Caracterização geológico-geotécnica e modos de ruptura do minério hematítico friável nas minas da Vale, Borda Oeste do Quadrilátero Ferrífero - MG.

Abstract

Apresentam-se nessa dissertação de mestrado as principais características geológicas e geotécnicas utilizadas para o entendimento do comportamento do maciço rochoso composto pelo Minério Hematítico Friável (MHF), litotipo predominante nas minas de minério de ferro da borda oeste do Quadrilátero Ferrífero - MG. O entendimento dessas características, suas inter-relações nas várias escalas, a utilização de ensaios de laboratório e retroanálises auxiliaram na compreensão dos principais mecanismos de ruptura, da resistência e da deformabilidade desse tipo rochoso. As análises na escala microscópica mostraram que esse litotipo não se comporta homogeneamente e possui forte direção de anisotropia, condicionada, principalmente, pelo alinhamento dos cristais e poros. Ainda devido à variabilidade mineralógica, à porosidade, ao tamanho dos cristais e poros e, principalmente, à trama petrográfica, esse tipo pode ser subdividido em: minério hematítico friável bandado, com alta bimodalidade da porosidade e anisotropia de direção bastante evidenciada; minério hematítico friável foliado, com alta anisotropia de direção e mais baixa porosidade; e minério hematítico friável brechado, com mais baixa anisotropia de direção e alta porosidade. Do mesmo modo, as análises macroscópicas que identificaram diferentes características geológicas, geotécnicas e de comportamento geomecânico contribuíram para a determinação desses três principais subtipos. Os ensaios de laboratório mostraram que os parâmetros de resistência do MHF apresentam certa dispersão, principalmente para os valores de coesão, possivelmente provocada pela anisotropia de direção, que está diretamente associada a diferentes graus de cimentação, forma dos cristais constituintes, variação granulométrica, densidade dos grãos, trama e porosidade, mesmo em uma assembléia mineralógica constituída basicamente por hematitas. A caracterização geotécnica e a classificação geomecânica do maciço de MHF mostram que esse tipo rochoso tem características tanto de rocha quanto de solo, o que dificulta ou, por vezes, impossibilita seu enquadramento nas classificações rotineiramente utilizadas na mineração. As retroanálises realizadas, utilizando métodos de equilíbrio limite e elementos finitos, caracterizaram os principais mecanismos de ruptura e os níveis de deformação envolvidos; as análises paramétricas puderam sugerir os ângulos gerais ideais para vários níveis de altura de taludes e sua deformação. O tipo de ruptura mais comum é a plana circular, com mecanismo por cisalhamento tanto em grande quanto em pequena altura, condicionada pela forte anisotropia de direção. Secundariamente, ocorre ruptura circular pela matriz, quando a condição de anisotropia é favorável à estabilidade do talude. Pode-se ainda esperar, para os grandes taludes, rupturas por acúmulo de tensão na base, causado por alívio ou desconfinamento como sendo um dos possíveis “gatilhos” das rupturas em grande escala.