Metodos Lavra Camaras e Pilares

Metodos Lavra Camaras e Pilares

Métodos de Lavra Suporte Natural

Câmaras e PilaresCâmaras e Pilares

Câmaras e Pilares

O minério, ca madas “horizontalizadas”, é escavado deixando-se pilares verticais co mo suporte para oteto(back) e piso(floor).

Os pilares são distribuídos regularmente, podendo ter secção circular (menos comum) ou retangular.

Os pilares são distribuídos regularmente, podendo ter secção circular (menos comum) ou retangular.

Os painéis são isolados ou individualizados por pilaresrobustos deno minados Pilares de Barreira.

Este método é freqüente mente utilizado e m minerais não metálicos co mo carvão, calcário, evaporitos, etc.

Câmaras e Pilares Câmaras e Pilares

Câmaras e Pilares Câmaras e Pilares

Câmaras e Pilares

Lavra em Avanço

Favorecimento de Parâmetros Econôm icos

Lavra em Recuo Favorecimento da Segurança

Dimensionamento de Pilares

Como os pilares formam o sistema de suporte, a grande preocupação é a seu correto di mensiona mento.

Dimensionamento de Pilares Considerações no dimensionamento de pilares (1986):

A história de carregamento dos pilares.

Resistência do pilar

Distribuição das tensões no pilar Distribuição das tensões no pilar Interação entre teto, pilar e piso

Tensão Média no Pilar...

Os modelos empíricos consideram a razão entre a resistência do pilar e a tensão “média” no pilar.

w h

Para a estimação da tensão no pilar utiliza-se a teoria da área tributária.

Tensão Média no Pilar...

cacbH

Carregamento não Uniforme 12

Resistência do Pilar

•Resistência obtida em Ensaios de Co mpressãoCo mpressão

•Ajuste Forma e Volume

Resistência do Pilar

P ms σ

Bieni a wski ( US B M) Holland

P ms σ Salamone Munro

Holland Gadoy h EsbeltezdeÍndice =

Fator de Segurança do Pilar

P ms σ

Salamone Munro σ Pilares Quadrados w eq

Carregamento de Pilar

Muitos autores consideram que o carregamento dos pilares não é uniforme

Irá depender das características das rochas Irá depender das características das rochas do teto, piso, do próprio pilar e das dimensões do pilar

Um dos parâmetros mais importantes é a rigidez do teto imediato

Condições de Aplicação

Qualidade Mecânica:

Minério: Baixa a Moderada Encaixantes: Moderada a Elevada

Geo metria: Geo metria:

Tabular “ Horizontal” Grandes extensões Potência Limitada Baixa a Moderada Profundidade

Condições de Aplicação

Teor e Distribuição: –Teores Moderados e distribuição uniforme

Vantagens

Moderada a Alta Produtividade –(sistema cíclico vsSistema contínuo)

Custo Operacional Moderado

Escala de Produção Moderada c a n a ç ã o

Escala de Produção Moderada

Baixa Diluição Boas condições de ventilação c a n

Desvantagens

Inflexibilidade e Rigidez

Baixa Recuperação

Elevado Custo de Investimento Condições de Segurança não Satisfatórias

Tensão sobre o Pilar

Onde os parâmetros necessários para o cálculo da carga do pilar são:

•Profundidade da mineração ou espessura de cobertura (H)

•Peso específico médio ou densidades das rochas que formam a cobertura.

Um valor padrão admitido pela bibliografia (Bieniawski, 1992; Salamon e

•Larguras do pilar (w1 e w2). Se o pilar for quadrado w1 = w2 = w3.

•Largura da galeria (B). Onde a área tributária atinge as galerias do entorno do pilar, no qual o lado da base do prisma (C) é determinado por C = w + B

Carregamento do Pilar

Pode-se relacionar as dimensões do pilar e galeria com a espessura de cobertura por meio de diagramas que determinam a tensão de carregamento de um pilar, sendo pilar quadrado ou retangular (Salamon e Oravecz, quadrado ou retangular (Salamon e Oravecz,

1976).Considerando a curva do gráfico, pode ser determinada a equação da curva (y = axb),

Câmaras e Pilares Câmaras e Pilares

Tensão sobre pilar Tensão sobre pilar

Tensões sobre Pilar... Tensões sobre Pilar...

A resistência do pilar irá depender da sua forma e ta manho

A resistência de uma rocha que é determinada em ensaios de laboratório geralmente é maior do que a resistência do maciço rochoso. Porque os ensaios em laboratório são realizados em corpos a resistência do maciço rochoso. Porque os ensaios em laboratório são realizados em corpos de prova de dimensões pequenas, intactos e sem defeitos

Compressão uniaxial simples está sendo colocado em dívida hoje em dia

A resistência do maciço pode ser estimado pelo critério de Hoek-Brown

A resistência do pilar depende de dois parâmetros relativos a sua geometria: o efeito relativo ao tamanho (size effect) e a forma (shape effect) (Peng, 1986)

Resultados experimentais a partir de testes em rocha e carvão mostram que existe um efeito de redução da resistência com o aumento do tamanho do corpo de prova resistência com o aumento do tamanho do corpo de prova (Fig. 10.5.8).

Bieniawski (1968), determinou o conceito de critical-size strength (tamanho crítico para resistência). Por meio de uma série de ensaios em amostras cúbicas, ele observou que a resistência decrescia com o aumento do tamanho do corpo de prova até chegar a um tamanho crítico de aproximadamente 150cm de lado do cubo.

Pode ser concluído que essa resistência crítica pode ser aplicada à resistência in-situ do pilar de carvão. Uma relação muito utilizada para estimativa da resistência da rocha in-situ a partir de ensaios de laboratório é apresentada por Hustrulid (1976)

A razão largura/altura do pilar (para pilares retangulares considerar a menor dimensão lateral) representa a maior influência na resistência do pilar e no seu comportamento resistência do pilar e no seu comportamento na relação tensão-deformação, principalmente após o limite de proporcionalidade da curva tensão- deformação, i.e., após a tensão de ruptura de um pilar.

A resistência do pilar (em função do efeito forma) é determinado por duas fórmulas empíricas básicas: uma linear e outra em forma de potência

• São função da resistência do maciço, altura e largura do pilar

• Os parâmetros A, B, α e β dependem das características do carvão e podem ser estimados por ensaios com CP de diferentes razões w/h

• Vários autores apresentaram fórmulas empíricas nos últimos 40 anos

• Todas elas baseadas na duas fórmulas abaixo

Modificações da fórmula de Salamon ao longo dos anos

A recuperação é função da área minerada (área das galerias) e a área deixada para os pilares de sustentação

Tipos de ruptura em pilares • Ruptura controlada e não controlada

• Na ruptura controlada as tensões são manifestadas em forma de deformação do pilar e caimento de em forma de deformação do pilar e caimento de blocos das paredes.

• Na ruptura não controlada as tensões são acumuladas em forma de energia que escoam de forma súbita quando a resistência de pico do pilar é atingida

Ruptura não controlada ocorre porque as tensões de um pilar que sofreu ruptura são transferidas para os pilares adjacentes (já carregados), ultrapassando a resistência dos mesmos, tendo como conseqüência suas rupturas;

A ruptura não controlada é função: –da razão w/h

–a razão de extração era superior a 60%

–o fator de segurança estimado estava em torno de 1

–a rocha do teto é rígida, maciça e consegue manter grandes vãos vazios sem provocar caimentos de teto

Tipos de ruptura em pilares...

• Pilares esbeltos (slender pillar): com razão w/h<3, os quais são sujeitos a rupturas súbitas

• Pilares achatados (squat pillar): com razão w/h>10, os • Pilares achatados (squat pillar): com razão w/h>10, os quais estão sujeitos a rupturas das paredes do pilar, que não estão confinadas. Ocorre o caimento de blocos

• Pilares intermediários (intermediate): com razão w/h entre

3 e 10, os quais possuem ruptura por escoamento, onde o pilar apresenta deformações à medida que é carregado

Colapso de pilares

• Como mencionado anteriormente, as tensões no pilar não são uniformes, ruptura irá iniciar nas bordas (paredes) do pilar e propagar até sua total rupturaruptura

• A ruptura do pilar pode ser súbita (não-controlada) ou progressiva (controlada)

• Para que uma ruptura seja progressiva o pilar deve possuir resistência residual, após sua resistência crítica, que é função das dimensões do pilar, do carregamento e da fricção entre o pilar, o teto e o piso

A resistência residual ocorre quando o pilar possui uma porção intacta no seu interior

• A probabilidade de uma ruptura súbita é maior quando a razão w/h do pilar é inferior maior quando a razão w/h do pilar é inferior a 3 (três)

• Existe também a influência do desmonte na fragmentação periférica do pilar

Os modos de rupturas de pilares podem ser gradual ou súbita

• Na ruptura gradual o pilar mostra sinais que está rompendo, na forma de caimento de fragmentos rompendo, na forma de caimento de fragmentos da parede (spalling), deformação e surgimento de fraturas (slabbing). Esse tipo de ruptura pode ser contido, dependendo do tempo

• Esse tipo de ruptura é chamada de colapso controlado (controlled collapse)

Rupturas súbitas não mostram sinais aparentes ou demorados de colapso. Uma vez o processo iniciado, ele não pode ser contido.

• Esse tipo de ruptura é chamada de colapso sem• Esse tipo de ruptura é chamada de colapso sem controle (uncontrolled collapse).

• Um pilar pode ter ruptura controlada ou não controlada, dependendo do comportamento mecânico da rocha do pilar, do teto e piso.

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