MATERIAIS DE CONSTRUÇÃO ROCHAS - EXTRAÇÃO

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1 MATERIAIS DE CONSTRUÇÃO ROCHAS - EXTRAÇÃO

2 EXPLORAÇÃO E PROCESSAMENTO DE PEDREIRAS

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6 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.

7 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.

8 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.

9 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

10 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.

11 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.

12 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.

13 ROCHAS: EXPLORAÇÃO As operações do processo de desmonte a fogo são: 1. Perfuração 2. Explosão 3. Remoção da rocha

14 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

15 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 tunes, para evitar a formação de poeira.

16 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.

17 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 e acabamento de cortes e valas de drenagem Transportadas manualmente a pequenas distâncias e em caminhões.

18 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 2 a e 3 a categorias desmonte para produção de rachão para enrocamento perfuração para ancorar muros atirantados

19 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. muito versátil. A angulação frontal ou lateral é

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22 ROCHAS: EXECUÇÃO DO DESMONTE BANCADAS Praça, face e topo. Planejamento das bancadas para facilitar o desmonte.

23 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

24 ROCHAS: EXECUÇÃO DO DESMONTE Diâmetro das perfurações (f ): As gradezas do plano de fogo dependem do f Tipo de equipamento Diâmetro de perfuração (") Perfuratriz manual 1 ¼ Wagon drill 1 ½ a 2 ½ Perfuratriz sobre trator 2 a 5 Conjunto de perfuração 4 a 10 (ou mais)

25 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: perfuração. o afastamento teórico (Vt) é igual a 45 vezes o diâmetro da Devido a desvios por desalinhamento das perfurações, prático Vp: Vp = Vt 0,02H (linha singela) Vp = Vt 0,05H (linhas múltiplas) Sendo H a altura da bancada define-se o afastamento

26 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

27 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 1 ¼ " Wagon drill 3 a 9 m 1 ½ a 2 ½ " Perfuratriz sobre trator, coroa normal 6 a 18 m 2 a 5 " 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 3 ½ a 7 " Conjunto de perfuração 30 a 60 m 4 a 10 " (ou mais)

28 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.

29 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:

30 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.

31 ROCHAS: EXECUÇÃO DO DESMONTE

32 ROCHAS: EXECUÇÃO DO DESMONTE

33 Vídeo: Agregados Caltec

34 ROCHAS: EXPLOSIVOS CONSUMO DE EXPLOSIVOS RAZÃO DE CARREGAMENTO A razão de carregamento é expressa em quilos de explosivo por m 3 de rocha (em geral, detonada, medida no transporte). Consumo de explosivo por m 3 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.

35 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. São mais estáveis que os explosivos comuns necessitam de uma maior quantidade de energia para iniciar o processo de detonação energia esta geralmente fornecida pela ação direta da detonação de um explosivo primário É o caso das Dinamites, gelatinas, ANFOS (mistura de Nitrato de Amônio e Óleo Diesel), lamas, etc...

36 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/cm 3. 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.

37 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.

38 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.

39 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.

40 ROCHAS: EXPLOSIVOS ESCOLHA DO EXPLOSIVO Condições de entorno Características da rocha Presença de água Região de aplicação (coluna, fundo) Diâmetro dos furos Cu$to Características do explosivo Pressão de explosão Velocidade de detonação 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.

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