O dimensionamento de pilares em minas de carvão é fortemente influenciado pelas condições geomecânicas do depósito mineral e pelo método de lavra utilizado. No desmonte de rochas com utilização de explosivos, os danos provocados podem ser significativos e influenciar diretamente no dimensionamento e segurança dos pilares. Essa dissertação tem como meta estudar os danos nos pilares provocados pelo desmonte com explosivos em camadas de carvão tendo como hipótese de estudo que os danos no pilares diminuem em profundidade no interior do pilar, devendo ocorrer aumento na integridade da rocha desde as bordas até o núcleo do pilar. A validade da hipótese de estudo foi vericada em testemunhos de rocha obtidos por sondagem horizontal, nos quais foram feitos ensaios de resistência (carga pontual, tração (brasileiro), compressão uniaxial), ensaios de medição de velocidade ultrasônica e de velocidade de partícula (medição de vibração), além da descrição detalhada dos pedaços de testemunhos com a técnica de avaliação da integridade do maciço denominada . RQD Com a única excessão do ensaio de carga pontual, as outras técnicas utilizadas forneceram resultados úteis e indispensáveis aos cálculos que se fizeram a partir dos parâmetros obtidos com o RQD e vibração (as duas técnicas consideradas fundamentais na dissertação). Nessa dissertação, ficou comprovada a hipótese de estudo e o dano no pilar foi dividido em zonas de rocha com índices de fraturamento decrescente no sentido do núcleo do pilar: uma primeira zona com fragmentação intensa por compressão e duas outras, seguintes, fraturadas por cisalhamento, efeito das ondas sísmicas da detonação do explosivo. Os resultados obtidos nessa dissertação mostraram que os danos no pilar podem ser bem avaliados, que existem zonas distintas de fragmentação, as quais podem ser incorporadas no dimensionamento de pilares. As técnicas utilizadas ( RQD e vibração) foram eficientes na determinação dos danos provocados pelo explosivo, sendo, no entanto, necessário a introdução de modificações na padronização dos ensaios para melhor adaptá-los às condições de amostragem de campo.

O dimensionamento de pilares em minas de carvão é fortemente influenciado pelas condições geomecânicas do depósito mineral e pelo método de lavra utilizado. No desmonte de rochas com utilização de explosivos, os danos provocados podem ser significativos e influenciar diretamente no dimensionamento e segurança dos pilares. Essa dissertação tem como meta estudar os danos nos pilares provocados pelo desmonte com explosivos em camadas de carvão tendo como hipótese de estudo que os danos no pilares diminuem em profundidade no interior do pilar, devendo ocorrer aumento na integridade da rocha desde as bordas até o núcleo do pilar. A validade da hipótese de estudo foi vericada em testemunhos de rocha obtidos por sondagem horizontal, nos quais foram feitos ensaios de resistência (carga pontual, tração (brasileiro), compressão uniaxial), ensaios de medição de velocidade ultrasônica e de velocidade de partícula (medição de vibração), além da descrição detalhada dos pedaços de testemunhos com a técnica de avaliação da integridade do maciço denominada . RQD Com a única excessão do ensaio de carga pontual, as outras técnicas utilizadas forneceram resultados úteis e indispensáveis aos cálculos que se fizeram a partir dos parâmetros obtidos com o RQD e vibração (as duas técnicas consideradas fundamentais na dissertação). Nessa dissertação, ficou comprovada a hipótese de estudo e o dano no pilar foi dividido em zonas de rocha com índices de fraturamento decrescente no sentido do núcleo do pilar: uma primeira zona com fragmentação intensa por compressão e duas outras, seguintes, fraturadas por cisalhamento, efeito das ondas sísmicas da detonação do explosivo. Os resultados obtidos nessa dissertação mostraram que os danos no pilar podem ser bem avaliados, que existem zonas distintas de fragmentação, as quais podem ser incorporadas no dimensionamento de pilares. As técnicas utilizadas ( RQD e vibração) foram eficientes na determinação dos danos provocados pelo explosivo, sendo, no entanto, necessário a introdução de modificações na padronização dos ensaios para melhor adaptá-los às condições de amostragem de campo.

O dimensionamento de pilares em minas de carvão é fortemente influenciado pelas condições geomecânicas do depósito mineral e pelo método de lavra utilizado. No desmonte de rochas com utilização de explosivos, os danos provocados podem ser significativos e influenciar diretamente no dimensionamento e segurança dos pilares. Essa dissertação tem como meta estudar os danos nos pilares provocados pelo desmonte com explosivos em camadas de carvão tendo como hipótese de estudo que os danos no pilares diminuem em profundidade no interior do pilar, devendo ocorrer aumento na integridade da rocha desde as bordas até o núcleo do pilar. A validade da hipótese de estudo foi vericada em testemunhos de rocha obtidos por sondagem horizontal, nos quais foram feitos ensaios de resistência (carga pontual, tração (brasileiro), compressão uniaxial), ensaios de medição de velocidade ultrasônica e de velocidade de partícula (medição de vibração), além da descrição detalhada dos pedaços de testemunhos com a técnica de avaliação da integridade do maciço denominada . RQD Com a única excessão do ensaio de carga pontual, as outras técnicas utilizadas forneceram resultados úteis e indispensáveis aos cálculos que se fizeram a partir dos parâmetros obtidos com o RQD e vibração (as duas técnicas consideradas fundamentais na dissertação). Nessa dissertação, ficou comprovada a hipótese de estudo e o dano no pilar foi dividido em zonas de rocha com índices de fraturamento decrescente no sentido do núcleo do pilar: uma primeira zona com fragmentação intensa por compressão e duas outras, seguintes, fraturadas por cisalhamento, efeito das ondas sísmicas da detonação do explosivo. Os resultados obtidos nessa dissertação mostraram que os danos no pilar podem ser bem avaliados, que existem zonas distintas de fragmentação, as quais podem ser incorporadas no dimensionamento de pilares. As técnicas utilizadas ( RQD e vibração) foram eficientes na determinação dos danos provocados pelo explosivo, sendo, no entanto, necessário a introdução de modificações na padronização dos ensaios para melhor adaptá-los às condições de amostragem de campo.

Este trabalho apresenta o estudo da efetividade de barreiras de amortecimento para atenuar a vibração causada pela propagação de ondas sísmicas oriundas de detonações. A barreira consta de uma porção do terreno cujas características de propagação são modificadas artificialmente pela detonação de uma linha de furos com parâmetros idênticos aos dos furos de produção. Os resultados obtidos demonstram a efetividade deste recurso, evidenciado pelo coeficiente de redução entre os valores de vibração gerados em situações com e sem o uso de barreira (0,41) e também através da mudança dos coeficientes da equação de previsão via Distância Escalonada, possibilitando em escala de produção o aumento na carga máxima por tempo de retardo ( 4,9 % à 118,9% ), com redução de custos devido ao menor consumo de retardos por furo ( -5,7 % à - 40,7 % ). / This work shows a study of damping screens effectiveness to attenuate the vibration caused by blast seismic waves. The screen is a portion of the ground which propagation characteristics are artificially changed by one row of blasted holes with the same parameters of the production holes. The achieved results schow the effectiveness, evidenced for the reduction coeficcients between vibration levels generated in situations with and without screens (-41 %) and also by the change of the scaled distance equation coefficients, allowing in production activity the maximum charge per delay increase (4,9 % à 118,9%), with cost reduction due the lower delay per hole consume (-5,7 % à -40,7 %).

Este trabalho apresenta o estudo da efetividade de barreiras de amortecimento para atenuar a vibração causada pela propagação de ondas sísmicas oriundas de detonações. A barreira consta de uma porção do terreno cujas características de propagação são modificadas artificialmente pela detonação de uma linha de furos com parâmetros idênticos aos dos furos de produção. Os resultados obtidos demonstram a efetividade deste recurso, evidenciado pelo coeficiente de redução entre os valores de vibração gerados em situações com e sem o uso de barreira (0,41) e também através da mudança dos coeficientes da equação de previsão via Distância Escalonada, possibilitando em escala de produção o aumento na carga máxima por tempo de retardo ( 4,9 % à 118,9% ), com redução de custos devido ao menor consumo de retardos por furo ( -5,7 % à - 40,7 % ). / This work shows a study of damping screens effectiveness to attenuate the vibration caused by blast seismic waves. The screen is a portion of the ground which propagation characteristics are artificially changed by one row of blasted holes with the same parameters of the production holes. The achieved results schow the effectiveness, evidenced for the reduction coeficcients between vibration levels generated in situations with and without screens (-41 %) and also by the change of the scaled distance equation coefficients, allowing in production activity the maximum charge per delay increase (4,9 % à 118,9%), with cost reduction due the lower delay per hole consume (-5,7 % à -40,7 %).

Este trabalho apresenta o estudo da efetividade de barreiras de amortecimento para atenuar a vibração causada pela propagação de ondas sísmicas oriundas de detonações. A barreira consta de uma porção do terreno cujas características de propagação são modificadas artificialmente pela detonação de uma linha de furos com parâmetros idênticos aos dos furos de produção. Os resultados obtidos demonstram a efetividade deste recurso, evidenciado pelo coeficiente de redução entre os valores de vibração gerados em situações com e sem o uso de barreira (0,41) e também através da mudança dos coeficientes da equação de previsão via Distância Escalonada, possibilitando em escala de produção o aumento na carga máxima por tempo de retardo ( 4,9 % à 118,9% ), com redução de custos devido ao menor consumo de retardos por furo ( -5,7 % à - 40,7 % ). / This work shows a study of damping screens effectiveness to attenuate the vibration caused by blast seismic waves. The screen is a portion of the ground which propagation characteristics are artificially changed by one row of blasted holes with the same parameters of the production holes. The achieved results schow the effectiveness, evidenced for the reduction coeficcients between vibration levels generated in situations with and without screens (-41 %) and also by the change of the scaled distance equation coefficients, allowing in production activity the maximum charge per delay increase (4,9 % à 118,9%), with cost reduction due the lower delay per hole consume (-5,7 % à -40,7 %).

Os principais impactos ambientais decorrentes de desmontes de rochas com explosivos estão associados à geração de vibrações no maciço circundante e pressão acústica. Para o monitoramento sismográfico apropriado, é fundamental que o sensor esteja bem acoplado ao meio, possibilitando a medição acurada da vibração do terreno. Devido à existência de diversas recomendações a respeito da montagem dos sensores de vibração (geofones) em campo, este estudo tem o intuito de avaliar os métodos de acoplamento de geofone mais comuns, determinando quais são aceitáveis para um adequado monitoramento sismográfico. Dessa forma, foi estudada a influência de quatro métodos de fixação nos parâmetros de vibração. Para este propósito, o primeiro geofone foi colocado sob um saco de areia, o segundo foi enterrado no solo, o terceiro foi cravado no solo e o quarto foi livremente colocado sobre o solo. Estes geofones foram dispostos lado a lado e as vibrações de desmontes com explosivos de uma mina de carvão a céu aberto foram monitoradas. As vibrações foram analisadas em termos de velocidade de vibração de partícula de pico, históricos temporais e frequência associada à vibração. Os resultados obtidos indicaram o desacoplamento do geofone sob saco de areia, descartando o método. O enterramento do geofone se mostrou preferível, entretanto, o uso de cravos registrou bom acoplamento. A colocação do geofone sobre o solo se mostrou aceitável de acordo com o nível de aceleração de vibração, decorrente do desmonte. / The main environmental impacts from rock blasting are ground vibrations and air overpressure. For proper blast vibration monitoring, it is critical that the sensor be coupled to the medium, enabling accurate measurement of ground vibration. Due to the existence of several recommendations regarding the mounting of vibration sensors (geophones) in the field, this study intends to evaluate the most common geophone coupling methods, determining which are acceptable for adequate vibration monitoring. The influence of four mounting methods on vibration parameters was studied. For this purpose, the first geophone was sandbagged, the second one was buried in soil, the third one was spiked and the fourth one was placed freely on the ground. These geophones were mounted side by side and ground vibrations at an opencast coal mine were monitored. The vibrations were analyzed in terms of peak particle velocity, time histories and frequency spectra. The results indicated the decoupling of the sandbagged geophone, discarding the method. The burial of the geophone proved to be preferable, however, the use of spikes recorded good coupling. The free placement of geophone proved to be acceptable according to the expected acceleration level.

Desmonte de rochas com explosivos em áreas próximas a residenciais têm ocorrido com frequência em várias localidades em todo o Brasil. Atividades relacionadas a mineração e em especial as detonações causam muitos problemas visto que geram incômodo às comunidades vizinhas resultante de níveis elevados de pressão acústica (ruído) na atmosfera e reclamações de rachaduras em paredes das residências associadas com a propagação de vibrações no terreno. A necessidade de se obter uma melhor compreensão de como estruturas típicas da construção civil nacional respondem as vibrações geradas pelas detonações se torna evidente, bem como uma avaliação conjunta da influência de outras forças, tais como, condições meteorológicas (variações diárias de temperatura e umidade relativa do ar) que começam a agir sobre os materiais constituintes das estruturas desde o momento da construção e durante toda sua vida útil. Nesse contexto, definiu-se como meta dessa pesquisa investigar a resposta deformacional de construções de alvenaria frente aos estímulos provocados por diferentes níveis de vibração e pressão acústica gerados pelo desmonte de rochas com explosivos em diferentes condições geológicas, comparando-as com os efeitos das variações climáticas de temperatura e umidade. Visando o atendimento desta demanda, a resposta de três estruturas, duas residenciais e uma comercial, a diferentes operações com desmonte de rochas (mineração de carvão e pedreira) foram avaliadas. A movimentação das paredes de estruturas de alvenaria, comumente encontradas no entorno de empreendimentos mineiros, foi registrada com sensores de velocidade instalados nas paredes e os resultados foram correlacionados com os níveis de vibração no terreno e pressão acústica (ruído) na atmosfera que provocaram esta movimentação. A partir dos resultados das medições da movimentação das estruturas, deformações induzidas nas paredes, geradas durante trações no plano e flexões fora do plano das paredes, foram computadas e comparadas com os limites de ruptura do material mais fraco que constitui as paredes das estruturas. Em conjunto com o monitoramento da movimentação das estruturas, variações na abertura de rachaduras existentes no reboco no interior ou exterior das estruturas induzidas por forças dinâmicas (detonações) e estática (variações climáticas) foram registradas por meio de sensores de deslocamento instalados em ambos lados das rachaduras. As respostas das estruturas apresentaram excelente acoplamento da fundação com o terreno e nenhuma movimentação livre (ressonância) das paredes das estruturas foi observada após a passagem das ondas sísmicas, indicando que as estruturas seguem muito perto as excitações provocadas pelas vibrações no terreno do terreno e param de movimentar junto com o mesmo. Devido às ondas sísmicas e acústicas atingirem quase que ao mesmo tempo as estruturas, foi difícil separar a influência de cada estímulo. As deformações calculadas foram inferiores as necessárias para induzir rachaduras na argamassa utilizada como reboco nas paredes, considerada como o material mais frágil dentre os constituintes das paredes das estruturas. A resposta deformacional das rachaduras frente às variações climáticas diárias de temperatura e humidade relativa do ar foi superior as variações resultantes da influência das vibrações geradas pelas detonações. / Blasting near residential areas has become frequent in many locations throughout Brazil. Activities related to mining and in especial blasting have become a problem as they generate a potential nuisance to nearby communities resulting from high air sound pressure levels and can result in claims of wall cracking associated with ground vibrations. It was deemed necessary to have a better understanding of how structures of typical national construction respond to blast vibrations and compare this response to other forces, such as, environmental forces that naturally act on these structures since the moment they are constructed and throughout the entire life of the structure. The response of three structures, two residential and one office building, to different blasting activities (coal and quarry blasting) were evaluated in this study. Whole structure motions and the movement of existing cracks were measured in masonry built structures commonly found near mining operations. Whole structure and mid-wall motions were measured at upper and lower corners and on mid-walls using single-axis velocity transducers and compared with ground motions and air sound pressure excitations, measured next to the structures using a tri-axial geophone and microphone. Dynamic (blast-induced) and static (weather-induced) changes in crack width of existing interior and exterior wall cracks in the cement grout, typically used as wall coverage, were recorded. Dynamic structure and crack motions during blasting were time-correlated with ground vibrations and air sound pressure levels. Wall strains generated during out-of plane bending and in-plane tensile strains were computed and compared with the failure strains for the weakest material comprising the wall construction. Long-term crack movement with variations in temperature and humidity were compared with blast-induce peak crack displacements. The structures response showed good coupling of the foundations with the ground and no free-response was observed after the cessations of the ground excitations, indicating the structures are rigid following very close the ground excitation. Because air sound pressure levels and ground motions arrived at the same time in the structures, it was difficult to separate the influence of each stimulus. Calculated strains were lower than the required to induce cracks in the cement grout and environmental-induced crack response, resultant from daily changes in temperature and humidity, were greater than the response caused by blast-induced ground motions and air sound pressure levels in crack aperture.

O desmonte com explosivos é uma das mais relevantes operações unitárias na lavra subterrânea de carvão no Brasil. Esta operação tem como objetivo a obtenção de ROM com uma distribuição granulométrica adequada, de tal forma que o impacto final na combinação com os custos de perfuração, limpeza e transporte sejam minimizados. A implantação de um controle de desempenho do desmonte, amparado em dados de geometria, análise de imagens e no monitoramento de vibrações, é uma ferramenta que permite avaliar as operações de desmonte. O controle de desempenho do desmonte deve englobar os seguintes parâmetros: geometria, desempenho do sistema de iniciação, desempenho da detonação, caracterização das propriedades do maciço rochoso e sua influência no processo de detonação, fragmentação e danos causados pelo desmonte às áreas adjacentes. Essa dissertação propõe métodos de diagnóstico para o desmonte com explosivos em subsolo amparados em dados de geometria, na análise de imagens e no monitoramento de vibrações. Investigou-se, também, a exeqüibilidade do uso de ANFO em perfuração de pequeno diâmetro com o objetivo de reduzir os custos globais de desmonte. Testes de desempenho foram realizados em superfície e subsolo, com um agente explosivo à base de nitrato de amônio e óleo combustível embalados em cartuchos plásticos. Complementando o controle de desempenho do desmonte e o estudo de viabilidade do emprego de ANFO, foi proposta a aplicação de metodologia para o controle de qualidade do sistema de iniciação das cargas explosivas com tubo de choque A adoção da metodologia desenvolvida mostrou-se apropriada para a elaboração de diagnósticos do desmonte com explosivos, tornando a tomada de decisão mais segura na introdução de melhorias nos sistemas de desmonte com explosivos possibilitando visualizar a necessidade de agregar qualidade à mão-de-obra com o desenvolvimento de programas de treinamento. Os estudos de adequação do ANFO apresentaram resultados positivos na sua aplicação em cenários particulares de desmonte subterrâneo, assim como a adoção da metodologia para o controle de qualidade dos sistemas de retardos demonstrou ser uma técnica eficiente e segura.

Desmonte de rochas com explosivos em áreas próximas a residenciais têm ocorrido com frequência em várias localidades em todo o Brasil. Atividades relacionadas a mineração e em especial as detonações causam muitos problemas visto que geram incômodo às comunidades vizinhas resultante de níveis elevados de pressão acústica (ruído) na atmosfera e reclamações de rachaduras em paredes das residências associadas com a propagação de vibrações no terreno. A necessidade de se obter uma melhor compreensão de como estruturas típicas da construção civil nacional respondem as vibrações geradas pelas detonações se torna evidente, bem como uma avaliação conjunta da influência de outras forças, tais como, condições meteorológicas (variações diárias de temperatura e umidade relativa do ar) que começam a agir sobre os materiais constituintes das estruturas desde o momento da construção e durante toda sua vida útil. Nesse contexto, definiu-se como meta dessa pesquisa investigar a resposta deformacional de construções de alvenaria frente aos estímulos provocados por diferentes níveis de vibração e pressão acústica gerados pelo desmonte de rochas com explosivos em diferentes condições geológicas, comparando-as com os efeitos das variações climáticas de temperatura e umidade. Visando o atendimento desta demanda, a resposta de três estruturas, duas residenciais e uma comercial, a diferentes operações com desmonte de rochas (mineração de carvão e pedreira) foram avaliadas. A movimentação das paredes de estruturas de alvenaria, comumente encontradas no entorno de empreendimentos mineiros, foi registrada com sensores de velocidade instalados nas paredes e os resultados foram correlacionados com os níveis de vibração no terreno e pressão acústica (ruído) na atmosfera que provocaram esta movimentação. A partir dos resultados das medições da movimentação das estruturas, deformações induzidas nas paredes, geradas durante trações no plano e flexões fora do plano das paredes, foram computadas e comparadas com os limites de ruptura do material mais fraco que constitui as paredes das estruturas. Em conjunto com o monitoramento da movimentação das estruturas, variações na abertura de rachaduras existentes no reboco no interior ou exterior das estruturas induzidas por forças dinâmicas (detonações) e estática (variações climáticas) foram registradas por meio de sensores de deslocamento instalados em ambos lados das rachaduras. As respostas das estruturas apresentaram excelente acoplamento da fundação com o terreno e nenhuma movimentação livre (ressonância) das paredes das estruturas foi observada após a passagem das ondas sísmicas, indicando que as estruturas seguem muito perto as excitações provocadas pelas vibrações no terreno do terreno e param de movimentar junto com o mesmo. Devido às ondas sísmicas e acústicas atingirem quase que ao mesmo tempo as estruturas, foi difícil separar a influência de cada estímulo. As deformações calculadas foram inferiores as necessárias para induzir rachaduras na argamassa utilizada como reboco nas paredes, considerada como o material mais frágil dentre os constituintes das paredes das estruturas. A resposta deformacional das rachaduras frente às variações climáticas diárias de temperatura e humidade relativa do ar foi superior as variações resultantes da influência das vibrações geradas pelas detonações. / Blasting near residential areas has become frequent in many locations throughout Brazil. Activities related to mining and in especial blasting have become a problem as they generate a potential nuisance to nearby communities resulting from high air sound pressure levels and can result in claims of wall cracking associated with ground vibrations. It was deemed necessary to have a better understanding of how structures of typical national construction respond to blast vibrations and compare this response to other forces, such as, environmental forces that naturally act on these structures since the moment they are constructed and throughout the entire life of the structure. The response of three structures, two residential and one office building, to different blasting activities (coal and quarry blasting) were evaluated in this study. Whole structure motions and the movement of existing cracks were measured in masonry built structures commonly found near mining operations. Whole structure and mid-wall motions were measured at upper and lower corners and on mid-walls using single-axis velocity transducers and compared with ground motions and air sound pressure excitations, measured next to the structures using a tri-axial geophone and microphone. Dynamic (blast-induced) and static (weather-induced) changes in crack width of existing interior and exterior wall cracks in the cement grout, typically used as wall coverage, were recorded. Dynamic structure and crack motions during blasting were time-correlated with ground vibrations and air sound pressure levels. Wall strains generated during out-of plane bending and in-plane tensile strains were computed and compared with the failure strains for the weakest material comprising the wall construction. Long-term crack movement with variations in temperature and humidity were compared with blast-induce peak crack displacements. The structures response showed good coupling of the foundations with the ground and no free-response was observed after the cessations of the ground excitations, indicating the structures are rigid following very close the ground excitation. Because air sound pressure levels and ground motions arrived at the same time in the structures, it was difficult to separate the influence of each stimulus. Calculated strains were lower than the required to induce cracks in the cement grout and environmental-induced crack response, resultant from daily changes in temperature and humidity, were greater than the response caused by blast-induced ground motions and air sound pressure levels in crack aperture.