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CONTROLE DE VIBRAES GERADAS POR DESMONTEDE ROCHA COM EXPLOSIVOS.
ESTUDO DE CASO:
CALCRIO CRUZEIRO, LIMEIRA (SP)
Caetano DALLORA NETO 1 & Gilda Carneiro FERREIRA 2
(1) Rua Tibiri,1094/403. CEP 14010-090. Ribeiro Preto, SP.
Endereo eletrnico: [email protected].(2) Departamento de
Geologia Aplicada, Instituto de Geocincias e Cincias
Exatas,Universidade Estadual Paulista,
Campus de Rio Claro. Avenida 24-A, 1515, Bela Vista. CEP
13506-900. Rio Claro, SP. Endereo eletrnico:
[email protected].
Introduorea de EstudoAtividades de LavraMonitoramento
Sismogrfico
Dados ObtidosDados Obtidos na Primeira Etapa de
MonitoramentoDados Obtidos na Segunda Etapa de Monitoramento
Obteno de Equao de AtenuaoAnlise e Interpretao dos
DadosConclusesReferncias Bibliogrficas
RESUMO Neste estudo foi realizado o monitoramento das vibraes
geradas por explosivos em uma lavra de calcrio e argilito
localizadano municpio de Limeira (SP), com o objetivo de
desenvolver equao de atenuao das vibraes e verificao da existncia
de variao nosnveis de vibrao gerados pelo desmonte em diferentes
nveis litolgicos e estratigrficos. Os registros da velocidade de
vibrao de partculae sua freqncia foram obtidos utilizando
sismgrafos de engenharia, concentrando-se em rea localizada a 300 m
a sudoeste do empreendimentomineiro, no Bairro Belinha Ometto. Os
trabalhos foram realizados em duas etapas. Na primeira foi gerada
uma equao de atenuao que foiutilizada pela empresa e reduziu os
incmodos causados populao pelas operaes de detonao. Os valores
obtidos na etapa seguinteindicaram que o principal fator na
disperso das velocidades de partcula seria a variao, em relao aos
nominais, dos tempos de retardo dosacessrios de detonao que foram
utilizados durante os trabalhos. Nas condies encontradas,
considera-se imprpria a elaborao de planosde fogo que contemplem
intervalos de tempo nominais entre a detonao de minas ou grupo de
minas menores que 25 ms quando da utilizaode acessrios de iniciao
da coluna de explosivos dotados de tempo de retardo superior a 200
ms.Palavras-chave: Desmonte com explosivos, vibraes do terreno,
monitoramento sismogrfico.
ABSTRACT C. Dallora Neto & G.C. Ferreira Ground vibrations
originated by rock blasting with use of explosives. Case
study:calcareous quarry of Cruzeiro, Limeira (SP). This study
performs a ground vibrations monitoring generated by blasting in a
calcareousand clay quarry in the Municipality of Limeira, State of
So Paulo. The main objective is to develop a scaled distance
equation and verifythe existence of ground vibration levels
variation in blasting of different lithological and stratigraphical
layers. Peak particle and frequencyregistrations were measured by
engineering seismographs in an area named Bairro Belinha Ometto
located 300 meters southwest from themining site. The data
acquisition had been carried in two stages. A scaled distance
equation was generated in the first one and was used bythe Company
in ulterior blasting, reducing population annoyance. PPv values
obtained in successive stage of monitoring have indicatedthat the
deviation of the nominal time delay in blasting accessories is the
main factor for the dispersion of the PPv resultant. Blastingdesign
with MS delay intervals lesser than 25 ms between holes or between
rows and MS delays higher than 200 ms in the initiationsystem
(explosive column) was considered improper in this study.Keywords:
Blasting, ground vibrations, monitoring seismographic.
INTRODUO
A coexistncia entre empreendimentos produtivose ncleos
habitacionais prximos a eles nem semprese d de forma pacfica. A
animosidade entre acomunidade e os empreendimentos decorrem de
aespoluidoras dos ltimos e tambm de restries dosmoradores sua
existncia na proximidade de suasresidncias sndrome de NIMBY (Not In
My BackYard) (Marchetti, 2005).
Com as atividades minerrias a situao no sed de forma diferente.
Instalando-se prximas a
ncleos urbanos existentes, ou atuando como plo deatrao de novos
ncleos que se formam em seuentorno, valendo-se da infra-estrutura
viria e ener-gtica criada pela sua implantao, criam-se
condiesmnimas necessrias para o confronto. Agravadas pelasua
rigidez locacional, a continuidade de suas atividadessujeita-se ao
cumprimento de normas que foram e vmsendo criadas, estabelecendo
condies de conforto esegurana para habitantes e edificaes
existentes emsuas vizinhanas.
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Empregam-se operaes de desmonte de rochacom utilizao de
explosivos em mineraes e obrascivis, quando outros mtodos de
escavao soimpraticveis ou antieconmicos. Envolvendo
riscosconsiderveis, por vezes com conseqncias fatais,associados ao
lanamento de fragmentos, taisoperaes geram vibraes transmitidas
pelo terrenoou atravs da atmosfera, causando incmodos e, emalguns
casos, danos a edificaes.
No presente estudo so enfocadas questesrelacionadas a vibraes
transmitidas pelo terreno,provocadas pelo desmonte de rochas com
uso deexplosivos em minerao produtora de calcrio e argilitosituada
no municpio de Limeira (SP) e a seus efeitossobre os habitantes e
edificaes existentes em conjuntohabitacional situado em sua
proximidade, adotando-secomo referncia limites estabelecidos em
norma tcnicaou recomendao.
A partir de consideraes tericas bsicas neces-srias compreenso do
fenmeno, que envolvemconceitos de elasticidade, propagao de
ondas,desmonte de rochas, mecanismos de detonao,impactos ambientais
associados e variveis que atuamna atenuao das vibraes geradas,
descreve-se omtodo de obteno de uma equao de atenuaodas vibraes
para o local.
A equao baseia-se nos dados constantes em
registros sismogrficos e dos parmetros dos planosde fogo a eles
vinculados no perodo de dezembro de1999 a dezembro de 2000. Ela
correlaciona nveis devibrao, por meio da grandeza velocidade de
partcula,com a carga de explosivos e distncia entre o local
dadetonao e o ponto de interesse, e contempla as possveisvariaes
nos nveis de vibrao gerados pelo desmonteem diferentes nveis
litolgicos e estratigrficos.
A verificao da efetividade de tal equao deatenuao foi feita por
meio de novos monitoramentossismogrficos, realizados no perodo de
abril anovembro de 2003, considerando os limites impostospelo rgo
ambiental estadual, a Companhia deTecnologia de Saneamento
Ambiental.
Ao possibilitar a previso dos nveis de vibrao aserem atingidos
nos pontos considerados sensveis apartir da carga mxima de
explosivos a ser detonadainstantaneamente em determinado local da
rea delavra, a equao permite adequaes ao plano de fogo,dentro de
critrios tcnicos e econmicos, de modo aserem respeitadas as
limitaes estabelecidas pelasnormas vigentes.
Essa equao serve, assim, como referencial adoo de medidas
preventivas tanto no que se refere manuteno da integridade fsica
das edificaes exis-tentes em conjunto habitacional prximo como
reduodos incmodos causados populao por tais operaes.
REA DE ESTUDO
A rea de estudo compreende uma minerao decalcrio dolomtico e
argilito e um bairro residencial aele lindeiro (Belinha Ometto),
posicionados a oeste dacidade de Limeira e distantes entre si
aproximadamentede 300 m na direo nordeste-sudoeste (Figura
1).Situando-se em rea delimitada pelas coordenadas UTM248 km E e
249 km E e 7.504 km N e 7505 km N (zona
ATIVIDADES DE LAVRA
23) datum Crrego Alegre ocorre nesse local umasituao que se
repete, independentemente dos motivos:a ocupao do entorno de
mineraes por conjuntosresidenciais, normalmente habitados por
populao debaixa renda e os conflitos dela decorrentes.O acesso rea
d-se pela estrada municipal Limeira-040, situando-se a rea
administrativa do empreendimento no km 3.
A empresa de minerao Ablio Pedro Indstria eComrcio Ltda.
detentora de ttulos minerrios queincidem sobre parte da rea em
estudo, no localdenominado Fazenda So Bento. Tais ttulos aautorizam
a realizar o aproveitamento de calcriodolomtico, utilizado como
corretivo de solos.
Est em processo de regularizao o aprovei-tamento econmico de
argilito, material que compe ocapeamento do calcrio dolomtico.
Durante muitos anosconsiderado como material estril, foi utilizado
princi-palmente na recuperao de reas lavradas. Os trabalhosde lavra
so realizados a cu aberto, em cava, dada suaposio em relao ao nvel
principal dos trabalhos.
As bancadas desenvolvidas apresentam alturasvariveis,
acompanhando razoavelmente as variaeslitolgicas existentes. So
denominadas de acordo comterminologia local para fins de lavra, da
base para o topo: Calcrio: calcrio dolomtico, ocorrendo na base
da jazida com uma altura mdia de 3,70 m. Integraa Formao Irati
e, em funo de suas caracte-rsticas qumicas, tem sido utilizado na
agricultura,como corretivo de solo.
Carvo: com altura mdia de 11 m, constitudapor alternncias de
folhelho e calcrio da FormaoIrati, sendo parcialmente aproveitado,
quando maior a participao de calcrio.
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FIGURA 1. Mapa de localizao das detonaes e pontos de
monitoramento sismogrfico.
Lajo: com altura mdia de 7,5 m constituda porsiltito compacto de
colorao acinzentada daFormao Corumbata. Em sua base apresenta
trscamadas de aproximadamente 0,4 m de espessurade calcrio
silicoso, intercaladas por duas delgadascamadas de siltito.
Cascalho: com altura mdia de 11 m constitudatambm por siltito
acinzentado da FormaoCorumbata. Distingue-se da anterior por
apre-sentar incidncia maior de fraturamento.
Argila b1: com 12,5 m de altura, em mdia, composta por siltito
acastanhado em sua base, emaltura aproximada de 4 m, e argilito
marromarroxeado da Formao Corumbata.
Argila b2: com 16 m de altura constituda deargilito amarronzado
da Formao Corumbata.
Arenito: da Formao Corumbata, constitui o topodo material
consolidado e apresenta alturamdia de 10 m.Essa seqncia recoberta
por camada de solo
com espessura mdia de 2 m.As operaes unitrias de
desenvolvimento
iniciam-se com a remoo da camada de solo por meiode escavao e
carregamento atravs de p carrega-deira e transporte por caminhes
basculantes. Omaterial transportado at locais situados em
reasanteriormente submetidas a trabalhos de lavra ondeso realizadas
pilhas de estril.
Uma vez removida a camada de solo superficial,a etapa seguinte,
seja na continuidade do desenvol-vimento, atravs da remoo do
material estrilremanescente, ou na lavra da jazida, consiste no
des-monte de rocha com uso de explosivos.
A perfurao primria da rocha realizada atravsde perfuratriz
pneumtica, seguindo disposio estabe-lecida em plano de fogo
definido para cada bancada.
O explosivo utilizado o ANFO em toda a coluna,sendo a escorva
realizada atravs de acessrio no-eltrico com tempo de retardo de 250
milisegundos ecartucho de 1" x 8" de emulso explosiva. A ligaoentre
furos realizada por intermdio de acessrio no-eltrico com tempos de
retardo de 17 ms e 25 ms. Ainiciao do fogo d-se a partir de
conjunto dotado deestopim hidrulico e espoleta simples.
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MONITORAMENTO SISMOGRFICO
Os registros das vibraes geradas nas operaesde desmonte de
rochas com a utilizao de explosivosdesenvolvidas no empreendimento
foram obtidos coma utilizao de sismgrafos de engenharia e geofonesa
eles acoplados, fabricados pela empresa canadenseInstantel Inc.,
modelos BlastMate Series III e MiniMatePlus, de propriedade do
Departamento de GeologiaAplicada do IGCE/UNESP (Instantel Inc.,
1998 a, b, c).So as seguintes as caractersticas tcnicas dos
equi-pamentos: BlastMate Series III sismgrafo de engenharia,
digital, composto de um corpo receptor que capta,processa e
registra os sinais recebidos, contendouma impressora interna que
imprime o sismogramacompleto do evento; um geofone externo com
trscanais de registro ssmicos dispostos triortogo-nalmente; e um
microfone para registro de sobre-presso atmosfrica.
MiniMate Plus sismgrafo de engenharia, digital,composto de um
corpo receptor que capta, processae registra os sinais recebidos;
um geofone externocom trs canais de registro ssmicos
dispostostriortogonalmente; e um microfone para registrode
sobrepresso atmosfrica.Ambos so dotados de resposta de freqncia
de
2 Hz a 300 Hz e capacidade de processamento padrode 1.024
amostras por segundo por canal, com opesde 2.048 e 4.096 amostras
por segundo com a utilizaode quatro canais. As amplitudes limites
de registro develocidade de partcula variam entre 0,127 mm/s a254
mm/s, com resoluo de 0,0159 mm/s. Possuemcapacidade de memria RAM
de 1 Mb e 6 mdulosde registro. Dispem de microfones para registro
desobrepresses atmosfricas em amplitudes que variamde 88 dB(L) a
148 dB(L).
Os monitoramentos sismogrficos foram realizadosem dois perodos
distintos, de dezembro de 1999 adezembro de 2000 e de abril a
novembro de 2003.
No primeiro, os registros obtidos foram da reahabitada. Seguindo
orientao da empresa, a localizaodos pontos de monitoramento
balizou-se, no conjuntohabitacional, por locais de onde provinham
queixas dosmoradores em relao s vibraes. Os demais
pontosposicionaram-se na poro interna da rea de minera-o, em locais
por ela selecionados, ou em locais quepermitissem variaes nas
distncias escalonadas, deforma a permitir a obteno de equao de
atenuaolocal. A distncia entre os locais de detonao nasfrentes A e
B e os pontos de monitoramento, bem comoos respectivos planos de
fogo, foram fornecidos pelaequipe tcnica da empresa.
No segundo, com o objetivo de reduzir o nmerode variveis
envolvidas, foram fixados trs pontos para
monitoramento, em locais considerados mais crticos,sendo um o
escritrio da empresa, e dois outros naregio limtrofe entre o bairro
Belinha Ometto e a reada minerao, tambm em locais de onde
provinhamas mais freqentes reclamaes por parte de habitantesdo
conjunto habitacional.
Os dados obtidos foram agrupados com aquelesconstantes dos
planos de fogo praticados nos eventosque os originaram (carga por
espera, retardos, formade ligao) e com as distncias entre as
frentesdetonadas e os pontos de monitoramento.
A partir da encaminhou-se a anlise em relaoa outros pares
ordenados de dados (velocidade de part-cula e distncia escalonada)
e em relao equaode atenuao obtida com os dados de
monitoramentosanteriores.
DADOS OBTIDOS
Com os monitoramentos dos nveis de vibraodo terreno no perodo de
dezembro de 1999 a novembrode 2003, foram obtidos 45 registros
sismogrficosprovenientes de 30 detonaes, ou fogos, em duasetapas
distintas.
Dados Obtidos na Primeira Etapa de Monito-ramentos
A primeira etapa, realizada entre 17 de dezembrode 1999 e 8 de
dezembro de 2000, deu-se com omonitoramento de dez fogos detonados
na frente A edois fogos detonados na frente B, e a obteno de 14 e3
registros, respectivamente (Figura 1). Em sua maioria,esses fogos
foram executados na bancada Cascalho,constituda pela mesma formao
litolgica em que seapoia a poro nordeste do conjunto
habitacionalBelinha Ometto, regio onde foram realizados
osrespectivos monitoramentos.
Seu objetivo foi a obteno de dados que permi-tissem a adequao
dos procedimentos adotados pelaempresa de forma a atender os
limites mximos devibrao admitidos pela CETESB (1992), que adotacomo
velocidade resultante de partcula o valormximo de 4,2 mm/s nos
limites da rea da minerao.Os dados referentes aos registros obtidos
encontram-se na Tabela 1.
Dados Obtidos na Segunda Etapa de Monito-ramentos
Os monitoramentos realizados na segunda etapade aquisio de dados
tiveram o objetivo de analisar ocomportamento da equao obtida na
primeira fase demonitoramento, procurando verificar sua
aplicabilidadeem relao aos fogos praticados, abrangendo
diversasbancadas com diferentes litologias.
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TABELA 1. Registros referentes aos monitoramentos obtidos no
perodo de 17/12/1999 a 08/12/2000.
Nessa etapa foram monitorados 20 fogos, noperodo compreendido
entre 24 de abril a 25 de novembrode 2003, todos na frente B, em
todas as bancadas, coma obteno de 28 registros. Os dados relativos
aos planosde fogo foram fornecidos pela empresa, sendo
oposicionamento dos locais dos fogos obtidos a partirde GPS de
navegao.
Procurando limitar o nmero de variveis envol-vidas, os pontos de
monitoramento foram inicialmentefixados em trs: Ponto 1: escritrio
da empresa (248.763 m E;
7.504.352 m N). Ponto 2: fundos da residncia situada na rua
16,
n 35 (248.615 m E; 7.504.349 m N). Ponto 3: estrada municipal
Limeira-040, altura do
prolongamento da Av. Canad (248.406 m E;7.504.500 m N).Um nico
registro foi realizado na estrada muni-
cipal Limeira-040, na altura do prolongamento daAvenida 17
(248.612 m E; 7.504.378 m N) (Ponto 4).
A fixao dos sensores ao solo foi feita compinos, observadas as
recomendaes existentes(Instantel Inc., 1998 a, b, c) quanto a sua
orientaoe nivelamento nas duas etapas de monitoramento. Osdados
referentes aos registros obtidos encontram-sena Tabela 2.
OBTENO DE EQUAO DE ATENUAO
Os mecanismos de atenuao de vibraesrelacionados s propriedades
do macio tendem aproduzir trens de ondas vibratrios caractersticos
aolongo da trajetria de propagao. Assim, peladeterminao dos fatores
locais de atenuao em umprograma de monitoramento de detonaes, os
nveisde pico de vibrao de detonaes futuras no localpodem ser
previstos com razovel preciso.
Nesta determinao dos fatores locais deatenuao busca-se
estabelecer uma correlao entreas amplitudes das vibraes,
quantificadas atravs dedeslocamento, acelerao ou velocidade de
partcula,normalmente esta, e os fatores sobre os quais se
temcontrole, a fonte de energia, atravs da massa deexplosivos
detonada, e a distncia entre ela e o pontode interesse.
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TABELA 2. Registros referentes aos monitoramentos obtidos no
perodo de 24/04/2003 a 25/11/2003.
A forma geral de uma equao que correlacionaestas trs variveis,
com a velocidade de partcula comovarivel dependente do tipo: v =
a.Qb.D-c, onde:v = velocidade de partcula; Q = massa de
explosivodetonada instantaneamente; D = distncia entre adetonao e o
local de interesse, ou v = a. (Q/Dc/b)b. Ofator (Q/Dc/b) denominado
distncia escalonada.
Langefors e Kihlstrm (1978) propem a relaoQ/D3/2 como distncia
escalonada (denominando-anvel de carga), com base em estudos que
envolveramenorme quantidade de dados, a distncias entre 2 me 60 m
das detonaes. Consideram serem questio-nveis extrapolaes realizadas
a partir dos dadosanalisados para distncias iguais ou superiores a
1.000m, tendo obtido resultados satisfatrios a distncias decentenas
de metros.
Siskind et al. (1980) adotam como distnciaescalonada, em
trabalho que envolveu a anlise de 239dados referentes a detonaes em
diferentes processos
produtivos, a relao D/Q1/2, proposta por J. F. Devine(1962,
segundo Dozzi et al., 1984). Ambrasseys & Hendron(1968, segundo
Chapot, 1981; Dozzi et al., 1984) adotamcomo distncia escalonada a
relao D/Q1/3.
Dinis da Gama (1998) dispe sobre o tema:Vrios especialistas
indicam que esta relao[(Q/D3)b] vlida para a vizinhana imediata
dasexploses, aceitando-se que a diminuio do expo-ente de D (de 3
para 2) resulta da modificao decaracterstica de atenuao da onda, ao
passar deuma forma instvel para uma forma elstica estvel,a
distncias maiores da origem da exploso. A expe-rincia tambm mostra
que a lei emprica de propa-gao essencialmente baseada em detonaes
decargas cilndricas e a considerao de uma simetriacilndrica na
propagao implica uma lei quadrticade atenuao.
A partir da elaborao de um diagrama biloga-rtmico contendo nmero
razovel de pontos que tenha
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na abscissa valores da distncia escalonada e naordenada
velocidades de partcula obtidas em monito-ramentos, possvel, atravs
de anlise de regresso,desenvolver uma equao probabilstica de
respostado macio s detonaes originadas em operaes dedesmonte de
rochas.
Como a equao que se espera obter uma funopotncia [v = a.(DE)b],
ela no poder advir de umaregresso linear simples. Adota-se assim um
artifcioque permite, mediante simples transformao, torn-la linear.
Uma transformao logartmica duplaresultar em log v = log a +b log
DE, que uma equaorepresentativa de uma reta, possibilitando a
obtenodos coeficientes a e b atravs de regresso linearsimples, e
onde: v = velocidade de partcula; a = pontode interceptao da reta
ajustada no eixo dasordenadas; b = coeficiente angular da reta
ajustada.
A qualidade do ajuste de tal reta obtida atravsdo coeficiente de
correlao r, ou correlao momento-produto, introduzido por Karl
Pearson (Fonseca et al.,1986). Assim, quanto mais prximo de +1 ou
-1 estivero coeficiente de correlao, maior a qualidade do ajusteda
reta proposta. Adota-se na determinao daequao de atenuao o critrio
de obteno de distn-cia escalonada, segundo o qual se obtm o
melhorcoeficiente de correlao momento-produto.
Tratando-se de ajuste de uma reta a partir depontos de um
diagrama de disperso obtido atravs de
monitoramentos, Siskind et al. (1980) sugerem, comomedida de
segurana, seu deslocamento de dois desviospadro do conjunto de
dados obtidos, o que seriasegundo eles suficiente para envolver
97,5% dos dados,ou seu deslocamento para a situao mais
desfavorvel,o que significaria envolver todos os dados,
resultando,todavia, em estimativa mais conservadora dos nveisde
vibrao. Esta ltima coincide com recomendaoelaborada por Langefors
& Kihlstrm (1978).
interessante reproduzir outra observao de Dinisda Gama (1998),
esta a respeito da carga de explosivosdetonada: Tais diagramas
podem ser obtidos emfuno ou do peso total de explosivo detonado,
oudo peso detonado por cada retardo do diagrama defogo, dependendo
da gama de distncias entre odesmonte e as estruturas a proteger.
Com efeito, medida que esta distncia aumenta, tem lugar umaatenuao
seletiva de freqncias (simultnea comdisperso de velocidades) que
origina uma sobrepo-sio dos trens de ondas provenientes dos
vriosretardos, a qual no permite a distino entre ondasindividuais.
Geralmente, para distncias superioresa 1.000 m formulada a lei de
propagao dasondas resultantes da carga explosiva total e,
paradistncias inferiores quela, utiliza-se a equao dasondas
provenientes das cargas detonadas porretardo. possvel ainda a
obteno de equao deatenuao a partir de outros modelos
estatsticos.
ANLISE E INTERPRETAO DOS DADOS
Conforme referido anteriormente, de posse dosregistros
sismogrficos, dos planos de fogo e dasdistncias entre os locais das
detonaes e os pontosde monitoramento, possvel obter a equao local
deatenuao das vibraes. Em outras palavras, torna-se factvel o
estabelecimento de frmula emprica queinterprete a relao funcional
entre as variveis veloci-dade de partcula, distncia e carga mxima
por espera.
Os dados referentes s velocidades resultantes departcula, neste
caso especfico, uma vez que as normasexistentes referem-se a tal
parmetro, em milmetrospor segundo, constantes dos registros
sismogrficos,sero analisados em relao s distncias escalonadas.
A distncia escalonada, por sua vez, ser adotadaa partir do
melhor coeficiente de correlao entre oslogaritmos das velocidades
resultantes de partculaconstantes de tais registros e das distncias
escalonadasobtidas nos eventos que os geraram, utilizando-se
doscritrios definidos por Devine (segundo Dozzi et al.,1984), D/Q/;
Langefors & Kihlstrm (1978), Q/D/;e Ambrasseys & Hendron
(segundo Chapot, 1981 eDozzi et al., 1984), D/Q/.
Assim, a equao de atenuao obtida a partir de15 registros
sismogrficos da primeira etapa dosmonitoramentos realizados nas
frentes A e B, excludosos de nmeros 12 e 13 fogo 1394a de 25/05/00
porse tratar de detonao em uma nica mina e no serconsiderado
representativo de um fogo rotineiro, podeser assim escrita:
v = 58.434,495 x DE -2,10464 (equao 1),
sendo DE, ou distncia escalonada, obtida atravs docritrio de
Ambrasseys & Hendron, uma vez que oscoeficientes de correlao
encontrados foram: critriode Devine: -0,837; critrio de Langefors
& Kihlstrm:0,744; critrio de Ambrasseys & Hendron:
-0,906.
A envoltria de mxima energia (Dias, 1985), assimconsiderada como
o deslocamento da equao obtidapara a situao mais desfavorvel, nos
moldes sugeridospor Langefors & Kihlstrm (1978), expressa
como:
vmax
= 104.253,99 x DE -2,10464 (equao 2),
com v e vmax
em milmetros por segundo; distncia emmetros; carga mxima de
explosivos por espera emquilogramas.
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A Figura 2A permite a visualizao dos registrosobtidos e das
equaes de atenuao e de mximaenergia em grfico de disperso.
Na segunda etapa de monitoramentos foramobtidos oito registros
no Ponto 1, dezesseis registrosno Ponto 2, trs registros no Ponto 3
e um registro noponto 4 (Figura 2B).
Aqui, os registros de velocidade resultante departcula
apresentaram elevada disperso em seusvalores, quando comparados com
aqueles oriundos naetapa anterior, conforme mostram os coeficientes
decorrelao obtidos segundo os diferentes critrios: critriode
Devine, -0,635; critrio de Langefors & Kihlstrm,0,604; critrio
de Ambrasseys & Hendron, -0,654.
Apresentaram tambm valores de velocidaderesultante de partcula
sensivelmente inferiores quelesobtidos na primeira etapa, resultado
da adequao, porparte da empresa, das cargas mximas de
explosivosdetonadas instantaneamente, considerando-se a distnciado
fogo ao local a ser preservado. (Figura 2C, D).
Uma vez que na obteno dos registros da pri-meira etapa os
eventos de detonao concentraram-se na bancada Cascalho, nas frentes
A, principalmente,e B, enquanto aqueles da segunda etapa as
detonaesdistriburam-se por todas as bancadas, na frente
B,aventou-se a possibilidade de que tal disperso de valores
FIGURA 2. (A): Registros obtidos na primeira etapa de
monitoramentos e equaes de atenuao ede mxima energia. (B):
Registros obtidos na segunda etapa de monitoramentos. (C):
Registros obtidos
em residncias situadas na Rua 16, n 35, na primeira e segunda
etapas de monitoramento.(D): Registros obtidos no escritrio da
empresa na primeira e segunda etapas de monitoramento.
decorresse de fatores associados litologia onde asperturbaes se
originaram e compartimentao domacio. Anlises dos registros
sismogrficos obtidosnessa etapa de monitoramentos agrupados segundo
asbancadas-equivalente a agrupar por litologias e pontosde
monitoramento-equivalente a agrupar segundodirees de propagao
resultaram inconclusivas.
Variaes decorrentes de fatores operacionaisrelativos execuo dos
planos de fogo que pudessemocasionar tais disperses foram
desconsideradas umavez que: as bancadas so relativamente baixas e o
material
a ser desmontado no apresenta resistnciasuficiente penetrao da
ferramenta de corte quecausasse desvios de furos
significativos;
as faces das bancadas apresentam regularidade; os trabalhos de
demarcao dos locais a serem
perfurados, execuo da perfurao e carre-gamento de explosivos so
conduzidos de maneiracriteriosa;
a preparao do explosivo utilizado nos desmontes(ANFO) tambm
realizada com critrio, sendoinclusive submetido a controle de
qualidade atravsde mensurao peridica de velocidade de detonao.Por
outro lado, a anlise dos dados obtidos na
segunda etapa de monitoramentos, agrupados segundo
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os intervalos de tempo previstos em planos de fogopara a detonao
entre minas, ou grupo delas,consecutivas, sugere estar a principal
causa da disper-so verificada associada a desvios em tais
tempos.Grficos de disperso foram elaborados adotando essecritrio,
agrupando-se os dados dos desmontes quegeraram as perturbaes quando
se previa, a partirdos planos de fogo: detonao instantnea de uma
nica mina e inter-
valo de tempo entre a detonao de minas consecu-tivas menores ou
iguais a 17 ms;
detonao instantnea de uma nica mina eintervalo de tempo entre a
detonao de minasconsecutivas igual a 25 ms;
detonao simultnea de duas ou mais minas eintervalo de tempo
entre a detonao de gruposde minas consecutivos menores ou iguais a
17 ms;
detonao simultnea de duas ou mais minas eintervalo de tempo
entre a detonao de gruposde minas consecutivos igual a 25 ms.Para
tanto foram analisados todos os planos de
fogo executados nessa etapa, considerando-se os
tempos nominais dos elementos de retardo de superfciedeles
constantes, uma vez que os tempos dos acessriosde detonao
utilizados na iniciao da coluna deexplosivos foram todos de 250
ms.
A Figura 3A apresenta os resultados obtidos, nelapodendo-se
observar que os maiores valores develocidade de partcula esto
associados s pertur-baes causadas pelos desmontes em que se
previa,nos planos de fogo, a detonao instantnea de umanica mina e
intervalo de tempo entre a detonao deminas consecutivas menores ou
iguais a 17 ms,indicando seu vnculo aos tempos nominais de
retardoutilizados. possvel ainda observar que os menoresvalores de
velocidade de partcula esto associadosquelas perturbaes originadas
em desmontes quandose previa a detonao simultnea de duas ou
maisminas, independentemente do intervalo de tempodecorrido entre a
detonao de grupos de minasconsecutivos.
Anlise similar foi realizada para os dados obtidosna primeira
etapa de monitoramentos. Os resultadosobtidos podem ser
visualizados na Figura 3B. Nela
FIGURA 3. (A): Registros obtidos na segunda etapa de
monitoramentos, agrupados segundo caractersticas dos planosde fogo.
(B): Registros obtidos na primeira etapa de monitoramentos,
agrupados segundo caractersticas dos planos defogo. (C): Registros
obtidos na segunda etapa de monitoramentos e equao de mxima energia
desenvolvida a partir
dos registros provenientes da primeira. (D): Registros das duas
etapas de monitoramento e equaes 2 e 4.
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possvel observar condio anloga quela encontradaa partir dos
dados obtidos na segunda etapa de monito-ramentos para os menores
valores de velocidade departcula.
Os registros obtidos na segunda etapa de monito-ramentos
apresentam, ainda, valores de velocidaderesultante de partcula que
extrapolam os limitesestabelecidos pela equao de mxima energia
anterior-mente desenvolvida (equao 1) em sete situaesdistintas,
representadas pelos registros nmeros 20, 21,22, 30, 33, 34 e 41
(Figura 3C). Tal situao demonstraque a extrapolao da equao de
atenuao desen-volvida a partir dos dados obtidos na primeira etapa
demonitoramentos para a condio mais desfavorvelento obtida no
atingiu sua finalidade, que seria aindicao da maior velocidade
resultante de partculaa ser atingida para uma determinada distncia
escalo-nada. Impe-se, assim, a necessidade de desenvol-vimento de
nova equao que atenda situaoobservada na segunda etapa de
monitoramentos.
Considerando-se os coeficientes de correlao
CONCLUSES
encontrados para os dados obtidos na etapa recente
demonitoramentos, bem como a pequena amplitude dasvelocidades
resultantes de partcula, optou-se pelodesenvolvimento de novas
equaes de atenuao e demxima energia, a partir dos critrios
anteriormentecitados, considerando todos os registros, assim
expressas:
equao de atenuao:v = 17.419,848 x DE-1,82254 (equao 3),
equao de mxima energia:v
max = 43.357,871 x DE-1,82254 (equao 4),
com v e vmax
em milmetros por segundo; distnciaem metros; carga mxima de
explosivos por esperaem quilogramas. Esta equao de mxima energia
mais restritiva que aquela obtida anteriormente,considerando-se sua
faixa de utilizao (Figura 3D).
Sendo DE, ou distncia escalonada, obtida atravsdo critrio de
Ambrasseys & Hendron, uma vez queos coeficientes de correlao
encontrados foram: crit-rio de Devine, -0,863; critrio de Langefors
e Kihlstrm,0,814; critrio de Ambrasseys & Hendron, -0,899.
A continuidade dos trabalhos desenvolvidos pelaempresa no local
objeto deste estudo, com a manu-teno dos benefcios econmicos e
sociais ali gerados,vincula-se, entre outros fatores, qualidade do
seurelacionamento com a comunidade que habita seuentorno.
Paralelamente a tais procedimentos, procuraadequar as emisses de
matria e energia originadasno empreendimento para nveis
considerados aceit-veis pela populao e pelo rgo responsvel
pelocontrole de poluio.
Como forma de viabilizar tal intento, realizou-se,no mbito do
controle de vibraes geradas poroperaes de desmonte de rocha com a
utilizao deexplosivos, parceria com o Instituto de Geocincias
eCincias Exatas da UNESP/Campus de Rio Claro. Emcontrapartida,
possibilitou o treinamento de pessoalvinculado ao Instituto nessa
atividade, em local a eleprximo e com caractersticas consideradas
atrativas,dado o seu posicionamento prximo rea urbanizada(Dallora
Neto, 2004; Scarpari, 2004).
Como resultado desta parceria, encontram-se asalteraes
promovidas pela empresa aos planos de fogoexecutados,
especificamente aquelas referentes adequao da carga mxima de
explosivos detonadainstantaneamente, ou carga mxima por
espera,considerando-se a distncia entre o local da detonaoe aquele
a ser preservado, tendo como referncia osdados obtidos na primeira
etapa de monitoramentossismogrficos. Tais alteraes proporcionaram,
inega-velmente, melhorias nas condies de conforto
ambiental aos moradores do conjunto habitacionalBelinha Ometto,
ao procurar pautar os nveis devibrao nos limites considerados
tolerveis pelo rgoestadual de controle de poluio, de 4,2 mm/s
naresultante e de 3 mm/s na componente vertical.
Corrobora tal assertiva o fato de, enquanto naprimeira etapa de
monitoramentos sismogrficos cincodos seis registros obtidos
ultrapassavam tal limite naregio habitada mais prxima da rea de
lavra, na etapasubseqente dos dezessete registros obtidos nasmesmas
condies apenas um o ultrapassou, atingindo4,75 mm/s na
resultante.
Por outro lado, os dados obtidos indicam ser oprincipal fator na
disperso das velocidades resultantesde partcula os desvios nos
tempos nominais de retardodos acessrios de detonao utilizados.
Ensaiosobjetivando a determinao de tempos de retardo detais
acessrios com a utilizao de sismgrafos deengenharia apontaram
desvios que atingem, em relaoaos tempos nominais, 22,35% nos
acessrios de 17 ms,17,20% nos de 25 ms e 4,12% naqueles de 250
ms(Dallora Neto, 2004).
A partir de tais dados, o arranjo de elementos deretardo
utilizado na iniciao da coluna de explosivos,com tempos nominais de
250 ms, disposto de forma adetonar 2 minas instantaneamente, tem
probabilidadede 62,5% de o fazerem em intervalo igual ou superiora
7 ms. Em fogos configurados de forma que suasminas detonem
individualmente, utilizando taisacessrios em conjunto com aqueles
utilizados na
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ligao entre minas com tempos nominais de 17 ms,existe a
possibilidade de ocorrncia de superposiode efeitos de detonao de
minas e mesmo a deinverso na seqncia de detonao em relao
quelaesperada. Uma vez que cinco dos sete registros sismo-grficos
obtidos na segunda etapa de monitoramentosque ultrapassaram os
valores previstos atravs daequao de mxima energia definida a partir
dos dadosprovenientes da primeira contemplavam tal configu-rao,
razovel atribuir sua causa aos desvios nostempos de retardo.
A partir do exposto, tem-se como imprpria, nascondies
observadas, a utilizao conjunta de ele-mentos de retardo com tempos
nominais de 17 ms naconexo entre minas e de 250 ms na iniciao da
colunade explosivos, bem como a elaborao de planos defogo que
contemplem intervalos de tempo entre adetonao de minas, ou grupo de
minas, em intervalosmenores que 25 ms nestas condies. Sugere-se,
ainda,no intuito de minimizar a possibilidade de ocorrnciados
efeitos anteriormente descritos, a substituiodaqueles acessrios
utilizados na iniciao da colunade explosivos, com tempos nominais
de 250 ms, poroutros de 200 ms.
Os nus passveis de ocorrerem como resultadodos desvios
observados nos tempos nominais dosacessrios de detonao do-se sob os
aspectosambiental e econmico. Sob o aspecto ambiental, almdo
incremento do risco de ultralanamentos, provocama detonao de cargas
instantneas diferentes daquelascalculadas para um determinado plano
de fogo, podendopromover nveis de vibrao muito superiores
aoprevisto.
Sua conseqncia, em campanhas de moni-toramento sismogrfico que
objetivem a obteno deequaes que permitam a previso dos nveis de
vibra-o gerados em tais atividades, decorre da possibilidadede sua
adulterao, comprometendo sua aplicao comsegurana, j que tais cargas
instantneas constituem,junto com a distncia entre o local da
detonao e oponto de interesse, a varivel independente de
taisequaes.
Sob o aspecto econmico, o nus decorre dapossibilidade de
ocorrncia de fragmentao e lana-mento inadequados, podendo ainda
causar excessivosdanos ao macio remanescente, com suas conse-qncias
aos desmontes subseqentes.
No caso especfico do local enfocado, a aplicaoda equao obtida a
partir do conjunto de dados dasduas etapas de monitoramento (equao
4) no intuitode atender aos parmetros estabelecidos pela
CETESBcomprometeria seriamente a continuidade dos trabalhosde lavra
nas regies mais prximas rea habitada,com possvel imobilizao de
parte da reserva mineral
nela existente, dadas as restries dela decorrentesem relao carga
mxima de explosivo a ser detonadainstantaneamente.
A partir de tais consideraes desenvolveram-seequaes de atenuao e
de mxima energia, a partirdos dados obtidos em registros
sismogrficos deoperaes de desmonte de rocha, cujos planos de
fogopreviam intervalos de detonao entre minas,
detonadasisoladamente, de 25 ms. Em situao que minimiza osefeitos
dos desvios dos tempos dos elementos deretardo, compreende trs
planos de fogo monitoradosna primeira etapa e cinco na segunda, com
6 e 7registros sismogrficos, respectivamente, tais equaesso assim
expressas:
equao de atenuao:v = 36.003,11 x DE -1,936 (equao 5),
equao de mxima energia:v
max = 53.153,35 x DE-1,936 (equao 6),
com DE, ou distncia escalonada, obtida atravs docritrio de
Ambrasseys & Hendron, uma vez que oscoeficientes de correlao
encontrados foram: critriode Devine, -0,971; critrio de Langefors
& Kihlstrm,0,975; critrio de Ambrasseys & Hendron,
-0,977.
Os valores de v e vmax
so expressos em milmetrospor segundo, da distncia em metros e da
carga mximade explosivos por espera em quilogramas.
A equao de mxima energia ligeiramente maisrestritiva que aquela
obtida a partir dos dados da aprimeira etapa de monitoramentos,
considerando-se suafaixa de utilizao, e cujo emprego, observadas
assugestes propostas, recomendado.
O grfico da Figura 4, construdo a partir dasequaes de mxima
energia, equaes 2, 4 e 6,prevendo velocidade mxima de partcula na
resultantede 4,2 mm/s, permite anlise comparativa das cargasmximas
de explosivos passveis de serem detonadasinstantaneamente, ou carga
mxima por espera,considerando-se a distncia existente entre o local
dadetonao e o local a ser preservado.
A manuteno do programa de monitoramentossismogrficos por parte
da empresa, com a utilizaoem seus planos de fogo de acessrios de
detonao
FIGURA 4. Grfico equao de carga-distncia.
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So Paulo, UNESP, Geocincias, v. 25, n. 4, p. 455-466, 2006
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Manuscrito Recebido em: 5 de agosto de 2006Revisado e Aceito em:
22 de dezembro de 2006
com os tempos sugeridos, permitir a sua validao,alm de propiciar
o aperfeioamento de suas operaescom a anlise de eventuais variaes
no comportamentodas vibraes, considerando os diferentes litotipos
emque as perturbaes foram geradas, bem como asdirees de
propagao.
Finalmente considera-se que adoo de medidas,por parte da
empresa, que visem ao controle dequalidade dos produtos adquiridos,
com nfase aoselementos de retardo, de fundamental importnciapara o
aprimoramento das operaes de desmonte derocha ali
desenvolvidas.
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