ROCHAS - extração

MATERIAIS DE CONSTRUÇÃO
ROCHAS - EXTRAÇÃO
EXPLORAÇÃO E
PROCESSAMENTO DE PEDREIRAS
ROCHAS: EXPLORAÇÃO
A exploração de pedreiras é definida como o conjunto de
operações necessárias que permitem:
• a retirada da pedra natural das jazidas e;
• a redução para formas e tamanhos compatíveis para
o uso e aplicações na engenharia.
ROCHAS: EXPLORAÇÃO
Algumas definições importantes:
Ocorrência: é toda presença de rocha susceptível de
fornecer material comercialmente.
Jazida: são depósitos naturais de materiais pétreos, no
estado em que se encontram na crosta terrestre, capazes de
fornecer material para as finalidades visadas.
Pedreiras: é toda ocorrência de rocha com exploração
industrial.
ROCHAS: EXPLORAÇÃO
Algumas definições importantes:
Lavra: consiste na produção de blocos industriais.
Desdobramento dos blocos: consiste na serragem do
material rochoso.
Processamento: consiste em todas as operações
realizadas nos blocos lavrados para a obtenção de
produtos acabados.
ROCHAS: EXPLORAÇÃO
O processo de corte em rocha deve ser iniciado com:
• Limpeza do corte, com remoção de toda a camada de solo existente sobre a
rocha
• Remoção da camada de rocha decomposta existente sobre a rocha sã (ou de
uma capa de rocha muito fissurada entremeada ou não de terra)
 Através de escarificação pesada, feita com trator de esteiras pesado,
usando um só dente no escarificador: o do centro
Quando a rocha compacta (ou rocha sã) é atingida
 Usar explosivos para reduzir suas dimensões, tornando possível removê-la
ROCHAS: EXPLORAÇÃO
Os principais tipos de exploração são:
1 - A céu aberto: é o tipo mais usual, sendo que o
afloramento se localiza em encostas ou planícies.
ROCHAS: EXPLORAÇÃO
Os principais tipos de exploração são:
2 - Subterrânea: é um tipo raro de exploração, só sendo
viável para rochas raras, sendo necessária a execução
de galerias subterrâneas para a exploração.
ROCHAS: EXPLORAÇÃO
Os principais processos de desmonte são:
A frio: com o uso de ferramentas de mão.
Ar comprimido: máquinas pneumáticas injetam ar a
grandes pressões nos maciços.
A fogo: são utilizados explosivos para o desmonte,
sendo o tipo mais comum para a exploração a céu aberto.
ROCHAS: EXPLORAÇÃO
As operações do processo de desmonte a fogo são:
1.
Perfuração
2.
Explosão
3.
Remoção da rocha
ROCHAS: PERFURAÇÃO
PERFURAÇÃO: NOÇÕES BÁSICAS
EQUIPAMENTOS DE PERFURAÇÃO
Em geral, são constituídos por:
• perfuratriz
• dispositivos de apoio e locomoção
• fonte de ar comprimido
Perfuratrizes:
• percussivas
• rotativas ou
• percussivo-rotativas
ROCHAS: PERFURAÇÃO
Perfuratrizes
percussivas:
Percussão
pelo
movimento
de
pistões,
controlados por válvulas: golpe, roda, golpe, roda, etc...
Podem ser:
• a ar comprimido (mais comum)
• a gasolina (leves, para blocos pequenos, com dimensões menores que 1m)
• hidráulicas (muito pesadas)
Limpeza do furo
por ar ou água
A limpeza do furo por ar é mais comum,
sendo a água mais empregada em
tuneis, para evitar a formação de poeira.
ROCHAS: PERFURAÇÃO
Perfuratrizes rotativas: demolição apenas por rotação.
Montadas sobre
plataformas ou carretas, podem demolir a rocha por uma das seguintes
maneiras: corte da rocha; abrasão ou esmagamento. Uso principal em furos
de grande profundidade.
Perfuratrizes percussivo-rotativas: apresentam rotação contínua, além de
percussões sobre a broca.
Diferem das perfuratrizes percussivas porque estas apresentam rotação da
broca descontínua e são de menor porte.
Nas perfuratrizes percussivo-rotativas em geral os furos são de diâmetros
maiores, de 38 (1 ½”) a 89 mm (3 ½”), podendo chegar a 125 mm (5”).
Permitem rotação reversível para retirada e alongamento da broca.
ROCHAS: PERFURAÇÃO
Perfuratrizes MANUAIS são usadas em:
• pequenas pedreiras
• pequenos cortes rodoviários
• serviços que exijam pequena produção mensal
• desmonte de matacões e aprofundamento de escavação para
fundações
• perfurações
esporádicas
em
jazidas
para
pavimentação
acabamento de cortes e valas de drenagem
Transportadas manualmente a pequenas distâncias e em caminhões.
e
ROCHAS: PERFURAÇÃO
WAGON-DRILL: é uma perfuratriz sobre carreta com três ou quatro
rodas, com barra de tração e motor de rotação. Possui também brocas
de extensão, freio e estabilizadores.
Permite perfurações inclinadas até 40˚ com a vertical.
Diâmetros de furo de 40 a 64 mm, perfuratriz de 45 a 170 kg.
Uso:
• desmonte para britagem
• escavação rodoviária de 2a e 3a categorias
• desmonte para produção de rachão para enrocamento
• perfuração para ancorar muros atirantados
ROCHAS: PERFURAÇÃO
PERFURATRIZ SOBRE TRATOR (CRAWLER DRILL)
As unidades dotadas de uma perfuratriz são mais comuns e trabalham com
perfuratrizes de 170 a 270 kg, rotação independente, diâmetro entre 2”e 5” (5 a
12,5 cm).
Existem unidades tratoras com duas perfuratrizes, mais leves, com brocas
maiores (27 a 45 mm) e pesos de aproximadamente 30 kg.
As alternativas quanto a tamanho são muitas. A angulação frontal ou lateral é
muito versátil.
ROCHAS: EXECUÇÃO DO DESMONTE
BANCADAS
Praça, face e topo. Planejamento das bancadas para facilitar o desmonte.
ROCHAS: EXECUÇÃO DO DESMONTE
PLANO DE FOGO: É a definição da forma de se trabalhar em uma bancada.
Os parâmetros a considerar são:
• diâmetro das perfurações
• afastamentos (Vt; Vp)
• espaçamento (E)
• inclinação da face
• altura da bancada (H)
• profundidade dos furos (H1)
• carga de fundo (Cf; If)
• carga de coluna (Cc; Ic)
• tampão
ROCHAS: EXECUÇÃO DO DESMONTE
Diâmetro das perfurações (f ): As gradezas do plano de fogo dependem do f
Tipo de equipamento
Perfuratriz manual
Wagon drill
Diâmetro de perfuração (")
1¼
1½a2½
Perfuratriz sobre trator
2a5
Conjunto de perfuração
4 a 10 (ou mais)
ROCHAS: EXECUÇÃO DO DESMONTE
AFASTAMENTO (V)
Distância entre a face da bancada e a linha de furos; e entre duas linhas de furos.
Regra prática:
“o afastamento teórico (Vt) é igual a 45 vezes o diâmetro da
perfuração.”
Devido a desvios por desalinhamento das perfurações, define-se o afastamento
prático Vp:
Vp = Vt – 0,02H
(linha singela)
Vp = Vt – 0,05H
(linhas múltiplas)
Sendo H a altura da bancada
ROCHAS: EXECUÇÃO DO DESMONTE
ESPAÇAMENTO (E) ENTRE FUROS:
Até que o espaçamento ideal seja definido, nas primeiras bancadas deve-se fazer:
E = k x V (afastamento)
Com k variando entre 1 e 1,3
Aumentar depois, conforme observação dos resultados.
INCLINAÇÃO DA FACE:
Geralmente de 10 a 25˚ com a vertical. A inclinação ideal deve ser verificada
experimentalmente. É importante conferir o paralelismo dos furos antes da carga,
para evitar faces irregulares.
Vantagens:
• reduz sobrefuração no pé da bancada
• economia de explosivos
ROCHAS: EXECUÇÃO DO DESMONTE
ALTURA DA BANCADA (H)
Evitar bancadas muito altas (>20m)  preferível escalonar em menor altura.
Quando maior a altura, maior a potência do equipamento de perfuração.
A altura da bancada depende do equipamento de perfuração
Tipo de equipamento
Profundidade
Diâmetro do furo
Perfuratriz manual
Até 4 m
1¼"
Wagon drill
3a9m
1½a2½"
Perfuratriz sobre trator, coroa normal
6 a 18 m
2a5"
Perfuratriz sobre trator, DTH (furo-abaixo; mecanismo
de percussão na extremidade da broca, junto à coroa,
para evitar dissipação de energia)
18 a 30 m
3½a7"
Conjunto de perfuração
30 a 60 m
4 a 10 " (ou mais)
ROCHAS: EXECUÇÃO DO DESMONTE
Das peculiaridades geológicas:
Atravessar fraturas pode travar a broca, fazendo com que esta seja perdida.
Pode ser conveniente limitar a altura da bancada em função da ocorrência de
fraturas na rocha.
Do acesso às bancadas:
A topografia local pode alterar a escolha da altura.
ROCHAS: EXECUÇÃO DO DESMONTE
PROFUNDIDADE DE PERFURAÇÃO (H1 ou Hfuro)
É função da altura da bancada. Em bancadas verticais, perfura-se H + 0,3V, em
bancadas inclinadas, H/cosa + 0,2V , para evitar o repé.
Fórmulas simplificadas:
ROCHAS: EXECUÇÃO DO DESMONTE
CARGAS: EXTENSÃO E CONCENTRAÇÃO
Extensão (I) é o comprimento da carga em metros. É função da altura de furo e do
afastamento.
Concentração (C) é a quantidade de explosivos por metro em g/m.
Tampão é a parte superior do furo, cheia com areia seca, pó de pedra ou argila.
Geralmente tem extensão V, e ocasionalmente Vp. A existência do tampão aumenta o
poder destrutivo da explosão.
CARGA DE FUNDO:
Tem a maior concentração do explosivo, distribuído por igual na
extensão 1,3V.
Deve ter concentração Cf (g/m) igual ao quadrado do diâmetro
(mm).
CARGA DE COLUNA:
Concentração Cc de 40 a 50% da concentração da carga
de fundo, distribuída na extensão Ic = H1 – 2,3V.
A distribuição é conseguida por espaçadores de material
inerte.
ROCHAS: EXECUÇÃO DO DESMONTE
ROCHAS: EXECUÇÃO DO DESMONTE
Vídeo: Agregados Caltec
https://www.youtube.com/watch?v=-y1_-uY7NTk
ROCHAS: EXPLOSIVOS
CONSUMO DE EXPLOSIVOS – RAZÃO DE CARREGAMENTO
A razão de carregamento é expressa em quilos de explosivo por m3 de
rocha (em geral, detonada, medida no transporte).
Consumo de explosivo por m3 de rocha, medida no corte
É possível reduzir o consumo de explosivos diminuindo o diâmetro das
perfurações e a malha (espaçamento/afastamento), o que implica em
aumentar a quantidade de metros perfurados.
ROCHAS: EXPLOSIVOS
Explosivos industriais:
São substâncias ou misturas
de substâncias que
quando excitadas por algum
agente externo, são capazes
de decompor-se
quimicamente
gerando considerável
volume de gases a altas
temperaturas
Explosivos primários ou iniciadores: São materiais utilizados nos processos de iniciação dos
explosivos propriamente ditos: espoletas, cordéis detonantes.
Os mais usados industrialmente são: azida de chumbo, estifinato de chumbo, fulminato de
mercúrio, nitropenta, etc…
Não têm força para detonar a rocha, apenas para iniciar a explosão. Muito sensíveis.
Explosivos secundários ou Altos explosivos: São os explosivos propriamente ditos ou
explosivos de ruptura.
necessitam de uma maior
energia esta geralmente
São mais estáveis que os
quantidade de energia para
fornecida pela ação
explosivos comuns
iniciar o processo de
direta da detonação de
detonação
um explosivo primário
É o caso das Dinamites, gelatinas, ANFOS (mistura de Nitrato de Amônio e Óleo Diesel), lamas, etc...
ROCHAS: EXPLOSIVOS
TIPOS DE EXPLOSIVOS:
Pólvora negra: Baixa velocidade. A pólvora negra é produzida em dois tipos:
•
Tipo A: contém nitrato de potássio, enxofre e carvão vegetal. É utilizada nas escavações a
céu aberto, em corte de rocha. Praticamente não é mais utilizada no desmonte de rochas.
•
Tipo B: contém nitrato de sódio, enxofre e carvão vegetal. Mais lenta que a do tipo A e
também de menor força. É utilizada na detonação de argilas e folhelhos.
Além das apresentadas na forma de pó, também podem ser apresentadas em cartuchos
cilíndricos, f 1 ¼ a 2”. Também chamada pólvora tubular, mas não tem aplicação nos
desmontes de rocha.
Dinamites: consistência variando de semi-plástica a sólida, densidade 1 a 1,3 g/cm3.
São comercializadas na forma pura (dinamite comum) e na forma com adição de nitrato de
amônio (dinamite especial).
As dinamites puras contêm nitroglicerina, nitrato de sódio, celulose, e, em alguns casos,
enxofre.
Nas dinamites amoniacais (dinamites especiais) parte da nitroglicerina é substituída por nitrato
de amônio. De um modo geral as dinamites comuns têm elevada resistência à água.
ROCHAS: EXPLOSIVOS
Gelatinas: São também explosivos contendo nitroglicerina, mas com consistência
diferente da dinamite. Consistência plástica, caixas com 25 kg com 96 a 220 cartuchos,
f7/8 a 1 ½ “.
As gelatinas têm na sua composição nitroglicerina, nitrato de sódio, enxofre, farinhas
orgânicas etc...
Há gelatinas nas quais parte da nitroglicerina é substituída por nitrato de amônio. Estas
são as gelatinas amoniacais (também chamadas de especiais). As gelatinas amoniacais
têm baixa resistência à água, mas são mais econômicas.
Anfos (Ammonium Nitrate + Fuel Oil): Os explosivos à base de nitrato de amônio são
extremamente seguros por não ser o nitrato de amônio detonável através de espoletas.
Requerem a detonação de um cartucho de explosivo para ser iniciado. Geralmente
semigelatinoso ou gelatinoso. Sem resistência à água, baixa densidade, baixo custo.
Devido à baixa densidade são usados em carga de coluna.
ROCHAS: EXPLOSIVOS
Granulados: Geralmente carbonitratos em forma de grãos, precisam de explosão
iniciante. Baixa densidade, sem resistência à água. Facilmente manuseáveis à granel.
Carregamento por derrame nos furos. Principal uso em carga de coluna.
Lamas explosivas: pasta fluida, com nitroglicerina e água. A água possibilita uma solução
que assume a consistência de um gel, no qual ficam em suspensão os ingredientes
explosivos sólidos, como o nitrato de amônio e o nitrato de sódio. O gel confere à lama
explosiva alta resistência à água. Alta densidade. Usado em carga de fundo ou
alternando com o ANFO em carga de coluna.
Serve para qualquer tipo de rocha. Cartuchos de polietileno de f 2 a 5”.
Pastas (Aquagel): semelhantes à lamas explosivas, mas sem nitroglicerina. Têm
partículas metálicas finas que aumentam a quantidade de energia liberada. Caixas com 25
kg com 32 a 96 cartuchos f 7/8 a 1 ½” Tuneis e aplicações em geral.
ROCHAS: EXPLOSIVOS
Emulsões: Líquidos, fácil carregamento por bombeamento.
Densidade maior que a da água, conseguem expulsá-la. Excelente resistência à água e
densidade de carregamento. Muito estável ao atrito e choque. Iniciação com cordel
detonante ou espoleta.
Alta velocidade. Cartuchos de polietileno em caixas de 25 kg.
Bombeados: pastas explosivas, emulsões ou granulados, bombeados diretamente de
caminhões para os furos. Seguros no transporte, porque só se tornam explosivos após
mistura (nos furos).
O inconveniente é que vazam quando a rocha esta fraturada.
ROCHAS: EXPLOSIVOS
ESCOLHA DO EXPLOSIVO
Condições de entorno
Características do explosivo
•
Características da rocha
•
Pressão de explosão
•
Presença de água
•
Velocidade de detonação
•
Região
de
aplicação
fundo)
•
Diâmetro dos furos
• Cu$to
(coluna,
para cada diâmetro
•
Volume de gases
•
Energia de detonação
•
Potência disponível para cada f
Não se deve fazer grande demolição sem testar antes a eficiência. É impossível fazer uma
escolha definitiva sem testes locais. Consultar assistência técnica do fabricante, pois
folhetos comerciais não explicam todos os detalhes.
MATERIAIS DE CONSTRUÇÃO
ROCHAS - EXTRAÇÃO