Análise de rupturas do teto imediato em mina de carvão, camada barro branco

• Ano de defesa: 2018
• Autor(a) principal: Pinto, Gabriel Augusto Tôrres
• Orientador(a): Zingano, Andre Cezar
• Tipo de documento: Dissertação
• Tipo de acesso: Acesso aberto
• Idioma: por
• Palavras-chave em Português: Mina subterrânea; Mineração de carvão; Fratura (Engenharia)
• Palavras-chave em Inglês: Coal mining; Rock mass classification; Roof rupture
• Link de acesso: http://hdl.handle.net/10183/223530

A mineração de carvão mineral na porção Sul do Estado de Santa Catarina produz em média oito milhões de toneladas (ROM) por ano, em grande parte produzindo em unidades subterrâneas, que operam utilizando o método câmaras e pilares. As mineradoras utilizam como principal método de sustentação do teto imediato tirantes resinados pró tensionados. Assim como as demais minas de carvão do estado, a unidade mineira em estudo opera em subsolo, a aproximadamente 100 m de profundidade. A operação subterrânea para extração de carvão é caracterizada pela grande quantidade de tirantes instalados e rápido avanço da frente de lavra, fazendo com que a estrutura dessa mina apresente um elevado número de galerias. O presente trabalho realizou a coleta de dados onde ocorreram rupturas do teto imediato, com o objetivo de determinar os fatores preponderantes e causadores das instabilidades. Os dados coletados permitiram a análise geométrica, geológica e geomecânica das rupturas, classificação geotécnica do maciço rochoso, o dimensionamento de suportes subterrâneos e a simulação computacional dos suportes sugeridos. Foram ao todo analisados onze locais de ruptura, que apresentaram características geológicas e geotécnicas semelhantes. Em todos esses locais, houve aumento de espessura da camada de siltito, que sobrepõe a camada de carvão Barro Branco. Essa variação geológica trouxe consequências indesejadas ao sistema de suporte aplicado, uma vez que o tipo de tirante utilizado necessita da ancoragem em camada forte, o que não foi possível, devido ao espessamento da camada de siltito. A análise das rupturas mostrou que a instabilidade do teto imediato da mina está diretamente ligada a alterações na espessura das unidades geológicas que compõe o teto imediato, fazendo com que o sistema de escoramento aplicado se tornasse insuficiente para o cenário geológico encontrado no painel de lavra. As simulações computacionais, através dos métodos dos elementos finitos, avaliaram os suportes sugeridos que indicaram ser mais adequado o uso de tirantes com ancoragem em coluna total, mais rígidos, que apresentam significativa redução do deslocamento das rochas do teto imediato, sendo uma alternativa técnica para evitar novos colapsos em situações semelhantes, em que não se consegue aplicar o efeito suspensão.