Liderança de Ideia: Validação do Limiar de Alerta do Radar de Monitoramento da Estabilidade de Taludes na Mina de Ouro de Telfer

Líder de Prática Global da GroundProbe – Consultoria Geotécnica, Albert Cabrejo, e Chefe de Geotécnica, Peter Saunders

O radar de monitoramento da estabilidade de taludes da GroundProbe é a principal ferramenta de monitoramento na mina de ouro de Telfer, localizada no Grande Deserto de Areia no noroeste da Austrália. O SSR gerencia o risco de instabilidade dos taludes para funcionários e equipamentos no ambiente rochoso, íngreme e friável da mina de Telfer.

Impacto Econômico e para a Segurança

A exclusão de áreas de mineração de elevado valor devido ao risco para funcionários e equipamentos é parte de uma operação de mineração segura. A maioria das operações se dá por satisfeita quando os alertas são acionados poucos dias antes de uma ruptura, mas a exclusão precoce de valiosas reservas de minério e longos atrasos na produção podem ser onerosos. Rígidos controles de gestão do risco podem ser aplicados com base no pressuposto de que a taxa de deformação observada é considerável, porém, em muitos casos, os riscos não foram rigorosamente avaliados.

A análise para desenvolvimento de uma melhor compreensão e o gerenciamento eficaz do risco de dar continuidade à operação numa área em evidente risco de ruptura pode ser um exercício extremamente valioso para uma operação de mineração.

A aplicação eficaz de técnicas de previsão de rupturas em tempo real usando softwares de análise de velocidade, como o MonitorIQ, pode reduzir os riscos associados às rupturas de taludes e a interrupção das operações de mineração. O incorreto treinamento e documentação relacionados à justificativa do limiar de alerta é um possível risco considerável para os negócios, pois costumam ser considerados a primeira linha de defesa nas áreas de mineração de alto risco e exposição.

Plano de Resposta e Ação ao Acionamento

O software MonitorIQ da GroundProbe permite a aplicação de seis tipos de alerta, podendo ser aplicados como alertas cumulativos e ativados na sequência da ruptura. Alertas hierárquicos também são definidos para cada tipo diferente de alarme com limiares distintos, para serem acionados em sequência. Tais alertas podem ser alinhados com o Plano de Resposta e Ação ao Acionamento (TARP) geotécnico da localidade, uma política de respostas planejadas a eventos de alarme. A Figura 1 mostra em diagrama como os alertas do MonitorIQ podem ser alinhados com um Plano de Resposta e Ação ao Acionamento.

Metodologia de Aplicação dos Alertas

DOs alertas de deformação e velocidade costumam ser os tipos de alerta mais frequentemente aplicados e facilmente compreendidos no monitoramento de taludes. Com a identificação do aumento no nível de risco, os demais alertas cumulativos são aplicados. Parece que uma ampla gama de estratégias de alerta é aplicada no setor, sem que as tendências de deformação tenham sido previamente observadas antes da definição dos limiares de alerta. Com isso, os limiares de alerta tornam-se arbitrários ou vagamente baseados na experiência específica da mina. Além disso, a testagem dos limiares de alerta dos radares não é uma prática comum no setor.

Quando se aplica uma estratégia de alerta direcionada, as áreas que mostram sinais de deformação são isoladas e parâmetros de alerta são definidos para prevenir o acionamento de alertas indesejados por materiais não perigosos. Com a identificação de uma tendência de deformação linear, a velocidade é registrada, e um novo alerta de velocidade pode ser definido para alertar o usuário do início da aceleração no movimento do talude. Observada a aceleração do movimento no talude, o risco associado aumenta assim como o nível atribuído pelo Plano de Resposta e Ação ao Acionamento.

Nesse estágio, pode-se aplicar métodos de predição e definir alertas de velocidade inversa. À medida que tem início a ocorrência de falhas e formação de novas fraturas, alertas de estágio final, coerência e rastreamento podem ser definidos para alertar o engenheiro sobre a considerável deformação ou fratura da superfície do talude entre as varreduras ou sobre a aproximação da velocidade aos limites da capacidade do radar de monitorar com eficiência a deformação (> 7,85 mm/varredura).

Análise de Telfer

Foi realizada uma análise da adequação dos limiares de alerta e precisão da predição de rupturas na mina de Telfer, usando diferentes intervalos de 60, 180, 720 e 1.440 minutos. A Tabela 1 lista as rupturas submetidas à análise da validação do limiar de alerta.

Tempo Previsto para a Ruptura

Antes de cada ruptura, foi realizada uma predição, possibilitando um tempo adequado para a evacuação dos funcionários e maquinários da área de interesse. Aferiu-se o erro entre o horário atual da falha e o horário previsto de falha de cada ruptura. Os histogramas na Figura 5 mostra o erro de previsão para diferentes intervalos. As barras alaranjadas correspondem aos eventos nos quais a predição de falhas se deu uma ou duas horas antes ou depois do evento atual de falha. As barras vermelhas correspondem aos casos nos quais a predição de falhas foi superior a duas horas após o evento atual de falha.

A precisão do método de velocidade inversa para a predição de falhas em Telfer foi investigada mediante a aplicação de diferentes intervalos. A aplicação de um intervalo de 60 minutos resultou na predição de rupturas entre duas horas antes e três horas depois da falha. Um intervalo de 180 minutos resultou na predição de rupturas entre uma hora antes e quatro horas depois da falha. Um intervalo de 720 a 1.440 minutos resultou na predição de rupturas de até 14 horas após a falha.

Intervalos

A comparação da velocidade em vários intervalos provou-se uma útil técnica de análise. Os dados mostram que a aplicação de intervalos mais curtos resultou numa predição mais precisa das rupturas. Entretanto, o intervalo maior se mostrou útil para a detecção precoce de alterações consideráveis nas tendências de deformação, permitindo a detecção das tendências de ruptura até 36 horas antes da falha. É preciso encontrar um equilíbrio entre o uso de intervalos curtos com menos dados “ruidosos” usáveis e de intervalos mais longos com dados estáveis e tendências claras.

Limiares de Alerta da Velocidades

As rupturas em Telfer podem ser usualmente descritas como falhas rápidas e friáveis em que limiares de velocidade relativamente altos não costumam proporcionar o devido período de notificação antes de uma ruptura. A aplicação de um limiar de alerta de velocidade de 1 mm/h com intervalo curto de 60 minutos resultou em frequentes alertas indesejados devido a “ruídos” nos dados. Quando testado em ruptura anteriores, o limiar de 2 mm/h resultou em um período de notificação insuficiente. Em todos os casos testados, a velocidade de 1,5 mm/h se provou adequada. Esse valor é passível de ser ainda mais refinado com repetidas análises retrospectivas contínuas.

Limiares de Alerta de Deformaçãos

Os alertas de deformação raramente eram aplicados em Telfer naquela época, mas os resultados sugerem que sua aplicação pode fornecer uma camada adicional de controle quando em conjunto com alertas de velocidade e outros cumulativos. Um alerta de velocidade de 1 mm/h havia sido aplicado anteriormente com sucesso limitado devido aos frequentes alertas indesejados causados por ruídos nos dados. Um limiar de deformação de 4 mm/4 h poderia ser aplicado como uma alternativa viável, representando a mesma taxa de deformação com menor suscetibilidade de acionar alertas indesejados. Um limiar da magnitude da deformação de 4 mm foi acionado em todos os cenários com a devida notificação, embora se tenha observado que a queda de uma pequena rocha analisada acionou esse alerta apenas 49 minutos antes da ruptura. Portanto, um alerta de deformação sozinho pode não ser apropriado para quedas muito pequenas de solo. Em todos os casos, deve-se aplicar algum grau de julgamento de engenharia, sendo fundamental a análise cuidadosa dos dados.

Novos Projetos de Mineração

Nenhuma ruptura é igual a outra, fazendo-se necessário uma abordagem diligente em multicamadas na determinação dos intervalos de alerta preliminares. Sem nenhum histórico de rupturas ou dados de referência, a única forma confiável de determinar os limiares de alerta preliminar é monitorando os dados em tempo real, aferindo a velocidade e definindo o acionamento de alertas.

A aplicação de um limiar quantitativo de velocidade ou deformação deve ser somente uma pequena parte de uma abordagem estratégica mais detalhada ao monitoramento de taludes e gestão do risco de rupturas. Com um processo de predição de rupturas bem definido, pode-se reduzir o risco a um nível aceitável em algumas circunstâncias para permitir a continuidade da mineração em áreas onde existe uma deformação progressiva do talude. Isso tem o potencial de agregar valor considerável às operações, especialmente em “sistemas flexíveis” nos quais os taludes podem sofrer aceleração por longos períodos antes de uma ruptura funcional.

Conclusão

O limiar de alerta de velocidade de 1.5 mm/h provou ser o período de notificação mais apropriado, com acionamento médio de 6,96h antes da falha. Os alertas de deformação de 4 mm/4 h e 6 mm/4 h também se mostraram apropriados, com acionamento dos alertas superior a cinco horas antes da falha. Os intervalos mais curtos geraram predições mais precisas das falhas. O erro de predição do intervalo de 1.440 minutos variou de 0 a 14 horas após a falha enquanto o erro de predição calculado do período de 60 minutos variou de 2 horas a 3 horas após a falha.

A velocidade antes da falha foi analisada em intervalos de 1 e 24 horas. Com a observação da velocidade nos dias precedentes à falha, tendências consideráveis foram identificadas até 36 horas antes da ruptura em todos os casos. Comparativamente, na observação da velocidade nas horas precedentes à falha em mm/h, as tendências progressivas só começaram a se tornar evidentes cerca de duas horas antes da falha. Pode-se então concluir que a análise com intervalos mais longos pode ser útil para a detecção precoce do início das falhas nos taludes.