DESENVOLVIMENTO DE LAVRA A CU ABERTO E SUBTERRNEA3 e 4 aula Operaes Unitrias na MineraoProf. Lucas de Castro Rocha

OPERAES UNITRIAS

Nos estgios de explorao, desenvolvimento e explotao da minerao, as atividades so executadas de forma cclica.

Especificamente na lavra, essas operaes seguem uma srie de procedimentos fundamentais para liberar e transportar o minrio e/ou estril at o seu destino. Esses procedimentos so designados operaes unitrias

CICLO BSICO DA MINERAO

DESENVOLVIMENTO DE MINA (ACESSOS)

O desenvolvimento mineiro considerado a terceira fase da minerao ou a segunda da industria mineral, em que so desenvolvidos os trabalhos de infra-estrutura, com o objetivo bsico de facilitar a lavra de uma jazida mineral; trata-se das tarefas ou servios de abertura de uma jazida onde a mina entra em contato com a superfcie atravs de um ou mais acessos.

Esta fase deve ser executada desde que espontaneamente pressuposto o corpo mineral tenha sido favoravelmente explorado e provado ser uma jazida mineral economicamente lavrvel. Nesse sentido, o corpo mineral dever ter sido devidamente explorado ou detalhado.

O desenvolvimento pode se distinguir dos outros servios executados na fase de explorao pela sua finalidade de incubao da mina para a lavra envolvendo os servios necessrios para uma boa eficincia e segurana dos trabalhos mineiros, tais como: vias de acesso, de ventilao, de transporte, de esgotamento, etc.

TIPOS DE DESENVOLVIMENTO O desenvolvimento pode ser classificado pela forma como efetuado em uma jazida mineral. A classificao pode ser de acordo com as caractersticas determinadas por fatores como:

Influencia econmicaDistribuio 3-D dos teores de minrioSegurana, higiene e respeito pela legislaoEfeitos das operaes subsidirias (ventilao, drenagem, redes eltricas, de gua e ar comprimido.)Geomorfolgica (parte da geografia fsica que tem por objeto a descrio e a explicao do relevo terrestre atual baseadas no estudo de sua evoluo.)Geomecnica ( o estudo do comportamento mecnico dosoloe dasrochas. Divide-se em duas disciplinas principais: amecnica dos solosemecnica das rochas.

Portanto os tipos de desenvolvimento podem ser agrupados:

Superficial ou Subterrneo:

Este tipo de desenvolvimento considerado Superficial ou subterrneo quando efetivado conforme a disposio da jazida mineral, prxima a superfcie ou no interior do terreno (sub-superfcie em relevante profundidade). Corresponde a maioria dos tipos de desenvolvimentos realizados nos empreendimentos mineiros em escala global.

O desenvolvimento em Surface mining (minerao a cu aberto) efetuado quando a jazida mineral encontra-se em profundidade relativamente pequena, prxima a superfcie, ou quando a sua disposio a mais favorvel economicamente.

Desenvolvimento superficial

Desenvolvimento superficial

Em underground mining (subterrneo), o desenvolvimento ocorre quando a jazida mineral est a grandes profundidades, ou quando no seja vivel o surface mining; no caso de no satisfazer os investimentos aplicados numa obra de abertura superficial (situaes em que a jazida possui forma vertical ou inclinada).

DESENVOLVIMENTO PRECEDENTE OU SIMULTNEO COM A LAVRA Quando executado antes do incio do processo de lavra ou paralelamente com essa atividade, mantendo sempre uma quantidade da jazida desenvolvida. Em alguns casos o material estril distribudo nos trechos j lavrados em alguns caos de acordo com o mtodo de lavra utilizado como, por exemplo, o strip mining.

O esquema acima mostra o desenvolvimento precedente lavra, para extrair o minrio do corpo 2 (maior em volume e teor), e o desenvolvimento paralelo a lavra, na extrao do corpo 1 (menor em volume com teor inferior ao do corpo 2). Qual seria o mais vivel nesta situao?

DESENVOLVIMENTO SISTMICO OU SUPLETIVO Esse tipo de desenvolvimento demonstrado quando os trabalhos so efetuados segundo um projeto global, em articulao com o mtodo de lavra. Por outro lado, os servios so executados eventualmente para atender vrios interesses do projeto como um todo ou dos estabelecimentos locais, tais como vias de arejamento ou drenagem, sadas de emergncia, etc. O desenvolvimento Sistmico pode abranger as vias de acesso e outro tipo de desenvolvimento, o lateral ou subsidirio em que so realizadas as vias conectivas ao corpo a partir das passagens principais de acesso e dos demais servios mencionados, quase sempre executados em um nvel da mina (se subterrnea ou a cu aberto) ou, s vezes, nos inter-nveis.

O desenvolvimento supletivo especificado por conformidades locais, tais como a resistncia do terreno onde ser executada a via de servio, no minrio ou no estril, etc

DESENVOLVIMENTO PRODUTIVO OU TIPO OBRA-MORTA So considerados desenvolvimentos produtivos/obra-mortas de acordo com a produo de materiais minrio/estril, segundo sua localizao da jazida, nas encaixantes ou nos terrenos prximos ao corpo mineralizado. Desenvolvimentos produtivos so aqueles que geram a extrao do minrio. Quanto aos de obras-mortas vale ressaltar que, excludos os trabalhos de unidades de desmonte ou frente de lavra, uma jazida mineral pode ser desenvolvida para dar nfase aos trabalhos de extrao do minrio, porm, quando os servios de explotao esto em fase de recesso ou pausa, por questes diversas, o planejamento da mina pode ser alterado e a mina desenvolvida durante a paralisao de acordo com um plano de lavra.

Conforme forneam substncias teis ou estril, segundo sua locao na jazida, nas encaixantes ou em terrenos vizinhos. O fornecimento de material til seria desejvel, por compensar, parcial ou totalmente, as despesas da execuo; mas, excludos os trabalhos de estabelecimento de unidades de desmonte ou frentes de lavra, as finalidades principais dos desenvolvimentos transportes rpidos e eficientes, ventilao, drenagem, etc impem regularidade de traados e distanciamento dos locais de desmonte, conduzindo comumente locao no estril, isto , a obras mortas. Estas, pela maior regularidade, menor custo de manuteno, no imobilizao de minrio como piso ou pilares de proteo, etc, so comumente mais econmicas, embora no forneam recuperaes imediatas, por fornecimento de minrio.

Um exemplo sobre desenvolvimento em obra-morta se d quando em uma mina a cu aberto, paralisada, realizado o decapeamento (retirada do estril ou material de cobertura do corpo mineral) para posterior retomada das operaes de extrao. (veja a imagem abaixo)

Fase de Decapeamento/Desenvolvimento tipo Obra-morta: Mina de cobre do Sossego PA - os trabalhos de desmonte ocorrem somente no estril para posterior retirada do minrio.

DESENVOLVIMENTO LEGTIMO OU DE EXPLORAO Estes so realizados segundo apresentem ou no o desgnio dependente de complementar a explorao da jazida, para o fornecimento de melhores detalhes do corpo, cuja inteno primordial o conhecimento da jazida mineral. Um desenvolvimento Legtimo (Puro) pode ser considerado um desenvolvimento Produtivo devido a este produzir o material de interesse (minrio), ou Sistmico, por estar de acordo com o plano geral ou, ainda, Precedente caso seja realizado antes dos trabalhos de lavra, pois comea a produzir minrio precoce. No entanto no pode ter semelhana a uma obra-morta, por no prestar jus a ausncia de produo. O desenvolvimento de carter exploratrio ir servir apenas para angariar detalhes do corpo mineral que no foram possveis de ser alcanados no momento da pesquisa e explorao ou somente da explorao mineral.

ACESSOS

A minerao a cu aberto requer, no mnimo, uma via ou mais, dependendo da configurao do corpo, para lavrar o depsito at a profundidade do pit final.

Em geral, existem trs consideraes a serem tomadas na construo de uma estrada final. Estes fatores so o grade (inclinao ou rampa), a largura e a locao.

Como regra geral, o melhor grade est na faixa de 8 a 12%, que a taxa normal permitida para resistncia a rolagem. Em condies climticas severas (neve, chuvas) a tendncia pela reduo da inclinao.

A largura da estrada determinada elo tipo de transporte selecionado. A regra geral projetar estradas com largura no inferior a 31/2 a largura da unidade de transporte. Este valor deve ser levemente acrescido nas curvas.

A locao da estrada final talvez a tarefa mais difcil. Existem dois aspectos a serem considerados. O primeiro o tempo no qual a estrada ser locada. Idealmente, deve ser locada to logo quanto possvel, de modo a evitar construes temporrias. A estrada final ir, certamente, delimitar o limite do banco em cada horizonte, com o progresso da lavra at atingir a profundidade final do pit.

Os principais objetivos do projeto de estradas para minas a cu aberto so:Eficincia das operaes mineiras;SeguranaFatores a serem considerados no design de estradas em minas a cu abertoCusto mnimo para transporte de minrio e estril para fora do Pit, ao longo da vida til da mina;Mnimo de trfego, mxima segurana e rpido acesso para as operaes mineiras;Restries reas de instabilidade de taludes;Vida til longa da estrada. Isto implica na reduo dos custos de construo, operao e demanda de material para construo

Outros fatores incluem a localizao do corpo de minrio, usina de tratamento, ptio de estocagem, depsito de estril, restries ambientais etc. Todos estes fatores tm direta relao com o Lay-out, geometria e materiais de construo da estrada

TIPOS DE ACESSOS:

As vias de acesso so desenvolvimentos bsicos que permitem atingir a jazida em um ou vrios horizontes, e o escoamento das substncias desmontadas. Quando da sua escolha e locao devem ser levadas em conta, entre outras condies, a topografia local, a morfologia da jazida, o tipo de lavra, a independncia na extrao das safras, os custos, a produo desejada, etc.

A ) Acessos em servios superficiais:

Em lavra a cu aberto, as vias de acesso so, comumente, simples estradas principais, convenientemente construdas para possibilitar a lavra dos diversos bancos, que verticalmente dividem e jazida. Em certos casos especiais outros acessos, que no as estradas, podem ser utilizados, como tneis, planos inclinados, poos verticais e, at mesmo, simples furos de sonda (lavra de petrleo e gases, sais solveis, etc.).

O traado desses acessos requer conhecimento bem detalhado da jazida, dependendo fundamentalmente da topografia, como j foi dito das produes visadas, dos equipamentos utilizados no transporte, etc. que sero condicionadores das larguras, greides, raios de curvatura, etc.

Os diferentes tipos de acesso, em lavra a cu aberto, podem ser agrupados em:

a.1)Sistema de zig-zag ou serpentina:

A estrada de acesso se desenvolve por vrios lances, com declividade compatvel com o tipo de transporte. Os diversos lances so concordados por curvas de grande ou pequeno raio, plataformas horizontais ou plataformas de reverso de marcha. Apresentam a vantagem de imobilizarem pequena rea horizontal, com a desvantagem de uma baixa velocidade de transporte.

O Sistema de zigue-zague ou Serpentiforme tem uma vantagem que a movimentao em pequenas reas de horizontalidade. Por outro lado a desvantagem est na baixa velocidade de transporte.

Serpentina, entendeu o porqu do nome?Via em zig-zag ou serpentina

Via em zig-zag ou serpentina

a.2) Sistema de via helicoidal contnua:

Usado para jazida de grande rea horizontal, em cavas profundas, este sistema se constitui numa via contnua, em hlice, apresentando lances planos e outros em declividade. O acesso executado medida que vo sendo extradas as fatias horizontais, compreendidas no ncleo da hlice.

Via helicoidal

Formato Helicoidal

a.3) Sistema de planos inclinados e cu aberto:

Sistema aplicvel a jazidas de pequena rea horizontal, em cavas profundas. A inclinao dos planos vai desde a valores compatveis com o uso de correias transportadores at a cerca de 80 graus, para o uso de equipes que trafegam sobre trilhos. O minrio dos bancos descarregado em chutes que alimentam as equipes e estes, por sua vez, basculam em chutes fora da cava, que alimentaro trens ou caminhes.

a.4) Sistema de suspenso por cabos areos:

Aplicvel a cavas profundas e de pequena rea horizontal, tal sistema, hoje em desuso, foi muito utilizado nas minas de diamantes de Kimberley. O minrio carregado em caambas iveis e despejado em chutes superficiais, para posterior transporte. Os cabos de suspenso se estendem sobre a cava, suspensos por uma ou vrias torres especiais.

a.5) Sistema de poo vertical

Um o mais poos verticais, prximos da cava, so ligados aos bancos por travessas dotadas de chutes, para carregamento de equipes que faro o transporte vertical, descarregando em silos na superfcie. O sistema tem produo diria limitada, mesmo que o transporte horizontal, at aos chutes do poo, se faa por ps carregadoras.

a.6) Sistema de adito inferior

Utilizvel para minas lavradas em flanco ou, em casos que a topografia permite, para lavra em cava. Consiste de um adito sob o minrio, associado e uma caixa de minrio que se liga aos vrios bancos por travessas. Do adito minrio transportado para chutes externos, por veculos compatveis com as dimenses de sua seo.

a.7) Sistema de funil:

Consta de um poo inclinado ou vertical, na encaixante, conectado ao corpo de minrio por uma travessa da qual partem subidas at varar na superfcie. O minrio desmontado no fundo da cava em cones concntricos com as subidas, comumente verticais, sendo dispensado o uso de bancos. Por estas subidas o minrio atinge a travessa, indo ter ao poo, donde iado para a superfcie. Existem outros sistemas iguais, que abrangem toda a rea da cava. Tal sistema foi parcialmente usado pela Meridional de Lafaiete, na lavra de mangans.

a.8) Sistema De Suspenso Por Cabos:

Aplicvel a cavas profundas e de pequena rea horizontal, atualmente de limitada utilizao. Tal sistema foi muito utilizado nas minas de diamantes de Kimberley. Os cabos de suspenso se estendem sobre a cava de pequena rea, suspensos por uma ou vrias torres especiais. Pode haver uma nica torre, neste caso, o cabo trilho fixado junto frente de carregamento por forte cavilha.

Uma das formas mais usuais deste mtodo se d pelo auxilio de duas torres, sendo uma mvel e a outra fixa. O acesso de equipamentos e de trabalhadores feito por rampas, ligando os diversos bancos ou desenvolvidas lateralmente, nas paredes contnuas. O minrio carregado em caambas iveis e despejado em chutes superficiais, para posterior transporte.

b) Acessos em servios subterrneos:

So os mesmos vistos na explorao subterrnea (poos verticais ou inclinados e tneis), distinguindo-se daqueles mais pela finalidade que pela natureza, embora sejam, normalmente, de maiores sees, maior regularidade de trao e locao diversa dos de pesquisa.

A opo por este ou por aquele tipo de acesso, de um modo geral, pode ser assim resolvida:

b.1) Em terrenos planos ou pouco acidentados:b.1.1) Corpos verticais ou horizontais poo vertical, fora do corpo.b.1.2) Corpos inclinados poo vertical (na capa, na lapa, de transio); no plano inclinado, na lapa ou no corpo.b.2) Em terrenos acidentados:Poo vertical, poo inclinado ou tnel, na capa, na lapa ou no corpo.

*Capa: massa encaixante sobrejacente a jazida. A subjacente denomina-se lapa. Em jazidas verticais no possivel a distino entre capa e lapa. Nas onduladas ou falhadas, a rocha que constitui a capa em um trecho pode corresponder a lapa em outra. No se trata, portanto, de uma questo de natureza da rocha, mas de sua posio relativa a jazida.

*Lapa: denominao aplicada ao bloco que se situa abaixo de uma falha, quando esta e inclinada ou horizontal. Quando a falha e vertical essa distino no existe.

Diviso da jazida

A lavra de uma jazida de razovel potncia e extenso em profundidade requer que se tomem unidades menores para desmonte e manuseio o material desmontado. Portanto, terminada a explorao, necessrio iniciar-se o desenvolvimento mais amplo e volumoso da jazida, tornando-a facilmente acessvel, dividi-la em setores apropriados lavra, os quais se podem ento arrancar progressiva e sistematicamente, racionalizando, assim, as operaes de extrao.

Assim, a diviso de uma jazida formar uma unidade prpria, que dever obedecer aos seguintes requisitos:

Acesso fcil;Transporte fcil (ferramentas, mquinas, escoramentos, pessoal, etc.);Arranque independente, a ser executado por determinado nmero de mineiros;Extrao dos minrios fcil;Ventilao independente (para minas subterrneas), etc.

a) Diviso vertical da jazida:

A diviso vertical obtida mediante planos horizontais, abstratos, denominados nveis. Poucas so as jazida que podem ser lavradas sem antes dividi-las em pisos ou nveis. Apenas as horizontais ou as de pouca potncia e mergulho fogem a esta regra.

Numa lavra, a cu aberto, estes nveis correspondem aos bancos de lavra e seu distanciamento a prpria altura dos bancos. Numa mina subterrnea, os nveis so materializados por cabeceiras e travessas, ligando a via principal de acesso ao corpo, ou dentro do corpo. O espao compreendido entre dois nveis consecutivos denominado internvel. claro, portanto, que a designao mineira de nvel corresponde aos servios executados a partir do horizonte de referncia no internvel adjacente. A separao entre nveis varia de uns poucos metros at cerca de 30 m ou mais, em lavra a cu aberto e entre 15 m e 150 m, em lavra subterrnea.

Nas minas subterrneas comum haver nova subdiviso dos nveis, por outros planos horizontais, resultando os subnveis. Por sua vez, cada subnvel, ou um nvel no subdividido, pode sofrer novas divises verticais, com alturas menores, correspondentes s atingveis no desmonte de cada lance, denominadas tiras ou retas.Em casos mais raros, a diviso em tiras pode ser feita por planos inclinados, paralelos s paredes do corpo. So as tiras inclinadas, cujas alturas correspondem s atingveis no desmonte de cada lance.

Os diversos nveis so designados, comumente, em ordem descente, por algarismos cardinais e, s vezes, por suas cotas. Os subnveis so designados, normalmente, pela ordem de lavra, por algarismos ordinais e, de modo anlogo, so designadas as tiras.

b) Diviso horizontal da jazida:

Os bancos, em lavra a cu aberto, e as prprias tiras, em lavra subterrnea, constituiriam unidades ainda muito volumosas para desmonte subterrneo pois, embora limitada, a seo horizontal se estenderia por toda a largura e pela extenso do corpo, no horizonte considerado. E no s haveria muita dependncia dos trabalhos de lavra numa frente nica, como as necessidades normais de blendagem (mesclagem) dos produtos no se tornariam possvel.

No caso de lavra por bancos, a cu aberto, os blocos ou setores de lavra costumam ser marcados a tinta na fase do prprio banco, estabelecendo-se os limites dos diversos blocos. Na lavra subterrnea a diviso obtida por planos verticais, abstratos, ou materializados nos seus traos nos planos horizontais por galerias. Em casos mais raros esses planos podem ser inclinados, em vez de verticais. As massas de mineral delimitadas por esses planos verticais e por dois nveis sucessivos so denominados blocos quarteires ou setores de lavras.

Excepcionalmente, esses blocos podem ser delimitados por dois subnveis sucessivos, ou mesmo, por duas tiras sucessivas. Os blocos so verticalmente subdivididos em massas menores, constituindo os painis.

No caso das minas subterrneas, cada setor de lavra constitui uma unidade independente, com seu pessoal prprio. Alm disso, os diferentes setores de lavra devem estar de tal forma dispostos, que o trabalho de um deles no v influir nos outros. Um setor de lavra deve ser suficientemente grande para que o arranque do mineral til a contido reembolse todos os investimentos nele efetuados, incluindo os trabalhos e desenvolvimento. Por outro lado, no dever ser maior que o necessrio, para que o transporte no resulte demasiadamente difcil e o acesso do pessoal s frentes no seja excessivamente fatigante, nem requeira demasiado tempo.

FIM !!!