Perfuração e Desmonte de Rochas

UNIVERSIDADE FEDERAL DE CAMPINA GRANDECENTRO DE TECNOLOGIA E RECURSOS NATURAIS

CURSO DE GRADUAÇÃO EM ENGENHARIA DE MINAS

DISCIPLINA

PERFURAÇÃO E DESMONTE DE ROCHAS


OS REQUISITOS BÁSICOS PARA AS OPERAÇÕES

DE PERFURAÇÃO E DESMONTE DE ROCHAS SÃO:

PLANEJAMENTO; SEGURANÇA; EQUIPE QUALIFICADA; OBSERVÂNCIA AOS ASPECTOS LEGAIS.


ASPECTOS LEGAIS

“ A fiscalização dos produtos controlados é de competência do Ministério do Exército, cuja a execução administrativa pode ser delegada a outros órgãos da União, dos Estados e dos Municípios, mediante convênios, a fim de evitar superposição de atribuições”.

(Decreto nº 55.649, de 28 de janeiro de 1965)


ASPECTOS LEGAIS

A Fiscalização Direta dos Produtos Controlados será executada pelo Ministério do Exército, com a denominação de Serviço de Fiscalização de Produtos Controlados, e será executada pelas:

-Sedes das Regiões Militares; -Nas Guarnições Militares; -Nas Unidades Administrativas do Exército.


ASPECTOS LEGAIS A Fiscalização Indireta de Produtos Controlados será

executada:

- Órgãos da Polícia Civil e Militar; - Órgãos da Polícia Federal e/ou Rodoviária; - Autoridades de Fiscalização Fazendária; - Responsáveis Técnicos e Administrativos das empresas.


ASPECTOS LEGAISATRIBUIÇÕES DO MINISTÉRIO DO EXÉRCITO

- Decidir sobre os cancelamentos dos Registros; - Decidir sobre produtos que devem ser controlados; - Decidir sobre a paralisação temporária da empresa; - Decidir sobre os registros das empresas; - Fixar as quantidades de explosivos e acessórios; - Decidir sobre a revalidação do registro das empresas; - Fiscalizar o uso, manuseio, armazenamento, comércio e tráfego de produtos controlados.


ASPECTOS LEGAIS ATRIBUIÇÕES DO SFPC- Efetuar registro das empresas;- Executar a fiscalização;- Executar as vistorias das empresas;- Manter os órgãos de fiscalização e o público informados;- Encaminhar adequadamente os documentos em tramitação à autoridades competentes;- Receber das empresas registradas os mapas trimestrais.


ASPECTOS LEGAIS ATRIBUIÇÕES DOS ÓRGÃOS DE SEGURANÇA PÚBLICA

- Colaborar com o Ministério do Exército na fiscalização;

- Identificar empresas sem registros;

- Fiscalizar os depósitos das empresas registradas;

- Informar qualquer irregularidade ao Ministério do Exército;

- Proceder inquéritos, perícias, em casos de acidentes;

- Fornecer após comprovada habilitação o atestado de Blaster e atestado de Idoneidade, para fim de registro.


ASPECTOS LEGAISAPREENSÕES E PENALIDADES

Controle de tráfego, trânsito sem a Guia de Tráfego; Apresentar indícios de decomposição; Depósito contrariar as normas regulamentares; Manter produtos controlados em locais inadequados; Manter juntos explosivos e acessórios;


ASPECTOS LEGAISAPREENSÕES E PENALIDADES

* Comercializar produtos controlados sem autorização;* Declaração falsa de estoques de produtos controlados;* Dificultar a fiscalização em qualquer etapa;* Interdição da empresa reincidente em infrações;* Cassação do Certificado de Registro;


ASPECTOS LEGAISREGISTRO

* “Certificado de Registro” (validade por 3 anos);* O Certificado de Registro é valido de 01/01 a 31/12;* Obrigatoriedade de revalidação;* Período de revalidação de 3 meses antes até 2 meses depois do

término da validade do registro;* Não obediência gera cancelamento do registro;* Obrigatoriedade de vistorias nos depósitos.

PERFURAÇÃO DE ROCHASOBJETIVOS

“ Abrir furos com a distribuição e geometria adequada dentro dos maciços rochosos para alojar as cargas de explosivos e acessórios iniciadores, minimizando custos e ampliando o ciclo de lavra”.



HISTÓRICO* 2230 AC a 1740 AC – Fabricação de ferramentas e armas.* 0535 AC a 0522 AC – Construções de túneis pelos gregos.* 0036 AC – Criação de ferramentas pelos romanos. * 600 a 1500 (I. Média) – Escavações usando martelos e cunhas.* 1838 a 1848 – Primeiras perfuratrizes a vapor criadas nos EUA.

* 1860 – Primeiras perfuratrizes a ar comprimido. * 1950 – Surge o bit de carboneto de tungstênio.* 1980 – Surge as perfuratrizes hidráulicas.


O QUE É PERFURAÇÃO?

“ É a operação inicial das atividades de uma mina, na qual será utilizada qualquer tipo de explosivos. Normalmente nesta operação utiliza-se perfuratrizes, compressores e operários que juntos perfuram a rocha para aplicação de explosivos.”


REQUISITOS DE PERFURAÇÃO

* Planejar e supervisionar os trabalhos;

* Selecionar equipe de trabalho;

* Selecionar os equipamentos necessários;

* Selecionar as hastes e os bits adequados;

* Inspecionar os equipamentos antes e durante as operações;


REQUISITOS DE PERFURAÇÃO

* Manter bancadas limpas e organizadas;* Evitar bancadas muito altas;* Evitar inclinações exageradas;* Embocar cuidadosamente os furos;* Nivelamento da perfuratriz adequado à topografia e inclinação dos furos;* Executar a manutenção preventiva e corretiva.


SISTEMAS DE PERFURAÇÃO

* Sistema de Percussão;

* Sistema de Rotação;

* Sistema de Limpeza;



Sistema de Percussão Sistema responsável pelo fornecimento de energia ou onda de

choque a rocha, de forma a fragmentá-la. Nesse sistema a energia é transmitida ao punho, que por sua vez transmite a onda de choque para haste e por conseguinte para o bit até atingir a rocha, fragmentando-a. Verifica-se nesse sistema, no intervalo entre duas percussões sucessivas, uma rotação de pequeno arco de círculo.



Sistema de Rotação Sistema que faz a coroa girar entre impactos sucessivos,

colocando-a numa nova posição em que a rocha ainda não está fragmentada. A finalidade da rotação e virar o bit (broca) de forma que o mesmo quebre continuamente novos pedaços de rocha no fundo do furo. Nesse sistema, a rocha é fragmentada a medida que o bit é girado e pressionado contra o fundo do furo.



Sistema de Limpeza Sistema que tem por finalidade apresentar a coroa uma nova

superfície de rocha limpa, mediante a remoção contínua dos fragmentos de rochas no interior do furo. Comumente, são utilizados como agentes de limpeza o ar , a água e a espuma.



Avanço

É o sistema responsável pelo esforço sobre a broca, mantendo a

coroa sempre em contato com a rocha, de modo a se aproveitar

energia percussiva. Esse sistema, aliado à percussão e rotação, faz

progredir o furo. A força de avanço é transmitida mecanicamente à

perfuratriz por meio de corrente ou parafuso.

A perfuração constitui uma das operações da lavra.

A perfuração é a primeira etapa para o desmonte de rochas.

A partir da perfuração é que se obtém as condições de maior eficiência da energia liberada pelos explosivos.

PERFURAÇÃO

Os compressores de ar são máquinas que aspiram o ar da atmosfera, comprimindo-o, reduzindo seu volume e aumentando a pressão.

São os responsáveis pela geração de energia que será empregada pelo equipamento de perfuração.

COMPRESSORES

COMPRESSORES

O ar comprimido serve de fonte de energia necessária ao acionamento da perfuratriz, do sistema de avanço e dos sistemas de apoio e locomoção.

O combustível serve principalmente como fonte de energia para o movimento de rotação.

COMPRESSORES

PERFURATRIZES

CLASSIFICAÇÃO DAS PERFURATRIZES

– PERCUSSIVAS

– ROTATIVAS

– PERCUSSIVO- ROTATIVAS

– BAIXO- FURO (DTH)

PERFURAÇÃO

PERCUSSIVA

– Atua com movimentos descendentes, golpeando a rocha promovendo o corte.

– Executam pequenos movimentos rotativos descontínuos.

– O avanço do equipamento esta diretamente ligado ao volume de rocha demolido e a quantidade de rocha demolida é proporcional a energia de percussão transmitida á broca.

PERFURAÇÃO

ROTATIVA

– São perfurações com movimento rotativo de baixíssimo impacto, trabalhando com pressão constante.

– Demolição por: Corte, Abrasão e Esmagamento

– É necessário para o avanço que a cada instante que se tenha uma nova face livre, a remoção do material desmontado.

– Com isso pretende-se evitar a redução da eficiência e o travamento da broca.

PERFURAÇÃO

PERCUSSIVO- ROTATIVA

– Apresentam rotação continua além de percussão sobre a broca.

– São utilizadas principalmente em furos de grande porte.

– São utilizadas em operações de desmonte de rochas.

PERFURAÇÃO

ETAPAS DA PERFURAÇÃO

– Alinhar a broca e embocar o furo;

– Manuseio e colocação de hastes;

– Retirada das hastes;

– Deslocamento do equipamento do furo concluído até o novo furo;

PERFURAÇÃO

PUNHOS

Transmite a energia de impacto, rotação e de avanço a coluna de perfuração.

LUVAS DE ACOPLAMENTO

Transmite a energia de rotação e faz o acoplamento entre o punho e a primeira haste, entre as hastes e em alguns casos haste coroa.

PERFURAÇÃO

HASTES

São responsáveis pela transmissão da força eletromotriz até a broca e pelo aumento do comprimento da coluna de perfuração.

COROA

Recebe através das hastes de punho a energia liberada pela perfuratriz, transmitindo ao trabalho de perfuração.Recebe também o fluxo de ar ou água para a limpeza dos fragmentos demolidos.

PERFURAÇÃO

BROCAS

Agente cortante localizado no extremo da ferramenta que possui várias configurações, cada uma adequada para furar um tipo de formação geológica.

PERFURAÇÃO

BROCAS

OPERAÇÃO DE PERFURAÇÃO






PERFURAÇÃO

PLANO DE FOGO

SEGURANÇA

DESEMPENHO

SIMPLICIDADE

PLANO DE FOGO

GEOLOGIA

SENSIBILIDADE DA ÁREA

FRAGMENTAÇÃO

DIÂMETRO DA COLUNA DE EXPLOSIVO

ELEMENTOS DO PLANO DE FOGO

BANCADA: forma dada ao terreno rochoso pelos fogos sucessivos, composta de topo, praça e face.

ALTURA DA BANCADA: é a altura do topo ao nível da praça.

AFASTAMENTO: distância entre a face e a linha de furos ou entre linhas de furos consecutivos.

ESPAÇAMENTO: distância entre furos da mesma fileira.


COMPRIMENTO DO FURO: comprimento total do furo, levando em consideração inclinação e sub- furação.

SUB-FURAÇÃO: é a furação abaixo do nível da praça.

CARGA DE FUNDO: carga reforçada necessária no fundo do furo onde as rochas estão mais presas.

CARGA DE COLUNA: carga acima da carga de fundo com uma concentração abaixo da carga de fundo.


TAMPÃO: parte superior do furo, não carregada que tem a função de evitar que os gases provenientes dos explosivos escapem.

RAZÃO DE CARREGAMENTO: é a quantidade explosivos usada para detonar um certo volume de rocha.

PERFURAÇÃO ESPECÍFICA: Relação entre metros perfurados e metros cúbicos de rocha detonada.

BANCADA


DIMENSIONAMENTO DO TAMPÃO: – Tampão igual ao Afastamento ou T=0,8 a 1,3A ;– Tampão < Afastamento resulta em ultra-lançamento ; – Tampão > Afastamento resulta em matacões.

RAZÃO DE CARREGAMENTO:– Razão de Carregamento alta, aumenta-se o

Afastamento ;– Razão de Carregamento baixa, diminui-se o

Afastamento ;– Razão de Carregamento está relacionada com o

lançamento dos fragmentos rochosos .


DIÂMETRO DE FURAÇÃO: – Relacionado com o Equipamento de Perfuração ;– Produção de Rocha por metro perfurado

proporcional ao quadrado do Diâmetro de Furação ; – Diâmetro de Furação é estabelecido em polegadas.

AFASTAMENTO:– Para cada polegada do Diâmetro de Furação pode-se

estabelecer um metro de Afastamento ;– Para um mesmo Diâmetro de Furação e reduzindo o

Afastamento pode-se obter melhor fragmentação e maior lançamento.


ESPAÇAMENTO: – O Espaçamento pode ser estabelecido como 2,5 a

3,5 vezes o Afastamento ;– Essa relação propicia uma boa fragmentação .

SUBFURAÇÃO:– A Subfuração normalmente é adotada como 0,3

vezes o Afastamento ;– Para evitar o surgimento do repé e a manutenção da

Praça no plano horizontal.


ALTURA DA BANCADA: – Depende das condições de lavra e do tipo do equipamento

de perfuração ;– Maior Altura da Bancada maior o desvio no furo ;– A Altura da Bancada esta relacionada à estabilidade da

rocha .

INCLINAÇÃO DOS FUROS:– Os Furos Verticais são muito usados e mais simples;– Os Furos Inclinados são mais adequados pois aumentam

a fragmentação, propiciam mais estabilidade à face da bancada, arrancam melhor o pé e reduzem a ultra-quebra e as vibrações .

RAZÃO DE CARREGAMENTO

TIPO DE ROCHA RAZÃO DE CARREGAMENTO

ÍGNEAS 0,45 a 0,62 Kg/m3

SEDIMENTAR DURA 0,40 a 0,50 Kg/m3

BRANDAS ESTRATIFICADAS

0,15 a 0,25 Kg/m3

PLANO DE FOGO

DIMENSIONAMENTO DO PLANO DE FOGO

– Valores do Afastamento, Espaçamento, Altura da Bancada, Subfuração e Inclinação dos Furos.

– Tipos de Espoletas ( se instantânea ou de retardo);

– Retardos (número e intervalos entre as esperas);

– Seqüência de Detonação;

– Tipo de Explosivo;

– Volume do Explosivo em cada furo;

EXEMPLO DE PLANO DE FOGO

Produção necessária(P)------------------P=1750 m3/ dia

Abertura do britador adequada(Ab)-----------Ab=40” x 42”

η = Ab-400/190 = (40” x 25,4) – 400/ 190 η =3,24

Afastamento(A)----------- A=1,85 x (η)0,5 A= 3,3m


Afastamento(A) ----------------------------------------A=3,3m

Diâmetro do furo(D)-----------------------------------D=3,3”

Altura da bancada(H)---------H=4A A 13,0m ≅

Tampão(T)------------------------T =A T=3,3m

Espaçamento(E)----------------E = 1,3A E = 4,3m

Volume de rocha por furo(V)----V =AxExH V =180,0m³

Nº de furos =Produção/volume por furo Nº f =157 furos/semana


Altura da Coluna de Explosivos– H1 = (H/cos 20º) + 0,3A = 14,8m

Extensão, concentração, massa e densidade da carga de fundo– L = 1,3V = 4,3m – Cf = D2 = 7025,8 g/m – mf = L x C = 30,2 Kg– D = 7025,8 / 3,7x 10-3 = 1898 g/m3 1,8 kg/ m≅ 3

Extensão, concentração, massa e densidade da carga de coluna – L = H1 – 2,3 V = 14,8 – 2,3(3,3) = 7,2 m – Cc = 0,5 x Cf= 3513 g/m 3,5 kg/ m≅– mc = 7,2 x Cc = 25,2 Kg – D = 3513 / 3,7x 10-3 = 950 g/m3 0,95 kg/m≅ 3


Total de explosivos por furoMt = mcf + mcc = 55,4 Kg

Razão de carregamento – Por m3 no corte = Mt / volume por furo = 55,4 / 180 = 0,310 kg/m3

– Por m3 detonado = Mt/ empolamento x volume por furo

=55,4 /( 1,6 x 180) = 0,192 kg/m3

Perfuração e Desmonte de Rochas

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