Análise de rupturas de teto imediato nos cruzamentos entre galerias de uma mina subterrânea de carvão

• Ano de defesa: 2019
• Autor(a) principal: Andrade, Marcelo Seggiaro
• Orientador(a): Zingano, Andre Cezar
• Tipo de documento: Tese
• Tipo de acesso: Acesso aberto
• Idioma: por
• Palavras-chave em Português: Tecnologia mineral; Mineração de carvão; Mina subterrânea; Fratura (Engenharia)
• Palavras-chave em Inglês: Coal Mining; Empirical Design of the Support System; Rock Mass Classification Systems; Roof Ruptures
• Link de acesso: http://hdl.handle.net/10183/193373

A unidade de extração mineral em estudo, assim como as demais unidades subterrâneas, atuantes na atividade de exploração do carvão mineral, na porção Sul, do Estado de Santa Catarina, opera através do método de lavra câmaras e pilares a uma profundidade de aproximadamente 100 metros. Nesse sistema, o teto das galerias e os pilares têm, respectivamente, como principal função: promover sustentação estrutural dos carregamentos verticais, exercidos pelas unidades geotécnicas que formam o teto imediato das escavações (roof load), as quais exercem maior pressão aos tirantes, bem como fornecer suporte ao gradiente de sobrecarga dos pacotes rochosos e terrosos, situados acima da camada de carvão (overburden). No presente estudo, nas operações de sustentação do teto imediato das escavações, são rotineiramente empregados tirantes, com (=16mm), 1,40m de comprimento ativo, resinados pontualmente, pré-tensionados e parcialmente ancorados em uma unidade geotécnica mais competente e com melhores características de auto-sustentação. Em antigos painéis de extração da unidade, foram identificadas diversas rupturas de teto imediato, localizadas em regiões de cruzamentos entre galerias, cujo histórico, aponta o início de desenvolvimento, em um período próximo de 2,5 anos após a lavra dos painéis. Com o objetivo de identificar os fatores preponderantes, que ocasionaram o desenvolvimento desse conjunto de rupturas, foram realizadas inspeções em subsolo, as quais permitiram a avaliação de 11 áreas rompidas, com características geológico-geotécnicas e de ruptura semelhantes. Em todas as áreas vistoriadas, foi identificado um espessamento substancial da unidade geotécnica que forma o teto imediato das escavações (unidade 1), além da constatação visual de que a profundidade das rupturas investigadas é controlada por variações ocasionais na espessura, dessa mesma unidade. O novo perfil geológico-geotécnico construído a partir de informações de sondagem e de vistorias em subsolo comprovou, que para esse novo cenário de teto, tirantes com 1,40 metros de comprimento ativo, não se aplicam no reforço do teto imediato por suspensão, uma vez que, o espessamento da unidade geotécnica a ser contida (unidade 1), resultou na exclusão da unidade competente (unidade 2) do intervalo atirantado, acarretando assim, na perda da função exercida pelo sistema de suporte padrão aplicado na unidade, em todas as operações de sustentação de teto. Na proposição de um sistema de contenção mais apropriado, dirigido ao cenário geológico-geotécnico identificado, junto às regiões de caimentos, foram utilizados dois sistemas de classificação de maciços rochosos: Rock Mass Rating – RMR e Coal Mine Roof Rating – CMRR, que integram um conjunto de equações empíricas, aplicadas na determinação das características do sistema de suporte e da dimensão máxima sugerida nos cruzamentos entre galerias em minas subterrâneas de carvão.