Quando trabalhamos no subsolo, criamos uma escavação aberta, um vazio.  Isso cria fatores de risco na mineração subterrânea. Um dos riscos que enfrentamos é a eventual instabilidade da rocha ao nosso redor. Os principais métodos que usamos para prevenir quedas de rochas é a fixação do maciço rochoso com tirantes, telas ou concreto projetado.

Primeiro Parágrafo

Para minimizar os riscos de desplacamentos e contusões devemos ser capazes de identificar quaisquer mudanças nas condições do maciço onde trabalhamos e nos deslocamos. Isso afeta todos no subsolo seja qual for seu trabalho.

Em algumas áreas as condições do maciço rochoso mudam de um dia para outro, em outras, as mesmas poderão permanecer intactas durante um prazo prolongado, mas mesmo assim é preciso verificar regularmente o maciço como parte de um trabalho cotidiano.

Neste artigo vamos ver alguns dos fatores de risco na mineração subterrânea que poderiam colocar você ou os seus colegas de trabalho em perigo.

Para entender o que causa esses riscos vamos olhar a resistência das rochas, a estrutura que causa a formação de placas, blocos ou cunhas e os efeitos que a tensão pode ter sobre a área que lavramos.

 Sua capacidade de reconhecer, compreender e evitar os diferentes fatores de risco na mineração subterrânea é uma parte importante de seu trabalho. Sua leitura do maciço é essencial para sua segurança.

Interpretando as condições do maciço

Maciço Rochoso

Para podermos interpretar as condições do maciço com eficácia precisamos aprender a respeito dos diferentes fatores que influenciam tais condições e como os mesmos se combinam para criar situações de estabilidade e instabilidade. Os três principais fatores que ao se combinaram criam diferentes condições de instabilidade são:

  • Resistência das rochas;
  • Estrutura das rochas;
  • Tensão das rochas;

Vamos examinar esses três fatores separadamente.

A resistência das rochas

As rochas nas minas podem ser fortes e duras em alguns lugares e, fracas e friáveis em outros. A rocha “boa” pode ser cinco vezes mais resistente que o concreto usado nos alicerces de casas ou prédios. A rocha fraca terá apenas uma fração da resistência do concreto.

A resistência da rocha depende do tipo, formato e tamanho das partículas que a constituem. Na realidade, a sua resistência é relacionada à maneira como a mesma se formou.

Podemos medir a resistência da rocha com precisão em laboratórios onde máquinas especiais podem comprimir e tracionar amostras do maciço. A resistência da rocha é igual a força que fazemos para quebrá-la.

Quando se está no subsolo, verificar-se o grau de resistência da parede batendo nas laterais com a barra de sanear. Caso consiga deformar um pedaço de rocha isso indica que a rocha é bastante fraca. Agora se não consegue deforma-la então estamos lidando com o tipo de rocha mais resistente.

A resistência da rocha é apenas um dos fatores que afetam as condições do maciço e talvez não seja o mais importante. Outros fatores tal como a estrutura da rocha pode desempenhar um papel importante em quebras mecânicas.

Estrutura da rocha

O que é a estrutura da rocha?

Quando falamos a respeito de estrutura referimo-nos a qualquer quebra, defeito ou tipo de fraqueza dentro da rocha.

Tais descontinuidades podem estar bastante próximas ou distantes uma da outra, correr em diferentes direções, ser abertas ou fechadas, ásperas ou lisas ou conter material diferente, tal como argila.

Diferentes minas usam outros nomes para descrever estruturas rochosas, alguns termos que você poderá ouvir ou usar onde você trabalha são: Cisalhamentos, juntas, planos de acamamento ou falhas.

Para explicar isso vamos comparar as laterais de um túnel com uma parede feita de tijolos. Uma parede feita de tijolos é composta de materiais manufaturados e sendo os mesmos projetados e montados para atender às certas especificações. Isso deveria resultar em uma parede com pouco ou nenhum defeito. É por isso que existe pouco risco de que caiam pedaços da parede de tijolos.

A presença de estruturas na rocha é uma das principais razões pelos desplacamentos nas minas subterrâneas. Para compreender o tanto que as estruturas são importantes para a estabilidade da escavação precisamos ver o que acontece quando as mesmas interagem uma com as outras.

Onde as estruturas se interceptam podem se formar placas, blocos, cunhas ou pequenos pedaços de rocha.

Quando criamos túneis na rocha significa criar aberturas  onde se expõe uma ou mais estruturas. Isso quer dizer que a rocha, que era estável antes da abertura da escavação, se torna instável depois de lavrada.

Mecânica das Rochas Estruturas nas Rochas

Então, um fator importante na interpretação das condições do maciço é olhar como as estruturas rochosas se combinam para formar um risco de desplacamento.

As estruturas podem também variar de tamanho e quantidade. Em geral quanto mais estruturas houver na rocha, maior o risco de desplacamentos.

Além das estruturas de rochas há muitas características que podem afetar as condições do maciço.

A primeira característica que temos que considerar é, o tanto que a superfície dessas estruturas é escorregadia ou o grau de facilidade delas deslizarem uma contra a outra. Por exemplo, se houver argila ou material escorregadio na estrutura ou se esta for muito lisa, a rocha pode deslizar facilmente. Mas se a superfície da rocha for áspera e ondulada pode ser mais difícil que ela deslize.

A segunda característica de estruturas que precisamos considerar é se estão abertas ou fechadas, se contém pequenas fraturas ou não. As fraturas podem ser formadas através da detonação ou poderão se formar por causa de deslocamentos recentes do maciço.

Se houver uma fratura, a estrutura rochosa poderá não se fixar muito bem e isto permitirá que a rocha se desloque com mais facilidade. Depois precisamos ver se há água fluindo através das estruturas na rocha. As fraturas podem proporcionar espaços para que a água flua. O fluxo de água através das estruturas reduz a fricção, isto contribui para que as rochas deslizem mais facilmente.

Mecânica das Rochas - Água

Então o que acontece às estruturas numa abertura?

Voltemos ao nosso exemplo de uma parede feita de tijolos. Pense nas juntas entre os tijolos com uma estrutura na parede. Normalmente os tijolos seriam ligados um ao outro com argamassa para impedir que deslizassem ou se deslocassem, mas se não houvesse argamassa a parede seria menos estável. Neste caso o peso dos tijolos e a aspereza de suas superfícies seriam as únicas coisas a fixar as juntas horizontais umas com as outras.

Mecânica das Rochas - Tijolos

Mas as juntas verticais entre os tijolos não serão tão estáveis. É por isso que precisamos escalonar os tijolos para que as juntas verticais não se alinhem para proporcionar um plano contínuo de fraqueza.

Uma parede de tijolos pode ser bastante estável mesmo que haja água entre os tijolos. Isto porque o peso e o formato uniforme dos tijolos permitem que estes se combinem em um padrão consistente que seja livre de fendas. Se aplicarmos uma força ao plano da parede, esta pode ajudar a fixar os tijolos uns contra os outros.

Essa força fixadora é uma combinação do peso e da aspereza dos tijolos. A aspereza pode ser considerada como fricção.

Mecânica das Rochas - Força plano da parede

Mas se aplicarmos uma força lateral as juntas e se esta for mais intensa que a fricção, então os tijolos escorregarão e o muro será danificado.

A mesma coisa pode acontecer com as laterais de um túnel. Vamos ver o caso onde as estruturas na parede são ásperas, não tem fendas e são espaçadas distantes uma da outra. Quando a força for no plano das estruturas a rocha ficará travada.

Mecânica das Rochas - Força no plano das estruturas

Com uma força lateral, o resultado poderá ser diferente. Por exemplo, se houver menos fricção sobre as estruturas por elas serem lisas e escorregadias, a força pode empurrar a rocha para dentro da abertura depois de realizar a lavra.

Mecânica das Rochas - Força lateral da parede

Então quando você faz a interpretação das condições do maciço você deve verificar a existência de sinais de água subterrânea, planos de fratura e estruturas deslizantes.

Mas o que falar dos fundos ou tetos de um túnel?

É mais fácil para as rochas nos tetos caírem devido a seu próprio peso. Se pensarmos no exemplo da parede de tijolos novamente, podemos criar uma abertura removendo alguns tijolos, nenhum tijolo cairá até que exponhamos um tijolo inteiro. À medida que aumentarmos a largura da abertura, expomos mais juntas e mais tijolos podem cair.

Mecânica das Rochas - Parede de Tijolos

Então o que impedem que rochas caiam de tetos de aberturas subterrâneas?

Conforme vimos anteriormente, poderá não haver estrutura suficientes para formar blocos. Mas mesmo onde blocos se formam, a posição e as estruturas das rochas podem resultar na fixação dos blocos no devido lugar.

Poderá haver força suficiente para segurar ou grampear juntas as estruturas nos tetos, mas lembrem-se estas forças mudarão com o tempo e a medida que estas forças compressoras se tornarem menos intensas o risco de deslocamento será maior.

Mecânica das Rochas - Força Suficiente

Já falamos muito a respeito de rochas que podem estabilizar uma escavação comprimindo blocos, e o que podem fazer com que as estruturas deslizem ou rochas se desloquem ou caiam. Agora precisamos achar o que induz tais forças no maciço e como afetam o mesmo.

Estas forças que colocam pressão sobre as rochas são denominadas de tensão da rocha.

Tensão da rocha

Podemos considerar a tensão da rocha como sendo a pressão que empurra ou comprime a rocha. Toda rocha, nas áreas que pretendemos lavrar, apresenta algum nível de tensão natural. Isto é semelhante às mudanças de pressão experimentadas por um mergulhador. Quanto mais fundo descermos debaixo da superfície da água, maior será a pressão sobre o corpo. E uma mina, quanto mais profundo descermos muito maior se torna a pressão sobre a escavação.

Há dois esforços principais que precisamos considerar quando fazemos a leitura das condições do maciço. Tensão Vertical e Horizontal

A tensão vertical é causada pelo peso da rocha que pressiona a escavação para baixo. Tensões horizontais ocorrem naturalmente na crosta terrestre. Em algumas minas a tensão horizontal pode ser maior que a tensão vertical e isso pode levar a problemas de controle de maciço.

Tensão na Rocha - Tipos

Mas o que significa a tensão da rocha para nós quando estamos fazendo nosso trabalho no subsolo?

Primeiro, a tensão da rocha não consegue atravessar espaços abertos. De modo que, quando estamos em uma mina subterrânea, nosso corpo não sentirá qualquer efeito. Mas a tensão afetará a rocha ao nosso redor.

A tensão sempre está presente na rocha, independente de escavá-la ou não. Quando se escava as tensões mudam. Ao abrir um túnel, criamos uma abertura ou um vazio. A tensão não consegue fluir através do vazio assim como a água não consegue fluir através de um pedaço de madeira em um rio, a água tem que flui ao redor da madeira.

E da mesma maneira a tensão tem que fluir ao redor do vazio.

Tipos de Tensão nas Rochas - Fluxo

Em ambos os casos haverá algumas áreas onde o fluxo é lento e outras onde é rápido. Se o aumento de fluxo de tensão nos tetos ou nas laterais da escavação forem rápidos, as superfícies da rocha podem ser danificadas.

Rochas sujeitas a auto esforço podem trincar, cair, estilhaçar, deslizar ou serem lançadas para dentro da abertura. Nestas condições você poderá até ouvir ruídos de rochas tais como:  estalos, estouros ou estrondos. Este é um sinal de perigo.

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Este texto foi uma transcrição do vídeo “Mecânica das Rochas – Mina Subterrânea” da AngloGold Ashanti, disponibilizado por Sérgio Eustáquio Neto.” Imagens: Sérgio Eustáquio NetoJakub Friedl.

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