Pedreiras que sofreram uma extração precária ou sem planejamento no passado, apresentam, atualmente, áreas de riscos operacionais ligadas, sobretudo, à geotecnia dos taludes. Desmontes esculturais são aplicados na indústria mineral visando a melhorias nas questões ambientais e geotécnicas. O objetivo deste trabalho foi aplicar técnicas de desmontes esculturais para solucionar problemas na segurança operacional, os quais são relacionados diretamente com a instabilidade das bancadas. Além disso, identificar a relação da qualidade do maciço rochoso no resultado do desmonte e a viabilidade desse projeto nas questões técnicas e econômicas. Os desmontes experimentais foram aplicados em uma mina de calcário da Região Metropolitana da cidade de São Paulo, modificando a geometria do plano de fogo e o carregamento dos furos. O desempenho dos experimentos foi medido a partir de indicadores de performance, os quais serão relacionados com um mapa de distribuição do RQD da parede da bancada, construído a partir de um mapeamento geomecânico. A viabilidade do projeto foi dimensionada a partir de parâmetros operacionais, de segurança e econômico. As análises mostraram que as regiões que apresentaram o maior valor de RDQ tiveram o melhor resultado no desmonte, comprovando, assim, a influência da qualidade do maciço na qualidade do desmonte. Apesar de o desmonte escultural aumentar o custo anual do empreendimento, os impactos positivos gerados na segurança e na operação são significativos: redução no volume de matacos e na geração de blocos soltos na parede da bancada, menor tempo de carregamento dos caminhões e queda do efeito backbreak. Os resultados dos experimentos também mostram que a aplicação do desmonte escultural pode ser uma solução aos problemas nas áreas de riscos do empreendimento. Com isso, há um aumento na vida útil da cava e o incremento no custo torna-se um investimento no negócio, tornando o projeto viável. / Precarious material extraction or unplanned exploitation of quarries in the past resulted today in many operational problems of entire zones of those sites, mainly because of slopes instability. Contour blasting is applied in mining industry to respond to environmental and geotechnical-related issues. The objective of this work is thus to apply contour blasting techniques to solve problems related to operational safety, which are directly related to slopes instability. The strong impact of rock mass quality on the results of blasting as well as on technical and economic sustainability of the project is also stressed out in this study. Blasting experiments were performed in a calcareous mine in the metropolitan region of São Paulo (Brazil). Parameters such as blasting pattern and hole loading have been modified. The efficiency of those tests was then measured with key performance indicators and compared to the distribution of RQD values at the surface of the slope, which was mapped thanks to a preliminary geomechanical study. The assessment of project sustainability was based on operational, safety and economic parameters. The analysis of the results showed that regions with a higher RQD presented a better blasting efficiency, which proved the importance of the rock mass quality on the blasting quality. In spite of representing a higher annual cost than regular blasting techniques, contour blasting has a significant positive impact on safety and operations: reduction in volume of over rock blocks, decreasing number of loose blocks at the surface of the slope, decreasing duration of truck loading and less backbreak effect. The experimental results thus showed that the application of contour blasting can be a solution in risk-exposed areas of a quarry as it enables to increase the operating life of the site, which turns the higher cost of contour blasting into a durable investment and improves the sustainability of the project.

Blasting is a complex phenomenon and many parameters affect the outcome of a blast. The process of rock fragmentation by blasting is not well understood yet. Therefore, as a first step, blast-induced dynamic fractures must be studied under highly controlled conditions. The whole cycle of conducting a series of laboratory-scale blast, analyzing the results, and using them to test the validity of an advanced numerical code is reported in this thesis. Initially, the respective contributions by both shock energy and gas energy fractions in an explosive in the blasting process are explained. Then, microstructural, physical and mechanical properties of Laurentian and Barre granites as the selected rock types are investigated. Explosively driven fractures in a blast are controlled by rock and explosive properties, coupling media and coupling ratio. Sample geometries, types of explosives and coupling media used in the experiments are explored in the next step. In order to isolate the effect iii of shock energy from the gas energy in explosively driven fractures, copper liners were installed in the blast holes to prevent gas penetration into the shock induced cracks. The aim of the experiments was to study exclusively the nature of shock-driven fractures, and to contain the dynamic fractures within the samples and avoid sample fragmentation. At the same time and in order to investigate the stress field as a function of distance from the borehole, pressure gauges were installed in the samples. The measured pressures were used in a numerical-experimental procedure to estimate the attenuation properties of the rocks. Blasted samples were cut and impregnated with a mix of epoxy and fluorescent dye. Next, dynamic fracture patterns were highlighted using a strong ultraviolet source. After taking photographs, fracture patterns were manually mapped and crack densities were calculated at different depths and distances from the boreholes. The parameters that affect the development of dynamic fracture patterns are also discussed and relation between crack densities and pressures applied by explosives are investigated. Finally, the dynamic fracture patterns and measured pressures will be used for calibrating the selected equation of state, strength and failure models implemented in AUTODYN. Governing equations, the procedure for obtaining the model constants, applicability of the selected model for predicting the blast experiments and its limitations are discussed in detail.

Blasting is a complex phenomenon and many parameters affect the outcome of a blast. The process of rock fragmentation by blasting is not well understood yet. Therefore, as a first step, blast-induced dynamic fractures must be studied under highly controlled conditions. The whole cycle of conducting a series of laboratory-scale blast, analyzing the results, and using them to test the validity of an advanced numerical code is reported in this thesis. Initially, the respective contributions by both shock energy and gas energy fractions in an explosive in the blasting process are explained. Then, microstructural, physical and mechanical properties of Laurentian and Barre granites as the selected rock types are investigated. Explosively driven fractures in a blast are controlled by rock and explosive properties, coupling media and coupling ratio. Sample geometries, types of explosives and coupling media used in the experiments are explored in the next step. In order to isolate the effect iii of shock energy from the gas energy in explosively driven fractures, copper liners were installed in the blast holes to prevent gas penetration into the shock induced cracks. The aim of the experiments was to study exclusively the nature of shock-driven fractures, and to contain the dynamic fractures within the samples and avoid sample fragmentation. At the same time and in order to investigate the stress field as a function of distance from the borehole, pressure gauges were installed in the samples. The measured pressures were used in a numerical-experimental procedure to estimate the attenuation properties of the rocks. Blasted samples were cut and impregnated with a mix of epoxy and fluorescent dye. Next, dynamic fracture patterns were highlighted using a strong ultraviolet source. After taking photographs, fracture patterns were manually mapped and crack densities were calculated at different depths and distances from the boreholes. The parameters that affect the development of dynamic fracture patterns are also discussed and relation between crack densities and pressures applied by explosives are investigated. Finally, the dynamic fracture patterns and measured pressures will be used for calibrating the selected equation of state, strength and failure models implemented in AUTODYN. Governing equations, the procedure for obtaining the model constants, applicability of the selected model for predicting the blast experiments and its limitations are discussed in detail.

The first step in many mining operations is blasting, and the purpose of blasting is to fragment the rock mass in the most efficient way for that mine site and the material end use. Over time, new developments to any industry occur, and design and implementation of traditional techniques have to change as a consequence. Possibly the greatest improvement in blasting in recent years is that of electronic detonators. The improvements related to safety and increased fragmentation have been invaluable. There has been ongoing debate within the explosives industry regarding two possible theories for this. Shorter timing delays that allow interaction between adjacent shock waves or detonation waves, or the increase in accuracy associated with electronic detonators. Results exist on the improved accuracy of electronic detonators over that of electric or non-electric, but data on the relationship between the collision of dynamic stress waves and fragmentation is less understood. Publications stating that the area of greatest fragmentation will occur between points of detonation where shock waves collide exist, but experimental data to prove this fact is lacking. This dissertation looks extensively at the head on collision of shock (in the rock mass) and detonation (in the detonation column) waves with relation to fragmentation through a number of small scale tests in concrete. Timing is a vital tool for this collision to occur and is the variable utilized for the studies. Small scale tests in solid masonry blocks, 15 x 7⅞ x 7⅞ inches in size, investigated shock and detonation wave collisions with instantaneous detonation. Blocks were wrapped in geotextile fabric and a wire mesh to contain the fragments so that in situ tensile crack formations could be analyzed. Detonating cord was used as the explosive with no stemming to maintain the shock pressure but reduce the gas pressure phase of the fragmentation cycle. Model simulations of these blocks in ANSYS Autodyn looked at the stress and pressure wave patterns and corresponding damage contours for a direct comparison with the experimental investigation. Detonation wave collision in a single blast hole was found to positively influence the fragmentation and throw of the material. Mean fragment size decreased compared to tests with no detonation wave collision. Area of greatest throw occurred at the point of detonation collision where a buildup of gas pressure exited the block from one location. Head on collision of shock waves did not positively influence the muck pile. Largest fragments were located at the point of shock collision. The lack of particle velocity with relation to shock collision in previous literature could be attributed to the increased particle size here. Directional particle velocities could actually increase the strength and density of the rock at this location, decreasing the degree of fragmentation rather than increasing it.

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 controle gerencial de custos é uma ferramenta que quando direcionada pode gerar grandes impactos na economia do processo. O monitoramento e a constante observação dos custos associados às principais operações em grandes mineradoras é uma ferramenta de importante aplicação na elaboração das estimativas e no planejamento do orçamento da mina. Dentre as principais operações do ciclo produtivo, a perfuração & desmonte é a atividade responsável pela fragmentação do minério e a adequação granulométrica para os processos seguintes. Essa operação é de grande impacto no orçamento da mina, podendo ser analisada diretamente ou ter seu custo estimado com aplicação de algoritmos. Por ser a responsável direta da qualidade da fragmentação da rocha, ela influencia em toda a cadeia produtiva e na produtividade do processo de lavra em si. O seu planejamento envolve decisões tomadas com base no conhecimento da geologia estrutural e nas características do maciço rochoso que compõe o depósito mineral, bem como no projeto e adequação dos parâmetros que compõem os planos de fogo. A seleção dos objetivos a serem atingidos nesta etapa é o início de uma série de escolhas que devem ser feitas com o intuito de atingir os objetivos iniciais com o menor custo possível. O presente trabalho apresenta os principais aspectos a serem considerados numa análise de custos na operação de perfuração e desmonte, analisando e discutindo as principais variáveis que compõe este custo, elaborando um algoritmo capaz de vincular os principais parâmetros vistos para obtenção do resultado final. Para aplicação da metodologia desenvolvida é apresentando um estudo de caso de uma mina de ferro, onde se buscou determinar o custo por volume de rocha fragmentada associada à atividade, correlacionando os principais parâmetros que envolvem o processo de seleção do plano de fogo, bem como realizando uma análise de sensibilidade em função das principais variáveis de custo. O algoritmo para estimativa de custos de perfuração e desmonte, desenvolvido para plataforma Excel, tornou evidente a importância e a influência da taxa de perfuração no custo final de produção do minério fragmentado, onde se concluiu que quanto maior a taxa de perfuração, menor é o custo associado à mesma, bem como evidenciou que as seleções referentes ao plano de fogo causam impactos significativos na economia do processo, principalmente no que concerne a escolha do diâmetro dos furos e o tipo de explosivo aplicado. / Cost management control is a tool which can produce a big impact in the economy of the process. The monitoring and constant observation of the costs linked to major operations in large mining is an important tool to estimate and plan the mine budget. Among the main operations of the production cycle, drilling & blasting activity is responsible for the ore fragmentation and suitability of the particle size in the downstream processes. This operation has large impact in mine budget; it can be analyzed directly or can be estimated applying cost algorithm. For being directly responsible for the fragmented rock quality, it influences the entire production chain and the mining productivity itself. The drilling and blasting planning involves decisions based on knowledge of the structural geology and characteristics of the rock mass that compose the mineral deposit, as well as in design and adjustment of the parameters that comprise the blasting round. The selection of the objectives to be achieved in this stage is the beginning of a series of choices that should be made in order to seek the initial objectives at the lowest cost possible. This work presents the main features to be considered in a cost analysis of drilling and blasting operation, analyzing and discussing the main variables that compose this cost and developing an algorithm able to link the principal parameters studied to obtain the final result. In order to apply the developed methodology and aiming to determine the cost per volume of fragmented rock associated to the drilling and blasting activity, a case study is illustrate in an iron mine, correlating the main features involved in the blasting design process, as well as performing an sensitivity analysis as a function of the principal cost parameters. The drilling and blasting cost algorithm developed for Excel platform made evident the importance and the influence of the drilling rate in the final cost of fragmented ore, which permit to concluded that the larger the drilling rate is, the lower the cost associated with it, as well as showed that the selections made in the blasting round cause significant impacts on the process economy, especially regarding the hole diameter and the type of explosive selection.

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.

Esta dissertação está baseada no trabalho desenvolvido para adequar a usina de Conceição 1 (da Vale S.A.) para o processamento de itabiritos compactos e semi compactos, situada em Itabira-MG. Até 2014, a usina de Conceição 1 foi alimentada com hematitas e itabiritos friáveis e produzia cerca de 22 Mt/ano. Com o consumo progressivo das reservas de minérios friáveis, tornou-se necessário que a usina processasse minérios mais competentes e com menor teor de Fe: itabiritos compactos e semi compactos (40%Fe). Até então, este material era considerado estéril, uma vez que os circuitos de beneficiamento não possuíam capacidade para transformá-lo em concentrados, tendo em vista às exigências de mercado. Portanto, o principal objetivo deste trabalho foi analisar o processo de ramp-up para aumentar a capacidade de alimentação da planta para 34 Mt/ano. O dimensionamento dos equipamentos, desenho dos circuitos, bem como as premissas adotadas durante o projeto de adequação serão apresentados neste estudo. Comparando a curvas de ramp-up prevista à praticada, notou-se que houve perdas mássicas consideráveis. Dentre os principais fatores responsáveis, está a grande quantidade de materiais compactos alimentados à usina com granulometria e, talvez, dureza maior do que poderia ser previsto. Os teores de ferro na alimentação da flotação e a qualidade dos concentrados (sínter feed e pellet feed) mostraram-se um pouco abaixo, também, do previsto, porém satisfatórios A estratégia de divisão por fases teve forte impacto positivo, evitando perdas maiores, pois reduziu o número de dias de parada consideravelmente. O desenvolvimento do projeto, denominado FRAGCOM (fragmentação e cominuição), pode ter ajudado a revelar as soluções para os problemas encontrados: este visou a obter melhorias no processo de desmonte e, consequentemente, na cominuição. Os resultados analisados de alguns testes deste projeto mostraram que, na britagem, a usina atingiu maiores taxas de produtividade nesta ocasião. Dado que a britagem é o primeiro circuito de processamento (um gargalo), isto é um fator relevante. Para estes testes foi utilizada uma razão de carga maior no desmonte. Com esta e outras melhorias, uma maior quantidade de material compacto pôde ser processado. Por fim, os resultados mostraram que a falta de aderência da curva de produção prevista com respeito à praticada, deveu-se entre outros fatores, à maior dificuldade de alimentação do circuito de moagem, impactado pelo baixo rendimento operacional da britagem. / This dissertation is based on the work developed to adapt the plant of Conceição 1 (Vale S.A.) to the processing of compact and semicompact itabirites, located in Itabira-MG, southeastern Brazil. Conceição 1 plant was fed with friable hematite and itabirite and produced 22 Mt/year) until 2014. With the progressive consumption of friable ore reserves, it became necessary to process more competent and lower grade ores: compact and semicompact itabirites. Until then, this material was considered waste, since the beneficiation circuits did not have the capacity to transform it into concentrates, especially regarding market requirements. Therefore, the main objective of this work was to analyze the ramp up process in order to fed 34Mt/year. The adopted strategies and their impacts on ramp up process to achieve the production rate were analyzed. Equipment scaling, circuit design, as well as, premises and tests, which were performed during the adaptation project, are presented in this study. Comparing the planned ramp-up curve to the implemented curve, it was noted considerable mass losses. The amount of compacts that fed the plant with particle size and perhaps hardness greater than could be predicted is among main responsible factors The content of Fe in the feed of the flotation and the quality of the concentrates (sinter feed and pellet feed) was a little lower than was expected, but satisfactory. The phasing strategy had a strong positive impact, avoiding greater losses, as it considerably reduced the number of shutdown days. The development of the FRAGCOM (fragmentation and comminution) project may have helped to reveal solutions to the encountered problems: this project aimed to improve the blasting process and, consequently, the comminution. The results of some tests of this project showed that the crushing achieved higher productivity rates at that time. Since crushing is the first processing circuit (a bottleneck), this is a relevant factor. For these tests, a higher blasting load ratio was used. With this and other improvements, a greater amount of compact material could be processed. Finally, the results suggested that the mass losses occurred greater difficulty in feeding the grinding circuit, impacted by the low operational efficiency of the crushing.

Made available in DSpace on 2014-06-11T19:26:12Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2004-11-26Bitstream added on 2014-06-13T18:54:17Z : No. of bitstreams: 1 dalloraneto_c_me_rcla.pdf: 713415 bytes, checksum: e2671bdbe246c690e0cc544b12992afc (MD5) / Neste estudo foi realizado o monitoramento das vibrações geradas por explosivos em uma lavra de calcário e argilito localizada no município de Limeira (SP), com o objetivo de desenvolver equação probabilística de atenuação de vibração e verificação da existência de variação nos níveis de vibração gerados pelo desmonte em diferentes níveis litológicos e estratigráficos. Os registros da velocidade de vibração de partícula e sua freqüência foram medidos utilizando-se sismógrafos de engenharia, concentrando-se em área localizada a 300 metros a sudoeste do empreendimento mineiro, no Bairro Belinha Ometto. Os trabalhos foram realizados em duas etapas, na primeira foi gerada uma equação probabilística que foi utilizada pela empresa e reduziu os incômodos causados à população pelas operações de detonação. Os valores obtidos na etapa seguinte indicam ser o principal fator na dispersão das velocidades de partícula os desvios nos tempos nominais de retardo dos acessórios de detonação utilizados, tendo como imprópria a elaboração de planos de fogo que contemplem intervalos de tempo nominais entre a detonação de minas ou grupo de minas menores que 25 milisegundos quando da utilização de acessórios de iniciação da coluna de explosivos dotados de tempo de retardo superior a 200 milisegundos. / This study performs a ground vibrations monitoring generated by blasting in a calcareous and clay quarry at Limeira city (SP). The main objective is develop a ground vibration attenuation probabilistic equation and verify the existence of vibration levels variation due to the blasting in different lithological and stratigraphical quarry levels. Peak particle registrations and frequency were mesured through engineering seismographs in an area named Bairro Belinha Ometto located 300 meters southwest from the mining site. The data acquisition had been carried through two stages, the first a probabilistic equation used for the company was applied and it reduced the local population disturbs caused by the blasting procedures operations. In the next stage, the obtained values indicate that the deviation in the nominal time delay derived from blasting accessories are the main factor in the dispersion of the resultant particle being therefore improper blasting plans applied in a quarry or a group of them projected with nominal intervals lesser than 25 miliseconds by using in the initiation an explosives column accessories endowed with a delay time superior than 200 miliseconds.

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.