Análise das Condições de Estabilidade de Taludes em Explorações de Mineiras de Areias Siliciosas: O Caso de Estudo da Mina Via-Vai

Abstract

A estabilidade de taludes debruça-se sobre a capacidade de um talude resistir contra as forças externas que possam atuar sobre ele (de entre as quais se inclui a gravidade) e permanecer estável. A mesma é influenciada por fatores, tais como tipo de terreno, ângulo de inclinação, presença de água e outros fluidos, bem como quaisquer ações que atuem sobre o talude. Em termos geométricos, um talude é caraterizado pelo seu declive, altura e largura dos patamares intermédios, quando existam. As condições de estabilidade dos taludes resultantes da exploração de materiais não consolidados, como areias, influenciam a sua geometria e segurança. Se, por um lado, estes aspetos devem ser otimi- zados atendendo ao máximo aproveitamento do depósito mineral em exploração, por outro as condi- ções de estabilidade e segurança prevalecem. É, pois, muito importante que cada exploração disponha de um estudo geotécnico que avalie quais as condições geométricas dos taludes que asseguram a sua estabilidade a longo prazo e qual o fator de segurança correspondente. Esta dissertação tem como objetivo estudar as condições de estabilidade de taludes de escavação em areias, designadamente os da denominada Mina de Via Vai, em Rio Maior. O estudo iniciou-se com a recolha de areias nos taludes da referida exploração. Seguidamente, em la- boratório, fizeram-se ensaios de corte direto, destinados a avaliar as características granulométricas, o peso volúmico e o ângulo de atrito bem como, eventualmente, alguma coesão efetiva. Com esta infor- mação, recorreu-se ao programa Slide2® da Rocscience, o qual permite aplicar o método de análise do equilíbrio limite para a avaliar a estabilidade de taludes. A modelação no Slide2® foi feita por simula- ção para vários métodos de cálculo de diferentes níveis de precisão, resultando em vários cenários. Foram também testadas várias geometrias de talude, considerando um talude correspondente a uma ou a duas cortas sucessivas separadas por uma banqueta única. Analisou-se, também, a estabilidade das cortas colocando a certa distancia, para lá da crista do talude, uma carga correspondente a uma máquina giratória. Pretende-se com todos estes cenários entender as condições limite e os respetivos coeficientes de segurança. Este estudo é importante para as empresas mineiras que exploram areias, quer por aspetos de segu- rança quer para otimizar as reservas. A metodologia será facilmente replicada para outros locais desde que as condições gerais de trabalho sejam semelhantes.

Slope stability deals with the ability of a slope to resist external forces that may act upon it (including gravity) and remain stable. This stability is influenced by factors such as the type of ground, the slope angle, the presence of water and other fluids, and any actions exerted on the slope. Geometrically, a slope is characterized by its slope angle, height, and the width of intermediate benches, when present. The stability conditions of slopes resulting from the exploitation of unconsolidated materials, such as sands, influence their geometry and safety. On one hand, these aspects must be optimized to ensure maximum utilization of the mineral deposit being exploited; on the other hand, stability, and safety conditions take precedence. Therefore, each mining operation must have a geotechnical study that as- sesses the geometric conditions of the slopes to ensure their long-term stability and determine the cor- responding safety factor. This dissertation aims to study the stability conditions of sand excavation slopes, specifically those of the so-called Via Vai Mine in Rio Maior. The work began with the sampling of sand from the mine’s slopes. In the laboratory, tests were carried out to assess the granulometric characteristics and specific weight, as well as direct shear tests to eval- uate the friction angle, as well as any effective cohesion. With this information, Rocscience's Slide2® software was used to apply the limit equilibrium method for analyzing slope stability. The modeling in Slide2® involved simulating various calculation methods with different levels of precision, resulting in multiple scenarios. Different slope geometries were also tested, considering the slope corresponding to a cut or two successive cuts separated by a single bench. Additionally, the stability of the cuts was also analyzed by considering the load of a rotating machine at a specific distance from the crest. All these scenarios were designed to determine the limit conditions and their corresponding safety coeffi- cients. This study is crucial for mining companies involved in sand extraction, as it addresses both safety con- cerns and the optimization of reserves. The methodology is easily replicable for other sites, as long as the general working conditions are similar.