriamente dito. O levantamento das condições do maciço, mediante aquisição e gerenciamento de dados geotécnicos, promove o conhecimento de aspectos importantes para o desempenho das atividades da área de mecânica das rochas de uma mina, dentro das quais se inclui a realização de modelos geomecânicos que expliquem ou clarifiquem os mecanismos do comportamento do maciço. O grau de variabilidade de comportamentos, a incerteza inerente aos mecanismos de reação do maciço perante grande número de fatores, tudo isso demanda que as investigações geotécnicas de campo sejam complementadas com a instalação de instrumentação apropriada que permita monitorar tais reações. Por meio desse monitoramento geotécnico, é possível deduzir o estado de estabilidade de determinadas áreas da mina. A combinação dos dados gera a informação geotécnica que compõe o histórico do comportamento do maciço rochoso. Esta informação é crucial na fase inicial de concepção de novos projetos de escavações.

A Mina Cuiabá tem realizado coleta, análise e interpretação dos dados de mecânica de rochas de forma sistemática, com o propósito de desenvolver uma compreensão macro e micro das condições e reações do maciço, com o intuito, dentre outros, de refinar o processo de planejamento e concepção de projetos de lavra. Nesta fase, os dados geológicos e geotécnicos que importam compilar, incluem, por exemplo:

 estrutura geológica macro do corpo de minério, tipos de litologias encaixantes, propriedades como densidade, porosidade, permeabilidade, etc.;

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descontinuidades pré-existentes mais características e, qualidade do material rochoso, resistência, alteração, etc.; disposição espacial;

 magnitude e orientação da tensão in situ que age nos domínios de influência;

 registros dos incidentes de quebra, queda de blocos e danos causados;

 características geotécnicas gerais segundo sistemas de classificação dos setores escavados;

 quantidade e qualidade dos sistemas de suporte instalados na mina;

 impactos das técnicas de desmonte e danos causados ao maciço;

 registros de observações visuais e inspeções regulares que denotam fenômenos particulares;

 filmagem em furos longos, realizados especificamente para observar os impactos no hangingwall em função do avanço da lavra;

 registros fotográficos de colapsos em realces, ou mesmo desplacamentos de menor dimensão ainda que, em raises de ventilação;

 tendências de deformação e deslocamentos registradas por meio de instrumentos de monitoramento, extensômetros, SMART cables, MPBX, etc;

 relatórios e notas técnicas de estudos ou análises de condições geotécnicas relevantes.

4.4.1 Definição dos vãos livres de lavra ao longo do strike

Dados gerados previamente pela mina durante a etapa de concepção do projeto foram utilizados na tentativa de dimensionar o vão livre máximo (strike span) de estabilidade das escavações de lavra para o método sublevel-stoping aplicável ao corpo SER. Neste método, o vão livre máximo de lavra compreende a extensão que dista entre dois rib

pillars, consecutivos; medido de nível a nível, ao longo do dip. O cálculo de

estabilidade aplicado para garantir a integridade da área mencionada, considera as características do maciço rochoso e o tamanho dos vãos lavrados. Consequentemente, vãos de maiores dimensões são possíveis em maciços rochosos relativamente mais resistentes, para que permaneçam estáveis.

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A geometria do painel de lavra (comprimento e altura), previamente conjecturada, é usada para calcular seu raio hidráulico. O raio hidráulico de qualquer escavação é obtido calculando-se a área da superfície exposta dividida pelo perímetro da abertura correspondente. As características geométricas do método sublevel aplicado ao corpo SER consideram um painel com ângulo de inclinação médio de 66º e altura vertical de 20 m entre subníveis, o que resulta na altura real de 21,9 m. Inicialmente, este estudo propõe-se a avaliar a estabilidade dos vãos livres com comprimentos ao longo do strike de 25, 40 e 70 m, respectivamente, geradores, por sua vez, de dimensões de raio hidráulico de 5,8; 7,1 e 8,3, respectivamente.

Conforme mencionado no tópico 2.6, há diversas técnicas empíricas que são utilizadas para estimar a estabilidade e a diluição no hangingwall do realce. É comum a utilização da versão modificada do índice de qualidade da rocha, Q, de Barton, derivado do sistema de classificação que considera o intercepto das tensões induzidas, a orientação das descontinuidades, a orientação da superfície e a geometria do hangingwall. Embora a técnica empírica para determinar o número de estabilidade possa parecer simples, ela dificilmente permite identificar, com rigor, quais fatores são mais importantes e quais influenciam categoricamente a estabilidade nas superfícies dos realces.

Barbosa (2008) aplicou a metodologia empírica mencionada para avaliar a eficácia da contenção com cabos de aço instalados na Mina Cuiabá. Neste trabalho, foi realizado o levantamento dos principais parâmetros necessários para efetuar a atualização da classificação geomecânica das rochas em torno das escavações. Os resultados dos índices N (Número de Estabilidade) e N’ (Número de Estabilidade Modificado) foram coletados para as litologias da rocha encaixante do corpo Serrotinho nos níveis N9 e N10.1. Tais índices foram compilados a partir de levantamentos da classificação do maciço rochoso nos realces observados, tendo sido considerada uma tensão principal máxima induzida de 7 e 18 MPa (Anexo II).

Os dados assim coletados foram retomados e utilizados numa tentativa inicial para definir o comprimento do vão livre de lavra ao longo do strike no método de lavra

sublevel-stoping. O Anexo II apresenta os gráficos de estabilidade plotados com os

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dos pontos plotados com o índice N’ (Número de Estabilidade Modificado) das rochas encaixantes incide numa zona de instabilidade. O significado gráfico mostra ser indesejável a utilização de vãos livres com comprimentos de 40 e 70 m ao longo do

strike, em se tratando das rochas classificadas. Contudo, a análise gráfica indica que

vãos livres de 25 m (strike span) são passíveis de se situar na zona de transição, ou seja, no limite entre estabilidade e instabilidade das escavações.

Wang et al. (2007) afirmam que a estabilidade das paredes do hangingwall envolve grandes superfícies de rochas e vários metros quadrados de extensão. Todavia, nos métodos empíricos de estabilidade do vão livre máximo, nem a resistência da rocha, nem as tensões induzidas influenciam na avaliação do relaxamento, condição de pouca tensão (low-stress) do hangingwall, ou seja, nenhuma sensibilidade para as tensões induzidas ou resistência da rocha é considerada.

Outra observação importante remete à dificuldade em expressar o impacto do backfill na estabilidade do realce. Para efeitos de execução prática do método sublevel-stoping, considera-se o enchimento dos realce no processo de lavra da Mina Cuiabá. A principal função do backfill é limitar as superfícies de exposição das escavações com o enchimento de áreas adjacentes lavradas, de modo a promover suporte adequado aos realces e, consequentemente, aumentar a rigidez do maciço e diminuir a taxa de deformação.

Face às considerações apresentadas acima é possível considerar que o comprimento do vão livre de lavra ao longo do strike no método sublevel do corpo SER seja simulado numericamente para comprimentos de 25, 40 e 70 m, a fim de confirmar a relação gráfica de estabilidade e, por consequência, avaliar a possibilidade de realizar ajustes apropriados nas curvas dos métodos gráficos, o que os torna mais representativos para o ambiente geotécnico encontrado na Mina Cuiabá.

4.4.2 Quantificação da sobrequebra no hangingwall

Ao se aplicar o método sublevel-stoping no corpo SER, é importante representar e quantificar os fatores que podem causar sobrequebra no hangingwall, bem como

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provocar a diluição do minério. A profundidade e a razão de proporção da lavra (comprimento do vão livre ao longo do strike versus a altura real do vão exposto) podem ser consideradas fatores de controle das respostas do hangingwall. Aí, assume-se que a diluição do minério será tanto menor quanto menores forem as profundidades da lavra e a altura vertical dos realces; ou mesmo que a altura vertical seja elevada, que o comprimento do vão livre ao longo do strike seja relativamente curto (volume desmontado pequeno).

Fatores que não podem ser alterados por serem inerentes ao corpo de minério, tal como o ângulo de inclinação (dip) e a orientação da tensão principal máxima com relação ao

hangingwall, não foram considerados como passíveis de modificação. Entretanto, é

sabido que a sobrequebra aumenta severamente quando o ângulo de inclinação do

hangingwall é menor. Em contrapartida, ocorrências de sobrequebra tendem a ser mais

impactantes em setores onde a tensão principal máxima atua perpendicularmente à linha de vão livre. Nos realces onde a extensão da lavra ao longo do strike é considerável, sobrequebras de grandes dimensões tendem a ocorrer. As descontinuidades naturais da rocha, como, por exemplo, planos de xistosidade, contribuem consideravelmente para desarticulações e sobrequebras. A Figura 4.1 mostra condições de deflecção e curvatura dos planos de foliação, que desencadeiam zonas de sobrequebra. Os desplacamentos assim causados contribuem, naturalmente, para um aumento da diluição no minério pelo

hangingwall .

(a) (b)

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Empiricamente, a porcentagem de diluição expressa em termos do equivalente linear de sobrequebra ou desplacamento (Equivalent Linear Overbreak/ Slough - ELOS) é estimada mediante utilização do Número de Estabilidade Modificado, índice N`, e do raio hidráulico, RH. O Anexo II apresenta os resultados obtidos a partir dos levantamentos de classificação do maciço rochoso nos realces, conforme mencionado anteriormente. A diluição é calculada como o fator ELOS dividido pela espessura (potência) do corpo de minério. Por exemplo, se ELOS = 0,5 m e o corpo de minério apresenta 10 m de espessura, a diluição esperada seria de 0,5/10 = 0,05 ou 5%. A Figura 4.2 mostra o gráfico apresentado por Clarke e Pakalnis (1997), com os limites de ELOS.

Figura 4.2 Estimativa de sobrequebra em realces abertos sem suporte (Clarke e Pakalnis, 1997)

4.5 MODELOS DE CALIBRAÇÃO NUMÉRICA DAS REAÇÕES NO CORPO SERROTINHO