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Carlos E Arroyo Ortiz 19/10/2018
Demin - UFOP 1
Operações Mineiras
Código as Disciplina MIN112Desenho e Plano de Fogo em Tuneis e Galerias
Eng. de Minas Carlos Enrique Arroyo Ortiz
Prof. Dr. DEMIN/UFOP
8
Túneis mas cumpridos do mundo
Operações Mineiras – Demin UFOP 2
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Túnel carreteiro de Laerdal. Noruega
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Critérios de danos e tendências no desmonte 
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Campos de Aplicação dos métodos de escavação
ComprimentoDuplo Desenho
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TBM
Perfuração e desmonte de rochas 
Seleção do método de escavação
Regla de Nord:
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CARACTERISTICAS PERFURAÇAO E DESMONTES ROZADORAS TUNELADORA
Resistencia da roça 
(MPa)
Qualquer –
Sem argilas 60 - 70 200 (Fraturada)
Pendente descendente Qualquer 1:4 1:40
Pendente ascendente Qualquer 1:12 1:40
Radio de curvatura (m) Qualquer >30 >250
Geometria de sessão Qualquer Flexível Circular
Comparação de métodos de escavação
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Objetivos dos desmontes de rochas
Principais:
• Fragmentar as rochas.
• Formar pilhas de escombro adequadas para sua carga.
Secundários:
• Limitar os danos a os macios rochosos remanentes.
• Controlar os impactos ambienta-as gerados pelas projeções, as vibrações e a onda aérea.
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Desmontes de rochas em túneis e galerias
• As escavações horizontais com pequena inclinação se caracterizam por carecer de uma face libre, razão pela qual e preciso dispor de um conjunto de furos vazios e carregados, que al disparar-se em primer lugar arrancará um volumem de rocha, que al ser expulsado violentamente, abriram um buraco suficiente que atua como face libre para o resto da área de desmonte
• Por outro lado, e muito importante neste tipo de escavações desenhar adequadamente o contorno para evitar as sobre escavação e ter que fazer custosos trabalhos de sustentação.
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Ciclo de perfuração e desmonte de rochas
Carga Explosiva
Desmontes
Ventilação
LimpezaSaneamento
Ancoragem
Perfuração
Topografia
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Tempos parciais do ciclo
Perfuração de haste 10 - 30 %
Carga do explosivo 5 - 15 %
Desmonte e ventilação 5 - 10 %
Saneamento y limpeza 15 - 35 %
Sustentação ou suporte 65 - 10 %
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Jumbo de perfuração
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Evolução dos equipamentos de perfuração
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Evolução dos martelos de perfuração
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Energia de impacto
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Avanço nos contornos
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Avanço
Profundidade do Haste
Pequenas Medias Grandes
Escavações de diferentes seções
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Diâmetros de perfuração
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Jumbo de perfuração e cobertura
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Monitor de un jumbo robotizado
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Escavação por fases 
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MR competente com secções inferiores a 100m² pode escavar-se em um passo só
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Escavação por fases 
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Esc
ava
ção
 po
r fa
ses
 
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Par
tiçã
o d
a se
ção
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Zonas de desmontagem em um túnel
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Frente 
Furos de Parede Direita
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Zonas de desmontagem em um túnel
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CONTORNO
Realce
Pilão
Furos de levante 
Perfil em uma planta de um túnel
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Desviação
Contorno de Desmonte
Escorregadia
Seção Transversal Teórica
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Perfil em dentes da serra
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Desmonte com Pilão em Leque 
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Pilão instantâneo
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Avance de perfuração de desmontes paralelos
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Pilão do desmonte
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Devido a que o afastamento é muito pequeno os explosivos a se utilizar devem ser o menos sensíveis para evitar a detonação por empatia mas com velocidade superior a 3000m/s 
Sequencias de iniciação de una desmonte em um túnel
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Mecanismo de ruptura e desenho do Pilão 
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Desmonte de contorno
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 Parâmetros de desenho
 Testes e resultados
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 S = Espaçamento (m)
 D = Diâmetro del haste (m)
 PBe = Preção de haste efetiva (MPa) 
 RT = Resistencia a tração (MPa)
Espaçamento
Desmonte de contorno. Recorte
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Para um cálculo aproximado e rápido daquantidade de explosivo necessáriopara desenhar um desmonte decontorno se pode fazer as seguintesequaciones:
Para explosivos con una densidad de 1,2 g/cm3:
Para explosivos ANFO
 Densidade lineal de carga de explosivo gelatinoso
Desmonte de contorno. Recorte
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Ábacos de comprobação 
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 Sapateiras e pilão T = 0,1 · L
 Contorno T = 0,3 · L
 Realces T = 0,3 · L
L = comprimento do haste (m)
Tamponamento 
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Tipos de Pilão
 Pilão queimado
 Pilão de desmonte de grande diâmetro
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 Tipo de pilão
Sequencias de iniciação no Pilão
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Pilão de desmonte com expansão
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Exemplo de desenho de um Pilão
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 Perfuração de desmonte 
com expansão
Pilão de desmonte com expansão
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 Volumem de expansão 
necessário
Pilão de desmonte com expansão
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400
360
320
280
200
160
120
80
Má Desmontabilidade
Boa Desmontabilidade
1
1
1
2
2
2
2
3
3
3
3
4
4
4
5
5
5 6
7
7
8
8
9
9
76m
m
102
mm
127
mm
DISTANCIA PERFORADO (m)
45 mm
64 mm
SUP
ERF
ICIE
 DE
 FUR
O D
E E
XPA
NSI
ÓN 
(cm
2 )
6
240
 Superficie dos 
desmontes de 
expansão
Pilão de desmonte com expansão
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Pilão de quatro seções 
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1.7 D2
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SECCIÓN 1 2 3 4
a 1,50D 2,12D 4,50D 9,54D
R 1,50D 3,18D 6,75D 14,31D
SC 2,12D 4,50D 9,54D 20,23DT 1,50D 1,06D 2,25D 4,77D
Comprobación SC ≥ √X SC ≥ √X SC ≥ √X SC ≥ √X
 Distancias entre furos de um pilão
Pilão de quatro seções 
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a = distancia do primeiro quadradoA distancia não deve exeder a 1,7 D (diâmetro do pilão)
SECCIÓN 1 2 3 4
a 0,153 0,216 0,459 0,973
R 0,153 0,324 0,688 1,459
SC 0,216 0,459 0,973 2,063
T 0,153 0,108 0,230 0,487
Comprobación SC ≥ √X SC ≥ 1,9 m SC ≥ 1,9 m SC ≥ 1,9 m SC ≥ 1,9 m
Pilão de quatro seções 
Na escavação de um túnel se deseja utilizar um pilão de quatro secciones com umfuros de expansão de 102 mm e furos carregados de 28 mm de diâmetro. O avançodo disparo previsto é 3,6 m, frente a distancia perfurada foi de 3,8 m.
Solução:
De acordo com tabela anterior, se terem os seguintes valores:
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Pilão de quatro secciones disparado
Pilão de quatro seções 
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Exemplo
Pretende-se realizar a escavação, em maciço rochoso, de um túnel, com asseguintes dimensões 12 m de vão ou largura, 3,28 m de parede e 6 m dealtura. A área da seção é de 96 m2.
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O túnel de 1500 m de extensão apresenta os seguintesdados de projeto:
 Diâmetro da perfuração (D1) = 38 mm = 0,038 m Diâmetro do furo central vazio do pilão - alargado (D2) =127 mm = 0,127 m Ângulo de saída dos furos de contorno () = 3 Explosivo a ser utilizado: Emulsão com as seguintesdimensões = 29 mm x 610 mm; Explosivo (Petecas): 17mm x 500 mm; densidade da peteca () = 1,0 g/cm3 Rocha e densidade: calcário;  = 2,7 g/cm3 = 2,7 t/m3
Pede-se dimensionar o plano de fogo e o consumo de explosivos e acessórios necessários para 
a execução da obra.
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Solução 
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Solução 
b) Cálculo do 1 Quadrado do Pilão
Cálculo da distância “a” (centro a centro) entre os furos de carga do 1 quadrado e o furo alargado:
a = 1,5D2 = 1,5 x 0,127 m  a = 0,19 m = 19 cm
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Solução 
• Cálculo da razão linear (RL) para de = 29 mm
• Tampão (T1)
T1 = a = 0,19 m = 19 cm
• Carga explosiva por furo do 1 Quadrado (Q1)
Q1 = (H – T1) x RL = (3,8 m - 0,19 m) x 0,759 kg/m  Q1 = 2,740 kg
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Solução 
• Número de cartuchos por furo do 1 quadrado (NC1)
• Distância entre os furos do 1 Quadrado ou Superfície Livre (W1)
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Solução 
c) Cálculo do 2° Quadrado do Pilão
A detonação do 1º Quadrado ocasionará uma abertura de 0,27 m x 0,27 m.
Cálculo da distância entre o centro do furo alargado e o centro do furo do 2° Quadrado (dcc2):
dcc2 = 1,5W1 = 1,5 x 0,27 m  dcc2 = 0,405 = 41 cm
Cálculo do lado do 2 Quadrado (W2)
T2 = 0,5W1 = 0,5 x 0,27 m  T2 = 0,14 m = 14 cm
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Solução 
c) Cálculo do 2° Quadrado do Pilão
A detonação do 1º Quadrado ocasionará uma abertura de 0,27 m x 0,27 m.
Cálculo da distância entre o centro do furo alargado e o centro do furo do 2° Quadrado (dcc2):
dcc2 = 1,5W1 = 1,5 x 0,27 m  dcc2 = 0,405 = 41 cm
Cálculo do tampão do 2 Quadrado (W2)
T2 = 0,5W1 = 0,5 x 0,27 m  T2 = 0,14 m = 14 cm
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Solução 
Carga explosiva por furo do 2 Quadrado (Q2)
Q2 = (H – T2) x RL = (3,8 m - 0,14 m) x 0,759 kg/m  Q2 = 2,778 kg
Número de cartuchos por furo (NC2)
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Solução 
d). Calculo do 3º Quadrado (Q2)
A detonação do 2º Quadrado dará uma abertura de 0,57 m x 0,57 m.
dcc3 = 1,5W2 = 1,5 x 0,57 m ► dcc3 = 0,86 m = 86 cm
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T3 = 0,5W2 = 0,5 x 0,56 m  T3 = 0,3 m = 30 cm
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Solução 
Carga explosiva por furo do 3º Quadrado (Q3)
Q3 =(H – T3)xRL = (3,8m - 0,3m) x 0,759kg/m  Q3 = 2,65 kg
Número de cartuchos por furo (NC3)
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Configuração do 3 Quadrado do Pilão
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Solução 
e) Cálculo do 4º Quadrado
A detonação do 3º Quadrado dará uma abertura de 1,22 m x 1,22 m.
dcc4 = ar + 0,5 x W3; sendo ar o afastamento recomendado
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Diâmetro da perfuração Afastamento recomendado - ar (m)25 mm = 1” 0,7529 mm = 1 1/8” 0,8032 mm = 1 ¼” 08438 mm = 1 ½” 1,0051 mm = 2” 1,18
Tabela: Valores do afastamento para diversos diâmetros da perfuração
Pela tabela 13, ar = 1,0 m
dcc4 = 1 + 0,5 x 1,22 ► dcc4 = 1,61 m
Cálculo do lado do 4º Quadrado 
Cálculo do Tampão (T4)
T4 = 0,5ar = 0,5 x 1,00 m T4 = 0,5 m = 50 cm
Carga explosiva por furo do 4º Quadrado (Q4)
Q4 = (H – T4) x RL = (3,8 m - 0,5 m) x 0,759 kg/m = 2,505 kg
Número de cartuchos por furo (NC4)
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Configuração do 4 Quadrado do Pilão
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Solução 
e) CÁLCULO DOS DEMAIS FUROS DA SEÇÃO
Furos do Piso (Sapateira, Levante)
Afastamento prático (ar) do último quadrado (ar = 1,0 m)
Cálculo do Espaçamento do levante (El)
El = 1,1ar = 1,1 x 1,0 m ► El = 1,1 m
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Solução 
Número de furos do piso (NFl)
O tampão dos furos de levante é calculado através da seguinte expressão:
Tl = 0,2ar = 0,2 x 1,00 m  Tl = 0,2 m = 20 cm
Carga explosiva de cada furo do levante (Ql)
Ql = (H – Tl) x RL = (3,8 m - 0,2 m) x 0,759 kg/m  Ql = 2,732 kg
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Solução 
Número de cartuchos por furo (NCl)
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Solução 
g) FUROS DA PAREDE 
Neste caso teremos que executar a técnica de “Detonação Amortecida”, utilizando a tabela a seguir.
Tabela 15: Valores a serem aplicados na técnica de Detonação Amortecida
Logo para D1= 38mm, utilizando os valores médios  ap=0,8m e Ep=0,6 m.
Tp = 0,5ap = 0,5 x 0,8 m  Tp = 0,4 m 
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Solução 
Cálculo da carga dos furos da parede (Qp)
Qp = (H-Tp) x RL = (3,8 m – 0,4 m) x 0,230 kg/m  Qp = 0,782 kg 
NCp = (H – Tp) / 0,5 = (3,8 m – 0,4 m) / 0,5  NCp = 7 
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Solução 
h) Furos do teto
Os furos do teto apresentam os mesmos dados que os furos da parede:
at = 0,8 m; Et = 0,6 m; Qt = 0,782 kg; Tt = 0,4 m
Número de furos do teto (NFt) 
sendo R = altura da abobada.
Operações Mineiras – Demin UFOP 69
Solução 
f) Número de furos do contorno (teto + parede) (NFc) 
onde:
LD = (altura da parede – al) x 2 + πR = (3,28m –1,0m) x 2 + 3,14 x 6,0 m
LD = 23,4 m
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Solução 
I) Furos intermediários laterais ao pilão
Número de linhas verticais (NLV)
sendo: 
Eli = 1,1 x ar = 1,1 x 1,0 m ► Eli = 1,1 m
EDH = LT – W4 – 2 x ap = 12 m - 2,28 m – 2 x 0,8 ► EDH = 8,12 m
Sendo: LT = largura do túnel, então:
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Solução 
I) Furos intermediários laterais ao pilão
Número de linhas horizontais (NLH)
sendo: 
ar = 1,0 m 
EDV = ap – al = 3,28 m – 1,0 m ► EDV = 2,28 m; então:
Operações Mineiras – Demin UFOP 72
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Solução 
I) Número de furos intermediários laterais ao pilão (NFil)
NFil = NLV x NLH = 8 x 3 ► NFil =24
Cálculo do Tampão (Til)
Til = 0,5 x ar = 0,5 x 1,0 m ► Til = 0,5 m 
Cálculo da carga por furo (Qil)
Qil = (H - Til ) x RL = (3,8 m – 0,5 m) x 0,759 kg/m ► Qil = 2,505 kg 
Cálculo do número de cartuchos por furo (NCil)
NCil = (H - Til ) / 0,601 m = (3,8 m – 0,5 m) / 0,601 m ► NCil = 5,5 
f Operações Mineiras – Demin UFOP 73
Solução 
j) Furos Intermediários acima do pilão (Realce)
ai = 1,0 m (último quadrado); Ei = 1,2 x ai = 1,2 m
Número de arcos e linhas (Nal)
Nal = INT(R – ap) = INT(6,0 m – 0,8 m) ► Nal = 5
Número de furos do 1º arco superior (NF1)
Operações Mineiras – Demin UFOP 74
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Demin - UFOP 38
Solução 
Operações Mineiras – Demin UFOP 75
Solução 
Operações Mineiras – Demin UFOP 76
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Demin - UFOP 39
Resumo - Solução 
• Número de furos por detonação: 127
• Diâmetro dos furos carregados: 38 mm
• Diâmetro do furo vazio alargado: 127 mm
• Profundidade da perfuração por fogo: 3,8 m
• Avanço médio por detonação: 95 % x 3,8 m = 3,6 m
• Número total de detonações: 1500 m / 3,6 m por detonação = 416 detonações
• Volume total de rocha “in situ” por detonação (V): 3,6 m x 96 m2 = 346 m3
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Resumo - Solução 
Consumo total de explosivos e acessórios por detonação
• Cartuchos de 29 mm x 610 mm: 228,307 kg
• Cartuchos de 17 mm x 500 mm: 29,716 kg
• Espoleta não elétrica com retardo (Nonel-Túnel, Exel-T, Brinel-Túnel): 
127 peças
• Cordel detonante: 115 m 
• Estopim espoletado (1,2 m): 2 peças
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Demin - UFOP 40
Resumo - Solução 
• Consumo de Explosivo e acessórios para o total da obra:
• Cartuchos de 29 mm x 610 mm: 228,307 kg / detonação x 416 
detonações: 94,976 t
• Cartuchos de 15 mm x 500 mm: 29,716 kg / detonação x 416 
detonações: 12,36 t
• Espoleta não elétrica com retardo: 127 peças / desmonte x 416 
detonações: 52.832 peças
• Cordel detonante: 115 m / desmonte x 416 detonações: 47.840 m
• Estopim de segurança espoletado: 2 peças / desmonte x 416 detonações: 
832 peças
Operações Mineiras – Demin UFOP 79
Resumo - Solução 
• Razão de carregamento (RC): 258,023 kg / 346 m3  RC = 745,73 g/m3
• Razão de carregamento (RC) em g/t: 
745,73 g/m3 / densidade da rocha = 745,73 g/m3 / 2,7 t/m3  RC = 276,20 g/t
• Metros perfurados por detonação (MPD)
MPD = 127 furos x 3,8 m  MPD = 482,6 m
• Perfuração específica (PE)
PE = MPD / V = 482,6 m / 346 m3  PE = 1,39 m/m3
Operações Mineiras – Demin UFOP 80
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Demin - UFOP 41
Sistemática de carregamento do fogo
Operações Mineiras – Demin UFOP 81
Ligação da face do Túnel
Operações Mineiras – Demin UFOP 82
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Demin - UFOP 42
Explosivos
Operações Mineiras – Demin UFOP 83
 Encartuchados
 Tipo ANFO
 Hidro-gel e emulsões
Carga de explosivo encartuchado
Operações Mineiras – Demin UFOP 84
Atacador
Haste
Detonador eléctrico
Cartuchos de explosivo
Tubo de transmissão Retacado
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Demin - UFOP 43
Carga de emulsiones
Operações Mineiras – Demin UFOP 85
Haste
Mangueira de bombeio
Detonador
Emulsão
Com ou sim retacado Tubo de transmissão
Carga da linha detonante
Operações Mineiras – Demin UFOP 86
Tubo de transmissão
Atacador Haste de contorno
Detonador no eléctrico
Linha detonante
Retacado
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Demin - UFOP 44
Sistemas de iniciação
Operações Mineiras – Demin UFOP 87
Furos de contorno Furos de Pilão
Realce de expansão
Furos de Levante 
Sequencia de incendido de una desmonte en túnel
Operações Mineiras – Demin UFOP 88
Carlos E Arroyo Ortiz 19/10/2018
Demin - UFOP 45
Vantagens:
 Aplicação a rocas muito resistentes > 80 MPa.
 Flexibilidade frente a câmbios litológicos e transtornos tectónicos.
 Adaptação a diferentes secciones, escavação por fases e en curva.
 Grande capacidade de cobertura.
 Possibilidade de realizar a perfuração para o sustentabilidade.
 Grande mobilidade dos equipes.
 Pequena inversão inicial.
Escavação com perfuração e desmonte
Operações Mineiras – Demin UFOP 89
Inconvenientes:
 Perfiles de escavação más irregulares.
 Alteração del macio rochoso remanente si no se efetuam desmonte de 
contorno.
 Maiores custos de sustentação e revestimento.
 Risco de afecção por vibrações a estruturas e instalações.
Escavação com perfuração e desmonte
Operações Mineiras – Demin UFOP 90
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Demin - UFOP 46
Cobertura de un jumbo
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Exemplo de localização de apartados e galerias de retorno
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Demin - UFOP 47
Método de escavação mista
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Automação no desenho do plano de fogo 
 Desenho geométrico de una desmonte
 Desenho da seção
• Secciones estandarte
• Outras secciones
• Longitude de carga
 Desenho- local do pilão
 Filas de contorno (piso, teto, e levante)
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Demin - UFOP 48
 Tipos de secciones estandarte
Automação no desenho do plano de fogo 
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Automação no desenho do plano de fogo 
Operações Mineiras – Demin UFOP 96
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Demin - UFOP 49
 Desenho – Ubiquação do pilão
Automação no desenho do plano de fogo 
Operações Mineiras – Demin UFOP 97
 Filas de contorno (hastiales)
Automação no desenho do plano de fogo 
Operações Mineiras – Demin UFOP 98
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Demin - UFOP 50
 Filas de contorno (Levante e teto)
Automação no desenho do plano de fogo 
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 Furos de realce
Automação no desenho do plano de fogo 
Operações Mineiras – Demin UFOP 100
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Demin - UFOP 51
 Desenho final
Automação no desenho do plano de fogo 
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 Carga dos furos 
 Carga de fundo
 Tipo de explosivo
 Densidade de carga
 Longitude de carga
 Carga de coluna
 Tipo de explosivo
 Densidade de carga
 Longitude de carga
 Retacado
Automação no desenho do plano de fogo 
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 Carga das hastes
Automação no desenho do plano de fogo 
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 Carga das hastes
Automação no desenho do plano de fogo 
Operações Mineiras – Demin UFOP 104
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Demin - UFOP 53
 Carga das hastes
Desenho de desmonte por ordenador
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 Sequencia de incendido
 Tipo de detonador
 Número
 Retardo
Automação no desenho do plano de fogo
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 Sequencia de incendido
Automação no desenho do plano de fogo 
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 Resultados do desmonte
 Impresso final
• Informacional del projeto
• Número de hastes
• Progênies
• Carga específica
• Consumo de explosivos
• Combinações de cargas
• Gráfico
Automação no desenho do plano de fogo 
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Demin - UFOP 55
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