Desmonte de Rochas

CYTED 3: Red Iberoamericana Medio Ambiente Subterrneo y Sostenibilidad - MASYS 7 Jornada tcnico-cientfica de Medio Ambiente Subterrneo y Sostenibilidad Ambiente, seguridad y salud

Guadalajara, Mxico - 3, 4, 5 de julio de 2013

DESMONTE DE ROCHAS DE ABERTURAS SUBTERRNEAS

EM ZONAS SENSVEIS S VIBRAES

GABRIEL GOMES SILVA1, VIDAL FLIX NAVARRO TORRES

2

1 Universidade Federal de Gois UFG [email protected];

2Universidade Tcnica de Lisboa UTL e Universidade Federal de Gois UFG [email protected]

RESUMO: Com o crescimento urbano acelerado, torna-se frequente a realizao de obras que necessitam do

uso de explosivos, como imploses de infraestruturas ultrapassadas e o avano de mineraes ou abertura de

galerias prximas a complexos urbanos e zonas sensveis, logo, surgem problemas intrnsecos a esta atividade,

como os efeitos secundrios das detonaes, que geram desconforto na populao das reas vizinhas e tambm

podem causar grandes danos s estruturas. Sabendo disso, profissionais responsveis por este segmento

objetivam caracterizar um modelo ideal de desmonte, no qual os efeitos secundrios no afetem as reas

circundantes, de modo a permanecer dentro de um limite estabelecido pelas normas vigentes no pas. Para

realizar a preveno e controle das vibraes, principal efeito das detonaes, uma das metodologias utilizadas

estabelecer a lei de propagao da vibrao das partculas, qual est em funo da carga de explosivo utilizada

e da distncia do ponto de medio at o ponto de detonao. Com a elaborao desta dissertao, pretende-se fazer exatamente o pressuposto acima, ou seja, a caracterizao dinmica de macios rochosos, sob a ao de

detonaes, recorrendo s habituais correlaes estatsticas, mediante a tcnica de regresso linear mltipla com

uso do programa MLINREG.BAS. Os resultados do programa permitem a obteno de informaes para a

determinao da lei de propagao da velocidade de vibrao das partculas, logo, torna-se possvel determinar a

carga mxima por retardo necessria e a idealizao de um diagrama de fogo para a rea estudada, feito com uso

do programa TUNNPLAN v1.17, permitindo assim reduzir os nveis de perturbao e os demais impactos

gerados pelas detonaes.

PALAVRAS CHAVE: vibraes; velocidade de vibrao pico; carga explosiva mxima; detonao controlada.

1. INTRODUO

O desmonte de rochas a tcnica de escavao

mais amplamente adotada em vrios ramos da indstria de minerao e construo, pois

econmica, confivel e segura. amplamente

utilizada na indstria extrativa, escavaes, trincheiras, tneis e grandes obras

subterrneas.

Entre vrios efeitos secundrios de um

desmonte de rochas com uso de explosivos, a vibrao induzida no contorno da escavao

gerada pela onda de choque aps a exploso

merece ateno especial. O fenmeno da vibrao dura um tempo muito curto (algumas

dezenas de milissegundos) por evento, aps

isso a rocha volta a suas condies iniciais. Em alguns casos a detonao de cargas

explosivas podem causar danos a regies

circunvizinhas (edifcios, pontes, etc.), porque

a vibrao transmitida atravs do terreno pode atingir valores altos. Em tais casos,

necessrio dimensionar a carga explosiva

mxima admissvel de forma que as detonaes sejam controladas, e assim, evitar

danos ou incomodidade humana.

Uma vez conhecida a lei de propagao de

vibrao de partculas no meio rochoso,

atravs de uma campanha de medies de

vibrao, distncia e carga explosiva no campo, necessrio determinar a vibrao

mxima permissvel usando as normas em

vigor e calcular a carga mxima que no provoque danos nem incomodidade das

pessoas.

A adoo de critrios ou nveis de preveno

das vibraes frequentemente uma tarefa delicada, que exige o reconhecimento rigoroso

dos mecanismos que intervm nos fenmenos

dos desmontes e das respostas das estruturas. Um critrio arriscado pode levar a apario de

danos e imperfeies, entretanto uma postura

conservadora pode dificultar e inclusive paralisar o desenvolvimento da atividade

mineira ou de obra civil com explosivos.

Logo, com base nas metodologias utilizadas

neste trabalho percebe-se que possvel mensurar e controlar de maneira eficaz os

impactos ambientais e sociais resultantes do

uso de explosivos em atividades relacionadas com detonaes, mantendo nveis de segurana

aceitveis. Alm disso, a realizao de um

adequado dimensionamento dos parmetros do

diagrama de perfurao e desmonte uma



tarefa fundamental para que haja uma

mitigao ou reduo dos efeitos das

detonaes em zonas sensveis.

2. DESMONTE DE ROCHAS E

VIBRAES INDUZIDAS

O desmonte de rochas com explosivos continua sendo o mtodo mais barato de

fragmentao de rochas pouco friveis, no

entanto, o custo associado ao dano causado pelo desmonte em termos de segurana e

produtividade de minas e obras est se

tornando cada vez mais importante. Danos

devido detonao de rocha esto diretamente relacionados com o nvel de estresse infringido

na rocha e suas condies antes da detonao.

Em ambientes prximos s zonas urbanas ou ambientes sob condies geolgicas

desfavorveis, distrbios associados com

desmontes podem resultar na necessidade de um amplo e extensivo controle das condies

do terreno, alm de problemas de vibrao

terrestre, rudos, perturbao humana, etc, o

que pode gerar custos adicionais empresa ou at inviabilizar e paralisar suas atividades.

Devido gravidade dos danos gerados pelas

operaes de desmonte com uso de explosivos fundamental predizer, monitorar e controlar

seus efeitos adequadamente, pois estes

impactam diretamente a economia da maioria

das operaes de desmonte. Ser muito conservativo em relao aos nveis de vibrao

no planejamento dos trabalhos de desmonte

pode aumentar os custos consideravelmente, enquanto que ser muito liberal pode resultar

em danos e distrbios nas zonas prximas,

custos legais e reinvindicaes que podem mudar o saldo de lucro da empresa de positivo

para negativo.

De acordo com Hartman (1992), o

monitoramento e controle dos efeitos das detonaes perto de massas rochosas instveis,

instalaes ou estruturas depende de duas

consideraes principais. Primeiro, o diagrama de fogo deve ser planejado de modo a reduzir a

carga de explosivos a detonar por evento e

tambm ajustar a sequncia de iniciao de modo a reduzir as vibraes resultantes e os

demais distrbios. Em segundo lugar, as cargas

de explosivo detonadas por volume de rocha e

o padro de detonao devem ser ajustados para assegurar uma fragmentao adequada.

Portanto, ao mesmo tempo, a sequncia de

iniciao tem de estar separada no tempo, mas

no no espao.

H um projeto ideal, que atinge ambos os

objetivos de controle de distrbios e produo de fragmentao adequada. Este s pode ser

alcanado atravs de uma compreenso

adequada das propriedades fsicas da massa rochosa e sua resposta estrutural frente aos

efeitos da detonao e da interao entre a

fragmentao da rocha e do desenho do diagrama de fogo.

Uma das etapas fundamentais para o estudo e

controle das vibraes geradas nos desmontes

por explosivos a determinao das leis que governam sua atenuao nos distintos meios

em que ir se propagar, alm de uma adequada

anlise e conhecimento dos parmetros que afetam suas caractersticas.

2.1 Variveis que afetam as caractersticas das vibraes

As principais variveis que afetam as caractersticas das vibraes so praticamente

as mesmas que influem sobre os resultados dos

desmontes de rocha, sendo classificadas em dois grupos, aquelas que podem ser

controladas ou no controladas no processo

pelos responsveis e especialistas pelo

desmonte (Jimeno, 2004). A seguir tm-se uma breve apresentao das

principais variveis que afetam as

caractersticas das vibraes no desmonte de rocha com explosivos, segundo Jimeno,

(2004).

a) Geologia local e caractersticas das rochas:

A geologia local de contorno e as

caractersticas geomecnicas das rochas tem uma grande influncia sobre as vibraes.

Nos macios rochosos homogneos e massivos

as vibraes se propagam em todas as direes, mas em estruturas geolgicas complexas, a

propagao das ondas pode variar com a

direo e, por conseguinte, apresentar

diferentes ndices de atenuao ou leis de amortizao.

A presena de solos de recobrimento sobre

substratos rochosos afeta, geralmente, a intensidade e frequncia das vibraes. Os

solos possuem mdulos de elasticidade

inferiores ao das rochas e por isso as

velocidades de propagao das ondas



diminuem nesses materiais. A frequncia de

vibrao, f, tambm diminui, mas o

deslocamento, A, aumenta significativamente

medida que a espessura de revestimento maior.

A magnitude das vibraes a grandes

distncias decresce rapidamente se existe material de revestimento, pois grande parte da

energia consumida para vencer o atrito entre

as partculas e os grandes deslocamentos destas.

Em pontos prximos a falhas, as caractersticas

das vibraes so afetadas por fatores de

desenho do diagrama de fogo e da geometria do mesmo.

Para grandes distncias do local de escavao,

os fatores de desenho so menos crticos, sendo as caractersticas das ondas nos meios

rochosos de transmisso e os solos de

revestimento fatores dominantes. Os materiais superficiais interferem nas

caractersticas de onda fazendo com que estas

tenham maior durao e frequncias mais

baixas, aumentando assim a resposta e o dano potencial a estruturas prximas.

b) Peso da carga operante: A magnitude das vibraes terrestres em um

determinado ponto varia segundo a carga de

explosivo que detonada e a distncia deste

ponto ao local da detonao. Em um desmonte onde se empregam mais de um tipo de

detonador, a maior carga por retardo a que

influi diretamente na intensidade das vibraes e no a carga total empregada no desmonte,

isto ocorre desde que o intervalo de retardo

seja suficientemente grande para que no existam interferncias construtivas entre as

ondas geradas por distintos grupos de furos.

Quando no desmonte existem vrios furos com

detonadores que possuem o mesmo tempo de retardo nominal, a carga mxima operante

geralmente menor que a total, devido

disperso nos tempos de sada dos detonadores empregados. Por isso, para determinar a carga

operante, se estima uma fraco da quantidade

total de cargas iniciadas por detonadores com mesmo retardo nominal.

c) Distncia ao ponto de desmonte: A distncia a partir da rea de detonao tem, assim como a carga de explosivos, uma grande

importncia sobre a magnitude das vibraes.

Conforme a distncia aumenta a intensidade

das vibraes diminui de acordo com a

equao:

(1)

Onde o valor de b, segundo o U.S. Bureau of

Mines da ordem de 1,6 (Jimeno, 2004).

Outro efeito da distncia est relacionado

atenuao das componentes da onda de alta frequncia, devido ao solo atuar como um

filtro. Assim, a grandes distncias da zona de

detonao, as vibraes do terreno contm mais energia na faixa de baixas frequncias

(Figura 1).

Figura 1. Modificao das vibraes ao

propagarem-se por terrenos de diferentes estruturas

e caractersticas (Jimeno, 2004).

d) Consumo especfico de explosivo: Outro aspecto interessante o que se refere ao

consumo especfico de explosivo. Frente a problemas de vibraes, alguns blasters

1

decidem por reduzir o consumo especifico de

explosivo no desmonte, o que em certas

situaes pode influir de maneira oposta desejada.

H registros de desmontes em que a

diminuio do consumo especifico de explosivo em 20% com relao ao nvel timo

1 Tcnico legalmente registrado

responsvel por supervisionar ou executar o plano

de fogo, operaes de detonao e atividades

correlatas.



fez com que os nveis de vibrao medidos

fossem multiplicados por 2 ou 3, como

consequncia do grande confinamento e m

distribuio espacial do explosivo que originam uma falta de energia para

movimentar e empolar a rocha fragmentada

(Jimeno, 2004). A Figura 2 mostra a influncia do consumo

especifico em situaes extremas e prximas

ao nvel timo de utilizao em desmontes superficiais em banco.

Figura 2. Influncia do consumo especfico de

explosivo na intensidade de vibrao

(Jimeno, 2004).

e) Tipos de explosivos: Existe uma correspondncia entre as

velocidades de partcula e as tenses induzidas

nas rochas, e tal constante de

proporcionalidade a impedncia do meio rochoso. Assim, a primeira consequncia

prtica que aqueles explosivos que geram

presses de furo mais baixas provocam nveis de vibrao inferiores. Estes explosivos so os

de baixa densidade baixa velocidade de

detonao, por exemplo, o ANFO.

Nos estudos de vibrao, se explosivos de potncias muito variadas forem utilizados, as

cargas devem ser normalizadas a uma de um

explosivo padro de potncia conhecida (normalmente utiliza-se o ANFO como

explosivo de referncia, devido ao seu maior

uso).

f) Tempos de retardo: O intervalo de retardo entre a detonao de

furos em um desmonte pode referir-se tanto ao tempo de retardo nominal quanto ao tempo de

retardo efetivo.

O primeiro a diferena entre os tempos nominais de iniciao, enquanto o tempo de

retardo efetivo a diferena de tempos de

chegada de pulsos gerados pela detonao dos

furos iniciados com perodos consecutivos. No

simples caso de uma fila de furos estes

parmetros esto relacionados pela seguinte expresso:

(2)

Onde:

= tempo de retardo efetivo; = tempo de retardo nominal; S = espaamento entre furos;

VC = velocidade de propagao das ondas ssmicas;

= ngulo entre a linha de propagao de detonao e a posio do equipamento de

registro.

Um mtodo bastante eficaz para se diminuir as

vibraes a insero de cargas inertes2 entre as cargas de explosivo, possibilitando que cada

cartucho de explosivo seja iniciado com um

tempo de retardo especfico, o que diminui a

carga detonada por evento.

Figura 3. Mtodo de desmonte alternativo, onde

cada carga de explosivo iniciada com especfico

tempo de retardo (autoria prpria).

g) Variveis geomtricas do plano de fogo:

A maioria das variveis geomtricas do diagrama de fogo possui considervel

influncia sobre as vibraes geradas. Abaixo

segue uma breve descrio das mesmas (Jimeno, 2004):

2 Cargas com baixa energia de ativao e

que no reagem com o explosivo, podendo ser

materiais como serragem, brita, material mido, etc.



Dimetro de perfurao: o aumento do

dimetro de perfurao influncia de maneira

negativa, pois a quantidade de explosivo por furo proporcional ao quadrado do dimetro,

resultando em algumas ocasies, cargas

operantes muito elevadas; Afastamento e espaamento: se o

afastamento excessivo os gases da exploso

encontram resistncia para fragmentar e deslocar a rocha e parte da energia do

explosivo se transfora em energia ssmica

aumentando a intensidade das vibraes. Este

fenmeno tem sua manifestao mais clara em desmontes de pr-corte, onde o confinamento

total e se pode registrar vibraes de ordem de

at 5 vezes superiores as de um desmonte convencional em banco.

Se a dimenso do afastamento reduzida os

gases escapam e expandem para frente livre a uma velocidade muito alta, impulsionando os

fragmentos de rocha e projetando-os de forma

descontrolada, provocando ainda um aumento

de rudo e de onda area. Em relao ao espaamento, sua influncia

semelhante ao do parmetro anterior e

inclusive sua dimenso depende do valor do afastamento.

Tamponamento: se a altura do tampo

excessiva, podero ocorrer problemas na

fragmentao, isto devido ao aumento do confinamento, podendo dar lugar a maiores

nveis de vibrao.

Inclinao dos furos: os furos inclinados permitem um melhor aproveitamento da

energia no nvel do piso, conseguindo

inclusive uma reduo das vibraes, isto para desmontes superficiais.

Desacoplamento: relao entre o dimetro da

carga e dimetro do furo.

Dimenso do desmonte: as dimenses dos desmontes so limitadas, por um lado, pela

necessidade de produo, e por outro, pelas

cargas mximas operantes determinadas nos estudos de vibrao a partir das leis de

propagao, tipos de estruturas a proteger e

parmetros caractersticos dos fenmenos perturbadores.

2.2 Caractersticas das vibraes terrestres

A seguir segue alguns aspectos tericos a

respeito da gerao e propagao das vibraes

produzidas nos desmontes de rochas, porm

preciso indicar que se trata de uma mera

aproximao do problema, pois os fenmenos

reais so muito mais complexos devido

superposio de diferentes tipos de ondas e mecanismos modificadores destes.

a) Tipos de ondas ssmicas geradas: As vibraes dos terrenos geradas nos

desmontes por explosivos se transmitem

atravs dos materiais como ondas ssmicas cuja frente se desloca radialmente a partir do ponto

de detonao. As distintas ondas ssmicas se

classificam em dois grupos: ondas internas e ondas superficiais, de acordo com a Figura 4.

O primeiro tipo de onda interna so as

denominadas Primrias ou de Compresso - P. Estas ondas se propagam dentro dos materiais, produzindo alternadamente

compresses e rarefaes e dando lugar a um movimento das partculas na direo de

propagao das ondas. So as mais rpidas e

produzem troca de volumes, sem troca de

forma, no material atravs do qual se movimentam.

O segundo tipo constitudo das Ondas Transversais ou de Cisalhamento - S, que do lugar a um movimento das partculas

perpendicular a direo de propagao da

onda. A velocidade das ondas transversais est

compreendida entre a das ondas longitudinais e a das ondas superficiais e os materiais

submetidos a esses tipos de onda

experimentam trocas de forma e no de volume.

Figura 4. Ondas de compresso (P) e cisalhamento

(S), (Jimeno, 2004).

As ondas do tipo superficial que so geradas pelos desmontes de rochas so: as Ondas

Rayleigh-R e as Ondas Love-Q. Outros tipos

de ondas superficiais so as ondas Canal e as

Ondas Stonelly.



As ondas Rayleigh impem s partculas um

movimento segundo a trajetria elptica, com

um sentido contrrio ao de propagao da

onda. As ondas Love, mais rpidas que as Rayleigh, do lugar a um movimento de

partculas na direo transversal s de

propagao. Como as ondas viajam com velocidades

diferentes e o nmero de retardos nos

desmontes pode ser grande, as ondas geradas se superpem umas com as outras no tempo e

no espao, resultando movimentos complexos

cuja anlise requer a utilizao de geofones e

equipamentos captadores dispostos segundo as trs direes: radial, vertical e transversal.

(Segundo a Figura 5).

Figura 5. Registro de ondas (Jimeno, 2004).

Segundo Jimeno, 2004, apud Miller e Pursey,

1955, as ondas Rayleigh transportam entre 70 e 80% da energia total, sendo que no manual de

desmonte de Du Point diz-se que estes tipos de

ondas dominam o movimento da superfcie do terreno a distncias de detonaes de vrias

centenas de metros, e dado que muitas

estruturas e edificaes no entorno das

explotaes se encontram a distncias superiores 500 metros, so as ondas Rayleigh

as que constituem um maior risco potencial de

danos.

b) Parmetros das ondas: A passagem de uma onda ssmica por um meio

rochoso produz em cada ponto deste um movimento que se conhece por vibrao.

Uma simplificao para o estudo das vibraes

geradas pelos desmontes consiste em considerar estas como ondas do tipo senoidal

(Figura 6).

Figura 6. Movimento harmnico da onda (Person,

1994).

Importa ento referir sucintamente os

parmetros que caracterizam as ondas (Louro, 2009, apud Bernardo, 2004):

Amplitude (A) magnitude da afetao de uma partcula, a partir da sua

posio de repouso (pode ser expressa sob a

forma de um deslocamento, de uma velocidade

ou de uma acelerao); Deslocamento (y) espao percorrido por uma partcula, quando excitada pela onda;

Velocidade de vibrao (v) deslocamento das partculas, causado pela

passagem da onda, por unidade de tempo;

Acelerao (a) variao da velocidade das partculas, por unidade de

tempo;

Perodo (T) tempo necessrio para completar um ciclo;

Comprimento de onda () comprimento de um ciclo completo;

Frequncia (f) nmero completo de oscilaes ou ciclos por segundo. A frequncia

o inverso do perodo T.

c) Atenuao geomtrica: A densidade de energia na propagao de

pulsos gerados pela detonao de uma carga

explosiva diminui conforme as ondas encontram ou afetam maiores volumes de

rocha. Dado que as vibraes compreendem



uma combinao complexa de ondas, parece

lgico considerar certos fatores de atenuao

geomtrica para cada um dos distintos tipos.

d) Amortizao inelstica: Na natureza, os macios rochosos no

constituem, para a propagao das vibraes, um meio elstico, istropo e homogneo. Pelo

contrrio, aparecem numerosos efeitos

inelsticos que provocam uma perda de energia durante a propagao das ondas, que se soma a

devida atenuao geomtrica.

So numerosas as causas desta atenuao

inelstica, tendo cada uma delas diferentes graus de influncia (Jimeno, 2004):

Dissipao da matriz inelstica devido movimento relativo nas superfcies

intercristalinas e planos de descontinuidade;

Atenuao em rochas saturadas devido o movimento do fluido em relao matriz;

Fluxo no interior das rachaduras; Difuso das tenses induzidas por volteis absorvidos; Reflexo em rochas porosas ou com grandes vazios;

Absoro de energia em sistemas que experimentam trocas de fase, etc.

e) Interao das ondas elsticas: A interao das ondas ssmicas no tempo e no espao pode dar lugar a uma concentrao ou

focalizao, proporcionando valores de

atenuao maiores ou menores que os teoricamente calculados.

A topografia e a geometria das formaes

geolgicas podem conduzir a reflexo e a concentrao das frentes de ondas em

determinados pontos.

De acordo com o que se precede, com intuito

de reduzir os efeitos da transmisso ou os efeitos secundrios potenciais nos registros

preciso que as medidas se efetuem no campo

direto do desmonte, ou seja, na zona prxima, entre o local de desmonte e as zonas sensveis

onde se quer reduzir os efeitos das vibraes,

como instalaes e estruturas.

2.3 Estimao das leis de vibrao

As rochas no so um meio isotrpico, muitas

vezes sendo difcil prever o nvel de vibrao a

uma dada distncia, logo a determinao das leis que governam a atenuao das vibraes

nos distintos meios em que ela se propaga

essencial para um adequado controle e estudo

de suas propriedades, a fim de se evitar quaisquer danos ambientais e sociais.

Na maioria dos casos, a velocidade mxima de

partcula (mm/s) usada para expressar quais os nveis de vibrao que estruturas podem

suportar sem sofrerem danos em reas de

detonaes. Algumas investigaes mostraram que a relao emprica entre velocidade da

partcula (v), peso da carga de explosivo (Q) e

a distncia (D) :

(

) (3)

Onde a constante k e variam com as condies das fundaes, geometria do plano de fogo e tipo de explosivos.

Para usar a equao emprica para predizer

com segurana o nvel de vibrao para uma determinada distncia, as constantes k e devem ser determinadas por testes de

detonao na vizinhana onde sero realizados os desmontes de rocha, o que permite

determinar as propriedades de transmisso da

rocha e a carga permitida, assim, qualquer

possvel dano em estruturas prximas rea podem ser prevenidas.

Nos testes a intensidade real de vibrao

registrada (ex. o valor da velocidade mxima de vibrao da partcula) e os valores medidos

plotados em diagramas log-log (Figura 7 - a).

A linha de regresso desenhada atravs do nmero de pontos discretos.

Como parte da anlise de riscos, uma

investigao deve ser feita na rea vizinha por

equipamentos sensveis vibrao e o nvel mximo de vibrao para estruturas sensveis

prximas deve ser determinado. Este nvel

(critrio de dano) ento plotado em um diagrama e a interseo entre este critrio de

dano e a linha de regresso dar o mais baixo

valor de permitido para ser usado (Figura 7 - b). Para cada distncia tem-se ento

a determinao de um nico peso de carga que

no deve ser excedido.

Figura 7. Adaptao da linha de regresso em um diagrama log-log (a) e determinao do menor valor de D/

a ser usado (b) (Person, 1994).

Para encontrar a melhor linha de regresso,

para as variveis, deve-se encontrar as constantes , b e c para a equao definida por Jimeno, 2004, apud Holberg e

Persson (1978):

(4)

(5)

As constantes sero dadas quando:

=

min. (6)

Usualmente assume-se que a constante b da

equao 5 igual (-c/2), dai a tem-se as equaes:

(

)

(7)

Ou,

(

) (8)

qual tem a forma . As constantes podem facilmente serem determinadas com o

uso de simples programas de ajuste dos

mnimos quadrados, como o programa MINREG.BAS que foi utilizado no estudo de

caso demonstrado a frente.

2.4 Critrios de preveno de danos para vibraes

Uma vez conhecida a lei que governa a

amortizao das ondas ssmicas no meio

rochoso, necessrio estimar o grau de vibrao mximo que os diferentes tipos de

estruturas prximos a rea de escavao podem

tolerar, para que no sofram danos.

A adoo de critrios ou nveis de preveno das vibraes frequentemente uma tarefa

delicada, que exige o reconhecimento rigoroso

dos mecanismos que intervm nos fenmenos recorrentes das detonaes e das respostas das

estruturas. Um critrio arriscado pode levar a

apario de danos e imperfeies, alm de que

uma postura conservadora pode dificultar ou inclusive paralisar a atividade mineira (Jimeno,

2004).

A maioria dos pases tem normas locais, que especificam legalmente nveis aceitveis de

vibrao do solo provocadas por detonaes.

Estas normas so baseadas em pesquisas que relacionam o pico da velocidade com os dados

estruturais (Silva, 2012).

Norma Brasileira (NBR 9653): No Brasil a ABNT (Associao Brasileira de

Normas Tcnicas) estabeleceu normas, vlidas

a partir de 31/10/2005, atravs da ABNT NBR 9653 (Norma Brasileira Registrada), para

reduzir os riscos inerentes ao desmonte de

rocha com uso de explosivos em mineraes, estabelecendo os seguintes parmetros a um

grau compatvel com a tecnologia disponvel

para a segurana das populaes vizinhas

(Silva, 2012). De acordo com a ABNT NBR 9653:2005

podem-se observar as seguintes definies:

a) velocidade de vibrao de partcula

de pico: mximo valor instantneo da

velocidade de uma partcula em um ponto durante um determinado intervalo de tempo,

considerando como sendo o maior valor dentre

os valores de pico das componentes de



velocidade de vibrao da partcula para o

mesmo intervalo de tempo;

b) velocidade de vibrao de partcula resultante de pico (VR): mximo valor obtido

pela soma vetorial das trs componentes

ortogonais simultneas de velocidade de vibrao de partcula, considerado ao longo de

um determinado intervalo de tempo, isto :

(9)

Onde: VL, VT e VV so respectivamente os mdulos de velocidade de vibrao de

partcula, segundo as direes L - longitudinal,

T - transversal e V vertical;

c) presso acstica: aquela provocada

por uma onda de choque area com

componentes na faixa audvel (20 Hz a 20.000 Hz) e no audvel, com uma durao menor do

que 1 s;

d) rea de operao: rea compreendida

pela unio da rea de licenciamento ambiental

mais a rea de propriedade da empresa de

minerao.

e) ultralanamento: arremesso de

fragmentos de rocha decorrente do desmonte com uso de explosivos, alm da rea de

operao.

f) distncia escalonada (DE) ou

distncia reduzida: calculada atravs da

seguinte expresso e usada para estimar a

vibrao do terreno:

(10)

Onde: D a distncia horizontal entre o ponto de medio e o ponto mais prximo da

detonao, em metros; Q a carga mxima de explosivos a ser detonado por espera, em quilogramas.

g) desmonte de rocha com uso de

explosivos: operao de arrancamento,

fragmentao, deslocamento e lanamento de

rocha mediante aplicao de cargas explosivas.

Os limites para velocidade de vibrao de

partcula de pico acima dos quais podem

ocorrer danos induzidos por vibraes do

terreno so apresentados numericamente na

Error! No se encuentra el origen de la

referencia..

Tabela 1. Limites de velocidade de vibrao de

partcula de pico por faixas de frequncia (NBR,

2005).

Faixa de

Frequncia

Limite de Velocidade de

vibrao de partcula de

pico

4 Hz a 15 Hz

Iniciando em 15 mm/s

aumenta linearmente at 20

mm/s

15 Hz a 40 Hz Acima de 20 mm/s aumenta

linearmente at 50 mm/s

Acima de 40 Hz 50 mm/s

NOTA - Para valores de frequncia abaixo de 4

Hz deve ser utilizado como limite o critrio de

deslocamento de partcula de pico de no mximo

0,6 mm (de zero a pico).

Situaes excepcionais: quando por motivo

excepcional, houver o impedimento da

realizao do monitoramento sismogrfico,

pode ser considerada atendida essa Norma com relao velocidade de vibrao de partcula

de pico, se for obedecida uma distncia

escalonada que cumpra com as seguintes exigncias:

DE 40 m/kg0,5 para D 300 m

Norma Portuguesa (NP 2074): Em Portugal, vigora a Portaria n 457/83, de 19

de Abril, que instituiu a Norma Portuguesa (NP) n 2074, intitulada "Avaliao da

influncia em construes de vibraes

provocadas por exploses ou solicitaes similares".

A norma portuguesa segue, em linhas gerais, a

norma alem DIN 4150, determinando, em particular, um critrio de controle dos

parmetros caractersticos das vibraes

produzidas em mineraes e seus efeitos nos

edifcios. Esta norma estabelece, de um modo

conservador, o valor limite para a velocidade

da vibrao de pico (VR), como um produto de trs fatores (Equao 10), destinados a

contemplar o tipo do terreno de fundao (), o tipo da construo (), e a periodicidade diria das solicitaes ().

(10)



Com o auxlio da equao anterior e dentro da

gama possvel das constantes , e , podem ser resumidas todas as situaes previstas, e os

correspondentes valores admissveis, previstos na referida norma, conforme se ilustra na

Error! No se encuentra el origen de la

referencia..

Esteves (1994) props, alm da considerao

das caractersticas anteriormente mencionadas,

a considerao da frequncia. O parmetro

usado para avaliar o nvel de vibrao a soma vetorial das trs componentes ortogonais da

velocidade de partcula, ou simplesmente

tomando-se o valor mximo de cada eixo.

Tabela 2. Limites dos valores de vibrao de partcula em mm/s segundo a norma NP 2074 (NP 2074, 1983).

Tipo de solo (afetam os valores da constante )

Solos incoerentes

(areias inconsolidadas)

Solos de consistncia muito

dura, dura e mdia; solos

compactos incoerentes

Solos de alta

coerncia e

rochas

Velocidade da onda Cp < 1000 m/s 1000 < Cp < 2000 m/s Cp > 2000

m/s

Tipos de Construo

(afetam os valores da

constante ) =1,0 =1,0 =1,0

Tipo A - Construes que

requerem cuidados

especiais (monumentos

histricos, museus,

prdios muito altos)

3 5 10

Tipo B - Construes

normais (habitaes) 5 10 20

Tipo C - Construes

reforadas (prdios a

prova de terremotos)

15 30 60

Legenda: Cp - Velocidade de propagao das ondas ssmicas longitudinais no terreno (rocha ou solo)

Nota: Em cada situao, a constante aplicada no sentido de reduzir em 30% ( =0,7) os valores da velocidade, caso se efetue mais de trs detonaes dirias, ou seja, se for aplicada uma fonte vibratria permanente ou quase.

A NP 2074 difere da maioria das outras

normas, por envolver as caractersticas do terreno, em que as estruturas esto fundadas, e

o nmero de eventos dirios. O valor mximo

admissvel (da NP 2074) alcana 60 mm.s-1,

incorporando um elevado fator de segurana, apenas justificvel para a preveno de danos

superficiais nas estruturas. Contudo, a

subjetividade na classificao do grau de resistncia das estruturas pode tornar arbitrrio

o estabelecimento dos valores limites

admissveis. A ausncia da frequncia ondulatria nessa

norma constitui uma limitao significativa,

dada extrema importncia desse parmetro.

De fato, a frequncia da vibrao um parmetro considerado necessrio no contexto

da maioria dos critrios de dano, vigentes a

nvel internacional.

3. DIAGRAMA DE FOGO PARA

ESCAVAO DE TNEIS

Segundo Silva, C., 2009, chama-se diagrama ou plano de fogo o plano que engloba o conjunto dos elementos que permitem uma

perfurao e detonao correta de um tnel, galeria, poo, etc., atravs do equipamento

previsto para este servio e dos tempos

necessrios ao cumprimento do cronograma. A primeira parte de um plano de fogo refere-se

determinao do explosivo e sua forma de

detonao. Seguem-se a verificao do projeto e o estudo do tempo. A Figura 8 mostra as

zonas de um desmonte de um tnel ou galeria.



Figura 8. Zonas de uma seo de galeria ou tnel

(Jimeno, 2004).

A operao unitria de perfurao e desmonte

por explosivos usada em tneis realizada

perfurando-se a rocha na frente de avano do tnel ou galeria com uma srie de furos de

mina nos quais se coloca o explosivo

juntamente com linha silenciosa para tnel (Brinel, Exel etc.), cordel detonante

(Manticord, Britacord etc.) e estopim

espoletado (Britapim, Mantopim, Espoletim etc.), (Silva, C., 2009).

Os furos na seo do tnel ou galeria e a sua

sequncia de iniciao so dispostos segundo

um plano previamente estabelecido que ir determinar como a rocha vai se romper, em

geral denominado como diagrama de fogo.

Segundo Silva, C., 2009, os primeiros furos a detonarem devem criar um vazio para o qual se

lana sucessivamente o resto da rocha. Esta

abertura, o pilo, que em geral ocupa 1 m2 da

frente de avano, a chave que abre a rocha at uma profundidade que depende da forma e

sucesso conseguido no mesmo.

As fases seguintes do desmonte, repartidas no espao remanescente, devem ser projetadas

para se obter o contorno desejado com um

menor dano possvel da rocha remanescente. A maior parte da rocha de um desmonte por

explosivos em um tnel deve romper, contra

uma face mais ou menos livre, o que significa

com um ngulo inferior a 90 (Silva, C., 2009).

3.1 Alguns elementos do diagrama de fogo

a) Dimetro da perfurao da rocha Pequenos dimetros de perfurao,

frequentemente, necessitam de um ciclo de

perfurao, detonao e carregamento a ser

completado em uma ou mais vezes por turno. Em tneis perfurados com grande dimetro, o

ciclo de perfurao, de detonao, de

carregamento e de reforo da rocha ser influenciado no somente pelo tempo para

executar a tarefa, mas tambm pelos seguintes

fatores (Silva, C., 2009):

as necessidades de reforo que limitam o avano da face;

a preocupao com os nveis de vibrao que restringem a massa e a profundidade da carga;

a logstica da movimentao necessria dos equipamentos para execuo de uma determinada tarefa, mantendo fora do circuito

outras atividades que poderiam ser feitas

simultaneamente.

b) Formas de ataque mais comuns (sistemas de avano)

Em rochas competentes os tneis com sees inferiores a 100 m

2 podem ser escavados com

perfurao e desmonte seo plena. As

escavaes por fase so utilizadas na abertura de grandes tneis onde a seo demasiada

grande para ser coberta pelo equipamento de

perfurao ou quando as caractersticas

geomecnicas das rochas no permitem a escavao plena seo.

As cinco formas de ataque mais comuns so

(Silva, C., 2009):

Seo Plena; Galeria Superior e Bancada; Galeria Lateral; Abertura Integral da Galeria Superior e Bancada;

Galerias mltiplas.

1. Seo Plena Sempre que possvel o sistema conhecido por sistema ingls ou avano de seo plena

escolhido para realizar um determinado avano

que ocorre de uma s vez.

As principais vantagens da abertura de tneis por seo plena constituem que esse tipo de

avano permite a aplicao de equipamento de

alta capacidade, e consequentemente o procedimento que atinge as maiores

velocidades de avano nas frentes.

Existem srias restries quando as sees so maiores principalmente em reas de grande



tenso tectnica, quando a descompresso da

rocha pode causar srios problemas de

exploso da rocha (rock bursting).

2. Galeria Superior e Bancada A rea total retirada em duas sees, sendo a superior uma galeria de seo em forma de

arco (parte da pata de cavalo) sempre em

primeiro lugar, ficando sempre frente da

bancada inferior. As principais vantagens desta forma de ataque esto na reduo de armaes,

pois sempre h bancadas para trabalhar em

cima. O avano da bancada inferior fica

condicionado ao avano da abertura da galeria

superior, assim algum problema que ocorra na parte superior se reflete no avano inferior.

3. Galeria Lateral O sistema de ataque que abre a metade da rea da seo do tnel, porm subdividindo o

mesmo em duas galerias que so detonadas

separadamente, tambm conhecido pelo nome de sistema belga.

Na escolha da forma de ataque ou mtodo de

escavao deve-se levar em conta o sistema de suporte a ser empregado. Esta seleo de

mtodo sempre consiste de um compromisso

entre uma tentativa de acelerar ao mximo a

operao de abertura e a necessidade de suportar a rocha antes que esta caia no tnel

originando problemas de segurana ou

estabilidade. Por isso o mtodo de ataque depende do comportamento e da dimenso e

forma da seo transversal do tnel, e

principalmente do tipo e natureza e

comportamento mecnico estrutural da rocha.

c) Piles Para um desmonte ser econmico, necessrio que a rocha a ser desmontada tenha face livre.

Em algumas aplicaes de desmontes essas

faces livres inexistem como o caso do

desenvolvimento de tneis, poos (shafts) e

outras aberturas subterrneas, onde se torna

necessrio criar faces livres artificialmente. Isto feito preliminarmente no desmonte

principal, atravs da perfurao e detonao de

uma abertura na face da perfurao. Essa abertura denominada pilo (cut). A seleo do pilo depende no somente das

caractersticas da rocha e da presena de juntas

e planos de fraqueza, mas tambm da habilidade do operador, do equipamento

utilizado, do tamanho da frente, da

profundidade do desmonte e a localizao do material resultante da detonao. Os principais

tipos de pilo so:

Pilo em centro ou em pirmide (Center Cut);

Pilo em V (Wedge Cut); Pilo Noruegus (The Draw Cut); Pilo Coromant; Pilo queimado ou estraalhante (The Burn Cut); Pilo em Cratera; Pilo Circular ou Pilo de Furos Grandes.

4. METODOLOGIA

fundamental que os impactos ambientais sejam abordados segundo procedimentos

tcnico-cientficos apropriados e tambm

segundo uma gesto ambiental que permita mitigar ou atenuar estes efeitos a nveis

padres permitidos pelas normas e

regulamentaes existentes.

A metodologia proposta baseada em dados obtidos por ensaios realizados pela empresa

E.P.M. num conjunto de medies de

vibraes provenientes de detonaes de pequenas cargas explosivas nas imediaes do

tnel escavado (Tabela 3).



Tabela 3. Valores obtidos no registo de vibraes pela E.P.M. (Empresa de Projectos Mineros S.A., 2001).

Registo

N.

PVS

(mm/s)

Cargas

Detonadas (kg)

Distncias

(m)

Registo

N.

PVS

(mm/s)

Cargas

Detonadas (kg)

Distncias

(m)

1 27.59 0.278 15.5 33 2.06 0.139 34.2

2 17.69 0.208 17.5 34 1.47 0.139 37.6

3 9.69 0.139 19.0 35 9.66 0.278 43.5

4 17.05 0.347 19.0 36 5.57 0.208 45.9

5 10.85 0.139 18.6 37 4.01 0.139 47.6

6 14.88 0.278 20.6 38 6.21 0.348 47.6

7 8.43 0.139 20.6 39 3.70 0.139 48.1

8 8.73 0.139 22.4 40 5.70 0.278 49.5

9 4.02 0.139 23.8 41 2.63 0.139 50.2

10 11.2 0.417 27.6 42 2.77 0.139 52.0

11 15.2 0.347 25.5 43 1.98 0.139 53.7

12 4.22 0.208 28.9 44 11.83 0.417 55.8

13 0.76 0.069 32.3 45 13.11 0.348 54.0

14 2.25 0.139 35.2 46 2.71 0.209 58.7

15 2.55 0.208 38.3 47 12.09 0.278 29.0

16 2.02 0.139 41.2 48 9.29 0.209 31.3

17 0.95 0.139 44.7 49 5.89 0.139 33.0

18 64.68 0.278 10.3 50 11.2 0.348 33.0

19 41.55 0.208 11.7 51 5.39 0.139 33.3

20 30.54 0.139 12.8 52 13.9 0.278 34.9

21 51.99 0.348 12.8 53 4.60 0.139 35.3

22 26.52 0.139 11.6 54 5.19 0.139 37.1

23 47.42 0.278 14.1 55 1.98 0.139 38.7

24 18.82 0.139 13.5 56 11.11 0.417 40.9

25 20.31 0.139 15.1 57 10.70 0.348 39.5

26 5.50 0.139 16.3 58 2.47 0.209 43.7

27 23.06 0.417 21.8 59 1.69 0.139 49.3

28 26.58 0.348 19.1 60 1.49 0.209 52.6

29 7.51 0.208 21.4 61 1.23 0.139 55.6

30 1.18 0.069 24.8 62 0.79 0.139 59.1

31 3.82 0.139 28.4 63 1.49 0.209 52.6

32 2.14 0.208 31.4 64 1.23 0.139 5.0

O projeto deste tnel visava construir 593

metros de comprimento total (mais tarde ampliada para 642.8 metros) e seco de 100

m2 em ferradura com arco invertido, localizada

a uma profundidade mxima de 30 metros

(trecho central do tnel de 303 metros), numa rea densamente urbanizada, que inclui

diversas edificaes antigas.

O macio rochoso granito de Porto com elevada resistncia mecnica quando so e

com presena de algumas alteraes, em

especial prximo da superfcie.

4.1 Software MLINREG.BAS

Com o objetivo de se obter uma lei de

propagao das vibraes mais ajustada,

utilizou-se como ferramenta o programa computacional MLINREG.BAS. Uma vez

recolhida e organizada a base de dados com os

dados relativos aos parmetros v, Q e D, o

programa nos permite a determinao das

constantes , b e c, para que em qualquer momento, se possam simular situaes

pertinentes resoluo de problemas

relacionados com vibraes, em tempo real. Este programa, tal como o prprio nome indica

(Multiple LINear REGression), baseia-se no

mtodo estatstico de regresso linear mltipla,

utilizando a linguagem de programao BASIC.

Como mostrado na seo 2.3, a aplicao de

um mtodo numrico de regresso linear lei de propagao das vibraes nos terrenos

obriga a aplicar logaritmos a ambos os termos

da equao, de forma a transformar os expoentes em coeficientes (Louro, 2009, apud

Bernardo & Vidal, 2005), como se pode ver

pelas equaes (4 e 5) mostradas abaixo:

Desta forma, obtm-se uma expresso equivalente qual podem ser associadas outras

variveis: Y, X1 e X2, em vez de v, Q e D,

respectivamente, sendo: , e . Assim, obtm-se outra equao em que a varivel dependente



(Y) passa a ser funo de duas variveis

independentes (X), com a vantagem de estas,

por apresentarem expoentes iguais unidade, permitirem aplicar uma regresso linear, que

mltipla porque existe mais do que uma

varivel independente ( e ), (Louro, 2009, apud Bernardo & Vidal, 2005).

(11) A tarefa do MLINREG.BAS simplesmente

determinar os coeficientes , que permitem melhor ajustar as variveis Y e X, considerando o conjunto de dados de input do

problema.

Visto que esses dados de input so

experimentais, admite-se que ocorram desvios e haja necessidade de extrair valores anmalos

(outliers) o que se sugere que seja feito por um

processo grfico e verificado por comparao dos coeficientes de correlao da regresso,

sendo que no se pretende extrair mais de 10

% dos dados. Uma vez determinados os coeficientes que

maximizam esta correlao, devem ser

transformados os coeficientes , nos coeficientes , b e c originais. Para tal, devem ser consideradas as seguintes igualdades

(Louro, 2009, apud Bernardo & Vidal, 2005):

= , e

4.2 Software TUNNPLAN v1.17

O programa TUNNPLAN v1.17 um software

utilizado para realizar projeto de diagrama de

fogo em aberturas subterrneas, como tneis, permitindo a definio da malha de furos

perfurao, da carga explosiva e dos tempos de

retardo dos furos. O TUNNPLAN permite projetar diagramas de

fogo para escavao de tneis em zonas

sensveis, ou seja, zonas urbanas prximas rea de detonao, o que auxilia no controle de

danos e minimiza o incmodo humano com

relao s vibraes. Sua interface grfica

pode ser vista na Figura 9. A estrutura operacional do programa est

composta por um mdulo que permite:

A seleo do tipo de seo do tnel: rodovirio, de contorno circular, hidrulico e

tnel com paredes verticais. Tambm

possvel definir uma seo especfica diferente das padronizadas pelo programa mediante

arcos e segmentos;

Dimensionar a geometria e localizao dos furos de perfurao: insero e dimensionamento dos furos de pilo, furos de

contorno (teto e piso), furos de parede,

intermedirios laterais e acima ao pilo;

Dimensionar a carga explosiva e tempos de retardo do diagrama de fogo,

obtendo-se como resultado uma representao

grfica com todos os parmetros do diagrama.

Figura 9. Interface grfica do programa TUNNPLANN v1.17 (autoria prpria)



5. RESULTADOS E DISCUSSES

Com os valores dos coeficientes de correlao

obtidos pela regresso linear mltipla atravs

do programa MLINREG.BAS, pode-se

correlaciona-los com a equao 11, obtendo a equao 12, que representa a lei de propagao

de vibrao para este estudo de caso, os

resultados podem ser analisados na Tabela 4.

(12) Considerando uma velocidade mxima

admissvel VL de acordo com a Norma

Portuguesa NP2074, para os trs tipos de terreno, para estruturas localizadas a distncias

de 5 a 100 m do local de detonao do

explosivo e para construes de tipo A, B e C,

a carga mxima admissvel Q a ser detonado por furo foi determinada de acordo com a

equao 10.

A Figura 10 representa graficamente a carga explosiva mxima a aplicar em cada furo para

distintas distncias considerando solos de alta

coerncia e rochas, sendo a velocidade da onda Cp > 2000 m/s, segundo a Norma Portuguesa

NP 2074.

Estas representaes grficas da carga mxima

por furo em funo das distncias para uma

dada velocidade de vibrao limite, desde o ponto de detonao, so ferramentas essenciais

para a comparao dos nveis de vibrao a

que as estruturas e fundaes prximas esto expostas, logo, so fundamentais para

preveno e controle dos danos e perturbaes

para estas estruturas existentes.

Considerando as informaes de projeto do tnel do Porto (profundidade mxima de 30

metros; macio rochoso correspondente a

granito com elevada resistncia mecnica com poucas alteraes; rea densamente

urbanizada, que inclui diversas edificaes

antigas) determinou-se o valor de carga mxima admissvel de explosivo, que pode ser

feito pelo clculo atravs da equao 12 ou

simplesmente por anlise grfica da Error!

No se encuentra el origen de la referencia.10, obtendo um valor de 0,271 kg,

conforme a velocidade de partcula limite

definida pela Norma Portuguesa (Error! No se encuentra el origen de la referencia. solos de alta coerncia e rocha com relao a

construes que requerem cuidados especiais, Vp = 10 mm/s).

Tabela 4. Coeficientes de correlao obtidos (autoria prpria).

Equao Coeficientes Regresso

= 3,657172 = 1,512746 = -1,219575 = 67% Equivalncia = b = c =

= 4541,21 b = 1,51 c = -1,22

Figura 10. Representao grfica da carga mxima por furo em funo da distncia para os trs tipos de

construo (tipo A, B e C) (autoria prpria).

0

0.5

1

1.5

2

2.5

0 50 100 150

Carga M

xim

a p

or F

uro (

kg

)

Distncia (m)

Tipo A (Vp = 10mm/s)

Tipo B (Vp = 20mm/s)

Tipo C (Vp = 60mm/s)



Para o tnel do Porto escolheu-se como

explosivo o emulex, uma emulso leve

desenvolvida pela empresa S.E.C.. A partir da carga mxima de explosivos

admissvel obtida, foi possvel determinar os

demais parmetros para o dimensionamento do diagrama de fogo, que foram utilizados no

programa TUNNPLAN v1.17.

Em um projeto de dimensionamento de

diagrama de fogo, h diversas consideraes de inmeros autores sobre o melhor mtodo de

clculo e determinao dos principais

parmetros a serem utilizados, logo, a partir

dos modelos e equaes apresentados por Silva C., 2009 e Jimeno 2004, pde-se chegar s

consideraes e equaes mais relevantes a

serem utilizadas nos clculos de dimensionamento de fogo para galerias ou

tuneis, estes podem ser analisados na Tabela 5. Parmetros para dimensionamento do diagrama

de fogo (autoria prpria) e Tabela 6.

Tabela 5. Parmetros para dimensionamento do diagrama de fogo (autoria prpria)

Consideraes para o Diagrama de Fogo

Tipo de Rocha Granito

Tipo de Explosivo Emulex

Densidade do Explosivo 1,181 g/cm3

Seo do Tnel 100 m2

Dimetro do Furo Carregado 0,038 m

Dimetro do Explosivo 0,035 m

Dimetro do Furo do Pilo (Sem Carga Explosiva) 0,010 m

Comprimento da Carga Inerte 0,100 m

Quantidade de Cartuchos de Explosivo por Furo 3

Quantidade de Cargas Inertes por Furo 2

Carga Mxima de Explosivo Admissvel 0,271 kg

Tabela 6. Clculos dos parmetros utilizados para o dimensionamento do diagrama de fogo (autoria prpria)

Parmetros do diagrama de fogo Equaes de clculo Resultados

Furos de

pilo

Afastamento entre furos de expanso e os

furos carregados - primeiro quadrado (a) 0,153 m

Espaamento entre os furos carregados -

primeiro quadrado (w) 0,216 m

Afastamento - segundo quadrado ( ) 0,324 m

Espaamento - segundo quadrado ( ) 0,458 m

Tampo dos furos de corte ( ) 0,380 m

Furos de

piso e

laterais

ao pilo

Afastamento recomendado ( ) De acordo com Silva, C., p.109, 2009 1,000 m

Espaamento ( ) 1,100 m

Tampo dos furos de piso ( ) 0,130 m

Furos de

teto e

hasteais

Afastamento recomendado ( ) De acordo com Silva, C., p.122, 2009 0,800m

Espaamento ( ) De acordo com Silva, C., p.122, 2009 0,600 m

Tampo dos furos de teto (T) 0,130 m



Para os

furos em

geral

Razo Linear de Carregamento (RL)

1,136 kg/m

Carga de Explosivos (Q) 0,271 kg

Profundidade da Carga de Explosivo (H) (

) 0,238 m

Profundidade Real do Furo* (Hf) (

) 1,295 m

Avano (X) 1,231 m

* Profundidade calculada considerando a carga de explosivo mxima admissvel.

Onde:

= dimetro do furo de expanso ou vazio (m);

= dimetro dos furos (m); = dimetro do explosivo (m); = densidade do explosivo (kg/m) = quantidade de cartuchos de explosivo usados por furo;

= quantidade de cargas inertes usadas por furo;

= comprimento da carga inerte usada. Pela anlise dos resultados calculados,

percebe-se que a altura da carga de explosivo obtida para cada furo muito pequena, logo,

para que o projeto no fosse inviabilizado,

optou-se por uma metodologia de adicionar cargas inertes entre as cargas de explosivos,

que sero iniciadas com tempos de retardo

diferentes, permitindo um aumento

significativo no comprimento dos furos at um valor aceitvel para operacionalizar o projeto.

A Figura 11, desenvolvida atravs do

programa Datamine Studio 3, representa uma seo do tnel, com vista lateral dos furos de pilo e os furos auxiliares ou de corte

carregados com explosivo, de acordo com o

mtodo proposto, onde cada primer possui um

tempo de retardo especfico e diferente dos outros, o que possibilita que as cargas detonem

em tempos diferentes, diminuindo os nveis de

vibrao. O programa TUNPLANN v.1.17 no permite o

dimensionamento do diagrama conforme o

mtodo acima, inserindo cargas inertes entre as

cargas explosivas, assim, foi realizado o dimensionamento do diagrama de fogo pelo

programa, porm considerando uma carga de

explosivo 3 vezes maior (como utilizada no caso real, com tempos de retardos diferentes

para o mesmo furo de 25 ms entre as cargas) e um furo com comprimento equivalente ao utilizado pelo mtodo acima demonstrado.

Figura 11. Seo do tnel com furos de pilo e furos de contorno do pilo carregados com explosivo, onde cada

carga iniciada com um tempo de retardo especfico (autoria prpria)



A representao grfica da seo do tnel do

Porto, com os devidos furos de perfurao,

carga explosiva por furo e tempos de retardo pode ser analisada nas figuras 12 e 13, assim

como as informaes tcnicas sobre o projeto

(quantidade de explosivo utilizada, quantidade

de furos, comprimento, entre outros).

Figura 12. Dimenso e sequncia de detonao para o pilo proposto para o projeto do tnel (autoria prpria)

Figura 13. Informaes tcnicas de projeto do dimensionamento do tnel do Porto (TUNNPLAN

v1.17).



Figura 14. Seo do tnel com furos carregados com explosivo definindo a sequncia de iniciao

atravs dos tempos de retardo por furo, que variam de 25ms.

6. CONCLUSO

Com base nos resultados e nas metodologias

utilizadas conclui-se que possvel mensurar e

controlar de maneira eficaz os impactos ambientais e sociais resultantes do uso de

explosivos nas escavaes de macios

rochosos ou em atividades relacionadas com

detonaes em zonas urbanas sensveis, mantendo os nveis de vibrao, rudo e demais

efeitos secundrios dentro dos limites padres

estabelecidos pelas normas vigentes. Trabalhos e obras realizados com uso de

detonaes prximos a reas urbanas e zonas

sensveis podem ser realizados com segurana, considerando um ajuste adequado das cargas

mximas por retardo, quantificadas pelos

mtodos demonstrados no trabalho, porm,

de extrema importncia que os dados sejam representativos e os clculos e consideraes

feitos com todas as precaues e cuidados, a

fim de se evitar erros. Assim como os programas computacionais

utilizados, os softwares so ferramentas

altamente importantes para auxiliar na

determinao das leis de vibrao e

quantificao das cargas mximas por retardo

que podem ser usadas para uma dada distncia, o que facilita o processo e permite maior

flexibilidade e velocidade no desenvolvimento

de um projeto. Um diagrama de fogo bem planejado e

estruturado permite viabilizar um projeto que

necessite de detonaes em uma rea

densamente urbanizada ou muito sensvel a vibraes e efeitos danosos a estruturas, porm

para isso fundamental uma caracterizao

precisa da lei de vibrao e uma quantificao exata da carga mxima que se deve utilizar

sem que esta ultrapasse os limites estipulados

pelas normas vigentes. Por fim, em relao incomodidade humana,

ser necessrio tomar medidas adequadas de

gesto e planejamento das detonaes

considerando os horrios e a presena de pessoas nas habitaes prximas.



REFERNCIAS

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