Client paper: Rockmass classification different ways of interpreting a 3D Leapfrog model

Transcrição

1 LEAPFROG GEO Client paper: Rockmass classification different ways of interpreting a 3D Leapfrog model By Davi Newton Pinheiro da Costa Gomes, Geologist Engineer - Rock Mechanic, AngloGold Ashanti SERRA GRANDE GOLD MINE, GOIÁS STATE, BRAZIL THE PROJECT Serra Grande is located in central Brazil in the state of Goiás, about 5km from the city of Crixás and is owned by AngloGold Ashanti. Serra Grande comprises three mechanised underground mines: Mina III, Mina Nova (which includes the Pequizão orebody) and Palmeiras and an open pit on the outcrop of the Mina III orebody. One dedicated metallurgical plant treats all ore mined. This paper aims to show how the rockmass classification of the mine known as Orebody V was performed, as well as different ways of interpreting a 3D geotechnical model. PRE-FEASIBILITY OF OPEN PIT MINING The study serves as the initial step of the pre-feasibility of open pit mining. Due to the lack of fresh rocks, this classification was performed only on the basis of drill-cores. Most of the drill-holes analysed were drilled at the end of the 1990s, when Serra Grande Mine adopted the procedure to discard the most weathered drill-cores. Significant non-recovered intervals occur due to the existence of cavities developed in karst, as well as in saprolite. The structural data required for the development of the study comes from underground ore-drives. After the drill-cores description, a database was created, which shows the numeric values assigned to each of the individualised intervals, and also the classes to which these intervals are applied. Four classes of rock-mass were identified. These four classes enabled two interpretations of different 3D models. The first interpretation considers the data in a qualitative way, with the direct association of the rock-mass classes and the Down-Dip of the main foliation. The second interpretation also considers Down-Dip, but considers the data in a quantitative way, so the boundaries between the classes are delimited by a geostatistical method which influences the numerical data of the neighbouring intervals. Due to the geological environment where the Orebody V mine is located, it can t be considered as certain that the geotechnical parameters have significant spatial continuity in a specific direction. For this reason, the model interpreted in a qualitative way, with correlated classes, was considered the best option. The case study is provided in the original Portuguese.

2 Modelamento Geotécnico Mina Corpo V AngloGold Ashanti Serra Grande Davi Newton Pinheiro da Costa Gomes. Mineração Serra Grande, Crixás-GO, Brasil RESUMO Este trabalho tem como objetivo mostrar como se realizou a classificação geotécnica do maciço rochoso da mina conhecida como Corpo V, bem como diferentes formas de se interpretar um modelo tridimensional. O estudo realizado serve como passo inicial dos estudos de pré-viabilidade da lavra a céu aberto. Devido a falta de afloramentos na região, esta classificação realizou-se unicamente com base em testemunhos de sondagem. Grande parte dos furos de sondagem analisados foram perfurados no final da década de 1990, época em que a Mineração Serra Grande adotava como procedimento descartar os testemunhos que se apresentavam muito alterados ou decompostos. Ocorrem também significativos intervalos não recuperados, devidos a existencia de cavidades desenvolvidas tanto em carste, quanto em solo e saprolito. Os dados estruturais necessários para o desenvolvimento do estudo foram recolhidos em desenvolvimentos produtivos existentes em subsuperfície. Após a descrição destes testemunhos, criou-se um banco de dados onde constam os valores numéricos (notas) atribuidos a cada um dos intervalos individualizados, e também a classe a que cada um destes intervalos foi incluida. Foram identificadas quatro classes distintas de maciço. Estas quatro classes deram origem a duas interpretações de modelos tridimensionais diferentes. Uma interpretação leva em consideração os dados de forma qualitativa, com a associação das classes de maciço individualizadas e o Down-Dip da foliação principal. A outra também considera o Down-Dip da foliação, porém considera os dados de forma quantitativa, de maneira que os limites entre as classes foram delimitados através de método geoestatístico, o que gerou influência dos dados numéricos sobre os dados vizinhos. Devido ao ambiente geológico em que está inserida a mina Corpo V, não se pode considerar como certo que os parâmetros geotécnicos têm continuidade espacial significativa em uma direção específica, como ocorre com diversos corpos mineralizados. Por esta razão, o modelo interpretado da forma tradicional, qualitativa, de simples correlação das classes foi considerado como válido. PALAVRAS-CHAVE: Geotécnica, Geoestatística, RMR, Interpolação, Interpretação, LEAPFROG. 1 INTRODUÇÃO 1.1 Contexto geológico regional Segundo (Pimentel et al. 2000) o Green Stone Belt Crixás é uma faixa alongada segundo a direção Norte- Sul, com aproximadamente 45km de comprimento e 6km de largura, com um apêndice estreito de direção nordeste, na porção noroeste limita-se a oeste com o Complexo da Anta; a leste e a sul com o Complexo Caiamar; a norte com rochas metavulcano-sedimentares (Sequência Mina Inglesa) e metassedimentos atribuídos ao Neoproterozóico da Sequência Santa Terezinha (Jost et al. 2001, Dantas et al. 2001). A Mina Corpo V está inserida dentro do cinturão de cavalgamentos do Green Stone Belt Crixás, e posiciona-se em um corredor com alta taxa de deformação rúptil. Este corredor segue a direção regional, e com percolação de fluidos hidrotermais, geraram-se zonas hidrotermalizadas distintas. Entre estas zonas hidrotermalizadas está o Corpo V. Esse corredor de deformação é denominado de estrutura IV e possui um mergulho de 32/245. Posiciona-se sobre um grupo de rochas da formação córrego alagadinho (Jost & Oliveira 1991), que compreende metakomatiitos, metabasaltos, intercalações de formações ferríferas bandadas. Ocorrem também xistos carbonosos, metagrauvacas, e dolomitos da formação ribeirão das antas (Figura 1). Figura 1. Mapa geológico regional do Green Stone Belt Crixás. Modificado de Serra Grande.

3 1.2 Contexto geológico local A mineralização do Corpo V ocorre em venulações quartzosas, em uma faixa de aproximadamente 100 metros de espeçura, onde ocorrem intercalações centimétricas de metassedimentos (META_SED) como grafitaxistos e metagrauvacas. Acima do horizonte mineralizado, no hanging wall, ocorre um horizonte distinto de dolomitos (DOL) e uma faixa maciça de metabasaltos (MBA), intercalados com carbonatoclorita xistos (CBCX) (Figura 2). Figura 2. Cava Conceitual. Seção geológica E-W, com visada para N. No footwall ocorrem inumeras duplicações das lentes de metassedimentos, metabasaltos, carbonatoclorita xistos e dolomitos. As cavidades (FENDA) ocorrem preferencialmente em dolomitos, porém são observadas também em meio ao perfil de alteração (SOLO). A direção preferencial da foliação, medida nos desenvolvimentos de subsuperfície foi de 38/ MATERIAIS E MÉTODOS 2.1 Materiais Para a descrição geotécnica dos testemunhos dos onze furos de sondagem, e classificação no sistema RMR, foram utilizadas tabelas com a descrição geológica existente e campos a serem preenchidos com as descrições geotécnicas. Utilizou-se também de martelo de geólogo e ponteira de tungstênio. Para a interpretação dos dados foi utilizado o software LEAPFROG GEO. 2.2 O método de Classificação RMR (Rock Mass Rating System) O sistema de classificação RMR é também conhecido como Classificação Geomecânica (Bieniawski, 1989). Foi desenvolvido para um melhor entendimento da importância de diferentes parâmetros, e também para prover uma ferramenta de design na construção de túneis. O range de valores de RMR varia entre zero e cem pontos de acordo com cinco classificações, sendo que essa pontuação ainda pode ser penalizada por conta de orientações de descontinuidades desfavoráveis aplicado a escavações subterrâneas. A principal vantagem do sistema RMR é sua fácil utilização, contudo pequenas variações na qualidade do maciço rochoso são difíceis de serem detectadas. Os seis parâmetros e a fórmula utilizados para classificar o maciço rochoso são definidos de acordo com a relação (1) abaixo: RMR = A1 + A2 + A3 + A4 + A5 + B (1) O RMR deve ser aplicado dividindo o maciço rochoso em unidades uniformes que contenham características estruturais e geológicas semelhantes. Embora o maciço rochoso seja descontinuo por natureza, deve-se tentar separar o maciço em regiões onde o espaçamento entre descontinuidades (ou frequência) seja uniforme, sendo essas regiões limitadas por zonas de falha, diques, fraturas, entre outras estruturas. O RMR é definido pelos parâmetros citados acima, e os critérios e valores para cada parâmetro estão apresentados na Tabela 1: Tabela 1: PARÂMETROS DO SISTEMA DE CLASSIFICAÇÃO RMR. Parâmetros Fator Peso Resistência uniaxial rocha intacta A Qualidade RQD do testemunho A Espaçamento das descontinuidades A Condição das descontinuidades A Condições da água subterrânea A Ajuste orientação descontinuidades (túneis e minas): B (-12) - 0 Na seção A, cada parâmetro está agrupado em cinco faixas de valores decrescentes que refletem uma redução na qualidade do maciço. Dos cinco parâmetros da classificação, três são relativos a descontinuidades presentes no maciço rochoso, em especial o espaçamento médio que é considerado duas vezes na classificação RMR; primeiro por meio do próprio valor do espaçamento e, segundo, por meio do RQD. Por isso, uma correta estimativa do espaçamento médio das descontinuidades é muito importante. Neste trabalho, o RQD foi obtido através da relação (2), onde A-3 representa fraturamento (Hoek, 1998). RQD= (A-3) (2) Segue abaixo a Tabela 2, onde são divididasas classes do maciço, segundo sistema RMR:

4 Tabela 2: CLASSIFICAÇÃO DO MACIÇO ROCHOSO SEGUNDO O SISTEMA RMR Classe do Maciço Rochoso Descrição do Maciço Rochoso RMR Interpretação realizada através da interpolação dos valores de RMR A disposição espacial dos furos descritos está representada na Figura 4: I Rocha Muito Boa II Rocha Boa III Rocha Razoável IV Rocha Fraca V Rocha Muito Fraca 0-21 Figura 4. Vista oblíqua da cava conceitual e dados RMR. 2.3 Apresentação dos resultados Através da descrição geotécnicade de onze furos de sondagem (Figura 3), tornaram-se possíveis duas interpretações distintas do maciço rochoso. Na Figura 5, pode-se observar a tendência dos menores valores de RMR a se acumularem no talude SW da cava conceitual. Figura 5. Seção SW-NE no centro da cava conceitual. Azimute 350. A representação da soma das notas RMR está em escala de cores. Figura 3. Fotografia aérea com a localização dos onze furos de sondagem descritos e a área da cava conceitual. A primeira interpretação é quantitativa, e se deu através da interpolação linear simples dos valores de RMR obtidos pela soma dos pesos dos parâmetros descritos (1). Através da interpolação linear simples, se estabelece a influência de um intervalo individualizado na classificação RMR, sobre seus intervalos vizinhos. Para esta interpolação foi utilizado o interpolador standard do software LEAPFROG GEO, e seguiu como orientação o Down-Dip da foliação principal. A segunda interpretação é de caráter qualitativo, também seguiu a orientação da foliação principal, porém fez-se a correlação direta das classes de maciço individualizadas na descrição geotécnica (Tabela 2). Observa-se na Figura 6, a interpretação das diferentes classes do maciço. A pior qualidade de maciço, representada classes IV e V, concentram-se no talude SW da cava conceitual, enquanto no talude NE predomina o maciço de classe III, considerado de qualidade razoável. Figura 6. Seção SW-NE no centro da cava conceitual. Azimute 350. Observam-se as quatro classes de maciço distintas pela interpolação linear simples.

5 2.3.2 Interpretação através da correlação direta de classes As notas convertidas em classes de maciço estão representadas na Figura 7: Figura 7. Seção SW-NE no centro da cava conceitual. Azimute 350. Observam-se as quatro classes de maciço, expressas de forma qualitativa. A interpretação através da correlação direta das quatro classes de maciço pode ser observada na Figura 8: A grosso modo observa-se coerencia entre os dois modelos, no que diz respeito à disposição espacial dos quatro maciços identificados na região do Corpo V. Ocorre uma faixa de maciço classe III, que se estende desde a região mais profunda da cava conceitual, por pelo menos 400 metros ao longo do Down- Dip. O maciço classe II predomina em profundidade, tanto para SW, como para NE. O maciço de classe IV apresenta em ambas as interpretações um pequeno volume de rocha, concentrado nos arredores da cava e aflora na porção NE dos modelos. A classe V apresenta-se preferencialmente sobre o talude SW. Comparando-se as duas interpretações, se observa que a correlação direta entre as classes de maciço apresenta um volume maior de maciço classe V, o que expressa uma significativa queda da qualidade do maciço rochoso em ambos os taludes da cava, em relação ao modelo interpolado. A interpolação tende a forçar a interpretação das diferentes classes de maciço prolongando-as segundo o Down-Dip. Por isso, em situações como no talude NE, entre os furos IV-38 e III-79 (Figura 9), há um exagero na interpretação da classe III (Figura 10). Figura 8. Seção SW-NE no centro da cava conceitual. Azimute 350. Observam-se as quatro classes de maciço, expressas de forma qualitativa. Pode-se observar que no talude SW da cava conceitual predomina o maciço de classe muito fraca, enquanto no talude NE, predominam maciços de qualidade razoável a fraca. Figura 9. Seção SW-NE no talude NE da cava conceitual. Azimute 350. Furos IV-38 e III-79. A representação da soma das notas RMR está em escala de cores. 2.4 Análise dos resultados A interpretação e correlação entre as diferentes classes de maciços seguem critérios geológicos específicos, como por exemplo, foliações e falhas. Porém certas minúcias como o grau de arredondamento das linhas, limite entre classes ou contatos geológicos é algo pessoal e varia entre os profissionais que os interpretam. Diante da oportunidade de eliminar interpretações muito particulares, utilizando métodos técnicos como a geoestatística, realizou-se o modelo geotécnico através da interpolação linear simples. Este procedimento teve como objetivo buscar um modelo geotécnico mais preciso. Figura 10. Seção SW-NE no talude NE da cava conceitual. Azimute 350. Exagero na interpretação da classe III. RMR em escala de cores.

6 A maior quantidade de dados relativos às classes II e III gera uma maior influência dessas classes sobre o volume total de rocha do modelo construído através da interpolação linear simples. O que provoca interferências desnecessárias na continuidade espacial da classe V (Figura 12), como a que ocorre no talude SW da cava, entre os furos IV-13 e IV-23 (Figura 11). Figura 11. Seção SW-NE no talude SW da cava conceitual. Azimute 350. Furos de sondagem IV-13 e IV-23. A representação da soma das notas RMR está em escala de cores. Estes problemas na utilização da geoestatística são eliminados ou amenizados apenas com a descrição de mais furos de sondagem e consequente aumento do tamanho do banco de dados e detalhamento da área. Mesmo observando esta continuidade dos valores de RMR no banco de dados utilizado, não se pode considerar como certo, que os parâmetros geotécnicos utilizados na classificação possuem continuidade espacial em um ambiente geológico como o sistema duplex de empurrão do Green Stone Belt Crixás. Para os efeitos de continuidade dos trabalhos de préviabilidade da Mina Corpo V, a céu aberto, considerase como válido o modelo realizado através da simples correlação de classes, apresentado neste trabalho, de forma qualitativa. A concentração do maciço de classe V no talude SW da cava conceitual, é associada a um espessamento do manto de intemperismo, que se estende ao longo do strike da foliação principal e é identificado no modelo geológico, chegando à profundidade máxima de 120 metros. AGRADECIMENTOS Agradeço à minha sempre presente esposa Isabella. Agradeço a minha mãe, pelo apoio e exemplo. Figura 12. Seção SW-NE no talude SW da cava conceitual. Azimute 350. Exagero na interpretação das classes II e III. A representação da soma das notas RMR está em escala de cores. 3 CONCLUSÕES Os parâmetros geotécnicos levados em conta na classificação RMR podem apresentar continuidade espacial em uma direção, como ocorre com mineralizações diversas. Mas isso é extremamente restrito a um ambiente geológico propício. Ao se analisar os dados obtidos através da descrição dos onze furos de sondagem no Corpo V, pode-se observar uma continuidade espacial dos valores de RMR. Contudo, ao se analisar as minúcias do modelo gerado através da interpolação linear simples, concluise que há um espaçamento grande entre os furos de sonda e uma quantidade de dados insuficiente para gerar um modelo geotécnico seguro através de métodos geoestatísticos. Com um banco de dados pequeno, há deturpação da continuidade espacial das classes do maciço. Agradeço à AngloGold Ashanti Serra Grande pela oportunidade, incentivo e investimento. Ao Gerente Geral de Operações Ricardo de Assis. Ao Gerente de Geologia e Exploração Diogo Afonso Costa. Ao Geólogo Marcelo Pereira de Campos, ao Engenheiro de Minas Túlio César Abduani Lima. Agradeço a minha família e demais colegas de trabalho. Mecânica das Rochas para Recursos Naturais e Infraestrutura SBMR 2014 Conferência Especializada ISRM Setembro 2014 CBMR/ABMS e ISRM, 2014

7 REFERÊNCIAS Bieniawski, Z.T Engineering Rock Mass Classifications. John Wiley & Sons p Dantas, E.L., Jost, H., Fuck, R.A., Brod, J.A., Pimentel, M.M Proveniência e idade deposicional de seqüências metavulcano-sedimentares da região de Santa Terezinha de Goiás, baseada em dados isotópicos Sm-Nd e de U-Pb em monocristal de zircão. Revis. Bras. Geoc., 31: Hoek, E Rock Enginnering The application of modern techniques to underground design.3: Jost H., Fuck R.A, Brod J.A., Dantas E.L Meneses P.R., Assad M.L.L., Pimente M.M.,Blum M.L.B., Silva A.M., Spigolon A.L.D., Maas M.V.R., Souza M.M., Fernandez B.P., Faulstich F.R.L., Mcedo Junior P.M., Schobbenhaus C.N., Almeida, L., Silva A.A.C., Anjos C.W.D., Santos A..P.M.R., Bubenick A.N., Teixeira A.A., Lima B.E.M., Campos M.O., Barjud R.M., Carvalho R., Scislewski 80 L.R., Sarli C.L., Oliveira D.P.L Geologia de terrenos arqueanos e proterozóicos da região de Crixás-Cedrolina, Goiás. Rev. Bras. Geoc., 31: Jost H. & Oliveira A.M Stratigraphy of the greenstone belts, Crixás region, Goiás, Central Brazil. Journal of South American Earth Sciences, 4: Pimentel M.M., Fuck R.A., Jost H., Ferreira Filho C.F., Araújo S.M The basement of the Brasilia Fold Belt and Goiás Magmatic Arc. In: U.G. Cordani, E.J. Milani, A. Thomaz Filho, D.A. Campos (editores,) Tectonic Evolution of Smith America. 31stIntern. Geol. Cong., pp.: CONTACT LEAPFROG FOR A TRIAL OR DEMO