7.1 – CONCLUSÕES
Nos capítulos anteriores foi apresentada a importância crescente da Engenharia Geotécnica nos empreendimentos mineiros, em relação à resolução do binômio entre a máxima exploração mineral, que inclui os trabalhos de pesquisa, exploração, planejamento e lavra e a segurança em todas estas atividades.
O estudo da estabilidade dos taludes em minas a céu aberto pode ser considerado como uma boa analise quanto à segurança da cava. Nestes estudos, a cava é subdividida em vários setores e são definidas seções de referência para as análises e a partir destas é elaborado um plano de exploração condicionado pelas premissas de segurança e riscos associados. O fator de segurança destas seções é considerado como uma maneira eficaz de quantificar e qualificar esta relação entre a exploração e a segurança.
O estudo realizado para a Mina do Andrade a partir das seções elaboradas para a cava atual e final de projeto adotou como parâmetro de qualificação para a resolução do binômio acima apresentado o fator de segurança. Dentre os inúmeros parâmetros a serem considerados nas analises, foi tomado como foco deste trabalho a relação entre os parâmetros geotécnicos e a classe do maciço correspondente. A partir daí foram simulados os níveis d’água desejados.
Os resultados obtidos para as análises realisadas para a cava atual podem ser visualizados novamente na Tabela 7.1. Podemos verificar que o nível d’água atual, obtido a partir das leituras piezométricas recentes, possui valor inferior ao recomendado para ambas as seções analisadas.
Para a seção A-A’, o nível aceitável está 9 metros abaixo da superfície freática atual e o nível crítico está 17 metros acima do nível atual. Vale ressaltar mais uma vez que, em função da recente instalação dos novos instrumentos de monitoramento e da ausência de um histórico de leitura dos mesmos, as variações acima apresentadas não devem ser descartadas.
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Tabela 7.1 – Resultado das análises globais e variações proposta de N.A. para os taludes inseridos no Grupo Piracicaba, segundo a cava atual.
Seção Nível d'água F.S. Global para o Grupo Piracicaba F.S Global Variação do N.A. (m)
A-A' Atual 1,218 2,148 - Aceitável 1,327 2,295 -9 Crítico 1,031 2,056 17 B-B' Atual 1,12 1,747 - Aceitável 1,263 2,074 -25 Crítico 1,09 1,726 4
Para a seção B-B’, o nível aceitável e crítico sofrem influência considerável da zona anômala em relação ao nível d’água apresentada no Capitulo 5. A superfície freática atual permite a obtenção de um fator de segurança muito abaixo do recomendado para taludes temporários e bem próximo do valor considerado critico. Por este motivo, o nível aceitável está situado a 25 metros abaixo do nível atual e o nível considerado crítico a apenas 4 metros acima da superfície atual. Assim, o rebaixamento da superfície freática dentro desta zona anômala e em toda a região onde está inserida a seção B-B’ é imprescindível para a segurança operacional e continuidade dos trabalhos na Mina do Andrade.
Conforme citado anteriormente, o maior problema de instabilidade geotécnica da Mina do Andrade está situado exatamente sobre a seção B-B’ e sobre a zona anômala. Por este motivo, concluímos que prováveis variações do nível d’água atual ocasionaram os problemas geotécnicos presentes.
De forma geral, acredita-se que a partir do rebaixamento do nível d’água dentro da zona anômala, inserida na seção B-B’, teremos certa similaridade entre a superfície freática encontrada para a seção A-A’ e a superfície encontrada para a seção B-B’. De fato, foram simuladas novas análises para a seção B-B’ considerando uma superfície freática mais regular. O nível d’água encontrado para a superfície considerada aceitável é bastante similar ao encontrado para a seção A-A’ e o rebaixamento teórico também estava dentro dos mesmos valores.
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Assim, para a cava atual recomenda-se uma atuação imediata sobre o nível d’água dentro da zona anômala. A partir deste trabalho, a superfície freática local deve ser rebaixada em aproximadamente 10 metros.
A Tabela 7.2 apresenta novamente os resultados obtidos para as analises realizadas para a cava final de projeto. As superfícies freáticas teóricas de partida, elaboradas de acordo com a relação entre a superfície freática atual e sua elevação em relação a superfície topográfica, apresentam valores de fatores de segurança aceitáveis para taludes considerados permanentes.
De acordo com as analises realisadas para a seção A-A’, a superfície freática aceitável está localizada a 21 metros abaixo da superfície teórica de partida e o nível d’água considerado crítico está localizado a 18 metros acima da superfície freática de partida. Apesar de a tarefa de determinar um nível d’água de partida ser uma tarefa meramente intuitiva e teórica, através destas analises podemos concluir que, independente da posição do nível freático no futuro, a superfície que permitirá a obtenção de um fator de segurança aceitável para a cava segundo a seção A-A’ estará aproximadamente segundo a superfície proposta.
Para as analises realizadas para a seção B-B’, não foram consideradas a presença de zonas anômalas como a encontrada para a cava atual, devido a variação dos litotípos e classe de maciços analisados em relação a cava atual.
Assim, o nível d’água que permite a obtenção de um fator de segurança aceitável para taludes permanentes, segundo a seção B-B’ para a cava final está localizado 36 metros abaixo da superfície teórica de partida. O nível considerado crítico está localizado 15 metros acima da superfície teórica de partida.
De forma análoga a seção A-A’, independente da superfície freática futura segundo a Seção B-B’, podemos concluir que a superfície que permitirá a obtenção de um fator de segurança aceitável para a cava segundo a seção B-B’ estará aproximadamente segundo a superfície proposta.
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Tabela 7.2 – Resultado das análises globais e variações proposta de N.A. para os taludes inseridos no Grupo Piracicaba, segundo a cava final proposta.
Seção Nível d'água F.S. Global para o Grupo Piracicaba F.S Global Variação do N.A. (m)
A-A' Partida 1,392 1,392 - Aceitável 1,503 1,503 -21 Crítico 1,296 1,296 18 B-B' Partida 1,424 1,428 - Aceitável 1,523 1,488 -36 Crítico 1,282 1,306 15
7.2 – SUGESTÕES PARA PESQUISAS COMPLEMENTARES
A partir dos estudos realizados para os taludes inseridos nos xistos e quartzitos do Grupo Piracicaba, foi possível definir as superfícies freáticas aceitáveis para estes setores. Entretanto, não podemos considerar um provável rebaixamento do nível d’água como um trabalho pontual e localizado, que não sofre nenhuma influencia ou que não influencia o meio ao seu redor. Evidentemente, qualquer trabalho realizado neste setor sofrerá influencia das demais litologias e maciços presentes situados a proximidade da área de estudo.
Assim, recomenda-se o estudo da análise de estabilidade de taludes para toda a mina ao completo, considerando a cava atual e a cava final de projeto. A partir daí, podemos elaborar um plano de drenagem e rebaixamento do nível d’água de toda a cava.
Recomenda-se também a elaboração de um plano de monitoramento hidrogeológico dos taludes e a continuidade das leituras elaboradas para os poucos instrumentos de monitoramento presentes na área de estudo, a fim de permitir um maior conhecimento quanto ao modelo hidrogeológico da região e sua variação sazonal segundo o histórico de dados.
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REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS
Abrão, P. C., Oliveira, S. L.(1998). Mineração. Geologia de Engenharia. 4ªReeimpressão. São Paulo: ABGE. p. 431-438.
Assis, A., 2013. Mecânica das Rochas – Notas de Aula. Universidade de Brasilia, Departamento de Engenharia Civil e Ambiental, Geotecnia, Brasilia – D.F.
Azevedo, I. C. D.; Marques, E. A. G., 2006. Introdução a Mecânica das Rochas. Universidade Federal de Viçosa.
Barton, N.; Lien, R.; Lunde, J., 1974. Egineering Classification of Rock Masses for the Design of Tunnel Support.
Bieniawski, Z.T., Denkhaus , H.G. and Vogler, U.W. (1968). Failure of fractured rock. National Mechanical Engineering Research Institute, Pretoria, South Africa, Int. d. Rock Mech. Min. Sci. Vol. 6, pp. 323-341.
Bieniawski, Z. T., 1976. Rock mass classification in rock engineering. In Exploration for Rock Engineering.
Bieniawski, Z. T., 1989. Engineering Rock Mass Classification – A complete manual for engineers and geologists in mining, civil and petroleum engineering. New York: John Wile & Sons. 251p.
Chemale Jr., F.; Rosière, C. A. & Endo, I. Evolução tectônica do Quadrilátero Ferrífero, Minas Gerais - Um Modelo. Pesquisas, UFRGS, Porto Alegre, v.18, n. 2, p. 104-127, 1991.
C&D, 2014. Relatório técnico para outorga de rebaixamento do nível de água subterrânea da Mina do Andrade. Relatório interno ArcelorMittal Mineração.
Da Silva, M. J. F. (2013). Análise de estabilidade de taludes pelo método de equilíbrio limite geral. Dissertação de mestrado. Mestrado Integrado em Engenharia Civil - 2012/2013 - Departamento de Engenharia Civil, Faculdade de Engenharia da Universidade do Porto, Porto, Portugal, 2013, 87 p.
159
Deere, D. U. , Patton, F.D., Hendron, A. J. JR., Cording, E. J. 1967. Design of surface and near-surface construction in rock. Proc. 8th Symp. Rock Mech., Am. Inst. Min. Metall. & Pet. Eng., Minneapolis, Minn., p 237-302.
Deere, D.U., 1989. Rock quality designation (RQD) after 20 years. U.S. Army Corps Engr Contract Report GL-89-1. Vicksburg, MS: Waterways Experimental Station. Dorr, J. V. N. II. 1969. Physiographic, stratigraphic and structural development of the Quadrilátero Ferrífero, Minas Gerais, Brazil . USGS/DNPM. Professional Paper 641-A. 110p.
Endo, I. 1997. Regimes Tectônicos do Arqueano e Proterozóico no Interior da Placa Sanfranciscana: Quadrilátero Ferrífero e Áreas Adjacentes, Minas Gerais. 243p. Tese (Doutorado em Geotectônica) – Instituto de Geociências, Universidade de São Paulo, São Paulo.
Freitas, M. A. C. (2011). Análise de estabilidade de taludes pelos métodos de Morgenstern-Price e Correia. Dissertação de mestrado. Mestrado Integrado em Engenharia Civil - 2010/2011 - Departamento de Engenharia Civil, Faculdade de Engenharia da Universidade do Porto, Porto, Portugal, 2011, 146 p.
GEOESTRUTURAL. Revisão do Modelo Geomecânico e Dimensionamento Preliminar dos Taludes – Bela Vista de Minas. CVRD, 2006.
Gonçalves, J. A. G. F. Estabilidade de fundações e taludes em maciços rochosos (2013). Dissertação de mestrado. Faculdade de ciências e tecnologia, Universidade nova de Lisboa, Lisboa, Portugal, 214 p.
Goodman, R. E., 1989. Introduction to Rock Mechanics. University of California at Berkeley. Segunda edição.
Hoek, E.; Brown, E.T., 1980. Underground Excavation in Rock, London, Institution of Mining and Metallurgy.
Hoek, E.; Bray, J.W., 1981. Rock Slope Engineering. Terceira Edição. Publicado por Institution of Mining and Metallurgy. Taylor & Francis Group. London and New York. 358p.
160
Hoek, E.; Wood D.; Shah S., 1992. A modified Hoek-Brown criterion for jointed rock masses.Proc. Rock Characterization, Symp. Int. Soc. Rock Mech.: Eurock ‘92, (Edited by Hudson J.A.), 209-214. London, Brit. Geotech. Soc.
Hoek, E. (1994). Strenghth of Rock and rock masses. ISRM News Journal, 2, 4-16. Hoek, E.; Brown, E.T. 1997. Pratical estimates of rock mass strength. Intnl. J. Rock Mech. E Mining Sci. e Geomechanics Abstracts. 34 (8), 1165-1186.
Hoek, E., 2000. Pratical Rock Engineering. Artigo Rock mass classification. 23p. PDF 52p.
Hoek, E.; Torres-Carranza, C.; Corkum, B., 2002. Hoek-Brow Failure Criterion.
Hoek, E. (2009). Fundamentals of slope design. Keynote address at Slope Stability 2009, Santiago, Chile, 9 - 11 November 2009.
ISRM, 2007. Suggested Methods. “The complete ISRM Suggested Methods for Rock Characterization, Testing and Monitoring: 1974-2006”.
Januzzi, A.; Ramos, M. C. D. ; Rosière, C. A. & Guimarães, M. L. V. A estruturação tectônica da Mina do Andrade, NE do Quadrilátero Ferrífero, MG. In: V Simpósio nacional de estudos tectônicos, Gramado, Anais..., p. 351-353, 1995.
Januzzi, A. Caracterização mineralógica, uma ferramenta de trabalho na Mina do Andrade. In: II Simpósio Brasileiro de minério de ferro, Ouro Preto. Anais..., Ouro Preto: ABM, p. 22-32, 1999.
Koppula, S. D. e Morgenstern, N. R. (1982). On the consolidation of sedimentation clays. Canadian Geotechnical Jounal, v. 19, p. 260-268.
Lauffer, H. (1958) - Gebirgsklassifizierung Fur den Stollenbau, Geologie and Bauwesen, Vol. 24, No. 1, pp. 46-51.
Maxwell, C. H. 1972. Geology and ore deposits of the Alegria district, MG, Brazil. Menezes, D. A. Caracterização geotécnica e análise dos modos de ruptura de taludes operacionais em itabirito compacto (2014). Dissertação de mestrado. Departamento de
161
engenharia civil, Núcleo de geotecnia, Universidade federal de Ouro Preto – UFOP, Ouro Preto, M.G., 110 p.
MDGEO, 2008. Relatório técnico para a obtenção de outorga do rebaixamento do nível d’água subterrânea da Mina do Andrade. Rel_Vale_And_002_08. Relatório interno CVRD.
Morgensternn. N.R.& Price, V. E. (1965). The analysis of the stability of general slip surfaces. Geotechnique, Vol 14, pp. 79-93.
Mourão, M.A.A. (2007). Caracterização Hidrogeológica do Aqüífero Cauê Quadrilátero Ferrífero Minas Gerais. Tese de Doutorado. UFMG Escola de Engenharia. Belo Horizonte. 297P.
N. Barton, R. Lien, J. Lunde (1974). Engineering classification of rock masses for the design of tunnel support. International Journal of Rock Mechanics and Mining Sciences and Geomechanics, Vol.6, pp.189-236.
Paul Marinos and Evert Hoek. GSI – A geologically friendly tool for rock mass strength estimation.
Palmström, A., 1982. The volumetric joint count – a useful and simple measure of the degree of rock jointing. Proc. 4th congr. Int. Assn Engng Geol., Delhi 5, 221-228. Pereira, W. L. Análise da estabilidade da pilha de estéril do Correia - Mina de Gongo Soco para implantação da Ferrovia Estrada de Ferro Vitória Minas – EFVM (2009). Dissertação de mestrado. Departamento de engenharia civil, Núcleo de geotecnia, Universidade federal de Ouro Preto – UFOP, Ouro Preto, M.G., 110 p.
Peres, G. G. 2005. Mapeamento litológico e estrutural das formações ferríferas e encaixantes da mina do Andrade e sua continuidade oriental. Relatório interno CVRD- DNPM. Julho de 2005.
Priest, S.D.; Hudson, J.A., 1976. Estimation of discontinuity spacing and trace length using scan line surveys. Int. J. Rock Mech. Min. Sci and Geomech, Vol. 18, pp. 183- 197.
162
Reis, R. C. Estudo de estabilidade de taludes da mina de Tapira - MG (2010). Dissertação de mestrado. Departamento de engenharia civil, Núcleo de geotecnia, Universidade federal de Ouro Preto – UFOP, Ouro Preto, M.G., 95 p.
Silva, M.E. (2006). Análise de Estabilidade de Taludes em Solos de Alteração de Rochas Metamórficas do Quadrilátero Ferrífero. Dissertação de Mestrado. Programa de Pós Graduação em Engenharia Civil, Universidade Federal de Viçosa, 123 p.
Terzaghi, K. (1943). Theoretical Soil Mechanics. John Wiley, New York.
Vallejo, L. I. G.; Ferrer, M.; Ortuño, L.; Oteo, C., 2002. “Ingeniería Geológica”. Pearson Educacion, Madri. 744p.
Varajão, C.A.C. 1991. A questão da correlação das superfícies de erosão do Quadrilátero Ferrífero, Minas Gerais. Rev. Bras. Geociências, 21(2): p. 138-145.
VOGBR - A, 2013. Verificação da estabilidade global da cava atual e dimensionamento geotécnico dos taludes da cava final da Mina do Andrade. VG11-030-1-GL-RTE-0002. Relatório interno ArcelorMittal Mineração.
VOGBR - B, 2013. Mapeamento Litoestrutural e Geomecânico da Mina do Andrade. VG11-030-1-GL-RTE-0001. Relatório interno ArcelorMittal Mineração.
VOGBR - C, 2013. Reconformação da Crista da cava da Mina do Andrade. VG11-030- 1-EG-RTE-0006. Relatório interno ArcelorMittal Mineração.
VOGBR - D, 2013. Analise Hidrogeológica da Mina do Andrade – Bela Vista de Minas. VG11-030-1-HG-RTE-0001. Relatório interno ArcelorMittal Mineração.
Z. T. Bieniawski (1974). Engineering classification of jointed rock masses. International Journal of Rock Mechanics and Mining Sciences and Geomechanics, Abstracts, Vol.11(5), pp.98-98.
Wyllie, C. W.; Mah, C. W., 2004. Rock Slope Engineering, 4th edition. Taylor & Francis e-Library. 456p
I
ANEXO I – SEÇÕES GEOLÓGICO-GEOTÉCNICAS
II
III
IV
V
VI
VII
VIII
IX