ATV 5

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UNIVERSIDADE FEDERAL DE OURO PRETO – UFOP
MIN225 – Estabilidade de Escavações Subterrâneas
Melaine Moreira Zandonade – 19.1.1988
Atividade #5
1. Corpo de minério estratiforme, à profundidade de 120 m, é projetado para extração usando-se vãos das aberturas de 5 m, pilares de seção quadrada, 6,5 m de lado. Será lavrada toda a potência (3 m). O peso específico do capeamento é 27 kN/m3. Análises de rupturas indicam a resistência do pilar definida pela equação (S- MPa, h, Wp- m): S = 10,44 h-0,7 Wp0,5. Determine fator de segurança contra ruptura compressiva de pilares. Proponha arranjo que permita máxima razão volumétrica de extração para fator de segurança 1,6.
Tensão vertical média: 
Tensão axial média sobe o pilar: 
Como o FS esta menor que 1,6 pode-se reduzir a abertura dos vãos, aumentar as larguras dos pilares, reduzir a altura da lavra, o que diminuirá a tensão vertical e aumentará a resistência dos pilares, mas que por outro lado, implica na resuperação da lavra.
2. Para corpo de minério tabular, rocha resistente, propõe-se arranjo de câmaras e pilares. Projeto indica área a certa profundidade abaixo de datum de tensões de 10 MPa. A elevação abaixo do colar do poço é 20 m abaixo do datum. Câmaras terão 10 m largura e os pilares, quadrados, 15 m de lado. A densidade do minério é 3.000 kg/m3. A resistência do minério é 15 MPa. Calcule a profundidade e o fator de segurança.
W0=10m; Wp=15m 
Pela fórmula de Bienawiski: e 
3. O índice de esbeltez é uma medida mecânica utilizada para estimar com que facilidade um pilar irá encurvar. Discorra a respeito da importância da razão largura por altura (w/h) do pilar de minério.
A razão entre largura e altura de pilares é de extrema importância para entender o comportamento das tensões nas escavações. Se o índice de esbeltez crítico for maior que o índice de esbeltez padronizado do material, a peça sofre flambagem; se for menor, a peça sofre compressão. Entendo o contexto apresentado, segundo Zingano (2002), à medida que a razão largura/altura aumenta, a resistência de pico e a de ruptura também aumentarão, dando ao pilar um comportamento mais dúctil. Logo, caso a razão seja maior, menor o risco de subsidência do teto da escavação. Vale ressaltar que essa análise deve ser feita também do ponto de vista econômico, uma vez que se o pilar for muito largo, a recuperação da lavra irá reduzir, impactando diretamente na produção e no retorno financeiro.
4. Avalie a seguinte configuração de pilares proposta, em termos da segurança e da recuperação de minério: profundidade do corpo 150 m, potência 2 m, vão das aberturas 5,5 m, dimensões dos pilares- largura 18,5 m, comprimento 24,5 m. A resistência à compressão uniaxial da rocha intacta, determinada em corpos de prova NX (2,1” de diâmetro) é 26,4 MPa. Assume-se que os dados obtidos indiquem fator de redução igual a 2 para o uso do valor de laboratório para o maciço rochoso. O peso específico médio do capeamento é 27 kN/m3.
Recuperação: 
Em relação a segurança, podemos dizer que a configuração está ótima e estável, pois o FS esta bem acima do FS de referência, 1,6.
Quanto à recuperação, 21,3% esta muito abaixo devido a largura dos pilares. Pilares com dimensões grandes impactam negativamente na recuperação.
5. Camada de carvão de 1,8 m de espessura ocorre a 120 m de profundidade da superfície. A rocha que circunda o carvão é quase horizontal, de tal densidade que se pode assumir que a tensão gravitacional seja cerca de 27 kPa/m de profundidade. Ensaios em laboratório indicaram resistência à compressão do carvão de cerca de 20 MPa. Assumindo-se que os dados obtidos indiquem fator de redução igual a 2 para o uso dos valores de laboratório para o maciço rochoso e fator de segurança 1,0 para o projeto, qual é a máxima razão de extração (recuperação) possível para a lavra?
6. Realce de câmaras e pilares será desenvolvido à profundidade de 950 m. O peso específico médio da rocha de capeamento é 21,5 kN/m3, a rocha hospedeira tem resistência à compressão não confinada de 130 MPa. Planeja-se arranjo de pilares quadrados para suporte do teto, com distância centro a centro 25 m. Dois casos serão instalados – pilares de 10 m de largura e de 15 m de largura. Quais são as diferenças da tensão induzida pós-lavra e da razão de extração para os casos?
No caso de pilares de 10m de largura, a escavação terá 20m de abertura. Já no caso com 15m de largura de pilar, a escavação terá 17,5m de abertura. 
σp(Wp=10) = σv *Ae/Ap = 20425 * [(20+10) / 10] = 61275
σp(Wp=15) = σv *Ae/Ap = 20425 * [(17,5+15) / 15] = 44254
Razão de escavação (Wp=10) = 1- [10/ (15+10)]^2 = 84%. 
Razão de escavação (Wp=15) = 1- [15/ (15+10)]^2 = 64%. 
∆R= 84%-64% = 20%
7. Qual a diferença estabelecida, por exemplo em Hartman (1987), na forma de complementação da sustentação das escavações entre lavras de corpos mais horizontalizados e os mais verticalizados?
Em alguns métodos de mineração horizontal, quase apenas pilares são usados, complementados por suportes artificiais leves, como parafusos e madeira. No método vertical, os pilares mantêm a estabilidade entre os stopes, mas são pouco práticos e raramente são usados nos stopes, pois interferem nas operações de mineração. Portanto, suportes feitos pelo homem pesados geralmente devem ser usados em aberturas que indicam o uso de métodos de suporte.