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

CAPESCom 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.With the trend of increasing deepening of underground mining over the years the numerical simulation using finite element methods applied problems of rock mechanics has been increasingly used. Studies in rock mechanics are extremely important for the development of a safe and optimally productive field of view. With the increase of the productivity of the Vertical Retreat Mining (VRM) method and Vertical Retreat Mining, the need for more complete studies on the opening of these structural enhancements corroborates this demand. The importance of understanding the shear stresses, plastic deformations and variation in resistance parameters is the basis for a safe and optimized operation at the mining front. The stability of rock excavations is an area of study of rock mechanics making it fundamental for mining. In this context, Mineração Caraíba S / A, through its technical staff, provided us with real constitutive parameters to perform numerical simulation. The present work has the objective of performing geomechanical simulation of open highlights in a copper mining, with different configurations of the fill materials of these enhancements, using the finite element method, where we will discuss plastic deformation processes, shear stresses, vertical and horizontal displacements and variation of resistance parameters in the vicinity of the filled or unfilled excavations. In this way, a scenario was elaborated at first with a well-defined geometry, but with real constituent parameters of the rock with the intention of fudamentation of the case to next analyze the totally real case with geoemtria provided by the company itself. The CODE_BRIGHT finite element code was used using an elasto-plastic Mohr-Coulomb model with viscous Perzyna regularization. The geometry of the scenarios and the generation of the meshes were carried out in the GMSH software, and then, with my discretized domain, a code is used in MatLab environment to generate the input files of CODE_BRIGHT, in order to interpret our output files in the GID where observations on plastic deformations, total shear stresses, loss of resistance parameters and displacements will be analyzed together with the efficiency of the filling processes of the enhancements before the mining process