Problemas gerados pela extração de rochas

Problemas gerados pela extração de rochas

(Parte 1 de 4)

Tito Luiz de Araujo Neto

Prof. Jules Ghislain Slama, D.Sc.
Prof. Webe João Mansur, Ph.D.
Prof. Moysés Zindeluk D.Sc.

Aprovada por:

RIO DE JANEIRO, RJ – BRASIL JUNHO DE 2006

Problemas Gerados pela Extração de
Rochas e Propostas para Mitigação do
Impacto Sonoro [Rio de Janeiro] 2006
XII, 200 p. 29,7 cm (COPPE/UFRJ,
Dissertação – Universidade Federal

M. Sc. , Engenharia Mecânica, 2006) do Rio de Janeiro, COPPE. 1. Operação em Pedreiras 2. Extração de Rochas 3. Problemas de Ruído e Vibração I. COPPE/UFRJ I. Título (série)

Eu dedico este trabalho: A Deus e a todos os espíritos, que em sua infinita bondade e generosidade me ampararam por toda vida. A meus pais e minha esposa Rose, por sempre me apoiarem e incentivarem a prosseguir nos estudos. A meu filho, para que tenha a certeza que perseverar traz bons frutos. Aos amigos que muito contribuíram para realização deste trabalho.

Agradecimentos:

• Aos professores do COPPE por compartilharem seus conhecimentos e experiências.

• Ao professor Jules G. Slama, por nos acolher junto ao COPPE para a realização deste trabalho.

• Ao amigo Roberto Pinto, companheiro incansável de todas as horas, com sua clareza de opinião e propriedade nas sugestões.

• Ao amigo Alexandre Antonini da empresa VMA engenharia de explosivos e vibrações, por nos aproximar da realidade dos procedimentos e operações com explosivos.

• Ao amigo Marcelo da empresa Grom Acústica e Automação, pelo auxílio na elaboração do mapa de simulação sonora.

• Ao meu irmão Wagner e minha cunhada Andréa pelas sugestões e incentivo.

• A FEEMA pela oportunidade da realização deste trabalho.

• Ao amigo Pedro Alberto R. Couto, do SINDIBRITA, pelas informações disponibilizadas.

Resumo da Dissertação apresentada a COPPE/RJ como parte dos requisitos necessários para a obtenção do grau de Mestre em Ciências (M.Sc.)

Junho/ 2006

Tito Luiz de Araujo Neto

Orientador: Jules Ghislain Slama.

Programa: Engenharia Mecânica Este trabalho tem o objetivo de identificar os principais problemas advindos da exploração mineral, em particular a extração de rocha com a utilização de explosivos, bem como elencar as ações mitigadoras para a redução do impacto sonoro das operações de extração.

Abrange uma pequena apresentação das operações realizadas, do mercado de pedras para a construção civil, das tecnologias existentes para extrações de diferentes produtos, os métodos extrativos, os efeitos e conseqüências das operações das pedreiras no meio ambiente.

Na parte final, é realizado um estudo de caso real, com apresentação de dados medidos e uma simulação utilizando-se o programa Matlab juntamente com a lógica matemática de conjuntos nebulosos (lógica Fuzzy). Com isto buscamos representar o provável incômodo sonoro proveniente das operações de desmonte de rocha.

Abstract of Dissertation presented to COPPE/RJ as a partial fulfillment of the requirements for the degree of Master of Sciences. (M.Sc.)

PROBLEMS GENEREATED FROM THE EXTRACTION OF ROCKS AND

Tito Luiz de Araujo Neto

June/2006

Advisor: Jules Ghislain Slama Program: Mechanical Engineering

This work aims to identify the problems brought by the mineral exploration, in particular from the extraction of rocks with explosive use, as well as rank the possible actions for the reduction of the sonorous impact of the operations of extraction.

It encloses a small presentation of the accomplished operations, the market of rocks for the civil construction, the existing technologies for extractions of different products, the extractive methods, the effect and consequences of the operations of the quarries in the environment.

In the final part, a study of a real case is done, with the presentation of measured data and a simulation using the Matlab program together with the mathematical logic of misty sets (Logical Fuzzy). With this we search to represent the probable sonorous bothering proceeding from the operations of rock dismounting.

vii

LISTA DE DEFINIÇÕESix
CAPÍTULO I – RECURSOS MINERAIS1
1.1 UTILIZAÇÃO DOS RECURSOS MINERAIS1
1.2 CONTEXTO GLOBAL E REGIONAL6
CAPÍTULO I – OPERAÇÕES EM PEDREIRAS1
2.1 EXTRAÇÃO DE ROCHAS1
• RELAÇÃO CARGA E DISTÂNCIA17
• FLUXO DAS OPERAÇÕES25
• NR – 21, TRABALHO À CÉU ABERTO26
2.2 EXPLOSIVOS27
• TIPOS E USOS28
2.3 TECNOLOGIAS DE EXTRAÇÃO46
• MÉTODOS DE DESMONTE A CÉU ABERTO46
• ROCHA ORNAMENTAL34
• ROCHA INDUSTRIAL38
• MINERAIS INCOERENTES46
• DESMONTE HIDRÁULICO46
• CORTE COM MAÇARICO50
• TÉCNICA DO FIO HELICOIDAL50
• TÉCNICA DO FIO DIAMANTADO51
• SERRAS DIAMANTADAS DE CINTA OU CORRENTE58

SUMÁRIO • TECNOLOGIA JATO DE ÁGUA..................................................................... 58

• TECNOLOGIA DA ARGAMASSA EXPANSIVA62
• DESMONTE SUBTERRÂNEO69
CAPÍTULO I – EFEITOS NO AMBIENTE82
3.1 AS CONSEQÜÊNCIAS DA MINERAÇÃO82
PEDREIRAS89
3.3 RUÍDO IMPULSIVO108
CAPÍTULO IV – PESQUISA E NORMAS1
4.1 PESQUISA EM PEDREIRAS1
4.2 NORMAS DE RUÍDO E VIBRAÇÃO118
CAPÍTULO V – VISÃO AMBIENTAL130
5.1 AVALIAÇÃO DE IMPACTO AMBIENTAL130
5.2 A MODERNA GESTÃO DA MINERAÇÃO134
5.3 INFLUÊNCIA DAS CONDIÇÕES CLIMÁTICAS137
5.4 EXPOSIÇÃO DOS TRABALHADORES AO RUÍDO141
5.5 QUALIDADE DO AR148
CAPÍTULO VI – ESTUDO DE CASO152
6.1 MEDIÇÕES E SIMULAÇÕES156
RUÍDO E VIBRAÇÃO172
CAPÍTULO VIII – CONCLUSÃO177
CAPÍTULO IX – REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS179

viii 3.2 PROBLEMAS GERADOS POR DETONAÇÕES EM CAPÍTULO VII – PROPOSTAS PARA MITIGAÇÃO DOS PROBLEMAS DE CAPÍTULO X – ANEXOS............................................................................................ 184

DEFINIÇÕES Afloramento: é a exposição de rocha ou minério na superfície do terreno. Banco ou bancada: sistema de exploração mineral em que a extração do material é realizada em degraus devido as condições topográficas. Beneficiamento ou tratamento: processamento da substância mineral extraída, preparando-a com vistas à sua utilização industrial posterior. BGS: Brita graduada simples, mix de pedra britada com diferentes granulometrias.

BGTC: Brita graduada traçada com cimento, mix de pedra britada com adição de cimento. Bica corrida: Brita 01 e 02 mais pó de pedra, utilizada para subleito de pavimentação.

Bota-fora: local para deposição do estéril da mina e, às vezes, para o rejeito da usina de beneficiamento. Capeamento: camada estéril que recobre a jazida mineral e que deve ser retirada para efeito de extração do minério na lavra a céu aberto. Compartimentação geológica: situação física que alguns minerais se encontram na natureza em função de sua formação geológica.

Cristal: é a forma externa, geometricamente definida, da substância mineral. Desmonte hidráulico: desmonte e desagregação do corpo mineral realizado pelo impacto de um jato d’água lançado por um monitor. Estéril: termo usado em geologia econômica para as substâncias minerais que não têm aproveitamento econômico.

Jazidas aluvionares: depósitos formados por sedimentos transportados pelas águas dos rios que os acumulam em bancos formando jazidas. Jazidas minerais: considera-se jazida toda massa individualizada de substância mineral ou fóssil aflorando à superfície ou existente no interior da terra, em quantidades e teores que possibilitem seu aproveitamento em condições econômicas favoráveis. Lavra ambiciosa: é aquela exercida de modo a dificultar ou impossibilitar o aproveitamento ulterior da mina.

Lavra clandestina: é aquela praticada sem título hábil( de concessão ou licença / registro), que a autorize ou justifique. Mina: é a jazida mineral em fase de lavra, abrangendo a própria e as instalações de extração, beneficiamento e apoio. Mina concedida: é aquela cujo direito de lavra está consubstanciado em ato emanado do Governo Federal. Mina manifestada: em lavra, ainda que transitoriamente suspensa a 16 de julho de 1934 e que tenha sido manifestada na conformidade do artigo 10 do decreto 24.642 de 10 de julho de 1934 e da Lei nº 94 de 10 de setembro de 1935. Mineral: é toda substância natural formada por processos inorgânicos e que possui composição química definida. O mineral não significa somente matéria sólida, pois água e mercúrios em temperatura ambientes são líquidos. Minerais combustíveis: minerais que são utilizados como matérias-primas para a produção de metais. Minerais metálicos: são aqueles que podem ser utilizados como matérias-primas para a produção de metais. Minerais não-metálicos: são aqueles não utilizados para a obtenção dos metais, mas sim como matérias-primas para diversos setores da indústria. Minério: mineral ou associação de minerais que pode, sob condições econômicas favoráveis ser utilizado como matéria prima para a extração de um ou mais metais. Na falta de designação adequada, extensivo também a não-metálicos. Bens minerais carentes: são os que ainda não são conhecidos no território nacional, criando assim a necessidade de importação. Bens minerais deficientes: são aqueles que ocorrem em quantidades insuficientes para satisfazer ao consumo interno, sendo, portanto, necessária sua importação. Bens minerais suficientes: são os que possuem reservas que poderão suprir as necessidades do país em longo prazo, podendo até ser exportado em determinadas circunstâncias. Bens minerais abundantes: são os que, a julgar pelas reservas conhecidas, poderão, além de suprir as necessidades internas, ser exportados sem risco para o abastecimento nacional a longo prazo.

Ocorrência mineral: indícios que poderão indicar a existência de uma jazida mineral. Plano de fogo: detalhamento da distribuição de cargas explosivas. Potencial efetivo: áreas onde existem reservas minerais em volume e quantidade que justifiquem economicamente a extração.

Potencial mineral: áreas e regiões nas quais ocorrem reservas minerais que indicam a possibilidade de sua exploração. Potencial restrito: áreas e regiões nas quais os depósitos minerais ocorrem em pequenas quantidades e/ou baixos teores não se justificando, economicamente, o seu aproveitamento. Recuperação da reserva: relação entre a reserva de minério que pode ser extraída e a sua reserva total conhecida. Rejeito: rochas ou minerais inaproveitáveis presentes no minério e que são separados deste, total ou parcialmente, durante o beneficiamento. Rocha: é um agregado de uma ou mais espécies de minerais constituindo unidades definidas da crosta terrestre. Rocha simples é aquela constituída de um único mineral; rocha composta é a constituída de vários minerais como o granito, composto basicamente de quartzo, feldspato, mica e outros minerais secundários. Superficiário: é o proprietário do terreno, excluindo o bem mineral que porventura nele exista. Rocha fresca ou sã: é aquela em que os elementos originais ou primitivos não sofreram transformações movidas pelo intemperismo. Rocha magmática: é aquela formada pelo resfriamento e consolidação do magma, material em estado de fusão (semelhante às lavas vulcânicas) que se encontram no interior da terra. Ocorrem, como via de regra, em forma de corpos maciços.(Rochas magmáticas, topografia acidentada e corpo maciço. Não apresentam camadas). Rocha metamórfica: é toda originada da ação da pressão e temperatura, sobre outras rochas. Apresentam camadas inclinadas ou dobradas.(Rochas metamórficas: topografia acidentada e mineral orientados em plana inclinada ou dobra). Rocha sedimentar: é aquela formada em regiões topograficamente mais baixas (vales, depressões) pelo acúmulo de sedimentos, que são transportados e depositados nesses locais. Posteriormente, pelo seu próprio peso ou pela cimentação por meio de soluções circulantes, xii ocorre sua consolidação. Apresenta-se em camadas horizontais ou quase.(Rochas sedimentares: Topografia suave a plana, camadas horizontais).

Capitulo I 1.1 UTILIZAÇÃO DOS RECURSOS MINERAIS

A existência de recursos minerais em um certo território é uma decorrência dos fenômenos geológicos que ocorreram ali num passado remoto. Os minerais, geralmente, acham-se largamente disseminados nas rochas, mas poucas vezes formam concentrações passíveis de extração em condições econômicas.

As jazidas minerais são essas concentrações naturais de minérios e minerais que existem como conseqüência de fenômenos geomorfológicos ocorridos em períodos muito anteriores à presença humana, muitos deles ainda continuam a se processar porém a uma velocidade imperceptível no período de uma vida humana.

A formação das jazidas não se realizou de maneira uniforme e constante, mas, ao contrário, em períodos de maior atividade, separados por épocas de relativa serenidade no interior da Terra.

Para a exploração das jazidas minerais são necessárias condições naturais que independem da ação do homem de sua condição socioeconômica ou do desenvolvimento cultural.

Satisfeitas as primeiras, a utilização dos minerais fica condicionada a fatores humanos diretamente ligados à capacidade tecnológica e ao desenvolvimento político e econômico.

A expansão dos conhecimentos tecnológicos nas últimas décadas permitiu estender a maior número de países a possibilidade de utilizar os recursos minerais, ultimamente presenciamos um surto de progresso material que se amplia cada vez mais em todos os continentes.

A exploração dos minerais na Antiguidade foi realizada ao acaso, seguindo os afloramentos que despertavam curiosidade e atenção; com o decorrer dos tempos foram sendo catalogados fatos e observações que orientavam as explorações bem sucedidas e assim acumulou-se uma experiência que vem da mineração na Europa desde a Idade- Média.

Tanto no domínio da pesquisa geológica quanto na exploração e extração dos minérios e no beneficiamento necessário para entregar ao consumidor o produto utilizável, tem havido notáveis aperfeiçoamentos nestas últimas décadas.

Algumas jazidas são facilmente reconhecidas porque se encontram na superfície do solo apresentando características que despertam a atenção pela disparidade com os materiais comuns, ao redor, enquanto outras encontram-se em locais a grande profundidade e só podem ser descobertas por meio de processos geofísicos, geoquímicos ou por sondagens profundas.

As jazidas que afloram na superfície podem ser descobertas facilmente pelos prospectores, pessoas muitas vezes possuidoras de poucos conhecimentos técnicos, mas dotadas de grande capacidade de observação, percepção e persistência.

A descoberta ou estudo de jazidas não aflorantes, ao contrário, exige condições só acessíveis a grupos detentores de avançado desenvolvimento tecnológico e grande disponibilidades financeiras.

Entre as condições que facilitam a exploração dos recursos minerais de um local, salientam-se, além da existência dos próprios recursos, a disponibilidade de energia, o acesso a fontes abundantes de água, vias de acesso e transporte entre zonas de exploração e o mercado consumidor, disponibilidade de técnicas apropriadas e capital necessário à implantação de meios de produção adequados a cada caso.

A existência de uma jazida é condição necessária, mas não suficiente para sua transformação numa mina, com todas as atividades complementares. É indispensável dispor-se de energia para extrair o minério, e leva-lo da forma natural até a forma utilizável, moê-lo, preparando-o para as operações de beneficiamento ou para dimensionamento exigido pelo consumidor.

A água é necessária aos trabalhos de lavagem e enriquecimento, bem como pode ser utilizada para mitigar problemas de poluição do ar.

O transporte é fator de grande importância quando se trata de movimentação de grandes massas, sobretudo de minérios de baixo valor unitário.

O fator tecnológico é decisivo nas explorações minerais e só depósitos excepcionalmente ricos podem suportar técnicas obsoletas ou emprego abusivo de mão-deobra; a mecanização e a aplicação de processos aperfeiçoados constituem-se em condições necessárias para a garantia de êxito na exploração.

Finalmente, todo o conjunto de atividades complexas e intensivas só pode ser realizado se observados os parâmetros de controle e conservação ambiental, aliados à disponibilidade de recursos financeiros e de planejamento que atenda às implicações econômicas e sociais de cada região.

Os recursos minerais são bens esgotáveis, e não renováveis. Sua exploração transforma riqueza potencial em utilidades contribuintes para o bem-estar da coletividade. Pelo fato de não serem reprodutíveis, os recursos minerais vão escasseando cada vez mais à medida que se desenvolve a exploração e a atividade industrial.

O desenvolvimento e aprimoramento das técnicas de utilização e exploração são o meio de que se dispõe para retardar o mais possível a época do esgotamento das fontes de bens primários minerais.

A conservação dos recursos minerais por meio de uma eficiência maior na utilização, poupança no uso dos mais escassos, reciclagem dos materiais empregados e a substituição de processos obsoletos é uma atitude que se impõe em beneficio das gerações futuras.

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