As operações de lavra na Mina Cuiabá ocorrem em realces de grande dimensão para um ambiente subterrâneo. Com efeito, a extensão longitudinal (ao longo do strike) de uma área de lavra pode atingir 400 m de comprimento, em média. Se for assumido que a geometria de lavra contempla painéis com altura vertical, entre sill pillars, de 33 e66 m, constata-se que os volumes vazios gerados pós-lavra são, efetivamente, consideráveis. Apesar de haver aplicação de enchimento (mecânico e hidráulico) pode esperar-se a ocorrência de grandes deformações nas superfícies expostas do hangingwall e footwall. Considera-se, ainda, que as camadas litológicas encaixantes (xistos X1 e X2) apresentam módulos de elasticidade relativamente baixos (valores médios de 15 e 20 GPa, respectivamente), o que contribui para a formação de um sistema regional composto por pilar-backfill-encaixante, com rigidez relativamente baixa.
As grandes deformações e desplacamentos registrados no passado podem ser explicados, também, por movimentos cisalhantes ao longo de planos descontínuos pré- existentes (foliação e juntas), resultantes da convergência das camadas xistosas das encaixantes. Determinadas áreas, em ambientes geológicos e geotécnicos diferentes, apresentam graus distintos de deformação e, portanto, reagem também de maneira distinta aos impactos da lavra. As deformações totais máximas registradas em realces típicos à profundidade de 650 m podem variar entre 20 e 120 mm, ao longo de um período de cerca de quatro meses.
É evidente, portanto, a necessidade de que se conheçam as reações do maciço aos efeitos da lavra, os quais se manifestam de forma a induzir a variação do estado das tensões e das deformações estáticas e dinâmicas. Para minimizar o risco geotécnico de ocorrência de colapsos, a Mina Cuiabá implementa um programa de monitoramento das reações do maciço. Este programa consiste, primeiramente, em monitorar com regularidade a variação das deformações relativas nas superfícies da rocha encaixante, a diferentes profundidades das faces expostas. Para medir deformações relativas, a Mina usa extensômetros do tipo MPBX e SMART cable, podendo este último inferir, em paralelo, os esforços axialmente solicitados nos cabos de contenção.
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Para estimar o grau de cisalhamento que ocorre no interior do hangingwall do maciço, e outros fenômenos associados, usa-se uma câmera de filmagem de furos (borehole câmera), cujos resultados qualitativos são comparados com os resultados dos extensômetros, instalados próximos uns dos outros.
Para medir convergências nos túneis/galerias de desenvolvimento e outras áreas similares, usam-se extensômetros manuais de fio invar, aplicado entre três pontos fixos às laterais e teto das escavações. Medições com sismógrafos também são efetuadas quando há necessidade de se avaliar o impacto dinâmico causado pela detonação.
Para inferir a eficácia da aplicação de enchimento nos realces e determinar, por consequência, a ordem de grandeza das cargas reativas geradas após compactação por convergência, a Mina instalou células de carga no interior do material de enchimento.
Cota (2010) explica os mecanismos de quebra associados ao hangingwall da Mina Cuiabá, utilizando o estudo de caso do corpo de minério FGS, no nível N10.2. A sequência de eventos ocorridos na área de estudo é relatada, bem como os instrumentos utilizados no monitoramento do maciço. A Figura 3.9 fornece uma estimativa da magnitude de deformação apresentada pelo MPBX, bem como o acompanhamento das quebras e cisalhamentos registrados com a borehole câmera. O registro da Figura 3.9a, mostra períodos onde ocorrem deformações relativamente elevadas no hangingwall (por exemplo, acima de 60 mm), as quais foram coincidentes com ocorrência de desprendimento de blocos no setor investigado. Notar que as mudanças abruptas nas taxas de deformação no gráfico da Figura 3.9a coincidem com respostas do maciço às detonações de desmonte. A Figura 3.9b mostra ocorrência de taxas de deformação menores no hangingwall, em locais onde foram aplicadas medidas de contenção adicionais e maior volume de enchimento hidráulico. A Figura 3.9c apresenta o mecanismo de cisalhamento e pontos de quebra no interior do hangingwall, identificados nos planos de xistosidade, observados por meio de câmera de filmagem.
O conjunto de dados provenientes dos instrumentos de monitoramento, mais as informações qualitativas das observações realizadas por mapeamento e investigações
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específicas, geram entendimentos conclusivos sobre o nível de risco geotécnico do local em questão.
(a)
(b)
(c)
Figura 3.9 Exemplos de deformação relativa, medida por MPBX; a) alta de taxa; b) baixa taxa de deformação; c) pontos de quebra identificados por filmagens
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Consequentemente, este entendimento norteia a seleção das medidas mitigadoras cabíveis. Como ações possíveis para minimizar o risco geotécnico, a Mina considera: aplicação de contenção com característica e capacidade apropriadas; reforço da contenção previamente instalado; aplicação de backfill mais rígido; redução dos volumes de lavra (quando possível); redesenho da área e redefinição da sequência de lavra, deixando contornos de pilares verticais; mudança no método de lavra. O trabalho realizado nesta dissertação avalia esta última hipótese mitigadora, de reduzir o risco geotécnico pela alteração do método de lavra atualmente aplicado no corpo SER, que passará para o sublevel-stoping.
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4 Capítulo 4 : mod elo s num ér ico s tr idi men sion ai s do co rpo serrotinho
C a p í t u l o 4
MODELOS NUMÉRICOS TRIDIMENSI ONAIS
DO CORPO SERROTINHO
4.1 INTRODUÇÃO
Nesta dissertação, a modelagem numérica tridimensional é utilizada para testar possíveis redefinições de layout com o novo método de lavra (sublevel-stoping) aplicado na execução do corpo Serrotinho (SER) da Mina Cuiabá. As mudanças no método de extração devem contribuir para a melhoria no conjunto das operações de mineração, a fim de propiciar condições de segurança que favoreçam a estabilidade geotécnica e consequente redução do risco geotécnico.
Neste capítulo, apresentam-se tanto as características gerais do corpo de minério a ser modelado quanto as justificativas para a escolha do método de lavra proposto. Diferentes métodos de lavra geram diferentes níveis de desempenho das respectivas unidades operacionais. As várias técnicas operacionais empregadas para cada método de lavra dependem da diversidade nas geometrias bem como das características geomecânicas e geológicas dos respectivos corpos de minério e das rochas encaixantes.
A metodologia, normalmente aplicada no dimensionamento dos vãos livres máximos da lavra, é utilizada para verificar o potencial de estabilidade de aberturas e escavações, mediante consideração de dados do mapeamento geotécnico e informações provenientes da classificação geomecânica do maciço rochoso. Adicionalmente, verificam-se os fatores que causam sobrequebra (overbreak) no hangingwall e que, portanto, geram diluição do minério.
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Por fim, são mostrados os modelos utilizados na calibração do corpo SER com o objetivo de demonstrar que refletem comportamentos próximos da realidade, conforme observado na Mina Cuiabá. Os resultados da calibração foram considerados suficientemente representativos por retratarem com relativa similaridade as reações observadas pelos profissionais geotécnicos que percorrem diariamente a mina; ou, ainda, por tais resultados numéricos apresentarem concordância com registros fotográficos de condições reais.