Ruptura Oblíqua Condicionada por Falha Transcorrente na Cava a Céu Aberto da Mina do Cauê, Itabira, MG.

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Publicada em 03/06/2006

Discente: Henry Francisco Galbiat

Resumo:

Este trabalho desenvolve um estudo de ruptura em talude de mineração situado na mina do Cauê, em Itabira, MG, pertencente a Companhia Vale do Rio Doce. A ruptura denominada de Trinca 1 ocorre no flanco norte do sinclinal Cauê na região de contato entre o Grupo Nova Lima e o Itabira. O mapeamento mostra que a trinca está condicionada por falhamento caracterizado como transcorrente. Esta falha foi desenvolvida por esforços direcionais que cisalharam as rochas preexistentes com direção NE e as reorientou para uma zona com direção EW. A ruptura foi caracterizada como sendo oblíqua à direção geral dos taludes e controlada por falhas situadas nos limites norte e sul e encaixada na foliação. Nas bordas da Trinca o maciço é mais resistente e o plano de ruptura lateral se ajustou a essas falhas, motivo pelo qual o movimento é oblíquo. O deslocamento da massa rompida foi desenvolvido, no primeiro momento, para a direção EW de oeste para leste com movimento francamente oblíquo ao talude e em seguida o movimento foi no sentido de azimute 150 graus, de NW para SW, para o interior da mina. Os deslocamentos acumulados em X, Y e Z a partir de 2000 alcançaram valores de 15 metros. Estes movimentos foram monitorados através da instalação de prismas interna e externamente à massa rompida e estas informações foram a base de dados para a tomada de decisão com relação a segurança operativa no interior da mina e sob a Trinca 1. O modelo geomecânico executado na região da ruptura foi realizado a partir da instabilização buscando alcançar dois objetivos básicos que foram compreender os aspectos geotécnicos que condicionaram a instabilização e garantir que a lavra fosse continuada até a exaustão da hematita. O modelo usou como referência a classificação de Bieniawski (1976). Foi confeccionado um mapeamento geomecânico em toda a extensão instável com a classificação dos tipos de maciço e 22 seções geomecânicas interceptando a zona instável foram realizadas. Contudo, no desenvolvimento deste trabalho somente 5 seções representativas foram apresentadas com discussões pormenorizadas em todas elas. As 5 seções consideradas representativas (E36, S2, S5, T2, T3) foram montadas e analisadas no Geo-Slope Internacional Inc., versão 4.2. As análises foram realizadas em duas etapas, a primeira sem estabelecer nenhuma condição específica e a segunda forçando a análise pelo método de Morgenstern-Price e pelo de Bishop/Janbu no local da trinca 1. Os resultados confirmaram que os métodos clássicos de análise para ruptura circular não se aplicam para o tipo de ruptura estudado, conforme anteriormente, colocado pela equipe de geotecnia da CVRD e descrito neste trabalho. A situação que melhor explicou a instabilização, no primeiro momento, foi que a ruptura foi condicionada por um bloco ativo, com recalques decamétricos. Este bloco ativo impôs um empuxo no bloco passivo representado por um arrimo de quartzito. Por outro lado, a ruptura não mobilizou a formação ferrífera, que é o arrimo do próprio bloco de quartzito. Nesta situação, a ruptura poderia ser catastrófica e mobilizaria o talude total. Como o arrimo de quartzito foi sendo constantemente recalcado o bloco ativo começou a tombar iniciando um movimento final de ‘toppling’. O gatilho da ruptura não ficou claramente evidenciado. Não há critérios que determinem se a trinca 1 iniciou o movimento pela relação estreita com a falha ou pela perda do arrimo devido à lavra ou, ainda, se por uma condicionante relacionada aos elevados níveis de água. Por fim, foram sugeridos alguns critérios de condução dos trabalhos para instabilizações de grande porte e semelhantes a da Trinca 1.

Abstract:

This work gives an overall evaluation of a mining slope failure at Cauê Pit Mine. This pit mine belongs to the Companhia Vale do Rio Doce (CVRD) and stands in the town of Itabira, state of Minas Gerais, Brazil. The failure called Trinca 1 occurs at the northern flank of Cauê syncline, more specifically at the contact of Nova Lima and Itabira Groups. Mapping observations indicate the tension cracks are related to strike-slip fault. This fault was developed by forces with NE strike, which made all the rocks to get an E-W strike. The failure is oblique compared with slope directions and is controlled by northern and southern faults parallel to foliation. At tension crack’s borders, the rocks are more resistant making the failure surface continues through the fault plane, which explains the oblique movement. In the beginning, the material moved from west to east and then turned to azimuth 150º (from NW to SW) towards the pit. The accumulated displacement of X, Y and Z-axis reached 15 m since 2000. The displacements were calculated by a monitoring system composed by a several corner-cube reflecting targets located in and out of the failure region. The results of this monitoring system were the major rule to evaluate the safety conditions for operation at the pit and over the tension crack 1 region. The geo-mechanical’s model of the failure region was developed considering two basic purposes. First, understand geotechnical features of this instability and then, give the guidelines to mine all the hematite ore. The model was based in Bieniawski (1979) rock mass classification. The map covers the entire instability region including 22 cross-sections. This work presents and discusses only five cross-sections. Stability analyses were performed considering two different conditions in five representative cross-sections (E36, S2, S5, T2, T3) using the computer code Slope/W. First, the model was set to run without any specific conditions and then, the Morgenstern-Price and Bishop/Jambu methods were chose to run stability analysis of tension crack 1. The results have confirmed that classic circular failure methods cannot be applied for these kind of failures, as indicated by CVRD staff. The best explanation for the instability process is to consider that an active block had a major rule pushing the subsequent rocks, the quartzites, but not occurred through iron formation. Otherwise, the consequences would be catastrophic mobilizing the whole slope. Since the quartzites were constantly pushed downwards, the active block started to fail by toppling. The causes of the failure are not well understood. There aren’t enough evidences to associate the initial movements to the strike-lip fault or to the loss of support caused by mining or even to high water tables.

Áreas de Concentração:

- Geotecnia Aplicada à Mineração

Orientadores:

- Romero César Gomes

Outros Participantes:


Nucleo de Geotecnia da Escola de Minas | Campus Universitário Morro do Cruzeiro, S/N | Ouro Preto/MG - 35.400-000
Mestrado Acadêmico / Doutorado - 031 3559-1164
Mestrado Profissional - 031 3559-1508