O documento discute métodos de abertura de poços e túneis. Detalha tipos de poços, equipamentos usados em sua abertura e perfuração. Também aborda projeto e ventilação de túneis, máquinas para escavação e os métodos tradicional e austríaco.

1. Abertura de Poço
e
Abertura de túnel

2. Abertura de Poço de exploração.
Poço ou Shaft é abertura
aproximadamente vertical, conectando
a superfície aos trabalhos em subsolo
ou seja para atingir varios horizontes
em locais do trabalho na mineração
subterrânea.

3. Tipos de poços
• Pocos vertical (vertical shaft);
• Poço inclinado (inclined shaft).

4. Comparação entre poço vertical
e poço inclinado
O custo de execução da abertura é maior no poço
vertical, para mesma extensão e mesma área de
seção transversal. Porém para atingir uma dada
profundidade, o poço vertical torna-se menos
longínquo, embora determine uma maior extensão
das travessas.
Com relação ao fator de capacidade específica, este é
maior no poço vertical que consequentemente afeta
na velocidade do tráfego (mais veloz).

5. Projeto e localização de poços
Localização dos poços é factor importante nos custos
de produção e desenvolvimento;
O número de poços e o diâmetro depende diretamente
da escala de produção da mina e do tamanho do corpo
de minério.
Existem sistemas de mina com dois, três ou mais
poços.
Em sistemas de dois poços, a localização pode ser na
parte central do corpo de minério. O primeiro poço
tem função de transporte de minério, pessoal e
material; o segundo tem função de ventilação.

6. Sistema de três e quatro poços
Em sistemas de quatro poços, as funções são as
seguintes: um poço de produção e entrada de ar, outro
poço de transporte de pessoal e material e entrada de
ar e dois poços de ventilação. Os poços de produção,
transporte de pessoal e material geralmente são
centralizados em relação ao depósito do minerio.

7. Maquinas usadas na abertura de um
poço.
Os equipamentos mais comuns são as carretas de
perfuração de frentes em desenvolvimento (jumbos) e
leques de lavra (fandrills), carregadeiras rebaixadas
(LHD) e convencionais.

8. Jumbos
Automação da operação
Unindo informações sobre o posicionamento da máquina
e sobre os parâmetros de geometria da haste de
perfuração, Morales diz que o sistema oferece subsídios
para que a operação seja totalmente automatizada. Paulo
Sérgio Ribeiro, ressalta que tais recursos de automação
podem ser complementados pela tecnologia Túnel Profile.
O sistema realiza um escaneamento tridimensional a laser
das dimensões do túnel, antes e depois da perfuração,
estabelecendo parâmetros de comparação que ajudam a
definir a quantidade de concreto projetado necessária para
conter as paredes após a escavação.

9. Perfuração otimizada
Eliminar a interferência do operador no momento da
perfuração, deixando por conta do equipamento todas
as ações na execução da malha de furos, também
figura como uma preocupação da Sandvik nessa área.
Segundo Armando Bernardes Junior, gerente de contas
especiais da Sandvik Mining e Construction, o Laser
Profiler é uma resposta da empresa a essa necessidade.
“Trata-se de uma tecnologia capaz de medir com
precisão o perfil do poço escavado”, ele sintetiza.

10. Custo da sobre-escavação
Essa necessidade, segundo ele, tornou a precisão das
perfurações uma preocupação constante nas obras de
poços, pois as construtoras perceberam que isso reduz
significativamente a sobre-escavação. “Se há
escavação desnecessária, é preciso aumentar a
incidência de atirantamento e as paredes do poço
precisam ser revestidas com concreto. Isso significa
custo adicional com materiais e com equipamentos
mobilizados nesses serviços”, diz Bernardes Junior.

11. Métodos de perfuração de poços
Há basicamente dois tipos de métodos de perfuração
de poços:
 Método percussivo.
 Método rotativo.

12. Esquema de método rotativo.

13. Completação de um poço
Define-se como completação o conjunto de serviços
efectuados no poço desde o momento no qual a broca
atinge a base da zona produtora ocorre a cimentação
do revestimento de produção.
A completação consiste em transformar o poço
perfurado em uma unidade produtiva. O poço passa a
produzir o bem mineral gerando receitas e ganhos.

14. Perfuração de poços de petróleo
A perfuração de um poço de petróleo é realizada
através de uma sonda. As rochas são perfuradas pela
acção rotativa de uma broca existente na extremidade
de uma coluna de perfuração. Os fragmentos de rocha
são removidos pela acção de um fluído de perfuração
ou lama injectados por bombeamento na coluna de
perfuração.

15. Equipamentos da Sonda de
Perfuração
Todos os equipamentos de uma sonda são agrupados nos
chamados “sistemas” de uma sonda, descritos a seguir:
 Sistema de sustentação de cargas;
 Sistema de geração e transmissão de energia;
 Sistema de movimentação de cargas:
 Sistema de rotação;
 Sistema de circulação;
 Sistema de segurança do poço;
 Sistema de monitoração;

17. Colunas de Perfuração
Durante a perfuração é necessária a concentração de
grande quantidade de energia na broca para cortar as
diversas formações rochosas. Essa energia, em forma
de rotação e peso aplicados sobre a broca, é transferida
às rochas para promover sua ruptura e desagregação
em pequenas lascas. Consta dos seguintes
componentes: tubos pesados, comandos e tubos de
perfuração.

18. Brocas
As brocas são equipamentos que tem a função de
promover a ruptura e desagregação das rochas ou
formações. Podem ser:
Sem partes móveis – a inexistência de partes movei e
rolamentos diminui a possibilidade de falha dessas
brocas.
Com partes móveis – podem ter de um a quatro cones,
sendo as mais utilizadas as brocas tri cônicas pela sua
eficiência e menor custo inicial. Possuem estrutura
cortante e rolamentos.

19. Fluídos de Perfuração
São misturas complexas de sólidos, líquidos, produtos
químicos e por vezes até gases. Podem assumir
aspectos de suspensão, dispersão coloidal ou emulsão,
dependendo do estado físico dos componentes. Tem a
função de limpar o fundo do poço dos cascalhos
gerados e transportá-los até a superfície, exercer
pressão hidrostática sobre as formações, resfriar e
lubrificar a coluna de perfuração e a broca.

20. Plataformas marítimas
Para a exploração de petróleo no mar são utilizadas
técnicas semelhantes utilizadas em terra. As primeiras
sondas marítimas eram as mesmas sondas usadas em
terra só que adaptadas a uma estrutura que permitisse
perfurar em águas rasas. No entanto diante da
necessidade de perfurar cada vez mais em águas
profundas, novas técnicas foram surgindo orientado
para sanar dessas necessidades.

21. Abertura de túnel

22. Abertura de túnel
Túneis são obras dinâmicas, onde propriedades
geotécnicas, sequências de escavação e suporte
imediato interagem entre si, definindo a
velocidade de avanço da escavação, enquanto se
cria o produto final (estrutura subterrânea), na
qual o factor de segurança situa.

23. Método de Escavação em Materiais
Duros (Rochas)
Método Tradicional
Para túneis escavados em rochas, a não ser nos casos
daqueles extremamente curtos (cerca de 200m de
comprimento), são normalmente estabelecidas, para a
construção, duas ou mais frentes de escavação.
 Métodos de Avanço;
 Escavação Total;
 Escavação por Galeria Frontal e Bancada

24. Escavação com Galerias
Em túneis bastante largos, pode ser vantajoso
desenvolver um túnel menor, chamado galeria, antes
da escavação total da frente.

25. Perfuração das rochas
Existem diversos equipamentos para a perfuração, e
a seleção do tipo mais adequado depende da:
a) natureza topográfica do terreno;
b) profundidade necessária dos furos;
c) dureza da rocha;
d) o grau de fraturamento da rocha;
e) dimensões da obra;
f) disponibilidade de água para a perfuração.

26. Padrões de perfuração
Quando os explosivos colocados em furos em torno
dessa cavidade (cunha) são disparados, o quebramento
da rocha por furos será aumentado devido à presença
dessa cavidade. Em furos executados para um turno de
avanço , é prática usual perfurar um certo número de
furos que se inclinem em direção a um ponto comum
ou a uma linha comum, próxima do centro da frente,
para produzir um cone inicial ou cunha. Os explosivos
são detonados nessas cavidades, inicialmente com
espoleta instantânea; em seguida, outros furos são
disparados a intervalos progressivos, usando-se
espoletas de tempo.

27. Princípios de Projecto
Solos moles podem ser comparados a líquidos
altamente viscosos, com um tempo de auto – suporte
limitado quando escavados. Este fato leva às mais
importantes regras ou requisitos do NATM (novo
método Austríaco)

28. A determinação da secção do
túnel
A sua seleção é influenciada por vários fatores,
dependendo do objetivo do túnel:
1. Gabarito dos veículos;
2. Tipo, resistência, conteúdo de água e pressões do
solo;
3. O método de escavação;
4. O material e a resistência do revestimento do túnel;
5. A necessidade de usar 1 ou 2 sentidos de circulação.

29. Ventilação
A ventilação dos túneis é necessária por várias razões:
a) fornecimento de ar puro para os trabalhadores;
b) remoção de gases produzidos pelos explosivos;
c) remoção da poeira causada pela perfuração,
explosão e outras operações.
O volume de ar requerido para ventilar um túnel
depende do número de operários, da frequência de
explosões. Cada trabalhador necessita cerca de 200 a
500 pés cúbicos/minuto.

30. Maquinas usadas para abertura de
túneis
É uma máquina usada para escavar os túneis, com uma
secção transversal circular através de uma variedade
de solo e de estratos de rochas.
Elas podem furar através de pedras duras, areia, e os
diâmetros do túnel pode variar de um metro (feito com
micro-TBM) a quase 16 metros até à data. Túneis
menores que um metro ou mais de diâmetro, são
tipicamente feitos através do método de trincheiras ou
perfuração direccional horizontal ao invés túnel boring
machine (TBM).

31. Tunnel Boring Machines são usadas como uma
alternativa para perfuração e detonação (D & B) de
pedras e minerações convencionais do solo.
Vantages do túnel boring machine.
Limita a perturbação do terreno circundante,
produzindo uma parede do túnel suave.
Isto reduz significativamente o custo do
revestimento do túnel, e os torna adequados
para uso em áreas densamente urbanizadas.

32. Exemplo da TBM

33. Tunel boring machine Rocha dura
(hard rock)
Em pedra dura, tanto o blindado ou a TBMs tipo
aberta podem ser usados. Todos os tipos de TBMs
hard rock ou TBM de rochas duras, escavam rocha
usando cortadores de disco montado na cabeça do
cortador. Os cortadores de disco criam tensões de
compressão de fracturas na rocha, fazendo com que a
parte cortada vá para longe da rocha na frente da
máquina, chamada de face do túnel.

34. TBMs - Solo mole
Em solo macio, existem dois tipos principais de
TBMs:
 Máquina de Equilíbrio para Pressão da
Terra (EPB)
 Lodo Shield (SS).

35. Sistemas de Back-up
Os mecanismos de apoio localizados no back-up
podem incluir: transportadores ou outros sistemas para
a remoção de sujeira, dejetos, condutas, eventualmente
salas de controlo, sistemas eléctricos, de
despoeiramento, ventilação e mecanismos de
transporte de segmentos pré-moldados.

36. Tunelamento urbano e túneis
perto da superfície
O Tunelamento Urbano tem como desafio especial o
de exigir que a superfície do solo não seja perturbada.
Isto significa que o abatimento da terra deve ser
evitada. O método normal de fazer isso no solo mole é
manter as pressões do solo durante e após a construção
do túnel. Há alguma dificuldade em fazer isto,
especialmente nos estratos variados (por exemplo,
perfuração através de uma região onde a parte superior
da face do túnel é a areia molhada e a porção inferior é
rocha dura).

37. Método Mecânico
Perfurar de rochas para abertura de túneis
mecanicamente é antigo. As vantagens do método,
quando comparadas com as dos métodos
convencionais (tradicional), são evidentes, vejamos:
a) segurança
b) Overbreak
c) menor número de trabalhadores
d) Avanço rápido
e) Danos de explosões

38. Novo Método Austríaco de
Túneis
A principal característica no NATM é o uso de uma
camada delgada de chumbadores que é aplicada à uma
superfície da rocha adjacente. Tão cedo seja possível
após aplicado, esse revestimento em concreto
projectado aberto é fechado no fundo por meio de um
“ïnvert” (arco invertido). Se necessário, um
revestimento permanente pode ser instalado uma vez
atingido o equilíbrio.

39. Princípios para uso do novo método
Austríaco de túneis.
Quando uma cavidade é aberta pelo avanço do túnel,
o estado de tensões na massa rochosa é perturbado e
elevados esforços são induzidos na vizinhança da
cavidade. Consequentemente, diferenças de tensões
podem surgir as quais frequentemente excedem a
resistência da massa rochosa adjacente. Os danos à
rocha são mais ainda acentuados pelo desmonte a
fogo, e como resultado disso a rocha tende a fracturar
na vizinhança da abertura.