Prof. Dr. Carlos Magno Muniz e Silva

Universidade Federal de Pernambuco

Centro de Tecnologia e Geociências

Departamento de Engenharia de Minas

Aula 03 – Mecanismos de fragmentação em desmonte de Mecanismos de fragmentação em desmonte de rochasrochas

Introdução:

fragmentação é um processo de quebra relacionado à partição de fragmentos, de significado distinto de cominuição (FUJIMURA, 1999) ;

o desmonte por explosivo pode ser considerado o primeiro estágio do processo de cominuição (WILLS, 1985);

Fragmentação em desmonte por explosivos é considerado, na prática, um complicado processo que compreende interações como: número de detonações, anisotropismo da rocha, efeitos da frente livres, etc. (WHITTAKER et al., 1992);

Segundo AYRES DA SILVA (1997), em desmonte de rochas considerava-se apenas o efeito da expansão dos gases em altas pressões decorrentes da combustão dos explosivos. Os gases abririam fendas no maciço rochoso, que se estenderiam por todas as direções até a face livre, subdividindo o maciço em fragmentos menores.

Os mecanismos de fragmentação em desmonte de rochas são divididos em 2 fases: Dinâmica e Semi-estática;

Segundo WHITTAKER et al. (1992), a fragmentação por desmonte convencional dá-se através de um processo dinâmico do que através de um processo estático;

A finalidade do desmonte por explosivos é converter a rocha em vários fragmentos menores capaz de serem transportados ou escavados por equipamento disponível. Para isso, são necessários 2 fatores: (i) fragmentação suficiente; e (ii) deslocamento, movimentação e lançamento (HEMPHILL, 1981).

CONCLUSÃO:

Considerações teóricas e medidas experimentais sobre pulsos de deformações e sobre pressão de gás, indicaram ser partes de uma variação contínua do período de pressão na rocha, e que podem ser consideradas separadamente. Assim, pode-se supor que a rocha sujeita ao efeito da pressão gasosa tem sido pré-condicionada pelo esforço impulsivo da onda de deformação (KUTTER; FAIRHURST, 1971). Isto reforça considerar que os mecanismos de fragmentação de rochas por explosivos podem ser divididos em duas fases: (i) Fase Dinâmica - ação dos pulsos de ondas de deformação/choque; e (ii) Fase Semi-Estática - ação da pressão dos gases.

Progresso de fragmentação dividido em 4 períodos:

Detonação propagação da onda de tensão ou de choque

expansão da pressão de gás movimentação e deslocamento da rocha

Segundo LOPEZ JIMENO et al. (1995) os mecanismos envolvidos no processo de fragmentação se dividem em 8 etapas, enquanto MORHARD (1987) classifica os principais mecanismos de fragmentação baseados em:

(i) energia de onda de deformação (compressão e tração);

(ii) reflexões da onda de choque em faces livres;

(iii) pressurização de gás sobre o maciço rochoso circundante ao furo de

desmonte;

(iv) ruptura por flexão; ondas de cisalhamento;

(v) intensidade da carga explosiva;

(vi) nucleação de fendas em falhas e descontinuidades; e

(vii) colisões de fragmentos no ar.

ENERGIA TERMODINÂMICA

Energia cinética Energia potencial Energia térmicae ruído

Compartimentodo maciço

Separação emovimentação dos

blocosAtmosfera

Fragmentação e lançamento da rocha

Quadro resumo de distribuição energética numa detonação em desmonte de rochas por explosivos (AYRES DA SILVA, 1997).

Coluna de explosivos

Tensões cilíndricas

furo

(a) forma de expansão cilíndrica (>6:1);

Frente de detonação de coluna de explosivo

Onda de tensão de alta tensão transmitida a rocha

face

Base da bancada

Topo da bancada

(b) forma de expansão esférica (<6:1);

i – impedância acústica do material i;

i - densidade do material;

Vp – velocidade sônica do material.

ipiV

DEPOIS

interface Material I 1=1.v1

Material II 2=2.v2

ANTES

interface

Pre

ssão

-

+

+ frente de onda conpressiva – frente de onda refletida

(tração)

Propagação de frente de onda com razão de impedância menor que 1.

Material I 1=1.v1

Material II 2=2.v2

ANTES

interface

Pre

ssão

-

+

+ frente de onda compressiva - frente de onda refletida (tração)

Material I

Material II

DEPOIS

interface

Propagação de frente de onda com razão de impedância igual a 1.

Material I 1=1.v1

Material II 2=2.v2

ANTES

interface

Pre

ssão

-

+

+ frente de onda compressiva - frente de onda refletida (tração)

Material I Material II

DEPOIS

interface

Propagação de frente de onda com razão de impedância maior que 1.

Furo expandido

tampão

Onda compressiva

Zona de trituração Furo original Fendas radiais

lascamento

Onda de tração

Propagação e reflexão de ondas de choque (SCOTT, 1996).

t

c – compressão t - tração

c

(a) fraturamento radial

Compressão radial

Tensão tangencial

(b) tensão tangencial induzida pela compressão radial por onda de detonação

Elemento de rocha submetido a fraturamento radial (LOPEZ JIMENO et al., 1995; SCOTT, 1996).

Zona de fratura

furo

Carga explosiva

Trituração anelar

Zona de formação de fragmento

Zonas de trituramento, fraturamentos radiais e formação de fragmentos (WHITTAKER et al., 1992).

tampãoo

Zona de trituração

Furo original

Face livre

Ação da pressão dos gases (SCOTT, 1996).

tampão

carga

Fenda de tração

Mecanismo de quebra por flexão (LOPEZ JIMENO et al., 1995)

(e) lançamento e requebramento do material.

(c) reflexão da frente de onda de choque e início

de lançamento do maciço

(d) lançamento do material;

(a) propagação da frente onda de choque;

(b) reflexão da frente de onda de choque;

Seqüência de desmonte de rochas baseado em mecanismos de fragmentação (MORHARD, 1987; LOPEZ JIMENO et al., 1995; COSTA E SILVA, 1998)