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Copy of Técnicas de Sustentação de Galerias Subterrâneas

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on 10 May 2015

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Técnicas de Sustentação em Galerias Subterrâneas
INTRODUÇÃO
ABERTURAS SUBTERRÂNEAS
Produzem alteração do estado natural de tensões do meio rochoso, com a possibilidade de originar desabamento ou queda de blocos, podendo causar efeitos ambientais negativos, problemas operacionais e colocar em risco a vida dos trabalhadores
RELEVÂNCIA
A sustentação dos trabalhos subterrâneos é uma tarefa de grandes proporções e de grande complexidade, onde o objetivo é garantir a segurança e a eficiência dos métodos de explotação empregados pelos que realizam os trabalhos de extração mineral.

Em trabalhos subterrâneos podem ocorrem acidentes fatais, sendo a queda ou desabamento de rochas o fator mais preocupante, como é mostrado no caso das minas do Peru.
MACIÇOS ROCHOSOS
- O estado de tensões no interior de um maciço rochoso varia, geralmente, de ponto a ponto: valor e direção das componentes principais que o definem;

- Sempre que se realiza uma escavação, o maciço envolvente irá se deformar, sendo as deformações verificadas em cada caso, para que se verifique estabilidade, compatíveis com o fim a que se destina a escavação.
NORMAS REGULADORAS DE MINERAÇÃO (NRM-04)
As aberturas subterrâneas devem ser executadas e mantidas de forma segura durante o período de sua vida útil.

- As aberturas, que possam acarretar riscos de queda de material ou pessoas, devem ser protegidas e sinalizadas;

- Verificada a existência de blocos instáveis estes devem ter sua área de influência isolada até que sejam tratados ou abatidos.
SELEÇÃO DO MÉTODO DE SUPORTE
CUSTOS
- Custo incial do material;
- Custo de fabricação;
- Custo de manuseio e transporte;
- Custo de instalação;
- Vida útil.
COMPORTAMENTO DO MACIÇO
- A rocha tem comportamento similar ao de um material plástico;

- A rocha é frágil, trinca ou expande-se devido a sua exposição ao ar ou à umidade;

- A rocha trinca ou explode em virtude das altas pressões;

- A rocha é auto-sustentável;

- Conjunto de elementos resistentes que destinam-se a conter deformações e deslocamentos do maciço ou recompor seu confinamento;
MÉTODO DE LAVRA
Nem o suporte nem o método de lavra podem ser relacionados independentemente. Uma seleção inteligente do método de lavra pode reduzir os problemas de suporte e também uma seleção inteligente do suporte pode tornar viáveis métodos mais onerosos.
SUPORTES
- Conjunto de elementos resistentes que destinam-se a conter deformações e deslocamentos do maciço ou recompor seu confinamento;

- São também utilizados para introduzir um confinamento suplementar;

- Podem ser:
• provisórios ou definitivos;
• contínuos ou descontínuos;
• compressíveis ou rígidos.
SUPORTES DESCONTÍNUOS
São elementos destinados a controlar os esforços na periferia da escavação que são colocados em pontos da mesma, geralmente segundo uma malha de instalação.
ESTEIOS
(pontaletes ou escoras)
- Forma mais simples de escoramento;
- Peças alongadas, compressão axial;
- Podem ser de madeira, metálicos ou hidráulicos;
- Destinados a aumentar a segurança de cavidades.
PILHAS
- Tais como os esteios, porém com seção maior (suporte de maiores cargas);

- Podemos considerar que essas estruturas exercem funções análogas às dos pilares de rocha.


QUADROS E ARCOS
- São pórticos constituídos de elementos retilíneos que se instalam nas seções das escavações com desenvolvimento lineares;
- Os arcos apresentam, em relação aos quadros, a vantagem de distribuir de maneira mais favorável as pressões que atuam sobre a estrutura, resultando uma predominância de esforços de compressão, aos quais ela resiste melhor aos de flexão.
CAMBOTAS METÁLICAS
- São utilizadas como sistema de suporte em túneis geralmente quando o sistema de auto sustentação é muito reduzido;

- São constituídas por elementos metálicos, construídos em segmentos, parafusados ou soldados de forma a se amoldarem às paredes da escavação;

- São utilizadas em travessias de falhas e zonas cisalhadas e em trechos de rocha muito alterada.
SUPORTES DE REVESTIMENTOS
Empregados quando há necessidade de exercer uma ação de conjunto sobre zonas dos contornos de cavidades ou mesmo sobre a totalidade dos contornos.
TELAS DE ARAME
- Utilizadas para suportar pequenos blocos de rocha solta ou como reforço para a projeção de concreto;

Dentre as vantagens, podemos citar:
- Solução muito econômica;
- São facilmente instaladas;
- Facilidade de adaptação ao reforço do teto de reparação.
TELAS SOLDADAS
- Utilizadas para reforçar a aplicação do concreto e consistem de uma malha quadrada de arames de aço, soldados em seus pontos de interseção
STRAPS
- São cintas utilizadas também em conjunto com as ancoragens;

- São fáceis de ser instaladas, não devendo ser usadas se o tamanho de bloco é muito pequeno.
CONCRETO PROJETADO
-É uma mistura de água, cimento e areia, podendo conter aditivos, projetado com um jato de alta velocidade por bombas especiais formando uma camada sobre a superfície a ser tratada.

- É largamente utilizado na construção de túneis em solo e rocha, no qual é aplicado como sistema de suporte temporário e definitivo.
O sistema de projeção pode ser:

-
Por via seca
, em que a mistura é bombeada a seco, em fluxo de ar de alta velocidade, recebendo a água apenas no bico de projeção ou alguns metros antes do bico;

-
Por via úmida
, em que a mistura é bombeada com água, recebendo ar comprimido na saída da bomba ou junto ao bico de projeção.

A via úmida permite o melhor controle das características tecnológicas da mistura, reduz a reflexão da mistura na superfície tratada e é menos dependente da habilidade do operador, conhecido como mangoteiro

SUPORTES PARA TRATAMENTO DO MACIÇO
Técnicas de consolidação que visam melhorar as características de resistência, de deformabilidade ou de impermeabilidade dos maciços rochosos.
INJEÇÕES
Destinam-se a preencher os vazios do maciço geológico com um produto líquido, suceptível de endurecer com o tempo;

- Através de furos de sonda sistematicamente dispostos, produz consolidação e impermeabilização do terreno em toda a zona a ser escavada;

- Aplica-se a rochas fortes e fraturadas;

- Cimento, argila bentonítica, asfalto fundido, produtos plásticos.
ENFILAGENS
- São utilizadas para o reforço de maciços de solo, acima da abóboda de túneis, de forma a possibilitar sua escavação;

- São instaladas a partir da frente do túnel para a escavação do trecho seguinte, sendo aplicadas em solos de baixa resistência;

- Podem ser constituídas por perfis metálicos de aço, cravados no solo ou por perfis e tubos de aço, introduzidos no solo através de perfurações e submetidos a injeção de calda de cimento.
CONGELAMENTO DO TERRENO
- Consiste no congelamento da água situada nos vazios dos solos, o que melhora temporariamente as suas propriedades enquanto se executa a escavação;

- Aplicada a solo saturado em água;

- Métodos caros e considerados apenas quando há problemas técnicos sérios com as outras alternativas de que se dispõe.
ANCORAGENS
- Consiste na introdução de um elemento resistente na perfuração.

- Podem ser ativos (tirantes) ou passivos (chumbadores);

- Fixação dos tirantes:
Coquilha (mecânica);

Resina (aderência).
MÉTODOS DE FIXAÇÃO
- FIXAÇÃO POR COQUILHA: O giro da barra, a partir da extremidade externa, faz com que a coquilha, presa na extremidade interna, se prenda na parede.


- FIXAÇÃO POR RESINA: A resina é colocada antes da barra, e com o giro da barra, essa resina é endurecida.
ANCORAGENS
Ancoragem Mecânica
PARAFUSO SPLIT -SET
VANTAGENS:
Facilidade de instalação;
Suporte imediato.

DESVANTAGENS:
Baixa capacidade de ancoragem;
Método passivo;
Alto custo;
Sofre corrosão.

DADOS TÉCNICOS:
Capacidade de ancoragem: 3,8 a 5,5 tf;
Vida útil de 2 anos;
Comprimento: 0,4 a 3,6 m;
Diamentro do tubo: 32 a 41mm;
Preço (2006): U$2/un.
PARAFUSO SWELLEX
VANTAGENS:
Alta capacidade de ancoragem
Simplicidade de instalação
Suporte imediato em rocha dura
Método ativo

DESVANTAGENS:
Alto custo
Sofre corrosão

DADOS TÉCNICOS:
Capacidade de ancoragem: 13tf
Comprimento: 1,5 a 8m
Diametro do tubo: 26mm
Preço (2006): U$15/un
PARAFUSO HYDRABOLT
VANTAGENS:
Custo moderado
Alta capacidade de ancoragem
Instalação simples
Alta resistencia a corrosão

DESVANTAGENS:
Tempo de cura de 2h
Tempo de estocagem limitado (6meses)
Necessidade de armazenagem adequada

DADOS TÉCNICOS:
Capacidade de ancoragem: acima de 14tf
Comprimento: variável
Diâmetro do tubo: 32 a 38mm
Ancoragem Química
TIRANTES COM CIMENTO
VANTAGENS:
média capacidade de ancoragem, instalação é feita com equipamento próprio da mina, ganhando-se em rapidez;

DESVANTAGENS:
corrosão é crítica, menor faixa de comprimentos disponíveis;

DADOS TÉCNICOS:
capacidade de ancoragem – 7 a 11tf;
diâmetro da haste – 16, 17,19,21,25mm; diâmetro do furo – 33 a 39mm; comprimento- 1,5 a 4m.
TIRANTE COM RESINA
VANTAGENS:
Alta capacidade de ancoragem
Resistência a corrosão

DESVANTAGENS:
Alto custo
Treinamento de mão de obra
Necessidade de armazenagem adequada

DADOS TÉCNICOS
Capacidade de ancoragem: acima de 17tf
Comprimento: variável
Diametro do tubo: 26 a 34mm
CABLE BOLT
VANTAGENS:
Custo baixo
Alta capacidade de ancoragem
Resistente a corrosão
Variedade de comprimento e tipo de excavação (temporária ou permanente)

DESVANTAGENS:
Tempo de cura de 24h

DADOS TÉCNICOS
Capacidade de ancoragem: acima de 17tf
Comprimento: variável
Diametro do tubo: 40 a 45mm
GUIA PARA SELEÇÃO DE SUPORTES
Rocha sã com paredes lisas, geradas por boa detonação. Baixa tensão in situ.
- Não é preciso suporte;
- Onde for requerida maior segurança, usar tela de aço para prevenção de queda de pequenos blocos.
Rocha sã ,com pouca interseção de juntas ou camadas planas resultando em queda de blocos. Baixa tensão in situ..
- Parafusos ancorados mecanicamente para prender blocos junto à rocha vizinha.
Rocha sã, com danos causados pela detonação, com um pouco de interseção entre planos de fraqueza, formando blocos e cunhas. Baixa tensão in situ..
- Telas soldadas, mantidas tensionadas por parafusos ancorados mecanicamente, para prevenir queda de rocha aliviada.

Rochas em blocos encerrados por juntas, com pequenos blocos pendendo da superfície causando deterioração, se insuportáveis. Condição de tensão baixa.
- Camada de concreto projetado com aproximadamente 50 mm de espessura;

- Adição de micro-sílica e fibras de aço reduzem a reflexão e aumentam a força do concreto projetado em curva;

- Se não for viável o concreto projetado, usar telas e split sets ou swellex.
Rochas de qualidade muito baixa, com falhas e zonas de cisalhamento (parafusos ou cavilhas não podem ser ancorados neste material).
- Concreto projetado reforçado com fibras pode ser usado para sustentação permanente sob baixas condições de tensão ou para sustentação temporária e em conjunto com quadros metálicos, usados em escavações permanentes.
CONCLUSÃO
- Atualmente, o conhecimento adequado dos vários tipos de suporte disponíveis no mercado para aberturas subterrâneas tem contribuído para minimizar os desafios e as incertezas colocados pela construção de grandes empreendimentos;

- Existem vários estudos que sugerem o uso de determinados suportes em determinados tipos de rocha, contudo, o prévio e minucioso detalhamento do maciço rochoso e o conhecimento técnico, são fundamentais para a garantia de qualidade no trabalho de sustentação.
OBRIGADO
Letíca Valdo
Lucas Batista Partelli
Pedro Porto Pizetta
Viviane Furtado Batista

• Bateria de esteios,
• Fogueiras ou gaiolas;
• Pilares artificiais,
• Pilhas hidráulicas

- A qualidade das rochas que constituem o maciço rochoso;

- Do estado de fraturação do mesmo;

- Das dimensões de escavação;

- Do estado de tensão existente antes do início da escavação.
A dificuldade:
VÍDEO 1
VÍDEO 2
VÍDEO 3
VÍDEO 4
Algumas dicas
• Instalar o suporte perto da face logo em seguida a escavação;

• Deve haver um bom contato entre o suporte e a rocha;

• A deformabilidade do suporte precisa ser de tal forma que deva
adequar-se a deformação da rocha;

• Deve prever possível deterioração da rocha ao longo do tempo
• Evitar a retirada e colocação de reforços;

• Deve adaptar-se a alterações nas condições do maciço rochoso;

• Não deve obstruir as atividades extrativas (lavra ou avanço do
túnel);

• A rocha deve ser o menos perturbada possível.
VÍDEO 5
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