Simulação em elementos finitos da escavação de realces na mineração utilizando modelos elastoplásticos

Abstract

Com a tendência de aprofundamento cada vez maior de minerações subterrâneas ao longo dos anos, a simulação numérica via métodos dos elementos finitos aplicados a problemas de mecânica de rocha tem sido cada vez mais utilizada. Estudos em mecânica de rochas são extremamente importantes para o desenvolvimento de uma lavra segura e otimizada do ponto de vista produtivo. O aumento da produtividade do método de lavra VRM (Vertical Retreat Mining) ou Lavra em Recuo Vertical e a necessidade de estudos mais completos sobre a abertura desses realces do ponto de vista estrutural vem a corroborar para essa demanda. A importância do entendimento das tensões cisalhantes, deformações plásticas e variação em parâmetros de resistência é a base para uma operação segura e otimizada na frente de lavra. A estabilidade das escavações em rochas é uma área de estudo da mecânica das rochas tornando-se fundamental para a mineração. Nesse contexto a Mineração Caraíba S/A, através do seu corpo técnico, nos forneceu parâmetros constitutivos reais para a realização da simulação numérica. O presente trabalho tem como objetivo realizar simulação geomecânica de realces abertos em uma mineração de cobre, com diferentes configurações dos materiais de preenchimento desses realces,utilizando o método de elementos finitos onde abordaremos processos de deformação plástica, tensões totais cisalhantes, deslocamentos verticais e horizontais e variação de parâmetros de resistência no entorno das escavações preenchidas ou não. Desta forma, elaborou-se um cenário a princípio com geometria bem definida, porém com parâmetros constitutivos da rocha reais com o intuito de fundamentação do caso para em seguida analisar o caso totalmente real com geometria fornecida pela própria empresa. Foi empregado o código de elementos finitos CODE_BRIGHT utilizando um modelo elastoplástico de Mohr-Coulomb com regularização viscosa de Perzyna. A geometria dos cenários e a geração das malhas foram realizadas no software GMSH onde, em seguida, já com meu domínio discretizado,é utilizado um código em ambiente MatLab para geração dos arquivos de entrada do CODE_BRIGHT, para ao final interpretar nossos arquivos de saída no GID onde, observações sobre deformações plásticas, tensões totais cisalhantes, perda de parâmetros de resistência e deslocamentos serão analisados juntamente com a eficiência dos processos de enchimento dos realces diante do processo de lavra.