Depositos massivos 2010

1. INTRODUÇÃO

Este trabalho é de caracter académico que aborda sobre depósitos massivos que são explorados pelos

modos a céu aberto e subterraneo, entretanto, poderá encontrar informações superficiais especialmente

acerca de rochas ornamentais nomeadamente, marmore e granito, sendo este último com muito pouca

informação. Neste trabalho poderá obter também dados em torno dos processos, métodos, técnicas,

operações e equipamentos dos mais simples aos mais complexos e modernos de corte, transporte,

empilhamento, carregamento, ventilação, entre outros. Estão ilustrados figuras, esquemas, fotos de

minerações de rochas acima referidas em céu aberto ou subterrânea, etc.

ISPT 2014

2. EXPLORAÇÃO DE ROCHAS ORNAMENTAIS

2.1. CARACTERÍSTICAS ESTÉTICAS

As características estéticas dos mármores, bem como de outras rochas ornamentais, estão relacionados

com a interacção das três seguintes componentes fundamentais: cor, textura e granulometria. Estas

características são as mais importantes para a valorização comercial das rochas.

Relativamente à cor, o mármore pode ser agrupado em três classes, tal como se mostra no quadro

seguinte.

2.2. CARACTERÍSTICAS DAS PEDREIRAS

Uma pedreira pode ser definida, quanto à sua tipologia, com base nos três parâmetros seguintes:

Forma - Em subterrâneo ou a céu aberto

Localização geomorfológica - Planície ou montanha

Método de desmonte - Um ou vários pisos

DEPOSITOS MASSIVOS 2

ISPT 2014

A forma da pedreira é determinada pela morfologia do jazigo mineral e pela acessibilidade ao mesmo.

Esta característica pode influir de um modo notável no tipo de maquinaria a utilizar, no custo, nos

valores e nas características de produção.

A localização geomorfológica é função do ambiente geomorfológico onde se implanta a pedreira.

Esta localização pode ter lugar num terreno mais ou menos plano (planície) ou numa zona de relevo

mais ou menos acentuado (montanha).


ISPT 2014

3. EXPLORAÇÃO A CÉU ABERTO DE MARMÓRE

3.1. FASES DO DESMONTE A CÉU ABERTO

As várias fases e operações que compõem o desmonte a céu aberto encontram-se apresentadas no

fluxograma da Figura 3.5, sendo a descrição e ilustração das mesmas apresentadas nos quadros

seguintes.


ISPT 2014

Fig. 4 - Operações fundamentais de uma exploração de rocha ornamental (Mármore)


ISPT 2014

3.2. OPERAÇÕES FUNDAMENTAIS APÓS A LIMPEZA DA ROCHA ÚTIL

As operações fundamentais após a limpeza da rocha útil, são:

Furação;


ISPT 2014

Corte;

Derrube;

Esquartejamento;

Extracção;

Acabamento.

A definição de cada uma das operações deve constar no plano de lavra e tem por objectivo o

aproveitamento máximo de blocos de dimensão comercial.

O desmonte inicia-se com a operação de furação (Figura 2), sendo os furos realizados com o objectivo

de definir materialmente a área do bloco primário e a largura das fatias, isto é, a dimensão do bloco a

desmontar.

Após a execução dos referidos furos é introduzido o fio helicoidal diamantado, roçadora ou jacto

hidráulico com vista à realização do corte de levante (corte de fundo). Em seguida, para

individualização do bloco primário, são realizados os cortes laterais.

Uma vez terminada a individualização do bloco primário, procede-se ao corte do bloco em fatias que

definem o bloco maior transportável, com a operação de esquartejamento.

Após as fatias se encontrarem plenamente individualizadas, são derrubadas sendo os blocos

transportados por grua ou através de outro equipamento de transporte se a corta estiver ligada ao

exterior por rampa. Se o material exceder em peso a capacidade da grua, as dimensões forem superiores

ao arco máximo da mono-lâmina, ou apresentar irregularidades excessivas, serão esquartejados na

pedreira.


ISPT 2014

Fig.2 Operações fundamentais e acessórias de desmonte de rocha ornamental (Granito)

O derrube de uma fatia é realizado com o auxílio de uma almofada ou macaco hidráulico, que originam

o desequilíbrio da fatia até esta cair numa "cama" previamente realizada.

A cama tem uma dupla função: amortecer o impacto da queda da fatia derrubada, minimizando a

quantidade de fracturas induzidas pelo choque, e ajudar posteriormente a operação de esquartejamento,

permitindo a passagem do fio diamantado, sem que seja necessário proceder a nova furação. A cama é

normalmente construída com terra, fragmentos de rochas e pneus velhos.

Fig. 3 - Pormenor da operação de derrube de uma fatia


ISPT 2014

O esquartejamento é sem dúvida a operação crítica no que diz respeito ao correcto planeamento das

operações. Este é bastante influenciado pelas características de fracturação do bloco, operações

anteriores e posteriores, e pelo mercado.

O desmonte termina com a limpeza da frente retirando-se o estéril para a escombreira com o recurso à

pá carregadora, e elevando o minério para o parque de blocos por grua ou dumper.

Pelo facto de os blocos apresentarem dimensões e formas muito variadas, torna-se necessário efectuar

uma operação de acabamento. Esta operação, realizada pela mono-lâmina, tem por objectivo a

correcção total dos blocos transportados, com vista a posterior comercialização ou a serragem.

4. EXPLORAÇÃO SUBTERRANEA

4.1. MÉTODOS DE DESMONTE

Os principais métodos de desmonte em subterrâneo assentam em três técnicas mineiras distintas,

nomeadamente:

• Desmonte com entulhamento - a estabilidade do maciço após o desmonte é assegurada pelo

entulhamento das cavidades;

• Desmonte com desabamento – o material é desmontado através da rotura controlada dos terrenos à

medida que se aumentam os vazios;

• Desmonte com abandono de pilares – são deixados pilares de rocha abandonados que garantem a

estabilidade do maciço.

A conjugação destas três técnicas permite estabelecer um conjunto de métodos de desmonte que hoje

em dia se conhecem na indústria extractiva subterrânea (corte e enchimento, frentes corridas, câmaras e

pilares, entre outros).

Na lavra subterrânea de mármores a viabilidade económica da exploração é fortemente influenciada

pela blocometria disponível, o que impede, à partida, o recurso a métodos de desmonte que assentem na

técnica de desabamento, dada a indução de fracturação que tal técnica origina e consequente

diminuição das dimensões dos blocos comerciais.

O entulhamento também não se prefigura como uma técnica de aplicação directa ao caso dos

mármores, embora possa ser utilizada em determinados casos para resolver problemas de instabilidade


ISPT 2014

que surjam nas cavidades, nomeadamente quedas pontuais de blocos ou até mesmo situações de

aluimentos. Nestes casos, quando não for viável a aplicação de outro tipo de sustimento ou não exista

material para explorar na zona em causa, poderá ser importante a utilização de escombros para entulhar

as cavidades e assim estabilizar os desmontes.

A técnica de abandono de pilares parece ser a mais adequada à exploração deste tipo de recurso, uma

vez que possibilita a definição de elementos de suporte naturais em zonas do maciço onde o material é

de qualidade inferior, permitindo, além disso, dimensionar os pilares de modo a evitar a presença de

fracturação induzida pela abertura das cavidades de desmonte. A utilização desta técnica na lavra de

pedreiras poderá apresentar uma distribuição espacial irregular dos pilares, em função da

heterogeneidade do jazigo mineral relativamente à sua qualidade ornamental.

Para seleccionar o método de exploração em subterrâneo a adoptar, devem atender-se vários factores,

tais como:

• Características geológicas do local;

• Morfologia;

• Espessura e inclinação das camadas de mármore;

• Continuidade da jazida;

• Profundidade a que se encontra;

• Factores económicos (infra-estruturas, investimentos iniciais, etc.).

Só após a obtenção de informação sobre os aspectos anteriormente referidos, se deverá proceder à

escolha do método de desmonte a utilizar, bem como ao dimensionamento do mesmo. Nos capítulos

seguintes apresentam-se os principais métodos que poderão ser utilizados na exploração subterrânea de

mármores, nomeadamente o método de câmaras e pilares e frentes corridas.

4.1.1. CÂMARAS E PILARES

Do conjunto dos métodos de desmonte tradicionais, resultantes das técnicas referidas no capítulo

anterior, o desmonte com abandono de pilares é o único, à partida, que oferece melhores resultados,

atendendo à especificidade da exploração subterrânea de mármores, em termos da conservação da

integridade do maciço rochoso adjacente. Qualquer uma das outras duas técnicas referidas, permite a


ISPT 2014

fracturação do maciço rochoso, e até mesmo a sua rotura, o que provavelmente conduziria à

inviabilização da exploração.

O Método de Câmaras e Pilares consiste em desmontar a rocha, deixando in situ (por desmontar),

determinadas fracções isoladas de rocha da jazida, as quais constituem pilares que exercem a função de

suporte do terreno sobrejacente em toda a área interessada pela escavação.

O método de desmonte deve ser dimensionado, tendo como base o compromisso entre a segurança e o

aproveitamento económico máximo do jazigo mineral. A segurança e a taxa de recuperação estão

directamente ligadas às dimensões dos pilares que são abandonados e das câmaras que são exploradas.

Figura 3.7 – Ilustração do método de desmonte por câmaras e pilares

O dimensionamento de desmontes pode ser realizado através de métodos de análise numérica,

nomeadamente utilizando programas computacionais do método de elementos finitos e método das

diferenças finitas, entre outros, que serão apresentados adiante.

A maioria das pedreiras de mármore e de outros tipos de rocha ornamental, com exploração

subterrânea, recorre a métodos de desmonte por câmaras e pilares, essencialmente, devido aos seguintes

aspectos:

• Os elementos de suporte são os pilares (mais barato);

• Os pilares podem ser dimensionados de modo a não existir fracturas induzidas no maciço (factor de

segurança salvaguardando a integridade do jazigo mineral do ponto de vista da fracturação);

• Permitem em geral uma recuperação aceitável (entre 60 – 90 %);


ISPT 2014

• Existe a possibilidade de deixar pilares em zonas em que o material não é de tão boaqualidade;

• Pode-se utilizar a maior parte do equipamento de céu aberto, pois permite cavidades degrandes

dimensões;

Este método é caracterizado pela existência de galerias rectas e paralelas, embora existam porvezes

variantes do método, em que este paralelismo não existe em virtude das características do jazigo

mineral. Os pilares que normalmente são deixados podem ser de secção rectangular ou quadrada. Em

muitas explorações Italianas é, no entanto, utilizada uma variante do método de câmaras e pilares no

qual se formam câmaras de grandes dimensões separadas por pilares barreira, ao invés da malha regular

de pilares apresentada anteriormente na Figura 3.7.

4.1.2. FRENTES CORRIDAS

Além do método de câmaras e pilares existem outros métodos que poderiam eventualmente ser

estudados com vista à sua utilização na exploração subterrânea de mármores, tal como o método das

frentes corridas, caracterizado por possuir frentes de desmonte compridas, sendo a estabilidade

garantida através de elementos de suporte artificial (pilares de madeira, cimento, mármore ou outros)

ou do entulhamento das cavidades.

Dadas as características deste método, a sua aplicação só poderá ser útil no caso de explorações

profundas e com grandes dimensões, figura seguinte, é possível observar uma ilustração do método das

frentes corridas.


ISPT 2014

Figura 3.8 Ilustração do método de desmonte por frentes corridas.

Para além das características enumeradas anteriormente a lavra subterrânea de mármores possui ainda

várias vantagens e desvantagens que se passam a enumerar:


ISPT 2014

1. Vantagens

a) Lavra selectiva possibilitando explorar as zonas de melhor material e deixar para suporte natural

(pilares esteios) as zonas em que o material se apresente com pouca ou sem aptidão ornamental, o que

origina um maior rendimento e uma menor produção de escombros; ou sem aptidão ornamental, o que

origina um maior rendimento e uma menor produção de escombros;

b) Não se altera a paisagem nem a fisiografia do terreno em torno das cavidades;

c) O ruído originado pelas actividades de desmonte de rocha é atenuado para o exterior;

d) Não são necessários trabalhos de reabilitação dos terrenos superficiais na zona de subterrâneo;

e) Recuperação de material de qualidade que de outro modo não seria explorado com viabilidade

económica.

2. Desvantagens

a) Custos elevados e investimento considerável, no piso de entrada em subterrâneo;

b) Constrangimentos geométricos nos desmontem devido à necessidade de manter a estabilidade;

c) Necessidade de um conhecimento pormenorizado das características geológico-geotécnicas do jazigo

mineral;

APROVEITAMENTO DO ESPAÇO SUBTERRÂNEO

O aproveitamento do espaço subterrâneo deixado pela actividade extractiva tem cada vez mais procura

para diversas actividades, tais como:

• Armazenamento de combustíveis líquidos;

• Armazenamento de alimentos e produtos agrícolas;

• Tratamento de águas residuais;

• Armazenamento de produtos radioactivos;

• Centrais de ar comprimido;

• Cofres;

• Deposição de resíduos;

• Arquivo de documentos; entre outros.


ISPT 2014

EQUIPAMENTOS DE EXPLORAÇÃO SUBTERRÂNEA

O mesmo se passa ao nível dos equipamentos, dado que os meios tecnológicos para exploração

subterrânea são os mesmos do céu aberto, com excepção da roçadora para galeria, que terá que ser

adquirida ou alugada.

Em termos da lavra, propriamente dita, existêm alguns custos característicos do desmonte a céu aberto

que não se verificam em subterrâneo, tais como custos de decapagem, de movimentação e deposição de

escombros, e gastos com a recuperação paisagística. Apesar disso, existêm outros custos que são,

especialmente, característicos do subterrâneo, tais como os custos de ventilação, iluminação,

estabilização e monitorização dos maciço.

A adopção de uma lavra mista traduzir-se-á numa maior longevidade das explorações, com aspectos

positivos ao nível da gestão da exploração, embora exija maiores investimentos e custos operacionais,

que serão compensados por maiores receitas.

Ventilação

A ventilação dos desmontes de mármore em subterrâneo, deve ser estudada com vista a proporcionar

aos trabalhadores atmosferas adequadas que permitam uma boa renovação do ar, de modo a evitar a

presença de fumos produzidos pelos equipamentos (pás carregadoras, escavadoras giratórias e

dumpers). Contudo, dada a predominância de equipamentos eléctricos no desmonte (roçadora e

máquina de fio diamantado) não é necessário um sistema de ventilação muito potente.

A limitação da concentração de monóxido de carbono, hidrocarbonetos, óxidos de enxofre e nitrogénio,

motivado pelo funcionamento dos equipamentos a diesel, deve ser realizada dado que estes compostos

são nocivos para o organismo humano.

Os sistemas de ventilação a adoptar numa exploração subterrânea podem ser de dois tipos:

Ventilação natural – quando a circulação do ar se faz naturalmente sem instalação de ventilador,

sendo a mesma suficiente para satisfazer as necessidades de ar em face dos parâmetros anteriormente

referidos;


ISPT 2014

Ventilação artificial – quando se torna necessária a instalação de ventiladores para promover a

circulação do ar de modo a satisfazer as necessidades. Dentro desta classe podem ser definidos dois

tipos de ventilação:

Ventilação insuflante – é injectada ar fresco directamente na frente, o que evita a contaminação do ar

que chega à zona de desmonte;

Ventilação aspirante – é criada uma depressão na frente que faz com que o ar existente nas cavidades

de desmonte afluía à frente.

Possui a desvantagem de fazer chegar à zona de desmonte ar já contaminado.

Na Figura que se segue ilustram-se os dois tipos de ventilação artificial que se podem utilizar em

explorações subterrâneas de mármore.

Equipamentos de corte

Para além da roçadora, são necessários outros equipamentos para promover o desmonte da rocha em

subterrâneo, dos quais se destacam a máquina de fio diamantado (corte e esquartejamento), os colchões

hidráulicos ou pneumáticos (derrube), a pá carregadora ou a escavadora giratória (remoção), os

martelos pneumáticos (esquartejamento), a pá carregadora (transporte de blocos), a grua (extracção de

blocos e de escombros) e os dumpers (transporte de escombros).

Para além destes equipamentos, são necessárias algumas ferramentas, nomeadamente poleias para

passagem do fio diamantado nos cortes posteriores da talhada, rolos metálicos para o corte horizontal

inferior, possibilitando o deslizamento do bloco depois de individualizado, cunhas metálicas, para

colocar em determinados cortes de modo a evitar que estes se fechem, entre outros.


ISPT 2014

Fio helicoidal

Empregado na realização de cortes primários para extração de mármore desde 1895, o fio helicoidal

consiste de três arames de aço trançados helicoidalmente com diâmetro externo de 3 ou 5 mm,

responsável pelo transporte de uma mistura abrasiva constituída por areia e água, que atritada

directamente contra a rocha provoca a penetrabilidade do fio na mesma. A areia deve ser bastante

silicosa, com granulometria entre 0,5 e 1,0 mm. A polpa abrasiva deve manter uma proporção em peso

de 70% de água e 30% de areia. A água age como refrigerador do fio, além de facilitar a circulação do

abrasivo.

O sistema de alimentação da mistura abrasiva é normalmente constituído por dois reservatórios: um

com areia e água e outro onde sai apenas água em quantidade convenientemente controlada, para

manter constante a percentagem de sólido da polpa e também uma boa refrigeração do fio. A vazão de

água gira em torno de 3 litros / minuto, com alimentação de areia cerca de 2 kg / minuto.

O fio helicoidal é mantido esticado por um equipamento denominado “carro esticador”. Este é uma

vagoneta colocada sobre trilhos em um plano inclinado, com uma carga de 2 a 3 toneladas, dotado de

uma polia por onde passa o fio. O devido tensionamento do fio (150 a 250 kg) é necessário, para que

este exerça uma pressão mínima sobre o abrasivo contra a rocha, e assim, com o acomodamento da

areia no seu vazio helicoidal e, através do seu movimento de translação, o corte venha a ser efetuado.

O conjunto de acionamento do fio helicoidal é composto basicamente de um motor elétrico (10 a 15 hp)

ou diesel, ligado por correias a uma polia responsável pelo seu movimento de translação, cuja

velocidade é de 10-15 m/s.

Após perder o contato com o corpo rochoso, ou seja, sair do corte e retornar, o fio helicoidal passa por

um sistema de polias estrategicamente posicionadas, com a função de realizar a completa refrigeração

do fio, em contato com o ar. Para tanto, a rede da arame normalmente possui um comprimento

considerável, variando de 900 a 1.500 m, conforme a zona de corte.


ISPT 2014

Esquema da operação de corte com fio helicoidal.

Devido a baixa velocidade de corte apresentada pelo fio helicoidal (0,5 a 1,0 m2/h) e com o advento da

tecnologia do fio diamantado, as pedreiras de mármore de todo o mundo praticamente o aboliram

totalmente.

Fio diamantado

Os primeiros equipamentos de acionamento do fio diamantado foram inspirados naqueles utilizados na

tecnologia do fio helicoidal. Os estudos iniciais para construção da máquina para acionamento do fio

diamantado surgiram no início da década de 70. Os primeiros protótipos começaram a operar por volta

de 1977. Esses equipamentos eram totalmente hidráulicos e com baixa potência instalada.

Em um período de 15 anos registrou-se um contínuo progresso nos equipamentos de acionamento do

fio diamantado. O grande avanço dessas máquinas foi obtido com o advento dos equipamentos

automáticos com regulagem eletrônica e instalação de motores de maior potência.

Os principais dispositivos presentes são os seguintes:

Variador de velocidade linear do fio, de maneira a graduar esta velocidade, principalmente nas fases

inicial e final do corte;

Controle de tensionamento automático do fio diamantado, cuja tensão aplicada sobre o fio é

regulada de modo contínuo, em tempo real, variando de 1.500 N a 3.000 N, de acordo com o

avanço da máquina nos trilhos;

Dispositivos de segurança, que permitem o desligamento automático, em caso de eventuais

rompimentos do cabo de aço, superaquecimento do motor principal, etc.


ISPT 2014

A potência dessas unidades eletromecânicas varia entre 25 hp e 60 hp, e nos equipamentos que

funcionam através de motor diesel, o acionamento do volante motriz é realizado por meio de motores

na faixa de 75 a 100 hp.

A velocidade periférica, que é a velocidade linear do fio diamantado em circuito fechado, varia de 35

m/s a 40 m/s no mármore, e nos granitos varia de 16 m/s a 28 m/s. É obtida a partir do diâmetro do

volante juntamente com as revoluções do motor, ou seja:

Velocidade Periférica (m/s) = comprimento circunferência (m) x rpm/60

Máquina elétrica para mármore.

Os equipamentos são dotados de plataforma para abrigar a motorização e auxiliá-los no deslocamento

sobre trilhos. O deslocamento da máquina é realizado através de um sistema cremalheira-pinhão, ou por

patins solidários ao chassi, que deslizam sobre os trilhos. O seu acionamento é feito à distância, por

meio de um painel de comando.


ISPT 2014

Flame-jet

Tecnologia utilizada para o isolamento de volumes primários de rocha granítica (cortes verticais e

horizontais). O sistema de corte por flame-jet consiste na abertura de uma fenda com espessura de 10

cm, largura e comprimento variáveis, através da chama térmica do maçarico (1.500ºC), que provoca na

rocha uma dilatação diferencial dos minerais, que estão sob a ação do calor, sendo expulsos sob a forma

de cavacos.

O flame-jet funciona a base de ar comprimido (vazão de 250 c.f.m.) e óleo diesel (consumo de 35

litros/hora). Utiliza reservatório de óleo pressurizado e é composto de haste e cabeça de combustão. O

flame-jet requer um operador para realizar o corte de maneira contínua. Assim, a precisão do corte

depende muito da habilidade do usuário. A velocidade média de corte nos granitos brasileiros varia de

0,7 a 1,0 m2/h. Obtém-se maiores sucesso com esta tecnologia em rocha com alto teor de quartzo e

pequena incidência de biotita. Podemos citar o baixo investimento inicial como grande responsável

pelo seu emprego até os dias de hoje.

Funcionamento do “flame-jet”.

O que limita o uso da chama térmica são as desvantagens que apresenta, tais como: elevado custo

operacional, devido a baixa velocidade de corte e ao elevado consumo de óleo diesel; danificação na

rocha, com incidência de micro fraturas em até 30 cm nas laterais do corte, dependendo do tipo de

rocha, provocando numa diminuição na recuperação de blocos; restrições para utilização em alguns

tipos de granito; e acentuado impacto ambiental, com geração de barulho excessivo (130 a 140

decibéis) e produção de gás e poeira.


ISPT 2014

Corte em costura

O corte em costura é efetuado através de perfuração, por meio de furos coplanares paralelos, podendo

ser contínuos ou descontínuos.

Perfuração contínua (talho contínuo)

O processo de talho contínuo consiste em dois passos: primeiramente se faz uma série de furos de 64

mm de diâmetro, com espaçamento igual ao diâmetro das furações e, em seguida, o espaço entre os

furos é perfurado utilizando bit de 76 mm de diâmetro, obtendo-se uma fenda com aproximadamente

70 mm de espessura.

Detalhe de corte realizado com furos contínuos.

Esta tecnologia utiliza um equipamento sofisticado e específico para talho contínuo, normalmente em

rocha granítica, denominado de "slot drill", que através de rotação contínua e reversível e percussões

sobre a broca, promove uma fenda contínua por toda a linha de furos. A rotação reversível facilita a

introdução e retirada das hastes, para alongar a broca e retirá-la da perfuração concluída.


ISPT 2014

Slot drill empregada na realização de talho contínuo.

Este tipo de perfuração utiliza brocas de extensão, que podem ter seu comprimento aumentado pela

adição de hastes, bastando acrescentar uma nova haste rosqueada na última do conjunto já introduzido

no furo e prosseguir com a furação.

O bit é o elemento que efetivamente realiza o trabalho de quebra da rocha, sendo calçado com botões

de metal duro. Durante a perfuração os botões se desgastam frontal e lateralmente, perdendo sua forma

original semi-esférica. Portanto, para se manter a velocidade de penetração e a economia no processo,

os botões devem ser afiados, quando o achatamento dos mesmos atingir determinados limites práticos.

A tecnologia com furos contínuos apresenta bons níveis de eficiência na abertura de canais, mas o seu

emprego é pouco observado nas pedreiras do Brasil, por apresentar um custo x benefício pouco

atrativo.


ISPT 2014

Perfuração descontínua

Neste processo são realizados furos a distâncias predeterminadas, combinados para criar o corte através

de: argamassa expansiva, cargas explosivas ou cunhas mecânicas.

O acionamento da perfuratriz é feito principalmente por ar comprimido, também existindo no mercado

perfuratrizes hidráulicas, em que o fluido de acionamento não é mais diretamente o ar comprimido, mas

um fluxo de óleo sob alta pressão.

Os martelos pneumáticos transmitem a broca percussão e, no intervalo entre duas percussões

sucessivas, uma rotação de pequeno arco de círculo. Simultaneamente a esse dois movimentos ocorre a

introdução de ar de limpeza na perfuração.

Os compressores de ar destinados ao acionamento das perfuratrizes podem ser estacionários ou

portáteis. São estacionários quando montados sobre bases rígidas e são portáteis quando montados

sobre pneus. Podem ser movidos por motor elétrico ou diesel, porém os compressores estacionários, na

maioria dos casos, são elétricos, e os compressores portáteis movidos a motor diesel.

Para que ocorra um trabalho efetivo de demolição da rocha e conseqüente desenvolvimento da

perfuração é necessário que seja exercido um esforço sobre a perfuratriz. É esse esforço, aliado a

percussão e rotação, que faz progredir o furo. O esforço pode ser exercido fisicamente pelo operador

(martelos manuais), ou mecanicamente por uma corrente ligada a perfuratriz, tracionada no sentido de

provocar pressão sobre o equipamento contra a broca e desta contra a rocha (talha-blocos).

O conjunto talha-bloco é montado sobre trilhos, para o deslocamento lateral do suporte, sobre o qual é

instalado o martelo, sendo acionado por quadro de comando, e possui lubrificador coligado a tubulação

de alta pressão. Este sistema permite a utilização de um ou mais martelos funcionado simultaneamente.

O fluido de limpeza pode ser ar ou água. O sistema talha-bloco promove a redução de custos de mão-

de-obra, com aumento da produtividade e uma maior regularidade dos furos realizados.


ISPT 2014

Talha-bloco com 4 martelos.

Brocas

São utilizadas brocas integrais, cujas partes componentes constituem uma peça única de vários

comprimentos. As partes componentes são: punho, colar, haste e coroa, onde se insere uma pastilha de

metal duro.

O punho se encaixa na bucha de rotação da perfuratriz, recebendo a rotação e a energia de percussão.

Possui forma hexagonal, o que possibilita transferir os esforços de rotação. O colar limita o

comprimento da broca que penetra na perfuratriz, tendo diâmetro maior que o punho e a bucha do

mandril. A haste transmite a coroa os esforços recebidos da perfuratriz, através do punho. Possui

comprimentos modulados, sendo necessárias trocas de brocas, para se atingir diferentes cotas de

aprofundamento. A coroa é a parte responsável pela quebra efetiva da rocha, sendo, portanto, calçada


ISPT 2014

com pastilha de metal duro de cobalto e carboneto de tungstênio, e possui um orifício de limpeza, para

saída do ar. Nas diferentes brocas de uma mesma série há uma redução gradual de diâmetro na coroa. A

redução, constante, é de 1,0 mm, de uma broca para outra. Como a coroa se desgasta com o avanço da

perfuração, pode-se compreender o motivo da redução.

A pastilha da coroa, devido aos contínuos impactos sobre a rocha, sofre desgastes. Se esses desgastes

não forem corrigidos a tempo, ou seja, se a pastilha não for afiada, reduz-se grandemente a velocidade

de perfuração, gerando, ainda, esforços elevados que provocarão a sua quebra. Portanto, deve-se afiar

regularmente a pastilha, restituindo-lhe a sua forma original.

Com o fim da vida útil da pastilha, é prática geral nas pedreiras brasileiras a utilização de cone-bit

(pastilha) ou taper-bit (botão), para substituição da coroa. Assim, a coroa é seccionada, a extremidade

da haste é conificada em torno mecânico, para se inserir esse novo bit, prolongando a vida útil do

restante dos componentes da broca integral.

Argamassa expansiva

Em uso no mercado nacional desde o final dos anos 90, a argamassa expansiva revolucionou a extração

de blocos, contribuindo significativamente para uma melhor performance operacional das pedreiras,

tanto na extração em maciços rochosos, como na extração de capeados e matacões, e nos mais diversos

tipos de materiais, sejam granitos das mais variadas cores e texturas, sejam mármores e quartzitos.

Trata-se de um produto em pó com composição química definida em função da temperatura ambiente, e

que, antes do uso, deve ser misturado com água, na proporção especificada pelo fabricante. Inserida nos

furos, esta argamassa irá expandir-se liberando espetaculares quantidades de energia, de modo

progressivo e gradual, promovendo a ruptura da rocha ao longo da linha de furos.

Para preparação do agente expansivo é necessário apenas um recipiente, com capacidade suficiente

para misturar uma quantidade de 10 kg do produto com água, na proporção de 33% em peso, ou seja, 3

litros de água para cada saco de 10 kg dissolvido. O produto deve ser adicionado sempre sob agitação,

alcançando-se uma pasta cremosa, fluida e homogênea, sem grumos. Óleo, graxa ou substâncias

orgânicas devem estar ausentes no recipiente e na água de mistura. O carregamento deve ser realizado

logo após a preparação da mistura, com os furos limpos e assoprados, livre de água e sujeiras.


ISPT 2014

Preparação e aplicação de argamassa expansiva.

A argamassa expansiva, aplicada ao longo de furos alinhados e devidamente espaçados, exerce nas

paredes dos furos uma pressão de expansão, em todas as direções, agindo como um esforço

compressivo. As forças dessa compressão induzem reações de tensões trativas, no plano perpendicular

àquelas forças compressivas atuantes no plano dos furos, promovendo, desta maneira, a ruptura da

rocha por tração.

O tempo de reação, para geração de um corte, varia em função da temperatura ambiente, do

espaçamento dos furos, das características petrológicas e mecânicas da rocha, além do seu aspecto

textural, e da quantidade e tipo de argamassa a ser usada. A pressão de expansão exercida pelo produto

pode chegar a 800 kg/cm².

A opção pelo agente expansivo deve-se pela excelente relação custo x benefício que proporciona, ou

seja, aumento da produtividade, através de maiores espaçamentos praticados (distância entre furos da

mesma linha), com redução dos custos operacionais, além de garantir a regularidade das superfícies

cortadas e preservar a integridade físico-mecânica da rocha, obtendo-se como resultado uma maior

recuperação de blocos, com diminuição da geração de rejeitos.


ISPT 2014

Detalhes de cortes realizados com argamassa expansiva.

Nas pedreiras de maciço rochoso, a argamassa expansiva tem sido amplamente consorciada com a

tecnologia do fio diamantado, sendo esta última utilizada nos cortes de isolamento de volumes

primários de rocha e o agente expansivo empregado no desdobramento de filões / pranchas..


ISPT 2014

É uma tecnologia limpa, não poluidora, e de fácil emprego, podendo ser destacada a maior segurança

dos trabalhadores, comparada ao uso de material explosivo, além de não ser um produto controlado.

Cunhas mecânicas

As cunhas mecânicas são utilizadas para secionar planos pré-definidos, a partir de perfuração de

pequeno diâmetro, tanto no desdobramento de filões/pranchas, como no esquadrejamento de blocos.

Trata-se de um conjunto constituído por duas palmetas posicionadas lateralmente a cunha propriamente

dita, cuja percussão se dá manualmente, à marreta.

Cunhas empregadas no esquadrejamento de blocos.

O tempo de corte com essas ferramentas pode demandar alguns minutos ou demorar várias horas,

dependendo de fatores como: tipo de rocha, direção de ruptura, altura do corte, espaçamento praticado.

Esse tipo de operação, principalmente quando realizada em cortes primários, traz como principais

desvantagens: atrasos na produção, devido aos excessivos tempos de percussão; diminuição de

produtividade e elevado custo com perfuração, em função dos pequenos espaçamentos demandados;

desvios dos cortes, que comprometem o acabamento das superfícies cortadas; além de excessivos

esforços físicos dos trabalhadores.


ISPT 2014

TOMBAMENTO DE PAINÉIS VERTICAIS

Uma vez isolados, os filões ou pranchas são tombados em “camas” constituídas por solo e fragmentos

de rocha, previamente montadas com o objetivo de amortecer o impacto de queda, para em seguida se

processar o esquadrejamento dos blocos comercializáveis.

Para o tombamento desses volumes de rocha previamente isolados do maciço, são usados dispositivos

constituídos por:

Macaco hidráulico

Colchão inflável

ESQUADREJAMENTO DE BLOCOS

Após a operação de tombamento da prancha no piso da bancada é feito o esquadrejamento dos blocos,

que em linhas gerais utiliza a mesma tecnologia empregada nos cortes primários, excluindo o fio

helicoidal, flame-jet e perfuração contínua. O fio diamantado está em fase inicial de utilização neste

tipo de operação, e o esquema de funcionamento é absolutamente idêntico ao do corte primário, não

havendo, no entanto, a necessidade da perfuração preliminar.

TECNOLOGIAS DE MOVIMENTAÇÃO

Após o esquadrejamento, a movimentação dos blocos até o local de embarque é feita por arraste,

através de cabos de aço tracionados por guincho ou através de zorra (prancha metálica sobre a qual se

coloca o bloco) puxada por pá carregadeira; por tombos sucessivos, com emprego direto de pá

carregadeira, retro-escavadeira, ou mesmo trator de esteira adaptado para este fim; ou através de

condução por garfo, montado diretamente numa pá carregadeira de maior potência, ou via grua.

TECNOLOGIAS DE CARREGAMENTO

Já o carregamento dos blocos acontece predominantemente com o emprego de “pau-de-carga”,

auxiliado por guincho de arraste, pá carregadeira ou trator de esteiras. Também podem ser empurrados

diretamente para cima dos caminhões, através de rampa previamente construída com esta finalidade. O

uso de derrick para içamento / carregamento de blocos, muito comum em pedreiras da Europa, quase

não é observado no Brasil.


ISPT 2014

MOVIMENTAÇÃO E EMPILHAMENTO DOS BLOCOS NA PEDREIRA

A movimentação e o empilhamento dos blocos, já esquadrejados ou por esquadrejar, podem ser

realizados com as máquinas seguintes:

Dispositivos de elevação (guinchos, gruas derrick, etc.);

Pás carregadoras;

Escavadoras;

Camiões basculantes (dumper);

Camiões.

A movimentação dos materiais e dos equipamentos dentro da pedreira inclui as seguintes operações:

Carregamento de blocos em camiões normais ou basculantes

Carregamento dos detritos em camiões normais ou basculantes

Movimentação de blocos e detritos.

CARREGAMENTO DE BLOCOS

Camiões normais ou basculantes

Esta operação pode ser realizada com pás carregadoras ou por gruas derrick, caso não seja possível

alcançar directamente a área de depósito.

Pá carregadora

Deve ser garantida uma distância adequada entre a pá e o camião normal/basculante;

É proibido elevar e/ou transportar blocos de peso superior à capacidade da pá;

Quando não seja possível posicionar o camião directamente ao lado dos materiais a carregar, o

cesto carregado deve estar ao nível do terreno, durante a deslocação;

Evitar inclinações durante o percurso de deslocação até ao camião normal/basculante;

Depois de carregados, os blocos devem ser calçados ou presos.


ISPT 2014

A escolha da utilização de camiões normais ou basculantes depende sobretudo das condições gerais da

pedreira. Na realidade, em ambientes difíceis (grandes declives, terrenos acidentados e lamacentos)

mas, sobretudo quando não está previsto o transporte rodoviário, utiliza-se mais frequentemente

camiões basculantes. De qualquer modo, quando as distâncias a percorrer não são excessivas, pode ser

usada a pá carregadora.

Grua derrick

Actualmente, as gruas derrick de triedro representam o meio de carregamento e de transporte mais

difundido nas pedreiras de rochas ornamentais. No mercado existem gruas com braços de 45-50 m de

comprimento e capacidade de carga da lança de 30-40 t, podendo ser utilizadas mesmo em zonas de

pedreiras muito distantes minimizando-se assim o tempo gasto em mudanças de posição.

As maiores precauções para a sua utilização referem-se essencialmente a dois pontos muito precisos:

A correcta fixação do bloco;

O afastamento do pessoal da área abrangida pela deslocação do braço carregado.

CARREGAMENTO DOS DETRITOS EM CAMIÕES NORMAIS OU BASCULANTES

A máquina mais utilizada para o carregamento dos detritos é a pá carregadora, mesmo tendo em conta

que cada vez se utiliza mais escavadoras pneumáticas com braço rotativo. O procedimento correcto, em

linhas gerais, foi descrito anteriormente, na operação de carregamento de blocos. No entanto, é

conveniente considerar outras precauções:

As partes laterais da caixa do camião normal/basculante deverão ser 30-60 cm mais baixas que o

cortante, com o cesto elevado à altura máxima de descarregamento (para facilitar a distribuição para os

cantos mais afastados da caixa);

Se forem utilizadas pás demasiado grandes relativamente à capacidade da caixa do camião

normal/basculante, estes engenhos não deveriam ser carregados para além da sua capacidade, para

evitar a queda de materiais por terra;

A caixa do camião normal/ basculante não deve ser completamente carregada, caso seja

Necessário percorrer estradas inclinadas, par evitar queda de materiais por terra.


ISPT 2014

CONCLUSÃO

Com este trabalho chegamos a seguintes conclusões:

As rochas ornamentais são exploradas em minas a céu aberto e subterrânea aplicando os mesmos

equipamentos de corte.

O desmonte de rochas ornamentais apresentam maior estética( precisão geométrica e dimensional)

quando efectuados por ferramentas cortantes ( fio diamantado, fio helicoidal e roçadoras). Quer dizer a

operação de acabamento é minimo, economizando o tempo.

O desmonte usando explosivos, flame-jet e cunha mecanica oferece menor precisão geométrica e

dimensional, devido a margem de desvios criados por estes processos.

Para evitar a fractura dos blocos durante o derrube prepara-se cama que pode ser o capim, terra, pneus,

etc, para amortcer.

Efectua-se operações de acabamento que consiste na correção dos desvios de corte cometido durante o

corte.

As máquinas de corte de fio helicoidal estão perder o seu uso por serem lentas( velocidade de corte

muito menor).

As máquinas de fio diamantada actuais são automatizadas, isto é, elas possuem um comando a

distancia, minimizando os riscos de acidentes aos trabalhadores, em caso de roptura do fio diamantado.

O acionamento destas máquinas pode ser por motores eléctricos ou de combustão.

Para o desmonte prepara-se canais e caixas para criar as faces livres.


Documents

Depositos massivos 2010