1 Introdução 1.1. Generalidades

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1 1 Introdução 1.1. Generalidades Barrick é uma empresa mineradora de ouro com maior projeção mundial, atualmente com operações de minas, exploração e desenvolvimento de projetos nos cinco continentes: América do Norte, América do Sul, África, Ásia e Oceania. A empresa começou no ramo de mineração em 1983 na América do Norte, e no ano de 1993 começou a operar na América do Sul. Nesse ano chegou ao Peru e no ano seguinte após a compra da empresa Lac Minerals se instalou no Chile com a mina El Indio e o projeto Pascua Lama. Em 2001 houve uma fusão entre as empresas Barrick e Homestaje e após compraram a mina Valadero na Argentina. No final do ano de 2005 e começo de 2006, Argentina, Chile e Peru consolidam-se como a região de negócios da América do Sul, representando até hoje um terço das reservas mundiais de Barrick Gold Corporation. Durante o ano de 2006, após a aquisição da empresa Placer Dome, a mina de cobre Zaldivar, localizada no deserto de Atacama, passa formar parte de Barrick South America. A jazida de cobre Zaldivar, está localizada na pré-cordilhera dos Andes na Região de Antofagasta, no Norte do Chile, há aproximadamente 1400 kilometros da cidade de Santiago e uma elevação de 3300 m.s.n.m. (metros sobre o nível do mar) (Ver Figura 1.1). A construção e começo das operações da mina requereram uma inversão de US$ 600 milhões e a sua capacidade de produção original é de 125 mil toneladas anuais de catodos de cobre de alta pureza. Zaldivar é uma mina a céu aberto, onde as bancadas têm uma altura de 15 metros os ângulos pé-topo dos taludes variam entre 38 e 53 graus. As rampas de

2 20 transporte da mina foram projetadas com uma largura de 30 metros, que permite a circulação de veículos de grande tonelagem. Após uma série de etapas de operações na mina e anos de extração de cobre e produção e exportação de cátodos desse material, no ano 2008, o plano mineiro da Companhia Minera Zaldiva (CMZ) planeja a exploração extração de cobre da etapa 8 do Pit e, nesse contexto, foi solicitada a análise geotécnica dos taludes da etapa de exploração à empresa consultora A. Karzulovic & Asoc. Ltda. (AKL). O desenvolvimento do trabalho feito pela empresa AKL, incluiu a revisão e uso da nova informação geológica, geotécnica e estrutural (sistemas de descontinuidades), disponível para a nova análise na área de Geologia e de Geotécnica da empresa CMZ A análise e informes fornecidos na etapa de estudo incluem revisão das propriedades do maciço rochoso, análise de estabilidade dos taludes e, em relação aos resultados e dados obtidos, recomendações para geometria e projeção dos taludes. Figura Localização geográfica Mina Zaldivar.

3 21 A informação inicial para o estudo foi estabelecida com base nas análises e mapeamento geológico feitos nas etapas anteriores pelo pessoal de CMZ nas zonas de bancada e taludes globais, onde foram reconhecidas novas estruturas maiores e falhas a escala da mina além de se considerar um nível de cota de águas subterrâneas de 2990 m.s.n.m. (metros sobre o nível do mar). As propriedades geotécnicas do maciço rochoso adotado nas análises foram inicialmente estabelecidas em base a dados disponíveis na literatura e estudos anteriores da CMZ, mas, aquelas informações que não tenham sido reconhecidas anteriormente ao estudo feito por AKL, foram estimadas nessa consultora, utilizando o critério generalizado de Hoek & Brown (2002). Os estudos de estabilidade foram baseados nos métodos de equilíbrio limite (MEL), aplicando programas computacionais, principalmente o Slide 5.0, na análise das possíveis alternativas de falha que possa desenvolver o talude e a determinação dos fatores de segurança correspondentes, sejam ao nível global ou inter-ramp. Além disso, com o mesmo objetivo, no nível das bancadas foram aplicados os softwares Rocplane 2.0 (deslizamentos tipo planar) e Swedge 4.0 (deslizamentos tipo cunha), todos eles da empresa Rocscience (2005) Objetivo do Trabalho de Pesquisa Geralmente os métodos de equilíbrio limite (MEL) são aplicados em análises de problemas que possam ocorrer em curto prazo e, quando é necessário analisar um grande número de casos para situações de médio e longo prazo. O método permite determinar possíveis superfícies de falha e quão perto o talude está da falha através do cálculo do fator de segurança. Por esse meio é possível também determinar por retroanálises, dados de resistência ao cisalhamento no momento da falha. Existem casos em que, além das análises feitas pelo método de equilíbrio limite (MEL) é conveniente abordar o estudo com a aplicação de um modelo numérico, principalmente devido algumas limitações que apresenta o primeiro método na hora de analisar a estabilidade de um talude complexo.

4 22 Na maioria dos trabalhos feitos com o MEL, a sensibilidade se manifesta no cálculo do fator de segurança quando existem pequenas mudanças nos parâmetros de resistência. O fato de não prever os possíveis mecanismos de falha e não conseguir quantificar a variação de tensões e deformações que se pudessem gerar ao longo da superfície potencial de falha e na totalidade da parede de um talude numa analise com o MEL, faz da modelagem numérica uma boa alternativa para analisar o comportamento dos taludes em obras civis ou no caso dessa pesquisa, nos taludes de grande altura das minas a céu aberto. As vantagens dos modelos numéricos nessa analise em particular, foram aplicadas principalmente devidas ao mecanismo de falha pela matriz rochosa que se apresentou na parede sul da mina Zaldivar como conseqüência do avanço das escavações. Considerando as características geológicas estruturais do maciço rochoso, o método numérico utilizado foi o de elementos distintos ou discretos, o qual permite modelar talude donde os mecanismos de falha estão controlados pelas descontinuidades e em alguns casos pelo comportamento da matriz de rocha. Nesse caso a modelagem foi feita com o código elementos distintos UDEC (Itasca, 2004), aplicando uma análise bidimensional baseado na determinação dos campos de deslocamentos, tensões e velocidades através do método tensão x deformação e, adotando a discretização em blocos deformáveis e um modelo constitutivo plástico de Mohr-Coulomb para representar o comportamento do maciço rochoso Relevância do Trabalho de Pesquisa O fenômeno de falhas ou deslizamento de descontinuidades que não afloram na face dos taludes dentro da geometria projetada, seja do tipo planar ou tipo cunha, é um fato que tem ocorrido em algumas minas a céu aberto no Chile. Umas das causas que explica esse tipo de mecanismo de falha, esta relacionada com baixas propriedades geotécnicas dos materiais que compõem o maciço que, com o avanço das operações em procura do pit final, provoca uma ruptura na matriz da rocha, devido à combinação dos deslizamentos das estruturas ou juntas com a ruptura das pontes de rocha.

5 23 Motivado pelas limitações que apresenta o método de equilíbrio limite para determinar o comportamento desse tipo de estruturas dentro de uma análise de estabilidade, surge a necessidade de desenvolver modelos numéricos que permitam obter informação em relação à variação de deslocamentos, deformação, tensões para uma determinada geometria e nas diferentes etapas de escavação. Assim, o objetivo principal desta pesquisa será programar e aplicar a metodologia de análise para taludes de grande altura (caso das minas a céu aberto) com a aplicação dos diferentes softwares que possam ser aplicados em cada etapa de estudo. Finalmente a aplicação de um modelo numérico com elementos distintos, permitira pré-visualizar os possíveis problemas de instabilidade futuras que possa manifestar a parede Sul, baseado nas atuais prosperidades de resistência e a atual geometria dos taludes. Figura Exemplo de deslizamento de uma descontinuidade não aflorante. Uma análise retroativa back analysis na região colapsada, permitira a calibração das propriedades de resistências para ser aplicadas dentro do modelo numérica e a verificação dessas mesmas propriedades dentro do modelo de equilíbrio limite aplicado na primeira análise de estabilidade feito pela empresa consultora AKL para CMZ.

6 Organização do Trabalho A tese esta organizada em seis capítulos e um apêndice para a descrição das aplicações de metodologias de análise para taludes de grande altura, sendo o caso de análise a parede Sul do pit da mina Zaldivar, propriedade da empresa Barrick South America. O capítulo dois expõe a teoria e conceitos básicos para a determinação de propriedades geomecânicas e, os fatores a levar em conta dentro de uma analisem de estabilidade de taludes de grande altura para a mineração a céu aberto. No capítulo três, existe uma explicação dos distintos modos de falha que se manifestam dentro desses maciços rochosos e as distintas condições que devem se analisar em procura do mecanismo de falha que possa se desenvolver dentro de um talude. O capítulo quatro faz um resumo dos métodos de análise de estabilidade aplicados para os estúdios de estabilidade de maciços rochosos, análise pelo método de equilíbrio limite e análise numérica. O capítulo cinco, diretamente explica e aplica as distintas metodologias para a análise de estabilidade, incluindo a obtenção dos resultados para cada uma delas. Finalmente, o capítulo seis expõe as conclusões gerais desta pesquisa e algumas sugestões baseadas nos resultados obtidos e para futuras pesquisas.