Universidade Federal de Pernambuco Centro de Tecnologia e Geociências Departamento de Engenharia de Minas
Aula 06 – Dimensionamento de Plano de Fogo (céu (céu aberto)
Prof. Carlos Magno Muniz e Silva
Introdução: - objetivo de simular uma situação real de um desmonte de rochas, fez-se algumas considerações e suposições técnicas necessárias ao planejament planejamento; o; - é necessário levar em consideração algumas variáveis geométricas importantes como: afastamento, espaçamento subfuração, etc. ; - A finalidade do desmonte desmonte por explosivos é converter converter a rocha rocha em vários vários fragmentos fragmentos menores menores capaz capaz de serem transportados ou escavados por equipamento disponível
Condicionantes: Elementos de um Plano de Fogo a partir de expressões empíricas descritas na literatura;
Dados de campo fornecidos pelos fabricantes de explosivos & acessórios;
Interpretações geomecânicas acerca do maciço rochoso a desmontar;
Equipamentos de perfuração, carregamento e transporte disponíveis;
Capital de investimento disponível.
Realidade operacional:
Variáveis empíricas para cálculo de Plano de Fogo a Céu Aberto: 1. Afastamento:
1,15 1,5 De 2,7
A 0,01232
2. Espaçamento:
E 0,23H b
A = øfuro (m)
2A
Pá carregadeira: H = 5 a 15m
3. Altura da bancada:
Escavadeira Hidráulica: H = 4 + 045cc (m) Escavadeira a Cabo: H = 10 + 057 (cc – 6) (m)
4. Profundidade do furo ou altura de perfuração:
5. Tamponamento:
T 0,7 A
6. Sub-perfuração:
S 0,3 A
Hf
H b S cos cos
7. Razão linear de carregamento:
8. Altura da carga de fundo:
9. Carga de fundo:
4000
e
H ef 0,3 H c
CF RLe H ef
10. Altura da carga de coluna:
11. Carga de coluna:
RL
d e2
H cc
CC RL ANFO
12. Volume de rocha por furo:
13. Razão de carregamento:
H f H ef T
H cc
V H b A E
RC
CT CF CC V V
EXEMPLOS DE CÁLCULOS DE PLANO DE FOGO Ex emplo 1 Dados:
Rocha: granito são Altura da bancada: 15,0 m Diâmetro da perfuração: 101 mm (4”)
Angulo de inclinação dos furos: 20o Explosivo utilizado: ANFO (94,5/5,5); Densidade da rocha: 2,7 g/cm3 Condição de carregamento: furos secos
= 0,85 g/cm3
Cálcul o do A fastamento (A )
e 1,5 xDe A 0,0123 2 r 0,85 1 ,5 x 101 2,6 m A 0,0123 2 2,7
Cálculo da Subperfuração (S)
S = 0,3 x A = 0,3 x 2,6 m = 0,8 m
Cálculo da profundidade do furo (Hf )
H f
Hb cos
15 20 1 xS 1 x 0,8 16,6 m cos 20 100 100
Como Hb/A = 5,8
Hb/A > 4, e utilizaremos elementos de retardos entre os furos de uma
mesma linha, a seguinte expressão será aplicada:
E = 1,4 x A = 1,4 x 2,6 = 3,6 m
Cálculo do Tampão (T)
T = 0,7 x A = 0,7 x 2,6 m =
1,8 m
Cálculo da razão linear de carregamento (RL)
RL
d e
2
4000
x
e
Para o ANFO:
RL ANFO
d e
2
4000
x
e
3,14 101 4000
2
x 0,85
6,8 Kg / m
Cálculo da altura da carga de explosivo (H e)
He =
Hf - T = 16,6 – 1,8 = 14,8 m
Cálculo da carga de explosivo (CE)
CE = RLANFO
x He = 6,8 Kg/m x 14,8 m = 100,64 kg
Cálculo do volume de rocha por furo (V)
V = (H b /cos) x A x E = (15/cos20) x 2,6 x 3,6 = 149,38 m
3
Cálculo da razão de carregamento (RC)
RC
CE V
100 ,64 kg 149 ,38 m
3
673 ,72 g / m3
Cálculo da Perfuração Específica (PE)
PE
H f V
16 ,6 m 149 ,38 m 3
0,11 m / m 3
100 ,64 kg 3
149 ,38 m x 2,7 t / m
3
249 ,5 g / t
Exemplo 2
Considere os dados do problema anterior, assuma que um total de 4481 m3 de rocha deve ser produzida no desmonte. Dados: : Custo com explosivos e acessórios
ANFO:
R$0,50/kg
30 Boosters (um por furo):
2 Retardos de superfície de 30 ms: R$4,5 / unidade
Cordel detonante (581 m): R$0,45/m
2 estopins espoletados: R$0,70
R$3,0 / unidade
R$3,0 x 30 = R$90,0
R$0,45 x 581 = R$261,45
R$0,70 x 2 = R$1,40
Custo da perfur ação da r ocha / m :
Acessórios da perfuratriz: R$0,27
Mão de obra: R$0,50
Custo do equipamento e compressor: R$0,67
Combustível, graxas, lubrificantes etc : R$0,40 Total: R$1,84 / m
4,50 x 2 = R$9,0
Determinar o custo do desmonte por m3 e tonelada (perfuração + explosivos + acessórios).
Cálculo do número de furos necessários (NF)
NF = (m3 necessários) : (volume de rocha por furo) = 4481 : 149,38 = 30
) Cálculo do total de metros perfurados (MP
MP = NF x Hf
= 30 x 16,6 = 498 m
Cálculo do total de explosivos (TE)
TE = NF x CE = 30 x 100,64 kg =
3019,2 kg
Cálculo do custo dos explosivos e acessórios (CEA)
Custo com explosivo (CCE): CCE = ANFO = R$0,5 x 3019,2 Kg
=
R$1.509,60
Custo com acessório (CA): CA = R$90 + R$9 + R$261,45 + R$1,4 =
R$361,85
CEA = CCE + CA = R$1.509,60 + R$361,85 =
R $1.871,45
Cálculo do custo da perfuração (CP)
CP = MP x custo/m
=
498 m
x R$1,84/m =
R$916,32
Cálculo do Custo Total do Desmonte (Perfuração + Explosivos e acessórios) - CTD
CTD = CP + CEA = R$916,32 + R$1.871,45
=
R$2.787,77
3
Custo por m
(R$2.787,77 : 4481 m3)
=
R$0,62 / m3
Custo por tonelada
(R$2.787,77 : 4481 m3 x 2,7 g/cm3)
=
0,23 / t
Exemplo 3 Cálculo do Plano de Fogo usando Cartuchos Dados:
Rocha: Calcário brando Altura da bancada: 7,5 m Diâmetro da perfuração: 76 mm (3”)
Angulo de inclinação dos furos: 15 Explosivo utilizado: Emulsão encartuchada;
= 1,15 g/cm3; Furos com água.
Dimensões dos cartuchos: 2½ ” x 24” (64 mm x 610 mm) Densidade da rocha: 2,5 g/cm3.
Cálculo do Afastamento (A)
r
A 0,0123 2 e 1,5 xDe A
1,15 0,0123 2 1,5 x 64 2,0m 2,5
Cálculo da Subperfuração (S)
S = 0,3 x A = 0,3 x 2,0 m = 0,6 m
Cálculo da profundidade do furo (Hf)
H f
Hb cos
7,5 20 1 1 xS x 0,6 8,2 m cos 15 100 100
Cálculo do Espaçamento (E)
Como Hb/A =3,8
Hb/A < 4, e utilizaremos elementos de retardos entre os furos de uma
mesma linha, a seguinte expressão será aplicada:
E
(Hb
7 A) 8
7,5 7 x 2 8
Cálculo do Tampão (T)
T = 0,7 x A = 0,7 x 2,0 m =
1,4 m
Cálculo da altura da carga de explosivo (Hce)
Hce = Hf - T = 8,2 m - 2,0 m
=
6,2 m
2,7 m
Cálculo do número de cartuchos da carga de explosivo (NCe)
N Ce
H cc Comp . do cartucho
6,2 m 0,610 m
10
Cálculo da massa da carga de explosivo (CE)
Como a razão linear do cartucho (RL) de 64 mm x 610 mm é de 3,7 kg/m, teremos:
CE = Hce x RL = 6,2 m x 3,7 kg/m = 22,9 kg
Cálculo do volume de rocha por furo (V)
V = Hb/cos15
x
A x E
= ( 7,5 m / 0,9659) x 2,0 m x 2,7 m
Cálculo da razão de carregamento (RC)
RC = CE : V = 22,9 kg : 41,9 m3 = 547 g/m3 = 547 : 2,5 = 219 g/t
Cálculo da Perfuração Específica (PE)
PE
H f V
8,2 m 41,9 m 3
0,20 m / m 3
= 41,9 m3
EXERCÍCIO DE DIMENSIONAMENTO DE UM PLANO DE FOGO: Para o dimensionamento de um Plano de Fogo, com o objetivo de simular uma situação real de um desmonte de rochas, fez-se algumas considerações e suposições técnicas necessárias ao planejamento. Para tanto, é necessário levar em consideração algumas variáveis geométricas importantes como: afastamento, espaçamento subfuração, etc. Portanto, são sugeridos os dados abaixo para o exercício proposto de desmonte de uma bancada mostrada na Fig. 1. Justifique suas respostas e/ou alternativas.
Fig. 1 - Vista de um exemplo de bancada a ser desmontada numa Pedreira.
Considerações propostas: Rocha migmatítica mediamente fraturada Densidade: 2,8g/cm3 Equipamento de carregamento: Retro escavadeira de 3j3 Equipamento de perfuração: RocDrill, com furos de 1 a 3,5" Condições de trabalho: úmido Produção estimada por Desmonte: P = 2500m3 Explosivo Utilizado: Emulsão encartuchada (3" x 24") Densidade do Explosivo: 15 g/cm3 Energia absoluta: 950 Kcal/Kg Volume gasoso: 982 L/Kg Diâmetro do explosivo: 3" (7,62 cm) Comprimento do Explosivo: 24" (60,96cm) Massa de explosivo por banana: 3,195 Kg
Informações de custos: Emulsão Encartuchada (3" x 24"), 8 bananas /caixa R$ 3,18Kg Retardo: R$ 0,4 / unidade Cordel Detonante: R$ 0,3/m Estopim espoletado: R$ 0,7/peça Acessórios de Perfuração: R$ 0,2/m Mão-de-obra: R$ 0,58/m Equipamento e compressor: R$ 0,7/m Combustivel, graxas e lubrificantes R$ 0,5/m