Baixe o app para aproveitar ainda mais
Prévia do material em texto
Perfuração e Desmonte de rochas Prof. e mestrando: Marcélio Prado Fontes Projeto de desmonte em lavra superficial Tópicos Apresentados Plano de fogo para lavra superficial O que é um plano de fogo? “É a especificação detalhada de todos os fatores que concorrem para o resultado final que desejamos” (geográficos, espaciais, climáticos, cronométricos, administrativos, legais, etc) “de forma a propiciar uma análise e posterior otimização do mesmo” Plano de fogo para lavra superficial Plano de fogo •Compreender: - a seqüência recomendada de projeto - dados necessários - decisões básicas de projeto - distribuição da energia e tempo - análise do projeto de desmonte - cálculo dos custos envolvidos Plano de fogo para lavra superficial Plano de fogo Realidade: Abismo entre a prática e a teoria perfuratrizes explosivos sistemas de iniciação monitoramento modelamento análise Plano de fogo para lavra superficial Realidade O desenho de um plano de fogo ainda é uma ARTE! Plano de fogo para lavra superficial Implementação do Plano-de-Fogo • começo com o desenho básico • monitoramento da performance • quais as mudanças que melhoram a performance •saber quando mudar Objetivos do PF Desenvolvimento e análise Implementação Monitoramento e Comparação Plano de fogo para lavra superficial Objetivos • Antes de decidir sobre o desenho do PF devemos decidir sobre “O QUE” necessitamos! Plano de fogo para lavra superficial Produto •escavação •criar um vazio •aumentar permeabilidade Ao mesmo tempo: •minimizar o “dano” nas estruturas adjacentes •fornecer um produto ideal para as operações subseqüêntes Plano de fogo para lavra superficial Considerações Práticas Maciço Rochoso •Propriedades Físicas •resitência mecânica (tração e compressão) •módulo de elasticidade (dinâmico) •coeficiente de Poisson (dinâmico) •textura Plano de fogo para lavra superficial Considerações Práticas Estrutura da rocha •maciça •leitos •blocos •fraturas •homogênea ou variável Plano de fogo para lavra superficial Considerações Práticas Tipo de perfuratriz •comprimento do furo •diâmetro •alinhamento Meio ambiente •tamanho da detonação •água •vizinhança (pessoas, estruturas) Plano de fogo para lavra superficial Considerações Práticas Explosivo •tipo •propriedades físicas •quantidade utilizada Plano de fogo para lavra superficial Considerações Práticas Geometria da malha •tamanho e forma •faces livres •subfuração •Decking Custos Drilling Costs $0 $5 $10 $15 $20 0 100 200 300 Diameter (mm) Co st p er m et re $0.00 $0.05 $0.10 $0.15 $0.20 $0.25 $0.30 0 50 100 150 200 250 300 Diameter (mm) Co st p er to nn e Plano de fogo para lavra superficial Considerações Práticas a: corresponde a preparação (desenvolvimento). b: corresponde a explotação (lavra) Plano de fogo para lavra superficial VARIÁVEIS DE UM PLANO DE FOGO Plano de fogo para lavra superficial Por onde começar ??? Plano de fogo para lavra superficial Seqüência do projeto 1. Coleta de dados - objetivos, geologia, equipamentos, materiais, fatores limitadores 2. Definir geometria - altura bancada, tamanho do fogo, ângulo de furação 3. Diâmetro do furo, subfuração, tampão, espaçadores Plano de fogo para lavra superficial Seqüência do projeto 4. Seleção explosivos 5. Definir densidade de explosivos 6. Definir burden, espaçamento e malha 7. Seqüência de detonação apropriada, definição dos retardos Plano de fogo para lavra superficial Dados •Objetivos •Geologia •Equipamentos •Limitações •Experiência Plano de fogo para lavra superficial Geometria •Tamanho do desmonte •Altura da bancada •Espaço para a pilha •Acessos, etc Plano de fogo para lavra superficial Tampão ótimo TAMPÃO (T) - É a parte superior do furo que não é carregada com explosivos, mas sim com terra, areia ou outro material inerte bem socado a fim de confinar os gases do explosivo. O ótimo tamanho do material do tampão (OT) apresenta um diâmetro médio (D) de 0,05 vezes o diâmetro do furo, isto é: OT = D / 20 O material do tampão deve ser angular para funcionar apropriadamente. Detritos de perfuração devem ser evitados. Plano de fogo para lavra superficial Granulometria Exigida É função do tratamento e utilização posterior do material, e em alguns casos indiretamente da capacidade dos equipamentos de carga. O tamanho do blocos “Tb“ se expressa por sua maior longitude, podendo apresentar os seguintes valores: a) Tb < 0,8AD sendo: AD = tamanho de admissão do britador; b) Material estéril que vai para a pilha de deposição controlada, dependerá da capacidade da caçamba do equipamento de carregamento: Tb < 0 7 3, cc sendo: cc = capacidade da caçamba, em m 3 . Observação: O tamanho ótimo do bloco é, normalmente, aquele cuja relação com a dimensão da caçamba do equipamento de carregamento se encontra entre 1/6 e 1/8. c) Material para porto e barragens: granulometria que vai desde 0,5 a 12 t por bloco. Plano de fogo para lavra superficial COMPATIBILIDADE ENTRE O TAMANHO DO BLOCO E O TAMANHO DE ADMISSÃO DO BRITADOR Plano de fogo para lavra superficial Diâmetro do Furo, Malha e Capacidade do Britador Plano de fogo para lavra superficial Rules of Thumb Diâmetro do furo vs Altura de bancada D (inches) = H (feet) / 10 (Atlas) D = H / 40 - hard (Hoek and Bray) D = H / 66 - soft (Hoek and Bray) Plano de fogo para lavra superficial AFASTAMENTO MUITO PEQUENO - A rocha é lançada a uma considerável distância da face. Os níveis de pulsos de ar são altos e a fragmentação poderá ser excessivamente fina. AFASTAMENTO MUITO GRANDE - A sobreescavação (backbreak) na parede é muito severo. AFASTAMENTO EXCESSIVO - Grande emissão de gases dos furos contribuindo para um ultralançamento dos fragmentos rochosos à distâncias consideráveis, crateras verticais, alto nível de onda aérea e vibração do terreno. A fragmentação da rocha pode ser extremamente grosseira e problemas no pé da bancada podem ocorrer. Afastamento Plano de fogo para lavra superficial Uma expressão empírica e bastante útil para o cálculo do afastamento (A) é expressa por: A x De r e 0 0123 2 1 5, , sendo: e = densidade do explosivo (g/cm 3 ); r = densidade da rocha (g/cm 3 ); De = diâmetro do explosivo (mm). Afastamento Plano de fogo para lavra superficial Afastamento vs Altura da bancada Comentários a respeito da relação Hb e Afastamento (A). Fonte: (Konya, 1985) Hb/A Fragmentação Onda aérea Ultralança- Mento Vibração Comentários 1 Ruim severa Severo severa Quebra para trás. Não detonar. Recalcular o plano de fogo. 2 Regular Regular Regular Regular Recalcular, se possível. 3 Boa Boa Bom Boa Bom controle e fragmentação 4 Excelente Excelente Excelente excelente Não há aumento em benefícios para Hb/A > 4. Se Hb/A > 4 A bancada é considerada alta. Se Hb /A < 4 A bancada é considerada baixa. Plano de fogo para lavra superficial Afastamento vs Altura debancada Stiffness Ratio = H / B Konya 1990 0 50 100 150 200 250 300 350 400 0 2 4 6 8 10 12 14 16 Ho le Di am et er Bench Height B/H = 2 B/H = 3 B/H = 4 Plano de fogo para lavra superficial Espaçamento b) ESPAÇAMENTO (E) - É a distância entre dois furos de uma mesma fila. No caso de bancada baixa (Hb/A<4) dois casos devem ser observados: - os furos de uma linha são iniciados instantaneamente, a seguinte expressão pode ser usada: AHE b 233,0 sendo: Hb = altura do banco, em metros. - os furos são detonados com retardados, a seguinte expressão pode ser usada: 8 )7( AH E b Plano de fogo para lavra superficial Espaçamento No caso de bancada alta (Hb/A>4) dois casos devem ser observados: - os furos são iniciados instantaneamente, a seguinte expressão pode ser usada: E = 2 x A - os furos são detonados com retardados, a seguinte expressão pode ser usada: E = 1,4 x A O espaçamento nunca deve ser menor que o afastamento, caso contrário, o número de matacões será excessivo. Observação: as Malhas Alongadas possuem elevada relação E/A, geralmente acima de 1,75. São indicadas para rochas friáveis/macias. Plano de fogo para lavra superficial Subfuração SUBPERFURAÇÃO (S) - É o comprimento perfurado abaixo da praça da bancada ou do greide a ser atingido. A necessidade da subperfuração, decorre do engastamento da rocha no pé da bancada. Caso não seja observada esta subperfuração, a base não será arrancada segundo um angulo de 90 e o pé da bancada não permanecerá horizontal, mas formará o que é conhecido como “repé”. O repé exigirá perfurações secundárias de acabamento, grandemente onerosa e de alto riscos para operários e equipamentos. S = 0,3 A Plano de fogo para lavra superficial Profundidade do Furo PROFUNDIDADE DO FURO (Hf ) - É o comprimento total perfurado que, devido a inclinação e a subperfuração (S), será maior que a altura da bancada. O comprimento do furo aumenta com a inclinação, entretanto, a subperfuração (S) diminui com esta. Para calcular (Hf) utiliza-se a seguinte expressão: Sx H H bf 100 1 cos Plano de fogo para lavra superficial Tampão O adequado confinamento é necessário para que a carga do explosivo funcione adequadamente e emita o máxima de energia, bem como para o controle da sobrepressão atmosférica e o ultralançamento dos fragmentos rochosos. A altura do tampão pode ser calculada pela seguinte expressão: T = 0,7 A T < A risco de ultralançamento da superfície mais alta aumenta. T > A produzirá mais matacões, entretanto o lançamento será menor ou eliminado. Tamponamento Furo Tamponando com brita Tampão ejetando Plano de fogo para lavra superficial’ Plano de fogo para lavra superficial Malha de perfuração •Uma distribuição regular de explosivos requer uma malha de furos também regular •Quadrada ou em pé-de-galinha? Plano de fogo para lavra superficial Cálculo de produtividade de perfuração a) Número de furos por dia (Nf ) df F NxHxExA VA N sendo: VA = volume anual (m3); A = afastamento (m); E = espaçamento (m); Hf = comprimento do furo (m). Nd = número de dias trabalhados durante o ano. Plano de fogo para lavra superficial Cálculo de produtividade de perfuração b) Profundidade Total perfurado por ano (PT) PT = Nf x Hf x Nd (m) sendo: Nf = número de furos por dia Hf = comprimento do furo (m) Nd = número de dias trabalhados durante o ano Plano de fogo para lavra superficial Cálculo de produtividade de perfuração c) Metros diários perfurados por uma perfuratriz (MP) MP = NH x TP x DM x RMO x U sendo: NH = número de horas/dia trabalhado por uma perfuratriz; TP = taxa de penetração (m/h); DM = disponibilidade mecânica da perfuratriz (%); RMO = rendimento da mão-de-obra (%); U = utilização do equipamento (%). Plano de fogo para lavra superficial Cálculo de produtividade de perfuração d) Relação entre metros de haste e metro de furo (K) C CH K f 2 sendo: C = comprimento da haste; Hf = profundidade do furo. Plano de fogo para lavra superficial VOLUME DE ROCHA POR FURO (V) - O volume de rocha por furo é obtido multiplicando-se a altura da bancada (Hb) pelo afastamento (A) e pelo espaçamento (E): V = Hb x A x E PERFURAÇÃO ESPECÍFICA (PE) - É a relação entre a quantidade de metros perfurados por furo e o volume de rocha por furo (V), isto é: PE H V f Indicadores de controle do desmonte Plano de fogo para lavra superficial Indicadores de controle do desmonte CÁLCULO DAS CARGAS Razão Linear de Carregamento (RL) RL d xe e 2 4000 onde: de = diâmetro do explosivo (mm); e = densidade do explosivo (g/cm 3 ). Plano de fogo para lavra superficial Indicadores de controle do desmonte Altura da carga de fundo (Hcf ) A carga de fundo é uma carga reforçada, necessária no fundo do furo onda a rocha é mais presa. Alguns autores sugerem que Hcf deve ser um valor entre 30 a 40% da altura da carga de explosivos (Hc). A tendência, a depender dos resultados dos desmonte, é de reduzi-la cada vez mais para diminuir os custos com explosivos. Hcf = 0,3(Hf - T) Carga de coluna é a carga acima da de fundo; não precisa ser tão concentrada quando a de fundo, já que a rocha desta região não é tão presa. A altura da carga de coluna é igual a altura total da carga (Hc) menos a altura da carga de fundo (Hcf): Hcc = Hc - Hcf Carga Total (CT) A carga total será a soma da carga de fundo mais a de coluna: CT = CF + CC Plano de fogo para lavra superficial Indicadores de controle do desmonte Carga de coluna é a carga acima da de fundo; não precisa ser tão concentrada quando a de fundo, já que a rocha desta região não é tão presa. A altura da carga de coluna é igual a altura total da carga (Hc) menos a altura da carga de fundo (Hcf): Hcc = Hc - Hcf Carga Total (CT) A carga total será a soma da carga de fundo mais a de coluna: CT = CF + CC RAZÃO DE CARREGAMENTO (RC) RC CT V Kg m ( / )3 Plano de fogo para lavra superficial Exercício de cálculo de Plano de Fogo Exemplo 1 Dados: Rocha: calcário Altura da bancada: 15,0 m Diâmetro da perfuração: 101 mm (4”) Angulo de inclinação dos furos: 20 Explosivo utilizado: ANFO (94,5/5,5); = 0,85 g/cm3 Densidade da rocha: 2,7 g/cm 3 = 2,7 t/m 3 Condição de carregamento: furos secos. Plano de fogo para lavra superficial Exercício de cálculo de Plano de Fogo Calcule: (SUGESTÃO) Afastamento (A) Subfuração (S) Profundidade do furo (Hf) Tampão (T) Razão Linear de Carregamento (RL) Altura da carga de explosivos (He) Carga de explosivo (CE) Volume de rocha por furo (V) Razão de carregamento (RC) Perfuração específica (PE) Plano de fogo para lavra superficial Resposta: Cálculo do Afastamento (A) e r e DxA 5,120123,0 mxA 6,21015,1 7,2 85,0 20123,0 Cálculo da Subperfuração(S) S = 0,3 x A = 0,3 x 2,6 m = 0,8 m Plano de fogo para lavra superficial Resposta: Cálculo da profundidade do furo (Hf) mxSx H H bf 6,168,0 100 20 1 20cos 15 100 1 cos Como Hb/A = 5,8 Hb/A > 4, e utilizaremos elementos de retardos entre os furos de uma mesma linha, a seguinte expressão será aplicada: E = 1,4 x A = 1,4 x 2,6 = 3,6 m Plano de fogo para lavra superficial Resposta: Cálculo do Tampão (T) T = 0,7 x A = 0,7 x 2,6 m = 1,8 m Cálculo da razão linear de carregamento (RL) RL d xe e 2 4000 Para o ANFO: mKgxx d RL e e ANFO /8,685,0 4000 10114,3 4000 22 Plano de fogo para lavra superficial Resposta: Cálculo da altura da carga de explosivo (He) He = Hf - T = 16,6 – 1,8 = 14,8 m Cálculo da carga de explosivo (CE) CE = RLANFO x He = 6,8 Kg/m x 14,8 m = 100,64 kg Cálculo do volume de rocha por furo (V) V = Hb x A x E = 15 x 2,6 x 3,6 = 140,4 m 3 Plano de fogo para lavra superficial Resposta: Cálculo da razão de carregamento (RC) tg mtxm kg mg m kg V CE RC /48,265 /7,240,140 64,100 /81,716 40,140 64,100 33 3 3 Cálculo da Perfuração Específica (PE) 3 3 /12,0 4,140 6,16 mm m m V H PE f
Compartilhar