LAVRA DE MINA A CU ABERTO

Professor Camilo de Lelis Dias Cavalcanti Mtodos de Pesquisa e Lavra II Joo Monlevade 2005

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Apresentao

Prezado aluno, As Notas de aulas de Pesquisa e Lavras de Minas, aqui apresentadas, no esgotam os assuntos abordados e, devido s limitaes de tempo, apresentam incorrees. Tivemos o objetivo principal de muni-los de informaes que, julgamos, lhes sero teis no exerccio da profisso e que no poderamos fornecer-lhes dentro do perodo normal das aulas. As fontes bibliogrficas a que recorremos para escrev-las, e que lhes recomendamos ler, esto no final destas notas.

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LavraEntende-se por lavra ao conjunto de trabalhos objetivando a retirada mais completa, mais econmica, mais segura e mais rpida do minrio ou massa mineral. A sistematizao e coordenao desses trabalhos denominados mtodo de lavra. a segunda fase legal da minerao e que, do ponto de vista de execuo, se divide em duas fases, que so o desenvolvimento e a lavra ou explorao. 1- Desenvolvimento: A extrao das substncias teis de uma jazida no pode ser iniciada imediatamente e nem sempre nos locais onde se cortou a mesma ou a colocou a descoberto. Se a extrao se iniciasse imediatamente, o acesso s partes mais afastadas do local de extrao resultaria extraordinariamente difcil ou quase impossvel, o que exige uma prvia preparao dentro de um determinado planejamento, preparao esta que se denomina desenvolvimento. Como fase que envolve grandes despesas, por segurana, ela s deve ser iniciada aps a certeza da posse da jazida. Seu planejamento deve ser condicionado ao tipo de lavra que se ir executar. 1.1- Tipos de Desenvolvimento: Os desenvolvimentos podem ser agrupados nos seguintes tipos:a) A cu aberto ou subterrneo - conforme sejam executados na

superfcie ou no interior dos terrenos. Em geral, est intimamente ligado com o tipo de lavra, se a cu aberta ou subterrnea. b) Prvios ou simultneos com lavra se executados antes que se inicie a lavra, como condio para esta, ou se efetuados medida que a lavra prossegue, mantendo uma adequada quantidade da jazida desenvolvida para se permitir lavra regular, sem interferncia dos servios, porm sem exageros de3

desenvolvimento, resultando em grandes investimentos prematuros, sem nenhum reembolso imediato. Em alguns casos, esta simultaneidade pode ser forosa, por exemplo, em servios de lavra a cu aberto nos quais o estril deva ser lanado nos trechos j lavrados, evitando-se longos transportes para as pilha de estril. c) Sistemticos ou supletivos se so empreendidos segundo um plano geral, em coordenao com o mtodo de lavra, ou feitos ocasionalmente, para atender a convenincias ou imposies locais, tais como o previmento de vias de ventilao ou esgotamento, sadas de emergncia, etc. Mais freqentemente decorrer de convenincia econmica. d) Produtivos ou obras mortas conforme forneam substncias teis ou estril, segundo sua locao na jazida, nas encaixantes ou em terrenos vizinhos. O fornecimento de material til seria desejvel, por compensar, parcial ou totalmente, as despesas da execuo; mas, excludos os trabalhos de estabelecimento de unidades de desmonte ou frentes de lavra, as finalidades principais dos desenvolvimentos transportes rpidos e eficientes, ventilao, drenagem, etc impem regularidade de traados e distanciamento dos locais de desmonte, conduzindo comumente locao no estril, isto , a obras mortas. Estas, pela maior regularidade, menor custo de manuteno, no imobilizao de minrio como piso ou pilares de proteo, etc, so comumente mais econmicas, embora no forneam recuperaes imediatas, por fornecimento de minrio. e) Puros ou exploratrios segundo tenham ou no finalidade subordinada de completar a explorao da jazida, para fornecimento de maiores detalhes do corpo; no devem ser confundidos com os de explorao pura, que podem ocorrer simultaneamente com os de desenvolvimentos ou com os de lavras, mas cuja finalidade o conhecimento da jazida. 1.2 Vias de Acesso: As vias de acesso so desenvolvimentos bsicos que permitem atingir a jazida em um ou vrios horizontes, e o escoamento das substncias desmontadas. Quando da sua escolha e locao devem ser levadas em conta, entre outras condies, a topografia local, a morfologia da jazida, o tipo de lavra, a independncia na extrao das safras, os custos, a produo desejada, etc.4

a) Acessos em servios superficiais: Em lavra a cu aberto, as vias de acesso so, comumente, simples estradas principais, convenientemente construdas para possibilitar a lavra dos diversos bancos, que verticalmente dividem e jazida. Em certos casos especiais outros acessos, que no as estradas, podem ser utilizados, como tneis, planos inclinados, poos verticais e, at mesmo, simples furos de sonda (lavra de petrleo e gases, sais solveis, etc.). O traado desses acessos requer conhecimento bem detalhado da jazida, dependendo fundamentalmente da topografia, como j foi dito das produes visadas, dos equipamentos utilizados no transporte, etc. que sero condicionadores das larguras, greides, raios de curvatura, etc. Os diferentes tipos de acesso, em lavra a cu aberto, podem ser agrupados em: a.1) Sistema de zig-zag ou serpentina: A estrada de acesso se desenvolve por vrios lances, com declividade compatvel com o tipo de transporte. Os diversos lances so concordados por curvas de grande ou pequeno raio, plataformas horizontais ou plataformas de reverso de marcha. Apresentam a vantagem de imobilizarem pequena rea horizontal, com a desvantagem de uma baixa velocidade de transporte.

a.2) Sistema de via helicoidal contnua: Usado para jazida de grande rea horizontal, em cavas profundas, este sistema se constitui numa via contnua, em hlice, apresentando lances planos e outros em declividade. O acesso executado medida que vo sendo extradas as fatias horizontais, compreendidas no ncleo da hlice.

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a.3) Sistema de planos inclinados e cu aberto: Sistema aplicvel a jazidas de pequena rea horizontal, em cavas profundas. A inclinao dos planos vai desde a valores compatveis com o uso de correias transportadores at a cerca de 80 graus, para o uso de equipes que trafegam sobre trilhos. O minrio dos bancos descarregado em chutes que alimentam as equipes e estes, por sua vez, basculam em chutes fora da cava, que alimentaro trens ou caminhes. a.4) Sistema de suspenso por cabos areos: Aplicvel a cavas profundas e de pequena rea horizontal, tal sistema, hoje em desuso, foi muito utilizado nas minas de diamantes de Kimberley. O minrio carregado em caambas iveis e despejado em chutes superficiais, para posterior transporte. Os cabos de suspenso se estendem sobre a cava, suspensos por uma ou vrias torres especiais. Fig. 6. a.5) Sistema de poo vertical Um o mais poos verticais, prximos da cava, so ligados aos bancos por travessas dotadas de chutes, para carregamento de equipes que faro o transporte vertical, descarregando em silos na superfcie. O sistema tem produo diria limitada, mesmo que o transporte horizontal, at aos chutes do poo, se faa por ps carregadoras. Fig. 7. a.6) Sistema de adito inferior Utilizvel para minas lavradas em flanco ou, em casos que a topografia permite, para lavra em cava. Consiste de um adito sob o6

minrio, associado e uma caixa de minrio que se liga aos vrios bancos por travessas. Do adito minrio transportado para chutes externos, por veculos compatveis com as dimenses de sua seo. a.7) Sistema de funil: Consta de um poo inclinado ou vertical, na encaixante, conectado ao corpo de minrio por uma travessa da qual partem subidas at varar na superfcie. O minrio desmontado no fundo da cava em cones concntricos com as subidas, comumente verticais, sendo dispensado o uso de bancos. Por estas subidas o minrio atinge a travessa, indo ter ao poo, donde iado para a superfcie. Existem outros sistemas iguais, que abrangem toda a rea da cava. Tal sistema foi parcialmente usado pela Meridional de Lafaiete, na lavra de mangans. Fig. 9.

b) Acessos em servios subterrneos: So os mesmos vistos na explorao subterrnea (poos verticais ou inclinados e tneis), distinguindo-se daqueles mais pela finalidade que pela natureza, embora sejam, normalmente, de maiores sees, maior regularidade de trao e locao diversa dos de pesquisa. A opo por este ou por aquele tipo de acesso, de um modo geral, pode ser assim resolvida: b.1) Em terrenos planos ou pouco acidentados: b.1.1) Corpos verticais ou horizontais poo vertical, fora do corpo. b.1.2) Corpos inclinados poo vertical (na capa, na lapa, de transio); no plano inclinado, na lapa ou no corpo. b.2) Em terrenos acidentados: Poo vertical, poo inclinado ou tnel, na capa, na lapa ou no corpo. 1.3 Diviso da jazida A lavra de uma jazida de razovel potncia, extenso e extenso em profundidade requer que se tomem unidades menores para desmonte e manuseio o material desmontado. Portanto, terminada a explorao, necessrio iniciar-se o desenvolvimento mais amplo e volumoso da jazida, tornando-a facilmente acessvel, dividi-la em setores apropriados lavra,

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os quais se podem ento arrancar progressiva e sistematicamente, racionalizando, assim, as operaes de extrao. Assim, a diviso de uma jazida formar uma unidade prpria, que dever obedecer aos seguintes requisitos: - Acesso fcil; - Transporte fcil (ferramentas, mquinas, escoramentos, pessoal, etc.); - Arranque independente, a ser executado por determinado nmero de mineiros; - Extrao dos minrios fcil; - Ventilao independente (para minas subterrneas), etc. a) Diviso vertical da jazida: A diviso vertical obtida mediante planos horizontais, abstratos, denominados nveis. Poucas so as jazida que podem ser lavradas sem antes dividi-las em pisos ou nveis. Apenas as horizontais ou as de pouca potncia e mergulho fogem a esta regra. Numa lavra, a cu aberto, estes nveis correspondem aos bancos de lavra e seu distanciamento a prpria altura dos bancos. Numa mina subterrnea, os nveis so materializados por cabeceiras e travessas, ligando a via principal de acesso ao corpo, ou dentro do corpo. O espao compreendido entre dois nveis consecutivos denominado internvel. claro, portanto, que a designao mineira de nvel corresponde aos servios executados a partir do horizonte de referncia no internvel adjacente. A separao entre nveis varia de uns poucos metros at cerca de 30 m ou mais, em lavra a cu aberto e entre 15 m e 150 m, em lavra subterrnea. Nas minas subterrneas comum haver nova subdiviso dos nveis, por outros planos horizontais, resultando os subnveis. Por sua vez, cada subnvel, ou um nvel no subdividido, pode sofrer novas divises verticais, com alturas menores, correspondentes s atingveis no desmonte de cada lance, denominadas tiras ou retas.Em casos mais raros, a diviso em tiras pode ser feita por planos inclinados, paralelos s paredes do corpo. So as tiras inclinadas, cujas alturas correspondem s atingveis no desmonte de cada lance.

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

b) Diviso horizontal da jazida: Os bancos, em lavra a cu aberto, e as prprias tiras, em lavra subterrnea, constituiriam unidades ainda muito volumosas para desmonte subterrneo pois, embora limitada, a seo horizontal se estenderia por toda a largura e pela extenso do corpo, no horizonte considerado. E no s haveria muita dependncia dos trabalhos de lavra numa frente nica, como as necessidades normais de blendagem (mesclagem) dos produtos no se tornariam possvel.9

No caso de lavra por bancos, a cu aberto, os blocos ou setores de lavra costumam ser marcados a tinta na fase do prprio banco, estabelecendo-se os limites dos diversos blocos. Na lavra subterrnea a diviso obtida por planos verticais, abstratos, ou materializados nos seus traos nos planos horizontais por galerias. Em casos mais raros esses planos podem ser inclinados, em vez de verticais. As massas de mineral delimitadas por esses planos verticais e por dois nveis sucessivos so denominados blocos quarteires ou setores de lavras. Excepcionalmente, esses blocos podem ser delimitados por dois subnveis sucessivos, ou mesmo, por duas tiras sucessivas. Os blocos so verticalmente subdivididos em massas menores, constituindo os painis. No caso das minas subterrneas, cada setor de lavra constitui uma unidade independente, com seu pessoal prprio. Alm disso, os diferentes setores de lavra devem estar de tal forma dispostos, que o trabalho de um deles no v influir nos outros. Um setor de lavra deve ser suficientemente grande para que o arranque do mineral til a contido reembolse todos os investimentos nele efetuados, incluindo os trabalhos e desenvolvimento. Por outro lado, no dever ser maior que o necessrio, para que o transporte no resulte demasiadamente difcil e o acesso do pessoal s frentes no seja excessivamente fatigante, nem requeira demasiado tempo. 2- Lavra A extrao industrial das substncias minerais teis de uma jazida (sua lavra) pode ser efetuada por trabalhos a cu aberto, por trabalhos subterrneos ou por uma combinao de ambos. A opo de se lavrar a cu aberto ou subterraneamente depende de se ultrapassar ou no a relao de minerao limite (relao estril/minrio limite ), nmero adimensional que expressa uma relao entre massas ou entre volumes. Esta relao um dos valores fundamentais de qualquer planejamento de lavra, bem como os denominados teores de corte (para a mesma jazida havero teores de corte diferentes, se ela for lavrada a cu aberto ou subterraneamente, admitindo como tecnicamente vivel ambos esses tipos de lavra), os teores mnimos ou marginais, etc. A nvel de toda a jazida, a opo de lavra ser obtida atravs de anlise das expresses: Expresso CMs > CMca + RCe (1) Opo Lavra a cu aberto10

CMs = CMca + RCe CMs < CMca + RCe Onde:

(2) (3)

Lavra indiferente Lavra subterrnea

CMs custo de lavra subterrnea de 1 t de minrio, incluindo os custos operacionais de desmonte, carregamento, britagem do minrio transporte do mesmo at a usina de concentrao; CMca custo de lavra a cu aberto de 1 t de minrio, incluindo os custos operacionais de desmonte, carregamento, britagem e transporte at a usina de concentrao; Ce custo de lavra do estril, incluindo seu desmonte, carregamento, britagem e transporte at o bota-fora; R relao de minerao ou relao estril/minrio, que representa o nmero de unidades de estril a remover para cada unidade de minrio lavrada a cu aberto. A condio limite obtida da relao (2), denominada ralao de minerao limite e que vale RL= CMs CMca. Ce A opo de lavra se referida, para a mesma jazida, a blocos de deciso de lavra, envolveria outras consideraes, para as quais se definem: - Teor de corte (cu aberto): Entende-se por teor de corte de um bloco (tc), aquele teor capaz de pagar sua lavra, seu tratamento, bem como seus custos indiretos e financeiros, no auferindo nenhum lucro e tambm no suportando a remoo de nenhum estril associado. - Teor mnimo ou marginal (cu aberto): Teor mnimo ou marginal (tm) aquele teor que paga apenas os custos de beneficiamento, alm dos custos indiretos e financeiros subseqentes. Correspondem ao bloco j lavrado que, em lugar de ser jogado ao pilha de Estril levado usina de beneficiamento, extraindo-se o elemento valioso, no dando nem lucro nem prejuzo. - Teor de utilizao (cu aberto): O conceito de teor de utilizao (tu) tem aspectos a ver com o estabelecimento do contorno final da cava, planejamento seqencial da lavra, beneficiamento do minrio e fluxo de caixa da empresa. Dentre os materiais desmontados com certeza vai-se encontrar blocos mineralizados e no mineralizados. Estes ltimos, como 11

evidente, sero levados a pilha de estril, os blocos mineralizados constituem o problema: o que se deve utilizar? Como bvio, o teor de alimentao da mina no pode estar aqum do teor marginal, pois ento no se pagaro as despesas subseqentes. Surge assim a necessidade do conceito de teor de utilizao. Este teor, pelo visto, deve estar compreendido entre o teor de corte e o teor mnimo. A diminuio do teor de utilizao acarreta um aumento do volume de minrio a tratar e uma diminuio do estril, pois dentro do contorno da cava h um volume definido e conhecido. O teor de utilizao estimado engendrando-se vrias admisses, que levaram a vrias alternativas, das quais ser selecionada aquela que melhor se coadune com os objetivos de produo e econmicos da empresa. - Teor limite (teor de corte subterrneo): Define-se como teor limite (ti) o menor teor que compensa economicamente a lavra subterrnea. De posse destes conceitos, podemos ento concluir: Se o bloco tecno1gico (ou painel) estiver gravado por uma relao estril/minrio R superior relao estril/minrio limite RL (R>RL) e se o respectivo teor ti for igual, ou superior a ti, o bloco ser lavrado subterraneamente. Se R>RL, com teor de bloco inferior ao teor limite (ti tl)' no h lavra pois, se houvesse conduziria ser lavrado subterraneamente. Se R>RL, com teor de bloco inferior ao teor limite (ti tl )no h lavra pois, se houvesse conduziria a prejuzos econmicos. Se R