06 Desmonte de Rocha Plano de fogo rev1 engenharia de minas Cefet-mg

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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
