Mecanismos de ruptura e estudo da fragmentação da rocha

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UNIVERSIDADE FEDERAL DO PARÁ
CAMPUS UNIVERSITÁRIO DE MARABÁ
FACULDADE DE ENGENHARIA DE MINAS E MEIO AMBIENTE

MECANISMOS DE RUPTURA E ESTUDO DA FRAGMENTAÇÃO DA ROCHA

MARABÁ
2011
ANDERSON MEIRELES
ARTUR ALVES
ANTONIO LUCAS DE MEDEIROS
FILIPPE BACELAR
IVO MOACIR SIMÕES
LUCAS LACERDA
LUIZ FRANCISCO MAIA
VINICIUS LIMA

Trabalho apresentado a disciplina de Perfuração e Desmonte deRochas para obtenção da nota parcial. Curso de Engenharia de Minas e Meio Ambiente.

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Profª Eng. De Minas Karina Fischer Lima Santiago - Avaliadora
Universidade Federal do Pará

LISTA DE ILUSTRAÇÕES

FIGURA 1 Fase Semi-Estática (Fonte: Curso De. Min.) 01
FIGURA 2 Variação De Tensão De Pico Com A Distancia Da Parede Do Furo (Fonte: Hagan) 07FIGURA 3 Fraturamento Radial (Fonte: Curso Demin.) 08
FIGURA 4 Fraturamento Radial E Ruptura Por Relexão Da Onda De Choque 09
FIGURA 5 Reflexão De Onda Sobre Uma Cavidade Cilindrica 09
FIGURA 6 Fraturamento Por Cisalhamento (Fonte: Hagan) 10
FIGURA 7 Mecanismo De Ruptura Por Flexão (Fonte: Nitro Bel) 11
FIGURA 8 Fraturamento Por Liberação Da Carga 12
FIGURA 9 Resumo DosMecanismos De Ruptura 12
FIGURA 10 Perfis De Pilha De Rochas Desmontadas 14


SUMÁRIO

INTRODUÇÃO 05
1. FASE DINAMICA 06
2. FASE SEMI-ESTÁTICA 06
3. TRITURAÇÃO DA ROCHA 07
4.1. FRATURAMENTO RADIAL 08
4. REFLEXÃO DA ONDA DE CHOQUE 08
5.2. EXTENSÃO E ABERTURA DE FENDAS RADIAIS 09
5.3. FRATURAS POR CISALHAMENTO 10
5.4. RUPTURA PORFLEXÃO 11
5.5. FRATURAMENTO POR LIBERAÇÃO DE CARGA 12
5. ESTUDO DA FRAGMENTAÇÃO DA ROCHA 13
CONCLUSÃO 15
REFERENCIAS BIBLOGRÁFICAS 16

INTRODUÇÃO

Durante a detonação de uma carga explosiva no interior da rocha as condições de solicitação que se apresentam são caracterizadas por duas fases de ação:
1ª Fase: Há a produção de um forte impacto devido à onda de choque, ligada aenergia de tensão, durante um curto espaço de tempo.
2ª Fase: Atuam os gases produzidos por trás da zona de reação em alta pressão e temperatura, portadora de uma grande energia termodinâmica.
A finalidade do desmonte por explosivos é a de converter a rocha em vários fragmentos menores para que possam ser escavados, transportados e britados pelos equipamentos disponíveis (etapas subseqüentes).Para isso, são necessários quatro fatores:
i) Fragmentação suficiente;
ii) Deslocamento, movimentação e lançamento da pilha;
iii) Redução dos problemas ambientais;
iv) Mínimo de dano ao maciço remanescente.

1 FASE DINÂMICA

A fase dinâmica do processo de fragmentação corresponde à ação das ondas de choque. Inicia-se pela deflagração da reação química do explosivo,termodinamicamente instável.
Para SCOTT (1996), a fase dinâmica corresponde à fase de choque representada pelas ondas de tensão P (compressão) e S (cisalhamento) associadas à rápida aceleração da explosão da parede do furo. A passagem da onda de tensão em volta do furo estabelece um estado de tensão semi-estático.
A fase dinâmica finda com o surgimento gradativo das fraturas tangenciais a partir dasfaces livres. Quando a onda de choque compressiva possui energia suficiente para alcançar a face livre e retornar refletida com amplitude de tensão superior à resistência de tração do maciço rochoso, resulta em fragmentação adequada.

2 FASE SEMI-ESTÁTICA

Esta fase corresponde à ação da pressão dos gases de detonação. Trata-se do trabalho mecânico realizado durante o processo de expansão oudescompressão dos gases da detonação. Ao percorrem pelas fendas e pelas microfissuras resultantes da fase dinâmica, os gases gerados da detonação agem através da ação de cunhas, propagando fendas e fraturas, conforme ilustrado na figura 1. Assim, separam parte do maciço rochoso em fragmentos de rochas. Na medida em que os gases são liberados, ocorre o lançamento dos blocos, consumando-se o desmonte...
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