Explosivos, Acessrios Industriais e Tecnologia Aplicada ao Desmonte de Rochas

Explosivos, Acessrios Industriais e Tecnologia Aplicada ao Desmonte de Rochas

REGIONAL CENTRO OESTE

Ronaldo Sena Marques Assistente Tcnico

Edegar Rosso Sup. Reg. C.Oeste1 - HistricoDo homem primitivo aos nossos dias, a evoluo tem sido contnua, e todo esse progresso e inovao devemos ao esprito de observao, a curiosidade e racionalidade, que sempre orientaram o ser humano. Assim tambm, na rea de desmonte de rochas com explosivos, o homem, imbudo dos mesmos propsitos desenvolveu ao longo dos ltimos sculos, uma srie de produtos, estudos e especificaes.

A plvora, foi sem dvida, o primeiro passo para o desenvolvimento de quase uma centena de produtos, hoje em dia conhecidos como explosivos. Inicialmente utilizada pelos chineses como pirotcnico passou com algumas modificaes a propelente de projteis e armamentos em geral.

No fim da Idade Mdia (por volta de 1354 d.C.), na Europa, o monge Shwartz obteve mistura explosiva, semelhante a dos chineses, que foi em seguida adotada e aplicada em suas diversas formas e variaes, para fins blicos. Os morteiros, bombardas, columbrinas e toda sorte de canhes bizarros, mas mortferos, passaram com seu troar e efeitos a movimentar rapidamente as fronteiras polticas dos imprios, principados e feudos, decretando assim a runa do castelo-fortaleza.

A primeira notcia de seu emprego como explosivo para fins civis data do ano de 1627, com tais vantagens que essa nova modalidade de emprego rapidamente se generalizou. O mineiro tirols Kaspar Wendl foi quem realizou as primeiras experincias em uma mina da Hungria. No mesmo ano, a plvora negra foi empregada na extrao de carvo.Em 1778, Berthollet obteve o fulminato de prata por evaporao de uma soluo amoniacal de nitrato de prata. No mesmo ano, Hausmann descobriu o cido pcrico, no tendo feito, naquela poca, a mnima idia de sua utilizao futura como carga de arrebentamento de granadas. A essas descobertas veio juntar-se, pouco tempo depois, a do fulminato de mercrio, devida ao ingls Howard que, misturando mercrio, cido ntrico e lcool, obteve um p cristalino e pesado que verificou explodir por choque ou pela chama, com incrvel poder de decomposio.

Pouco tempo depois, de modo anlogo, obteve Brugnatelli o fulminato de prata que superou, em sensibilidade e perigo, o de mercrio. Esses compostos foram detalhadamente estudados e, j em 1815, o fulminato de mercrio era empregado em cpsulas, o que indubitavelmente, constituiu-se em progresso considervel para o uso de explosivos.

Em 1811, apareceu uma nova substncia explosiva, cuja descoberta custou ao seu autor, Dulong, um olho e trs dedos. Tratava-se de um lquido amarelado e pesado, que, posteriormente, foi reconhecido como cloreto de nitrognio.

Entrementes, j em 1832, o qumico francs Braconnot se ocupava com a ao do cido ntrico sobre amido, acar, fibras de madeira e materiais semelhantes, obtendo produtos de fcil combusto, aos quais denominou xiloidinas.

A nitratao ia, portanto, se generalizando e, ficando melhor conhecida, permitiu a Mitscherlich descobrir, em 1934, o nitrobenzeno e, em 1835, a nitronaftalina.

A nitrocelulose foi obtida em 1838, por Pelouze, pela nitratao do papel. As propriedades desse explosivo foram descobertas em 1846, por Schonbein e Bottger, independentemente, passando-se a utiliz-lo como propelente e como explosivo.

Em 1847 ocorreu a descoberta da nitroglicerina pelo italiano Ascanio Sobrero. Foi uma verdadeira revoluo, pois este preparado oferecia um poder de exploso muitas vezes maior que o da plvora. No entanto esta descoberta tinha um inconveniente: a nitroglicerina era muito perigosa quando submetida a movimentos bruscos ou atrito, fato que limitava as condies de segurana em seu manuseio.

A plvora sem fumaa ou plvora coloidal, base de nitrocelulose e plvora negra, foi obtida em 1864, por Schultze.

Alguns anos mais tarde, em 1867, o sueco Alfred Nobel superou este inconveniente adicionando Kieselghur (diatomcea) a nitroglicerina, produzindo desta forma, a dinamite: explosivo potente que oferecia ao mesmo tempo boas condies de segurana. Durante muito tempo na paz e nas guerras, a dinamite de Nobel foi o grande e poderoso explosivo. O princpio do reforador (booster) foi descoberto em 1868, por Brown, fazendo detonar algodo-plvora (nitrocelulose) mido com algodo-plvora seco (usado como reforador).

A produo do blasting (mistura de nitrocelulose e nitroglicerina) foi conseguida, em 1875, por Nobel. Essa mistura a base da fabricao das dinamites nitroglicerinadas.

Em 1912, o trinitrotolueno (TNT) foi oficialmente utilizado como explosivo militar, como carga de ruptura de granadas. Durante a guerra de 1914-1918, foram fabricados industrialmente mais dois explosivos: o tetril e o hexil. Ambos foram empregados, particularmente o primeiro, mais poderoso dos dois, em iniciadores e, em mistura com trinitrotolueno, como carga de arrebentamento de granadas, bombas, torpedos e outros engenhos.

Como exemplo de explosivos surgidos aps a primeira guerra, podemos citar a pentrita e o hexognio, explosivos que apresentam a caracterstica muito importante de serem fabricados a partir de matrias-primas sintticas, para cuja obteno so necessrios apenas o ar, gua e carvo. So explosivos extremamente violentos.

A casualidade por outro lado, em 1923, na cidade alem de Oppau, deu existncia industrial a outro membro da famlia dos explosivos, quando ao tentar-se dinamitar um lote de nitrato de amnio que havia empedrado pela ao da umidade, provocou-se enorme exploso, destruindo parte da cidade.

De outro acidente nasceu o ANFO (amonium nitrate and fuel oil) mistura de nitrato de amnio e leo diesel, quando o choque entre dois navios, carregando esses respectivos produtos, resultou em um incndio seguido de violenta exploso que arrasou o Porto de Texas.

A partir desses acidentes e das experincias que os sucederam consolidou-se o uso de nitrato de amnio como material explosivo e, com tal intensidade que, atualmente tem sido o componente bsico de todo explosivo industrial.

Completando a famlia dos explosivos nasceram em 1958 as lamas explosivas (misturas em proporo adequada de nitrato de amnio, leo diesel, gua e outros produtos tais como p de alumnio, goma, brax, etc.).

As emulses explosivas, foram desenvolvidas h aproximadamente 20 anos e consistem essencialmente de uma soluo oxidante, leo, e um emulsificador, introduzido como gs ou ar. Em outras palavras, a emulso uma ntima mistura de dois lquidos que no se dissolvem mutuamente.

Algumas emulses so produtos comuns e utilizados no dia-a-dia, como molhos de salada, filmes fotogrficos, inseticidas e alguns cosmticos. As emulses explosivas devido a enorme quantidade de energia til desenvolvida, apresentam grande capacidade de trabalho na ruptura de rocha e materiais duros em geral.

2 - Conceitos Bsicos2.1 - Combusto : uma reao qumica de oxidao e geralmente ocorre por conta do oxignio do ar. O fenmeno acontece em baixas velocidades e tem como exemplo mais conhecido a queima de um pedao de carvo.

2.2 - Deflagrao: Quando a velocidade da reao de decomposio da substncia explosiva maior que a de combusto, chegando em alguns casos a casa de 1.000 m/s, ocorre a deflagrao. Nesta reao h a participao no s do oxignio do ar, mas tambm daquele intrnseco a substncia. Esta situao ocorre quando da decomposio da plvora, ou ainda de explosivos mais potentes quando submetidos a condies desfavorveis de iniciao ou confinamento.

2.3 - Detonao: uma reao de decomposio com a participao exclusiva do oxignio intrnseco a substncia explosiva. Ocorre com velocidades que variam de 1.500 a 7.000 m/s e, em funo da quantidade de energia envolvida no processo, faz-se sempre acompanhada de uma onda de choque que, com sua frente de elevada presso dinmica, confere a detonao um grande poder de ruptura.

2.4 - Explosivos Industriais: So Substncias ou misturas de substncias que, quando excitadas por algum agente externo, so capazes de decompor-se quimicamente gerando considervel volume de gases a altas temperaturas. A conceituao moderna de explosivos industriais sugere ainda que na sua fabricao sejam utilizados componentes que isoladamente no so substncias explosivas.

Os principais elementos qumicos de um explosivo industrial so: Carbono (C), Hidrognio (H), Oxignio (O) e Nitrognio (N). Outros elementos secundrios aparecem na composio com um papel especfico, seja para diminuir a temperatura de congelamento, para aumentar a temperatura de exploso, ou a quantidade de energia liberada, etc., so exemplos o Sdio (Na), Potssio (K), Cloro (Cl), Brio (Ba), Clcio (Ca), Alumnio (Al). Na seqncia so apresentadas as frmulas qumicas das principais substncias explosivas:

Nitroglicerina: C3 H5 N3 O9

Nitrocelulose: C12 H24 N6 O22

Trinitrotolueno: C7 H5 N3 O6

Nitropenta: C5 H8 N4 O12

Hexognio: C3 H6 N6 O6

Nitrato de Amnio: NH4 NO3

3 - Classificao dos ExplosivosOs Explosivos podem ser classificados quanto:

3.1 - Aplicao: Primrio: So aqueles que pelo fato de oferecerem uma maior facilidade a decomposio, quando excitados por agentes externos. Tem o seu maior emprego como iniciadores de cargas maiores de explosivos secundrios. Como por exemplo, podem ser citados as espoletas, cordel detonante, nitropenta, azida de chumbo, fulminato de mercrio, etc..

Secundrio: So os explosivos propriamente ditos. Denominados tambm como explosivos de ruptura. Apresentam-se to potentes quantos os primrios, porm por serem mais estveis necessitam de uma maior quantidade de energia para iniciar o processo de detonao, energia esta geralmente fornecida pela ao direta da detonao de um explosivo primrio. Como exemplo, podem ser citados as lamas, emulses, ANFOS, etc..

3.2 - Desempenho

Explosivos Iniciadores: So extremamente potentes e, por isso, adequados detonao da massa de explosivo. Produzem um efeito de sopro intenso ou uma onda de choque capaz de iniciar a detonao da massa de explosivos. No so, entretanto, suficientes para, por si s, executar o trabalho de demolio da rocha. acessrios de detonao, so tambm chamados explosivos primrios. Explosivos Deflagrantes ou Baixos Explosivos : So aqueles que se decompem atravs de uma reao de deflagrao. A reao de detonao consiste numa queima rpida sem a produo de onda de choque de grande intensidade. Dentre os baixos explosivos, o nico que tem alguma importncia a plvora negra, usada para corte de rocha destinada produo de paralalpipedos, placas de revestimento, blocos de mrmore etc.

Explosivos Detonantes ou Altos Explosivos : Decompem-se pela reao de detonao e apresentam grande capacidade de trabalho pelo que so tambm conhecidos como explosivos de ruptura. Detonam a velocidade entre 2.500 a 7.500 m/s, acompanhados de quantidades enormes de gases a presses muito altas (da ordem de 100.000 atm.). A detonao da origem formao de uma onda de choque que percorre o macio rochoso, causando fissuras na rocha. A onda de choque, aliada alta presso dos gases formados na exploso, quebra a rocha empurrando-a em direo face livre. So empregados como explosivos secundrios.3.3 - Composio Explosivos Simples: So aqueles formados por um nico componente qumico. Entre eles nitroglicerina, nitroglicol, nitrocelulose, trotil e ciclonite.

Explosivos Mistos: Formados por substncias que consomem e produzem oxignio, mas que no so explosivas quando isoladas. Pertencem a esta categoria os nitratos inorgnicos, cloratos e percloratos. O mais importante o nitrato de amnio que misturado com leo diesel, um explosivo de larga utilizao.

Explosivos Compostos: So resultantes da mistura de explosivos simples com substncias que so capazes de consumir e produzir oxignio. A maior parte dos explosivos comerciais pertence a esta categoria, porque apresentam a vantagem de, variando-se a as propores ou tipo dos componentes, serem obtidas determinadas qualidades desejveis. Consegue-se dessa maneira, melhorar as propriedades do explosivo simples adicionando-o uma substncia produtora de oxignio.

3.4 - Consistncia

Explosivos Plsticos : adaptam-se forma do furo, preenchendo maior volume.

Explosivos Slidos : utilizados sob a forma de cartuchos contendo o explosivo em p.

Explosivo Lquidos : apresentam grande facilidade de carregamento.

3.5 Velocidade de Detonao : Os explosivos industriais podem ser classificados como de baixa velocidade ou de alta velocidade. Podemos considerar como explosivo de baixa velocidade todo aquele que detonar com at 3.000 m/s e de alta velocidade todo aquele que superar este valor.

3.6 - Expanso Gasosa: Os explosivos industriais em funo de suas caractersticas qumicas desenvolvem maior ou menor quantidade de gases na detonao. Podemos considerar como de baixa expanso gasosa todo aquele que desenvolver at 800 litros de gases por quilo de explosivo na detonao e alta expanso gasosa aquele que superar esse valor.

3.7 -Toxidez : Quanto aos gases txicos desenvolvidos na reao qumica os explosivos industriais so classificados em trs categorias:

CategoriaConcentrao (l/kg)ClasseObservaes

Aat 22,6 1Baixa quantidade de gases txicos

B> 22,6 at 46,72Mdia quantidade de gases txicos

C> 46,7 at 94,83Elevada quantidade de gases txicos

Tabela 1 Classificao dos explosivos quanto aos gases txicos gerados na detonao

3.8 - Sensibilidade

3.8.1 - Sensibilidade a Iniciao: Os explosivos detonantes em funo de sua estabilidade qumica podem ser mais ou menos sensveis a iniciao do explosivo primrio. Na prtica dizemos ser ele sensvel a um determinado tipo de iniciador ou seja: espoleta n. 8, cordel detonante, boosters etc..

3.8.2 - Sensibilidade a Propagao: Tambm conhecida como Air Gap, essa classificao indica a maior distncia longitudinal entre dois cartuchos em que ainda ocorre a propagao da detonao do primeiro para o segundo.

3.8.3 - Sensibilidade ao Choque: Alguns explosivos podem detonar por efeito de estmulos, tais como choque e frico. Por segurana, importante conhecer seu grau de sensibilidade frente a essas aes, especialmente durante sua manipulao e transporte.

No ensaio de resistncia ao choque emprega-se o carneiro mecnico, onde uma massa de 0,1 g de explosivo submetida ao choque de um martelo com massa usual de 2,0 Kg, que cai de uma altura varivel.

3.8.4 - Sensibilidade ao Calor: Os explosivos, ao serem esquentados de forma gradual, chegam a uma temperatura em que se decompem-se repentinamente com desprendimento de gases A essa temperatura d-se o nome de ponto de ignio.

A plvora varia entre 300 a 350C, enquanto que os explosivos industriais entre 180 e 230C.

Essa temperatura diferente da temperatura de sensibilizao ao fogo, que indica sua facilidade de inflamao. Assim, a plvora, apesar do bom grau de sensibilidade ao calor, muito inflamvel, bastando apenas uma chispa para iniciar toda reao, semelhante a nitrocelulose.

3.9 - Resistncia a gua: outra propriedade importante, pois, em muitos casos, haver concentrao de gua nas perfuraes. Os furos, ao interceptarem as fraturas da rocha, funcionam como captores da gua acumulada nessas fraturas. Se o explosivo utilizado tiver baixa resistncia gua, ficar neutralizado e no detonar. , por isso, necessrio saber se h ou no gua nas perfuraes ao se adotar um determinado tipo de explosivo.

Quanto a resistncia a gua os explosivos industriais podem ser classificados da seguinte forma:

Classe Resistncia gua

( horas )

1Indefinida

232 a 71

316 a 31

48 a 15

54 a 7

61 a 3

7no resiste gua

Tabela 2 Classificao dos explosivos quanto resistncia gua

4 - Propriedades dos Explosivos

Os diferentes tipos de explosivos apresentam caractersticas definidas que os recomendam para algumas aplicaes e desaconselham para outras. Por isso, necessrio avaliar quais as propriedades desejadas para um determinado tipo de trabalho, procedendo-se a uma escolha criteriosa. As principais propriedades dos explosivos do ponto de vista da escavao so:

4.1 - Presso de Detonao : A presso de detonao uma funo dependente de duas variveis: densidade e velocidade de detonao, e por conseqncia do dimetro da carga explosiva. A presso de detonao um indicador bastante significativo, da capacidade de um explosivo, fragmentar a rocha. Esta presso se refere presso de detonao da superfcie de Chapmam-Jouguet, zona de reao primria da frente de detonao. Essa presso gerada repentinamente fragmentar a rocha em lugar de moviment-la. Em outros termos seria a habilidade do explosivo em fragmentar a rocha, chamada tambm de Brizncia.

A presso de detonao pode ser calculada teoricamente por meio da seguinte frmula:

Pd = 228 x 10-6 . . (VOD) . (1 + 0,8 -1Pd = Presso de detonao (MPa);

= Densidade do Explosivo (g/cm);

VOD = Velocidade de Detonao do Explosivo (m/s);

4.2 - Presso de Exploso: a princpio uma comparao de explosivos de uma mesma categoria, especialmente no que diz respeito superfcie especfica e as caractersticas fsicas (slido, pasta, emulso etc.). Esta presso obtem valores prximos de 50% do valor da presso de detonao (Pd), no devendo ser confundida com a mesma. A presso de exploso age sob a rocha cominuida, movimentando-a.

A presso de Exploso (Pe) pode ser calculada teoricamente por meio da seguinte frmula:

Pe = Pd / 2; Usualmente medida em MPa ou KBar.

4.3 - Razo Linear de Energia: Representa a energia absoluta por metro linear de furo.

calculada atravs da seguinte frmula :

RLE = 0,5067 x D2 x x AWS (kcal / m)

sendo :

D = dimetro da carga explosiva em polegadas;

= densidade do explosivo (derramado, no adensado) em g / cm3

O fator 0,5067 resulta da converso de unidades para o sistema mtrico

K = 0,5067 = ( ( / 4 ) . ( 2,54 )2 x ( 0,1 )

4.4 - Potncia Disponvel: a razo de energia liberada quando ocorre a detonao de um metro linear de carga explosiva, a uma determinada velocidade.

Como essa detonao gasta um tempo t para percorrer 1 metro resulta :

W = RLE / t

Sendo ( a velocidade estabilizada do explosivo, temos : t = (-1 , e portanto :

W = RLE x ( ou W = 0,5067 x D2 x AWS x (4.5 - Balano de Oxignio: a relao entre a quantidade de oxignio e a quantidade de combustvel disponvel para a reao de detonao de um explosivo. expresso em termos percentuais. O balano denominado positivo quando h excesso de oxignio, neste caso geram-se gases txicos do tipo nitrosos. Quando h falta de oxignio este balano denominado negativo. O principal gs txico gerado nesta situao o monxido de carbono (CO).

4.6 - Velocidade de Detonao: Se define como a velocidade com que a reao de detonao se estende atravs de uma coluna de explosivo. Esta velocidade dever ser igual ou maior a velocidade snica da rocha a fragmentar. Um incremento da velocidade de detonao produz um efeito maior na fragmentao.

Figura 1 Incio da reao explosiva em um cartucho com grande liberao de gs

4.7 - Energia: A finalidade da aplicao de um explosivo em um desmonte gerar trabalho til. A energia liberada pelos explosivos em um furo utilizada da seguinte forma:

- Pulverizao da rocha nas paredes do furo;

- Formao das fissuras;

- Rompimento da rocha;

- Calor e Luz;

- Vibrao do Terreno;

- Sopro de Ar.

Esta energia liberada para a rocha de duas formas diferentes: presso de detonao e presso do furo. A presso de detonao ou de choque, exerce uma fora de fragmentao na rocha. A presso do furo devida expanso gasosa e de ao mais lenta. responsvel por alguma fragmentao, mas a causa principal do movimento da massa de fragmentos.

A energia ou fora de um explosivo calculada utilizando-se as tcnicas baseadas nas leis da termodinmica, seguindo estritamente os princpios da qumica e da matemtica. Os valores obtidos representam o trabalho terico disponvel, assumindo 100% da eficincia, e expressa em termos de peso ou volume de explosivo. Pode tambm ser expressa como um nmero absoluto ou relativo, como apresentado nos itens 4.7.1 e 4.7.2, a seguir:

4.7.1 - Energia Absoluta: a quantidade de energia liberada por uma certa quantidade de massa de explosivo.

Considerando um explosivo padro (ANFO) teremos a seguinte equao qumica de detonao :

NH4 NO3 + CH2 = N2 + CO2 + H2O + 912 kcal / kg.

A energia absoluta liberada de 912 kcal / kg ( terica ).

A energia assim expressa dita WG (Water Gas) porque em sua conceituao considera-se gua formada na sua reao qumica estando no estado de vapor. A energia absoluta WG um pouco menor que a energia absoluta considerando a gua no estado lquido, j que para chegar ao estado de vapor ela consome um certa energia.

A energia absoluta pode ser expressa de duas formas :

a) AWS ( Absolute Weight Strenght ) - por unidade de massa : kcal / kg

b) ABS ( Absolute Bulk Strenght ) - por unidade de volume : kcal / l

e correlacionadas pela equao:

AWS = x ABS; onde: = Densidade do explosivo

4.7.2 - Energia Relativa: Relaciona-se a energia absoluta de um determinado explosivo com a energia absoluta liberada pelo explosivo padro de ANFO, cujas as caractersticas so:

AWS = 912 kcal/kg;

ABS = 739 kcal/l;

= 0,81g/cm;

Energia Relativa (RWS ou Relative Weight Strenght %) = AWS/9,12

Energia Relativa (RBS ou Relative Bulk Strenght %) = ABS/7,39

4.8 - Segurana no Manuseio : O explosivo, desde sua produo at a detonao final nas perfuraes armazenado, transportado sofrendo uma srie de trasbordos e choques. Por isso imprescindvel que apresente segurana no manuseio, isto , que no detone com facilidade.

4.9 - Densidade : Um explosivo de alta densidade permite maior concentrao, isto , possibilita introduzir maior nmeros de quilos por metro de perfurao. Quando se deseja uma alta fragmentao da rocha conveniente utilizar explosivo de alta densidade. Caso contrrio, em que a fragmentao exagerada no necessria, adota-se explosivo de menor densidade. Para os explosivos industriais existem trs tipos de densidades com diferentes significados:

4.9.1 Densidade Crtica: So os limites superior e inferior de densidade. Um explosivo que esteja com densidade fora dessa faixa perde suas caractersticas no momento da detonao.

4.9.2 - Densidade de Massa: aproximadamente igual do cartucho, serve para determinar se um explosivo est dentro do padro (controle de qualidade). a densidade apresentada nos catlogos. importante salientar que um explosivo que apresenta densidade de massa superior a 1 g/cm, ir afundar na gua (desde que na gua no existam grandes quantidades de slidos em suspenso ou sais dissolvidos).

4.9.3 - Densidade de Carregamento ou Efetiva: a relao entre a massa de explosivo dentro do furo e o volume do furo ocupado por essa massa.

definida pela frmula a seguir:

Dc = (Q .1,97).( . L)-1 ;

Onde:

Dc: densidade de carregamento (g/cm);

= Dimetro do furo (pol.);

Q: massa de explosivo por furo (kg);

L: comprimento da carga (m).Esta frmula muito empregada nas operaes de carregamento, para o clculo da massa de explosivo por furo, razo linear de carga, razo de carga etc., ou seja, a densidade que se utiliza para o dimensionamento do plano de fogo.

Nos dias de hoje, o nmero de explosivos sensibilizados por bolhas de ar cada vez maior. A densidade depende do volume de ar misturado com os ingredientes slidos e lquidos dos explosivos. Sabe-se que o ar altamente compressvel, no difcil portanto visualizar que a medida que se aproxima do fundo do furo, o explosivo sofra o efeito de uma presso crescente proveniente da poro de explosivo acima, o que faz com que o volume de ar no explosivo se reduza e provoque um acrscimo gradativo de densidade.

4.10 Dimetro Crtico: As carga explosivas com forma cilndrica tm um dimetro abaixo da qual a onda de detonao no se propaga ou propaga-se a velocidade muito abaixo das de regime. A esse dimetro, d-se o nome de dimetro crtico. Os principais fatores que influenciam no dimetro crtico so:

Tamanho das partculas;

Reatividade de seus ingredientes;

Confinamento;

Densidade.

5 - Tipos de Explosivos

5.1 - Plvora Negra: A plvora negra explosiva produzida em dois tipos. O tipo A contm nitrato de potssio, enxofre e carvo vegetal. utilizada na escavaes a cu aberto quase que exclusivamente para cortar pedras, na produo de paraleleppedos, lajotas para revestimento de pisos e paredes etc. Praticamente no usada para o desmonte intensivo de rocha.

A plvora negra do tipo B contm nitrato de sdio, enxofre e carvo vegetal. mais lenta que a do tipo A e tambm de menor fora; utilizada na detonao de argilas e folhelhos.

5.2 Dinamites: As dinamites so explosivos baseados em nitroglicerina (NG) de alta sensibilidade. Elas podem ser formuladas com alta plasticidade, alta densidade e boa resistncia gua, propriedades que podem ser exigidas em condies de desmonte com presena de gua.

Quando detonadas em um furo, as dinamites gelatinosas desenvolvem velocidades de detonao moderadamente altas. Estas velocidades, combinadas com a densidade, fora, fazem com que as gelatinas se tornem mais eficientes em trabalhos com presena de gua onde necessria uma boa fragmentao de rochas resistentes.

O futuro paras as dinamites depende essencialmente da assimilao da segurana com o custo-benefcio; enquanto que as dinamites tm um maior potencial de risco, sua confiabilidade de performance e rendimento de energia por unidade monetria so algumas vezes maiores que os das emulses e dos explosivos tipo lama (aquagis).

5.3 - Lamas Explosivas ou Aquagis : Os explosivos do tipo aquagel ou lama explosiva (slurry) so produzidos primariamente para as indstrias de construo, de pedreiras e de minerao subterrnea de metais. Estes produtos contm concentraes relativamente altas de ingredientes sensveis que asseguram uma detonao confivel em furos de mina de dimetros pequenos. Comparados com as dinamites, eles so mais difceis de detonar atravs do atrito, impacto e/ou fogo.

As lamas so baseadas em solues aquosas saturadas de nitrato de amnio NA (freqentemente com nitrato de sdio e/ou nitrato de clcio) em que combustveis, sensibilizadores (e algumas vezes mais prills de NA) so dispersados. A fase lquida espessada com resinas e transformado em gel com agentes ligantes para manter os slidos em suspenso proporcionando um grau satisfatrio de coeso e mxima resistncia gua. Quando completamente em estado de gel, as lamas (aquagis) tem uma consistncia emborrachada semelhante a um mingau.

A maioria dos aquagis so sensibilizados, pelo menos parcialmente, por bolhas de ar e/ou gs. Alguns lamas so tambm sensibilizadas, por explosivos de baixa sensibilidade (como o nitrato de monometilamina, ou abreviando, MMAN). Os combustveis incluem tambm p de alumnio. Pela variao do tipo e quantidade de combustvel (e especialmente p de alumnio), os aquagis podem ser feitos sob encomenda para exibir uma grande gama de fora em peso e volume.

Uma certa quantidade de gua necessria para proporcionar a consistncia e textura requeridas de uma lama (aquagel). Se uma quantidade muito pequena de gua for usada, a fase lquida insuficiente e a alta viscosidade resultante impede o encartuchamento da lama. Para maximar a fora em peso, no entanto, importante minimizar o contedo de gua. Se uma quantidade de gua muito maior do que o necessrio para a sua consistncia for usada, a fora em peso afetada. Alm da sua contribuio para a consistncia, o contedo de gua diminui o risco de sensibilidade associada com o fogo, atrito ou impacto (e especialmente o impacto de projteis).

A temperatura e a densidade tm efeitos pronunciados sobre a sensibilidade das lamas. Todas as lamas explosivas tornam-se menos sensveis e menos fludas em baixas temperaturas. Acima de certas densidades, as lamas no podem ser detonadas mesmo em furos de dimetros maiores com reforadores (boosters) potentes. A densidade pode ser reduzida:

Por aerao;

Pela injeo de uma quantidade muito pequena de soluo gaseificada quando do seu encartuchamento;

Pela adio de microesferas de vidro ou equivalentes na lama (aquagel).

Em lamas que no contm microesferas, as bolhas de ar e/ou gs so comprimidas pelo peso prprio da coluna de lama e/ou gua e, portanto, a densidade da carga aumenta na direo do fundo do furo. Nas lamas que contm microesferas, as bolhas de ar ainda esto comprimidas pelo peso da coluna de lama/gua acima delas, porm as microesferas mantm o seu tamanho original e, por isso, do ao explosivo (lama) um nvel de sensibilidade mnimo irreduzvel sob presses limitadas. Por causa da sua alta fora em volume, alta resistncia gua, boa sensibilidade e grande segurana no manuseio e uso, as lamas substituram naturalmente das dinamites. Onde as condies do terreno so adversas e no permitem a pr-compresso lateral e dead-pressing das cargas em furos espaados, boas lamas do resultados de desmonte satisfatrios.

As lamas (aquagis) tm sido intensamente substitudas pelas emulses devido sua tecnologia ser mais antiga do que a das emulses.

5.4 - ANFO : Explosivo composto base quase que exclusivamente de nitrato de amnio, produto qumico largamente utilizado como fertilizante agrcola ou como produto base na fabricao de explosivos, sendo este tipo de nitrato conhecido como prill. A denominao ANFO vem do ingls ammonium nitrate + fuel oil, j quase que originalmente formulado a partir da mistura de nitrato de amnio com leo diesel (5,6%). Possui uma densidade de carregamento na casa de 0,85 g/cm. Geralmente o ANFO torna-se insensvel quando sua densidade alcana 1,2 g/cm, ocorrendo o fenmeno de Dead Pressing.

Figura 2 Variao da energia por quilograma de ANFO com o aumento do contedo de leo (Mercer, 1983)

O nitrato de amnio funciona como oxidante, enquanto que o leo diesel o redutor. O elemento oxidante fornecido pelo nitrato de amnio o oxignio, o nitrognio participa secundariamente da reao formando o nitrognio gasoso. A frmula qumica do nitrato de amnio o NH4NO3, composto de 60% de oxignio em peso, 33% de nitrognio e 7% de hidrognio. Por ser um sal facilmente dissolvido em gua, de modo que se no for recoberto por uma fina camada de materiais tais como, o talco ou a zeolita, absorve rapidamente a umidade do ar, se dissolvendo e, dessa forma, no tendo condies de detonar eficientemente.

O prill de nitrato de amnio, alm de no poder ter contato com gua, deve ser fabricado com um teor de umidade inferior a 0,15%, pois quando prills de nitrato de so saturados com gua, esses se dissolvem, de modo que microporos e pequenos vazios que agem como centro reativos (hot-spots) desaparecem, resultando em uma mistura insensvel (dead pressing) para detonao.

Figura 3 Aspecto fsico do nitrato de amnio poroso

O prill de nitrato de amnio pode sofrer outro fenmeno chamado recristalizao ou cycling. Recristalizao a propriedade do material mudar sua forma cristalina de acordo com mudanas na temperatura ambiente, afetando seriamente o armazenamento e a performance do ANFO. O efeito da recristalizao a quebra dos prills em partculas menores, de modo que essa constante quebra aumenta a densidade do ANFO.

Para esse tipo de explosivo necessrio o emprego de uma escorva para que ocorra a detonao, isto , de um outro tipo de explosivo ou de um reforador para iniciar o processo. Deve-se evitar o uso do cordel detonante para detonao do ANFO, pois na iniciao lateral, o referido cordel detonante deflagra o ANFO axialmente, dessensibilizando-o com uma velocidade prxima de 1.000 m/s, muito abaixo da sua velocidade linear de 7.000 m/s, ocorrendo uma reao de baixa eficincia. um explosivo que no possui resistncia gua, baixa densidade e baixo custo. Devido baixa densidade recomendado muitas vezes, para o preenchimento da carga de coluna. Pode ser utilizado em carregamento por derramamento ou injetado atravs de equipamento pneumtico anfo loader. Neste caso obrigatrio o uso de mangueira de carregamento do tipo antieletrosttica e o devido aterramento do equipamento ao solo.5.4.1 - ANFO Aluminizado:

O alumnio em p pode ser adicionado ao ANFO visando aumentar o rendimento da presso de detonao As quantidades variam de 5 a 15%, aumentando o calor da reao, a fora e a sensibilidade da mistura. Mas pelas trs razes abaixo listadas, das quais a primeira a mais importante, o incremento de energia por unidade monetrio baixo.

O custo do p de alumnio elevado, ou seja, uma matria-prima cara;

A faixa granulomtrica da partculas de alumnio precisa ser adequada ao dimetro do furo;

Mesmo onde existam condies ideais, o Al2O3 e os gases da detonao falham em permanecer em equilbrio trmico no momento em que a rocha quebrada e deslocada. Como resultado, pelo menos um tero da energia trmica envolvida na reao das partculas de Al2O3 no transferida para os gases e, portanto, perdida.

5.4.2 - Misturas ANFO/Poliestireno (ANFOPS) : Em operaes na qual agentes detonantes do tipo ANFO so usados, as vantagens de controle de ultraquebra (overbreak) podem ser obtidas pelas misturas a granel de ANFO e diluentes no permetro dos furos. As composies de ANFOPS possuem alto potencial para esta operao, assim como para proporcionar detonao confivel em furos secos e de dimetros pequenos que podem ser obtidas por misturas que contm em mdia 75% (volume base) de poliestireno (PS). Como esperado, tal agente detonante (blasting agents) exibe densidades e rendimentos de energia por metro de comprimento de carga que caem para aproximadamente 25% daqueles apresentados pelo ANFO normal. As baixas intensidades de choque e volumes de gs correspondentes ajudam a diminuir o overbreak na rocha circundante.

5.4.3 - Misturas ANFO/Emulso (ANFO Pesado)

O ANFO pesado consiste de uma mistura de nitrato de amnio (NA) granulado e poroso, leo e agente detonante emulsivo. Por causa do seu estado lquido viscoso dotado de fluidez, a emulso capaz de substituir o ar nos interstcios entre as partculas de ANFO. A taxa de emulso tal que muitos dos microvazios dentro dos componentes do ANFO so preenchidos com emulso. A densidade do ANFO pesado se situa entre os valores de 1,00 a 1,23 g/cm. Se todo o ar dentro destes interstcios fosse substitudo, o agente detonante resultante tenderia a exibir uma sensibilidade inadequada (os microvazios preenchidos e, exceto pelos grnulos de baixa densidade e alta porosidade, um nmero insuficiente de centros de iniciao de carga).

5.5 - Emulses Explosivas : Explosivos em emulso so do tipo gua-em-leo (water-in-oil type). Eles consistem de microgotculas (microdroplets - fase dispersa) de soluo oxidante, supersaturada dentro de uma matriz de leo (oil matrix - fase contnua). Para maximizar o rendimento energtico enquanto minimiza custos de produo e preo de venda, o oxidante dentro de microgotculas consiste principalmente de nitrato de amnia. Por causa do nmero de gotculas por unidade de volume de emulso ser excessivamente grande, microgotculas adjacentes so foradas uma contra a outra, deformando suas formas esfricas originais. Consequentemente, a espessura mdia do leo entre as microgotculas muito pequena. Cada um dos ingredientes de um explosivo em emulso um ingrediente no-explosivo. Emulses em cartuchos tem a consistncia de uma massa compacta. Por serem uma mistura muito ntima, estes produtos so visualmente homogneos. As viscosidades satisfatrias de emulses so obtidas com o uso de resinas ligantes.

Uma vez que as emulses so do tipo gua-em-leo, eles oferecem excelente resistncia a gua. A gua do furo enxerga apenas a matriz da emulso (ou seja, o leo); e ela protegida do contato e, portanto, dissolve as microgotculas pela pelcula (insolvel) de leo envolvente. A resistncia gua da emulso maior quando comparada s lamas e dinamites.

Enquanto que alguns graus de sensibilidade resultam do alto grau de interligao fsica dos componentes oxidantes e combustveis, as bolhas de gs ou ar so os maiores sensibilizantes das emulses. Onde as cargas podem ser comprimidas por presses estticas e/ou dinmicas anteriormente detonao, as bolhas devem apresentar a forma de microesferas, da se conclui que cada bolha apresenta um alto grau de permanncia dimensional, ou seja, manuteno da esfericidade.

Ao contrrio da maioria das lamas, as sensibilidades no decrescem significativamente com a queda de temperatura, visto que cada microgotcula da soluo oxidante isolada das microgotculas adjacentes por uma pelcula matriz de leo. Uma queda na temperatura no permite que mais sais se cristalizem dentro da cada microgotcula, nem permite que os cristais oxidantes cresam ou se agrupem.

No estgio atual do seu desenvolvimento, as emulses apresentam sensibilidades a iniciao relativamente baixas para uma linha de cordel detonante de 10 g/m. Quando uma carga composta por uma coluna de cartuchos, ela iniciada mais eficientemente por uma espoleta colocada dentro da parte inferior do cartucho. Somente quando a continuidade da carga impedida por irregularidades ou vazios nas paredes dos furo, a coluna de explosivo deve ser acompanhada com um cordel detonante de 10 g/m. Este aspecto de baixa sensibilidade pode representar apenas uma limitao temporria das emulses explosivas encartuchadas.

Embora sejam sensveis a detonadores, os explosivos em emulso so relativamente insensveis detonao por atrito, impacto e/ou fogo.

O ANFO consiste de nitrato de amnio e leo diesel. Uma emulso padro no tem fora em peso terica (ou seja, rendimento energtico terico por unidade de peso) to alta quanto a do ANFO por consistir de oxidantes, combustvel e gua. Se a fora em peso do ANFO tida como 100, a fora em peso calculada de uma emulso pode ser dita como sendo 80. Mas isto no indica que a eficincia do desmonte da emulso seja de apenas 80% da eficincia de um peso igual de ANFO. Os rendimentos energticos reais das emulses so maiores do que o esperado (isto se deve ao alto grau de interligao combustvel e oxidante das emulses excedido apenas por explosivos moleculares como a Nitroglicerina, o TNT e o PETN). Portanto, a fora em peso relativa efetiva de uma emulso padro apreciavelmente maior do que 80. Este efeito benfico da idealidade de uma alta detonao est sendo observada principalmente em mineraes subterrneas de metais, pedreiras de rochas resistentes e operaes de construes, onde emulses encartuchadas em dimetros pequenos esto competindo com dinamites e explosivos do tipo lama. Este autor no est apto a calcular o incremento resultante na fora em peso relativa de uma detonao completa e eficiente de uma emulso. No entanto, os resultados de desmonte indicam que este incremento significativo e, portanto, que a fora em peso efetiva relativa de uma emulso significativamente maior do que a fora em peso terica relativa.

As densidades das emulses normalmente esto na faixa de 1,1 a 1,2 g/cm. Baseada em uma fora em peso relativa calculada de 80, uma emulso com uma densidade de 1,15g/cm tem uma fora em peso relativa calculada de: 80 x 1,15/0,84 = 110

(onde 0,84 a densidade mdia assumida de uma polpa de ANFO). Mas em razo da fora em peso efetiva relativa desta emulso ser considerada como sendo maior do que 80 (veja o pargrafo precedente), a fora em volume efetiva relativa considerada como sendo significativamente maior do que 110. Mesmo fora em volume maiores podem ser obtidas quando um p de alumnio misturado a um combustvel adicionado a uma emulso.

As emulses so embaladas em cartuchos de plstico fino e resistentes. Isto permite que estes cartuchos apresentem:

Um grau de rigidez muito satisfatrio;

Resistncia a ruptura durante o uso e manuseio normais;

Habilidade para romper e se espalhar quando for tampado.

Se uma concentrao de energia mxima possvel no fundo do furo for exigida, os cartuchos devem ser rasgados de ponta a ponta no momento em que so colocados no fundo do furo, a emulso ento se esparrama, desloca mais ar e gua e preenche uma maior porcentagem do volume disponvel para carga. Este preenchimento considervel pode ser uma vantagem nos furos da linha de frente da bancada que tm afastamento do p excessivos. Quando h passagem de gua atravs do furo, no entanto, os cartuchos no devem ser rasgados, mas simplesmente jogados, e o perodo entre o carregamento e a detonao deve ser o menor possvel. Para carregar furos muito irregulares, as emulses em cartuchos de papel esto atualmente disponveis, sendo as caractersticas de carregamento destes produtos similares aos das dinamites. Como as emulses no detonam quando submetidas a testes de impacto, o carregamento com esta categoria de explosivos reduz consideravelmente os riscos associados com a perfurao acidental ou sem cuidado prxima a reas de furos anteriormente detonados. Sob nenhuma circunstncia, no entanto, a perfurao deve ser feita nestas reas de furos previamente detonados com emulso, devido possibilidade de presena de espoletas no detonadas.

Por causa da presena de nitroglicerina, o manuseio de dinamites resulta freqentemente em dores de cabea nos operadores, enquanto que os vapores em locais fechados produzem o mesmo efeito. As emulses esto livre de ingredientes que podem causar dores de cabea. Por isso, o uso destes produtos aumenta o conforto do blaster e, por sua vez, a eficincia. As emulses tm mostrado que produzem concentraes de gases txicos que so muito menores do que as geradas pelas dinamites e lamas explosivas. As emulses tambm criam menos fumaa (visvel) e, por sua vez, aumentam a segurana atravs da melhoria da visibilidade. Mas os fumos (gases txicos) nunca devem ser confundidos com fumaa, e seria um perigo assumir que uma quantidade muito pequena de fumaa aps uma detonao de emulso fosse um sinnimo de falta de fumos e um sinal que seguro retornar rea de desmonte logo aps a detonao. Os fumos decorrentes da detonao so com certeza melhores do que os da dinamites, mas a atmosfera no ser necessariamente segura quando ela estiver livre de fumaa. Pelas razes expostas a seguir, as emulses devem substituir as dinamites e as lamas na maioria das atividades de desmonte de rocha com emprego de explosivo:

As emulses encartuchadas so firmes, fceis de manusear, carregar e socar;

Devido a sua velocidade de detonao ser muito alta, os cartuchos possuem grande capacidade para iniciar (como os primers) as misturas do tipo ANFO;

Suas altas relaes de energia de onda de deformao para energia de deslocamento fazem com que elas sejam mais indicadas para fragmentar macios mais resistentes;

A ausncia de nitroglicerina elimina a possibilidade de efeitos fsicos perigosos ou desagradveis (como as dores de cabea) durante o seu manuseio.

As emulses representam o desenvolvimento mais recente na famlia de explosivos, h uma expectativa de que sejam feitas novas melhorias nas suas propriedades e performance.

5.5.1 - Emulses Dopadas (Blendadas) :

As emulses dopadas consistem de grnulos de ANFO ou NA em uma matriz de emulso. A porcentagem de emulso normalmente se situa na faixa de 70 a 90% (em peso). O tamanho da partcula da fase seca normalmente de 400 a 500 vezes o das microgotculas. Visto que o contedo da fase seca est mantido abaixo de 35% (em peso), h emulso suficiente para cobrir completamente a fase seca (solvel). Com o contedo da fase seca aumentando para acima de 35%, a habilidade da matriz da emulso em proteger a fase seca diminui e, como resultado, mais fase seca pode ser dissolvida pela gua existente no furo.

Com grandes porcentagens de uma fase seca sendo adicionadas s emulses, ambas as taxa de reao e velocidade de detonao decrescem. A reao na fase inicial prossegue e acontece dentro da matriz de emulso, a reao na fase seca (mais grosseira) iniciada pela reao das emulses e se estende por um perodo de tempo consideravelmente longo. Portanto, a durao global de uma reao aumenta com a adio de uma fase seca e, em conseqncia, h um aumento na energia de deslocamento (e portanto liberao do material desmontado) s custas da energia da onda de deslocamento. Em rochas relativamente pouco resistentes e/ou porosas, a presena de uma fase seca tem o efeito benfico de reduzir as perdas de energia associadas com a fragmentao excessiva e deformao plstica prximas carga.

Onde a fase seca totalmente envolvida por uma emulso altamente reativa, sua reao comea com grande vigor e prossegue por completo mais fcil e eficiente do que no caso do ANFO (onde os grnulos so rodeados essencialmente pelo ar). Portanto, parece ser razovel acreditar que a relao entre a energia terica para uma mistura de emulso/fase seca maior do que para o ANFO. Este o fator mais importante para se explicar a observao de que tais produtos tenham melhor performance do que sugerem suas foras em peso relativas tericas.

Em vrios trabalhos publicados a respeito de desmontes, a importncia relativa da fragmentao tem sido enfatizada exaustivamente s custas da liberao na pilha de fragmentos. Enquanto que a fragmentao normalmente a caracterstica mais influente de uma pilha de fragmentos, a liberao tem um efeito bastante considervel e negligenciado sobre a velocidade e custos das operaes de escavao, carregamento e talvez britagem. O deslocamento necessrio para proporcionar uma liberao adequada na pilha de fragmentos depende muito da energia de deslocamento do explosivo (presso de exploso). Pela adio de uma fase seca a uma emulso, a energia de deslocamentos e, consequentemente, a liberao em pilha de fragmentos so aumentados. A incluso de at 35% de fase seca tem o efeito benfico de aumentar a liberao do material desmontado sem no entanto piorar a fragmentao efetiva.

5.7 - Bombeados (Granulados, Lamas, Emulses) : So lamas explosivas, granulados e emulses, que podem ser bombeados diretamente nas perfuraes atravs de equipamentos montados sobre caminhes. So explosivos extremamente seguros para transporte porque somente se tornam detonveis aps terem sido injetados nos furos, quando ento completa-se a reao qumica que propicia o desmonte. Os bombeados permitem um grande rapidez no carregamento. So apropriados para o desmonte em larga escala e grandes dimetros de furos. No caso de rochas fraturadas h o grande inconveniente da fuga do material atravs das fraturas. A detonao dos bombeados requer a utilizao de um acessrio reforador (booster).

Figura 4 Carregamento de ANFO por uma unidade mvel (on site)

As emulses so facilmente bombeveis, decorrendo desse fato uma grande rapidez no carregamento mecnico dos furos, particularmente nos de grande dimetro. Para que se obtenha todo o rendimento desse explosivo recomenda-se empregar um booster (reforador), cujo o dimetro seja o mais prximo o possvel do dimetro do furo.

As emulses podem ser utilizadas mesmo em perfuraes com 100 % de gua. Por possuir uma densidade maior que a da gua e por sua elevada resistncia ao referido meio, expulsam-na em boa parte, ocupando seu espao no furo.

Figura 5 - Carregamento de emulso explosiva por bombeamento atravs de unidade mvel

6 - Acessrios de Detonao

Introduzidas as cargas explosivas nos furos, procede-se detonao inicial, atravs de acessrios especiais, que provocam a detonao das cargas.

Os principais acessrios de detonao utilizados nas operaes de desmonte so :

6.1 - Espoleta Simples : Consiste numa cpsula de alumnio, fechada em uma extremidade, preenchida com um explosivo da base (tetranitrato de penta-eritritol) e carga iniciadora de azida de chumbo.

So sempre iniciadas por estopim comum introduzido na outra extremidade da cpsula por meio de alicate especial. As espoletas simples so muito usadas em detonaes secundrias onde h necessidade ou possvel haver uma seqncia de fogo, como nos fogachos, por exemplo. No so recomendadas para a detonao simultnea de vrias cargas, porque dificilmente os estopins atingiram todas as espoletas ao mesmo tempo. O bom funcionamento da espoleta depende muito da perfeio do seu acoplamento com o estopim.

6.2 - Estopim: O estopim tem o aspecto externo de um cordo. Consiste num ncleo de plvora negra de nitrato de potssio revestido com tecidos impermeabilizantes que protegem o ncleo de plvora contra a penetrao de gua e abraso.

O estopim apresenta a propriedade de queimar a uma velocidade uniforme e conhecida. Com uma espoleta comum na extremidade poder detonar um explosivo (dinamites, emulses e gelatinas). utilizado para iniciar cargas explosivas a distncias curtas ou cordel detonante. A tabela 3, a seguir, apresenta as propriedades fsicas bsicas de um estopim.

CARACTERSTICAS

NcleoMisto de Plvora Negra

QueimaLenta

Tempo de Queima145 s/m ( ( 10 %, 500 m ,20 C )

Peso Mdio de Plvora5,5 g/m

Comprimento Mnimo da ChispaAprox. 50 mm (sem confinamento )

Resistncia a gua ( revestimento )Classe 1

Resistncia Mxima a Trao28 kgf

Revestimento ExternoTermoplstico

FlexibilidadeBoa

Raio mximo de curvatura12,5 mm

Tabela 3 Propriedades fsicas bsicas de um estopim

6.3 - Cordo Ignitor : Cordo fino e flexvel que queima com chama firme. Possui revestimento, que lhe confere resistncia gua.

utilizado para ignio de qualquer nmero de linhas de estopim atravs dos conectores, eliminando-se dessa forma, a necessidade de ascender cada estopim individualmente. Recomenda-se um espaamento entre os conectores de no mnimo 50 cm. O comprimento de cada linha de estopim deve permitir chama do cordo ficar cerca de 5 m frente de cada linha de estopim que vai detonar, a fim de no ser afetado, isto para qual no haja interrupo.

Trata-se de um cordo fino revestido com polietileno flexvel e incendirio, que queima com chama vigorosa. Possui em seu interior um fio de ao galvanizado que possibilita a sua fixao ao conector, alm de impedir seu rompimento aps a combusto, evitando a iniciao indesejvel das linhas fora de seqncia.Atualmente o seu emprego quase inexistente, no entanto foi muito utilizado em mineraes de subsolo, principalmente na abertura de tneis, galerias e lavras, onde exige-se detonaes seqenciais, eliminando a necessidade de se ascender cada estopim individualmente.

6.4 - Cordel Detonante : uma das forma mais segura para a detonao de fogo a cu aberto ou em atividades subterrneas, porque no requer eletricidade. Por ser um explosivo, dispensa as espoletas. Quando detona, age como escorva par as cargas explosivas, detonando-as tambm.

O cordel detonante consiste num ncleo de alto explosivo, o tetranitrato de penta-eritritol (PETN), revestido conforme o uso a que se destina.

O PETN detona com velocidade de cerca de 7.000 m/s, superior portanto de muitas dinamites e gelatinas. Os revestimentos encontrados no mercado so:

- Mltiplo revestimento de fibras txteis de PVC ;

- Isolamento externo com camada de nilon.

A ligao das conexes linha-tronco pode ser feita atravs de fita isolante. A outra forma de se realizar as ligaes atravs de ns padronizados. A iniciao do cordel detonante pode ser feita atravs de espoletas eltricas ou simples.

No caso de se utilizar espoleta eltrica, esta dever ser ligada extremidade do cordel somente quando a malha estiver toda concluda, o pessoal abrigado e o equipamento retirado, para evitar riscos, inclusive a detonao por corrente induzida.No caso de iniciao por meio de espoleta comum, est ser detonada atravs de um estopim.

A alta velocidade do cordel detonante e a caracterstica de atuar como escorva das cargas explosivas do-lhe a condio de determinar a velocidade de detonao do prprio explosivo, que passa a ser do cordel em todo segmento em que o explosivo estiver em contato com ele e quando o cordel tiver velocidade de detonao superior do explosivo.

NP 3 : Para iniciao simultnea de cargas explosivas. recomendado em derivaes de colunas (linhas de descida), nas mineraes a cu aberto, com o objetivo de minimizar o efeito canal ao longo da coluna de explosivos, provocando sua destruio atravs da deflagrao e queima.

NP 5 : Para iniciao simultnea de cargas explosivas. recomendado em derivaes de linha-tronco em locais que se deseja reduo do nvel de rudos.

NP 10 : Para iniciao simultnea de cargas explosivas, ou com esperas, quando associado em srie a retardos. recomendado para as linhas-tronco e derivaes nas mineraes a cu aberto e subsolo.

As principais caractersticas fsicas e qumicas dos cordis detonantes so apresentadas na tabela 4 a seguir:

CaractersticasNP 3NP 5NP 10

Carga Explosiva Mnima ( g/m )3510

Cor do Revestimento ExternoAmareloRosaVermelho

Dimetro Mdio ( mm )3,33,54,8

Flexibilidadetima

Resistncia a gua - Classe111

Resistncia Temperatura ( C )606060

Tipo de Carga ExplosivaTetranitrato de Penta-Eritritol ( PETN )

Velocidade Mnima ( m / s )6.6506.6506.650

Tipo de Revestimento ExternoPlstico ( PVC )

Tabela 4 Propriedades fsicas bsicas de um cordel detonante

Figura 6 Aspecto fsico de um Cordel Detonante

6.5 - MS Connector : Acessrio destinado a retardar, atravs de esperas de milisegundos, a propagao da detonao do cordel. O referido retardo (MS connector) provido de um corpo plstico protetor que possibilita sua ligao ao circuito de fogo e de um espoleta dupla com retardos de tempo pr-determinados.

Figura 7 Aspecto fsico de um Retardo MS

6.6 - Espoleta Eltrica de Retardo ou Instantnea : So detonadas por uma corrente eltrica sendo necessria uma intensidade mnima para provocar a detonao. Permitem iniciar diversas cargas ao mesmo tempo.

- Espoleta Eltrica Instantnea

- Espoleta Eltrica de Retardo composta por um estojo de alumnio onde esto inseridos uma ponte eltrica, o elemento de retardo e as cargas de iniciao. Conectada aos fios condutores, a ponte eltrica inicia o elemento de retardo, conforme o tempo da espoleta, em seqncia a azida de chumbo e a carga principal de PETN. 6.7 - Linha Silenciosa (no eltricos) : Basicamente o sistema se baseia em um tubo plstico cuja a superfcie interna impregnada com uma substncia reativa que mantm a propagao da onda de choque a uma velocidade de cerca de 2.000 m/s. Esta onda tem energia suficiente para iniciar um explosivo primrio ou uma espoleta de retardo.

Uma vez que a reao est confinada no tubo, este no explode e atua como mero condutor de energia. Este tubo fabricado em plstico de alta qualidade com um dimetro externo de cerca de 3 mm.

Na sua forma padro ele transparente e atende a maioria das exigncias dos desmontes de rochas. Para alguns casos, onde as condies so mais severas, existe um tubo de alta qualidade (Heavy Duty - HD), o qual tem uma maior resistncia ao desgaste e trao.

Figura 8 Aspecto fsico de um Exel SS ( no eltricos)

6.8 Handidet : O acessrio Handidet, constitui-se basicamente de duas espoletas de retardo, sendo uma de superfcie com espera menor (embutida em um conector e com carga constituda apenas de azida de chumbo) e a outra de escorva, de espera maior. A razo entre os tempos de retardo dessas espoletas, permite definir o escalonamento mximo (furo a furo) que pode ser adotado, ou seja o nmero de furos mximo a ser sensibilizado antes que o primeiro detone. A razo mxima definida para detonaes furo a furo.

Por exemplo a razo entre as esperas 2500/50, permite a sensibilizao de 50 furos antes que o primeiro detone. Essa razo definida para detonaes furo a furo. No caso de se empregar o escalonamento de dois furos por espera, obtm-se a sensibilizao de 100 furos antes que os dois primeiros detonem.

6.9 Reforadores (booster): So cargas explosivas de alta potncia para reforar a iniciao de explosivos de baixa sensibilidade, como no caso do ANFO, pastas detonantes e outros. Alm de serem utilizados para assegurar a continuidade da propagao da onda explosiva ao longo da carga de coluna constituda por aqueles explosivos. Os reforadores so constitudos de carga explosiva acondicionada em um corpo plstico de formato tronco-cnico, dotado de um furo central ao longo de toda altura. A iniciao feita por meio de cordel detonante passando atravs do furo central, ou por espoletas simples ou eltricas.

Tem-se provado que a forma do reforador pode contribuir para uma maior presso de detonao e melhoria da eficincia da iniciao, alm de facilitar o carregamento. Basicamente existem quatro formatos de reforadores: cilndrico, cnico, esfrico e plano, e suas principais caractersticas fsicas e qumicas so apresentadas na tabela 5 a seguir: Caractersticas

Cargas Explosivas (g)150250350450

ExplosivoPentolite

Densidade Mdia (g/cm3)1,431,431,431,43

Energia Absoluta (WG)

AWS (kcal/kg)

ABS (kcal/l)1.460

2.087,81.460

2.087,81.460

2.087,81.460

2.087,8

Energia Disponvel ( kcal/pea )219365511657

Temperatura de Exploso (K)3.7503.7503.7503.750

Classe de Resistncia a gua1111

Sensibilidade IniciaoCordel Detonante NP10 ou Espoleta N. 8

Velocidade de Detonao (m/s)7.4007.4007.4007.400

Presso de Detonao (kBars)195,8195,8195,8195,8

Potncia Disponvel (kcal/s)1,621 x 1062,701 x 1063,781 x 1064,862 x 106

Tabela 5 Propriedades fsicas bsicas de um reforador (booster)

As sries de reforadores, oferecem o mximo de desempenho nas operaes de iniciao de explosivos graas otimizao obtida das combinaes de massa explosiva, forma geomtrica e formulao do explosivos. Estes permitem obter do explosivo a ser iniciado o maior rendimento de sua energia termoqumica, fazendo-o alcanar a sua velocidade estabilizada de detonao (VOD), mais prxima do ponto de iniciao, resultando assim, uma maior presso de detonao. A taxa de energia, resultado da combinao de alta velocidade de detonao (VOD) com alta energia (AWS), em relao ao tempo de detonao transferida pelo reforador (booster) ao explosivo a ser iniciado, de altssima eficincia, ou seja, transfere elevados nveis de energia em tempos muito pequenos, o que se traduz por alta potncia explosiva. Um reforador cnico otimiza esta transferncia de energia pelo fato de a mesma ser direcionada ao longo do eixo longitudinal da carga explosiva a ser iniciada, graas a sua forma geomtrica que apresenta trs vezes a eficincia de um outro reforador de massa similar.

Figura 9 Aspecto fsico de um reforador (booster)7 - Segurana no Manuseio e Armazenamento de Explosivos e Acessrios:

7.1 - Normas Gerais de Segurana

- Evitar a exposio de explosivo ao choque, calor ou atrito;

- Transportar somente a quantidade necessria para a rea de detonao;

- Manter explosivos/espoletas separados um do outro at o incio do carregamento;

- Evitar o manuseio por pessoas no qualificadas;

- Assegurar, o recolhimento aos paiis de todos os explosivos e acessrios no utilizados na operao.

7.2 - Preparando-se Escorvas

- Qualquer que seja o mtodo de iniciao usado, a confeco de escorvas deve ser feita cuidadosamente na hora e local do carregamento;

- O mnimo de fora deve ser usada na preparao das escorvas. Os furos devem ser pr-formados (estiletes de bronze ou madeira) nos cartuchos para permitir facilmente a insero da espoleta ou do cordel;

- A espoleta deve entrar centralizada e em todo o seu comprimento no cartucho escorva.

7.3 - Carregamento e Tamponamento- Os furos devem ser limpos e desobstrudos antes do carregamento iniciado;

- O dimetro do furo deve manter uma folga em relao aos cartuchos de explosivos, o suficiente para que no se requeira uma fora indevida durante a operao de carregamento;

- Um cuidado especial deve ser tomado no momento de se introduzir no furo a escorva;

- Observar o comprimento do tampo e as condies da bancada (fragmentos soltos fly rock).

7.4 - Empregando Estopim/Espoleta * Estopim - No danificar sua cobertura plstica;

- No bater, no tracionar e no torcer.

* Espoleta- No bater, no serrar, no coloca-las nos bolsos.

* Conjunto Estopim/Espoleta

- O comprimento do estopim deve ser suficientemente longo para que o blaster tenha tempo de alcanar um local seguro antes da detonao;

- No tentar acender mais estopins do que se pode ser feito com segurana.

7.5 - Empregando Cordel Detonante- Todas as conexes entre as linhas de cordel devem ser feitas de forma a manter o seu ncleo de nitropenta seco. Onde isso no for possvel, e caso as pontas do cordel tenham sido expostas umidade, as conexes devem ficar no mnimo a 50 cm destas;

- O ngulo entre as linhas secundrias e as linhas tronco devem ser de 90 graus;

- As linhas de cordel, acima de 10 g/m, devem ser mantidas pelo menos 20 cm distantes entre si, esticadas, porm sem tenso excessiva;

- A espoleta deve ser ligada ao cordel com sua carga dirigida no sentido da detonao.

7.6 - Empregando Shock Tubes

- O sistema de iniciao com shock tubes no pode ser conferido atravs de instrumentos. imprescindvel que as conexes sejam feitas to precisamente quanto possvel de forma que um eficiente controle pessoal possa ser realizado;

- O sistema de ligao em superfcie deve ser feito to curto quanto possvel, esticado, mas sem tracionamento indevido;

- Certificar-se de que a conexo e/ou amarrao foi corretamente feita e se todos os detonadores esto ligados;

- Manter o comprimento dos shock tubes nas conexes to curto quanto possvel (no cortar);

- A espoleta empregada para iniciar o circuito, deve estar no mnimo 0,80 m da conexo mais prxima, e dever ser conectada somente quando toda a amarrao estiver completa e pronta para ser iniciada;

- Nunca puxar bruscamente at esticar ou romper os shock tubes, isto pode causar detonao acidental (snap ou shot) ou desconectar a espoleta e assim causar falhas.

7.7 - Preparao para a Detonao- Detonaes devem ser mantidas sob a superviso de um tcnico qualificado (blaster);

- A ligao s deve ser feita aps a remoo de todos os equipamentos desnecessrios.

7.8 - Procedimentos Imediatos com Fogos Falhados

- Manter todos os acessos interditados;

- Analisar as causas da falha;

- Recolher amostras;

- Reiniciar a detonao (se possvel);

- Descarregamento dos furos (espingarda gua/ar);

- Refazer furos prximos (cuidado com direo/ngulo);

- Escavao cuidadosa;

- Solicitar Assistncia Tcnica.

7.9 - Estocagem Instalaes destinadas para armazenar explosivos no devem ser usadas para outro fim.

Mant-las sempre limpas, secas e bem ventiladas;

- Altura mxima das pilhas : 2 metros ou 10 caixas, afastadas uma das outras no mnimo de 6 cm e dispostas sobre estrados de madeira;

- Nunca estocar espoletas com explosivos.

7.10 - Armazenamento

- Acero (20 m);

- Nunca permitir a entrada de cigarros, fsforos ou isqueiros;

- Atentar s condies atmosfricas;

- Instalao e manuteno dos pra-raios;

- Presena de vigilncia contnua;

- Manter as cercas em bom estado de conservao e as entradas trancadas com cadeado;

- Portas, piso e estrados de madeira;

- Permitir acesso aos paiis apenas de pessoal habilitado, assim como o manuseio dos explosivos e acessrios;

- Respeitar a separao das pilhas;

- Respeitar as condies de empilhamento:

* Estrados de Madeira;

* Afastadas das Paredes;

* Afastadas do Teto (0,70 m);

* Altura Mxima (2 m);

- Manter e observar a validade e estado de conservao dos extintores de incndio;

- Validade dos Produtos (O prazo de validade impresso nas embalagens somente ser vlido se forem obedecidas as condies de armazenagem constantes no R105);

7.11 - Destruio

Recomendaes Importantes:

- Normas do R 105/SFPC/Assistncia Tcnica;

Razes para destruio:

* Envelhecimento;

* Explosivo desnecessrio;

* Explosivo danificado;

* Explosivos falhados;

Perigos na Destruio:

* Blaster habilitado;

* Local da destruio;

* Detonao acidental;

* Destruio parcial;

Processos de Destruio:

* Detonao.

Nitrato de Amnia e ANFO no devem ser destrudos por queima pois h risco de exploso.

O que geralmente acontece nos incidentes envolvendo queima de Nitrato de Amnia e ANFO: Primeiro o ANFO comea a queimar. Se, neste estgio, houver qualquer confinamento a presso sobe rapidamente, a reao de queima acelerada e pode ocorrer uma deflagrao que por si s j um evento com grande liberao de energia. Por ltimo, havendo ainda confinamento a deflagrao pode ser acelerada para uma detonao cujos os efeitos so desastrosos.

Tambm j foi observado que ao fundir durante a queima o ANFO penetra no solo e acaba ficando confinado. A conjugao da alta temperatura na superfcie e a elevao da presso no confinado resultam na exploso. A melhor alternativa para substituir a queima coletar o material em pequenas quantidades (at 10 kg) e realizar a detonao, preferencialmente aproveitando as prprias perfuraes nas minas, pedreiras ou canteiro de obras.

8 - Mecanismo de Detonao 8.1 - IntroduoH algum tempo, com base em observaes de campo, acreditava-se que os explosivos industriais desenvolviam seu trabalho de fragmentao da rocha, apenas pela atuao dos gases em altas presses decorrentes da detonao. Imaginava-se que, estes gases, em seu processo de descompresso abriam fendas na rocha que estendiam at as faces livres, dividindo assim o macio rochoso em fragmentos de menor dimenso.

Estudos mais recentes, em modelos fsicos com a aplicao da tcnica de fotoelasticidade, em modelos matemticos e tambm atravs de testes no campo, deram origem a um novo captulo no estudo da mecnica das rochas : a dinmica das rochas.

Segundo esse estudo, a detonao de uma carga explosiva confinada em um macio rochoso (estudo feito inicialmente para cargas esfricas e depois estendido para cargas cilndricas) apresenta duas fases distintas e caractersticas: uma Fase Dinmica correspondente aos fenmenos oriundos do caminhamento das ondas de choque pelo macio rochoso (geralmente dentro dos primeiros 5 milisegundos aps a iniciao do explosivo), e uma Fase Quase-Esttica correspondente ao trabalho mecnico realizado durante o processo de expanso ou descompresso dos gases da detonao (normalmente 50 milisegundos aps a iniciao do explosivo).

8.2 - Fase Dinmica

A detonao de um explosivo, como j dissemos, caracterizada pela presena de uma onda de choque que percorre a coluna de carga, com uma velocidade varivel em funo deste explosivo e das condies de ignio e confinamento. A Fase Dinmica da detonao inicia-se, justamente, com o aparecimento desta onda de choque percorrendo a coluna de explosivo.

Ao percorrer a coluna de explosivo, esta onda de choque, propaga-se pelo macio vizinho a cavidade desta, afastando-se concentricamente, atuando com pulsos de compresso, at atingir a face livre, onde reflete-se e retorna para o interior do macio aplicando esforos de trao a este.

A seqncia cronolgica dos eventos que ocorrem durante o caminhamento das ondas de choque, ou seja, na durao da Fase Dinmica basicamente a seguinte:

1 - Aparecimento das fraturas radiais;

2 - Reflexo das ondas de choque nas faces livres;

3 - Retorno das ondas de choque com o aparecimento das fraturas tangenciais. Estes eventos verificam-se em quatro zonas distintas no macio rochoso, que podem ser definidas como :

Zona Hidrodinmica - Contgua a cavidade do explosivo, assim denominada pois, face as altas presses e temperaturas envolvidas no processo de detonao, a rocha nesta vizinhana comporta-se como um fludo.

Zona Plstica - Ainda face as altas tenses, atuantes nesta zona, no regime plstico, ocorre uma pulverizao da rocha que, inclusive, pode ser constatada na meia cana do furo aps o desmonte.

Zona Fraturada - Devido as traes tangenciais a cavidade do furo, provocadas pelas ondas de compresso, que nesta zona ultrapassam a resistncia a trao da rocha, aparecem fraturas radiais, tambm conhecidas como gretas.

Zona Elstica - Tambm conhecida como Zona Ssmica a mais afastada da cavidade do explosivo e onde as tenses tangenciais j no so suficientemente elevadas para superar a resistncia a trao da rocha. Por conseguinte no ocorrem, nesta zona, fraturas radiais, porm as ondas de choque propagam-se atravs desta at atingir a faces livres e retornam aplicando altas tenses de trao ao macio dando origem, assim, s fraturas tangenciais.

A Fase Dinmica termina, exatamente com o aparecimento gradativo das fraturas tangenciais, a partir da face livre at atingir de volta o plano que contm o furos da mina.

As ondas de detonao so basicamente de dois tipos : longitudinais ou primrias (ondas P) e transversais ou secundrias (ondas S). Existe ainda um outro tipo de perturbao, so as ondas de superfcie, dentre essas as mais conhecidas so as de Rayleigh, Love e Stonelly.

a rocha e menores para as menos compactas e/ou alteradas. Ao cidades para os tipos mais freqentes de rochas e meios fsiMaterialDensidadeVelocidade ( m/s )

Onda POnda S

Granito2,673960 - 61002130 3350

Gabro2,9865503440

Basalto3,0056103050

Dunito3,2879904080

Arenito2,452440 - 4270910 3050

Calcrio2,653050 - 61002740 3200

Folhelho2,351830 - 39601070 2290

Sal2,204390 - 6490-

Gipsita2,302130 - 36601100

Ardsia2,803660 - 44502870

Mrmore2,7557903510

Quartzito2,856050-

Xisto2,8045402870

Gnaisse2,654720 - 5580-

Aluvio1,54500 - 1980-

Argila1,401130 - 2500580

Solo1,10 - 2,00 150 - 76090 - 550

Tilito1,50 - 2,00400-

gua1,0014600

Ar-3400

Tabela 6 - Velocidades de propagao das ondas P e S

Apresentamos a seguir um modelo simplificado que explica fenmeno da reflexo das ondas de choque e aparecimento das fraturas tangenciais.

Admitindo ser Pe a presso exercida pela frente da onda de detonao que percorre a coluna de explosivos calculada pela relao abaixo :

Pe = e . VOD . 1/4

onde : e = Densidade do Explosivo

VOD = Velocidade de Detonao do Explosivo.

Podemos assim calcular a tenso de compresso atuante na rocha que rodeia o explosivo pela seguinte expresso :

ci = 2 . | Pe |

(1 + Zer)

onde Zer a grandeza definida como impedncia da superfcie de separao explosivo-rocha e que caracteriza as condies de propagao das energia da onda de choque para a rocha. Esta impedncia dada pela relao :

Zer = e . Ce

r Cr

onde :

e , r = Peso especfico do explosivo e da rocha, respectivamente;

Ce , Cr = Velocidade da onda de choque no explosivo e na rocha, respectivamente.

Esta tenso de compresso ci atuante na rocha sofre atenuaes, pois a rocha no um corpo elstico perfeito. Assim, a uma distncia r do centro da carga de raio r0 a tenso de compresso considerada por Atchison e Roth como sendo funo de uma expresso do tipo :

c = [ r . ro-1 ] x . ci

em que x varia entre -1,5 e -2,5 em funo da rocha e do explosivo. Da mesma forma como ocorre na superfcie de separao explosivo-rocha, as tenses atuantes na superfcie de separao rocha-ar podem ser calculadas em funo da impedncia Zra (rocha-ar) desta superfcie, pela relao:

Zra = r . Cr

a Ca

onde : a, r = Peso especfico do ar e da rocha, respectivamente;

Ca,Cr = Velocidade de propagao da onda longitudinal no ar e na rocha, respectivamente.

Esta impedncia Zra rege a distribuio da tenso de compresso c incidente na face livre em duas outras r e p respectivamente tenso da onda refletida (tenso de trao) e tenso da onda transmitida para a vizinhana (vibrao e rudo), pelas seguintes relaes:

r = [(1- Zra) . (1+ Zra )-1 ] . c

p = [ 2 . (1+ Zra )-1 ] . c

Dada a elevada impedncia Zra da superfcie de separao rocha-ar praticamente toda a energia da onda de choque incidente transfere-se para a onda de choque refletida e como simplificao considera-se :

r = c .

Sendo assim, tem-se a ocorrncia das fraturas de trao ou fraturas tangenciais, fenmeno que encerra a fase dinmica da detonao de uma carga explosiva.

8.3 - Fase Quase-EstticaEsta fase ocorre quando os gases da detonao, em altas presses e temperaturas, resultantes da reao qumica, confinados na cavidade da rocha, procuram seu caminho de sada para atmosfera. Neste processo de descompresso eles penetram pelas fraturas radiais e em seguida pelas tangenciais, separando os blocos, movimentando-os para frente, consumando desta forma o trabalho mecnico de fragmentao e lanamento do macio rochoso, iniciado pela fase anterior.

A Fase Quase-Esttica assim denominada pelo fato de ocorrer geralmente em instante relativamente posterior (50 ms) ao da ocorrncia da fase dinmica. Estes tempos de durao so to pequenos que no esto dentro dos limites da percepo humana, mas por meio de equipamentos fotogrficos de alta velocidade, pode-se registrar todo o processo de detonao desde o aparecimento das ondas de choque (tcnica da fotoelasticidade) e seu caminhamento pelo macio at a fragmentao e lanamento dos blocos resultantes.

Figura 10 Desmonte de uma bancada envolvendo as duas fases do processo de detonao

8.4 - Aproveitamento da Energia da DetonaoA detonao de um explosivo um processo no qual, atravs da reao qumica, transforma-se energia termoqumica em energias da onda de choque, dos gases e trmica.

Destas trs formas de energia somente as duas primeiras realizam trabalho mecnico, sendo a terceira perdida para a atmosfera.

A energia cintica da ondas de choque produz, atravs das altas tenses aplicadas durante a fase dinmica, todo o trabalho mecnico de compartimentao do macio (conjunto de fraturas radiais e tangenciais que divide o macio em blocos de menores dimenses).

A energia potencial dos gases da detonao produz o trabalho mecnico de separao e espalhamento dos blocos, movimentando-os e lanando-os em uma pilha de forma mais adequada para seu manuseio.

O fluxograma a seguir apresenta todas as etapas do processo de detonao.

Energia Atmosfera

Termoqumica

( ( Detonao

Energia Cintica + Energia Potencial + Calor

(onda de Choque) (Gases)

( (1 ( (2

Compartimentao Separao e Movimentao

do Macio dos Blocos

(

Fragmentao e Lanamento da Rocha

Tanto no caso de 1 em que a energia cintica das ondas de choque que gera o trabalho mecnico de compartimentao, como no caso de 2 em que a energia potencial dos gases da detonao gera o trabalho mecnico de separao e movimentao do blocos existem fatores de rendimento no trabalho 1 e 2 que em funo de seus valores levar-nos-o a maiores ou menores perdas de energia para a vizinhana (meio ambiente).

No caso de 1 as perdas de energia sero sob a forma de vibraes do terreno nas vizinhanas e rudo, e no caso de 2 as perdas sero sob a forma de escape prematuro dos gases constituindo rudo e calor.

1 = 1 . 0 < 1 < 1

2 =2 . 0 < 2 < 1

Os valores dos fatores de rendimento sero tanto maiores quanto melhores ou mais adequadas forem as condies em que se realizar a detonao. Para tanto so de fundamental importncia a escolha correta do explosivo, a especificao adequada da geometria da detonao e outras medidas que contribuem para um correto, econmico e eficiente dimensionamento da detonao.

8.5 Compartimentao da Rocha - Fragmentao

O processo de reduo de tamanho, no caso dos desmontes com explosivos, de blocos macios a fragmentos de diversas dimenses apropriadas para posterior manuseio, do tipo cominuitivo e como tal a energia externa aplicada ao sistema, oriunda da detonao de alguma forma proporcional a reduo de tamanho conseguida.

Esta reduo de tamanho com o uso de explosivos, tambm conhecida como cominuio grossa pode ser quantificada pela lei de Rittinger :

O trabalho necessrio para produzir o fraturamento de um corpo proporcional ao acrscimo obtido na superfcie especfica

Entende-se por superfcie especfica o quociente entre a soma das superfcies externas de todas as partculas e a massa total do corpo slido. Para complementar apresentamos o seguinte exemplo :

Seja um cubo com massa M (kg) e rea da face S (m2) que aps o trabalho de fraturamento resulta em 8 cubos iguais de massa (1/8).M (kg) e tendo a rea da face (1/4).S (m2 ). Na situao inicial a superfcie especfica de (6S) / M (m2 / kg) enquanto que no final passa a ser (8.(6.(S/4))) / M (m2 / kg), igual a (12.S) / M (m2 / kg). Assim o acrscimo de superfcie especfica conseguido aps o trabalho de fraturamento ser igual a (6S) / M e podemos calcular a quantidade de trabalho mecnico gasta no fraturamento pela relao :

( = W . ( 6S / M )

Nesta relao W representa o ndice de trabalho de cominuio (Work Index ), caracterstico de cada material rochoso em geral, ou seja W a quantidade de trabalho mecnico externo que precisamos realizar para criar um acrscimo unitrio na superfcie especfica do material.

Por exemplo podemos ver que para uma dada rocha o grau de fragmentao conseguido ser diretamete proporcional ao trabalho realizado pelo explosivo. Como ilustrao vemos abaixo alguns valores da fragmentao em funo da razo de carregamento, obtidos por Langefors, a partir de detonaes retardadas, com afastamento A = 1,10 m no granito sueco.

Razo de Carregamento (kg/m3)0,200,240,280,330,40

Maiores Blocos Obtidos (m3) 11/21/41/81/16

Tabela 7 - Fragmentao em funo da razo de carregamento8.6 - O Lanamento dos Fragmentos

A energia total de projeo dos fragmentos (energia potencial dos gases de detonao) , ainda segundo Langefors, diretamente proporcional ao excesso de razo de carregamento a partir de valores limites com os quais esta projeo nula. Esses limites esto fixados em torno de 0,10 (kg/m3) para detonaes instantneas e 0,18 ( kg/m3) para detonaes retardadas.

Ao mesmo tempo conclui, Langefors, tambm que da energia til do excesso de razo de carregamento somente uma parcela de mais ou menos 16% efetivamente usada no lanamento dos fragmentos. O restante consumido para abertura das fraturas e separao dos blocos. Assim, de uma forma geral, podemos supor a seguinte distribuio de energia durante a detonao :

1 - Energia Cintica das Ondas de Choque - Responsvel pela fase dinmica da detonao ou seja, pelo trabalho de compartimentao do macio, consome os primeiros 0,10 ou 0,18 (kg/m3) do carregamento de explosivo respectivamente no caso de detonaes instantneas ou retardadas.

2 - Energia Potencial dos Gases - Responsvel pelos trabalhos de separao dos blocos e de movimentao dos mesmos, que compem a fase quase-esttica da detonao, sendo seus valores de respectivamente, 84 % e 16 % da energia til liberada pelo excesso da razo de carregamento sobre os valores 0,10 e 0,18 (kg/m3) acima citados.

Langefours sugere a seguinte tabela (8) para clculo da movimentao do centro de gravidade de um macio aps a detonao :

Excesso da Razo de Carregamento ( kg/m3) 00,100,200,300,40

Deslocamento do Centro de Gravidade ( m ) 0 6 12 18 24

Tabela 8 - Movimentao do Centro de Gravidade8.6.1 - Ultra Lanamento

o fenmeno do lanamento excessivo de alguns fragmentos da detonao. conhecido tambm como disperso no lanamento.

Suas causas mais freqentes so : razo de carregamento exagerada, alta concentrao de carga explosiva (caso dos furos de grande dimetro), afastamento subdimensionado, existncia prvia de fendas e blocos livres e altura de tampo muito pequena.

O procedimento recomendvel para evitar este inconveniente o de dimensionar adequadamente a detonao e, ao mesmo tempo examinar a frente da bancada para verificar a existncia de fendas ou blocos soltos. Em caso positivo faz-se necessria uma reduo da carga explosiva neste local.

Outra ocorrncia menos freqente mas bastante perigosa, e que por isso merece aqui ser mencionada, o ultra lanamento de rochas oriundas do p da bancada causado por desvios na perfurao. Em bancadas muito altas pode acontecer de um furo executado com afastamento de por exemplo 3,0 metros chegar ao p da mesma com cerca de 0,50 metros. A rocha situada em frente a este furo ser lanada como um projtil a grande distncia, pondo em risco vidas e bens materiais.

9 - Operaes Mineiras e Construo Civil

9.1 - Lavra Cu Aberto

9.1.1 - Elementos de uma Bancada

O desmonte de rochas a cu aberto com explosivos realizado atravs do sistema chamado de bancada. Numa bancada ns temos dois planos horizontais e um plano vertical ou inclinado, limitando a rocha a ser desmontada. O plano horizontal superior o topo da bancada, o horizontal inferior a praa e o plano vertical ou inclinado a face. O encontro da face com a praa o p da bancada. Se fica alguma poro de rocha junto face e acima do plano da praa, esta poro chama-se rep.

9.1.2 - Elementos da Perfurao Os furos para o explosivo so realizados paralelamente face, em uma ou mais fileiras. A distncia de uma fileira (linha) face ou entre duas fileiras denominada afastamento.

Se os furos forem inclinados, devemos distinguir entre o afastamento real, visto que esse medido perpendicularmente a face, e o afastamento aparente, que medido horizontalmente, no topo da bancada. A distncia entre os furos em uma mesma fileira o espaamento.

O comprimento total dos furos a profundidade de perfurao. O comprimento dos furos abaixo do plano da praa a subperfurao. A diferena de nvel entre o plano do topo da bancada e a praa, denominada altura da bancada. Se os furos forem verticais, a altura da bancada mais a subperfurao ser igual a profundidade dos furos. Se os furos forem inclinados, a profundidade ser um pouco maior que esta soma.

9.1.3 - Elementos do Carregamento A carga explosiva s vezes fica mais concentrada na parte do fundo do furo, ou ento usa-se a um explosivo mais denso e com maior fora, uma vez que o fundo do furo a regio mais difcil de se obter o arranque. Esta parcela da carga chamada de carga de fundo; o restante do explosivo constitui a carga de coluna.

O explosivo no deve ser carregado at a parte superior do furo; a parte que fica sem carregar deve ser preenchida com material inerte (areia, argila, solo etc.) chamada tampo.

9.1.4 - Elementos de um Plano de Fogo

Um plano de fogo, para ficar bem caracterizado, precisa indicar os seguintes valores: afastamento, espaamento, altura da bancada, subperfurao (se houver), inclinao dos furos (com estes dados fica definida a profundidade de perfurao), dimetro da perfurao, disposio dos furos (se uma fileira ou mais), quantia aproximada de furos (em cada fogo), tipo de explosivo (dimetro, comprimento, fora, velocidade de detonao e peso especfico), peso do explosivo em cada furo (com isto ficam caracterizadas a altura da coluna de explosivos e do tampo), razo de carregamento (dada em g/m3 ou g/t), tipo de acessrios utilizados, seqncia de detonao dos furos, plano de fogo (esquema de ligao), alm de outros eventualmente necessrios.

Conhecendo-se a densidade do explosivo e a altura da coluna obtm-se o peso do explosivo em cada furo. Se dividirmos o peso de explosivo de cada furo pela quantidade de rocha arrancada por furo, teremos a razo de carregamento, que pode ser dada em g/m3 ou g/t.

9.1.5 - Altura e Inclinao da Bancada A altura da bancada normalmente varia entre 3 e 18 metros. A seleo da altura da bancada influenciada por:

Regulamentao prevista por lei (bancadas excessivamente altas so inseguras e, portanto no permitidas);

Propriedades geomecnicas do macio rochoso;

Tipo e tamanho dos equipamentos de escavao;

Necessidade do controle de inclinao;

Necessidade de maximar a eficincia no custo total de perfurao e desmonte.

At os dias de hoje, a perfurao e o desmonte no tm tido influncia grande na seleo da altura da bancada. A altura de futuras bancadas deve ser definida somente depois de serem considerados os seguintes pontos:

Um aumento na altura da bancada provoca reduo da perfurao especfica (expressa em m/m ou m/t), dos custos de perfurao, do consumo e dos custos de escorvas e iniciadores, da mo de obra para preparar o fogo e de todo o ciclo de minerao;

Dimetro de furo timo aumenta com a altura da bancada. A tabela 9 mostra a influncia da altura da bancada na escolha do dimetro timo de perfurao. Em geral, um aumento do dimetro provoca uma reduo no custo de perfurao;

Para furos verticais de um dado dimetro, a carga da linha da frente torna-se excessiva para bancadas mais altas que uma certa altura. Os furos de dimetro pequeno perfurados em bancadas altas precisam ser inclinados pelo menos na linha da frente;

A perfurao torna-se mais crtica em bancadas mais altas (desvio de furo).

Em minas a cu aberto e obras civis, uma porcentagem alta de bancadas so de 5, 10 e 15 metros de altura. Estas so alturas de bancadas fceis para trabalhar. Mas a probabilidade da altura de bancada tima ser um mltiplo de 5 pequena.

Considera-se uma nova cava de grande porte com planos operacionais de desmonte em bancadas de 10 metros para uma profundidade final de 240 metros. Se a altura da bancada for aumentada de 10 para 12 metros, as seguintes vantagens sero obtidas:

O nmero de bancadas diminuir de 24 para 20. O ciclo de minerao ser reduzido em aproximadamente 17%;

Para um dado dimetro de furo, a subperfurao ser reduzida em aproximadamente 17% e a metragem perfurada por ano em cerca de 2%;

Perfuratrizes passaro uma maior parte de seu tempo perfurando. O movimento de um furo para o prximo tomar uma parte menor de tempo do deslocamento da perfuratrizes;

O consumo e o custo de escorvas ser reduzido em cerca de 17%;

O custo dos iniciadores ser reduzido em aproximadamente 15%;

O custo da mo-de-obra para preparao da escorva, carregamento, tamponamento, amarrao, superviso e iniciao do fogo diminuir em cerca de 17%;

A rocha ao redor da coluna de tamponamento, que a origem da maior quantidade de mataces diminuir em aproximadamente 17%. Por este motivo, a fragmentao global ser mais fina, e os custo de escavao, transporte e britagem sero menores;

Para uma dada rea de bloco para o desmonte, o nmero de desmonte por ano ser aproximadamente 17% menor. O perodo de tempo necessrio para evacuao da rea de desmonte , espera para a detonao e a volta para a rea aps o sinal de liberao improdutivo, e esse tempo perdido diminuir em cerca de 17%.

As desvantagens de bancadas mais altas incluem os seguintes fatores:

O controle de inclinao seja mais difcil. No entanto esta dificuldade possivelmente poderia ser minimizada obtendo-se um maior controle sobre o deslocamento do material desmontado ou pela escavao do minrio desmontado ou pela escavao do minrio em duas bancadas iguais, cada qual com uma altura de 6 metros;

Talvez torne necessrio substituir a perfurao de avano simples por uma de avano duplo. Neste caso, furos em terrenos com presena de gua podem ser perdidos quando adiciona-se a segunda haste de perfurao (salienta-se que com planejamento adequado a perfuratriz escolhida seria capaz de perfurar os furos mais profundos em um nico lance);

Talvez haja uma maior necessidade por furos inclinados na linha da frente do desmonte (novamente um planejamento adequado, preveria um dimetro de furo suficientemente grande para prevenir esta necessidade);

A razo de carregamento aumentaria 8%.

Ocorrero casos para os quais as vantagens resultantes tm maior peso que as vantagens decorrentes da utilizao de bancadas mais altas. Em outros casos, as desvantagens superaro as vantagens.

Altura da Bancada

(m)Dimetro timo do Furo

(mm)

376

489

5102

6127

7152

8165

9200

10229

11251

12270

13279

14311

15349

16381

17381