UNIVERSIDADE FEDERAL DE PERNAMBUCO CENTRO DE TECNOLOGIA E GEOCINCIAS

DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA DE MINAS

APOSTILA DA DISCIPLINA:

MTODOS DE LAVRA CU ABERTO

Prof. Jlio Csar de Souza

Recife, janeiro de 2001

2 DISCIPLINA: MTODOS DE LAVRA CU ABERTO

- 1.Introduo.....................................................................................................................................4

- 2. Desenvolvimento (vias de acesso, traado da cava, relao estril/minrio, talude final do pit, tipos de acesso)..............................................................................................................................12

- 3. Mtodos de descobertura (equipamentos, sistemas de descobertura)........................................18

- 4. Mtodos de lavra cu aberto...................................................................................................25 - Tipos bsicos - Seleo do mtodo de minerao - Minerao de plceres - Open pit mining - Strip mining - Quarry mining - Glory hole methods

- 5. Ciclo bsico de minerao cu aberto (operaes unitrias)..................................................31 - Desmonte com explosivo - Carregamento do material desmontado - Escavadoras cclicas e contnuas - Transporte de material desmontado

- 6. Sistemtica da minerao cu aberto......................................................................................35

- 7. Aplicao de minerao cu aberto.........................................................................................36 - Minerao de carvo - Minerao de minerais industriais - Minerao de cobre - Minerao de ferro - Minerao de plceres (minerais pesados) - Minerao de turfa e linhito - Minerao de rochas ornamentais

- 8. Planejamento e dimensionamento de operaes em open pit e quarry mine......................41 - Planejamento a longo prazo - Planejamento a curto prazo -

- 9. Drenagem e esgotamento de guas pluviais e de infiltrao.....................................................47

- 10. Dimensionamento de equipamentos e processos.....................................................................49 - Altura total de despejo (dragline e shovel) - Plano de fogo (explosivos) - Tratores e equipamentos auxiliares - Dimensionamento de escavadoras para mina de carvo (Usina de Candiota) - Produo horria de escavadoras cclicas - Dimensionamento de frota de caminhes - Dimensionamento de extrao de depsito de saibro

3

- 11. Disposio de rejeitos de lavra................................................................................................63

- 12. Critrios econmicos para deciso entre lavra cu aberto e lavra subterrnea.....................67

- 13. Custos unitrios de produo...................................................................................................69

- 14. Caracterizao ambiental.........................................................................................................70 - P / poeira - Rudos - Vibraes - Rejeitos slidos (deposio e barragens)

4 1. INTRODUO

MINERAO: ramo da Engenharia como sendo a cincia e a arte de conduzir as operaes extrativas principais, tendo em vista:

a) Obter o melhor rendimento do trabalhador em ton/homem/dia; b) Obter o melhor rendimento do equipamento mecanizado visando o menor investimento; c) Obter o menor custo por unidade produzida; d) Obter a maior salubridade e segurana dos mineiros; e) Evitar a lavra predatria e ambiciosa preservando as reservas futuras e o meio ambiente.

De modo geral a minerao cu aberto proporciona um acrscimo de produtividade no trabalho em relao minerao em subsolo, apesar de, s vezes, declinar no aspecto qualidade do produto (ROM).

Esse aumento de produtividade teve origem aps a 2a grande guerra com a introduo de novos explosivos, novas mquinas de perfurao, aumento da capacidade das mquinas de desmonte, melhoria dos processos de beneficiamento dos minerais e uso de mquinas eltricas de grande capacidade (mquinas auxiliares, de desmonte, carregamento e transporte).

Preponderantemente se prefere minerar por mtodos de superfcie carvo, cobre, ferro, argila, gesso, fosfato, calcrio, areia, brita, pedras de construo e rochas ornamentais.

Os fatores de controle que determinam a escolha do mtodo de lavra entre minerao cu aberto e minerao subterrnea so os custos de minerao, recobrimento de estril e disseminao do teor. A relao estril/minrio o fator de controle no custo comparativo de minerao por mtodos de desmonte cu aberto contra os mtodos de minerao em subsolo. A relao limite (stripping ratio) no deve nunca ser ultrapassada.

Existem diversos mtodos e equipamentos para realizao das operaes unitrias necessrias extrao dos diversos minerais de interesse econmico sendo as principais atividades extrativas em superfcie as seguintes:

- Minerao de minrios metlicos (open pit) - Minerao de carvo (corte e aterro, countor mining, continuos miners) - Minerao de brita e minerais industriais (open pit) - Minerao de aluvies (desmonte hidrulico, dragagem) - Minerao de rochas ornamentais

As propriedades geomecnicas das rochas tem influencia direta na seleo do mtodo de lavra mais apropriado para extrao de determinado bem mineral e na seleo do tipo de equipamento a ser utilizado. A escolha do equipamento, mtodo de acesso e dos sistema de explotao depende em grande parte das propriedades fsico-mecnicas da substncia mineral e das rochas encaixantes, da forma geolgica do jazimento e do relevo da superfcie.

As principais propriedades das rochas so: dureza, resistncia, peso especfico, porosidade, fragilidade, umidade e anisotropia. Entre os fatores mais importantes para seleo de equipamentos esto a dureza do minrio e estril, densidade aparente e in situ, resistncia e umidade. Com esses fatores os ngulos de talude do pit final e de trabalho podem ser determinados.

5 Outros aspectos importantes na seleo e planejamento das atividades extrativas cu aberto se referem a drenagem natural da regio e presena de gua subterrnea na rea da mina.

Todas essas variveis devem ser cuidadosamente analisadas para escolha correta do mtodo de extrao e equipamentos afim de que o sistema projetado proporcione a maior produtividade com o menor custo, respeitando as regras bsicas de segurana dos trabalhadores e preservao do meio ambiente.

O ciclo de operaes unitrias bsicas, presentes na maioria das mineraes cu aberto o seguinte:

Descobertura => perfurao => carga e detonao => carregamento => transporte

Essas operaes ocorrem concomitantemente, com exceo da detonao, que exige a retirada do pessoal e maquinrio da rea a ser desmontada por razes de segurana.

PERFURAO:

Os diferentes mtodos de perfurao de rochas se classificam em: - Perfurao a percusso - Perfurao rotativa - Perfurao trmica

A seleo de perfuratrizes se faz segundo a perfurabilidade da rocha, que se mede pelo avano em mm/min ou min/m.

A figura 1 (Novitzki) mostra o efeito da perfurabilidade da rocha sobre o custo de penetrao. Geralmente o custo mais baixo se obtm em rocha branda at dureza mdia com perfurao rotativa (rotary), em rocha dura com perfurao percussiva e em rocha muito dura (taconitos) com perfurao trmica. As perfurao percussiva e rotativa so competitivas em rochas com dureza mediana at dura.

Perfurao percussiva:

Na perfurao a percusso a energia gerada pela presso de ar que atua sobre o mbolo transmitida por impacto broca. A potncia do martelo sobre o mbolo igual energia por golpe multiplicada pelo nmero de golpes por minuto. A potncia e a penetrao aumentam com o aumento da presso de ar comprimido.

O efeito da perfurao obtido pelo impacto da broca de ao contra a rocha. A broca de ao se move com movimento vertical alternativo e o dispositivo de percusso pode atuar por gravidade ou por uma fora externa aplicada mecanicamente.

As perfuratrizes pneumticas percussivas so as mais utilizadas no momento dentro dessa classificao de perfurao percussiva. Elas quebram a rocha com golpes de alta freqncia (2.000 ciclos/min) e alta energia. O mbolo se move com movimento alternado dentro de um cilindro graas ao ar comprimido que entra atravs de uma vlvula, regulado por um mecanismo de

6 distribuio. A broca tambm gira com certo ngulo aps cada golpe. Alm disso o cilindro avana medida que progride a perfurao. As partculas de rocha so retiradas de forma contnua por meio do ar comprimido. As perfuratrizes pneumticas so utilizadas para execuo de furos de pequeno dimetro em rocha dura ou para furos de dimetro maior onde no possvel a utilizao de carretas de perfurao (terrenos ngremes sem acesso para veculos).

As perfuratrizes providas de rotao mediante barra ranhurada podem perfurar furos de 2 6 at 30 m de profundidade. A velocidade de perfurao varia em granito de 9 a 18 m/h e em calcrio entre 21 a 45 m/h.

Com exceo de pequenos martelos pneumticos manuais, a maioria das perfuratrizes de superfcie so montadas sobre meios de transporte autopropulsores. A coluna portadora do mecanismo de rotao e avano permite a perfurao de furos verticais, inclinados e horizontais.

Para grandes produes se utilizam carretas de perfurao sobre rodas e em unidades maiores, sobre esteiras (maior estabilidade e contrapeso). O equipamento de perfurao est montado sobre uma coluna sendo o movimento de avano transmitido perfuratriz por uma barra com filete, correntes e cilindros hidrulicos. Nos tipos mais comuns a presso de alimentao para o avano pode chegar a 300 kg.

As carretas de perfurao leves, para furos de 2 a 4 at mais de 30 m de profundidade, pesam de 3.000 a 6.000 kg. Esto equipadas com perfuratrizes de 3 a 5 e requerem de 600 a 900 pcm de ar a presso de 100 psi.

As carretas de perfurao pesadas, de 8.000 a 14.000 kg, so utilizadas para furos de 4 a 6at mais de 30 m de profundidade. Sua coluna de perfurao uma torre rgida e podem ser providas de aparatos para captao de p, macacos hidrulicos para nivelamento e equipamento para manejo automtico de hastes e brocas de perfurao.

Na perfurao percussiva se utilizam 3 tipos principais de brocas: - broca em cruz com 4 pastilhas de carbureto de tungstnio, - broca tipo cinzel com uma pastilha de carbureto de tungstnio, e - broca de percusso tipo botton com cilindros de carbureto de tungstnio.

Para seleo do equipamento de perfurao percussiva deve-se considerar os seguintes fatores: tipo de rocha (dureza e abrasividade), tamanho e profundidade dos furos, forma do terreno, volume da produo e custo do equipamento. Alm disso, o equipamento de perfurao est diretamente relacionado com o tamanho do britador e do equipamento de carregamento.

Perfurao rotativa:

A perfurao rotativa o mtodo de perfurao mais universal. Pode ser utilizada em material muito brando, com a utilizao de brocas cortantes, e em rochas de dureza mdia a at muito duras, com a utilizao de brocas rotativas. As carretas de perfurao para rochas brandas podem perfurar de 250 a 360 m por turno de 8 h.

O acionamento para equipamentos de perfurao por rotao pode ser um motor diesel ou eltrico. Durante a perfurao, o maior consumidor de energia o compressor, cuja potncia pode alcanar 400 CV. A velocidade de rotao varia entre 30 e 120 rpm.

7 As brocas rotativas atacam a rocha por abraso , corte, ruptura ou por ao combinada destes processos de fragmentao. Todas as perfuratrizes utilizam um sistema se empuxo sobre a rocha para fragment-la eficientemente. A carga axial varivel segundo o tipo de rocha alcana, em rochas mais duras, at 2.000 kg/cm de dimetro da broca. A fora de empuxo obtida pelo peso da coluna de barras e pelo acoplamento de uma parte do peso da carreta de perfurao atravs de cilindros hidrulicos, cabos ou correntes. Para a perfurao de furos de grande dimetro so necessrias carretas de perfurao pesadas (at 80.000 kg).

A limpeza dos furos realizada atravs da circulao de ar. A limpeza com gua empregada unicamente quando a afluncia de gua no furo demasiado grande.

A penetrao de brocas em formaes duras com granito, ferro duro e taconito varia de 5 a 9 m/h. Rochas de dureza mdia podem ser perfuradas com velocidades da ordem de 9 a 24 m/h. A perfurao de rochas brandas muito rpida, de 30 a 90 m/h e com freqncia limitada mais pela capacidade da mquina de evacuar os detritos de perfurao do que pela penetrao do trpano.

O custo de perfurao depende muito da dureza da rocha e deve variar entre 0,30 $/m em rocha muito branda at 6 $/m em materiais muito duros.

Perfurao trmica:

Entre os processo trmicos, com exceo da abertura de canais laterais em rochas ornamentais com a utilizao de flame jet, o nico utilizado em minerao o jet piercing, desenvolvido pela Linda Air Products Corp.

O mtodo consiste em obter o orifcio por esquentamento rpido da rocha a alta temperatura pelo efeito de uma chama de gs de alta velocidade. O aumento brusco e rpido da temperatura causa uma quebra contnua da rocha por ao do trincamento, sendo desprezvel a fuso da rocha. O mtodo s econmico para furos de 6 a 10 em rochas onde as perfuratrizes convencionais no do resultados eficientes.

A eficincia dessas perfuratrizes depende sobretudo da capacidade da rocha de trincar-se. Resultados particularmente bons foram obtidos na perfurao de taconitos.

Seleo de perfuratrizes:

Na seleo de perfuratrizes os fatores mais importantes so: - dureza do terreno, que determina o tipo de mtodo de perfurao e bit, - tonelagem diria da mina, que afeta o tamanho e consumo de energia.

A perfuratriz diesel possui grande mobilidade em comparao com a perfuratriz eltrica que tem baixo custo de manuteno mas necessita mo-de-obra extra para movimentao do cabo de alimentao.

CARREGAMENTO:

Em minerao cu aberto utilizam-se amplamente as escavadoras de uma caamba e de caambas mltiplas. Dentro das escavadoras de caamba nica predominam as ps carregadeiras

8 (traxcavator), shovel e dragline. Entre as escavadoras de caambas mltiplas destacam-se a p mecnica de roda frontal (bucket whell excavator BWE) e as dragas de caambas em linha.

As escavadoras de uma caamba so utilizadas em diversas situaes mineiras e com qualquer dureza de rocha. As rochas brandas so escavadas por shovel, ps carregadeiras ou dragline sem o emprego de explosivo. As rochas duras so obrigatoriamente fragmentadas com explosivos antes de seu carregamento.

A escavabilidade do solo da maior importncia na seleo do equipamento de carregamento. Isso depende de vrios fatores tais como a dureza do solo intacto, resistncia mecnica, propriedades abrasivas dos minerais constituintes, densidade in situ e empolado, grau de preparao do solo, fragmentao, etc. Para a determinao da escavabilidade se pode recorrer ao exame de escavaes similares nas vizinhanas, estudo do comportamento do solo escavado em poos de pesquisa ou ensaios sobre amostras de perfuraes e estudos de sismologia de refrao.

Equipamentos de carregamento

Dragas escavadoras:

Existem dois tipos principais de dragas escavadoras: draga escavadora de mandbulas (cleam shell) e draga escavadora de caamba (dragline).

Uma draga sempre trabalha em cima do banco, trabalha por gravidade e desmonta o minrio que se encontra a sua frente. So mquinas tpicas para a soluo de problemas de desmonte de grandes massas elevadas e carregamento com auxlio de outras mquinas menores. So adequadas ao desmonte de rochas brandas e material no muito duro (carvo mole).

As cleam shell servem para material muito frouxo e as dragline para materiais um pouco mais duros. Para materiais mais resistentes e em zonas acidentadas a shovel mais indicada.

A dragline trabalha em cima do banco que est sendo desmontado e possui os seguintes movimentos fundamentais: 1. deslocamento horizontal, 2. rotao em ngulo maior que 90o, 3. altura regulvel tambm do brao transversal, 4. caamba arrastada sobre o piso do nvel inferior, e 5. simplesmente gira e descarrega (no abre a caamba). O giro feito por gravidade (economia de

energia)

Algumas caractersticas da dragline: - capacidade de escavar bem acima e abaixo do grade, - pode funcionar em condies operacionais menos rgidas que a shovel, - tem eficincia menor que uma shovel do mesmo tamanho devido a movimentos menos

precisos, - pode ou no necessitar de equipamentos auxiliares para disposio de estril, - normalmente utilizada para materiais moles e inconsolidados, e - unidades grandes podem manusear rocha fragmentada (detonada).

Ps mecnicas

9 Existem trs tipos principais de ps mecnicas: p mecnica giratria (shovel), roda frontal giratria (BWE) e retroescavadeira.

As ps mecnicas pertencem ao grupo de escavadeiras cclicas (shovel e retroescavadeira) ou de ciclo contnuo (BWE).

A p mecnica giratria ou shovel pertence ao grupo das escavadoras cclicas. As shovel se dividem em: ps para construo (caamba de 0,25 a 2,0 m3), mining shovel (caambas de 3 a 19 m

3) e stripping shovel (caambas de 4 a 126 m3).

A shovel colocada no piso da bancada que explotada por cortes sucessivos cujas frentes se dispem no extremo do corte em operao A shovel escava a rocha com o corte de baixo para cima e avana em direo a bancada a medida que avana o trabalho.

As operaes bsicas durante o ciclo de trabalho da shovel so: - escavao, - giro para descarga, - descarga no transportador, - giro para local de escavao.

As quarry mine shovel tem uma durao do ciclo de operao de 20 a 25 seg enquanto as stripping shovel, com um giro de 90o, um ciclo com durao de 50 a 55 seg. A maior parte do tempo de durao do ciclo (60%) gasta nos giros da mquina. A durao do ciclo pode ser reduzida pela diminuio do ngulo de giro da p mecnica aumentando-se dessa forma a produtividade da mesma. A durao da escavao depende da dureza da rocha e do grau de fragmentao da rocha por detonao.

Recentemente foram desenvolvidas shovel com caamba de at 9 m3 de capacidade (peso da mquina de 140 ton) com acionamento hidrulico, sem emprego de cabos. Por possuir maior mobilidade e ter um ciclo de trabalho mais curto essa mquina oferece bem maior produtividade que as shovel tradicionais com acionamento atravs de cabos e polias.

Movimentos fundamentais da shovel: 1. deslocamento horizontal, 2. avano e recuo, 3. giro de 90o, 4. regulagem da lana (entre 35 e 45o), determina a altura de despejo, 5. levantar e abaixar a caamba com o brao, e 6. abertura do fundo da caamba para descarreg-la.

Algumas caractersticas da shovel so: - alta produo, - manuseia qualquer tipo de material, inclusive pequenos mataces, - condies de trabalho bastante rgidas - necessita de equipamento auxiliar para deposio de estril, com exceo de algumas stripping

shovel, e - mobilidade limitada.

10 A retroescavadeira um equipamento utilizado para o carregamento e desmonte de material que est abaixo da sua posio. A caamba ao subir move-se at o nvel da mquina, recolhendo o material e aps o brao da caamba gira e o material descarregado pelo fundo.

As BWE foram desenvolvidas para a minerao de linhito na Europa e tem como caracterstica principal operarem em ciclo contnuo. Algumas caractersticas da BWE so: - deve ser operada sobre condies de engenharia muito rgidas, - alto custo de investimento inicial, - limitada a escavaes de rochas muito brandas, - capacidade de altas taxas de produo, e - necessita de sistema auxiliar de deposio de estril.

Trator com carregador de caamba frontal (traxcavator):

Esse equipamento possui a capacidade de desmontar e colher o material na caamba. Presta-se para o desmonte de uma camada de material ou minrio mole e o carregamento fcil de um caminho normal. Existem dois tipos de ps carregadeiras: sobre rodas e sobre esteiras.

A p carregadeira desmonta e quebra a rocha que, por essa razo, deve ser mole. Caso trabalhe com rocha de maior dureza deve-se providenciar a fragmentao da mesma com explosivos at uma granulometria que possibilite seu carregamento na caamba da mquina.

As principais caractersticas da p carregadeira sobre rodas so: - alto grau de mobilidade, - custos relativamente baixos de manuteno, - alto custo de pneus em rochas abrasivas (basalto, taconito, etc) - presso relativamente alta sobre o terreno de apoio, e - altas velocidades que permitem o transporte de material a maiores distncias em relao

mquina de esteiras.

As principais caractersticas da p carregadeira sobre esteiras so: - boa habilidade de escavao, - velocidade relativamente baixa de marcha, - custo alto de manuteno sobre terreno abrasivo, - presso relativamente baixa sobre o solo, - boa capacidade para operar em taludes inclinados, e - alto grau de manobrabilidada.

Trator de lmina frontal (buldozer):

Os buldozer so constitudos de um trator ao qual se monta uma lmina cncava que trabalha nas operaes de terraplanagem. So muito utilizados no desmonte primrio retirando uma camada de 10 a 20 cm em cada passada. A capacidade da mquina funo da potncia do motor, peso da mquina e dimenses da lmina.

Um trator tipo D4 tem capacidade de desmonte de at 40 m3/h enquanto o tipo D7 de at 100 m3/h.. Oferecem um transporte e servio eficientes mas com distncia de percurso curta (50 a 150 m). O carregamento pode ser feito para um monte e a partir da retomado por outras mquinas de carregamento e transporte.

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Estes tratores servem basicamente para: - deslocamento de material, - limpeza do terreno, - preparo do campo para passagem de mquinas maiores, - tracionamento de scrappers, e - limpeza da frente de trabalho.

Escavadora-transportadora (scrapper)

Normalmente so veculos rebocados por tratores. Nessas mquinas a caamba possui uma lmina que se desloca sobre o solo (ou minrio) a escavar e vai cortando e acumulando o material dentro de sua caamba.

Tem um rendimento muito superior ao trator de lmina frontal, mas s trabalha em terrenos incoerentes com fragmentos grosseiros ou finos, areias, rochas plsticas e semi-plsticas. O seu rendimento pode ser muito pequeno dependendo das condies operacionais.

Pode ser rebocado ou auto-propulsor. Hoje, grandes mquinas desse tipo operam em minas cu aberto sendo utilizadas como mquinas auxiliares na minerao, preparando o terreno para as grandes mquinas ou removendo a camada de terra vegetal para posterior revegetao da rea minerada.

TRANSPORTE:

Na minerao cu aberto os meios de transporte pertencem quase que totalmente aos ramos convencionais: rodovirio, ferrovirio e hidrovirio. Podem tambm ser utilizados transportes no convencionais como oleodutos, gasodutos, minerodutos e correias transportadoras.

Existem vages para 20 a 30 ton de capacidade e caminhes fora de estrada com 100 ou mais ton de capacidade. O transporte se caracteriza por grandes massas a serem transportadas, pequenas distncias e pequenas velocidades.

A seleo do tipo de transporte determinada por 3 fatores bsicos: 1. caractersticas do jazimento, 2. tamanho da explotao, e 3. intensidade de conduo dos trabalhos. As caratersticas do jazimento determinam o mtodo de acesso e sistema de explotao, comprimento das vias de transporte, inclinaes, etc. O tamanho da produo determina a capacidade necessria dos meios de transporte.

Os principais tipos de transporte cu aberto so: - ferrovirio, - rodovirio, e - correias transportadoras.

As principais caractersticas desses mtodos de transporte so;

12 - Caminhes: necessita boas estradas para minimizar o custo dos pneus, pode negociar rampas

ngremes, economicamente limitado a um raio de 6 km, so muito flexveis e pode manusear tanto material grado como blocos.

- Trens: so transportadores de alto volume, longas dist6ancias e baixo custo unitrio, os trilhos necessitam cuidadosa conformidade com as especificaes da engenharia, alto custo de investimento inicial, no pode ultrapassar inclinaes maiores que 3% adversas e pode manusear material grado e blocos.

- Correia transportadora: so transportadores de alto volume, longas distncias e baixo custo unitrio, difceis e custosas para movimentar, alto custo de investimento inicial, pode negociar inclinaes adversas ngremes (acima de 40%), necessita de material fragmentado em pequenos pedaos para uma boa vida da cinta e possui alto custo de manuteno.

2. DESENVOLVIMENTO

Denomina-se desenvolvimento os servios mineiros empreendidos para facultar a lavra de uma jazida, constituindo a terceira fase da Minerao.

Vias de Acesso:

As vias de acesso em minerao cu abeto geralmente so simples estradas principais, construdas para possibilitar a lavra dos diversos bancos que dividem verticalmente a jazida em blocos de extrao.

Em alguns tipos de lavra especiais como petrleo, gases combustveis, gua mineral e sais solveis, as vias de acesso so simplesmente furos de sonda, executados at atingir a jazida e possibilitar a extrao das substncias minerais, sem o acesso de pessoal.

Operao especial => desmatamento do local de lavra e decapeamento da cobertura de material estril. Essa operao pode ser executada antes ou durante a lavra, se executada anteriormente a lavra exige vultuosas despesas iniciais.

Acessos em servios superficiais:

As estradas inclinadas para acesso principal aos diversos bancos em lavra cu aberto so denominadas acessos (approachs). As ligaes secundrias entre um e outro banco so designadas rampas (ramps).

O traado dos acessos:

Envolve - locao, - largura, - greides (inclinaes), - raios de curvatura, etc.

13 Depende - tipo de veculo empregado - produo visada - condies topogrficas - comportamento da jazida.

Desenvolvimento exploratrio em minerao cu aberto envolve:

- furos de sondagem em malha regular 100 x 100 m; 200 x 200 m, etc - interpolao dos resultados para blocos de 10 15 m de lado e altura igual a altura da bancada

(12 15 m => EUA; 30 m => Europa)

Traado da cava:

Lavra tipo poo: a cava est abaixo do nvel principal de trabalhos superficiais. Lavra de flanco (encosta): a cava est acima do nvel principal de trabalhos superficiais.

O trecho a ser lavrado por mtodos superficiais est limitado, em rea, pelos pontos em que a lavra a cu aberto mais econmica que a lavra subterrnea.

A relao mxima de capeamento (relao estril/minrio limite) definida pela seguinte relao: k S CA

C Onde:

- S: custo unitrio de lavra subterrnea ($/ton) - CA: custo unitrio de lavra cu aberto ($/ton) - C: custo unitrio de remoo de estril da cobertura ($/ton)

Contudo, essa relao comparativa entre lavra cu aberto e subterrnea no suficiente para exprimir a relao do capeamento para minrio que poderia ser economicamente removida e, consequentemente, os limites da cava. Isso depender do que se chama relao econmica de capeamento , expressa pela seguinte relao:

k V (CA + L) C Onde:

- V: valor do produto ($/ton) - CA: custo de lavra cu aberto + custo do beneficiamento ($/ton) - L: lucro desejado ($/ton) - C: custo de remoo e deposio do rejeito ($/ton)

k > k => parte da jazida deve ser lavrada cu aberto e parte subterrnea k < k => toda a jazida deve ser lavrada cu aberto

Considerando o teor mnimo economicamente lavrvel e o talude mnimo necessrio lavra, diversos traados seriam possveis para a cava desejada. Escolhe-se o que se considera mais econmico, ao menos para um perodo razovel de lavra. Se a lavra em flanco , o problema do traado mais simples ou fcil, mas so raras as minas totalmente de flanco.

14 Traado da cava:

O traado da lavra depende fundamentalmente de:

- teor mnimo economicamente lavrvel, - talude mnimo necessrio estabilidade das bancadas, - bermas necessrias operao nos bancos, e - greides mximos exigidos pelos equipamentos de transporte.

As larguras das bermas normalmente so grandes em funo dos grandes equipamentos modernos utilizados para lavra cu aberto. A determinao da largura das bermas depende de: - tipo de equipamento utilizado, - nmero de frentes de trabalho simultneas, - raio de trabalho das escavadoras, - raio de giro dos caminhes, - espao para a furao programada (se necessrio furar simultaneamente), - espao para o material desmontado da bancada superior, e - altura do banco e talude geral da mina.

Os servios de desenvolvimento necessrios antes se processe a lavra:

- desmatamento e decapeamento do material estril, - abertura de acessos e rampas, - execuo de valetas de proteo contra guas superficiais, - drenagem da gua subterrnea (bombas, furos de sonda, ditos, etc), e - construo de chutes e depsitos.

A declividade dos acesso funo em grande parte do tipo de equipamento de transporte. As declividades mximas para os principais equipamentos de transporte so: - Vages e linhas frreas: < 3% - Caminhes, veculos sobre esteiras/pneus: < 12% - Correias transportadoras: < 40%

Minerao cu aberto X Minerao subterrnea

Os fatores de controle que determinam a escolha do mtodo de minerao entre operao cu aberto ou mtodos subterrneos so o custo de minerao, recuperao de minrio e diluio.

- remoo de estril da cobertura Operao cu aberto => custo de minerao - remoo de estril dos taludes do pit - custo de extrao de minrio

A razo entre os m3 de estril/ m3 de minrio o fator de controle no custo comparativo de minerao cu aberto x minerao subterrnea.

Exemplo: Custo minerao subterrnea: $ 2,00 / ton minrio Custo de minerao cu aberto: $ 0,30 / ton minrio Custo de remoo de estril: $ 0,35 / ton estril

15 k = $ 2,00 - $ 0,30 = 4,86 estril : 1 minrio (relao estril/minrio limite) $ 0,35

Apenas a parte do corpo de minrio onde a relao estril/minrio no exceder 4,86:1 pode ser minerada por mtodos cu aberto. Esta a relao do limite final do pit, o ltimo corte do topo para a base da face final do corte.

Os elementos-chave para fixar os limites finais do pit so:

- relao estril/minrio (geologia / economia) - ngulo final do talude do pit (mecnica de rochas) - teor de corte (beneficiamento)

A relao estril/minrio econmica a relao estril/minrio limite nos limites finais do pit.

O ngulo final de talude do pit o talude geral, a inclinao final desde a base da ltima bancada at a interseo com a superfcie.

O teor de corte o teor limite entre o custo de minerao (excluindo o custo de remoo de estril), beneficiamento e comercializao, e o preo de venda do minrio recupervel.

A otimizao da interseo entre esses elementos o objetivo do projeto de uma minerao cu aberto.

Talude final do pit:

Aps fixao da relao estril/minrio possvel, o talude final da cava pode ser determinado. O ngulo de talude um fator crtico e de difcil determinao, principalmente nos estgios iniciais do projeto da cava. Para minimizar a relao estril/minrio geral, o talude deve ser o mais alto possvel e permanecer estvel.

Fatores chave: - estruturas geolgicas (juntas, planos de cizalhamento, falhas, etc) - propriedades geomecnicas (resistncia da rocha, coeso, etc)

A estabilidade dos taludes dependem tambm do tempo de exposio e da presena de gua. guas superficiais requerem drenagem ou canaletas de desvio. guas subterrneas requerem drenagem cujo mtodo tpico a execuo de galerias de drenagem.

O talude das bancadas mais ngreme que o talude final do pit, como mostra a figura abaixo:

ngulo talude da bancada ngulo talude do pit

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Em muitas situaes a superfcie da cava intercepta os limites do pit com a mesma relao estril/minrio para vrios graus de inclinao. Isso depende da configurao geomtrica do corpo mineral, distribuio de teores e altura da cobertura estril.

Tipos de acesso em minerao cu aberto:

1. SISTEMA ZIGUE-ZAGUE ou SERPENTINA

A estrada de acesso se desenvolve por vrios lances com declividade compatvel com o tipo de transporte e largura que permita pelo menos 2 pistas de rolamento (8 a 10 m). Os diversos lances so concordados por: - curvas de grande raio - curvas de pequeno raio (peras reverses) - praas ou plataformas horizontais (manobra de veculos) - plataformas de reverso de marcha (trens evitar curvas de grande raio)

2. SISTEMA VIA HELICOIDAL CONTNUA

Apresenta lances planos e outros em declividade. S possvel em jazidas de grande extenso horizontal

3. SISTEMA de PLANO INCLINADO CU ABERTO

Forte declividade e transporte por skips ou correia transportadora. H chutes para transferncia em todos ou alguns bancos (bancos sem chutes transportam para os bancos providos de chutes atravs de cadas de minrio). Pode ser aplicado em minas de pequena rea superficial.

4. SISTEMA de SUSPENSO POR CABOS AREOS

De limitada utilizao (rochas ornamentais). Os cabos se estendem sobre a cava, de pequena rea, por um ou vrias torres especiais (guindastes Derrick), elevam caambas com minrio (ou blocos) e transladam-nas para chutes no nvel superficial.

5. SISTEMA do POO VERTICAL

Executa-se 1 ou mais poos prximos cava; os bancos (ou alguns deles) ligam-se ao poo por travessas com chutes para carregar :skips no poo.

6. SISTEMA do DITO INFERIOR

17 Um tnel executado no fundo da cava, se a topografia o permite, o minrio transportado nos vrios bancos e transferido para chutes do dito atravs de cadas de minrio subterrneas e de travessas, nos nveis de cada banco.

7. SISTEMA do FUNIL (GLORY HOLE)

A lavra se procede por sucessivos nveis na cava, sem bancos. O minrio desmontado escoado por aberturas afuniladas no fundo, atingindo chutes na base dessas aberturas, segue por travessas subterrneas e guinchado at a superfcie por skips atravs de plano inclinado ou poo vertical e descarregado em chutes superficiais.

Observaes:

1. Alguns desses sistemas no fornecem acesso s frentes de extrao para homens e equipamentos. Esse ter de ser provido por vias transitveis, de mais fcil execuo, possibilitando rampas mais fortes, curvas de menor raio, pisos mais irregulares, etc.

2. Alm das vias iniciais para sada de minrio e acesso de homens e equipamentos, freqentemente deve-se prover um bota fora para estril do capeamento ou intercalado no corpo de minrio, com vias total ou parcialmente separadas.

Os sistemas de acesso dependem fundamentalmente de:

- topografia local, - tipo e tamanho da jazida, - condies de capeamento, - extrao visada, - tipo e vulto dos equipamentos, - valor do material minerado, - disponibilidades financeiras, etc

18 3. MTODOS DE DESCOBERTURA

Objetivo: remover o material de capeamento do corpo de minrio ao menor custo possvel e dentro do prazo previsto.

Fatores importantes na seleo do mtodo de descobertura:

- Tamanho do corpo de minrio, distribuio de teores, forma do jazimento.

- Natureza da cobertura a ser removida (rocha dura, estratificada, frivel, terra, areia, argila, etc).

- Caractersticas e influncia das estruturas geolgicas (fraturas, falhas, presena de gua, zonas tensionadas, etc).

- Alterao da cobertura pelas condies climticas e inoperncia dos equipamentos em estaes desfavorveis.

- Durao da operao e taxas de produo.

- Operao contnua ou intermitente.

- Capacidade e distncia de transporte at rea de disposio dos rejeitos.

- Utilizao futura do equipamento de descobertura. O mesmo ser utilizado para minerar o minrio tambm ou s realizar a descobertura?

Tipos de equipamentos disponveis:

Escavadoras:

Shovel: - alta produo, - ciclo de operao rgido, - movimenta qualquer tipo de material, - necessita de equipamento auxiliar para disposio de rejeito, - mobilidade limitada.

Dragline: - pode operar em condies menos rgidas que a shovel, - tem 75 a 80% da eficincia de uma shovel do mesmo tamanho devido a impreciso de seus

movimentos, - pode ou no ter equipamento auxiliar para deposio de rejeitos, - normalmente utilizadas para movimentao de materiais mais moles e inconsolidado. Unidade

maiores podem trabalhar com rocha fragmentada.

19 Scrappers: - excelente mobilidade, - limitados a movimentar material mole e finamente fragmentado, - requer equipamento auxiliar (pusher) para carregamento, - normalmente opera sem equipamento auxiliar para disposio de rejeito quando a distncia

menor que 2 km at o bota-fora.

Bucket Whell Excavator: - deve ser operado sob condies de engenharia extremamente rgidas, - alto custo de investimento inicial, - limitada a escavao de rochas moles e inconsolidadas, - capacidade de atingir altas taxas de produo, operando em ciclo contnuo, - necessita de sistemas auxiliares de deposio.

Transporte:

Bulldozer: - trator de lmina frontal sobre esteiras, - limitado a um raio de operao pequeno de aproximadamente 200 m, - possui um grande torque e fora para arranque de rvores, razes e pequenos mataces enterrados

na superfcie.

Scrappers: - necessita de boas estradas para reduzir o custo de pneus, - so rpidos mas limitados a um raio de operao de aproximadamente 2 km.

Trucks: - caminho fora de estrada, - so unidades de transporte de baixo volume, mdia distncia e alto custo unitrio, - necessita de boas estradas para reduzir o custo de pneus, - pode negociar rampas ngremes, - limitado a um raio de operao de aproximadamente 6 km, - possuem grande mobilidade e flexibilidade, - pode movimentar material grado e blocos.

Trains: - transporte ferrovirio, - so unidades de transporte de alto volume, longa distncia e baixo custo unitrio, - os trilhos necessitam cuidadosa obedincia s especificaes tcnicas, - alto custo de investimento inicial, - no podem negociar inclinaes adversas maiores que 3%, - pode movimentar material grado e blocos.

Correias transportadoras: - so unidades de transporte de alto volume, longa distncia e baixo custo unitrio, - so difceis e caras para movimentao, - alto custo de investimento inicial, - podem negociar inclinaes adversas de at 40%, dependendo do ngulo de repouso do material

a ser transportado, - necessita de material britado para melhorar a vida da cinta,

20 - alto custo de manuteno.

Custos de descobertura e minerao cu-aberto:

Devido ao aumento da produtividade dos equipamentos o custo da descobertura na minerao de open pits tende a permanecer constante. Em contraste o custo de minerao subterrnea tem subido constantemente.

Os principais fatores que afetam o custo de minerao cu aberto so:

- tipo de material minerado, - tamanho da operao, - distncia a ser transportado o material.

Como uma regra geral, o custo/ton tende a diminuir com o aumento na produo, aumento do tamanho das mquinas, decrscimo na distncia de transporte e facilidade de manusear o material.

A variao no custo de perfurao, detonao e carregamento geralmente so muito menores que as variaes no custo de transporte que, alm de ser um item substancial no custo direto de minerao, tambm um dos mais variveis itens de custo.

Os principais sistemas de transporte so trens, caminhes, correias e scrappers. Skips e pipelines so mtodos adicionais mas limitados. Os custos variam com a distncia mas no em proporo direta.

Em geral: - trens so melhores para distncias muito longas, - correias transportadoras para distncias longas, - caminhes para distncias pequenas, - scrappers para distncias muito pequenas.

Sistemas de Descobertura:

Sistema Truck shovel:

um sistema normalmente selecionado por uma das seguintes razes:

1. A cobertura rocha que quebra em pedaos angulares e largos. 2. Existe um acesso limitado frente de operao. 3. As estradas existentes so pequenas e com inclinaes ngremes. 4. necessria extrema mobilidade e flexibilidade nas operaes. 5. O transporte de mdia distncia.

Exemplos:

1. Phelps Dodge Corp, Tyrone, USA

Material: quartzo monzonito e monzonito prfiro, granito e aluvio. Todos necessitam de fragmentao com explosivo antes da remoo.

21

Objetivo: remoo de 95.000.000 ton de estril.

Produo: 29.000 ton/dia de minrio e 120 a 130.000 ton/dia de estril.

Distncias: estril at silos (2 km), minrio at planta de concentrao (3 km), minrio at planta de lixiviao (6 km)

Mtodo de descobertura: buldozer para retirada da terra vegetal e limpeza da superfcie. Perfuratrizes eltricas 12 . Shovels (6 unidades de 10 jd3) e 32 caminhes de 85 ton.

2. American Smelting & Refining Co, Mission Mine, Tucson, USA

Material: aluvio com 70 m de espessura, escavado sem detonao, conglomerado cimentado com 7 m de espessura, diretamente acima da mineralizao de calcrio, removido aps detonao.

Objetivo: descobertura de pr-produo de 33.000.000 ton mais desenvolvimento paralelo minerao (produo).

Produo: 22.500 ton/dia de minrio, 100.000 ton/dia de estril.

Distncias: aluvio de 2 a 3,5 km, grade + 7%; conglomerado 2,5 a 4 km, grade + 7%; minrio 2,5 km, grade + 7%; estril 4 a 5 km, grade + 7%.

Mtodo de descobertura: scrappers utilizados para descobertura do aluvio e formao das bancadas. Shovel de 9 jd3 carregando caminhes de 85 ton.

3. Southern Peru Cooper Corporation, Toquepala, Peru

Material: rochas vulcnicas com intruses diorticas, todas necessitando detonao.

Objetivo: remoo de 125.000.000 ton de estril antes do incio da produo do minrio, mais desenvolvimento paralelo minerao (produo).

Produo: 30.000 ton/dia de minrio, 130 a 140.000 ton/dia de estril.

Distncias: estril para silos por meio de caminhes 2 km, minrio para planta de concentrao por meio de trens 7 km.

Mtodo de descobertura: Shovels (8 e 9 jd3) carregando para caminhes de 100 ton.

4. Palabora Mining Co, Phalaborwa Transvall, frica do Sul

Material: pipe intrusivo cortando dolomita e carbonatos, fosforita e piroxnitos.

Objetivo: 9.000.000 ton de descobertura em 18 meses mais o desenvolvimento paralelo minerao (produo).

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Produo: 38.500 ton/dia de minrio; 41.600 ton/dia de descarga (inclui minrio de baixo teor).

Distncias: minrio 1,5 km; estril 3 km; grade + 8%.

Mtodo de descobertura: Shovels (2 de 4 jd3; 6 de 6 jd3 e 1 de 12 jd3) carregando 26 caminhes de 65 ton.

Sistema Shovel-Train Stripping:

O uso de trem como unidade de transporte para essa operao de descobertura deve ser considerado quando uma das seguintes condies existe:

1. A operao longa o suficiente para amortizar o alto investimento inicial. 2. A distncia longa (maior que 7 km) 3. As inclinaes devem ser mantidas num mnimo, menores que 4% a favor e 3% contra. 4. O rgido sistema de transporte no prejudica o progresso da descobertura. 5. O material a ser transportado grande, duro e na forma de blocos.

O transporte por trens particularmente adequado para operaes de longo prazo e altas tonelagens de material.

Exemplo:

1. Phelps Dodge Corporation, Morenci Mine, Morenci, USA

Material: granito prfiro e quartzo monzonito com necessidade de detonao.

Objetivo: descobertura de 37.000.000 ton de estril.

Produo: 60.000 ton/dia de minrio, 156.000 ton/dia de material (minrio + estril).

Distncias: varivel de 2 a 18 km, mdia: 8 km.

Mtodo de descobertura: Shovels (6, 7 e 9 jd3) carregando trens com 11 vages de 80 ton. Trens carregam tanto minrio como estril.

Sistema de Rippers e Scrappers :

O desenvolvimento de tratores e scrappers maiores e mais potentes bem como de aos especiais para os pontos de ripagem, tem feito da ripagem (escarificao) e o uso de scrappers um mtodo competitivo de descobertura em condies favorveis de material a ser removido. Materiais que no podem ser escarificados in situ podem ser removidos economicamente pela combinao de detonao com escarificao.

A vantagem de aplicar-se o mtodo ripper-scrapper sua versatilidade. Scrappers podem movimentar-se para uma rea rapidamente, construir suas prprias estradas ou rampas, e tem sua

23 prpria fonte de energia. uma combinao particularmente efetiva quando o trabalho pequeno, onde o acesso limitado e onde as fontes de energia so escassas.

Indicado para materiais moles e inconsistentes ou para pequenas detonaes para afrouxar o material, tipo arenitos, calcrios, ardsia, etc. No possvel operar com fragmentos grandes de rocha.

Exemplo:

1. The Anaconda Company, Twin Buttes Mine, Tucson, USA

Material: aluvio com aproximadamente 120 m de espessura.

Objetivo: remoo de 200.000.000 de toneladas em 4 anos de operao.

Produo: 240.000 ton/dia de estril.

Distncia: 7 km

Mtodo de descobertura: scrappers de 80 ton auxiliados por tratores com rippers no pit, carregando para correias transportadoras de 60e comprimento de 300 m que carregam caminhes para depsito em silos.

Sistema Bucket Whell Excavator BWE:

Grandes BWE tem sido construdas numa tentativa de obter-se baixos custos pela aplicao dos princpios da minerao contnua na remoo de cobertura estril.

Uma considerao cuidadosa dos sistemas auxiliares de disposio de estril imperativo de modo que as altas taxas de produo das caambas possam ser efetivamente utilizadas.

Minerador contnuo de alta produo e baixo custo unitrio. Hoje so produzidas pequenas unidades para produes menores. Material mole e inconsolidado.

Exemplo:

1. Nchanga Consolidated Cooper Mines, Zambia

Material: aluvio.

Produo: 500.000 jd3/ms.

Distncia: 500 m.

Mtodo de descobertura: BWE carregando sistema de correias transportadoras de 48 at silos, auxiliado por uma correia mvel.

24 Sistema Draglines:

As draglines so usadas primariamente na remoo de coberturas onde a vantagem pode ser sua profundidade de escavao e disposio em linha reta. Tambm podem escavar coberturas submersas e so usadas em conjuno com outras unidades de disposio onde necessrio manter o sistema de deposio de estril fora da rea de trabalho. difcil de carregar um alvo especfico com caminhes, trens e dumps. Elas so freqentemente usadas para lanar a cobertura diretamente para a rea de deposio de estril sem a necessidade de equipamento de transporte auxiliar.

Com o advento das grandes draglines (acima de 200 jd3), aumentou a sua capacidade para manusear rocha alterada e possibilitaram tambm sua utilizao em rocha fragmentada. O grande investimento para aquisio dessas mquinas exige seu uso contnuo para manter os custos unitrios baixos.

Exemplo:

1. Reynolds Metals Mining Corp., Bauxite, USA

Material: sedimentos de areia, argila, grauvacas e bandas linhticas (carvo).

Objetivo: seleo do mtodo de descobertura de corpos de bauxita com 35 a 70 m de altura.

Produo: no avalivel.

Distncia: disposio lateral escavao.

Mtodo de descobertura: dragline de 25 jd3 com lana de 85,5 m.

Outros sistemas de descobertura:

Ps carregadeiras que apresentam caambas com capacidade de at 20 jd3 podem ser competitivas com as shovel pequenas sob certas condies de trabalho. A sua mobilidade extrema comparada com a shovel um fator que no deve ser desprezado.

O uso de dragas muito comum em lagos e terras inundadas onde a gua abundante. A draga de suco (hidrulica) a mais usada pois possui uma capacidade maior do que a draga de caambas e pode movimentar a cobertura para o lugar de disposio via pipelines.

Quando certas condies de descobertura existem, a utilizao de mtodos hidrulicos (monitores) para remoo de cobertura tem sido extremamente exitosos. So mtodos interessantes se o terreno e a cobertura so favorveis, a gua abundante e a recuperao da rea minerada no necessria.

Equipamentos auxiliares: correias transportadoras, pipelines(transporte hidrulico por tubulaes) e skips inclinados.

25 4. MTODOS DE LAVRA CU ABERTO

A minerao cu aberto pode ser definida como uma escavao superficial para remoo de minerais de interesse econmico. Pode ser empregada para a explotao de minerais metlicos e no metlicos (industriais, enegticos) em depsitos prximos superfcie, geralmente com profundidades menores que 150 m. O tamanho dos depsitos podem variar de poucas toneladas (ouro) at 100 milhes de toneladas (ferro).

Classificao dos mtodos de lavra cu aberto

1. Minerao de plceres: - Mtodo de calhas e represas (panning and sluicing) - Mtodo de desmonte hidrulico (hidraulicking) - Mtodos de dragagem (dredging)

2. Minerao de open pits: - Mtodo de bancada simples - Mtodo de bancadas mltiplas - Mtodo de corte e aterro (stripping) - Mtodo de pedreiras (quarry mining)

3. Minerao combinada - Mtodo do funil (glory hole)

Vantagens da minerao cu aberto:

- grande flexibilidade na produo - possibilidade de se minerar seletivamente - possibilidade de extrao de 100% do material dentro dos limites do pit - pouca necessidade de mo-de-obra - possibilidade de mecanizao permite alta produo unitria e maior segurana

Problemas da minerao cu aberto:

- ocorrncia de estaes climticas desfavorveis em alguns locais - problemas ambientais - escarificao da superfcie (buracos, encostas)

- poeira - vibraes e barulho das exploses - disposio de rejeito da lavra

Seleo do mtodo de minerao:

Fatores que afetam diretamente a seleo do mtodo de lavra:

- espessura da cobertura e propriedades fsicas da rocha estril - espessura, forma, configurao e estrutura do depsito mineral - modo de ocorrncia (posio com respeito superfcie, ngulo de mergulho) - condies hidrogeolgicas na minerao

26 - instalaes tcnicas viveis para realizar trabalhos em superfcie (energia, equipamentos,

perfurao principal, equipamentos de carregamento e transporte) - condies climticas da rea de minerao - fatores econmicos (teor de minrio, custos comparativos de minerao, capacidades de

produo requeridas) - fatores ambientais: - preservao da superfcie (recomposio topogrfica)

- preveno da poluio do ar e da gua

Minerao de plceres:

A minerao de plceres afetada pela concentrao de minerais de detritos materiais originados da sedimentao seletiva em gua corrente. Um primeiro requisito que o material esteja prximo ou dentro da gua e sobre ou prximo terra superficial.

Mtodo de calhas e represas (panning and sluicing):

O sistema de calhas utilizado onde a gua abundante e apenas quando o minrio ou mineral valioso mais pesado que os minerais de ganga (estril) e tambm para produes muito limitadas. O sistema de calhas mais til como mtodo de prospeco/explorao a procura da fonte de minrios (rocha me) em depsitos de plceres.

O sistema de represas (sluicing) usado no incio da produo de ouro tem sido substitudo por mtodos de produo mais eficientes.

A gua e um canal de passagem (sluice box) so usados para separar o minrio do estril. necessrio um terreno inclinado para a gua carrear o material atravs dos canais de passagem para que haja sua concentrao gravimtrica.

Mtodo de desmonte hidrulico (hidraulicking):

um mtodo utilizado em grandes depsitos de plceres que normalmente contm cascalho e mataces. Grandes quantidades de gua sob presso so dirigidos atravs de monitores (giants) para desintegrao do depsito. Esse sistema pode envolver uma represa no terreno onde o material lavado atravs de um canal de passagem (sluice box). Alternativamente a areia, cascalho e mineral valioso so elevados atravs de bombeamento para um sistema de calhas ou planta de separao (transporte hidrulico).

A altura das faces podem variar de 5 a 20 m podendo chegar a 50 m com a utilizao de monitores com controle remoto. A inclinao do embasamento (bed rock) necessita ser maior que 2% e para material grosseiro maior que 5% para haver o deslizamento do mesmo sobre a superfcie at o sistema de recuperao do mineral valioso. A produo limitada pela disponibilidade de gua sob presso adequada, espessura do depsito, tamanho dos mataces e inclinao do embasamento.

Mtodos de dragagem (dredging):

A dragagem uma escavao abaixo da gua de um depsito de plceres de detritos de material rochoso. Normalmente utilizado em depsitos de baixo teor em largas reas superficiais e grande espessura. A dragagem pode ser utilizada em antigos leitos de rios e em cursos de rios ativos. Tambm pode ser realizada ao longo da margem de rios (off shore) sob condies apropriadas.

27 Quando o embasamento duro e reto, onde as perdas no fundo so mnimas ou o fundo pode ser dragado, ento as taxas de recuperao so muito altas.

As dragas utilizadas so de dois tipos bsicos: - draga de caambas em linha (bucket ladder dredges) - draga por corte e suco (suction cutter dredges)

1. Dragas tipo caambas em linha (bucket ladder dredges):

Consiste de um brao onde est colocada uma corrente de caambas sem fim. Basicamente uma mquina de dragagem contnua de alto volume, normalmente com instalaes de concentrao gravimtrica (jigs). Uma correia transportadora (stacker) proporciona a descarga de rejeito.

A draga basicamente uma planta flutuante montada sobre uma grande barca.

2. Draga por corte e suco (suction cutter dredge)

Esse tipo de draga basicamente uma barca flutuante com uma bomba montada a bordo que escava o material por suco e transporte ele para uma planta de concentrao em terra ou flutuante. A tubulao de suco pode ser equipada com uma cabea cortante para aumentar a escavao do material. Depsitos martimos de areia como rutilo, ilmenita e zirco so freqentemente escavados por esse mtodo.

A draga de suco pode ser usada em lminas de gua com 4 a 30 m de profundidade e tem sido usada para depsitos de estanho em profundidades de at 48 m. Dragas de suco operam em lagoas com profundidades at 9 m; com grandes profundidades a bomba de suco deve ser auxiliada pela injeo de ar.

Problemas associados com dragagem esto relacionados com gua suficiente na lagoa para que a draga flutue e suficiente gua limpa para beneficiar o material escavado. Como a dragagem normalmente feita em larga escala, a deposio de rejeitos e recuperao das reas escavadas e da gua so os maiores problemas.

Open Pit Mining:

Esse tipo de minerao cu aberto utilizado para minerar depsitos minerais em qualquer tipo de rocha aflorante ou prximo superfcie. So os mtodos mais indicados para minerar corpos de minrio de dimenses horizontais que permitam altas taxas de produo e assim baixos custos unitrios de produo.

As variaes mais importantes dentre os mtodos tipo open pit so:

- stripping mining minerao de carvo e camadas horizontais delgadas. - quarry mining minerao de rochas ornamentais e agregados (no metlicos)

Fatores que determinam o lay out da cava: - orientao do depsito - razo de descobertura - taxa de produo requerida - equipamento disponvel

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Fatores de controle em minerao por open pit: - custos de minerao (descobertura, cu aberto x subterrnea, beneficiamento) - recuperao de minrio - diluio (distribuio de teores)

Tipos de metodologia de trabalho em open pits: - lavra atravs de bancadas simples - lavra atravs de bancadas mltiplas - lavra atravs de stripping mining - lavra atravs de quarry mining

Bancadas simples:

Na minerao cu aberto uma bancada um nvel de operao dentro do qual os materiais (mineral e estril) so escavados da face da bancada.

A minerao tipo open pit em bancada simples pode ser empregada para minerar qualquer tipo de depsito mineral superficial em qualquer tipo de rocha. Assim, quarry mining e strip mining podem ser operaes em bancada simples.

A altura mxima da bancada e inclinao do talude dependem do tipo de rocha que forma a bancada. As alturas so especificadas pelas regulamentaes mineiras especficas de cada pas e no deve exceder 20 m. Para minas de areia as altura mxima a altura vertical da escavadeira na face de trabalho ou 10 m, o que for menor. Em alguns casos j foram usadas alturas de bancada de at 60 m (excepcional). Nesses casos obviamente a estabilidade da face crtica colocando em perigo o pessoal e o equipamento.

Operaes tpicas:

- depsitos de areia e cascalho - camadas de carvo com cobertura limitada - exposies superficiais de rochas ornamentais - depsitos de agregados para construo civil

A produo limitada apenas pela capacidade do equipamento que pode ser empregado na cava e pelo nmero de frentes de arranque ao longo da face de trabalho que podem ser escavadas simultaneamente.

Bancadas mltiplas:

A minerao atravs de bancadas mltiplas indicada para: - depsitos massivos de grande espessura, - depsitos filonares de grande largura lateral, e - depsitos tabulares espessos com profundidade superior ao possvel com utilizao de bancadas

simples.

29 Pode ser empregada para lavrar material rochoso de qualquer tipo suficientemente resistente para permitir o desenvolvimento de bancadas de altura econmica em material inconsolidado at rocha dura.

Quando a profundidade da cava superior a 8 a 15 m, mais de uma bancada normalmente necessria.

A largura da bancada varia em funo do tamanho da escavao (carregamento), equipamento de transporte e tipo de rocha na face da bancada. Normalmente varia de 6 at 20 m e so projetadas para proporcionar proteo contra pequenos deslizes.

As bancadas so utilizadas como vias de transporte formando ou uma espiral at o fundo da cava ou com rampas entre bancadas horizontais em diferentes nveis.

A inclinao das bancadas mais ngreme que a inclinao final da cava a rocha pode manter taludes de faces verticais por curtos perodos de tempo. A inclinao da cava varia entre 20 e 70o da horizontal. Na fase final da minerao, antes de seu abandono, a inclinao das bancadas deve se tornar o mais ngreme possvel para aumentar a recuperao de mineral.

Aspectos ambientais: - disposio de rejeitos - gerao de poeira e rudos - vibrao oriunda das detonaes - recuperao topogrfica da superfcie minerada.

Strip mining:

Esse forma de minerao do tipo open pit tem sua principal aplicao em: - minerao de camadas de carvo prximas superfcie, - minerao de outros depsitos minerais que possuem baixa coeso, e - minerao de formaes sedimentares.

A fragmentao da rocha pode ou no ser utilizada dependendo do tipo de cobertura.

A potncia das camadas de carvo varia entre 1 e 10 m ou mais. Camadas finas e camadas mltiplas normalmente so mineradas por bancadas mltiplas.

Com o equipamento atual razes de descobertura de at 30 : 1, em profundidades de at 50 m com cobertura favorvel (inconsolidada). As razes limite variam com o tempo em funo dos custos de minerao e eficincia dos equipamentos.

Metodologia de escavao:

A remoo da cobertura e do carvo feita atravs da execuo de um corte ao longo de uma das dimenses do depsito. Um outro corte paralelo ao primeiro aps escavado na direo oposta ao primeiro e a cobertura de rocha estril depositada dentro do corte previamente minerado. Esse ciclo repetido at chegar-se aos limites da rea de extrao.

30 O equipamento normalmente de grandes dimenses e descarga o material de rejeito diretamente no corte previamente minerado (dragline => casting).

Equipamentos utilizados em stripping mining: - draglines com caambas entre 5 e 200 m3 - bucket whell excavator - stripping shovels

A minerao de carvo normalmente utiliza o sistema de descobertura tipo truck shovel.

A manuteno das paredes das faces no to crtica como nas operaes de cavas com bancadas mltiplas. Entretanto, cavas com grande volume de estril podem apresentar problemas de estabilidade de taludes nos aterros de rejeito (rompimento).

Quarry mining:

Esse forma de minerao tem aplicao principalmente em: - minerao de depsitos de rochas ornamentais - minerao de depsitos de rochas sedimentares (arenitos, calcrios), metamrficas (mrmores,

ardsias) e gneas (granitos, basaltos)

Existem dois tipos bsicos de pedreiras: - rocha ornamental (mrmores e granitos) - brita (calcrio e agregados para construo civil)

As pedreiras de rocha ornamental geralmente tem bancadas com faces verticais e a inclinao geral da cava bastante ngreme.

A rocha normalmente cortada atravs de perfurao e detonao controladas (pr spliting) ou por equipamentos de corte contnuo (fio diamantado, water jet, flame jet, cortadeiras de brao diamantada ou de correias). Isso feito de modo a preservar as caractersticas de forma e resistncia dos blocos.

A altura das bancadas ascende a at 60 m quando os blocos cortados so retirados da frente de extrao para emparelhamento em outro local (cancha de emparelhamento). A produo bastante seletiva e em quantidades limitadas.

Pedreiras de agregados ou calcrio so operadas normalmente atravs de detonao para fragmentao da rocha. O grau de fragmentao depende do tipo de produto desejado. A produo menos seletiva e com taxas de produo bem maiores que as pedreiras de rocha ornamental. Normalmente necessitam de remoo da cobertura.

Glory Hole mining:

A minerao na forma de funil (glory hole) implica numa escavao aberta na superfcie da qual o minrio removido por gravidade atravs de passagens de minrio conectadas com um sistema de transporte subterrneo.

31 A operao clssica determina a escavao de minrio em volta das passagens de minrio e caimento dele por gravidade, resultando uma configurao de um funil.

Cavas modernas podem transportar minrio at passagens de minrio conectadas instalaes de carregamento por skips ao lado ou abaixo do nvel da cava superficial.

um mtodo que encontra aplicao em qualquer depsito cujo material minerado no tenha tendncia de entupimento em pontos de descarga.

5. CICLO BSICO DE MINERAO

Os ciclos bsicos de minerao cu aberto e minerao subterrnea so praticamente os mesmos e compem-se das seguintes operaes: 1. Estabelecimento dos acessos (desenvolvimento), 2. Extrao em um ciclo perfurao => detonao => carregamento, 3. Transporte do material desmontado.

Esquematicamente esse ciclo pode ser descrito como:

ACESSO

PERFURAO

SERVIOS DETONAO AUXILIARES

CARREGAMENTO - fornecimento energia - bombeamento de gua - transporte de pessoal e materiais - manuteno - sistemas de controle (topografia, superviso, etc)

TRANSPORTE

PROCESSAMENTO

PILHA ESTOCAGEM

32 Fatores a considerar nos mtodos de minerao:

A seleo do mtodo de minerao determinada por 4 princpios bsicos: 1. segurana 2. eficincia (mxima extrao) 3. economia (mximo retorno, menor custo) 4. praticabilidade

Fatores que afetam a configurao geomtrica do pit e a utilizao dos equipamentos em minerao cu aberto:

1. Caractersticas espaciais do corpo de minrio: - tamanho - forma (espessura, extenso vertical, regularidade) - atitude (inclinao, mergulho) - profundidade

2. Propriedades fsicas, qumicas e mecnicas do minrio e encaixante: - propriedades geomecnicas - planos de fraqueza (juntas, estratificao, falhas) - suscetibilidade degradao e oxidao - mineralogia

3. Condies hidrulicas e da gua superficial

4. fatores econmicos - teor do minrio, valor do mineral, distribuio de teores na jazida - custos de minerao e beneficiamento - taxas de produo desejadas - consideraes geogrficas (disponibilidade de mo-de-obra e materiais, infra-

estrutura)

5. Fatores ambientais - consideraes geogrficas - preservao da natureza - preveno da poluio do ar e da gua - problemas de profundidade (presso e tenso na rocha)

A opo de seleo do mtodo de lavra normalmente est entre dois extremos:

Alta produo / baixo teor / baixo custo / alta diluio / baixa eficincia

Baixa produo / alto teor / alto custo / pequena diluio / alta eficincia (min. seletiva)

Na minerao cu aberto enfatiza-se em geral a economia de escala, que depende da movimentao de grandes volumes de rocha a baixo custo unitrio com grandes mquinas de minerao, ao invs da minerao seletiva. Consequentemente utilizam-se equipamentos de carregamento e transporte de grande capacidade. Antes de escavar o solo normalmente necessita-se da fragmentao do material atravs de perfurao e detonao.

33 Perfurao e detonao:

A perfurao feita normalmente no topo da bancada (underhand drilling).

A altura das bancadas varia normalmente entre 10 m (para cavas em areia e minerais industriais em geral) e 20 m (para cavas de minrios metlicos).

A perfurao uma parte muito importante na operao de um pit para ter-se uma fragmentao satisfatria do macio e tambm porque fornece informaes para controle da escavao.

Os furos so perfurados com uma profundidade suficiente para evitar a formao de reps e para assegurar um piso de trabalho satisfatrio para a bancada inferior, que pode afetar significativamente o carregamento de minrio. Para assegurar um bom piso adotada uma subfurao, na ordem de 10% da altura da bancada.

O tamanho e nmero de furos carregados, em relao ao afastamento e espaamento, depender da natureza do macio e escala da operao, dimetro do produto desejado e equipamentos disponveis para posterior reduo do minrio.

Quando existem restries ambientais deve-se dar uma ateno especial detonao com relao ao rudo, sobrepresso, vibrao do terreno, arremesso de fragmentos (flying rock) e gerao de poeira.

Deve-se expor um comprimento suficiente de face para garantir uma operao eficiente dos equipamentos de escavao e carregamento. Isso deve ser equacionado com o avano dirio de face planejado.

Carregamento:

O carregamento de material conduzido pelo equipamento de escavao. Para material em blocos duros usualmente se usa a shovel eltrica para grandes capacidades de caamba, carregando grandes caminhes fora de estrada. Shovels de 17,6 m3 de caamba podem carregar caminhes de 200 ton em 4 ou 5 passadas (ciclos).

Outras escavadoras cclicos incluem shovels diesel, eltrica-diesel e hidrulicas. As shovel hidrulicas podem ser usadas como se fossem retro-escavadeiras. As ps carregadeiras oferecem muitas vantagens, especialmente mobilidade, e possuem aplicao para operaes de curto prazo onde as condies da pilha de rocha fragmentada so favorveis. Escavadoras contnuas (BWE) tem aplicao para materiais que no requerem fragmentao, especialmente para remoo de coberturas moles.

boa prtica na mina assegurar, sempre que possvel, 2 ou mais bancadas simultneas para ter-se: - reas alternativas para trabalho (estoques de minrio fragmentado) - flexibilidade no planejamento de controle de teor (blendagem)

34 Transporte:

Os caminhes fora de estrada oferecem maior grau de flexibilidade num sistema de transporte e so especialmente indicados quando esto disponveis vrios minrios e fontes de minrio (frentes de arranque).

Um fator importante para a eficincia do pit a adequao do tamanho do caminho capacidade da escavadora e tambm o controle de despejo dos caminhes para Ter-se o mnimo tempo de espera: - escavadora esperando caminho para carregar - fila de caminhes esperando a escavadora

Outras formas de transporte no pit o uso de correias transportadoras e transporte ferrovirio.

Correias transportadoras tem aplicao especialmente se o material escavado tem tamanho apropriado para a cinta da correia transportadora. Isso freqentemente obtido com o uso de britagem no pit (britadores mveis).

Tipos menos freqentes de transporte para partculas finas: - transporte hidrulico (minerodutos) - bombeamento por pipelines

Servios:

Principais equipamentos de perfurao e carregamento so diesel, diesel-eltricos ou totalmente eltricos. Equipamentos de alta produo tendem a ser eltricos, especialmente escavadoras.

A distribuio de energia no pit normalmente consiste no fornecimento de energia em alta voltagem (33 kV) e reduo atravs de transformadores mveis (6,6 ou 3,3 kV) para fornecimento s unidades vai cabos.

Outros servios incluem fornecimento de materiais de consumo, combustveis, explosivos e outros tens de estoque; transporte de pessoal; superviso nas frentes de extrao e funes de controle; suprimento de gua para controle de poeira nas bancadas, estradas e pilhas de estocagem; drenagem da mina e bombeamento de guas de infiltrao e superficiais.

Pilhas de estocagem:

Existem 2 tipos bsicos de pilhas de estocagem em minerao cu aberto: - pilhas de estocagem de mineral de baixo teor para futuro beneficiamento, - disposio de material estril nos bota-fora

As pilhas de minrio e material de baixo teor devem ser locadas prximo planta de beneficiamento para reduzir os custos de transporte no seu aproveitamento posterior.

Existe um ponto timo entre a configurao das estradas e a distncia econmica de transporte dos equipamentos utilizados.

35 Quando necessita-se aterramento do pit no final das operaes mineiras, o material de estril deve estar disposto prximo a cava.

O ngulo de repouso das pilhas de estril e minrio devem ter uma inclinao adequada para a sua estabilizao, especialmente os aterros para construo de acessos e rampas.

6. SISTEMTICA DA MINERAO CU ABERTO

A minerao cu aberto ocorre dentro de uma sistemtica comum a todos os empreendimentos, mas com a aplicao diferenciada dos recursos produtivos, seguindo basicamente as seguintes etapas bsicas:

Explorao do depsito => desenvolvimento exploratrio e sistemtico => planejamento de lavra => implantao da mina e operao

Os sistemas e mtodos de trabalho disponveis podem ser agrupados como segue:

Mtodo de descobertura: - shovels

Cclicos: - draglines - scrapper - bucket whell excavator Contnuos: - dragagem - desmonte hidrulico

Sistemas de perfurao: - percursiva - rotativa - rotopercursiva - especiais: jet piercing, water jet, flame jet

Mtodo de detonao: - plano de fogo - seleo do explosivo

Sistema de escavao e carregamento: - shovels Cclicos: - draglines - scrapper - bucket whell excavator Contnuos: - dragagem - desmonte hidrulico Sistemas de transporte: Cclicos: - caminhes (convencional/fora de estrada) - trens (vages) - correias transportadoras Contnuos: - minerodutos - skips inclinados - cadas de minrio, tneis e poos

36 Servios auxiliares: - preventiva Manuteno - preditiva - corretiva Britagem primria da minrio Comunicao Drenagem das guas - superficiais (valas, canais, etc) - infiltrao (bombas, bacias, etc)

Geometria da cava:

A geometria final da cava determinada plos seguintes fatores: - ngulo de talude operacional e final da cava; - berma das bancadas; - altura das bancadas; - estabilidade dos taludes operacionais e final; - projeto e execuo das vias de acesso (inclinaes; largura, ngulo de curvatura) => funo do

tipo de transporte e distncias; - altura final do pit => funo do ngulo de talude final, relao estril-minrio limite,

distribuio de teores (disseminao), propriedades geomecnicas das rochas.

7. APLICAO DA MINERAO CU ABERTO

1. Minerao de Carvo:

Descobertura e extrao dos leitos de carvo: - shovel - dragline

- bucket whell excavator - combinao shovel + BWE

Profundidade mdia da cobertura estril => sincronizada com capacidade das mquinas de descobertura. - Perfurao tipo Auger, normalmente vertical. - Coberturas pequenas (< 30 m): perfurao rotativa, furos horizontais - Coberturas altas (>50 m); perfurao vertical e utilizao de furos largos (15)

Detonao de minrio: Melhores resultados com utilizao de ANFO. Utilizao de draglines requer maior fragmentao => maior custo que shovel.

Carregamento de minrio: Melhores resultados so obtidos com utilizao de shovels. Outros equipamentos utilizados: draglines, ps-carregadeiras sobre pneus; BWE, retroescavadeira e front-end-loaders. utiliza-se sempre que possvel a maior caamba disponvel e compatvel com a produo diria e

tipo de transporte utilizado.

37 Transporte: Caminhes fora de estrada (at 240 ton) Outros tipos de transporte convencional: correias transportadoras, trens.

2. Minerao de minerais industriais

Principais tipos de minerais industriais lavrados cu aberto: calcrio, dolomita, magnesita, granito, saibro, gabro, basalto, bauxita, feldspato, nefelina, rocha fosftica, areia, slica, urnio, argilas, etc.

Perfurao: Rochas no abrasivas => perfuratrizes rotativas Rochas abrasivas => perfuratrizes percursivas pneumticas ( pequenos) => carretas de perfurao ( maiores)

Detonao: Preferncia por explosivos tipo ANFO. Na existncia de problemas de infiltrao de gua nos furos => dinamites Necessidade de boa fragmentao quando existe britagem posterior.

Carregamento: Utilizao intensiva de power shovels eltricas (maiores) ou diesel (menores) Ps carregadeiras sobre pneus.

Transporte: Transporte da cava at a planta de concentrao: - ferrovirio (distncias longas) - caminhes fora de estrada (> 100 ton) - correias transportadoras, minerodutos (areia, caulim, fosfatos, cascalho) - outros tipos no convencionais (skips inclinados, cabos areos, scrappers)

Exemplos:

Perfurao: - Percursiva DTH (down-to-hole): granito, basalto, feldspato, nefelina, magnesita, dolomita,

calcrio, etc - Rotativa: calcrio mole, fosfato, bauxita (tipo Auger).

Explosivos: - dinamites (semi-gelatina, amoniacal, gelatinas) - ANFO - lamas metlicas

Carregamento: Britagem primria: - p carregadeira - britador de mandbulas - shovel - britador de impacto - dragline - britador giratrio

Transporte: - caminhes entre 2 e 35 tons (mdia: 15 a 30 ton)

38 - minerodutos (fosfato), tubulao entre 14 e 20. Bombas de 175 a 800 hp com vazo da

ordem de 300 a 1500 ton/h de minrio.

3. Minerao de cobre:

A minerao cu aberto de cobre normalmente realizada sobre corpos de minrio macio e disseminado com teores limite em torno de 0,2% de cobre utilizando muitas vezes a tecnologia de lixiviao em pilha (cerca de 12% da produo total de cobre nos EUA).

Perfurao: Perfuratrizes rotativas entre 6 e 12 (mdia: 9). Velocidade de penetrao entre 35 e 60 ft/h.

Detonao: Utilizao intensiva de ANFO e lamas (em alguns casos lamas metalizadas). Bancadas em geral com altura mdia entre 40 e 50 ft (30 e 79 ft) com sobrefurao.

Carregamento e transporte: O menor custo encontrado com a utilizao do sistema truck-shovel. Na minerao seletiva normalmente utiliza-se ps carregadeiras e caminhes. Algumas minas utilizam transporte ferrovirio e combinao com caminhes. Tendncia atual de utilizao de grandes caminhes fora de estrada (> 100 ton) e realizao da descobertura atravs de scrappers.

4. Minerao de ferro:

Perfurao: 3 tipos principais de perfurao:

- rotativa (formaes brandas magnetita e hematita) - percursiva tipo DTH com = 9 (minrio natural) - jet piercing (taconitos, alta dureza)

Furos de grande dimetro e grande afastamento => reduo do nmero de perfuratrizes Dimetros normais: 9 a 10, espaamentos acima de 24 ft. Altura das bancadas: 35 a 40 ft.

Explosivos: Akrenite (NA + carvo), lamas metalizadas, ANFO metalizado. Prtica comum: carga de fundo com lamas at chegar ao nvel fretico, carga de coluna com ANFO. Concentrao de explosivo: - 0,6 a 0,8 lb/ton para taconitos - 0,3 a 0,6 lb/ton para minrios naturais

Carregamento: Unidade padro de carregamento: shovel (capacidades de 12 jd3 taconito; 5 a 8 jd3 minas de mdio porte; 2 jd3 pequenas minas de minrio natural) Caambas tipo extra heavy duty em funo da alta abrasividade do minrio. P carregadeira utilizada como equipamento auxiliar para limpeza das frentes, carregamento nas pilhas de minrio e construo de estradas. Algumas unidades de 15 a 20 jd3 esto sendo experimentadas para substituir as shovel em funo de sua maior flexibilidade e mobilidade.

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Transporte: Dentro do pit => caminhes fora de estrada at o britador primrio. Britador at planta de beneficiamento => transporte ferrovirio (grandes distncias) e correias transportadoras com cinta entre 36 e 60. Caminhes de 20 a 40 ton em minas pequenas de minrio natural. Caminhes de 85 a 100 ton em minas maiores.

5. Minerao de plceres

Tipos de minerais extrados em plceres: ouro, diamante, cassiterita (Sn), rutilo + ilmenita (Ti), platina, safira, rubi, columbita-tantalita, sheelita, monazita, minerais radioativos, ferro, cromita.

Principais tipos de depsitos: - aluvies - areias de praias e de deposio elica - saprlitos

Descobertura: Utilizao de dragas de caamba em linha at profundidade de 125 ft (minrio vai para trommel e estril descartado) e de tratores de lmina frontal em depsitos mais estveis e superficiais.

Mtodos de minerao: Operaes em terra seca: - garimpo manual (depsitos de alto teor) - open-cut - galerias de encosta - scrapper automovveis ou rebocados - tratores de lmina frontal (dozers) - combinao de dragline, shovel ou p carregadeira + correia transportadora ou caminhes at a planta de concentrao - descobertura com BWE Operaes na margem de rios (ofshore): - sistema de calhas com gua natural (pequenas minas) - monitores hidrulicos (gua sob presso para desmonte) Operaes com planta de concentrao flutuante: - draglines e planta de lavagem flutuante - dragas de caamba em linha - dragas hidrulicas de suco

6. Minerao de turfa e linhito

(Alemanha e Europa) Escavao (descobertura): Sistema overburden spreader: utilizao de equipamentos tipo stacker reclaimer Draglines, shovels, BWE e mineradores contnuos de superfcie (Wirtgen).

Transporte: Ferrovirio e correias transportadoras

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(Brasil, frica) Descobertura: Dragline e shovel de grande capacidade

Extrao da camada de minrio: Perfuratrizes rotativas com explosivos lentos (ANFO e plvora negra) => s/gua

Carregamento: Utilizao de shovel de pequena capacidade e p carregadeira.

Transporte: Caminhes fora de estrada de 20 a 40 ton de capacidade.

7. Minerao de rochas ornamentais (granito e mrmore ornamental):

Mtodos de lavra: - bancadas altas - bancadas baixas - desmonte em massa

Tecnologias de lavra: - cclicas: - perfurao e desmonte (explosivos e agentes expansivos)

- corte contnuo (slot drill) - cortadeira de brao (corrente e diamantado) - contnuas: - fio diamantado e fio helicoidal (obsoleto)

- jet flame - water jet Tipo de lavra: - mataces superficiais - macios - cu aberto

- subterrnea (mrmore) Descobertura: Retirada da terra vegetal com retroescavadeira, p carregadeira ou trator de lmina.

Perfurao: - martelete manual - quarry bar - slot drill (perfurao contnua) extrator de blocos (Trapizomba)

Corte contnuo - slot drill - extrator de blocos - fio diamantado - fio helicoidal (mrmore) - cortadeira de brao (corrente de metal duro, cinta diamantada) - flame jet - water jet

Explosivos: - plvora negra ou caseira (execuo de furos raiados)

41 - dinamite (cordel detonante NP 5 E NP 10, petecas (pr splitting)

Carregamento: - pau de carga (guincho) - guincho horizontal - trator de lmina frontal - p carregadeira com uso de correntes - guindaste Derrick

Transporte: - interno: frentes => ptio de emparelhamento: trator de lmina, p carregadeira, caminho fora de

estrada. - externo: pedreira => consumidor : carretas (blocos at 25 ton) ou carretas trucadas (blocos acima

de 25 ton). - Exportao: intercontinental => navios: carga geral ou container

8. PLANEJAMENTO E DIMENSIONAMENTO DE OPERAES EM OPEN PIT E QUARRY MINE

Os tens que mais influenciam a eficincia das operaes de um pit so: 1. Elemento humano capacidade de reteno de pessoal capacitado (superviso e operacional) 2. Localizao da mina e topografia 3. Condies climticas 4. Caractersticas materiais do corpo de minrio 5. Seleo do equipamento e uso 6. Prticas mineiras adotadas.

Caractersticas do material:

O primeiro passo a determinao da tonelagem e caractersticas do material a ser minerado. Isso envolve testes para determinao da densidade (aparente e in situ) do material e do estril. Entre os fatores mais importantes para seleo do equipamento esto a dureza do estril e minrio, densidade aparente e in situ. Outros fatores so resistncia e umidade. Com esses dados os ngulos de talude do pit, final e de trabalho, podem ser determinados. Taludes projetados de forma apropriada reduzem a relao estril/minrio e aumentam a quantidade de minrio que pode ser lavrada economicamente, aumentando as reservas de minrio e a vida de operao.

Uma vida de operao longa e altas tonelagens dirias permitiro o uso de equipamentos de minerao maiores e mais eficientes, diminuindo o custo unitrio por tonelada de minrio.

O talude de trabalho, normalmente com ngulo menor que o ngulo de talude final do pit, deve ser mantido no mximo ngulo seguro para aumentar a eficincia do pit e baixar os custos operacionais.

Prticas operacionais e seleo de equipamentos:

42 Um dos primeiros tens a considerar na seleo de equipamentos o volume total e o tipo de descobertura a ser removida. Se o volume suficientemente grande e inconsolidado ou mole, sistemas tipo scraper correia transportadora ou ripagem podem ser justificveis. Se o volume menor ou se a caracterstica do material necessita perfurao e detonao, ento sistemas truck shovel ou ps carregadeiras so os mtodos mais econmicos. Para uma pequena descobertura, o equipamento pode ser padronizado para manusear ambos: estril e minrio.

Principais fatores a serem considerados na seleo de equipamentos de minerao: - vida da propriedade; - produo diria planejada; - razo de descobertura (relao estril/minrio); - capital disponvel; - distncia de transporte, - altura das bancadas; - rea de trabalho disponvel; - largura das estradas; - condies climticas

A seleo da shovel de maior tamanho possvel para uma operao tem diversas vantagens, principalmente: - baixo custo operacional por ton de material escavado; - poucas shovel trabalhando por turno; - normalmente menor despesa de capital; - poucas frentes de trabalho, resultando em poucas estradas de transporte para manuteno.

As principais desvantagens so: - menor oportunidade para blendagem de minrio e controle do teor; - rochas grandes indo para o britador primrio.

Para a mxima eficincia truck shovel necessrio combinar a capacidade dos caminhes e das shovel e tambm com a distncia de transporte e inclinaes (greides) das estradas. Se for necessria shovel dar uma caamba parcialmente cheia para encher o caminho, sua eficincia reduzida; se o caminho parte enchido abaixo de sua capacidade de transporte, a produtividade do caminho ser afetada. O uso de grandes caambas nas shovel ou colocar bordas nos lados dos caminhes resulta em um aumento na eficincia de ambos os equipamentos.

Na seleo de perfuratrizes, os fatores mais importantes so a dureza do terreno, que determina o tipo de mtodo de perfurao e bit, e a tonelagem diria da mina, que afeta o tamanho e consumo de energia. A perfuratriz a diesel rapidamente movida, possibilitando grande flexibilidade. As perfuratrizes eltricas tem baixo custo de manuteno mas necessitam de mo-de-obra extra para manusear o cabo de fora.

Os pneus constituem cerca de 19% do custo operacional total dos caminhes de transporte. A construo e manuteno de boas estradas aumentar a eficincia do pit e diminuir o custo operacional. necessrio ter-se um bom lay-out de estradas, prestando ateno nas inclinaes e raio das curvas.

Existem sempre diferentes tamanhos e tipos de equipamentos e diferentes mtodos para fazer o mesmo trabalho. A escolha final deve ser baseada no equipamento e mtodo que resultar, com segurana, na maior produo ao menor custo.

43 Planejamento e projeto do pit

O planejamento de um pit est correlacionado com todas as fases de uma operao mineira. Os fatores que devem ser considerados na confeco dos planos de minerao so numerosos e refletem as caractersticas e condies ao redor de um corpo de minrio particular.

O passo inicial no projeto a confeco de um plano de minerao a longo prazo ou um projeto final de pit. Existem dois parmetros bsicos no projetar um plano de minerao a longo prazo: primeiro, as reservas de minrio da mina devem ser determinadas e, segundo, a extenso do corpo de minrio e a geometria final do pit podem ser definidas. Planos de longo prazo mudam freqentemente no tempo, refletindo os efeitos de mudanas econmicas, aumento do conhecimento do corpo de minrio e na tecnologia de minerao.

Para alcanar os objetivos de um empreendimento mineiro de longo prazo, as seguintes condies devem ser satisfeitas: 1. As caractersticas do corpo de minrio tais como teor, estruturas geolgicas, formaes

geolgicas, etc; devem ser retratadas em sees verticais e horizontais e um inventrio de mineralizao deve ser desenvolvido.

2. Os requerimentos bsicos do projeto do pit, tais como parmetros fsicos e econmicos e restries legais, devem ser definidos.

3. A tcnica de projeto do pit a ser usada deve ser determinada.

Inventrio da mineralizao:

O primeiro passo para o desenvolvimento do projeto de um open pit a construo de um inventrio da mineralizao, baseado nos resultados de sondagens e de um programa de mapeamento de superfcie. Ele deve representar um modelo completo da mineralizao do corpo de minrio, topografia e geologia. Os dados bsicos de sondagem utilizados para desenvolver o inventrio da mineralizao incluem anlises qumicas e mineralgicas, formao geolgica e estruturas e tipo de mineralizao. necessrio descontar valores das anlises realizadas sobre testemunhos de sondagem antes dessas serem utilizadas como base para planejamento da minerao. Geralmente o desconto varia entre 5 a 10%. As anlises resultantes das sondagens so computadas em intervalos coincidentes com a altura das bancadas planejadas para a futura mina. Os dados de sondagem so ento utilizados para compilar sees verticais e horizontais. As sees verticais so teis para a visualizao do corpo de minrio e estimao do limite final do pit, enquanto que as sees horizontais so usadas para avaliar cada estimativa de minrio nas bancadas planejadas. Para facilitar a confeco das sees horizontais normal dividir cada nvel em uma srie de blocos. As caractersticas fsicas, tais como teor, tipo de rocha e caractersticas metalrgicas, que so importantes para o planejamento da minerao, so assinaladas para cada bloco. A altura dos blocos ditada pela altura das bancadas existentes na mina e a largura dos blocos determinada por: - geometria geral do corpo de minrio, - tipo e forma das caractersticas geolgicas que so incorporadas ao modelo, - intervalo de tempo que o planejamento da mina representa, - densidade da malha de sondagem e espaamento.

Requerimentos bsicos no projeto de pit:

Para determinar os limites finais do pit de um corpo de minrio e seu teor e tonelagem associados, necessrio considerar os seguintes aspectos econmicos e fsicos.

44 Aspectos econmicos:

Para maximizar o valor lquido de um corpo de minrio o pit final deve ser expandido at o ponto onde o valor econmico do ltimo corte minerado, abaixo do talude final, se aproxima de zero ou break-even. O desenvolvimento de um projeto que maximize o valor lquido total do corpo de minrio, sem levar em considerao o valor do dinheiro no tempo, requer a computao de uma razo de descobertura de equilbrio (relao estril/minrio limite). A razo de descobertura limite (