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• Pedro Bernardo•
• Director Técnico da ORICA Mining Services Portugal, SA
• Membro da Direcção da AP3E
IMPLICAÇÕES DA DIRECTIVA (UE) 2017/164 EM DESMONTES
COM RECURSO A EXPLOSIVOS
© Orica3
DIRECTIVA (UE) 2017/164
ENQUADRAMENTO
4
© Orica5
EXPLOSIVOS (CONCEITO)
Compostos químicos susceptíveis de se
transformar muito rapidamente num grande
volume de gases [*], envolvendo ainda
elevadas temperaturas [**] e muito alta
pressão [***], sob acção de uma causa
externa, capaz de o iniciar (F.I.S.H.). Assim,
uma detonação é uma reacção exotérmica
(do tipo oxidação), que ocorre num
curtíssimo espaço de tempo.
[*]: pode aumentar de volume cerca de 1000 vezes!
[**]: geralmente, entre 2000 a 4000 ºC
[***]: geralmente, entre 5 a 10 GPa (~50 a ~100 t/cm 2)
© Orica6
DIAGRAMA DE FOGO (CONCEITO)
Materialização de todos os trabalhos a realizar,
nas frentes de desmonte, com o intuito de
proceder à escavação de uma rocha dura
(a que que não permite, em tempo útil e a
custo aceitável, o desmonte mecânico).
Também designados por “pegas de fogo”,
compreendem o conjunto de furos carregados
com determinados tipos de explosivos e com determinadas sequências de
disparo. Assim, o dimensionamento que o precede terá de definir (com rigor e
critério técnico adequado) a qualidade das substâncias explosivas usadas
(quer a nível de desmonte, quer a nível dos correspondentes sistemas de iniciação),
assim como as respectivas quantidades e a sua distribuição: no espaço (3D – i.e. no
maciço rochoso) e no tempo (através das temporizações usadas).
QUAIS OS EXPLOSIVOS CIVIS
HOJE DISPONÍVEIS?
7
© Orica8
EXPLOSIVOS GELATINOSOS
Frequentemente designados por dinamites, caracterizam-se essencialmente por
terem como base a Nitroglicerina (NG products). Para além disso existem (mais
recentes) os hidro-gelatinosos.
Normalmente têm elevadas: velocidades de detonação, densidades e resistência à água.
Geram (relativamente) baixos volumes de gases. São usados como carga de fundo ou
para o desmonte de rochas muito duras (exigida grande concentração de energia).
SÉC. XIX
(ANO 1867)
ALFRED NOBEL
© Orica9
EXPLOSIVOS GRANULADOS
O ANFO consiste numa mistura de nitrato de amónio (NA – também usado
como fertilizante) e hidrocarbonetos líquidos (fuel óleo – FO),
numa relação de peso aproximada a 94/6.
SÉC. XX
(ANO 1947)
Acidente no
Porto do Texas - USA
Os desenvolvimentos nos explosivos civis culminaram, no final
do século passado (anos 80), com as emulsões explosivas.
© Orica10
EMULSÕES EXPLOSIVAS
Alumínio
Micro balões
< 0,005 mm
© Orica11
SELECÇÃO DOS EXPLOSIVOS
Factores económicos
custo do explosivo, custo de perfuração, custo de fragmentação secundária, transporte e britagem
Características da rocha e maciço rochoso
propriedades geomecânicas da rocha e grau de fracturação do maciço
Tipo de explosivomagnitude e modo de libertação de energia, impedância característica, sensibilidade e condições de armazenamento
Condições existentes
diâmetro de carga, presença de água, temperatura da rocha no furo
Resultados pretendidos
grau de fragmentação a obter e volume de rocha a desmontar
Restrições ambientais e ocupacionais
vibrações do terreno, onda sonora, projecção de blocos, sobrefracturação e contaminação atmosférica (poeiras/gases)
EVOLUÇÃO (PREFERÊNCIAS DOS
UTILIZADORES)
12
© Orica13
EVOLUÇÃO DOS EXPLOSIVOS
A Segurança (ocupacional e industrial - safety e mais
tardiamente pública - security) obrigou a indústria a
evoluir, da Pólvora para as Dinamites e, finalmente para as
Emulsões. Foram resolvidos problemas como os devidos: à
sensibilidade dos produtos explosivos (causando
acidentes, devido a detonações extemporâneas e ao
problema da exsudação da dinamite), das cefaleias
causadas pela dinamite e à contaminação das atmosferas
respiráveis (em espaços subterrâneos - ocupacional).
Também a crescente preocupação com o Ambiente, designadamente com a questão da
contaminação de aquíferos, causada pela dissolução do ANFO, devido à água geralmente
presente nos maciços, providenciou o estimulo para o desenvolvimento das emulsões,
que também vieram melhorar muito o ambiente subterrâneo (atmosferas respiráveis).
© Orica14
TENDÊNCIAS CONSUMO (FEEM)
93 98 100108
107108139 132 137 137144145
188
290 295290298
346 357
385
90
140
190
240
290
340
390
Total Emulsions since 1995 (1.000 tons)
20
30
40
50
60
70
80
90
100
Year 1995
Year 1997
Year 1999
Year 2001
Year 2003
Year 2005
Year 2007
Year 2009
Year 2011
Year 2013
Year 2015
73
6469
78
84
76
70 69 69 70
58 58
6562
74
5760
4246 44 44
NG Explosives since 1995 (1.000 tons)
“The volume of explosives consumed (not manufactured!) in Europe (EU27 + Norway & Switzerland) in 2015 amounted to 606.300 tons. This is 3,8 % higher compared to 2014. The volume produced (by EU) is around 750.000 tons”
100
150
200
250
300
Year
1995
Year
1997
Year
1999
Year
2001
Year
2003
Year
2005
Year
2007
Year
2009
Year
2011
Year
2013
Year
2015
232246250
235237
217227229229227227228229226
217213
247
170171165
157
ANFO since 1995 (1.000 tons)
© Orica15
SISTEMAS DE INICIAÇÃO
Pirotécnicos Eléctricos Não-eléctricos Electrónicos
Energy Energy + Information
© Orica16
“The amount of detonators consumed (not manufactured!) in Europe (EU27 + Norway & Switzerland) in 2015 amounted to 68,97 mio. units. This is 1,7 % higher than in 2014”
323412 341
458572
966 978
1.1931.311
200
400
600
800
1.000
1.200
1.400
Year 2007 Year 2008 Year 2009 Year 2010 Year 2011 Year 2012 Year 2013 Year 2014 Year 2015
Electronic Detonators Since 2007 (1.000 units)
10.000
15.000
20.000
25.000
30.000
35.000
40.000
Year 2007
Year 2008
Year 2009
Year 2010
Year 2011
Year 2012
Year 2013
Year 2014
Year 2015
34.529
38.280
34.54533.576
34.334
25.765
29.819
27.238 26.581
Electric Detonators since 2007 (mio. units)
29.314
34.770
38.63936.198
39.407
35.078 35.188
40.386 41.078
25.000
27.000
29.000
31.000
33.000
35.000
37.000
39.000
41.000
43.000
45.000
Year 2007
Year 2008
Year 2009
Year 2010
Year 2011
Year 2012
Year 2013
Year 2014
Year 2015
Non-Electric Detonators since 2007 (mio. units)
TENDÊNCIAS CONSUMO (FEEM)
ASPECTOS PARTICULARES E
COMPARATIVOS DAS DIVERSAS
SUBSTÂNCIAS DISPONÍVEIS
(COM BASE NA BIBLIOGRAFIA DA
ESPECIALIDADE)
17
Determinadas substâncias devem (DE FACTO) ser evitadas em locais de desmonte, particularmente em ambiente subterrâneo, designadamente:
• explosivos gelatinosos (dinamites) capazes de provocar cefaleias, situação que se agrava na condição de atmosferas confinadas ou com potencial de desenvolver o processo de exsudação (problema fora do âmbito desta apresentação). De facto, é sabido que estes produtos (NG products) podem provocar dores de cabeça (por vezes intensas, embora dependendo da susceptibilidade de cada pessoa), especialmente em atmosferas confinadas, causando desconforto nos aplicadores que as manuseiam (ver NP 1796, que recomenda o VLE - valor limite de exposição de 0,05 ppm de NG/nitroglicerina, devido a problemas de vasodilatação).
© Orica18
SUBSTÂNCIAS A EVITAR (“UG”)
Determinadas substâncias devem (DE FACTO) ser evitadas em locais de desmonte, particularmente em ambiente subterrâneo, designadamente:
© Orica19
SUBSTÂNCIAS A EVITAR (“UG”)
Determinadas substâncias devem (DE FACTO) ser evitadas em locais de desmonte, particularmente em ambiente subterrâneo, designadamente:
• explosivos granulados secos (designadamente ANFO) capazes de provocar degradação da atmosfera respirável, nomeadamente quando exista nas imediações da frente, superfícies revestidas com betão ou betão projetado – este tipo de explosivos praticamente não são usados em espaços subterrâneos (designadamente quando existe a presença de betão) nos países mais desenvolvidos!
As razões são bem conhecidas:
© Orica20
SUBSTÂNCIAS A EVITAR (“UG”)
As razões (para evitar o ANFO, em “UG””) são bem conhecidas:
a) geração de gases NH3 por reacção com o betão (https://1902miner.wordpress.com/2011/10/11/mining-ventilation-english/ - cap 2.4.10);
2.4.10 Ammonia (NH3)
Ammonia is colourless, and has a very distinctive, pungent odour (the smell is familiar to those who have used certain disinfectant and window cleaning products). (…) Ammonia is irritating or corrosive to exposed tissue, especiallythe eyes and the upper respiratory system. Inhalation of ammonia vapours my result in pulmonary oedema (flooding of the lungs) and chemical pneumonitis.
(…) The main source of ammonia in mines is from a chemical reaction involving ammonium nitrate, cement and water. The ammonium nitrate is sourced from spilt, or un-detonated ANFO. The cement source is generally shot-crete rebound (an increasing problem with more shot-crete usage).
© Orica21
SUBSTÂNCIAS A EVITAR (“UG”)
As razões (para evitar o ANFO, em “UG””) são bem conhecidas:
a) geração de gases NH3 por reacção com o betão (https://1902miner.wordpress.com/2011/10/11/mining-ventilation-english/ - cap 2.4.10);
2.4.10 Ammonia (NH3)
The reaction is as follows: Calcium Oxide (cement component) reacts with water to produce an alkali - Calcium Hydroxide: CaO + H2O → Ca(OH)2. Next, the ammonium nitrate (from the ANFO) reacts with Calcium Hydroxide to produce ammonia gas (2NH3), Ca(NO3)2 and water: 2NH4NO3 Ca(OH)2 2NH3 Ca(NO3 )2 2H2O. (…)Worst affected personnel seem to be those on charge-up (working at height, working close to face in poor ventilation, fresh ANFO “blow-back”, working shortly after shot-crete applied).
The only solutions are to remove or isolate one or more of the components of the chemical reaction (i.e. water, cement or ANFO).
© Orica22
SUBSTÂNCIAS A EVITAR (“UG”)
As razões (para evitar o ANFO, em “UG””) são bem conhecidas:
a) geração de gases NH3 por reacção com o betão (Outras fontes);
Ammonia (NH3) in blasting fumes – origin and measurement
Authors: Florian
Bauer,
Michael
Messner,
Peter Moser
Chair Mining
Engineering & Mineral
Economics, University
of Leoben, Austria
© Orica23
SUBSTÂNCIAS A EVITAR (“UG”)
As razões (para evitar o ANFO, em “UG””) são bem conhecidas:
a) geração de gases NH3 por reacção com o betão (Outras fontes);
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SUBSTÂNCIAS A EVITAR (“UG”)
As razões (para evitar o ANFO, em “UG””) são bem conhecidas:
a) geração de gases NH3 por reacção com o betão (Outras fontes);
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SUBSTÂNCIAS A EVITAR (“UG”)
As razões (para evitar o ANFO, em “UG””) são bem conhecidas:
b) a degradação da função pulmonar para os operários que os manuseiam (ver por exemplo):
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SUBSTÂNCIAS A EVITAR (“UG”)
As razões (para evitar o ANFO, em “UG””) são bem conhecidas:
c) os gases resultantes da detonação
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SUBSTÂNCIAS A EVITAR (“UG”)
Estes valores podem afectar os tempos de reentrada
(pós-desmonte) em trabalhos subterrâneos
As razões (para evitar o ANFO, em “UG””) são bem conhecidas:
d) a contaminação das águas, do maciço e dos trabalhos http://66.212.167.146/MelancthonMegaQuarry/pdfs/Assessment_ANFO_Environment-Jan-2010.pdf
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SUBSTÂNCIAS A EVITAR (“UG”)
V
As razões (para evitar o ANFO, em “UG””) são bem conhecidas:
d) a contaminação das águas, do maciço e dos trabalhos
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SUBSTÂNCIAS A EVITAR (“UG”)
As razões (para evitar o ANFO, em “UG””) são bem conhecidas:
d) a contaminação das águas, do maciço e dos trabalhos
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SUBSTÂNCIAS A EVITAR (“UG”)
https://www.cdc.gov/niosh/mining/UserFiles/works/pdfs/faafp.pdf
© Orica31
ANFO FUMES PRODUCTION
https://www.cdc.gov/niosh/mining/UserFiles/works/pdfs/faafp.pdf
© Orica32
ANFO FUMES PRODUCTION
STP = Standard
Temperature &
Pressure
Como se comparam 15 l.CO/kg de explosivo
com a Directiva, que propõe 20 ml/m3?
Depende:
• da quantidade de explosivo (por ex: 300 kg/desmonte {5x5x4} – 4.500.000 ml.CO/desmonte)
• do volume da atmosfera confinada (por ex: fundo de saco com 15 m {15x5x5}, 12.000 ml.CO/m3)
• da ventilação existente (por ex: 10,6 m3/s, para 2 pes. – 50 l/s e 300 cv diesel – 35 l/s/cv)
• da densidade do contaminante em análise (acamamento? Se a cada renovação a concentração
reduzir 50% da concentração do contaminante – 12.000 ml.CO/m3 – são necessárias 10 renovações da
atmosfera para a concentração cair abaixo de 20 ml.CO/m3, o que com 10.6 m3/s demoraria ~5 min.)…
• do equipamento e do regime do fluxo de ar que renova a atmosfera (manga? insuflante?...)
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COMPARANDO COM A DIRECTIVA
~15
https://www.cdc.gov/niosh/mining/UserFiles/works/pdfs/faafp.pdf
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ANFO FUMES PRODUCTION
https://www.cdc.gov/niosh/mining/UserFiles/works/pdfs/faafp.pdf
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ANFO FUMES PRODUCTION
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DISPAROS (SECUND.) DE PIRITE
PERCEPÇÃO DA COMUNIDADE
TÉCNICA SOBRE O ASSUNTO
37
Autoridades (PSP):
© Orica38
EM PORTUGAL
Comunidade técnica
(inquérito realizado,
este ano, pelo
Eng. Manuel Tender,
para a sua Tese de
Doutoramento,
ver 3ª questão,
ainda não publicado):
© Orica39
EM PORTUGAL
Os critérios para escolha de inquiridos foram: possuírem uma ligação à área das obras
subterrâneas (quer na função de promoção, projeto, construção, fiscalização de obra,
investigação ou docência, quer na vertente mais ligada à produção, quer na vertente
mais ligada a áreas como a prevenção), e terem um mínimo de 5 anos de experiência
em desmonte com explosivos.
Obtiveram-se 30 respostas válidas de técnicos com uma experiência muito diversa.
As funções dos técnicos que responderam ao inquérito eram ligadas à prevenção
(26,7%), à produção (53,3%), à docência/investigação (16,7%) e projeto (3,3%).
Em termos de experiência, esta variava entre de 2 a 5 anos (6,7%), de 6 a 15 anos
(43,3%) e de mais de 15 anos (50,0%), com uma média de 17,9 anos de
experiência em obras subterrâneas.
SIM90%
NÃO10%
A utilização de emulsões minimiza o risco de inalação de gases perigosos
provenientes de detonação?
Noruega:
© Orica40
NOS PAÍSES NÓRDICOS
CONCLUSÕES
41
Comparação:
© Orica42
CONCLUSÕES: DIR. VS. DADOS
© Orica43
CONCLUSÕES: PRINCIPIO CONT.
© Orica44
IMPLICAÇÕES DA DIRECTIVA (UE)
2017/164 EM DESMONTES COM
RECURSO A EXPLOSIVOS????
Precisamos de 1 novo Decreto Lei nº 162/90 (RGSHT, M&P.)?
…e de outros específicos para obras subterrâneas (civis)?
… devia ser aproveitada a ocasião para resolver outras questões completamente
obsoletas nesse documento legal (com quase 30 anos de idade), por ex: =>
© Orica45
SEGURANÇA: DISPARO REMOTO
OBRIGADO !