Estimativa da resistência à compressão, densidade e porosidade do maciço rochoso e rocha intacta a partir da velocidade sônica de campo e laboratorial

Abstract

O conhecimento dos maciços rochosos é fundamental para o sucesso econômico e a segurança dos empreendimentos na área de mineração, principalmente subterrânea. Este tipo de conhecimento culmina no desenvolvimento de técnicas e ferramentas que possibilitam a identificação de condicionantes estruturais, previsão de comportamento e conhecimento geológico do maciço em questão à custos mais baixos e com uma maior velocidade de análise de dados. Apesar da maioria desses dados serem coletados na rotina das mineradoras, alguns são de difícil aquisição, uma vez que necessitam de ensaios laboratoriais para a sua obtenção, os quais são demorados e onerosos. Uma alternativa para estudar os maciços rochosos é através dos métodos de perfilagem e determinação de velocidade sônica em laboratório. Estes métodos são indiretos e permitem o levantamento de dados e análises de propriedades físicas e estruturais em situações onde análises diretas não são possíveis. Em minas de carvão Australianas, a determinação da velocidade de ondas sônicas é rotineiramente utilizada, com o objetivo de determinar a resistência da compressão do teto imediato e densidade. Dessa forma, os métodos indiretos têm sido uma boa alternativa, pois além de serem confiáveis, requerem menos tempo de execução e investimentos financeiros. Assim, o objetivo deste trabalho foi a aplicação dos métodos indiretos de perfilagem e laboratório a fim de definir o comportamento do maciço rochoso, através da determinação da velocidade sônica, resistência a compressão, densidade e porosidade do maciço rochoso e rocha intacta. Os resultados obtidos corroboraram a possibilidade da utilização de métodos indiretos (perfilagem geofísica e determinação de velocidade sônica em laboratório) para determinar parâmetros físicos do maciço rochoso, tais como resistência a compressão, densidade e porosidade. Todos estimados através de curvas de calibração / correlação e da utilização de fórmulas para os cálculos desses parâmetros. Esta pesquisa apresentou, resultados positivos para correlações entre Vp x UCS e Vp x Densidade. Onde o índice de correlação da Vp_Sônico x UCS é de R²=0,7531, enquanto que Vp_Pundit x UCS é de R²=0,7043. E os índices de correlação encontrados para Vp_Sônico x Densidade, apresenta R²=0,7981, e o entre o Vp_Pundit x Densidade o R²= 0,8378. Enquanto que o índice de correlação entre VP x Porosidade, não foi determinado um índice de correlação tão favorável, o qual foi único que ficou abaixo da média adotada pela bibliografia que é de R²=0,70. As correlações entre Vp_Sônico x Porosidade é de R²=0,5453, e a entre Vp_Pundit x Porosidade é de R²=0,5585.

The rock mass knowledge is fundamental for economic success and security of the enterprises in underground mining actuation area . This kind of knowledge culminates in the development of techniques and tools that allow the identification of structural constraints, prediction of behavior and geological knowledge of the mass in question at lower costs and with a greater speed of data analysis. Although most of mass data are collected in the miner routine, some of them are difficult to be obtained, once they require laboratory tests to carry out, which are time-consuming and expensive. One alternative to study rock mass in laboratory is using profiling and sonic velocity methods. These methods are indirect and allow the collection of data and analysis of physical and structural properties in situations on which direct analysis are not possible to be done. Sonic velocity measure is routinely used in Australian coal mines to determine strength and density of rocks. Indirect methods have been a good alternative to rock masses determination due to their reliable characteristics, smaller executable time and lower financial investments requires. Thus, the goal of this study was to apply indirect profiling laboratory methods in order to define the behavior of rock mass: determining sonic velocity, compressive strength, density and porosity of the rock mass and intact rock. Our results corroborated the possibility of indirect methods use (as geophysical profiling and determination of sonic velocity in the laboratory) to determine physical parameters of rock mass, such as compressive strength, density and porosity. All of these parameters were estimated through calibration curves and use of formulas. This research presented positive results for correlations between Vp x UCS and Vp x Density. Where the correlation index of Vp_Sonic x UCS is R² = 0.7531, while Vp_Pundit x UCS is R² = 0.7043. And the correlation indexes found for Vp_Sonic x Density, presents R² = 0.7981, and the one between Vp_Pundit x Density and R² = 0.8378. While the correlation index between Vp x Porosity, a favorable correlation index was not determined, which was only below the average adopted by the bibliography, which is R² = 0.70. The correlations between Vp_Sonic x Porosity is R² = 0.5453, and that between Vp_Pundit and Porosity is R² = 0.5585