Projeto de desmonte de rocha em bancadas

Plano de fogo a céu aberto e desmontes esculturais
com José Lúcio Pinheiro Geraldi
Desmonte de rocha
a céu aberto

Desmonte de rocha em bancadas
• Para o bom andamento de um serviço de escavação de rocha, é
necessário projetar e preparar no campo as denominadas frentes
livres de escavação
– Bem projetadas e implantadas logo ao início dos serviços, para obter os
melhores resultados nas operações de perfuração, detonação, carga e
transporte da rocha detonada
• A melhor solução é subdividir o perfil topográfico do maciço a escavar
em níveis ou praças de serviço
– O primeiro nível deve estar próximo da cota mais alta do projeto de
escavação ou plano de lavra
– Os níveis seguintes serão implantados de forma descendente, mantendo-
se a mesma altura (desnível) entre as praças

• A altura entre os bancos - - é estabelecida
conforme as condições geológicas – geomecânicas
do maciço e os volumes a desmontar

• Uma bancada é definida por três planos de corte
dois horizontais e um vertical ou subvertical:
– Plano horizontal superior - topo da bancada
– Plano inferior - pé da bancada
– Plano vertical - face da bancada, ou frente livre de
detonação
Este planejamento para as escavações de rocha a céu aberto é
denominado desmonte em bancadas. É muito utilizado em obras
de grande vulto e principalmente nas minerações, onde grandes
volumes de rocha são escavados diariamente

• Altura das bancadas - até 20 m
– Normalmente entre 8 m e 15 m, por questões de
segurança e facilidade de adaptação a diversos tipos de
perfuratrizes e equipamentos de carga
• A altura das bancadas - desnível entre as praças de
trabalho - determina a profundidade dos furos para as
escavações de rocha com explosivos
• Os taludes resultantes - frentes livres - não devem ser
muito altos, para evitar problemas de natureza
geotécnica
– principalmente para as operações de carga e transporte
realizadas na praça ou nível inferior

• A largura de uma praça em um desmonte de
bancadas deve obedecer à seguinte relação:
• O perfil das bancadas deve ser mantido durante
todo o período de escavações
– Atenção aos problemas de estabilidade das frentes
durante e após os serviços
– Projetar corretamente:
• taludes finais e sua inclinação
• largura das bermas residuais - antigas praças
• desmonte escultural na linha final de corte (off set) dos
taludes

Exploração de pedreiras

Plano de fogo - Definição
• Projeto executivo para o desmonte de rocha
com uso sistemático de explosivos, onde são
definidos e apresentados preliminarmente:
– o plano de perfuração
– a qualificação e quantificação dos explosivos
– os esquemas de ligação e iniciação entre os furos
que serão detonados
Como todo projeto executivo, o plano de
fogo pode (e deve) sofrer ajustes, adaptações
e correções, conforme as observações de
campo nas primeiras detonações

Plano de fogo - Parâmetros
• Profundidade do furo –
• Inclinação do furo –
• Diâmetro de perfuração –
• Afastamento -
• Espaçamento –

• Malha de perfuração –
• Área resultante do produto AFASTAMENTO X
ESPAÇAMENTO entre furos de uma detonação
• Para maior fragmentação da rocha, deve-se diminuir
, mantendo a área da malha
• Quanto maior a área da malha, menor o número de
furos a executar - e menor o custo de perfuração

Plano de fogo – Fragmentação da rocha

Exemplo prático:
Para perfurar e desmontar uma rocha utilizando um diâmetro de
3“, a malha máxima (S) para a locação dos furos na bancada
seria de 11,70 m², sendo:
= Afastamento = 3 m
= Espaçamento = 3,90 m
• Na prática, esta relação sofrerá ajustes e reduções para se adaptar às condições
locais do maciço e atender às expectativas quanto ao maior ou menor grau de
fragmentação da rocha
• Os maciços com planos de fraturas ou de xistosidade bem definidos
(descontinuidades atuantes) exigem malhas de perfuração mais reduzidas, para
uma fragmentação mais homogênea

• Sub-furação – – repés
• Volumes de escavação –
– Volume por furo / volume total
• Razão linear de perfuração -
• Razão de carregamento –
– Quantidade de explosivo por metro cúbico ou tonelada (mineração) de rocha a
desmontar
– De 0,3 a 0,6 kg/m3 – faixa econômica para o desmonte das rochas mais comuns
no Brasil, como granitos, basaltos, gnaisses, calcários e arenitos
– Rochas mais densas e resistentes, como as hematitas compactas, também
exigem uma elevação da RC, entre 0,60 e 0,80 kg/m³
– Para escavações mais confinadas a RC pode ser dobrada

• Tampão –
Tampão com metragem
acima do que determina
esta relação
Tampão com metragem
muito inferior
grandes blocos de rocha no topo da
bancada, fora da faixa de
fragmentação projetada
lançamentos de lascas de
rocha pela boca dos furos

• Carga explosiva por fogo –
– Produto entre o volume total de rocha a desmontar em uma detonação e a
razão de carga prevista
C = VT X RC
• Carga explosiva por retardo
• Carga máxima por espera -
– Carga explosiva contida no(s) furo(s) a ser detonado(s) no mesmo instante
ou em um intervalo de tempo, propiciado pela utilização de retardos
– Parâmetro importantíssimo em um Plano de Fogo projetado para
desmontes cuidadosos, próximos de edificações, em vista das vibrações
pelo terreno geradas nas detonações

• Ligação (iniciação) dos furos
– Em uma mesma detonação pode-se detonar:
• um furo isolado
• 2 ou 3 furos interligados
• uma linha ou várias linhas de furos
As espoletas elétricas tiveram seu uso praticamente encerrado devido ao perigo de
iniciação espontânea, provocada por correntes de eletricidade estática induzidas no
maciço.
– Estas correntes são geradas por descargas elétricas (raios) e podem atingir
distâncias quilométricas ao longo dos maciços.
Os iniciadores mais utilizados em desmontes de rocha a céu aberto são os cordéis
detonantes e os iniciadores de pressão (NONEL) - materiais e acessórios (retardos)
completamente antiestáticos.

Modelo do
plano de
fogo básico

Carregamento e ligações entre furos

Observações importantes
• Rochas mais elásticas ou alteradas exigem tempos maiores de
retardos
• Rochas mais duras e tenazes pedem intervalos reduzidos de tempo
• Para melhor fragmentação da rocha, aumentar o número de
retardos por fogo
• Um número menor de retardos provoca um maior lançamento da
pilha desmontada
• Diversos esquemas de ligação devem ser testados para se conseguir
a melhor relação fragmentação – lançamento

Detonação de bancada - fragmentação

Desmonte secundário - Fogacho
• É uma segunda operação de perfuração/detonação
necessária para reduzir grandes blocos de rocha
produzidos no desmonte primário em bancadas
• Os blocos grandes – matacões - podem ser
provenientes de:
– Malhas de perfuração inadequadas
– Tampões com grande profundidade
– Explosivos e razão de carga mal dimensionados
– Geoestrutura do maciço em escavação
– Má distribuição de retardos

Desmonte secundário - Fogacho
• O fogacheamento de blocos onera os custos do
desmonte mas é inevitável em alguns casos e deve
ser previsto nos orçamentos, principalmente quando
a rocha escavada se destina a britagem.
• Principalmente em zonas urbanas ou proximidades,
os desmontes secundários são executados
mecanicamente, com rompedores hidráulicos
pesados ou com a utilização de argamassas
expansivas.
– metodologias de maior custo que o fogacheamento com
explosivos

Desmonte secundário
Fragmentação com rompedor hidráulico

Desmonte escultural
Escavações a frio

Desmonte escultural - Definição
• Conjunto de técnicas especiais de perfuração e detonação de
rocha, utilizadas tanto em escavações a céu aberto como em
subterrâneo, com as seguintes finalidades principais:
– Melhor definição dos taludes finais nos desmontes a céu aberto e dos
contornos resultantes de escavações subterrâneas
– Maior estabilidade dos taludes, paredes e contornos finais de cavas e
estruturas subterrâneas
– Evitar ou minimizar a formação de overbreaks em taludes, paredes, abóbadas
e soleiras - principalmente naquelas que serão revestidas com concreto
– Evitar danos - maceração do maciço rochoso remanescente de uma escavação
– Minimizar a necessidade de aplicação de tratamentos posteriores
– Promover os cortes necessários para a produção de blocos de rocha bem
conformados (granitos e mármores para fins ornamentais)

Talude de corte rodoviário escavado com técnica de desmonte escultural

• Existem 4 técnicas principais para o
desmonte escultural, utilizadas tanto na
construção civil como na mineração:
– Pré-fissuramento – presplitting
– Detonação amortecida – pós-fissuração -
cushion blasting
– Fogo cuidadoso - smooth blasting
– Perfuração linear - line drilling.

Pré-fissuramento - Presplitting
• É a mais usual de todas as técnicas de desmonte escultural.
• Compreende a execução de uma linha reta de furos
acompanhando o off set do talude, ou da parede rochosa final de
um corte
Estes furos devem ser:
– Coplanares
– perfurados com o melhor paralelismo possível
– distribuídos na linha com espaçamentos reduzidos: entre 0,40 m e 0,80 m
• As cargas explosivas também são reduzidas
– distribuídas e espaçadas ao longo do furo
– presas em cordel detonante
– com razão de carga variando entre 0,20 kg e 0,40 kg por metro quadrado de
talude final (área de corte)

• O pré-fissuramento deve ser sempre executado em uma
detonação preliminar, isolada das demais
• O espaçamento entre os furos e a razão de carga podem
variar sensivelmente, de acordo com o tipo de rocha e suas
condições estruturais no local do serviço
• Para atender às exigências de cada projeto quanto à
precisão do corte, é fundamental realizar testes iniciais que
possibilitem o ajuste destes parâmetros
• A perfuração é feita com marteletes pneumáticos e brocas
integrais ou com carretas de perfuração
– os diâmetros de furos não devem ultrapassar 64 mm (2¹/²”)

• Além dos cuidados na marcação
topográfica e na perfuração, são
utilizados:
– equipamentos seccionados especiais
para a perfuração: hastes-guia e
coroas retrac
– Gabaritos e equipamentos de
controle de paralelismo e
alinhamento de furos:
Para garantir o alinhamento e o paralelismo dos furos, a melhor
opção é a perfuração mais rasa (menos de 10 m).
Os furos com profundidades maiores costumam sofrer desvios
significativos

• O carregamento é feito com explosivos
encartuchados, de diâmetro bem inferior ao do
furo que permitem:
– Uma melhor distribuição da carga no seu interior
– Contato mínimo com as paredes do furo
Atualmente, uma prática comum é a utilização de cordel detonante especial com
uma pequena carga explosiva de fundo, sem a colocação de cargas explosivas
espaçadas ao longo dos furos.
Para possibilitar esta prática, os fabricantes fornecem o cordel NP-40 e o cordel
NP-60, com 40 g/m e 60 g/m de nitropenta, respectivamente

• Para a detonação do pré-fissuramento:
– todos os furos são ligados a uma linha-tronco de cordel detonante (ou nonel
instantâneo), preferencialmente sem retardos;
– A detonação instantânea e muito veloz de furos muito próximos gera uma
grande tensão - esforço cisalhante que atua na direção da linha de furos.
• Em alguns casos, para orientar melhor este esforço cisalhante, o
pré- fissuramento pode ser realizado com a alternância de furos
carregados e vazios.
• A detonação do pré-fissuramento cria um plano de corte isolando a
porção de rocha a ser escavada do restante do maciço,
protegendo-o da ação das futuras cargas explosivas.

• Para executar as detonações posteriores do desmonte, a distância entre a
linha já pré-fissurada e a última linha de furos do desmonte deve ser
ajustada no campo
– Em princípio, deve ser igual ou maior que o afastamento utilizado no plano
de fogo previsto para o desmonte
A melhor definição das linhas de corte aliada à possibilidade de preservação dos taludes
e do maciço remanescente, justifica a aplicação quase que obrigatória desta técnica nas
escavações mais confinadas, como canais, fundações, estruturas de casas de força e
vertedouros - que serão revestidos posteriormente com concreto.
A não utilização do pré-fissuramento na escavação destas estruturas terá como
conseqüência direta o surgimento de overbreaks, aumentando o consumo de concreto e
produzindo situações de instabilidade nos cortes de rocha, que em muitos casos
necessitarão da aplicação de tratamentos diversos e até mesmo de reforços nas
estruturas de concreto.

Detonação amortecida / Pós-fissuração
Cushion Blasting
• Semelhante ao pré-fissuramento
– envolve os mesmos cuidados e procedimentos
quanto à perfuração e ao carregamento dos furos
com cargas espaçadas
• A diferença é que:
– a detonação dos furos da linha de offset do corte
será realizada ao final, em conjunto com a última
etapa das escavações do núcleo do corte em
execução.

Cushion Blasting
Talude final de cava (pit) de mina escavado com detonação amortecida (pós-fissuração)

Cushion Blasting
• A detonação amortecida é mais utilizada para cortes de rocha em áreas e
seções geométricas de projeto mais amplas
• A primeira etapa atende ao desmonte primário de uma porção central
(núcleo), utilizando malhas de perfuração adequadas
– São deixadas bermas laterais nos cortes, normalmente com larguras de 8 a 10m
• A linha de talude final é então perfurada segundo os parâmetros e
medidas estabelecidas para a utilização da detonação amortecida ou
pós-fissuração
– furos espaçados de 0,80 m a 1,20 m
– O tempo de retardo deve ser de no mínimo 50 m entre os furos do desmonte da
berma e os furos da pós-fissuração

Cushion Blasting
• A linha de detonação amortecida deve estar afastada dos últimos
furos do desmonte de bermas, com uma distância equivalente a uma
vez e meia o afastamento que está sendo utilizado neste desmonte.
• Os diâmetros dos furos da linha de pós-fissuração também não
devem ser superiores a 2 ½” (64 mm), como no pré-fissuramento.
• As cargas explosivas, com cartuchos de menor diâmetro, também
serão espaçadas no interior dos furos e interligadas por cordel
detonante (ou nonel instantâneo), como no pré-fissuramento.
Entretanto, a distribuição de carga é superior, variando entre
0,30 kg/m² e 0,50 kg/m² de talude rochoso

Cushion Blasting
• Cordéis detonantes tipo NP-40 e NP-60 também
podem ser utilizados, como no pré-fissuramento
• Para taludes finais que não receberão
revestimento, a detonação amortecida é mais
vantajosa do que o pré-fissuramento
– Sua aplicação correta:
• minimiza a formação de overbreaks
• preserva o maciço remanescente
• reduz a necessidade de aplicação de tratamentos
posteriores

Fogo cuidadoso – Smooth blasting
• Técnica de desmonte escultural semelhante à detonação
amortecida, porém, aplicada em abóbadas de túneis ou contornos
de escavações subterrâneas.
• Consiste na execução de furos sub-horizontais ao longo das linhas
de contorno, com espaçamentos reduzidos, entre 0,40 m e 0,60 m.
• Devem ser acionados na detonação da frente de escavação
(cabeceira), no último tempo da escala de retardos estabelecida
no plano de fogo.
• As cargas explosivas também devem ser espaçadas nos furos
utilizando o cordel detonante.
– distribuição entre 0,20 kg/m² e 0,50 kg/m²

• “Churrasquinhos”:
– Técnica bastante empregada, em que as cargas explosivas são
espaçadas e fixadas em taliscas de madeira ou lascas de bambu,
depois colocadas nos furos do smooth blasting.
• Os melhores resultados do fogo cuidadoso são obtidos com
espaçamentos ainda mais reduzidos ou até mesmo com a intercalação de
furos vazios.
• É cada vez mais usual o carregamento dos furos somente com cordel
detonante tipo NP-40 ou NP-60 e uma pequena carga explosiva no fundo
de cada furo.
• O espaçamento entre furos e a distribuição das cargas explosivas devem
ser ajustados de acordo com as condições geomecânicas da frente de
escavação.

Escavação de túneis em rocha
Aplicação correta do smooth blasting

Escavação de túneis em rocha
Overbreaks gerados pela
não utilização do smooth
blasting, interferindo na
conformação da seção
de projeto.

Perfuração linear – Line drilling
• Técnica de desmonte escultural desenvolvida para
obter as melhores definições dos planos de corte de
taludes finais e paredes nas escavações de:
– áreas confinadas - poços e cavas de fundação
– lavra de granitos e mármores com fins ornamentais
• A metodologia consiste na perfuração preliminar de
linhas de furos com espaçamentos reduzidos (entre
0,10 e 0,20 m) e absoluto controle do seu
paralelismo, acompanhando a linha final de corte.

• Os furos do line drilling não recebem cargas explosivas
– A grande proximidade entre esses furos faz com que os esforços de cisalhamento,
gerados pelas detonações próximas, provoquem o surgimento de microfissuras
orientadas furo a furo, resultando em cortes ainda mais precisos.
• Devido à alta razão linear de perfuração (RP), que em lavra de granitos
pode chegar a 40 m/m³ de rocha, a perfuração linear é extremamente
onerosa e sua aplicação só se justifica em cortes muito especiais.
• Uma linha de line drilling pode impedir o avanço das escavações além do
limite do corte.
– Desmontes próximos a estruturas (blocos de fundações) que devem ser preservadas.
• A perfuração linear pode também reduzir substancialmente os níveis de
vibração produzidos pelas detonações.

Perfuração linear (line drilling) aplicada na mineração ornamental de blocos de granito

Pré-cortes com fio diamantado

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