RUPTURA OBLÍQUA CONDICIONADA POR FALHA...
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UNIVERSIDADE FEDERAL DE OURO PRETO - ESCOLA DE MINAS DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA CIVIL PROGRAMA DE PÓS – GRADUAÇÃO EM ENGENHARIA CIVIL RUPTURA OBLÍQUA CONDICIONADA POR FALHA TRANSCORRENTE NA CAVA A CÉU ABERTO DA MINA DO CAUÊ, ITABIRA, MG. AUTOR: HENRY FRANCISCO GALBIATTI ORIENTADOR: Prof. Dr. Romero César Gomes Dissertação apresentada ao Programa de Pós- Graduação do Departamento de Engenharia Geotécnica (Mestrado Profissional) do Núcleo de Geotecnia da Escola de Minas da Universidade Federal de Ouro Preto, como parte integrante dos requisitos para obtenção do título de Mestre em Engenharia Civil, área de concentração: Geotecnia Aplicada a Mineração. Ouro Preto, 03 de julho de 2006.
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UNIVERSIDADE FEDERAL DE OURO PRETO - ESCOLA DE MINAS DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA CIVIL
PROGRAMA DE PÓS – GRADUAÇÃO EM ENGENHARIA CIVIL
RUPTURA OBLÍQUA CONDICIONADA POR FALHA TRANSCORRENTE NA CAVA A CÉU ABERTO DA MINA
DO CAUÊ, ITABIRA, MG.
AUTOR: HENRY FRANCISCO GALBIATTI
ORIENTADOR: Prof. Dr. Romero César Gomes
Dissertação apresentada ao Programa de Pós-Graduação do Departamento de Engenharia Geotécnica (Mestrado Profissional) do Núcleo de Geotecnia da Escola de Minas da Universidade Federal de Ouro Preto, como parte integrante dos requisitos para obtenção do título de Mestre em Engenharia Civil, área de concentração: Geotecnia Aplicada a Mineração.
Ouro Preto, 03 de julho de 2006.
G148r Galbiatti, Henry F. Ruptura oblíqua condicionada por falha transcorrente na cava a céu aberto da mina do Cauê, Itabira, MG [manuscrito]. / Henry F. Galbiatti - 2006. xiii, 99 f .: il. color., graf., tabs.
Orientador: Prof. Romero César Gomes.
Área de concentração: Geotecnia. Dissertação (Mestrado) - Universidade Federal de Ouro Preto. Escola de Minas. Departamento de Engenharia Civil. Programa de Pós Graduação em Engenharia Civil.
1. Falha de carreação - Teses. 2. Taludes em rochas - Teses. 3. Modelos mecânicos - Teses. 4. Estabilidade estrutural - Análise - Teses. I. Universidade Federal de Ouro Preto. Escola de Minas. Departamento de Engenharia Civil. II. Título.
CDU: 622.015(815.1)
Catalogação: [email protected]
ii
RUPTURA OBLÍQUA CONDICIONADA POR FALHA TRANSCORRENTE NA CAVA A CÉU ABERTO DA MINA DO CAUÊ, ITABIRA, MG.
AUTOR: HENRY FRANCISCO GALBIATTI
Esta dissertação foi apresentada em sessão pública e aprovada em 03 de julho de 2006, pela Banca Examinadora composta pelos seguintes membros:
Prof. Dr. Romero César Gomes (Orientador / UFOP) Prof. Dr. Sérgio Augusto Barreto da Fontoura Prof. Dr. Rodrigo Peluci Figueiredo
iii
AGRADECIMENTOS
Como este trabalho foi sendo realizado por partes e sempre nos feriados e finais
de semana, mesmo com todo cuidado, acabei, de alguma maneira, deixando a família
em alguns momentos em segundo plano. Desta forma, agradeço a Inês, Flávia e
Matheus a quem dedicarei este trabalho.
O trabalho foi possível devido uma mudança de cadeiras na CVRD onde sai da
gerência de planejamento e fui para a de geotecnia. Desta forma, busquei conhecimento
específico que tinha somente de maneira genérica. As pessoas que participaram deste
processo e a quem agradeço foram João Bosco Ferreira e José Francisco de Viveiros.
Agradeço aos que vieram posteriormente e que mantiveram a mesma motivação para a
realização deste trabalho. Neste aspecto incluo o Antônio Padovezi.
Por outro lado, na chegada a geotecnia tive como amigos de empreitada o
Armando Mangolim, Luciano Pohl, Ricardo Leão, Antonio Costa, Danilo Almeida,
Tarso Dutra e a todos os funcionários da Gerência de Geotecnia e Hidrogeologia
(GAGHS) que muito me ajudaram. Agradeço aos colegas que chegaram mais
recentemente à equipe como o Germano Lopes, Paulo Gouvêa, Andréa Dornas, Fábio
Horta, Jesus Magno e, principalmente, ao Eudes Friguetto pelas informações repassadas
e discussões.
Em especial, gostaria de agradecer ao Armando Mangolim que considero um
excelente profissional e de grande conhecimento na área de geotecnia. O trabalho ora
desenvolvido baseou-se fortemente em sua idéias.
Aos colegas do mestrado externalizo que foi um grande momento conhecê-los e
mesmo não tendo um contato freqüente com todos, devido às particularidades de cada
um, certamente teremos bons momentos no futuro.
Agradeço, em especial, ao prof. Romero C. Gomes pela orientação, sugestões e
correção do texto e pelo trabalho que vem desenvolvendo na área de geotecnia em
Minas Gerais.
iv
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.
v
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.
vi
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
vii
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.
viii
SUMÁRIO
AGRADECIMENTOS.....................................................................................................iv
RESUMO..........................................................................................................................v
ABSTRACT....................................................................................................................vii
SUMÁRIO........................................................................................................................ix
LISTA DE FIGURAS...................................................................................................... xi
LISTA DE TABELAS................................................................................................... xiii
CAPÍTULO 1 – INTRODUÇÃO
1.1- PROPOSIÇÃO DO PROBLEMA E OBJETIVOS DO
TRABALHO.....................................................................................01
1.2- LOCALIZAÇÃO DA ÁREA............................................................01
1.3- METODOLOGIA DE TRABALHO................................................03
1.4- BREVE HISTÓRICO DA CVRD EM ITABIRA............................03
1.5- ESTRUTURAÇÃO DO TRABALHO.............................................06
1.6- RESUMO DO CAPÍTULO..............................................................08
CAPÍTULO 2 – GEOLOGIA
2.1 – QUADRILÁTERO FERRÍFERO - POSIÇÃO GEOTECTÔNICA E
LITOESTRATIGRÁFICA .................................................................. 09
2.2 – SINTESE SOBRE A GEOLOGIA DA REGÃO DE ITABIRA ........13
2.3 – GEOLOGIA DA MINA DO CAUÊ ...................................................19
2.4 – GEOLOGIA DA REGIÃO DA TRINCA 1 ........................................ 22
2.5 – GEOLOGIA ESTRUTURAL DA MINA DO CAUÊ ........................ 24
2.6 – RESUMO DO CAPÍTULO ................................................................. 36
CAPÍTULO 3 – CONCEITO E HISTÓRICO DA TRINCA 1
3.1 – CONCEITUAÇÃO DA TRINCA 1 .................................................... 37
3.2 – HISTÓRICO DA TRINCA 1 .............................................................. 39
ix
3.3 – HISTÓRICO DO MONITORAMENTO DA TRINCA 1 ................46
3.4 - RESUMO DO CAPÍTULO .................................................................55
CAPÍTULO 4 – MODELO GEOTÉCNICO
4.1 – MODELO GEOMECÂNICO............................................................. 57
4.2 – MODELOS DE RUPTURA EM TALUDES..................................... 65
4.3 – ANÁLISE DAS SEÇÕES GEOTÉCNICAS ..................................... 72
4.4 – DISCUSSÃO DOS ASPECTOS HIDROGEOLÓGICOS..................79
4.5– CONSIDERAÇÕES SOBRE O DESENVOLVIMENTO
DA TRINCA........................................................................................81
4.6 – DISPOSICÃO DE REJEITO NA CAVA .......................................... 83
4.7 – EXPERIÊNCIAS E DIRETRIZES PARA RUPTURAS
OBLÍQUAS SEMELHANTES À TRINCA 1................................... 85
4.8 – RESUMO DO CAPÍTULO.................................................................88
CAPÍTULO 5 – CONCLUSÕES..................................................................................89
CAPÍTULO 6 – BIBLIOGRAFIA
REFERÊNCIA BIBLIOGRAFIA (AUTORES)......................................94 REFERÊNCIA BIBLIOGRAFIA (EMPRESAS)................................. .99
x
LISTA DE FIGURAS
Figura 1.1 – Mapa de localização de Itabira/MG e mapa geológico simplificado do sinclinório
de Itabira com as minas de ferro e a área de estudo.....................................................................02
Figura 1.2 – Gráfico com a movimentação total (minério e estéril) da mina do Cauê de 1942 até
2004 .............................................................................................................................................05
Figura 1.3 – Visão parcial da cava final do Cauê com o lago relacionado à disposição de rejeito
e a pilha de estéril.........................................................................................................................06
Figura 2.1 – Mapa geológico simplificado e coluna estratigráfica do Quadrilátero Ferrífero
modificado de Marshak & Alkmim (1989), extraído de Varajão (1994)....................................10
Figura 2.2 – Mapa geológico da região de Itabira. Hasui & Magalhães (1998). Modificado..... 16
Figura 2.3 – Mapa geológico simplificado da mina do Cauê ......................................................21
Figura 2.4 – Mapa geológico da área da trinca 1 na aba norte da mina do Cauê.........................23
Figura 2.5 - Mapa simplificado do sinclinal Cauê com as áreas detalhadas estruturalmente.
Região A (S1= 464 medidas/curvas de 1 a 20 % e Lm1/Le1 = 118 medidas), região B (S1= 65
medidas/curvas de 6 %), região C (S1= 50 medidas/curvas de 6 %), região D (S2= 133
medidas/curvas de 2 a 36 %, Lm2/Le2 = 100 medidas e d2 = 41 medidas)..............................25
Figura 2.6 – Diagrama estereográfico dos pólos da foliação S1, 1100 medidas nas regiões
central, sul e noroeste da mina do Cauê. Curvas de 3 a 33 %. Galbiatti (1999)..........................26
Figura 2.7 – Diagrama estereográfico dos pólos da foliação S2, 133 medidas. Curvas de 3,5 a
31,5 %. Galbiatti (1999)...............................................................................................................27
Figura 2.8 – Diagrama estereográfico dos pólos das fraturas mineralizadas com ouro, 751
medidas Curvas de 1, 2, 3, 4, 5, 6 e 7%. Galbiatti (1999)............................................................28
Figura 2.9 – Diagrama estereográfico dos pólos das fraturas sem mineralização (Frs), 279
medidas. Curvas de 1 a 9%. Galbiatti (1999)...............................................................................29
Figura 2.10 – Diagrama estereográfico das atitudes da lineação de interseção (L2), 17 medidas.
Galbiatti (1999) ...........................................................................................................................30
Figura 2.11 – Diagrama estereográfico das atitudes da lineação de crenulação, 36 medidas.
Galbiatti (1999). ..........................................................................................................................30
Figura 2.12 – Diagrama estereográfico das atitudes das lineações mineral 1 (Lm1) e estiramento
(Le1), 404 medidas nas regiões central, noroeste e sul da mina do Cauê. Galbiatti (1999) ........31
xi
Figura 2.13 – Diagrama estereográfico das atitudes das lineações mineral 2 (Lm2) e estiramento
(Le2), relacionadas ao S2, 100 medidas. Galbiatti (1999) .........................................................32
Figura 2.14 – Diagrama estereográfico das atitudes das charneiras de dobras B1, 38 medidas.
Galbiatti (1999) ............................................................................................................................33
Figura 2.15 – Diagrama estereográfico das atitudes das charneiras de dobras B2, 41 medidas
Galbiatti (1999) ............................................................................................................................34
Figura 2.16 – Diagrama estereográfico das atitudes das charneiras de dobras B3, 37 medidas.
Galbiatti (1999) ...........................................................................................................................35
Figura 3.1 – Ilustração de uma falha transcorrente mostrando os movimentos direcionais e a
zona de falha. ..............................................................................................................................37
Figura 3.2 - Bloco esquemático da mina do Cauê com a representação da zona transcorrente e a
Trinca 1.........................................................................................................................................38
Figura 3.3 – Mapa com os deslocamentos de alguns dos prismas no período entre 2002 e
2003..............................................................................................................................................50
Figura 3.4 – Deslocamentos dos prismas entre 2000 e 2003. ......................................................51
Figura 3.5 - Foto com o posicionamento dos prismas instalados no ano de 2004.......................52
Figura 3.6 – Evolução dos prismas na trinca 1 no período de 2004............................................54
Figura 4.1 – Mapa geomecânico na região da trinca 1 na aba norte da mina do Cauê.. ..............64
Figura 4.2 – Principais tipos de deslizamento com os respectivos estereogramas representativos.
Extraído de Fiori & Carmignani (2001).......................................................................................67
Figura 4.3 – Figura 4.3 – Desenho esquemático exemplificando uma ruptura oblíqua ao
talude............................................................................................................................................71
Figura 4.4 – Seção geomecânica E36. (a) análise no local da Trinca 1 pelo método de Bishop;
(a) análise pelo método de Morgenstern-Price............................................................................75
Figura 4.5 – Seção geomecânica S2. (a) análise no local da Trinca 1 pelo método de Bishop; (b)
análise pelo método de Morgenstern-Price. .................................................................................76
Figura 4.6 – Seção geomecânica S5 mostrando a ruptura no local de menor FS e na região do
início da trinca com FS de 2,7......................................................................................................77
Figura 4.7 – Seção geomecânica T2. (a) análise no local da Trinca 1 pelo método de Bishop; (b)
análise pelo método de Morgenstern-Price..................................................................................78
Figura 4.8 – Seção geomecânica T3. A análise foi livre e buscou o menor FS...........................79
xii
Figura 4.9 – Conformação dos taludes na região da trinca 1 com representação do traço das
foliações que ocorrem na área......................................................................................................81
Figura 4.10 – Análises de estabilidade realizadas por Pohl (2002) considerando a elevação do
rejeito na cava do Cauê de acordo com o projeto de GEOCONSULTORIA (2002)...................84
LISTA DE TABELAS
Tabela 3.1 – Leituras de monitoramento dos prismas (período de 30/11/1996 a 15/01/1997).. ..47
Tabela 3.2 – Evolução dos deslocamentos medidos pelos prismas mais representativos do
maciço (período entre 2000 e 2003).............................................................................................48
Tabela 3.3 – Dados da evolução da movimentação dos prismas em 2004 ..................................53
Tabela 4.1 - Descrição e caracterização dos graus de intemperismo da rocha (Brown,
1981).............................................................................................................................................58
Tabela 4.2 – Ensaios manuais para a estimativa da resistência de materiais rochosos................59
Tabela 4.3 – Critérios para a determinação dos espaçamentos das descontinuidades.................60
Tabela 4.4 – Parâmetros do Sistema de Classificação Geomecânica de Bieniawski (1976).......62
Tabela 4.5 – Classes de Maciço do Sistema de Classificação de Bieniawski (1976)
Modificado...................................................................................................................................62
Tabela 4.6. Parâmetros usados nas seções geomecânicas com legenda de cores para as litologias
e classes de maciço. As cores foram padronizadas para todas as seções de análise (Figuras 4.4,
4.5, 4.6, 4.7 e 4.8)........................................................................................................................72
Tabela 4.7 – Fatores de segurança (FS) obtidos nas seções analisadas.......................................74
xiii
CAPÍTULO 1
INTRODUÇÃO
1.1 - PROPOSIÇÃO DO PROBLEMA E OBJETIVOS DO
TRABALHO
A proposta deste trabalho é desenvolver estudo de caso de uma ruptura oblíqua
de grandes dimensões, acima de 200 metros de extensão, condicionada por uma falha
transcorrente e ocorrida na Mina do Cauê pertencente a CVRD (Itabira/MG). A
proposta consiste basicamente em consolidar os dados existentes acrescentando novas
análises do mecanismo, bem como uma síntese da evolução histórica da ruptura.
O objetivo do trabalho é caracterizar as condicionantes geotécnicas que
favoreceram a ruptura, as atividades desenvolvidas para explicitar a natureza do
processo, sua evolução e a atuação no sentido de garantir a continuidade da lavra na
região.
1.2 - LOCALIZAÇÃO DA ÁREA
O local de estudo localiza-se no extremo nordeste do Quadrilátero Ferrífero, na
região da cidade de Itabira, no Estado de Minas Gerais (Figura 1.1). Em Itabira existem
várias minas onde a CVRD explota minério de ferro que são: Cauê, Chacrinha, Onça,
Periquito, Dois Córregos e Conceição.
A região de Itabira e a Mina do Cauê foram alvo de estudos geológico-
geotécnicos específicos, mas a área de estudo (aproximadamente entre 300 x 800
metros) foi objeto de análises detalhadas e está restrita a um dos flancos da estrutura
sinclinal do Cauê.
1
QUADRILÁTEROFERRÍFERO
BELO HORIZONTE
ITABIRA MG
OCEANOATLÂNTICO
750 5000
2501000m
HEMATITAITABIRITO ROCHAS INTRUSIVAS
1000m
Escala Gráfica
GP PIRACICABA
MINA DE DOISCÓRREGOS
MINA DE CONCEIÇÃO
MINA DO CHACRINHA
MINA DE PERIQUITO
MINA DO CAUÊ
MINA DO ONÇA
ÁREA DE ESTUDO
Figura 1.1 - Mapa de localização de Itabira/MG e mapa geológico simplificado do sinclinório de Itabira com a localização das minas de ferro e da área de estudo.
2
1.3- METODOLOGIA DE TRABALHO
Este trabalho foi subdividido em linhas de atuação que compreenderam a
análise e a consolidação dos dados desenvolvidos pela equipe de geotecnia da CVRD e
a elaboração do trabalho resgatando a evolução histórica da ruptura e as atividades
desenvolvidas com algumas análises pessoais.
Na fase inicial, foram coletados, consolidados e sistematizados os dados que
estavam dispersos em relatórios em papel e em meio magnético, em diferentes
gerências da empresa. Numa segunda fase, o trabalho foi desenvolvido a partir de uma
análise do autor que procurou estabelecer os aspectos mais importantes no
desenvolvimento da ruptura. Na consolidação do trabalho somente o que foi
considerado mais importante é que será apresentado. Este trabalho pretende ser um
histórico de uma ruptura com evolução não convencional. Atividades de campo foram
realizadas para entendimento da evolução da ruptura e para o desenvolvimento de
algumas das idéias incorporadas ao texto. 1.4 – BREVE HISTÓRICO DA CVRD EM ITABIRA/MG
A Companhia Estrada de Ferro Vitória a Minas (CEFVM) foi inaugurada
oficialmente em 13/05/1904 no trecho entre as estações de Cariacica e Alfredo Maia.
Em 1909 foi criada a Brazilian Hematite Syndicate, de capital britânico, com a
finalidade de explorar as reservas de minério de ferro de Minas Gerais, que comprou a
maioria das ações da CEFVM e selou a união entre os dois grupos. Em 1910, foram
esboçados os primeiros projetos de se levar a ferrovia até Itabira (o que ocorreu apenas
em 1943). Em 1911 a Brazilian Hematite Syndicate passou a se chamar Itabira Iron Ore
Company sob controle do empresário Percival Farquhar. A empresa efetuou o seu
primeiro embarque de minério de ferro pelo Porto de Vitória em julho de 1940.
Em 1941, a onda nacionalista pressionou Percival Farquhar a se associar a
empresários brasileiros, com a transformação da Itabira Iron em duas empresas
nacionais: Companhia Brasileira de Mineração e Siderurgia e Companhia Itabira de
3
Mineração. Em 1° de junho, em decorrência dos Acordos de Washington, Getúlio
Vargas assinou o decreto-lei nº 4.352 e criou a Companhia Vale do Rio Doce. A nova
companhia, uma sociedade anônima de economia mista, encampou as empresas de
Farquhar e a Estrada de Ferro Vitória-Minas. Em 11 de janeiro de 1943 reuniu-se a
Assembléia de constituição definitiva da CVRD, que aprovou os estatutos da empresa,
fixou a sede administrativa em Itabira e o domicílio jurídico no Rio de Janeiro.
Israel Pinheiro foi nomeado primeiro presidente da empresa. A CVRD foi
responsável por 80% das exportações brasileiras de minério de ferro em 1949. Em 1950
é preservada a autonomia da CVRD frente às exigências do Eximbank de reduzir as
funções do presidente a de um mero supervisor.
No início da década de 50, o governo brasileiro assumiu o controle definitivo do
sistema operacional da CVRD e em 1953 foi realizado o primeiro embarque de minério
de ferro para o Japão. Neste mesmo ano a CVRD utilizou, pela primeira vez, um navio
brasileiro, o Siderúrgica Nove, no carregamento de minério para os Estados Unidos. Em
1955 a CVRD revê suas práticas comerciais no exterior e passa a fazer contatos diretos
com as siderúrgicas sem a intermediação dos traders. Em 1962 são assinados contratos
de longo prazo com siderúrgicas japonesas e usinas alemãs. Em 2 de outubro é criada a
subsidiária Vale do Rio Doce Navegação S.A. (Docenave) e, em 1966, é inaugurado o
Porto de Tubarão em Vitória.
Em 1973 a CVRD inaugura a primeira fase da usina de concentração de itabirito na
mina do Cauê, em Itabira/MG, buscando recuperar minério de ferro em rocha de baixo
teor. A figura 1.2 resume as movimentações anuais de minério desde 1942, quando a
CVRD iniciou suas atividades em Itabira. A movimentação total de estéril e minério na
mina do Cauê é enorme e somou até 2004 o valor de 1,54 bilhão de toneladas, sendo
1,027 bilhão de minério e 0,512 bilhão de estéril. A relação estéril-minério global foi da
ordem de 0,50.
4
MOVIMENTAÇÃO TOTAL NA MINA DO CAUÊ (1942 a 2004)
-
10.000
20.000
30.000
40.000
50.000
60.000
70.000
80.000
90.000
1942
1945
1948
1951
1954
1957
1960
1963
1966
1969
1972
1975
1978
1981
1984
1987
1990
1993
1996
1999
2002
( x 1
000)
MOV. TOTAL
MOV.ITABIRITO
MOV.HEMATITA
MOV. ESTÉRIL
INÍCIO DO BENEFICIAMENTO DE ITABIRITOS
RETOMADA DA LAVRA DE HEMATITA
RECORRÊNCIA DEVIDO A RUPTURA
HEMATITA HEMATITA+ITABIRITO
LAVRA CONTEMPLAVA
SOMENTE EXTRAÇÃO DE
HEMATITA
MOVIMENTAÇÃO TOTAL NA MINA DO CAUÊ (1942 a 2004)
-
10.000
20.000
30.000
40.000
50.000
60.000
70.000
80.000
90.000
1942
1945
1948
1951
1954
1957
1960
1963
1966
1969
1972
1975
1978
1981
1984
1987
1990
1993
1996
1999
2002
( x 1
000)
MOV. TOTAL
MOV.ITABIRITO
MOV.HEMATITA
MOV. ESTÉRIL
INÍCIO DO BENEFICIAMENTO DE ITABIRITOS
RETOMADA DA LAVRA DE HEMATITA
RECORRÊNCIA DEVIDO A RUPTURA
HEMATITA HEMATITA+ITABIRITO
LAVRA CONTEMPLAVA
SOMENTE EXTRAÇÃO DE
HEMATITA
Figura 1.2 – Gráfico com a movimentação total (minério e estéril) da mina do Cauê de 1942
até 2004.
Do ponto de vista histórico, é interessante observar que, até 1966, a lavra na
mina do Cauê não movimentava estéril somente minério hematítico. Outro fato
interessante é que somente em 1973 é que se iniciou a movimentação de itabirito com a
construção da usina de beneficiamento do Cauê (Figura 1.2). De 1973 a 1996 as
movimentações são sempre crescentes, declinando, a partir de 1996, em função do
processo de exaustão da mina.
Com a exaustão da jazida, a cava a céu aberto da mina do Cauê passou a ser uma
alternativa para a disposição de estéril e rejeito. Desta forma, a cava volta a ter uso para
a continuidade operacional da Unidade Industrial Cauê que envolve o beneficiamento
de minério das Minas do Meio (Chacrinha e Onça). Atualmente, a cava está dividida
em duas partes, uma usada para a disposição de rejeito (área leste) e a outra usada para a
disposição de estéril (área oeste) conforme pode ser visualizado na figura 1.3.
5
Figura 1.3 – Visão parcial da cava final do Cauê com o lago relacionado a disposição de rejeito e a pilha de estéril.
1.5 – ESTRUTURAÇÃO DO TRABALHO
O trabalho foi dividido em cinco capítulos, além da introdução e bibliografia.
O capítulo 1 é introdutório e apresenta o objetivo do trabalho que é o
desenvolvimento de um estudo de uma ruptura oblíqua de grandes dimensões
condicionada por falha geológica. Adicionalmente, aborda-se a metodologia do
trabalho, estabelecendo, em linhas gerais, os caminhos percorridos para o
desenvolvimento do manuscrito. É apresentado, complementarmente, um resumo
histórico da CVRD mostrando como foi processo de criação da empresa e
complementa-se com o histórico da produção de minério da mina do Cauê até os dias
atuais.
No capítulo 2 abordou-se a descrição da geologia regional do Quadrilátero
Ferrífero, incluindo a posição litoestratigráfica, a geologia regional de Itabira, a
geologia da mina do Cauê e a geologia da trinca 1 com os respectivos mapas
geológicos. Com estas descrições buscou-se dar uma visão geral da macro à micro
estrutura e fazer uma abordagem dos litotipos que serão descritos no desenvolvimento
do trabalho.
6
A partir destas caracterizações desenvolveu-se a análise estrutural descritiva na
mina. Todas as estruturas planares e lineares foram estudadas para darem subsídio a
montagem dos mapas e seções geológicas e geotécnicas abordadas neste e nos capítulos
subsequentes.
No capítulo 3 buscou-se conceituar a ruptura, denomina trinca 1, mostrando onde a
mesma está inserida na mina do Cauê, como é sua geometria e sua evolução. Após,
realizou-se uma descrição histórica das atividades desenvolvidas na mina do Cauê em
função da Trinca 1.
O capítulo 4 abordou os aspectos teóricos e os de campo relacionados ao modelo
geomecânico. Apresentou-se um resumo da caracterização geotécnica através da
discussão do grau de intemperismo, grau de resistência/coerência, espaçamento do
fraturamento, condições das fraturas, RQD e classificação do maciço. Realizou-se uma
descrição detalhada das classes de maciço com a apresentação do mapa geomecânico da
Trinca 1 e adicionalmente realizou-se uma discussão sobre os modelos de ruptura em
taludes e uma caracterização da ruptura oblíqua.
Após, discorreu-se com uma análise das seções geotécnicas e uma discussão
sobre os parâmetros usados. As seções analisadas foram a S2, S5, E36, T2 e T3. Em
todas as seções houve uma primeira análise livre da seção buscando o menor FS e uma
análise no local da ruptura.
Como complemento, foi realizada uma descrição simplificada dos sistemas
hidrogeológicos que ocorrem na mina do Cauê e em que aspecto os mesmos podem
influenciar as análises geotécnicas.
Por último, o capítulo 5 apresenta as conclusões e algumas recomendações do
trabalho.
7
1.6 - RESUMO DO CAPÍTULO
A área de estudo situa-se na mina do Cauê, na cidade de Itabira, Estado de
Minas Gerais (Figura 1.1) e pertence à Companhia Vale do Rio Doce.
Neste capítulo introdutório apresenta-se o objetivo do trabalho que é o
desenvolvimento de um estudo de uma ruptura oblíqua de grandes dimensões
condicionada por falha geológica. O trabalho consiste na consolidação de dados pré-
existentes com o acréscimo de análises personalizadas.
Adicionalmente, aborda-se a metodologia do trabalho, estabelecendo, em linhas
gerais, os caminhos percorridos para o desenvolvimento do manuscrito.
É apresentado, complementarmente, um resumo histórico mostrando como foi a
criação da CVRD e complementa-se com o histórico da produção da mina do Cauê até
os dias atuais (Figura 1.2). A CVRD era composta nas primeiras décadas de vida,
basicamente, pelo complexo industrial de Itabira e a mina do Cauê como carro chefe;
desta forma, o histórico foi considerado apropriado. Observa-se que a mina do Cauê
teve uma movimentação elevadíssima ultrapassando a casa do bilhão de toneladas. A
movimentação de estéril correspondeu aproximadamente à metade da movimentação de
minério com uma relação de 0,5.
Com a desativação parcial da mina do Cauê a cava passou receber estéril e rejeitos
(Figura 1.3).
Por fim, discorreram-se algumas linhas sobre a estruturação do trabalho.
8
CAPÍTULO 2
GEOLOGIA
2.1 - QUADRILÁTERO FERRÍFERO-POSIÇÃO GEOTECTÔNICA
E LITOESTRATIGRÁFICA
As descrições geológicas que se seguem foram consolidadas por Galbiatti
(1999). O referido autor desenvolveu trabalho na mina do Cauê com foco em geologia
estrutural e parte das análises foi aproveitada por fazer parte do contexto geológico
deste trabalho.
O Quadrilátero Ferrífero situa-se na porção sul do Cráton de São Francisco
(Almeida 1977). Esta unidade geotectônica compreende um núcleo cratônico
estabilizado no Proterozóico Inferior. Faixas de dobramentos, geradas no ciclo
Brasiliano, limitam e definem o contorno atual do Cráton de São Francisco.
O Quadrilátero Ferrífero (Figura 2.1) constitui parte do embasamento do cráton e nele
podem ser caracterizadas várias unidades:
• complexo metamórfico;
• seqüências vulcano-sedimentares do tipo “greestone belt” englobadas no
Supergrupo Rio das Velhas;
• coberturas sedimentares plataformais de idade Paleoproterozóicas
representadas pelo Supergrupo Minas e Grupos Sabará e Itacolomi.
Complexo Metamórfico
O embasamento das seqüências supracrustais é representado por vários
complexos metamórficos que são denominados: Bação, Caeté, Belo Horizonte,
Gongonhas e o Complexo Metamórfico Bonfim (Carneiro et al. 1995).
9
Dorr (1969) optou pela hipótese de corpos intrusivos, desconsiderando a
existência de embasamento. Autores como Guimarães (1966), Ladeira (1980), entre
outros, caracterizaram as complexas relações de contato entre estes corpos e as rochas
de cobertura e defendem a idéia de embasamento gnáissico-migmatítico.
Figura 2.1 - Mapa geológico simplificado e coluna estratigráfica do Quadrilátero Ferrífero, modificado de Marshak & Alkmim (1989), extraído de Varajão (1994).
Estes complexos apresentam-se como produtos de retrabalhamento de corpos
mais antigos em eventos posteriores ao embasamento. São compostos por rochas
10
gnáissicas de composição tonalítica a granítica, e subordinadamente, por granitos,
granodioritos, anfibolitos, intrusões máficas e ultramáficas (Herz 1970, Ladeira et al.
1983).
Supergrupo Rio das Velhas
São rochas metavulcânicas e metassedimentares englobadas sob a denominação
de “Série” Rio das Velhas por Dorr et al. (1957). Em trabalhos mais recentes, a “Série”
passou a categoria de Supergrupo. Este pode ser subdivido em três grupos: Quebra
Osso, Nova Lima e Maquiné.
Schorscher (1978) definiu o Grupo Quebra Osso como basal do Supergrupo Rio
das Velhas. É composto por vulcanitos e sedimentos químicos/clásticos deformados. A
natureza composional dos vulcanitos varia de basaltos komatiíticos a basaltos
tholeíticos, exibindo textura tipo “spinifex” (Ladeira 1981, Schorscher 1992).
O Grupo Nova Lima é constituído por rochas metavulcânicas e
metassedimentares. Almeida (1976), Schorscher (1976) e Ladeira (1980) interpretaram
o Grupo Nova Lima como constituído de seqüências do tipo “greenstone belt”.
Ladeira (1980) subdividiu o Grupo Nova Lima em três unidades, da base para o
topo:
• Unidade Metavulcânica composta por rochas metaultramáficas, metabasaltos,
metacherts, filitos.
• Unidade Metassedimentar Química composta por formação ferrífera tipo
Algoma, carbonatos, xistos, filitos.
• Unidade Metassedimentar Clástica composta por metaconglomerados,
quartzitos, quartzo xistos.
Zucchetti et al. (1996) subdividiram o Grupo Nova Lima em cinco associações,
conforme a ambiência, da base para o topo: metavulcânica plutônica máfica-
ultramáfica, metavulcano-sedimentar química, metassedimentar química pelítica,
metavulcano-sedimentar clástica e metassedimentar clástica marinha (ressedimentada).
O Grupo Maquiné (Dorr et al. 1957) é constituído por quartzitos sericíticos,
filitos e quartzo xistos e foi dividido em duas formações, da base para o topo: Formação
11
Palmital (O’Rourke 1958) e Formação Casa Forte (Gair 1962). Zucchetti et al. (1996)
caracterizaram a ambiência do Grupo Maquiné como uma associação metassedimentar
clástica não marinha (litorânea e fluvial).
Supergrupo Minas
O Supergrupo Minas corresponde a uma cobertura sedimentar plataformal. Foi
definido por Derby (1906) como “Série” Minas e sofreu várias modificações ao longo
do tempo. Foi dividido por Dorr (1969) em quatro grupos, da base para o topo:
Tamanduá, Caraça, Itabira e Piracicaba.
O Grupo Tamanduá foi definido por Simons & Maxwell (1961) e é composto
por quartzitos, filitos, itabiritos filíticos e dolomíticos, além de metaconglomerados.
Simons & Maxwell (1961) incluíram o Grupo Tamanduá na “Série” Rio das Velhas,
enquanto que Dorr (1969) optou por incluí-lo na “Série” Minas.
O Grupo Caraça, composto por metassedimentos clásticos, compreende duas
formações: Moeda e Batatal.
Sobrepondo-se ao Grupo Caraça, tem-se o Grupo Itabira que é constituído por
uma seqüência de sedimentos químicos. Barbosa (1968) atribuiu a deposição desta fase
sedimentar de natureza química e carbonática à peneplanização da área fonte. Dorr
(1969) dividiu o grupo em duas formações, da base para o topo: Cauê e Gandarela. A
Formação Cauê é constituída por formações ferríferas do tipo Lago Superior e por
itabiritos anfibolíticos e dolomíticos. Subordinadamente, ocorrem filitos e itabiritos
manganesíferos. A Formação Gandarela é constituída por rochas carbonáticas e,
subordinadamente, por filitos dolomíticos e itabiritos.
O Grupo Piracicaba foi subdividido por Dorr et al. (1957) em cinco formações,
da base para o topo: Cercadinho, Fecho do Funil, Taboões, Barreiro e Sabará.
Grupo Sabará
Este grupo, concepção de Renger et al. (1994), recobre todas as formações do
Grupo Piracicaba e apresenta, em alguns locais, um contato discordante erosivo com as
12
unidades anteriores e representa uma sedimentação tipo “flysh” (Barbosa 1968, Dorr
1969). É constituído por filitos cloríticos, metaconglomerados, metagrauvacas,
quartzito, metachert, metatufos e metabasaltos. Os metaconglomerados são portadores,
pela primeira vez na seqüência do Supergrupo Minas, de seixos de granito e gnaisse, o
que indica importantes modificações da paleogeografia, com soerguimento de novas
áreas-fonte, aumento da erosão e do gradiente de transporte (Renger et al. 1994).
Almeida et al. (2005) subdivide o grupo e duas formações, a inferior, Formação
Saramenha (Barbosa, 1968) e, a superior, Formação Estrada Real.
Grupo Itacolomi
O Grupo Itacolomi foi denominado de “Série” Itacolomi por Guimarães (1931).
Dorr (1969) manteve a caracterização de “Série” Itacolomi e dividiu-a em duas fácies:
Quartzítica e Santo Antônio. A composição básica é: quartzitos, quartzitos
conglomeráticos e níveis de metaconglomerados com seixos de itabiritos, filitos e
quartzo de veio.
Brajnikov (1949) apresentou a proposição de que a “Seqüência” Itacolomi, nos
arredores de Ouro Preto, é alóctone, tendo sido carreada sobre os xistos e filitos da
“Série” Minas. Alkmim (1988) considerou o Grupo Itacolomi como uma fácies
marginal do Supergrupo Minas, eqüivalente à Formação Moeda.
2.2 - SÍNTESE SOBRE GEOLOGIA DA REGIÃO DE ITABIRA
Derby (1910) e Harder & Chamberlain (1915) fizeram menção sobre a geologia
e a potencialidade dos depósitos ferríferos do Quadrilátero Ferrífero e de Itabira.
Entretanto, trabalhos regionais de detalhe foram executados somente pelo convênio
USGS/DNPM. Neste convênio, o mapeamento geológico restringiu-se às imediações
das formações ferríferas. Mapa geológico de cobertura regional foi desenvolvido por
Hasui & Magalhães (1998) bancado pela CVRD e é apresentado na figura 2.2.
13
Dorr & Barbosa (1963), Schorscher & Guimarães (1976) e Chemale Jr & Quade
(1986) abordaram aspectos relativos à geologia regional e econômica do Distrito
Ferrífero de Itabira e apresentaram proposição de coluna estratigráfica.
Na região de Itabira podem ser descritas as seguintes unidades: Complexo
Metamórfico, Supergrupo Rio das Velhas, Supergrupo Minas, “Granito Borrachudos” e
coberturas terciárias.
Complexo Metamórfico – As unidades que compõem este complexo ocorrem
nos arredores de Itabira e Schorscher & Guimarães (1976) e Schorscher et al. (1982)
diferenciaram dois grupos de rochas graníticas: migmatitos polifásicos sotopostos, em
discordância das demais litologias, e uma seqüência de paragnaisses que estaria em
concordância metamórfica e estrutural com as unidades sobrejacentes.
Chemale Jr. & Quade (1986) propuseram a denominação de Seqüência
Gnáissica para as rochas gnáissicas da região de Itabira que seriam encaixantes do
Distrito Ferrífero de Itabira, já que não foi possível diferenciar migmatitos de
paragnaisses. Ainda, segundo Chemale Jr. & Quade (1986), há uma concordância
estrutural e metamórfica de todas unidades do Distrito, já que o evento que delineou a
foliação principal foi abrangente. A composição das rochas gnáissicas, segundo
Chemale Jr. & Quade (1986), é: gnaisses a biotita, gnaisses félsicos, biotita-gnaisses
porfiroclásticos, biotita xistos e quartzitos micáceos.
Supergrupo Rio das Velhas - Este foi descrito, no Distrito Ferrífero de Itabira,
primeiramente por Dorr & Barbosa (1963), como “Série” Rio das Velhas. Foram
consideradas as rochas mais antigas do distrito. Os autores citados avaliavam que uma
correlação direta com a localidade tipo da “Série” Rio das Velhas era impossível, mas
que, litologicamente, a correlação era estreita e a posição estratigráfica a mesma em
relação à inconformidade da “Série” Minas.
Schorscher & Guimarães (1976) e Chemale Jr. & Quade (1986) não
caracterizaram em suas colunas estratigráficas a existência do Supergrupo Rio das
Velhas. Schorscher & Guimarães (1976) definiram uma unidade equivalente
denominada de Seqüência de Xistos Verdes, enquanto que Chemale Jr. & Quade (1986)
definiram uma Seqüência Vulcano-Sedimentar. Segundo os últimos autores, esta
seqüência ocorre na base do Distrito Ferrífero de Itabira, acompanhando seu contorno
14
com espessura aflorante de até 550 metros. O contato entre as rochas vulcano-
sedimentares e o Supergrupo Minas sobrejacente é também concordante em termos
estruturais e metamórficos. Segundo Chemale Jr. & Quade (1986), a seqüência
apresenta grande variedade litológica, incluindo: anfibolitos e anfibólio xistos;
metaultramafitos, quartzitos e mármores, quartzo-clorita xistos, mica xistos ± granada ±
epidoto, filitos, pequenas intercalações de itabiritos e hematita dura. Em termos gerais,
predominam xistos carbonáticos e quartzo-clorita xistos.
Supergrupo Minas - Este ocorre ao norte da cidade de Itabira. Dorr & Barbosa
(1963) o correlacionaram com a “Série” Minas e atribuíram a este todos os minérios
econômicos do Distrito de Itabira. O Supergrupo foi subdividido em três grupos, da
base para o topo: Caraça, Itabira e Piracicaba.
Devido às características específicas do Distrito de Itabira, como o isolamento
destas unidades do resto do Quadrilátero Ferrífero, os autores não subdividiram os
grupos, exceto o Grupo Itabira com a Formação Cauê.
15
0 2 000m
Sinclinal Cauê
SinclinalDois Córregos
Mina doChacrinha
Mina dePeriquito
Figura 2.3
Complexo MetamorficoGrupo Itabira
Grupo Piracicaba
ZTDFI
ZTANCA
- Zona transcorrentedo Distrito de itabira
-Zona transcorrente da Aba Norte do Sinclinal Cauê
Granito Borrachudos
Grupo Nova Lima- rochas mafica (m) e ultramafica (um)
Figura 2.4
Figura 2.2 – Mapa geológico da região de Itabira. Hasui & Magalhães (1998). Modificado.
16
Chemale Jr. & Quade (1986) subdividiram o Supergrupo Minas nos Grupos
Itabira e Piracicaba, o primeiro representado pela Formação Cauê e o segundo indiviso.
A Formação Cauê é composta, basicamente, por itabiritos e corpos ou lentes de
hematita compacta. Estas rochas formam grandes reservas de minério de ferro que são
exploradas desde a 2a Guerra Mundial. Metapelitos, metavulcânicas e metaintrusivas
ocorrem subordinadamente.
O Grupo Piracicaba foi descrito ocupando a parte central do Sinclinório de
Itabira e é constituído por: quartzitos, quartzitos ferruginosos, quartzitos sericíticos,
filitos e filitos hematíticos.
“Granito Borrachudos” - Este nome foi proposto por Dorr & Barbosa (1963)
para designar rochas graníticas de granulação grossa que afloram no Córrego
Borrachudos, a noroeste de Itabira, e tem ampla ocorrência regional. Os autores
sugerem que o “Granito Borrachudos” poderia representar um granito ígneo, potássico e
formado no estágio final dos tipos discutidos por Read (1955) em “Granite Series in
Mobile Belts”, ou seja, rochas ígneas não metamórficas mais jovens que a “Série”
Minas. Herz (1970), através de estudos petrológicos em ocorrências a norte e sul de
Itabira, manteve a origem ígnea, não metamórfica; contudo concluiu que, a respeito das
condições de recristalização, os corpos são mais similares àqueles de um pegmatito do
que granitos ígneos.
Schorscher et al. (1982) concluíram que as rochas tipo “Granito Borrachudos”
foram formadas por fenômenos cataclásticos ocorrentes na fase inicial do metamorfismo
Minas-Espinhaço, durante a qual haveria a infiltração e metassomatismo de K-
feldspatos sincataclásticos (blastomilonitos metassomatizados). Os autores
caracterizaram que as rochas do embasamento e, possivelmente, a Seqüência de
Paragnaisses seriam as litologias pré-metassomatismo. Neste trabalho caracterizaram,
ainda, que a lineação dada pela biotita e a foliação do “granito” são regionalmente
paralelas; daí ser a rocha tipicamente metamórfica.
Em função destas questões, Chemale Jr. & Quade (1986) incluíram o “Granito
Borrachudos” na Seqüência Gnáissica e denominaram-no como Metagranito
Borrachudos até que fossem obtidos novos dados geoquímicos e geocronológicos de
detalhe desta rocha.
17
Dussin (1994) agrupou regionalmente os “plutons” em duas suites: Guanhães e
Borrachudos, através de características químicas, petrográficas e pelas relações de
campo. A suite Guanhães é representada por “plutons” de composição tonalítica a
granodiorítica, provavelmente deformada durante o orogênese Transamazônica,
aproximadamente 2.2 a 1.9 Ga. ( Siga Jr. 1982, Teixeira et al. 1990 in Dussin 1994). A
suite Borrachudos, por outro lado, é constituída por seis “plutons”: São Félix, Senhora
do Porto, Urubu, Açucena, Itabira e Peti (Chiodi Filho 1989 in Dussin op cit). Dussin
(1994) descreveu que estes “plutons” intrudem nos complexos granito-gnaisses,
geralmente como “plugs”. Eles não intrudem nas seqüências sedimentares Proterozóicas
e não é clara a relação estratigráfica entre eles. Não existem dados de magmatismo
máfico coexistindo com a suite Borrachudos e nem membros intermediários de
nenhuma série diferente (Dussin 1994).
Os granitos da suite Borrachudos foram considerados como geneticamente
relacionados e deformados durante a Orogenia Transamazônica (Herz 1970, Schorscher
& Guimarães 1976, Chemale Jr & Quade 1986, Grossi Sad et al. 1990 in Dussin 1994).
Novos dados geológicos confrontam esta hipótese. Idades U-Pb em zircões, indicam
idades Mesoproterozóicas para o “emplacement” de dois “plutons”. São Félix foi
datado com 1,729 ± 12 Ga e Itauninha com 1,6 Ga (Dussin et al. 1993, Dussin 1994).
Idades K-Ar de 480 Ma nas biotitas de ortognaisses geraram “resetting” de
retrabalhamento post-Brasiliano (Dussin 1994). Estes resultados mostram que o
“emplacement” dos “plutons” foi contemporâneo com a extrusão do vulcanismo ácido
relacionado com as seqüências sedimentares que são largamente distribuídas na
Cordilheira do Espinhaço (Dussin 1994).
Cobertura Cenozóica – Nos mapeamentos geológicos em detalhe
desenvolvidos pela equipe de geólogos da CVRD foram observadas rochas
provavelmente de cobertura terciária em vários locais de Itabira. As rochas descritas
como diamictitos são compostas por fragmentos de hematita e matriz argilosa. Boa
parte destes depósitos estão laterizados e são cortados por falhas recentes. Estas rochas
estão preenchendo espaçamentos de falhas com profundidades variáveis e não foram
desenvolvidos estudos detalhados nesta unidade.
18
2.3 - GEOLOGIA DA MINA DO CAUÊ
A seqüência litoestratigráfica na mina do Cauê está representada pelo Complexo
Metamórfico, Supergrupo Rio das Velhas, Supergrupo Minas e Granito Borrachudos
(Figura 2.3).
Complexo Gnáissico - É composto por rochas gnáissico-migmatíticas. Na
região da mina do Cauê os afloramentos são pobres e posicionam-se como encaixantes
dos Supergrupos Rio das Velhas e Minas. As rochas são descritas genericamente como:
biotita gnaisses, gnaisses félsicos, biotita gnaisses com porfiroclastos, migmatitos e
corpos anfibolíticos.
Supergrupo Rio das Velhas - Aflora na região da mina do Cauê contornando o
sinclinal homônimo. É caracterizado por metavulcânicas e metassedimentos do Grupo
Nova Lima. As rochas descritas são anfibólio xisto, carbonato-clorita-quartzo xisto,
clorita xisto, quartzo-clorita xisto, epidoto xisto, metacherts, metacarbonatos, quartzo-
muscovita-biotita xisto com granadas e anfibolitos. Internamente aos quartzo-clorita
xisto foram observados níveis de formações ferríferas com magnetitas. A caracterização
da gênese destes níveis é muito difícil. Não é possível avaliar se são tipo Algoma ou
Lago Superior.
Supergrupo Minas - O Supergrupo Minas está representado pelos Grupos
Itabira e Piracicaba (Chemale Jr & Quade 1986) que definem o modelamento do
sinclinório de Itabira.
Dorr & Barbosa (1963) descreveram o Grupo Caraça como unidade basal,
composta por: conglomerados, quartzitos, metachert, filitos e quartzo filitos. No
mapeamento realizado na mina do Cauê foram constatadas litologias quartzosas na base
do Supergrupo Minas, mas não existem critérios para classificá-las como pertencentes
ao Grupo Caraça.
O Grupo Itabira foi caracterizado por Dorr & Barbosa (1963) e por todos os
autores posteriores. É composto, basicamente, pela Formação Cauê e as litologias
predominantes são itabiritos e corpos de hematita. Segundo Chemale Jr & Quade (1986)
os itabiritos são constituídos de quartzo e hematita, de granulação fina a média, com
bandas brancas a cinza claras silicáticas e cinza escuras à base de hematita. Além destes
19
minerais, ocorrem sericita, carbonato, clorita, biotita e apatita em percentagens baixas.
Os corpos de hematita encontram-se na forma de lentes ou pequenos corpos em meio
aos itabiritos ou associados a eles. As dimensões são de métricas a dezenas de metros.
Itabiritos carbonáticos não tem sido descritos, contudo no topo da Formação
Cauê, ocorrem rochas decompostas com níveis de itabirito magnético que, em princípio,
podem ser correlacionáveis a itabiritos carbonáticos. São itabiritos com magnetita
intercalados com material amarelo ocre com pintas de caulim. O grau de intemperismo,
porém, dificulta a determinação da rocha. A equipe de geólogos da CVRD caracterizou
esta unidade como sendo correlacionável ao Grupo Piracicaba.
O Grupo Piracicaba foi caracterizado no Distrito Ferrífero de Itabira por Dorr &
Barbosa (1963). Ocupa a parte interna do sinclinal Cauê e é constituído por: quartzitos
ferruginosos, quartzitos sericíticos, quartzitos e filitos.
A análise estrutural descritiva será abordada no item 2.5 neste capítulo e
descreverá as principais estruturas da mina do Cauê.
20
HE
HE
HE
HE
HE
HE
HEHE
HEHE
HEHE
HE
HE
HE
HE
HE
HE
HE
HE
HE
HE
HE
MPMP
MP
MP
MP
MP
MP
MP
MP
MP
CC 09
2832800
3702
00
?
200 m
3702
00
3722
00
2834200
0 200m
Figura 2.3 – Mapa geológico simplificado da mina do Cauê.
21
2.4 - GEOLOGIA DA REGIÃO DA TRINCA 1
A região da Trinca 1 apresenta uma série de litologias e muitas delas bastante
intemperizadas. Mesmo assim, foi possível fazer uma identificação geral para o
mapeamento geológico (Figura 2.4).
A Trinca 1 fica na região de contato entre o Supergrupo Minas e o Rio das
Velhas e a identificação do contato é dificultada pelo fato da região ser muito
tectonizada e pela superposição de uma zona de falha conhecida como falha
transcorrente. Esta falha foi identificada por Hasui e Magalhães (1991) através de
mapeamento geológico estrutural e a ruptura está aparentemente associada e
condicionada por esta estrutura. No item 2.5 a falha será caracterizada sob o ponto de
vista de geologia estrutural.
A maioria das litologias determinadas foi considerada como pertencentes ao
Supergrupo Rio das Velhas, Grupo Nova Lima, que são: XT (xisto indiferenciado), CX
(clorita xisto), XG (xisto grafitoso), XT/AX (xisto e anfibólio xisto interdigitado) ,
XT/QX (xisto e quartzito – interdigitado), B (rochas metabásicas), XT/Mch (xisto
interdigitado com metachert), QT (quartzito), XM (xisto milonitizado). Pertencente ao
Supergrupo Minas determinou-se a Formação Cauê com as formações ferríferas (FF).
No mapa geológico apresentado na figura 2.4 as litologias acima determinadas foram
todas individualizadas.
Por fim, ficaram algumas dúvidas sobre o posicionamento do QF (quartzito
ferruginoso) que é uma unidade transicional entre a FF (formação ferrífera) pertencente
ao Supergrupo Minas e alguns xistos próximos ao contato pertencentes ao Supergrupo
Rio das Velhas. Não há como posicioná-lo com segurança. A outra litologia duvidosa
quanto ao posicionamento é o GN (gnaisse) que quando na base do pacote estudado é
atribuído ao Complexo Gnaíssico, mas quando associado aos xistos deve fazer parte do
Grupo Nova Lima.
22
IIIV
V
V
II
III
II
V
III
II
III
II
IV
III
III
V/III
V /III
IV
V
IV
V
V
IV
V
IV
III
V
IV
V
V/III
V
II
V
V
II
IV
V/III
IV
V
V/III
IV
IV
II I
V /III
V
V
III
V
IV
II
V
V
V
V
IV
V
V
III
V /III
IV
II I
II
II
V
V/II I
IV
IV
V
V/IIIIV
V
IV
IV
V/III
V/III
VB
B
LIMITE PILHA DE ESTÉRIL COM O TALUDEDE ESCAVA ÇÃO DA CAVA
10381030
1043
1013
1002
1038
1015
1007
928
929
1008
984
1008
967
1004
980
999
929
928
929
940
984
954
948
940
938
944
934
938
936932
932
93 0
E-36
E-36
2.834.000
2.833.800 370.
800
E-28-5
E-30-6
E-34-8
371.
000
E-32-7 -9
2.834.400
2.834.200
E-28-5
E-30-6 -8
E-34E-32-7 -9
371.
200
E-38-10
E-40-11
371.
400
E-42-12
E-44-13
S-4
371.
800
371.
600
E-46-14
E-48-15
2.833.800 372.
000
2.834.000
E-38-10
E-40-11
E-42-12
E-44-13
2.834.200
E-46-14 -15
E-48
2.834.400
S-5
S-2
S-2 S-3
S-6
S-5
S-4SP-11(1071,19)
44m proj.topo rochoso
S=88m
15/01/75
NA=74m
1114,5
1031,7
31/10/8 4
NA=22,5mS=60m
990,6B= S=88m
S=80m
992,0
23/06/88
S=134,5mNA=5,2m
NA=14m
1013,7
17/11/76
NA=16mS=90m
topo rochoso
946,5
Seco
20m proj.03/11/95
A=
B=
D
NA=15,4m
30/03/88
S=87mNA=8m
1003,6
A=
DNA=16m23/06/88
S=56,0m
SP-10(1001,27)
topo rochoso45m proj.
989,1
03/11/85
NA=35m30/04/86
S=90m1014,0
904,0
NA=8,6m
S=163m
07/08/86
NA=40m
1012,7
NA=84mS=120m
1000,3
14/01/88
S=57mNA=8m30/01/91
990,6
944,1 (213,5m)
20/08/87
S=72mNA=49m
981,0984,1
26/08/88
NA=64mS=85m
10/09/91
NA=23mS=90m
08/11/89
S=90mNA=25m
971,9
NA=48m05/04/91
S=116m
942,6 (316m)
S=120m
05/04/91
NA=54m
942.8 (320m)
978,2
30/06/89
NA=29mS=121m
914
Out./ 96
NA=0m
30/08/89
NA=26m
968,3
30/08/89
NA=32,10mS=155,5m
S=60m
30/08/89
NA=25m
970 (104m)
NA=39mS =101m
30/09/87
939,9 (198m)
NA=32m31/03/93
S=55m
965,7
NA=21m
986,0
Out./ 96
SP-09(987,03)
NA=5m
938,0
Out./ 96
NA=4m
947,0
Out./ 96
Out./ 96
NA=0
953,0
NA=7mOut./ 96
966,0
967,6
S=94m
S=83mNA=6m31/03/93
942,8
PCA-302
PCA-288
PCA-204
PCA-350
PCA-115
PCA-107 CA-109
CA-186 PCA-201
CA-187
PCA-106
PCA-108
PCA-116
PCA-134
PCA-270
PCA-272
PCA-131
TRINCA 1
PCA-274
PCA-346
PCA-285 PCA-133
PCA-300
PCA-287
PCA-301
PCA-349
CA-129CA-139
PCA-347
PCA-290
PCA-291
PCA-299
PCA-282
PCA-278 PCA-289
PCA-286
PCA-343
PCA-304
CA-141
PCA-338 PCA-339
PCA-308
SM-07
PCA-306
PCA-307
PCA-316
PCA-309
Poço Rebaixamento
PCA-348
SR-02
SM-05
SM-06
TRINCA 2
SM-04
SM-03
Poço Rebaixamento71
70
PCA-303
PCA-312
ESTÉRILPILHA DE
PILHA DE ESTÉRIL
PILHA DE ESTÉRIL
QX/XT
B XT/Mch
QFXT/Mch
CX
XM
FF
XT
XT/AX
B
XG
XT/QX
XT
B
B
GN
B
XT/AX
XGXT/QX
MchXT/AX
B
B
GN
QT
B
QX/XT
QFXM
QF
FF
XG
XG
B
XT/QX
B
B
QX/XT
XT/Mch
XG
XT B
GN
QX/XT
B
XT
GN
FF
XM
QF BQX/XT
B
XT/QX
B
QX/XTB
BQX/XT
QX/XT
B
QX/XT
Cg
?
QT
BB
B
QT
Cg
35
4556 45
73 73
51
70
56
50
40
56
45
43
45
48
48
7073
5147
53
59
4362
58
5343 43
4650
40
63
64
55
7076
45
4567
70
50
4256
5680
70
6843
8486
46
5363
57
98
6088
80
4947
62
85 8574
63
77
28
53 45
6450
76 85
5876
54
636077
7543
80
878070 68 60
64
35
60
8563 80
65868080
73
42
72
75
4 0
50
72
55
58
7 048
LIMITE PILHA DE ESTÉRIL COM O TALUDE DE ESCAVAÇÃODA CAVA
NV
T-2T-3
T-4
T-5
T-3
T-2
~,
~ ~
MAPA GEOLÓGICOMINA CAUETALUDE NORTE
V DRC
ESCALA GRAFICA 0 50 m
CA-129
PCA-289
80
S1,2,3 e T2,3 :SEÇÕES GEOMECÂNICAS
SEÇÕES GEOLÓGICAS AUXILIARES
FURO DE PESQUISA GEOLÓGICA
FURO GEOTÉCNICO
E-28 a E-48 :
CONTATO GEOLÓGICO
SURGÊNCIA DE ÁGUA
FOLIAÇÃO
LEGENDA
E-36
Mapa referência: Geoestrutural (1998)- Modificado
LITOTIPOSCg
Xisto Indiferenciado (XT)
Rochas Metabásicas (B)
Xisto e Quartzito - Xisto Interdigitado (XT/QX)
Xisto e Anfibolio Xisto Interdigitado (XT/AX)
Clorita Xisto (CX)
Gnaisse (GN)
Quartzito (QT)
Xisto Grafitoso (XG)
Quartzito Ferruginoso (QF)
Formação Ferrífera ( - Itabirito/ He)FF
Xisto Interdigitado/ Metachert(XT/Mch)
Xisto Milonitizado (XM)
Canga (Cg)
GN
SEÇÃO GEOTÉCNICAS2
S2
Figura 2.4 - Mapa geológico da área da trinca 1 na aba norte da mina do Cauê.
24 23
2.5 - GEOLOGIA ESTRUTURAL DA MINA DO CAUÊ
O trabalho de geologia estrutural abordado no texto a seguir foi desenvolvido
por Galbiatti (1999) e abrange a mina do Cauê, incluindo a região da Trinca 1, desta
forma foi aproveitado na integralidade.
TERMINOLOGIA
A terminologia usada para estruturas planares e lineares de natureza tectônica é
compatível com as proposições de Ramsay (1967) e Hobbs et al. (1976).
Abaixo, seguem as simbologias usadas:
Sn Estrutura planar penetrativa: acamamento, xistosidade, clivagem;
St Foliação de transposição;
Smn Foliação milonítica;
Fr Fraturas mineralizadas (Frm) e estéreis/secas (Frs);
L Lmn - lineação mineral;
Len - lineação de estiramento mineral;
Ln - lineação de interseção Sn/Sn+1;
Lcr - lineação de crenulação;
dn Fases de deformação;
Fn Geração de dobras relativa à fase dn;
Dn Evento de deformação;
Bn Eixo de dobra;
ANÁLISE ESTRUTURAL DESCRITIVA DA MINA DO CAUÊ
Estruturas planares
Acamamento (So)
O acamamento primário é melhor caracterizado pelos corpos de quartzito no
Grupo Piracicaba que apresentam alternâncias composicionais, como quartzitos grossos
24
intercalados com outros mais finos e, também, com níveis de rocha argilosa. O
acamamento pode ser caracterizado na formação ferrífera em regiões de dobras
mesoscópicas, contudo, na região da Trinca 1 está, normalmente, transposto.
Foliação (S1)
Esta trama planar é a mais importante do Distrito Ferrífero de Itabira, sendo
penetrativa em todas as escalas. É caracterizada pelo bandamento composicional entre
bandas de hematitas, micas, talco e especularita e bandas de quartzo . Ocorre nas
regiões central, sul e noroeste da mina (Figura 2.5).
??
??
Mina do Cauê
Mina do Chacrinha
“Granito Borrachudos”
Zona de transcorrência
LEGENDAGrupo Piracicaba
Grupo ItabiraCorpos de hematita /Itabirito carbonático
Grupo Nova Lima
Complexo Metamórfico
“Granito Borrachudos”
0 1000 m
Região Dd2
Região DS2
Região CS1
Região Dlm2/le2
Região BS1
Região AS1
Região Alm1/le1
ESCALA
Figura 2.5 - Mapa simplificado do sinclinal Cauê com as áreas detalhadas estruturalmente. Região A (S1= 464 medidas/curvas de 1 a 20 % e Lm1/Le1 = 118 medidas), região B (S1= 65 medidas/curvas de 6 %), região C (S1= 50 medidas/curvas de 6 %), região D (S2= 133 medidas/curvas de 2 a 36 %, Lm2/Le2 = 100 medidas e d2 = 41 medidas).
25
Sob o ponto de vista conceitual há uma diferença entre o bandamento e a
foliação que o intercepta. Neste trabalho usou-se o conceito antigo de paralelismo das
estruturas.
Do ponto de vista geotécnico não uma conseqüência danosa usando-se este
conceito.
Em regiões de maior magnitude da deformação, predomina Sm1, facilmente
observável nos flancos do sinclinal Cauê, principalmente nas formações ferríferas e em
rochas mais argilosas do Grupo Piracicaba.
As medidas de campo foram realizadas dentro de regiões específicas, assim
alguns diagramas estereográficos podem não mostrar estruturas maiores. Na figura 2.6,
a guirlanda não define com clareza o sinforme Cauê, pois há poucas medidas na região
SE e NE da mina.
Figura 2.6 - Diagrama estereográfico dos pólos da foliação S1, 1100 medidas nas regiões central, sul e noroeste da mina do Cauê. Curvas de 3 a 33 %. Galbiatti (1999).
Na região norte da mina do Cauê (Aba Norte) as estruturas definem claramente o
desenvolvimento de uma foliação superimposta (S2), como pode ser observado na
figura 2.5, região D.
Foliação (S2 ou St)
A foliação S2 ocorre, basicamente, no flanco norte do Sinclinal do Cauê (Hasui
et al. 1991 e 1998, Olivo 1994, Crocco-Rodrigues et al. 1996 e Galbiatti 1999). É uma
26
foliação de transposição que intercepta a foliação S1, algumas vezes
perpendicularmente. Possui direção EW, subvertical (Figura 2.7).
É uma trama planar penetrativa somente em zona de pequena potência, máximo
de 200 metros. Esta zona de transposição intercepta várias litologias, como as
formações ferríferas, os xistos do Grupo Nova Lima e as rochas gnáissicas. As
extensões laterais da transcorrência, a leste e oeste, estão cobertas por solo.
Figura 2.7 - Diagrama estereográfico dos pólos da foliação S2, 133 medidas. Curvas de 3,5 a 31,5 %. Galbiatti (1999).
Clivagem de crenulação (S3)
São crenulações formadas a partir de microdobramentos das foliações pré-
existentes (S1 e S2). Os planos posicionam-se em torno de NS.
Fraturas (Frm e Frs)
As fraturas são estruturas planares proeminentes em todo Distrito de Itabira,
mormente, na mina do Cauê. Elas ocorrem na forma de sistemas de fraturas, com idades
e características físicas diferentes.
Existe um sistema de fraturas mineralizada com minério aurífero (Frm),
relacionado à zona de transcorrência, que ocorre, principalmente, na porção norte da
mina, próximo ao flanco norte do sinclinal Cauê (Figura 2.8) e que pode se estender nas
porções mais a sul da mina. Na concepção geral, a descrição genérica é feita como
27
fraturas, mas ocorrem falhas devido a movimentações observadas. O espaçamento entre
as fraturas varia de alguns milímetros a metros e nestas podem ocorrer movimentações
milimétricas a decimétricas. Geralmente, são preenchidas por material goethítico,
quartzoso, hematítico e magnetítico. Talco e especularita ocorrem associados. Este
sistema de fraturas tem direções principais com N30-70E, N30-40W e EW. A
localização preferencial deste sistema é na região da zona transcorrente e na faixa
lateral de influência (nas formações ferríferas e nos xistos do Grupo Nova Lima) com,
aproximadamente, 300 m de largura.
Posteriormente, na fase final de desenvolvimento da estruturação da mina do
Cauê, há outro sistema de fraturas que intercepta as Frm. Este apresenta-se com fraturas
secas (Frs) e, raramente, observa-se material de preenchimento. Não há mineralização
associada. Estas fraturas possuem direção entre N15W e N15E, com mergulhos
variáveis, mas, freqüentemente, altos (Figura 2.9). Algumas fraturas EW são mais raras.
Este sistema ocorre em todos os locais da mina do Cauê e sobre todas as litologias e
estruturas planares.
Como condicionante geotécnico a Frs é a mais importante destas estruturas na
região da Trinca 1.
Figura 2.8 - Diagrama estereográfico dos pólos das fraturas mineralizadas com ouro, 751 medidas Curvas de 1, 2, 3, 4, 5, 6 e 7%. Galbiatti (1999).
28
Figura 2.9 - Diagrama estereográfico dos pólos das fraturas sem mineralização (Frs), 279 medidas. Curvas de 1 a 9%. Galbiatti (1999).
Estruturas lineares
Lineação de interseção (L1 e L2)
São duas as lineações de interseção observadas:
L1 - (S0 x S1) - é dada pela interseção entre os planos da foliação S1 e o
acamamento primário S0. É mais claramente observável no Grupo Piracicaba e nas
formações ferríferas. O rumo varia ao redor de 80o (ENE-WSW) com baixo caimento.
Esta lineação é paralela a subparalela aos eixos de dobras (B1) descritos no próximo
item e foi observada em toda extensão da mina do Cauê.
L2 - (S1 x S2) - é a lineação dada pela interseção entre a superfície de S2 e a
foliação S1. O rumo varia ao redor de 110o (ESE-WNW) com baixo caimento. É
paralela a subparalela ao eixo das dobras B2 que ocorrem internamente à zona de
transposicão (Figura 2.10).
29
Figura 2.10 - Diagrama estereográfico das atitudes da lineação de interseção (L2), 17 medidas. Galbiatti (1999).
Lineação de crenulação (Lcr)
Esta lineação é caracterizada pela orientação preferencial das charneiras de
microdobras e está relacionada à clivagem de crenulação S3. Normalmente, desenvolve-
se em rochas como xistos, filitos e corpos de hematita foliada. Tem orientação geral N-
NE (Figura 2.11).
Figura 2.11 - Diagrama estereográfico das atitudes da lineação de crenulação, 36 medidas. Galbiatti (1999).
30
Lineação mineral / Lineação de estiramento (Lm / Le)
A lineação mineral observada refere-se à orientação preferencial de minerais
aciculares orientados como, por exemplo, os anfibólios. Lineação de estiramento é
caracterizada pela deformação de minerais como o quartzo e a hematita. Ambas
lineações foram identificadas na mina do Cauê.
Lineação mineral - A lineação mineral 1 (Lm1) ocorre sobre a foliação (S1) e
sobre a foliação milonítica (Sm1) em toda a mina, exceto nas regiões internas à zona
transcorrente. A segunda lineação mineral (Lm2) ocorre sobre os planos da foliação S2.
Estas lineações podem ser diferenciadas por possuírem rumos diferentes. A Lm1 tem
rumo ENE (Figura 2.12) e a Lm2, rumo ESE (Figura 2.13).
Lineação de estiramento - Da mesma forma que as lineações minerais, duas
lineações de estiramento ocorrem (Le1 e Le2), ambas relacionadas geneticamente e
espacialmente às lineações anteriormente descritas. Estritamente, a Le1 está relacionada
à S1 e a Le2, à S2 (ou St).
Figura 2.12 - Diagrama estereográfico das atitudes das lineações mineral 1 (Lm1) e estiramento (Le1), 404 medidas nas regiões central, noroeste e sul da mina do Cauê. Galbiatti (1999).
31
Figura 2.13 - Diagrama estereográfico das atitudes das lineações mineral 2 (Lm2) e estiramento (Le2), relacionadas ao S2, 100 medidas. Galbiatti (1999).
Dobras
Foram identificadas três famílias de dobras. Cada uma destas famílias tem estilo
estrutural próprio e são claras as relações de cruzamento entre elas.
Dobras (B1)
São dobras inversas e isoclinais e as superfícies axiais são paralelas à foliação
S1. Estas dobras apresentam escala mesoscópica até macroscópica, sendo o sinclinório
de Itabira a envoltória regional de vários sinclinais e anticlinais (Dorr & Barbosa 1963,
Chemale Jr. & Quade 1986). A geometria destas dobras é monoclínica. As amplitudes
variam entre padrões centimétricos a quilométricos. Algumas dobras em bainha foram
observadas na mina do Cauê, contudo não compõem grande acervo. Lineações minerais
(Lm1) e de estiramento (Le1) situam-se, estatisticamente, paralelas ao eixo destas
dobras.
O sinclinório é delineado pela cartografia da Formação Cauê. Em profundidade,
extensa campanha de sondagem caracterizou com precisão os sinclinais. O eixo do
sinclinal Cauê é N80E/25º e o diagrama estereográfico da figura 2.14 mostra as
variações das charneiras das dobras acima descritas. Os dobramentos apresentam-se
32
com domínios diferentes. Nos flancos predominam os “S” tectonitos e nas charneiras,
os “L” tectonitos. A transição entre estes domínios parece ser gradacional.
Figura 2.14 - Diagrama estereográfico das atitudes das charneiras de dobras B1, 38 medidas. Galbiatti (1999).
Dobras (B2)
Estas dobras ocorrem internamente à zona de transcorrência. A geometria destas
é monoclínica e a amplitude varia de centímetros a metros. São geradas por esforços
compressivos direcionais relacionados à falha transcorrente. Apresentam charneiras com
orientações variáveis ao redor da direção de S80E e caimentos subhorizontalizados (Figura
2.13).
As lineações mineral 2 (Lm2) e estiramento 2 (Le2) ocorrem estatisticamente
paralelas ao eixo destas dobras que se situa em S80E/10º. Apesar de raras, algumas
dobras com eixos subverticais foram descritas em campo, associadas às dobras
predominantes, contudo não chegam a compor um acervo estatístico de medidas.
33
Figura 2.15 - Diagrama estereográfico das atitudes das charneiras de dobras B2, 41 medidas. Galbiatti (1999).
Dobras (B3)
Estas dobras estão registradas mais proeminentemente nos xistos do Grupo Nova
Lima. Apresentam um conjunto variado de estilos com dobras assimétricas,
monoclínicas e kink bands (observadas nas formações ferríferas). A amplitude é
variável entre centimétrica e métrica. O eixo destas dobras situa-se ao redor de
S15W/20º, podendo haver a inversão em N10E/10o.
A clivagem de crenulação S3 é plano axial das dobras, cujas charneiras são
paralelas à lineação de crenulação NS (Figura 2.16).
34
Figura 2.16 - Diagrama estereográfico das atitudes das charneiras de dobras B3, 37 medidas. Galbiatti (1999).
35
2.6 - RESUMO DO CAPÍTULO
Neste capítulo abordou-se a descrição da geologia regional do Quadrilátero
Ferrífero, incluindo a posição litoestratigráfica (Figura 2.1), a geologia regional de
Itabira com mapa geológico (Figura 2.2), a geologia da mina do Cauê com mapa
geológico (Figura 2.3) e a geologia da trinca 1 com mapa geológico (Figura 2.4). Com
estas descrições buscou-se dar uma visão geral da macro à micro estrutura e fazer uma
abordagem dos litotipos que serão descritos no desenvolvimento do trabalho.
Especificamente na mina do Cauê discutiu-se a geologia da mina e entorno
buscando caracterizar os litotipos locais e o posicionamento da Trinca 1 que é o motivo
deste trabalho (Figura 2.2). Foi desenvolvido um item com a geologia da Trinca 1 onde
foram descritos os litotipos que compõem esta micro região (Figura 2.4).
A partir destas caracterizações desenvolveu-se a análise estrutural descritiva na
mina do Cauê. Todas as estruturas planares e lineares foram estudadas para darem
subsídio a montagem dos mapas e seções geológicas e geotécnicas abordadas neste e
nos próximos capítulos. A figura 2.5 apresenta um resumo das principais estruturas
planares e lineares que ocorrem na mina do Cauê. Observa-se nesta figura que nas
regiões sul, leste e oeste predomina a foliação S1 e que na região norte há uma falha
transcorrente onde predomina a foliação S2. Esta última estrutura é que condicionou o
desenvolvimento da Trinca 1. As lineações e dobras estudadas, aparentemente, não são
estruturas ativas na Trinca 1.
De maneira mais minuciosa foi montado uma série de estereogramas com as
principais estruturas da mina e da trinca que estão representados desde a figura 2.6 até
2.16.
36
CAPÍTULO 3
CONCEITO E HISTÓRICO DA TRINCA 1
3.1 – CONCEITUAÇÃO DA TRINCA 1
A Trinca 1, desenvolvida na Mina do Cauê, está inserida em uma região de
contato entre os Supergrupos Minas e Rio das Velhas, em um local de interface entre
litologias bastante diferenciadas. Nesta mesma região de contato onde foi desenvolvida
a ruptura há uma falha geológica caracterizada como transcorrente (Hasui et al., 1991).
Uma falha transcorrente na definição geológica é uma falha desenvolvida por
esforços direcionais que geram um cisalhamento nas unidades rochosas. O conceito é o
mesmo desenvolvido para as rupturas cisalhantes em geotecnia; contudo, em geologia,
tem-se uma nomenclatura própria. No caso da geologia, os vetores σ1 e σ3 são os
esforços regionais que foram responsáveis pela modelagem de todo o pacote de rochas.
As magnitudes das zonas de cisalhamento podem ir de centímetros até a ordem de
quilômetros. A Figura 3.1 mostra um esquema básico de uma zona transcorrente como a
da aba norte da Mina do Cauê.
Zona falhada pelos esforços direcionais - Zona transcorrente
Espelhoda falha
Parede dafalha Parede da
falhaLineação
Figura 3.1 – Esquema básico de uma falha transcorrente mostrando os movimentos direcionais e a zona de falha.
37
A zona de falha tem aproximadamente 300 metros de espessura e a extensão de
alguns quilômetros (Figura 3.2).
Localização da Trinca 1
Figura 3.2 – Bloco esquemático da Mina do Cauê com a representação da zona transcorrente e da Trinca 1.
A lineação de estiramento dentro desta zona fica sempre próxima da
horizontalidade. Na Figura 2.5 (capítulo 2), os estereogramas denominados de Região D
- S2 e lm2/le2 mostram claramente a foliação S2 verticalizada, com caimento para norte
e para sul e a lineação horizontalizada. Esta situação é a que rigorosamente define uma
zona transcorrente. Por outro lado, na mesma figura citada, constata-se que os
estereogramas da foliação S1 nas regiões A, B e C e suas respectivas lineações, no
centro da Mina do Cauê, não tem qualquer relação geométrica com o exposto para a
zona transcorrente da aba norte.
Mangolim Filho (1996) caracterizou a Trinca 1 como sendo oblíqua à direção
geral dos taludes e controlada por falhas situadas em seus limites norte e sul e colocou
que a mesma estava encaixada ao longo da foliação. Determinou, adicionalmente, que,
38
nas bordas da Trinca 1, ocorria um maciço mais resistente e que o plano de ruptura
lateral ajustou-se a essa falha (daí, a direção oblíqua).
A caracterização de Mangolim Filho (op cit.) estabeleceu, com clareza, a
conceituação da ruptura naquele momento e, mesmo sem detalhar o conceito de zona
transcorrente, colocou que a ruptura era oblíqua à direção do talude e que estava
encaixada na foliação S2 (Figura 3.2).
Do ponto de vista geológico, uma estrutura transcorrente como a determinada na
região norte da Mina do Cauê ocorre com certa freqüência em outras minas da CVRD,
inclusive no Complexo Itabira. Desta forma, a caracterização deste tipo de estrutura sob
o ponto de vista geotécnico é de grande interesse para efeito dos projetos de
estabilidade de taludes no desenvolvimento da lavra.
3.2 – HISTÓRICO DA TRINCA 1
A região onde a Trinca 1 está situada apresentou os primeiros problemas
geotécnicos em 1991. Nesta época, foi realizado o primeiro trabalho específico
denominado “Modelo Geoestrutural da Mina do Cauê para Subsidiar as Análises de
Taludes” (Hasui et al., 1991). Este trabalho teve um cunho voltado para a geologia
estrutural e setorizou a Mina do Cauê por domínios estruturais. Desta forma, o trabalho
serviu como referência para estudos posteriores.
No ano seguinte, a CVRD contratou um trabalho de cunho geotécnico,
denominado “Estudo de Estabilidade para o Pit Final da Mina do Cauê, Abas Norte
2/3, Nordeste, Este e Sudeste” (GEOPROJETOS,1992). Neste trabalho, nos setores Aba
Norte 2 e 3 que se situavam na região da Trinca 1, já se observavam fatores de
estabilidades inferiores aos dos outros setores e algumas atividades complementares
foram sugeridas, tais como: bermas mais largas em alguns bancos para melhorar a
estabilização, DHP’s (drenos horizontais profundos) e proposição de estudos
posteriores para definições complementares mais precisas.
39
No trabalho da GEOPROJETOS (1992), as seções geotécnicas foram realizadas
com basicamente quatro tipos de rochas, da base para o topo: formação ferrífera (FF),
MC (Minas Caraça), NL (Nova Lima) e QZTOs (quartzitos); contudo, os parâmetros
usados foram de somente três unidades: FF, SE (englobando MC e NL) e ROCHA
(QZTOs).
Em 1995 os problemas geotécnicos foram intensificados por toda a região
conhecida como Aba Norte. As áreas instáveis mais destacadas foram denominadas
Trincas 1 e 2, a primeira relacionada a uma ruptura e a segunda a uma instabilização de
uma pilha de estéril na borda da cava do Cauê. Em julho de 1996, a ESC (Consultoria e
Engenharia Ltda) concluiu relatório relacionado à Trinca 2, denominado: “Diagnóstico
das Condições de Estabilidade da Pilha de Estéril – Setor Norte da Mina do Cauê”
(ESC, 1996). Em dezembro de 1996, foi concluído o primeiro relatório técnico sobre a
Trinca 1 denominado: “Trincas 1 e 2 – Mecanismo de Ruptura – Avaliação da
Estabilidade – Procedimentos de Controle e Níveis de Alerta – Medidas de Defesa na
Estação Chuvosa” (Mangolim Filho,1996).
Neste trabalho, Mangolim Filho (op cit.) caracterizou a Trinca 1 como sendo
oblíqua à direção geral dos taludes e controlada por falhas situadas em seus limites
norte e sul e colocou que a mesma estava encaixada ao longo da foliação. Determinou
adicionalmente que, nas bordas da trinca, ocorria um maciço mais resistente e que o
plano de ruptura lateral se ajustou a essas falhas daí o sentido oblíquo. Por fim,
estabeleceu que o plano de ruptura inferior estava controlado pelo contato com a rocha
pouco alterada a sã.
A partir desta caracterização da estrutura rompida colocou-se, como informação
adicional, que a borda sul servia como um contraforte de classe mais resistente que
impedia, num primeiro momento, o deslocamento da ruptura para dentro da cava.
Nesta época, foram estabelecidos mecanismos para monitoramento da estrutura
como a instalação de piezômetros, marcos superficiais e a contratação de consultoria
técnica internacional. Com o monitoramento, observou-se que alguns piezômetros
foram seccionados no contato entre o pacote de rochas intemperizado (´solo´) e o
maciço rochoso. Os marcos mostraram que os deslocamentos que eram milimétricos na
estação seca passaram a ser centimétricos na estação chuvosa.
40
No auge da estação chuvosa os deslocamentos chegaram a 40 centímetros
diários. O sentido do movimento iniciou-se como oblíquo ao talude, aproximadamente
EW, e não fluíam para o interior da cava. Contudo, no final do período chuvoso, com
deslocamentos elevados, o movimento mudou de direção, para o interior da cava.
Nesta época, a equipe julgou prudente a paralisação temporária da lavra, pois o
maciço da borda oeste, sendo mais delgado do que o do pé poderia romper por
compressão e, assim, desencadear uma ruptura brusca.
O consultor internacional Peter Stacey (in Mangolim Filho, 1996) sugeriu
ampliar o monitoramento superficial adensando o número de prismas inicialmente
instalados, principalmente no maciço resistente do pé da borda oeste. Como a lavra
havia sido retomada, a sugestão do consultor foi paralisar a lavra sob chuvas intensas,
no primeiro momento e, posteriormente, em uma orientação mais específica, sugeriu a
paralisação após chuvas continuadas acima de 50 mm. Complementado a orientação,
com base nos marcos, a lavra também deveria ser suspensa quando a taxa dos
movimentos dobrasse durante três dias consecutivos ou atingisse 5 cm/dia abaixo do
banco 895 e 10 cm/dia acima do banco 895. Este banco era a região de contato entre a
massa rompida e o arrimo de pé e por este motivo os movimentos eram analisados de
forma diferenciada.
Ainda como parte do relatório, Mangolim Filho (1996) fez uma análise sobre a
situação à época da Trinca 1 e diagnosticou que as taxas de deslocamento e o
movimento no sentido oblíquo ao talude não ofereciam riscos imediatos à lavra, por
meio de uma série de análises relacionadas aos prismas e às precipitações.
Estabeleceram-se alguns procedimentos de controle para o período seco, com duas
medições por semana dos prismas e no período chuvoso, com medições diárias. Outro
ponto de controle rigoroso foi o de levantar os dados de chuva no pluviômetro de
manhã e à tarde e diariamente analisar os deslocamentos, obtendo-se o comportamento
deslocamento x tempo x precipitação. Por fim, recomendou-se a inspeção direta dos
taludes, analisando-se possíveis feições indicativas de instabilidade para subsidiar as
decisões.
41
A partir destas análises a lavra poderia ser desenvolvida restritamente e foi
estabelecida uma série de níveis de alerta para várias situações determinadas pelos
dados. Os pontos considerados para alerta foram quantificados em alguns itens:
(i) Deslocamento dos pontos no interior da massa rompida
- Movimento oblíquo ao talude (EW) – para um deslocamento de 20 cm/dia, a
lavra deveria ser paralisada, no caso de uma chuva superior a 50 mm em 24 horas ou
uma chuva superior a 80 mm acumulada em 3 dias; a paralisação deveria ocorrer
também para deslocamentos iguais ou superiores a 50 cm/dia, independentemente da
quantidade de chuva;
- Movimento perpendicular ao talude (N150) – para um deslocamento de 10
cm/dia, a lavra deveria ser paralisada no caso de uma chuva superior a 50 mm em 24
horas ou uma chuva superior a 80 mm acumulada em 3 dias; a paralisação deveria
ocorrer também para deslocamentos iguais ou superiores a 30 cm/dia,
independentemente da quantidade de chuva;
(ii) Deslocamento da borda oeste e pé da ruptura
Estes marcos não poderiam sofrer quaisquer movimentações, pois um
deslocamento nesta região estaria refletindo o início de uma instabilidade geral.
Contudo, uma pequena variação foi estipulada. Para um deslocamento de 2 cm/dia
durante três dias consecutivos, a lavra deveria ser paralisada imediatamente,
independente de chuva; um deslocamento de 5 cm/dia em uma única medida e 20 cm de
deslocamento acumulado também seriam critérios para a paralisação imediata da lavra.
(iii) Chuva crítica. Independente das taxas de deslocamento
Para uma chuva de 50 mm em 24 horas, a lavra deveria ser paralisada, idem para
uma precipitação acumulada de 80 mm em três dias. Nesta situação, haveria uma
paralisação da lavra por 24 horas até uma análise dos deslocamentos. A equipe de
geotecnia ficaria responsável pela liberação da lavra.
42
Mangolim Filho (1996) discutiu também um ponto muito importante relacionado
á confiabilidade do monitoramento. Avaliava que os pontos situados no interior da
massa rompida apresentavam dados consistentes para uma tomada de decisão em tempo
hábil já que, no sentido de movimentação oblíquo ao talude (EW), o comportamento da
massa era elasto-plástico e caracterizava uma ruptura lenta e gradual.
Quanto ao movimento no sentido da cava (N150), o mesmo estava impondo uma
enorme tensão na região da borda oeste mais delgada. Como esta borda é constituída
por maciço resistente, de comportamento elasto-frágil, a ruptura, se ocorresse, poderia
ser do tipo brusca e repentina. Neste caso, para avaliar as condições de estabilidade, o
monitoramento dos prismas do pé da massa mobilizada e os da borda e pé do maciço
resistente seriam de extrema importância. Caracterizava ainda que, nesta região, o
monitoramento executado não estava sendo adequado ao propósito pretendido, pois a
precisão do aparelho não respondia às necessidades dos dados de campo.
Como prognóstico para o controle do desenvolvimento da Trinca 1,
recomendou-se a restrição dos deslocamentos futuros, de modo a não ocorrerem
deslocamentos semelhantes aos ocorridos na estação chuvosa de 1996 e constatou-se
que os deslocamentos EW não constituíam riscos imediatos a lavra pelo fato do
movimento ser lento e porque o material, em caso de ruptura, ficaria retido acima do
banco 835. Entretanto, os deslocamentos N150 constituíam riscos às operações de lavra
pois, em caso de ruptura, os detritos atingiriam o fundo da cava. Assim, dentre várias
medidas tomadas à época, vale a pena salientar que foi sugerido a construção de um
dique no fundo da cava como defesa para uma eventual ruptura e para dar segurança ao
desenvolvimento operacional da lavra.
Mangolim Filho et al. (2002) descreveram que, entre 1997 e 1998, executou-se
um retaludamento parcial da área, concebido para aliviar a carga sobre a área
mobilizada de xistos decompostos e implantar um arrimo de quartzito ferruginoso. Este
arrimo teria a função de bloquear os movimentos e induzir a estabilização do talude,
quando do avanço das escavações para a lavra de hematita situada imediatamente
abaixo. Alguns drenos horizontais profundos foram executados para atuar como solução
43
complementar ao retaludamento, a fim de incrementar o Fator de Segurança global dos
taludes.
A lavra continuou com sucesso até meados de 2000 quando foram constatadas
ocorrências de pressões hidrostáticas não dissipadas pelos drenos. Foi constatado,
adicionalmente, que o maciço de quartzito ferruginoso, deixado como arrimo
estabilizante, não apresentava as características de resistência estimadas a partir de
alguns afloramentos e dos dados de sondagem existentes.
Assim, Mangolim Filho et al. (2002) descreveram a reativação do mecanismo de
ruptura, a partir de análises efetuadas pela própria equipe de geotecnia da empresa e
pelo consultor internacional Peter Stacey. Esta avaliação considerou que o mecanismo
de ruptura não seria catastrófico e que a lavra poderia ser continuada com o apoio de
monitoramento sistemático. Contudo, como não seria possível um novo retaludamento,
a alternativa adotada foi a de continuar com a despressurização do talude através da
implantação de drenos subhorizontais, para evitar que as condições de estabilidade
fossem novamente comprometidas.
Em meados de 2001, começou a ocorrer uma expansão do sistema de trincas
incrementando a área instável e os drenos não se mostraram eficientes o bastante e,
desta forma, o monitoramento do talude foi expandido para toda a área instável e a lavra
foi continuada ao longo do banco 775. Em dezembro de 2001, o deslocamento
acumulado era da ordem de 4 metros e nova rotina de alerta foi estabelecida para dar
garantia na continuidade da lavra. No auge da estação chuvosa houve uma aceleração
dos deslocamentos e os níveis de alerta estabelecidos foram atingidos. Desta forma, a
lavra foi interrompida e o monitoramento foi incrementado, já que a massa mobilizada
em uma possível ruptura seria da ordem de dois milhões de metros cúbicos.
No decorrer de janeiro de 2002, o monitoramento indicou que os movimentos
estavam em processo de aceleração, não havendo evidências de que iriam se estabilizar
e que caminhavam para uma ruptura geral do talude. Novamente, a equipe contou com
o apoio do consultor Peter Stacey para consolidar uma decisão sobre a situação. Destas
análises, definiu-se um modelo para representar o mecanismo de instabilidade, tal que:
44
• A instabilidade estava sendo condicionada por um bloco ativo, que
manifestou um recalque da ordem de 6 metros e deslocamentos de 8
metros no sentido da cava, dando como resultante um deslocamento em
torno de 10 metros;
• Este bloco ativo estaria impondo um empuxo ao arrimo de quartzito, que
atuava como bloco passivo;
• Os recalques, deslocamentos resultantes da ordem de 6 metros a 10
metros, superavam qualquer expectativa em termos de uma avaliação
prévia para a estabilidade do maciço.
Com base no modelo do mecanismo de ruptura definido, a equipe de geotecnia
prognosticou dois cenários principais, ou seja:
Cenário 1: A ruptura mobilizaria somente o arrimo de quartzito. Nesta situação,
a ruptura não seria brusca, podendo ser monitorada para detectar níveis de alerta,
antecedendo os momentos finais. A ruptura mobilizaria parte do talude da mina,
ficando restrita aos bancos 775 e 750, situados acima do fundo da cava;
Cenário 2: A ruptura migra para baixo e mobiliza também a formação ferrífera.
Nesta situação a ruptura seria catastrófica, não indicando sinais prévios do
processo e tenderia a mobilizar o talude como um todo.
Como a cava exaurida da Mina do Cauê seria destinada futuramente à disposição
de rejeitos, a equipe de geotecnia ressaltava que o Cenário 2 seria o mais crítico por
induzir, além da perda da capacidade de acumulação da área, um talude global instável
e capaz de comprometer o sistema previsto.
Como prognóstico final, e em consonância com o consultor Peter Stacey, a
paralisação da lavra, que tinha ocorrido no período chuvoso, foi considerada acertada
em decorrência das incertezas inerentes a este tipo de situação.
Os deslocamentos e a situação de campo denotam um mecanismo de ruptura em
curso, podendo ser iminente e que ambos os cenários admitidos pela equipe são
45
pertinentes. A instalação de novos prismas de monitoramento na formação ferrífera,
abaixo do arrimo de quartzito, poderá dar respaldo para avaliação da maior ou menor
probabilidade de ocorrência dos cenários descritos.
A lavra na aba norte foi mantida paralisada em 2002 e somente poderia ser
retomada se os deslocamentos fossem estabilizados e os procedimentos de
despressurização mostrarem-se eficientes. Desta forma, a lavra não foi mais retomada
devido à continuidade acentuada dos movimentos. Stacey (2002), em relatório técnico
de visita, abordou de forma diferenciada as taxas do movimento da Trinca 1 ao longo
das porções leste e oeste da cava. A área de maior movimento, na porção leste,
corresponderia à área de maior profundidade de exposição do quartzito e em local de
maior inclinação da seção. Esta região era mais sensível à evolução da lavra, enquanto
que a porção oeste tenderia a apresentar movimentos incrementais relacionados a
chuvas e, em pequena escala, à própria lavra.
O consultor descreveu ainda que as feições observadas à época caracterizavam a
evolução do movimento como sendo de toppling, baseando-se em observações de
campo onde foram indentificados ‘grabens’ de fundo e um ‘front’ movendo-se no
sentido da mina e com taludes abatendo no sentido da face. Estas características de
campo definiram a evolução da ruptura para este tipo de movimento.
3.3 – HISTÓRICO DO MONITORAMENTO DA TRINCA 1
O monitoramento da Trinca 1 foi iniciado em 1995 quando os primeiros
trabalhos de monitoramento da ruptura foram estabelecidos. Como pode ser verificado
pelo histórico apresentado no item anterior, a trinca teve dois momentos críticos em
1996 e em 2000. Na primeira fase, os dados de monitoramento foram
irremediavelmente perdidos por estarem em meio magnético e os arquivos foram
danificados. Desta forma, somente pode-se avaliá-los de acordo com as descrições dos
relatórios apresentados no período; contudo, não há como fazer uma análise dos dados.
46
Na etapa relativa ao período de 1996/97 havia 14 prismas de monitoramento
instalados na região da Trinca 1. Foram resgatados os dados parciais dos prismas 10,
11, 12, 13, 14, 18 e 19. Os dois últimos situam-se no banco 865, posicionados na região
imediatamente abaixo da área instável. Para efeito de visualização, na figura 3.3, os
prismas estariam posicionados no banco onde estão situados os prismas 5 e 10, sem
relação alguma com os anteriores.
Para compreensão do controle dos prismas, faz-se o seguinte esclarecimento: a
base onde os marcos eram levantados ficava ao sul da Trinca 1 e, como o sistema de
coordenadas é crescente para norte e para leste, as medidas negativas são as que
crescem no sentido contrário ao das coordenadas geográficas. Para a elevação os
valores são positivos para cima e negativos para baixo. As medições são relativas ao
período de 30/11/1996 a 15/01/1997 e, neste período, os prismas 10, 11, 12, 13 e 14
tiveram um deslocamento de aproximadamente 2 cm que se mantiveram no mês de
dezembro. No início de janeiro o deslocamento acentuou-se e chegou a 20 cm na
direção norte, 5 centímetros na direção leste e a cota sempre com uma pequena variação
da ordem de 2 cm (Tabela 3.1).
Tabela 3.1 – Leituras de monitoramento dos prismas (período de 30/11/1996 a 15/01/1997).
Início Final Período Desl. acum. Norte - Y Desl. acum. Leste X Elev.acum. - ZPrisma 10 30/11/96 15/1/97 45 -17 6 1Prisma 11 30/11/96 15/1/97 45 -19 7 5Prisma 12 30/11/96 15/1/97 45 -19 8 4Prisma 13 30/11/96 15/1/97 45 -24 9 3Prisma 14 30/11/96 15/1/97 45 -10 8 -6Prisma 18 30/11/96 15/1/97 45 -2,5 1.5 1Prisma 19 30/11/96 15/1/97 45 -2 1 -2
Os dados da Tabela 3.1 mostram que os movimentos neste período estavam
direcionados para sudeste, ora mais próximos de leste, ora mais próximos de sul. Os
prismas 18 e 19, que se posicionam no pé da ruptura, apresentaram um movimento
inconsistente devido a imprecisão das medidas.
Mangolim Filho (1996) descreveu que, no auge da estação chuvosa, ocorreram
deslocamentos médios da ordem de 20 cm/dia e máximos de 40 cm/dia e que estes
movimentos eram oblíquos ao talude, com direção aproximada EW, no sentido oeste -
leste. Quanto aos dados relativos ao período pós 2000, o monitoramento está
47
consolidado em planilha e uma análise dos mesmos será apresentada posteriormente.
Neste período foram reinstalados 28 novos prismas para controle com repetição da
numeração de 1 a 28.
Alguns destes prismas foram monitorados até 2003, sendo vários deles perdidos
com a movimentação da ruptura. Em 2003 houve a reinstalação com mais 7 prismas,
numerados de 41 a 47, que estão sendo monitorados até o presente momento.
Tabela 3.2 - Evolução dos deslocamentos medidos pelos prismas mais representativos do maciço (período entre 2000 e 2003).
Prismas Norte - Y Leste - X Cota Data de Inicio
do monitoramento
Data Final do monitoramento
Dias monitorados (continuos e alternados)
Deslocamento acumulado Coordenada
Norte - Y
Deslocamento acumulado Coordenada
Leste - X
Deslocamento acumulado da Elevação - Z
Deslocamento acumulado da Distância - D
P1 2.833.759,15 371.112,49 825,98 12/05/2000 30/01/2002 61864074589257495695611111512146482
293320320218154218218218154216218191218197218
-3,75 0,84 -0,60 -3,406P2 2.833.813,21 371.222,05 823,83 12/05/2000 22/02/2002 -6,13 1,67 -0,05 -6,34P3 2.833.807,11 371.139,41 841,54 12/05/2000 07/06/2002 -13,83 4,13 -1,36 -14,17P4 2.833.862,79 371.251,59 841,73 12/05/2000 04/11/2002 -16,53 5,75 0,07 -17,37P5 2.833.877,30 371.186,39 856,52 12/05/2000 16/12/2001 -4,17 1,50 -1,06 -4,38P6 2.833.873,84 371.117,01 873,43 12/05/2000 08/01/2003 -23,33 5,54 -2,97 -23,42P7 2.833.936,40 371.090,33 899,34 12/05/2000 08/01/2003 -19,19 18,97 -15,47 -25,21P8 2.833.900,06 371.418,90 839,83 24/09/2001 15/01/2002 -8,35 0,22 -1,06 -8,32P9 2.833.916,33 371.559,05 839,40 25/09/2001 20/01/2002 -7,53 0,56 -0,45 -7,14P10 2.833.946,13 371.322,36 868,44 24/09/2001 25/01/2002 -4,19 1,21 -4,13 -4,28P11 2.833.978,98 371.380,72 882,23 24/09/2001 08/01/2003 -20,29 2,58 -15,08 -20,30P12 2.833.964,97 371.519,56 866,66 05/10/2001 27/12/2001 -4,77 -0,06 -3,38 -4,70P13 2.833.759,84 371.189,52 795,25 18/02/2002 11/12/2002 -3,77 1,11 -0,84 -3,71P14 2.833.726,27 371.238,64 768,66 18/02/2002 08/01/2003 -1,07 0,36 -0,06 -1,08P16 2.833.779,04 371.476,02 764,65 18/02/2002 08/01/2003 -0,25 0,06 0,01 -0,28P17 2.833.723,51 371.435,02 733,11 30/05/2002 08/01/2003 -0,04 0,04 0,06 -0,04P18 2.833.727,59 371.590,36 733,71 30/05/2002 04/11/2002 -0,03 0,04 -0,03 -0,01P19 2.833.690,53 371.655,25 733,30 30/05/2002 08/01/2003 -0,03 0,03 0,02 -0,01P20 2.833.663,22 371.131,35 768,21 30/05/2002 08/01/2003 -0,96 0,57 0,22 -1,11P21 2.833.760,24 371.694,39 763,04 30/05/2002 08/01/2003 -0,03 0,00 0,02 -0,02P22 2.833.820,95 371.189,40 844,12 30/05/2002 04/11/2002 -1,03 0,32 0,00 -1,08P23 2.833.753,34 371.025,16 854,00 30/05/2002 06/01/2003 -1,65 0,36 -0,57 -1,50P24 2.833.860,51 371.085,97 888,97 30/05/2002 08/01/2003 -2,97 0,77 -0,38 -2,96P25 2.833.895,40 371.221,04 874,93 30/05/2002 11/12/2002 -1,40 0,49 -0,08 -1,49P26 2.833.918,47 371.369,27 860,28 30/05/2002 08/01/2003 -2,20 0,13 -0,17 -2,21P27 2.833.916,01 371.478,73 855,44 30/05/2002 17/12/2002 -1,28 0,05 0,11 -1,26P28 2.833.969,48 371.442,02 867,79 30/05/2002 08/01/2003 -2,10 0,40 -1,01 -2,07
Neste trabalho, foram escolhidos, dentre os 28 prismas instalados no maciço, os 12
mais representativos para um estudo do comportamento espacial e para uma visão
objetiva do movimento interno e externo da Trinca 1. Como pode ser observado na
Tabela 3.2, com o posicionamento na Figura 3.3, os prismas internos à trinca ou
próximos a seu pé têm movimento para sudeste e os prismas posicionados na extensão
leste da Trinca 1 e a sul da trinca 2 têm movimentos para sul.
48
Como os prismas foram monitorados em diferentes períodos, os monitoramentos
não podem ser comparados de forma direta, exceto se fossem regularizados, situação
que não foi objeto de implementação neste trabalho. Com base nos valores dos
deslocamentos acumulados durante o período abrangido pelas leituras apresentadas na
Tabela 3.2, foram elaborados os gráficos indicados na Figura 3.4, correspondentes à
evolução dos deslocamentos detectados a partir de 2000.
49
3712
00
3714
00
3716
00
3708
00
3710
00
2834000
3718
00
2833800
2833600
2833400
2834000
2834200
2834200
2834400
2834600
3708
00
3710
00
3712
00
3714
00 2833600 3716
00 2833800
2834400
Controle das movimentações dos prismasentre os anos de 2000 e 2002
TRINCA ANTIGALEGENDA
TRINCA RECENTE
PRISMA TOPOGRÁFICO
D850-01
1
2
34
5
6
7
D850-02D850-03
Trincas 1 e 2 - Mina do Cauê
DRENO HORIZONTAL
CAVA
PILHA ESTÉRIL
EROSÃO
CAVA
PILHA ESTÉRIL
ARRIMOS
TRINCA 1
TRINCA 2
C omp anhia
Va le d o R io Doc e
1024
1037
1011
998
985
970
955
940
925
910
895
880
865
850
835
820
805
790
820
835
850
865
790
805
775
760
745
730745
760
775
880
910
895
925
970
955
940
985
998
10501063
S-2S-2
D850-01
1
T-3
T-5
T-5
T-5
T-3
T-3
9
128
1110
Mapa base confeccionado pela equipe GAGHS/2000 - modificado
Os valores de deslocamento dos prismas foram multiplicados por 10 para efeito de representação
PrismasData de Inicio
domonitoramento
Data Final domonitoramento
Diasmonitorados(continuos ealternados)
DeslocamentoacumuladoCoordenada
Norte - Y
Deslocamento acumuladoCoordenada
Leste - X
Deslocamentoacumulado daElevação - Z
Deslocamentoacumulado daDistância - D
P1 12/05/2000 30/01/2002 618 -3,75 0,84 -0,60 -3,406P2 12/05/2000 22/02/2002 640 -6,13 1,67 -0,05 -6,34P3 12/05/2000 07/06/2002 745 -13,83 4,13 -1,36 -14,17P4 12/05/2000 04/11/2002 892 -16,53 5,75 0,07 -17,37P5 12/05/2000 16/12/2001 574 -4,17 1,50 -1,06 -4,38P6 12/05/2000 08/01/2003 956 -23,33 5,54 -2,97 -23,42P7 12/05/2000 08/01/2003 956 -19,19 18,97 -15,47 -25,21P8 24/09/2001 15/01/2002 111 -8,35 0,22 -1,06 -8,32P9 25/09/2001 20/01/2002 115 -7,53 0,56 -0,45 -7,14
P10 24/09/2001 25/01/2002 121 -4,19 1,21 -4,13 -4,28P11 24/09/2001 08/01/2003 464 -20,29 2,58 -15,08 -20,30P12 05/10/2001 27/12/2001 82 -4,77 -0,06 -3,38 -4,70
Figura 3.3 – Mapa com os deslocamentos de alguns dos prismas no período entre 2002 e 2003.
50
PONTO 01PONTO 01 PONTO 07
PONTO 04 PONTO 11
PONTO 06 PONTO 12
Figura 3.4 – Evolução dos deslocamentos medidos por prismas de referência do maciço
Em 2004 foram instalados sete novos prismas (Figura 3.5) e uma análise dos
mesmos mostrou que os movimentos na região da Trinca 1 apresentavam
comportamentos diferentes dependendo do posicionamento. Os prismas 44 e 46 estão
51
dentro da massa rompida, os prismas 41 e 42 no pé da ruptura, os prismas 43 e 47 nas
margens e o prisma 45 está sobre a ruptura em área estável do maciço.
4142
43
44
45
46
474141
42424343
4444
4545
4646
4747
Figura 3.5 – Foto com o posicionamento dos prismas instalados no ano de 2004.
O comportamento dos prismas posicionados no pé da ruptura (41 e 42) indica
movimentos pequenos que não ultrapassam distâncias centimétricas, como se pode
observar nos dados da tabela 3.3 e na Figura 3.6. Os prismas 43 e 47, apesar de estarem
nas margens da ruptura, apresentam comportamentos diferenciados. O local do prisma
43 foi mobilizado pela massa rompida e vem apresentando um movimento para sul, ou
seja, para dentro da cava. O local do prisma 47 continua estável com movimentos
centimétricos para oeste. Fator relevante é que, nos prismas 41, 42 e 47, a cota
apresenta valores positivos, mesmo que pequenos o que implica em uma elevação da
região que serve de arrimo para toda a massa rompida. Os esforços atuantes neste local
estão forçando uma ruptura cisalhante e, se o arrimo não for suficientemente resistente,
um mecanismo global de ruptura ainda poderá ocorrer.
52
Os prismas 44 e 46 apresentam movimentos para sul sendo que o prisma 44 para
sudeste e o prisma 46 francamente para sul. Ambos apresentam movimentos com ordem
de grandeza métrica. O movimento do prisma 46 é diferenciado por haver um
desconfinamento lateral na região deste prisma, sendo que uma grande erosão favorece
um movimento para dentro da mina. Por fim, o prisma 45 apresenta movimentos
centimétricos, caracterizando uma zona mais estável do maciço.
Através da análise do movimento dos prismas, pode-se interpretar que a zona de
locação dos prismas 44 e 46 continua em pleno movimento e o pé (locação do prismas
41 e 42) continua a se comportar como arrimo. Ocorre ainda que a massa rompida
evolui com movimentos métricos e o pé com movimentos centimétricos; desta forma, a
evolução para sul passa por sobre o arrimo.
Tabela 3.3 – Dados da evolução da movimentação dos prismas em 2004.
Prismas Data de Inicio do monitoramento
Data Final do monitoramento
Dias monitorados (continuos e alternados)
Deslocamento acumulado Coordenada
Norte - Y
Deslocamento acumulado Coordenada
Leste - X
Deslocamento acumulado da Elevação - Z
Deslocamento acumulado da Distância - D
P41 20/02/04 26/01/05 336344356107445445299
-0,08 0,00 0,05P42 20/02/04 04/02/05 -0,05 0,01 0,05P43 20/02/04 16/02/05 -1,99 0,76 -0,76 -1,85P44 08/03/04 25/06/04 -2,86 2,00 -1,39P45 08/03/04 03/06/05 0,07 -0,03 0,05P46 08/03/04 03/06/05 -3,57 0,14 2,79 -3,32P47 17/05/04 16/03/05 -0,17 -0,022 0,05
Na Figura 3.6 estão indicados os gráficos de evolução dos movimentos dos
prismas instalados no maciço em 2004, que consubstanciam as discussões de
comportamento dos mesmos descritos previamente.
53
PONTO 01PONTO 41PONTO 43
PONTO 01PONTO 44PONTO 01PONTO 45
PONTO 01PONTO 46 PONTO 01PONTO 47
Figura 3.6 – Evolução dos deslocamentos medidos pelos prismas instalados em 2004
54
3.4 – RESUMO DO CAPÍTULO
Neste capítulo, buscou-se conceituar os princípios e o histórico do processo de
ruptura denominado genericamente como Trinca 1, mostrando onde a mesma está
inserida no contexto da Mina do Cauê, sua geometria e evolução. A Trinca 1 foi
caracterizada por Mangolim Filho (1996) como sendo oblíqua à direção geral dos
taludes e como sendo controlada por falhas situadas em seus limites norte e sul e
encaixada ao longo da foliação. Neste estudo, determinou-se adicionalmente que, nas
bordas prevalece um maciço mais resistente e que o plano de ruptura lateral se ajustou a
essas falhas, caracterizando a direção oblíqua do movimento.
Stacey (2002) estabeleceu que a Trinca 1 evoluiu para um movimento tipo
toppling sob a influência das elevadas pressões de água nos taludes. Caracterizou ainda
que este tipo de ruptura criaria alguns ‘grabens’ em porções de fundo, como foi
efetivamente observado.
Ao se abordar o histórico do problema, foram descritos todos os trabalhos
realizados que tiveram foco na instabilização ocasionada pela Trinca 1. Os principais
trabalhos desenvolvidos sobre a instabilização foram contratados pela equipe da CVRD
e sempre registrados como relatórios internos: Hasui e Magalhães (1991),
GEOPROJETOS (1992), ESC (1996), Mangolim Filho (1996), Mangolim Filho et al.
(2002) e Stacey (2002). Embora considerando a relevância global destes trabalhos,
destacam-se os estudos desenvolvidos por Mangolim Filho (1996), Mangolim Filho et
al. (2002) e Stacey (2002), que abordaram pormenorizadamente o desenvolvimento da
Trinca 1 em seus eventos críticos.
Adicionalmente, descreveu-se também o histórico do monitoramento da Trinca
1. Este trabalho buscou mostrar como os movimentos se desenvolveram a partir de
1996, apesar da pequena disponibilidade de dados neste período. Tais limitações
impediram, por exemplo, que algumas descrições constantes do trabalho de Mangolim
Filho (1996) não puderam ser comprovadas, principalmente as que se referem ao
movimento da massa rompida no sentido EW. Por outro lado, porém, os dados em
55
períodos mais recentes foram resgatados, tratados e sistematizados, ao longo do período
entre 1996 e 2004 permitindo uma avaliação geral e mais atualizada da evolução dos
mecanismos de ruptura da Trinca 1.
56
CAPÍTULO 4
MODELO GEOTÉCNICO
4.1 – MODELO GEOMECÂNICO
Em 1998 a equipe de geotecnia da CVRD contratou e orientou os trabalhos de
campo para a realização de um modelo geomecânico na região das Trincas 1 e 2 na
porção norte da Mina do Cauê com a empresa Geoestrutural. Não houve uma
consolidação deste trabalho em relatório específico, mas os mapas geológicos,
geomecânicos, as seções geológicas e geomecânicas e os parâmetros geotécnicos
ficaram arquivados.
Desta forma, embora os dados apresentados neste capítulo adotem os padrões
usados na confecção dos modelos geomecânicos pela equipe de geotecnia da CVRD,
algumas informações obtidas pela empresa Geoestrutural foram incorporadas mediante
análises específicas desenvolvidas pelo autor deste trabalho.
Os mapas geológico (figura 2.4) e geomecânico (figura 4.1) foram extraído deste
trabalho e tiveram algumas modificações. As seções geológicas e geomecânicas (E28,
30, 32, 34, 36, 38, 40, 42, 44, 46 e 48), além das seções especiais (S-1, 2, 3, 4, 5 e 6 e T-
1, 2, 3, 4 e 5) foram analisadas na integra e as seções especiais estão incorporadas ao
trabalho. Apresenta-se como parte do modelo geomecânico os parâmetros de
caracterização geotécnica usados no desenvolvimento do trabalho.
PARÂMETROS DE CARACTERIZAÇÃO GEOTÉCNICA
A descrição geotécnica dos taludes da cava baseou-se em conceitos e
simbologias internacionais sugeridos pela International Society for Rock Mechanics -
Suggested Methods (ISRM, 1978) com ajustes e complementos propostos pela
Associação Brasileira de Geologia de Engenharia (ABGE, 1983). Nesta abordagem,
adotou-se o sistema de classificação geomecânica proposto por Bieniawski (1976).
57
GRAU DE INTEMPERISMO
O grau de intemperismo é muitas vezes descrito em geotecnia em termos de grau
de alteração da rocha; contudo, do ponto de vista geológico, os termos são distintos e
deve-se preservar, o conceito de intemperismo. Desta forma, grau de intemperismo
refere-se às características macroscópicas da rocha de acordo com seu grau de
decomposição, sendo expresso com base na proposição de Brown (1981), conforme
Tabela 4.1.
Tabela 4.1 – Descrição e caracterização dos graus de intemperismo da rocha (Brown, 1981).
Grau Tipologia Descrição dos aspectos da rocha
W1 Rocha SãIntemperismo nulo ou incipiente. Minerais preservam brilho original, cor e clivagem.
Eventual descoloração nas descontinuidades. Foliação visível e selada. Resistência original da rocha não afetada pelo intemperismo.
W2 Rocha Pouco Intemperizada
Intemperismo perceptível, cores esmaecidas e perda de brilho. Leve descoloração e oxidação na matriz e ao longo das descontinuidades. Foliação visível e selada. Juntas fechadas, paredes ligeiramente alteradas. Resistência original da rocha parcialmente
afetada pelo intemperismo.
W3Rocha
Moderadamente Intemperizada
A matriz apresenta-se descolorida, com evidências de oxidação. Juntas abertas (< 1.0 mm) e oxidadas, podendo ocorrer material mais alterado ao longo das descontinuidades.
Foliação realçada pelo intemperismo. Resistência afetada pelo intemperismo.
W4 Rocha Muito Intemperizada
Intemperismo muito acentuado, alguns minerais parcialmente decompostos em argilo-minerais. Matriz totalmente oxidada e cores muito modificadas. Fraturas abertas (2 < e <
5 mm) e oxidadas, preenchidas por materiais intemperizados. Foliação realçada pelo intemperismo. Desplacamentos ao longo da foliação. Resistência muito afetada pelo
intemperismo.
W5Rocha
Completamente Intemperizada
Todo o material está completamente intemperizado para solo estruturado. Extremamente descolorido, minerais resistentes quebrados e outros transformados em argilo-minerais.
Foliação preservada. Juntas não discerníveis. Desintegra em água após período de imersão.
W6 Solo Residual Material totalmente transformado em solo. Estruturação da rocha matriz destruída. Prontamente desintegrado em água.
GRAU DE RESISTÊNCIA/COERÊNCIA
Este parâmetro foi estimado com base na apreciação táctil-visual das
características de resistência ao impacto, na trabalhabilidade do material e na estimativa
da resistência à compressão simples. A Tabela 4.2 apresenta os ensaios adotados para
estimar a resistência dos materiais rochosos seguindo orientação da ABGE/CBMG
58
(1983). Para o uso desta tabela quanto da entrada na classificação de Beniawski (1976)
há necessidade de um ajuste, pois esta classificação usa parâmetros de valores
diferentes.
Tabela 4.2 – Ensaios manuais para a estimativa da resistência de materiais rochosos.
Grau Descrição Identificação no CampoValor aproximado da
Resistência Uniaxial (σc) -MPa
R0 Extremamente Fraca
R1 Rocha Muito Fraca
R2 Rocha Fraca
R3Rocha
Medianamente Resistente
R4 Rocha Resistente
R5 Rocha Muito Resistente
R6Rocha
Extremamente Resistente
Espécimes somente lascados com o uso do martelo > 250.0
Penetrada pela ponta do dedo polegar, marcada pela unha, facilmente penetrada pelo canivete e ponta do martelo do geólogo.
Esmigalha-se facilmente sob o impacto de martelo de geólogo, pode ser raspada pelo canivete.
0.25 – 1.0
1.0 – 5.0
Espécimes de mão requerem muitos golpes do martelo para serem quebrados, superfície praticamente não riscada pelo canivete.
5.0 – 25.0
25.0 – 50.0
50.0 – 100.0
100.0 – 250.0
Pode ser raspada com dificuldade com canivetes, marcas podem ser feitas com a ponta do martelo de geólogo, a lâmina do canivete provoca
sulco acentuado na superfície do fragmento de rocha.Espécimes de mão podem ser quebrados sob poucos golpes firmes do
martelo de geólogo, rocha não pode ser riscada com canivete, escavada com desmonte a 'fogo'.
Espécimes de mão requerem alguns golpes do martelo para serem quebrados, superfície dificilmente riscada pelo canivete.
ESPAÇAMENTO DO FRATURAMENTO
O espaçamento do fraturamento considerou o espaçamento médio das juntas e
das fraturas. Na foliação a superfície foi admitida como fratura quando aberta e
separando porções da massa rochosa apresentando superfícies de oxidação, alteração e
esfoliação. Como as falhas estão superimpostas à foliação, somente foram representadas
em mapa o que a escala permitiu.
No mapeamento de superfície, foram estabelecidas estações espaçadas de 15
metros e, em cada estação de medida, o espaçamento médio foi estimado por tipo e
família de estrutura, de acordo com os critérios apresentados na Tabela 4.3.. O grau de
59
fraturamento em sondagens foi estimado por trecho de isofraturamento, com base no
espaçamento das fraturas ao longo do eixo dos testemunhos.
Tabela 4.3 – Critérios para a determinação dos espaçamentos das descontinuidades.
Descrição Espaçamento (cm)Compacto > 300
Maciço 300 - 100 Moderadamente
Fraturado 100 - 30
Fraturado 30 - 5 Fragmentado < 5
CONDIÇÕES DAS FRATURAS Neste item foram adotados os parâmetros propostos pela classificação
geomecânica de Bieniawski (1976) sendo as fraturas analisadas em termos de
persistência, abertura, rugosidade, alteração das paredes e materiais de preenchimento.
RQD – ROCK QUALITY DESIGNATION
Este conceito foi desenvolvido por Deere et al. (1967) visando estabelecer uma
estimativa quantitativa da qualidade do maciço rochoso, com base na razão do
somatório dos fragmentos maiores do que 10 cm pelo total do avanço da manobra
(inferior a 2 m). O RQD foi determinado a partir das sondagens geológicas, realizadas
para montagem das seções geológicas, e em alguns furos de cunho essencialmente
geotécnico. Foram desconsiderados os trechos constituídos por rocha completamente
alterada.
CLASSIFICAÇÃO DO MACIÇO
60
Buscando individualizar e delimitar os horizontes de maciço relativamente
homogêneo no tocante às características geológico-geotécnicas de resistência e
deformabilidade, foi adotada a metodologia de classificação de Bieniawski (1976),
conforme Tabelas 4.4 e 4.5. Através da correlação do RMR desta classificação, torna-se
possível estimar as características de resistência (Hoek & Brown, 1980) dos maciços
rochosos.
Na estimativa do valor do RMR, segundo Hoek & Brown (op cit.), foi adotado a
condição seca, pois a influência da água deverá ser levada em consideração na
estimativa das tensões efetivas nas análises de estabilidade, quando do
dimensionamento dos taludes da cava. Desta forma, o quinto parâmetro de Beniawski
(1976) que é a influência da água é sempre somado aos outros quatro parâmetros
classificatórios. A tabela apresentada não faz o fechamento em 100 pontos devido a
exclusão do item relacionado a componente da água.
A equipe de geotecnia da CVRD incluiu uma nova classe (Classe VI) na
classificação original de Bieniawski (1976) para designar o maciço constituído por
saprolito ou solo estruturado com valores de coesão semelhantes nas minas do Sistema
Sul da CVRD. Esclarece-se que, no contexto da formação ferrífera, a classe VI
apresenta, a rigor, características de resistência muito superiores às que se costumam
obter para os solos rijos estruturados e rochas extremamente intemperizadas
provenientes da alteração de xistos e quartzitos que compõem os demais litotipos da
mina.
A classe VI adotada para a formação ferrífera refere-se à trabalhabilidade com
equipamentos de escavação e de escarificação usados na lavra, para diferenciar dos
horizontes duros, somente escavados a fogo. Contudo, a classe VI não foi usada no
desenvolvimento do modelo geomecânico da Trinca 1 e fica a descrição somente como
uma informação adicional ao trabalho.
61
Tabela 4.4 – Parâmetros do Sistema de Classificação Geomecânica de Bieniawski (1976).
3-10 MPa
1-3 MPa210
90-100 75-90 50-75 25-50 < 2520 17 13 8 3
> 3 m 1 - 3 m 0,3 - 1 m 50-300 mm < 50 mm30 25 20 10 5
25 20 12 6 0
Superfícies muito rugosas.
Não contínuas e fechadas.
Paredes duras.
Peso RelativoEspaçamento de Fraturas
Peso Relativo
4 Condições das Fraturas
Peso Relativo
Superfícies pouco rugosas. Separação <1 mm. Paredes
duras
Superfícies pouco rugosas. Separação <1 mm. Paredes
moles
Superfície estriadas ou
preench.<5mm ou abertura 1-5 mm. Fraturas
continuas
Preenchimento mole >5 mm ou abertura >5 mm.
Fraturas contínuas.
3
Resistência da rocha intacta
Compressão Puntiforme > 8 MPa
Resistência à Compressão
Simples> 200 MPa
2 R.Q.D.%
1
4-8 MPa 2-4 MPa 1-2 MPaUtilizar Ensaio de Compressão
Simples10-25 Mpa
Peso Relativo 15 12 7 4
100-200 MPa 50-100 MPa 25-50 MPa
Tabela 4.5 – Classes de Maciço do Sistema de Classificação de Bieniawski (1976) Modificado.
CLASSE I II III IV V VIRMR 100 - 80 80 - 60 60 – 40 40 – 30 30 – 0 -
TERMO Muito bom Bom Regular Pobre Muito pobre Solo coesivo
DESCRITIVO Very good Good Fair Poor Very poor Stiff soil
DESCRIÇÃO DAS CLASSES DE MACIÇOS
Para uma identificação mais clara das classes de maciço, será feita uma
descrição pormenorizada de forma a ajudar na visualização e caracterização das mesmas
em campo. As classes de maciço estão distribuídas de forma estruturada e a ocorrência
dos litotipos e as ações do intemperismo são determinadas pela proximidade de
aqüíferos constituídos pela formação ferrífera e por metacherts, além da superfície
natural do terreno.
As descrições das classes de maciço foram realizadas com base nos trabalhos de
campo, cujos resultados encontram-se consolidados na Figura 4.1 e nas seções S2, S5,
T2, T3 e E36 indicadas.
62
ClASSE V Ocorre, de forma geral, como nível superficial (entre 10 e 80 m) em
praticamente toda a área mapeada afetada por ações intempéricas. Define, ao longo da
transcorrência, a maioria dos contatos geológicos e boa parte dos diferentes tipos de
maciços. Ocorre como horizonte adjacente aos maciços classe III/V (pacote indivisível
entre ambas classes), ao redor de pontões rochosos e como horizontes métricos
controlados pela foliação no interior de maciços classes III e IV. No pacote de quartzito
ocorre em níveis mais rasos.
ClASSE IV
Horizontes controlados pela foliação ocorrem em toda a região das Trinca 1 e 2
com maior ou menor extensão, em especial, há um horizonte bem definido na base da
Trinca 1 que coincide com a litologia de quartzito ferruginoso e tem grande extensão
conforme mostrado na Figura 4.1. Alguns pontões ocorrem isolados em toda a região
mapeada e também como zonas transicionais nas bordas de maciços III e II.
ClASSE III
Ocorre freqüentemente associado à classe V como pacotes sem grandes
extensões e algumas vezes como núcleos ovalados. Define alguns horizontes
controlados pela foliação em toda a área mapeada. Pode ocorrer como pontões
associados à classe II e, mais freqüentemente, ocorre em níveis mais profundos.
63
II IV
V
V
II
IIIII
V
III
IIIII
II
IV
III
III
V/III
V/III
IV
V
IV
V
V
IV
V
IV
III
V
IV
V
V/III
V
II
V
V
II
IV
V/III
IV
V
V/III
IV
IV
III
V/III
V
V
III
V
IV
II
V
V
V
V
IV
V
V
III
V/III
IV
IIIII
II
V
V/III
IV
IV
VV/IIIIV
V
IV
IV
V/IIIV/III
V
LIMITE PILHA DE ESTÉRIL COM O TALUDE DE ESCAVAÇÃODA CAVA
1038
1030
1043
1013
1002
1038
1015
1007
928
929
1008
984
1008
967
1004
980
999
929
928
929
940
984
954
948
940
938
944
934
938
936932
93 2
93 0
E-36
E-36
2.834.000
2.833.800 370.
800
E-28-5
E-30-6
E-34-8
371.
000
E-32-7 -9
2.834.400
2.834.200
E-28-5
E-30-6 -8
E-34E-32-7 -9
371.
200
E-38-10
E-40-11
371.
400
E-42-12
E-44-13
371.
800
371.
600
E-46-14
E-48-15
2.833.800 372.
000
2.834.000
E-38-10
E-40-11
E-42-12
E-44-13
2.834.200
E-46-14 -15
E-48
2.834.400
S-5
S-2
S-2S-3 S-1
S-5
990,6
Seco
B=
D
30/03/88
S=87mNA=8m
03/11/85
10/09/91
NA=21m
986,0
Out./ 96
SP-09(987,03)
NA=5m
938,0
Out./ 96
NA=4m
947,0
Out./ 96
Out./ 96
NA=0
953,0
NA=7mOut./ 96
966,0
PCA-288
PCA-204
PCA-350
PCA-115
PCA-107 CA-109CA-186
PCA-201
CA-187
PCA-106
PCA-108
PCA-116
PCA-134
PCA-270
PCA-272
PCA-131
TRINCA 1
PCA-274
PCA-346
PCA-285 PCA-133
PCA-300
PCA-287
PCA-301
PCA-349
CA-129
CA-139
PCA-347
PCA-290
PCA-291
PCA-299
PCA-282
PCA-278 PCA-289
PCA-286
PCA-343
PCA-304
CA-141
PCA-338 PCA-339
PCA-308
SM-07
PCA-306
PCA-307
PCA-316
PCA-309
Poço Rebaixamento
PCA-348
SR-02
SM-05
SM-06
TRINCA 2SM-04
SM-03
Poço Rebaixamento71
70
PCA-303
PCA-312
ESTÉRILPILHA DE
PILHA DE ESTÉRIL
PILHA DE ESTÉRIL
XG
QX/XT
3545
56 45
73 73
51
70
56
50
40
56
45
45
48
48
7073
5147
53
59
4362
58
5343 43
46
50
40
63
64
5570
76
45
4567
70
50
4256
5680
70
68
43
8486
46
5363
57
98
6088
80
4947
62
85
77
28
53 45
6450
76 85
5876
54
60
77
7543 80
878070 68 60
64
3560
8 5
63 80
65868080 73
4 2
72
75
40
50
72
55
5 8
7048
LIMITE PILHA DE ESTÉRIL COM OTALUDE DE ESCAVAÇÃODA CAVA
NV
63
Classe III
Classe II
Classe IV
Classe V/III
Classe V
CLASSE DE MAÇICO
PCA-30285 74
63
T-1
T-2T-3
T-2
43
MAPA GEOMECÂNICO
TALUDE NORTE - CAUÊ
V DRC
ESCALA GRAFICA 0 50 m
E-36T-3
Mapa base: Geoestrutural (1998) - Modificado
SEÇÕES GEOLÓGICAS AUXILIARES
CA-129
PCA-289
80
S-2,S-5,T-2, E-36 e T-3
SEÇÕES GEOMECÂNICAS
FURO DE PESQUISA GEOLÓGICA
FURO GEOTÉCNICO
E-28 a E-48 :
CONTATO GEOLÓGICO
SURGÊNCIA DE ÁGUA
FOLIAÇÃO
LEGENDA
Figura 4.1 – Mapa geomecânico na região da trinca 1 na aba norte da mina do Cauê.
64
ClASSE II
Ocorre freqüentemente como pontões em superfície, exceto na porção sudeste da
área mapeada, próximo ao talude contínuo onde é mais freqüente. Ocorre em níveis
profundos do Grupo Nova Lima.
O mapa geomecânico foi realizado com a finalidade de se explicitar a situação
geotécnica na região das trincas 1 e 2. Neste trabalho as descrições focaram
essencialmente a trinca 1.
A Trinca 1 está encaixada a norte e a sul em materiais de classe de maciço IV,
sendo que, a sul, este tipo de maciço está distribuído em toda a extensão da trinca.
Internamente ocorrem núcleos de maciço V/III indiferenciados devido às características
dúbias entre estas classes. A sudeste, há o predomínio da classe II que ocorre por toda
região leste da trinca indo além dos limites mapeados. Na região oeste da trinca 1,
ocorrem várias classes mais resistentes sempre dispostas no sentido EW. A classe V
ocorre em toda a região mapeada e predomina nos limites internos da trinca 1.
4.2 - MODELOS DE RUPTURA EM TALUDES
Há uma série de mecanismos de ruptura descritos na literatura, sendo os mais
conhecidos as rupturas circulares, plano-circulares, planares, ruptura em cunha,
tombamentos e flambagem. Não existem descrições relacionadas a rupturas oblíquas e
condicionadas por zonas de falha transcorrente, desta forma, este tipo de ruptura é
incomum e até, de certa forma, inédita.
Segue uma descrição simplificada dos mecanismos clássicos de ruptura com foco
na área mineral, para efeito de conceituação, mas sem discorrer na formulação
matemática.
65
RUPTURA PLANAR
O escorregamento planar envolve deslocamentos de massa ao longo da direção
de planos de deslizamento que ocorrem praticamente paralelos à direção da face do
talude em superfícies favoráveis tais como planos da foliação, acamamento, falhas,
juntas, etc (Figura 4.2b).
Para que este deslizamento ocorra, as estruturas devem ser aflorantes e
inclinadas na direção da face livre do talude a um ângulo superior ao ângulo de atrito
interno e a um ângulo menor que o da inclinação da superfície livre do talude (Fiori &
Carmignani, 2001). Nas minas da CVRD, em decorrência da geometria operacional dos
bancos e bermas individuais, o talude geral da cava praticada forma um ângulo menor
do que a inclinação da foliação. Assim, este mecanismo não mobiliza o talude geral,
ficando restrito à escala individual de bancada.
Ondulações locais da foliação poderão gerar mecanismos conjugados de cunha e
planar, mesmo para taludes com inclinação inferior ao pólo máximo.
Este tipo de mecanismo poderá mobilizar todas as classes de maciço sendo mais
usuais nas classes II a IV. Nas classes V e VI, as características de baixa resistência dos
litotipos poderão sobrepujar o mecanismo planar, condicionando rupturas do tipo
plano–circular e circular.
No mecanismo de ruptura planar, ocorre a mobilização da resistência ao longo
do plano de foliação dos litotipos e classes de maciço presente. Hoek & Bray (1981)
assumem que, para a análise deste método, as forças geradas pelo peso do bloco
deslizante, pela distribuição de pressão hidráulica na fenda de tração e pela sub-pressão
de água na superfície de escorregamento atuam diretamente no centróide do bloco de
rocha deslizante, não mobilizando momentos. Embora isto acarrete erros quando da
análise de taludes reais, estes podem ser ignorados em termos práticos.
66
Figura 4.2 – Principais tipos de deslizamento com os respectivos estereogramas representativos (Fiori & Carmignani, 2001).
67
RUPTURA PLANO-CIRCULAR
Neste mecanismo, o início da ruptura e parte de seu plano estão inseridos ao
longo da foliação e a saída da mesma ocorre na face ou no pé do talude cortando de
forma oblíqua a estruturação geral do maciço imposta pela foliação.
No trecho plano da ruptura, onde a superfície tem seu início, ocorre a
mobilização da resistência ao longo da foliação. No trecho circular, onde a superfície de
ruptura sai na face do talude, ocorre a mobilização da resistência dos litotipos na
condição oblíqua à foliação. Este mecanismo poderá mobilizar todas as classes de
maciço e litotipos, mesmo os de classe V e VI.
É muito comum a ocorrência deste tipo de ruptura nas minas da CVRD e com
dimensões variadas.
RUPTURA CIRCULAR
A ruptura circular ocorre quando o maciço é muito fraturado ou fortemente
intemperizado e o escorregamento é definido por superfícies múltiplas de diversas
descontinuidades tendendo a uma forma circular. Assim, a condição principal para a
ocorrência deste modo de ruptura, é a existência de várias descontinuidades, com os
mais diversos vetores-mergulho (Figura 4.2a).
Nas minas do Quadrilátero Ferrífero, o mecanismo de ruptura circular mobiliza
freqüentemente maciços de classe V nos taludes. Nessa situação, devido ao elevado
estado de intemperismo, a anisotropia gerada pela foliação poderá ser sobrepujada pela
baixa resistência da classe de maciço dos litotipos presentes.
Este mecanismo afeta os taludes desde a escala de bancadas até os taludes globais
em praticamente todas as cavas.
A ruptura circular é analisada pelos mesmos métodos de equilíbrio-limite
convencionais utilizados para rupturas em solos. Vale observar que, para maciços
rochosos fraturados, a envoltória de resistência pode ser não-circular e, neste caso, os
parâmetros de resistência não são constantes, mas dependentes do estado de tensões
atuantes.
68
Estão disponíveis para uso vários programas computacionais de equilíbrio limite
para cálculos de FS (Fatores de Segurança) em taludes de solo empregando diferentes
métodos (Bishop Simplificado, Janbu Simplificado, Spencer, Morgenstern-Price,
Sarma, etc).
RUPTURA EM CUNHA
Esta ruptura se estabelece quando dois planos de falhas/fraturas se interceptam
segundo um deslizamento translacional (Figura 4.2c). Segundo Fiori & Carminignani
(2001), as forças mobilizantes e resistentes que atuam nos escorregamentos em cunha
requerem análises mais complexas que aquelas envolvidas nos escorregamentos
planares. Se os planos apresentam inclinações muito diferentes, a força normal que atua
em cada um não será igual. Além disso, os planos podem apresentar diferentes graus de
resistência ao escorregamento. A presença de água pode levar à instabilização da cunha
pela ação de pressões surgidas ao longo dos planos envolvidos no deslizamento.
Por outro lado, as superfícies de deslizamento deverão se interceptar e a linha de
interseção deverá aflorar na vertente (face do talude). O caimento da linha de interseção
deverá ser maior que o ângulo de atrito dos planos. Algumas regras foram estabelecidas
como condicionantes geométricas e determinadas por Markland (1972) e Hocking
(1976), expostas a seguir:
(i) Regra de Markland - haverá escorregamento ao longo da linha de interseção se sua
inclinação (plunge) for menor que o ângulo de inclinação aparente da face do talude.
Esta regra garante que o escorregamento dar-se-á ao longo da linha de intersecção da
cunha formada, mobilizando a resistência ao cisalhamento dos dois planos das
respectivas descontinuidades
(ii) Regra de Hocking - se a direção de qualquer uma das descontinuidades estiver entre
as direções do talude e da linha de interseção, o escorregamento irá ocorrer ao longo
desta descontinuidade e não ao longo da linha de interseção; se a Regra de Hocking não
for satisfeita, existirá a formação geométrica de uma cunha, mas o escorregamento dar-
se-á ao longo do plano mais abatido, conseqüentemente mobilizando somente a sua
resistência ao cisalhamento.
69
Este tipo de ruptura ocorre mais freqüentemente nos maciços abaixo da classe IV,
inclusive.
RUPTURA POR TOMBAMENTO (TOPPLING)
Este tipo de ruptura envolve um mecanismo diferenciado no tocante a
movimentação de massas rochosas, pois não está ligado a escorregamentos. Ocorre
quando a direção da face do talude e a direção da descontinuidade são paralelas e o
mergulho da descontinuidade é contrário ao mergulho da face do talude (Figura 4.2d).
Há um tombamento que envolve a rotação de colunas ou blocos de rocha sobre um
ponto fixo.
Markland (1972) estabeleceu que as condições mais favoráveis aparecem
quando duas famílias de juntas se entrecruzam, uma delas mergulhando com alto ângulo
contra a face livre do talude e outra mergulhando no mesmo sentido do talude, porém
com baixo ângulo.
Por vezes, na abertura de cavas, quando litologias apresentam baixas resistências
e são muito deformáveis pode ocorrer um mecanismo de ruptura por desarticulação
progressiva de blocos gerando tombamento e mobilizando o maciço. Dependendo da
magnitude da desarticulação gerada pelo tombamento, pode-se desancadear uma ruptura
final brusca e do tipo circular, mobilizando uma superfície rotacional.
Este tipo de ruptura ocorre em várias classes de maciços e tem-se exemplos nas
minas nas classes III, IV e V.
FLAMBAGEM
Este modo de ruptura ocorre, principalmente, em taludes com alturas elevadas,
pois as camadas delimitadas pelas descontinuidades trabalham como colunas e podem
flambar devido ao peso próprio. Outra situação é devido a um carregamento sobre a
crista não suportável pela coluna. O desconfinamento lateral é devido a
descontinuidades sem resistência ao deslizamento.
Este tipo de ruptura é mais freqüente nas classes II e III em taludes altos.
70
RUPTURA OBLÍQUA
Este tipo de ruptura não é descrito na literatura técnica, seja pela sua ocorrência
restrita, ou por ser de difícil determinação. Mangolim Filho (1996) caracterizou a
ruptura como sendo oblíqua à direção geral dos taludes e controlada por falhas situadas
em seus limites norte e sul e colocou que a mesma está encaixada ao longo da foliação.
As bordas apresentam maciços resistentes e a obliqüidade refere-se à maneira como a
ruptura intercepta o talude.
Na evolução da ruptura oblíqua, Stacey (2002) caracterizou que as feições
indicavam um movimento de toppling baseado em determinações de campo como
abatimentos de fundo e movimentos frontais da massa no sentido do centro da mina.
A figura 4.3 ilustra o mecanismo de ruptura oblíqua com a face frontal livre para
efeito de exemplificação.
Zona transcorrente (foliação verticalizada)
Ruptura oblíqua ao taludecom controle pela foliação
transcorrente e posterior tombamento do bloco
Massarompida
Foliação regional
.
Figura 4.3 – Desenho esquemático exemplificando uma ruptura oblíqua ao talude.
71
4.3 – ANÁLISE DAS SEÇÕES GEOTÉCNICAS
DISCUSSÃO DOS PARÂMETROS
Os parâmetros usados foram aqueles estabelecidos pela CVRD na época em que
este projeto foi realizado (Tabela 4.1). Não será discutida a interpretação dos resultados.
Atualmente, existe uma série de novos ensaios desenvolvidos em trabalhos
subseqüentes nas minas de Itabira e até do Quadrilátero Ferrífero, mas que não serão
apresentados por não fazerem parte do escopo deste trabalho.
Pode-se afirmar, contudo, que os parâmetros são um ponto nefrálgico nas
análises, pois são coletados sempre pontualmente e não representam a totalidade do
pacote rochoso tanto litologicamente como em relação às classes do maciço. Desta
forma, o cuidado na coleta da amostra e na interpretação faz a diferença entre os
trabalhos de baixa e de alta qualidade.
Na montagem das seções geomecânicas, foram considerados os diferentes
litotipos associados às classes de maciço (Tabela 4.6). Buscou-se nas seções
geomecânicas ressaltar visualmente as litologias, contudo respeitando-se as classes de
maciço que, para a análise dos FS, são as de maior importância.
Tabela 4.6. Parâmetros usados nas seções geomecânicas com legenda de cores para as litologias e classes de maciço. As cores foram padronizadas para todas as seções de análise (Figuras 4.4, 4.5, 4.6, 4.7 e 4.8).
FF QF Mch B Gn XT,QX,AX,CX,XG,XMδ (KN/m3) 35 28 20 20 19 20C (Kpa) 40 30 20 35 15 30φ (o) 36 30 28 26 25 25δ (KN/m3) (-) 28 (-) (-) (-) 20C (Kpa) (-) 90 (-) (-) (-) 120φ (o) (-) 30 (-) (-) (-) 28δ (KN/m3) (-) (-) (-) 25 25 25C (Kpa) (-) (-) (-) 300 300 300φ (o) (-) (-) (-) 40 40 40δ (KN/m3) (-) (-) (-) 27 27 27C (Kpa) (-) (-) (-) 380 380 380φ (o) (-) (-) (-) 45 45 45
PARAMETROS GEOTÉCNICOS COM LEGENDA DE CORES DAS SEÇÕES GEOMECÂNICAS
V (V/III)
IV
III
LITOTIPOS CLASSES DE MACIÇO
II
72
DISCUSSÃO DAS SEÇÕES GEOTÉCNICAS
Trabalhou-se com 5 seções especiais que interceptam a Trinca 1 em várias
posições conforme pode ser visto na figura 4.1. As seções são S2, S5, E36, T2 e T3.
O programa usado para análise das seções foi o Geo-Slope Internacional Inc.,
versão 4.2. Em todas as seções apresentadas as cores foram padronizadas, sendo que os
tons mais fortes representam as classes de maciço mais resistentes e as cores mais
brandas as classes de maciço menos resistentes. Este padrão de cores está apresentado
na Tabela 4.6.
Alguns comentários são necessários para melhor entendimento da metodologia
usada na análise das seções. Não houve uma simulação dos níveis de água pelo fato de
se buscar uma visão da época em que o trabalho foi realizado e as condições daquele
momento não poderiam ser alteradas sob pena de não termos uma visão clara. Desta
forma, o nível de água usado nas seções é sempre o que foi estabelecido pela linha
representativa do NA (nível de água) na seção confeccionada. A única unidade
litológica com destaque por ser um aqüífero na análise das seções é o ‘metachert’ que
estabelece uma quebra na linha freática em todas as seções analisadas.
O Fator de Segurança (FS) mínimo usado pela CVRD em talude de mina é de
1,3. Ressalta-se que variações ao redor deste valor ocorrem tanto para baixo quanto para
cima e em qualquer situação são estabelecidas atividades para correções.
As seções geomecânicas foram realizadas buscando confirmar que, em
estruturas como a da Trinca 1, a ruptura não obedece aos métodos convencionais de
ruptura circular. As análises das seções geomecânicas foram feitas como um
contraponto buscando confirmar que os métodos convencionais de ruptura circular não
se aplicam.
Em todas as seções geomecânicas foram analisadas as seguintes situações:
- Menor Fator de Segurança (FS) da seção pelos métodos de Bishop e Janbu;
- Menor FS da seção no rompimento da Trinca 1 pelo método de
Morgenstern-Price;
- Menor FS da seção no rompimento da Trinca 1 pelo método de Bishop.
73
A tabela 4.7 apresenta os resultados consolidados das análises realizadas em
todas as seções .
Tabela 4.7 – Fatores de segurança (FS) obtidos nas seções analisadas.
Seção geomecânica
Número superfícies analisadas
Menor FS da seção (Bishop)
Menor FS da seção (Janbu)
Menor FS no local da ruptura da Trinca
1 - Método Morgenstern-Price
Menor FS no local da ruptura
da Trinca 1 (Bishop)
E 36 15129 1,282 1,211 2,072 2,170S2 15129 1,112 1,034 1,282 1,401S5 11664 1,444 1,383 2,769T2 15129 1,192 1,107 1,291 1,315T3 15129 1,405 1,307 3,607
FATORES DE SEGURANÇA (FS) NAS SEÇÕES GEOMECÂNICAS ESTUDADAS
Pela análise dos dados, pode-se notar que os Fatores de Segurança (FS) são
bastante elevados, principalmente no local da ruptura da Trinca 1, para todas as seções
analisadas. Análises complementares foram realizadas por meio do método de
Morgenstern-Price, cujos valores de FS estão também indicados na Tabela 4.7.
A seção geomecânica E36 intercepta ortogonalmente a Trinca 1 na porção
intermediária e os valores de FS na região são tão elevados que não sinalizaram
processos de instabilização. Se a ruptura não fosse real não seria diagnosticada pela
referida seção (Tabela 4.7, Figura 4.4).
74
Gn
Gn
Gn
QF QF
FF BB
B
B
B
B B
B
B
XT/AT
QX/XT
FINAL DA RUPTURA
INÍCIO DA RUPTURA
o 2.170
E levação (x1000)
0.70 0.72 0.74 0.76 0.78 0.80 0.82 0.84 0.86 0.88 0.90 0.92 0.94 0.96 0.98 1.00 1.02 1.04 1.06 1.08 1.10
a
2.072
Início da ruptura
Final da ruptura
Gn Gn
BB
B
BB
B
B
BQF QF
FF
QX/XTXT/AX
XG
Elevação (x1000)
0.70 0.72 0.74 0.76 0.78 0.80 0.82 0.84 0.86 0.88 0.90 0.92 0.94 0.96 0.98 1.00 1.02 1.04 1.06 1.08 1.10
b
Figura 4.4. Seção geomecânica E36 : (a) análise no local da Trinca 1 pelo método de Bishop; (b) análise pelo método de Morgenstern-Price.
A Seção S2 intercepta a Trinca 1 na porção oeste, em posição próxima ao início
da ruptura. Nas análises, os valores de FS mostraram valores elevados e não sinalizaram
locais instáveis (Tabela 4.7, Figura 4.5). Por outro lado, na análise da seção, o
75
´software´ buscou uma antiga ruptura no nível superior da trinca e o valor de FS nesta
seção ficou em torno de 1.1.
Inicio da ruptura
Final da ruptura
o 1.401
Elevação (x1000)
0.700.720.740.760.780.800.820.840.860.880.900.920.940.960.981.001.021.041.061.081.10
a
1.282
Final da ruptura
Início da
Gn
B
B
B
XT/AX
XT/QX
XG
XT/Mch
QFQF
Gn
Gn
ço
00
0.700.720.740.760.780.800.820.840.860.880.900.920.940.960.981.001.021.041.061.081.10
b
Figura 4.5. Seção geomecânica S2: (a) análise no local da Trinca 1 pelo método de Bishop; (b) análise pelo método de Morgenstern-Price.
A seção geomecânica S5 foi realizada interceptando longitudinalmente a Trinca
1. Buscou-se com esta seção ter uma análise da instabilização no sentido do movimento.
76
O menor valor obtido para FS sequer ocorreu no local do início da ruptura. Desta forma,
e similarmente às seções anteriores, não seria possível detectar a instabilização através
das análises convencionais. A figura 4.6 mostra que o menor valor de FS não está
situado na região da Trinca 1, e sim, em porção inferior ao local do início da trinca, cujo
valor correspondente de FS foi de 2, 769.
1.444
Elevação (x1000)
0.80 0.82 0.84 0.86 0.88 0.90 0.92 0.94 0.96 0.98 1.00 1.02 1.04 1.06 1.08 1.10 1.12 1.14 1.16 1.18 1.20
Início da ruptura
Gn
XT/QX
Gn
BB
B
XT/QX
XT/QX
B
BB
Seção geomecânica S5 - Trinca 1 - Aba Norte - Mina Cauê (Método de Bishop)
o 2.769
Figura 4.6. Seção geomecânica S5 mostrando a ruptura no local de menor FS e na região do início da trinca com FS da ordem de 2,7.
A seção geomecânica T2 intercepta a Trinca 1 de maneira esconsa na mesma
região da interseção da E36, que é ortogonal a estrutura, buscando-se, com esta seção,
agregar conhecimento na região central da ruptura. Entretanto, o menor valor de FS
também não sinalizou a instabilização no local da ruptura. A tabela 4.7 e a figura 4.7
mostram os valores obtidos nos locais de menor FS. Por outro lado, na análise livre da
seção, o programa buscou fatores baixos em uma ruptura pretérita, sendo obtido FS da
ordem de 1.2.
77
Gn
Gn QF
B
B B
QF
FF
B
Início da
Final da ruptura
o
Elevação (x1000)
0.67 0.70 0.73 0.76 0.79 0.82 0.85 0.88 0.91 0.94 0.97 1.00 1.03 1.06 1.09 1.12
a
1.291
Gn
Gn QF
B
B B
QF
FF
B
Início da ruptura
Final da ruptura
Elevação (x1000)
0.67 0.71 0.75 0.79 0.83 0.87 0.91 0.95 0.99 1.03 1.07 b
Figura 4.7. Seção geomecânica T2: (a) análise no local da Trinca 1 pelo método de Bishop; (b) análise pelo método de Morgenstern-Price.
Por fim, a seção geomecânica T3 não intercepta a Trinca 1, mas está situada a
leste da estrutura no sentido do movimento. Nesta seção observam-se as litologias
francamente na posição verticalizada, o que caracteriza a zona de transcorrência. O FS
78
na projeção da Trinca é extremamente elevado, com valor de 3.6, indicando
expressamente que o mecanismo de instabilização não poderia ser determinado. A
tabela 4.7 e a figura 4.8 mostram os menores valores obtidos de FS.
1.405
Elevação (x1000)
0.685 0.725 0.765 0.805 0.845 0.885 0.925 0.965 1.005 1.045 1.085
Projeção da trinca 1
Gn Gn
FF
B BB
B QF
QF
o 3.607
Figura 4.8 – Seção geomecânica T3: valores mínimos de FS.
4.4 - DISCUSSÃO DOS ASPECTOS HIDROGEOLÓGICOS
O modelo hidrogeológico do Distrito Mineiro de Itabira encontra-se detalhado
no relatório específico (MDGEO, 1999), baseado em estudos geológicos e
hidroquímicos realizados no Complexo Itabira. Apresenta-se a seguir apenas uma
síntese das principais unidades aqüíferas da área:
• Sistema Aquífero Itabira: abrange as rochas da formação Cauê e Gandarela, com
aquíferos homônimos. Possui área de recarga nas partes topograficamente mais altas,
incluindo as áreas onde estão localizado as minas e área de descarga natural em
surgências localizadas na face sul da estrutura. Hidroquimicamente, a água do aqüífero
Cauê possui baixa salinidade e é pouco mineralizada;
79
• Sistema Aquífero Piracicaba: correspondente aos quartzitos (aquífero quartzito)
e xistos (aquitardo xisto). Possui área de recarga nas partes topograficamente mais altas
e área de descarga natural em surgências localizadas na face sul da estrutura.
Hidroquimicamente, a água tem média salinidade, é mais mineralizada e apresenta
águas bicarbonatadas cálcio-magnesianas;
• Sistema Aquífero Nova Lima: subdivide-se em aquífero Metachert, com pouca
ocorrência na área, aquiclude e aquitardo em xisto alterado e zonas de aquífero
fraturado em xisto. Ocorre também aquífero em BIFs que é incipiente e de pequena
representatividade. Possui área de recarga por toda a extensão exposta da rocha quando
alterada e a área de descarga natural em pequenas nascentes nos fundos dos vales.
Hidroquimicamente, são aquíferos cuja água possui salinidade mais alta e mais
mineralizada.
• Sistema Aquífero cristalino: é subdividido em zonas aquíferas localizadas em
lineamentos de fraturas ou rocha sã fraturada e aquitardo no manto de intemperismo.
Possui área de recarga por toda a extensão exposta da rocha quando alterada e a área de
descarga natural em pequenas nascentes nos fundos dos vales e de voçorocas.
• Sistema Aquífero coluvionar: correspondente aos colúvios, depósitos de fluxo
de detrito e terraços fluviais e aluvionares. Possui área de recarga por toda a extensão
exposta dos colúvios e a área de descarga natural em pequenas nascentes nos fundos
dos vales. Atua principalmente como vetor de recarga para aquíferos sotopostos.
Mesmo tendo um estudo detalhado dos tipos de estruturas hidrogeológicas as
informações a respeito das condições do nível de água são limitadas. Nas análises, a
formação ferrífera foi considerada drenada devido às condições de rebaixamento que
ocorrem naquela unidade desenvolvidas para as necessidades de lavra. O aqüífero
Metachert foi sempre um ponto de quebra do nível de água. Em todas as seções que o
mesmo aparece, o NA (nível de água) sempre tem um reflexo. Quanto aos aquicludes e
aquitardos em xistos, o NA é sempre muito alto devido às baixas permeabilidades das
litologias que os compõem. Os quartzitos ficam em uma situação intermediária de
permeabilidade entre a formação ferrífera e o Metachert, como pode ser observado nas
seções analisadas.
80
4.5 – CONSIDERAÇÕES SOBRE O DESENVOLVIMENTO DA TRINCA
Não há critérios que determinem de forma contundente como a trinca 1 iniciou o
movimento; contudo, algumas considerações podem ser estabelecidas. Na região da
trinca, como foi colocado no desenvolvimento do trabalho, há duas foliações
associadas. A S1 que é a foliação regional e a S2 que é uma foliação transcorrente que
intercepta a anterior. A interseção entre os planos principais destas duas foliações dá
uma linha de interseção em 85/25o (Figura 4.9), que está muito próxima à direção inicial
do movimento que era EW. Salienta-se que estes planos de foliação são de natureza
dúctil mas que, em algumas áreas, podem ser rúpteis e neste caso abrem o maciço para a
ação do intemperismo e das águas de infiltração.
S2
S1
Lower hemisphere - AN-TrascN=101 K=100.00 Sigma=1.000 Peak=29.61
3.0 %
5.9 %
8.9 %
11.9 %
14.9 %
17.8 %
20.8 %
23.8 %
26.7 %
Lower hemisphere - AN 2 - INTER SEÇÃON=3
Lower hem isphere - AN-S1 N=42 K=100.00 Sigma=1.000 Peak=20.69
7.1 %
14.3 %
21.4 %
28.6 %
35.7 %
42.9 %
S2S1 S1 x S2
CONFORMAÇÃO DOS TALUDES OPERACIONAIS NA REGIÃO DA TRINCA 1
ESTEREOGRAMAS DAS FOLIAÇÕES NA REGIÃO DA ZONA TRANSCORRENTE S1(42 medidas)/ S2 (101 medidas).
A REPRESENTAÇÃO É DOS PÓLOS E OS MÁXIMOS SÃO: S1=45/50; S2 =170/80; INTERSEÇÃO S2 x S1 = 85/25;
FACE DO BANCO = N60E/45 (=150/45).
26 45
Figura 4.9 – Conformação dos taludes na região da trinca 1 com representação do traço das foliações que ocorrem na área.
81
Mangolim Filho (1996) descreveu que a trinca estava controlada por falhas em
seus limites norte e sul. A direção destas falhas é exatamente segundo a direção do
plano da foliação transcorrente S2 que é 170/80o.
Desta forma, avalia-se que havia planos de fraqueza no maciço estabelecidos
pelo desenvolvimento da interseção de ambas as foliações. No desenvolvimento do
processo, um fator preponderante para a manutenção da direção do movimento EW foi a
ocorrência de uma classe de maciço mais resistente em toda borda sul da trinca 1. Neste
contato sul, o pacote de quartzito, classe IV, serviu como contra-forte ao movimento até
1996 que era basicamente EW (sentido de oeste para leste).
Mangolim Filho (1996) descreveu ainda que o limite inferior da ruptura da trinca
1 estava controlado pelo contato com a rocha intemperizada e a sã. Esta situação foi
colocada pelo fato de vários piezômetros terem sido seccionados no referido contato. A
seção S5 realizada transversalmente à trinca (Figura 4.6) mostra que, na base da ruptura,
ocorre um xisto classe IV, que é mais resistente que os xistos classe V da superfície.
Por outro lado, pela condicionante hidrogeológica das unidades rochosas que são
aquitardos e aquicludes, o nível de água (NA) sempre foi elevado na região e, conforme
mencionado no capítulo 3, os DHPs (drenos horizontais profundos) não conseguiram
efetuar uma adequada despressurização do maciço nesta região. A água foi fator
preponderante no desenvolvimento do movimento. Desde o início da instabilização, o
movimento da massa nas estações secas sempre foram menores que nas estações
chuvosas.
Pelo exposto, as condicionantes geológicas e hidrogeológicas foram
preponderantes para a deflagração do mecanismo de instabilização.
Do ponto de vista operacional, no período 1997/98, houve um retaludamento
parcial concebido para aliviar a carga sobre a zona mobilizada e para implantar o arrimo
estabilizante de quartzito ferruginoso. Adicionalmente, implantou-se uma campanha de
DHPs (drenos horizontais profundos) de forma a se despressurizar toda a área instável.
Em 2000 o movimento voltou a intensificar-se e observou-se que ambas a medidas não
tinham surtido o efeito esperado. O quartzito não apresentava as características de
resistência estimadas e os DHPs não conseguiram dissipar as pressões hidrostáticas. Em
2001 foram intensificados os drenos, pois não seria possível implantar um novo
82
retaludamento. Nesta época, houve uma expansão do sistema de trincas e o
monitoramento passou a ser o principal item de controle. Os níveis de alerta
estabelecidos desde 1996 haviam sido atingidos e a lavra foi interrompida.
A instabilidade estava condicionada por um bloco ativo que impunha um
empuxo ao arrimo de quartzito que atuava como bloco passivo. Nesta situação, a
ruptura poderia mobilizar somente o arrimo de quartzito ou migrar para baixo
mobilizando a formação ferrífera.
A ruptura mobilizou o arrimo de quartzito que foi sendo constantemente
recalcado e Stacey (2002) caracterizou que o movimento apresentava feições de campo,
como abatimentos de fundo (‘grabens’) e de face que mostravam movimento tipo
‘toppling’. Ressalta-se que o movimento tipo ‘toppling’ estaria condicionado ao
recalque do arrimo de quartzito e que a massa rompida não apresenta as características
típicas deste tipo de ruptuta. A figura 4.9 mostra que ambas as foliações mergulham no
mesmo sentido e para dentro da cava.
4.6 – DISPOSIÇÃO DE REJEITO NA CAVA
A equipe de geotecnia da CVRD conduziu dois projetos para reaproveitamento
da cava do Cauê após a exaustão da lavra. O primeiro projeto foi desenvolvido visando
o uso da cava, em sua parte leste, para a disposição de rejeito e reutilização da água de
forma compartilhada (GEOCONSULTORIA, 2002). O segundo projeto visava o uso
oeste da cava para a disposição de estéril (ECAD, 2000). Ambos os projetos foram
detalhados e estão em desenvolvimento.
No que tange a interferência com a trinca 1, de forma direta, é a disposição de
rejeitos que eleva o NA (nível de água) no interior da cava e que pode intensificar a
instabilização da ruptura. Sob este aspecto foi desenvolvido um trabalho interno
conduzido por Pohl (2002) que avaliou os taludes da cava com uma abordagem
específica na região da trinca 1.
83
1.143
Trinca Existente
FFQF
XTII
XT VI
600
700
800
900
1.203
Trinca Existente
RejeitoFF
QF
XT VI
XTII
XT VI
600
700
800
900
2.272
Trinca Existente
Rejeito
FF
QF
XT VI
XTII
XT VI
600
700
800
900
5.284
Trinca Existente
Rejeito
FF
QF
XT VI
XTII
XT VI
600
700
800
900
14.574
Trinca Existente
Rejeito
FF
QF
XT VI
XTII
XT VI
600
700
800
900
Figura 4.10 – Análises de estabilidade realizadas por Pohl (2002) considerando a elevação do rejeito na cava do Cauê de acordo com o projeto da GEOCONSULTORIA (2002).
Pohl (2002) desenvolveu o trabalho na região da trinca 1 fazendo uma
retroanálise e balizou os parâmetros geomecânicos através deste trabalho. A partir daí
84
fez simulações com o preenchimento do lago conforme pode ser observado na figura
4.8.
De maneira resumida, o aspecto mais importante é que com o preenchimento do
lago e a disposição de rejeitos no pé da ruptura há um favorecimento na estabilidade
devido a formação de um arrimo. Há uma elevação acentuada nos FS conforme o lago
vai sendo elevado e conseqüentemente o nível dos rejeitos.
4.7 – EXPERIÊNCIAS E DIRETRIZES PARA RUPTURAS OBLÍQUAS
SEMELHANTES Á TRINCA 1
As experiências e o aprendizado acumulado com a instabilização da trinca 1 são
inúmeras. Não foi estabelecido um modelo de diretrizes a partir desta instabilização,
mesmo porque existem outros tipos de rupturas que ocorrem em taludes de mina e
padrões de conduta estabelecidos. Contudo, seguem alguns critérios técnicos e
operacionais para condução dos trabalhos em condições semelhantes:
- mapeamento geológico com forte enfoque em geologia estrutural. No
Quadrilátero Ferrífero é comum a ocorrência de falhas transcorrentes com
dimensões variadas e em todas as cavas este tipo de estrutura tem que estar
devidamente caracterizada e detalhada;
- o mapeamento geológico com enfoque nos aspectos litológicos deve estar
suficiente detalhado para responder aos problemas que ocorrem nos taludes
tanto internamente (rupturas globais) quanto externamente (rupturas de
face). Por outro lado, não devem ser tão detalhados a ponto de identificarem
litotipos que tem características geotécnicas comuns e que não agreguem
informações substanciais;
- os modelos geomecânicos tem que estar em consonância com as
particularidades geológicas observadas em campo. Desta forma, a
classificação de Bieniawski (1976, 1989) vem sendo ajustada para rochas
fortemente intemperizadas, contudo devemos ter clarividência quanto aos
ajustes para não deformarmos o modelo citado que é padrão, e perdermos o
poder de comparação;
85
- o modelo geomecânico tem que ter um ‘check’ de confiabilidade através de
análises práticas de campo e não teóricas;
- os controles das movimentações nos taludes tem que ser intensificados em
todos os setores considerados instáveis. Nos setores estáveis as inspeções
periódicas devem ser conduzidas dentro de padrões estipulados e com
freqüência estabelecida;
- quando a instabilização se instala, a implementação complementar dos
prismas tem que ser imediatamente intensificada e todas as informações
monitoradas em períodos a ser estipulado de acordo com a evolução da
instabilização. Como exemplo, a trinca 1, nos momentos iniciais, teve
monitoramento mensal, semanal, diário e nos momentos críticos leituras de 4
em 4 horas;
- a pluviometria tem que ser monitorada, no mínimo, diariamente e, se
possível, automatizada respondendo todas as precipitações horárias ocorridas
no dia;
- gráficos de deslocamento dos prismas, deslocamento x precipitação e
deslocamento x precipitação x tempo devem ser confeccionados
freqüentemente para fundamentarem as decisões de continuidade da lavra;
- equipe com geotécnicos com experiência e consultores nacionais ou
internacionais devem estar envolvidos para a tomada de decisão, pois
acidentes podem ser pessoais e impessoais de grandes dimensões e
conseqüências;
- a operacionalização de DHPs (drenos horizontais profundos) deve ser
enormemente melhorada pelas empresas prestadoras de serviços, pois este
tipo de atividade não respondeu as necessidades de despressurização. A
trinca 1 poderia ter tido outro final se a implantação dos DHPs tivesse
correspondido as necessidades colocadas em projeto;
- estudos hidrogeológicos devem ser bons e realizados por técnicos
experientes, já que são de suma importância e o mercado é carente de
hidrogeólogos com experiência nesta área;
86
- o monitoramento do NA (nível de água) tem que ser primoroso e todos os
esforços devem ser conduzidos para que este trabalho seja mantido no local
da instabilização;
- a operacionalização do retaludamento, quando ocorrer, nas áreas instáveis,
deve ter um critério técnico mais rigoroso que a lavra em um talude
operacional qualquer. O respeito à largura das bermas, altura dos bancos e
ângulos de face tem que ser rigoroso sob pena da instabilização ser
intensificada. A operação de mina tem que ter um fiscal de campo na
implantação do retaludamento;
- pelo fato da ruptura ter iniciado obliquamente ao talude os programas
convencionais de mercado não responderam a este tipo de ruptura e não
ajudaram a estabelecer os FS usualmente aceitos em taludes de minas. Desta
maneira, os itens acima colocados, em conjunto, é que estabeleceram os
critérios de decisão para a continuidade da lavra;
87
4.8 - RESUMO DO CAPÍTULO
Neste capítulo abordou-se os aspectos teóricos e os de campo relacionados ao
modelo geomecânico. Apresentou-se um resumo da caracterização geotécnica através
da discussão do grau de intemperismo (Tabela 4.1), grau de resistência/coerência
(Tabela 4.2), espaçamento do fraturamento (Tabela 4.3), condições das fraturas, RQD e
classificação do maciço (Tabelas 4.4 e 4.5).
Realizou-se uma descrição detalhada das classes de maciço com a apresentação
do mapa geomecânico da Trinca 1 (Figura 4.1) e adicionalmente realizou-se uma
discussão sobre os modelos de ruptura em taludes (Figuras 4.2) e uma caracterização
da ruptura oblíqua da trinca 1 (Figura 4.3)
Após, discorreu-se com uma análise das seções geotécnicas e uma discussão
sobre os parâmetros usados, que estão resumidos na tabela 4.1. As seções analisadas
foram a S2 (Figura 4.5), S5 (Figura 4.6), E36 (Figura 4.4), T2 (Figura 4.7) e T3 (Figura
4.8). Em todas as seções houve uma primeira análise livre da seção buscando o menor
FS e uma análise no local da ruptura. Os dados consolidados estão na tabela 4.2.
Como complemento, foi realizada uma descrição simplificada dos sistemas
hidrogeológicos que ocorrem na mina do Cauê e em que aspecto os mesmos podem
influenciar as análises geotécnicas. Posteriormente foram feitas algumas considerações
sobre o desenvolvimento da trinca 1 e algumas idéias sobre o início do movimento
foram levantadas.
Avaliou-se, resumidamente, a influência da disposição de rejeitos na cava
caracterizando que a elevação do lago estabelece uma disposição que favorece a
elevação dos fatores de estabilidade da ruptura, pois os rejeitos servem com arrimo no
pé da ruptura.
Por fim, estabeleceram-se algumas considerações a respeito da experiência
adquirida pela equipe em rupturas oblíquas e mesmo em situações de rupturas
convencionas.
88
CAPÍTULO 5
CONCLUSÕES ______________________________________________________________________
As conclusões acerca da ruptura que ocorre na região norte da mina do Cauê,
denominada Trinca 1, estão embasadas em dados históricos, geológicos, geotécnicos e
em alguns aspectos hidrogeológicos. Desta forma as conclusões e os procedimentos
adotados foram colocadas dentro dos assuntos correspondentes.
As principais conclusões acerca da Trinca 1 geradas pelas informações
históricas são:
A ruptura iniciou-se com o desenvolvimento da lavra na região norte da mina do
Cauê em local conhecido como Aba Norte, em 1991. Nesta época, as atividades
geológico geotécnicas foram iniciadas, mas no período 1995/96, os problemas se
acentuaram por toda a região;
O movimento da ruptura foi diagnosticado com a instalação de prismas no
interior da massa rompida. O movimento desenvolveu-se em dois sentidos; na
direção EW (de oeste para leste) e na direção de azimute 150 graus (de noroeste
para sudeste). As informações relativas ao movimento EW são de relatórios e as
na direção de 150 são mostradas através das informações em planilhas. No
primeiro momento, o deslocamento no sentido EW é que definiu os limites da
ruptura e, posteriormente, o movimento de azimute 150 predominou e a massa
manteve um caminhamento para o interior da mina;
As informações consolidadas sobre o movimento da massa rompida referem-se,
basicamente, ao período pós-2000. Alguns prismas tiveram medições
continuadas até o ano de 2003, portanto, por um período elevado. Houve
deslocamentos ao redor de 15 metros nas direções leste, oeste e na cota;
Uma série de medidas técnicas e algumas de cunho de segurança operacional
foram tomadas no sentido de garantir a continuidade da lavra na região norte do
Cauê. Estas medidas técnico-operativas referiam-se a possibilidades de controle
89
quanto a uma ruptura brusca e as conseqüências do movimento da massa para o
fundo da cava.
As principais conclusões acerca da Trinca 1 geradas pelos dados geológicos
são:
A Trinca 1 ocorre no contato entre o Supergrupo Minas e o Rio das Velhas, mais
especificamente, entre o Grupo Itabira e Nova Lima;
As litologias do Grupo Nova Lima que afloram no local de estudo são bastante
intemperizadas e identificadas, de forma geral, como xistos indiferenciados,
clorita xistos, xistos grafitosos, anfibólio xistos, anfibolitos, quartzitos,
metabásicas, metachert, xistos interdigitados com metacherts. O Grupo Itabira é
representado pela formação ferrífera predominando os itabiritos e corpos de
hematita. Duas litologias são de difícil posicionamento, os gnaisses e o quartzito
ferruginoso;
Os estereogramas na mina do Cauê mostram que, caminhando de sul para norte,
há uma mudança na orientação da foliação. Na região sul (sudeste e sudoeste), a
foliação tem direção NE, com mergulhos em torno de 45 graus e, na região norte
(local da trinca 1), a foliação tem direção EW com mergulhos subverticais.
Nesta região, foi identificada uma zona de falha caracterizada como
transcorrente. Internamente à zona transcorrente, a lineção está horizontalizada a
sub horizontalizada;
A falha transcorrente que ocorre na região da trinca 1 foi desenvolvida por
esforços direcionais que cisalharam as rochas preexistentes com direção NE e as
reorientou dentro de uma faixa (zona de cisalhamento) com direção EW;
A ruptura está delimitada por falhas em seus limites laterais e inserida em uma
zona transcorrente condicionada por um forte controle estrutural.
As principais conclusões acerca da Trinca 1 geradas pelas informações
geotécnicas são:
O modelo geomecânico executado na região da ruptura foi realizado a partir da
instabilização buscando alcançar dois objetivos básicos que foram compreender
90
os aspectos geotécnicos que condicionavam a instabilização e garantir que a
lavra fosse continuada até a exaustão da hematita;
Os aspectos geotécnicos que condicionaram a ruptura foram atendidos;
A garantia da lavra de hematita foi atendida em aproximadamente 80%, sendo
que uma pequena parte da reserva foi mantida no talude devido a evolução
acentuada da massa rompida;
O modelo geomecânico usou como referência a classificação de Bieniawski
(1976); para tal, elaborou-se um mapeamento geomecânico em toda a extensão
instável com a classificação dos tipos de maciço e ao longo de 22 seções
geomecânicas interceptando toda a zona instável;
No desenvolvimento deste trabalho, apenas 5 seções representativas foram
apresentadas com discussões pormenorizadas;
Os parâmetros para análise foram extraídos do modelo geomecânico e não foram
realizados novos ensaios; consideraram-se as informações daquele momento
como a base para as análises;
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 e a
segunda forçando a análise pelo métodos de Morgenstern-Price e de
Bishop/Janbu no local da trinca 1;
Os resultados confirmaram que os métodos clássicos de análise para ruptura
circular não se aplicavam para aquele tipo de ruptura estudado, conforme
anteriormente colocado pela equipe de geotecnia da CVRD e descrito neste
trabalho;
Mesmo tendo clareza da particularidade do movimento, o desconhecimento
inicial sobre a classificação da ruptura impôs a realização de análises
convencionais para buscar respostas e até locais onde rupturas circulares
pudessem ocorrer;
As informações hidrogeológicos são limitadas e as considerações foram de que,
na formação ferrífera, o nível de água (NA) estava deplecionado e nos xistos
elevado. A pressão de água nos xistos foi um fator preponderante no
desenvolvimento da ruptura;
91
Não foi possível caracterizar o gatilho da ruptura, mas o seu desenvolvimento
esteve relacionado a uma forte condicionante geológica que é a zona
transcorrente, incluindo a interseção de duas foliações e as pressões elevadas de
água no talude;
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
processo de “toppling”.
A melhor maneira para conter a instabilização seria fazendo uma recorrência na
massa rompida e uma extensa campanha de drenagem para despressurização. A
recorrência foi feita parcializada e os drenos realizados não conseguiram
despressurizar o talude completamente. Desta forma, o monitoramento foi
sempre o ponto chave nas tomadas de decisão sob o ponto de vista da segurança
operacional;
Rupturas deste tipo ocorrem em outras minas da CVRD e pelo conhecimento
atual da geologia do Quadrilátero Ferrífero, devem ocorrer em vários locais
dentro e fora das minas. Desta forma, a caracterização deste tipo de estrutura sob
o ponto de vista geotécnico é de grande interesse para efeito dos projetos de
estabilidade de taludes.
As recomendações sobre a condução de atividades em rupturas de grande
porte estão diluídas no texto. Contudo, algumas diretrizes podem ser resumidas
pela experiência adquirida:
Mapeamento geológico-estrutural é fundamental em qualquer cava no
Quadrilátero Ferrífero;
Os modelos geomecânicos tem que estar em consonância com as
particularidades geológicas observadas em campo, principalmente no tocante as
classes mais frágeis. Devem passar por ‘check’de campo;
92
As análises de FS com os programas convencionais de mercado não respondem
quando as rupturas são oblíquas ao talude, como a trinca 1. Desta forma, o uso
dos referidos programas servem somente para análise pontuais e não globais.
Avalia-se a necessidade de estudos complementares para o desenvolvimento de
tecnologia que contemple este tipo de instabilização;
Os modelos hidrogeológicos tem que ser melhorados e intensificados para
subsidiar as análises geomecânicas. A instalação de instrumentos para
monitoramento do nível d’água é fundamental para as análises e tomadas de
decisão. A implantação de DHPs (drenos horizontais profundos) deve ser
fomentada para a melhoria dos serviços prestados pelo mercado. Não foi
possível despressurizar a trinca 1 conforme recomendação de projeto;
As inspeções e monitoramento dos taludes devem obedecer padrões estipulados
de análise com freqüências pré estabelecidas. Os setores diagnosticados como
problema devem ter acompanhamento com instrumentos variados,
principalmente, prismas. Complementa-se esta atividade com controle de
pluviometria e com gráficos de deslocamento, deslocamento x pluviometria e
deslocamento x pluviometria x tempo;
Geotécnicos experientes e consultores nacionais e internacionais devem compor
o grupo de decisão quanto a necessidade de atividades de lavra em regiões com
instabilização diagnosticada;
As equipes operacionais, nas regiões instáveis, tem que desenvolver as
atividades com fiscais e dentro de um rigor técnico de projeto que dever ser
maior que em um talude operacional sem qualquer problema;
Este trabalho, como estudo de caso, descreveu a estrutura e os procedimentos
técnicos usados para enfrentar a instabilização de uma ruptura oblíqua em
taludes de mineração. A continuidade deste estudo poderá trazer informações
importantes e complementares na caracterização, desenvolvimento e solução
para estruturas semelhantes.
93
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