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28th International Conference on Ground Control in
2013 Estabilidade de taludes em mina céu aberto IV Congresso Brasileiro de Carvão Mineral Gramado ,RS 1 André Cezar Zingano e Jair Koppe Univ. Fed. do Rio Grande do Sul Adolfo Carvalho e Francisco Feijo COPELMI Mineração Estabilidade de taludes em mina céu aberto Escorregamento de Talude Causado por Subsidencia das Camadas acima da Camada de Carvão Minerada no Passado 2 • • • • • Objetivo Introdução Metodologia Modelo Conclusões Estabilidade de taludes em mina céu aberto Esta Apresentação 3 • Estudar as causas do escorregamento de talude em área onde ocorreu subsidência devido a mineração subterrânea antiga Estabilidade de taludes em mina céu aberto Objetivo 4 • Durante os anos 50 uma mineração de carvão subterrânea foi desenvolvida pelo método de câmaras e pilares com alargamento das câmaras em recuo • Causou subsidência e abatimento do teto onde houve recuo e alargamento das câmaras • Em 2009, uma lavra a céu aberto iniciou seu desenvolvimento na mesma área da mina subterrânea antiga, incluinda a lavra da mesma camada de carvão minerada em subsolo no passado • Foi experimentado algum escorregamento de talude na mina céu aberto em locais onde foi observado abatimento de teto e subsidência das camadas devido a lavra subterrânea desenvolvida no passado • Não foi observado escorregamento em áreas onde não ocorreu subsidência ou abatimento de camadas Estabilidade de taludes em mina céu aberto Problema 5 Estabilidade de taludes em mina céu aberto Geometria e sequência de lavra para mina subterrânea 6 Camada/espessura (m) Solo (1m) Siltito e arenito freável (9m) Siltito cinza (15m) Taude mina céu aberto Camada A (0.9m) Siltito Intermediário E1 (10m) Estabilidade de taludes em mina céu aberto Geologia Profundidade Camada S (2.6m) Mina subterrânea Camada M1/M2 (2.6m) Siltito Intermediário E2 (2.1m) Camada I (2m) 7 Estabilidade de taludes em mina céu aberto Localização dos escorregamentos 8 • As galerias da mina subterrânea estavam inundadas • A água foi bombeada antes da abertura da mina céu aberto • Os engenheiros estavam preocupados com o movimento de pilares e teto causado pelo esgotamento da água em subsolo • As bocas dos poços foram monitoradas, mas não houve sinal de movimento Estabilidade de taludes em mina céu aberto Alguns aspectos 9 • Um estudo sobre a subsidência da mina subterrânea foi conduzida para verificar a possibilidade de ruptura de pilares e teto devido ao bombeamento e locais de risco de subsidencia e onde deve ter ocorrido subsidencia no passado • As conclusões foram: • Subsidência ocorreu no passado onde os painéis foram completamente recuados ou houve recuo parcial • Não houve subsidência onde existia apenas escavação de galerias (largura de uma galeria ou eixos de desenvolvimento) • Uma vez a mina céu aberto iniciou sua atividade e atingiu a área de lavra subterrânea no passado, as conclusões acima foram observadas Estabilidade de taludes em mina céu aberto Alguns aspectos… 10 Estabilidade de taludes em mina céu aberto Modelo numérico para subsidência 11 Piso da Galeria Parede so Pilar Estabilidade de taludes em mina céu aberto Teto da Galeria 12 Estabilidade de taludes em mina céu aberto Galerias encontradas na face do talude 13 Estabilidade de taludes em mina céu aberto Mapeamento de subsidência 14 Estabilidade de taludes em mina céu aberto Escorregamento 15 Estabilidade de taludes em mina céu aberto Ruptura de talude 16 • O escorregamento do talude poderia ser causado pela alteração das propriedades dos materiais devido ao movimento causado pela subsidência acima da camada de carvão minerada no passado (M1/M2) • Uma vez que ocorre o abatimento das camadas de rocha, as propriedades dos materiais se alteram e ocorre a redução da resistência porque elas foram quebradas ou surgiram rachaduras Estabilidade de taludes em mina céu aberto Simulação da subsidência na face do talude 17 • Um modelo 3D foi construído para simular o efeito da subsidência no talude, usando Plaxis3D • A sequência segue: • Construir o modelo 3D, considerando a mesma geologia, propriedades dos materiais e condições de borda para a simular o efeito da subsidência • Calcular o FS sem efeito da subsidência • Escavar as galerias e lavra em recuo para simular a subsidência • Excavar o talude Estabilidade de taludes em mina céu aberto Simulação numérica do efeito da subsidência 18 Estabilidade de taludes em mina céu aberto Geometria do talude no modelo numérico 19 Material Densida de [kN/m³] Young's Modulus [kPa] Poisson' s Ratio Critério de Ruptura Ângulo de Fricção Coesão [kPa] Resistên cia[kPa] s3max [kPa] Reistênci a Intacta [kPa] mb s Solo 19 10000 0.4 MohrCoulomb 15 10 Siltito 26 500000 0.3 Hoek-Brown Generalizad 35 7 26.8 153.0 1232.9 1032.7 22800 0.197 0.0001 Carvão 21 500000 0.3 Hoek-Brown Generalizad 40 7 31.0 200.0 1867.8 882.72 29020 0.259 0.0002 Arenito Freável 26 500000 0.3 Hoek-Brown Generalizad 45 17 32.7 196.0 1175.0 1028.2 10000 0.828 0.0003 Pedra Areia 26 500000 0.25 Hoek-Brown Generalizad 45 21 40.7 290.0 2979.9 1118.1 22800 1.023 0.0003 Arenito Base 26 500000 0.25 Hoek-Brown Generalizad 50 17 48.4 465.0 8210.5 1224.9 60000 1.090 0.0007 GSI mi Estabilidade de taludes em mina céu aberto Propriedades dos materiais a 0.51 6 0.51 1 0.50 8 0.50 8 0.50 6 20 • O PLAXIS calcula o fator de redução SRF (Strength Reduction Factor) para estimar a estabilidade do talude. • O SRF calculado para o talude sem efeito de subsidência foi de 1.8 • Se incluir o efeito da subsidência ocorre deslocamento e deformação das camadas acima das escavações subterrâneas, o que causaria o escorregamento do talude Estabilidade de taludes em mina céu aberto Simulação do efeito da subsidência 21 Estabilidade de taludes em mina céu aberto Deformação volumétrica 22 Estabilidade de taludes em mina céu aberto Deslocamento total 23 • Este estudo indicou as camadas que sofreram subsidência podem ser a causa do escorregamento de taludes na mina céu aberto • A geometria do talude não influenciou na estabilidade onde não houve efeitos de subsidência • Os próximos passos desse estudo é melhorar o modelo numérico por meio de calibração e alteração das propriedades dos materiais quando esse são abatidos devido a escavação subterrânea, introduzindo um modelo constitutivo específico para material desagregado pela subsidência Estabilidade de taludes em mina céu aberto Conclusões 24 Obrigado!! Estabilidade de taludes em mina céu aberto Perguntas? 25 • • • • Universidade Federal do Rio Grande do Sul LPM – Lab. De Pesquisa Mineral e Planejamento Mineiro COPELMI Mineração Fundação Luiz Englert Estabilidade de taludes em mina céu aberto Agradecimento 26
