Methodology for Dimensioning Underground Excavations in Stratified Rocks through Analytical Formulations and Computational Modeling
Arlo Nóbrega de Ávila1; Rodrigo Peluci de Figueiredo1
1 Escola de Minas, Universidade Federal de Ouro Preto
Resumo
Minerais como carvão e potássio são extraídos de rochas sedimentares estratificadas. O acesso a esses recursos é feito, geralmente, por minas subterrâneas. Estudos geotécnicos são necessários para o correto dimensionamento das escavações, a fim de garantir que as aberturas efetuadas não entrem em colapso sobre equipamentos e pessoal ou obstruam os acessos desenvolvidos, causando a interrupção dos trabalhos de mineração. Uma largura adequada pode ser obtida diretamente por meio de formulações matemáticas ou analisando-se vários modelos computacionais com diferentes larguras do teto, até ser encontrado um deles cuja largura tenha um fator de segurança aceitável. O software elasto-plástico de elementos finitos Phase2, desenvolvido pela Rocscience Inc., é um dos softwares mais utilizados para análise de escavações subterrâneas. No entanto, por ser uma ferramenta de análise, não fornece diretamente as dimensões mais adequadas para um projeto de escavação. Apenas permite verificar a adequação ou não de um projeto definido previamente. Portanto, propomos aqui um método de projeto mais lógico e eficiente, para o dimensionamento de escavações subterrâneas em rochas estratificadas. O presente trabalho examina a aplicabilidade de três métodos analíticos, na obtenção da largura ótima de uma abertura subterrânea, e verifica os resultados por meio de análises com o Phase2. Foram supostas diversas situações de escavação em maciços horizontalmente estratificados, com diferentes larguras do teto, espessuras de camadas rochosas e número de camadas acima do teto. A rocha adotada, que ocorre em uma mina de zinco brasileira, é dolomítica, estratificada, isotrópica, de alta rigidez, de elevada resistência e comporta-se elasticamente até aproximadamente o pico de resistência. Com o auxílio do software Mathcad, da Mathsoft Engineering & Education Inc., empregaram-se formulários específicos para os seguintes casos de estratos: com comportamentos teóricos de vigas engastadas sobre apoios
Palavras-chave: Underground Excavation; Underground Mining; Bedded Rocks; Sizing; Computational Modeling