Aula de Métodos de Lavra a Céu Aberto - visão geral (1)

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Prof. Tiago da Costa Silva
Generalidades
 As minas se fazem mais do que se encontram
(Zinmmermann).
 Fazer uma mina é produzir uma substância mineral
demandada pela sociedade, de forma rentável.
Mina
 Para se chegar a mina, inicialmente precisa-se de um
jazimento, depois de um modelo, e, em seguida, de um
projeto para explotação. Esse projeto se baseia nos
seguintes fatores:
 Dados geológicos;
 Dados geofísicos;
 Análises químicas;
 Análises físicas;
 Trincheiras e sondagens;
 Lavra experimental, etc.
Modelo Econômico de Explotação
Objetivos do Projeto de Lavra
 O projeto de uma mina é um processo complexo com
vários objetivos, entre os quais se destacam:
 Seleção do método de explotação;
 Dimensionamento geométrico da mina;
 Determinação do ritmo de produção anual;
 Determinação do teor de corte;
 Sequência de extração;
 Etc.
Operações da Lavra
• Caminhões;
• Pá-carregadeiras;
• Escavadeiras.
• Tempo de ciclo.
• Acessos para 
expedição do 
material;
• Tempo de ciclos;
• Eficiência.
• Uso de explosivos;
• Desmonte 
mecânico;
• Estabilidade dos 
taludes.
• Espaçamento 
entre os furos.
• Parâmetros da 
bancada.
• Plano de fogo.
Perfuração Desmonte
CarregamentoTransporte
Estéril/Minério
 A mineração a céu aberto se caracteriza pela movimentação
de grandes quantidades de material, sendo boa parte deste,
considerado como estéril, sem valor econômico.
 Para que haja explotação, é necessário que o minério
extraído cubra, no mínimo, o seu custo juntamente com o
estéril movimentado. A partir daí, teremos a relação
estéril/minério, que representará o volume de material
estéril que será preciso retirar para se alcançar determinado
volume de minério.
 A relação estéril/minério é diferente para cada jazimento, e,
por vezes para cada frente de lavra, entretanto, sua
determinação implicará no avanço da lavra, ou não.
Fatores a Considerar
 Segurança;
 Eficiência (máxima extração);
 Economia (máximo retorno, menor custo);
 Praticabilidade.
Definição
 A lavra engloba todo o conjunto de operações unitárias de
aproveitamento da jazida. Corresponde à quarta fase da
mineração (as anteriores são a prospecção, a exploração e o
desenvolvimento) e é alternativamente chamada de
explotação. Denomina-se método de lavra a sistematização
e coordenação das várias operações unitárias visando ao
aproveitamento de uma jazida mineral (Curi, 2017).
Lavra de Minas a Céu Aberto
 A lavra a céu aberto apresenta uma série de vantagens
sobre a lavra subterrânea, tais como:
 Menor custo de produção.
 Maior facilidade de supervisão.
 Melhores condições de trabalho.
 Maiores produções.
 Entretanto tem a desvantagem de ser mais agressiva ao
meio ambiente, pois provoca uma grande
movimentação de material em áreas normalmente
maiores que na mineração subterrânea.
Lavra de Minas a Céu Aberto
 De forma geral, a lavra a céu aberto pode ser aplicada a
jazidas aflorantes, jazidas de capeamento
relativamente reduzido, jazidas acessíveis em encostas
e jazidas lavráveis por poços de extração.
 Estima-se que os métodos de lavra a seco, sejam
responsáveis por mais de 90% do volume de produção
das lavras a céu aberto em todo o mundo, englobando
a grande maioria da produção mineral de carvão,
rochas industriais e minérios metálicos em geral.
Métodos de Lavra a Céu Aberto
 A Seco
 Lavra em cava (Open Pit Mining);
 Lavra em tiras (Strip Mining / Open Cast Mining);
 Lavra de pedreiras (Quarry Mining);
 A Úmido
 Lavra de pláceres;
 Lavra por dissolução;
Etapas da Lavra a Céu Aberto
 Desbravamento;
 Decapeamento;
 Drenagem;
 Desmonte:
 Manual;
 Hidráulico;
 Com Uso de Explosivos;
 Mecânico;
 Carregamento;
 Transporte;
Lavra em Cava – Open Pit
 É o processo de mineração de um depósito mineral
superficial por meio de uma ou mais bancadas horizontais
descendentes. Minas em cava são frequentemente
utilizadas para a extração de minerais metálicos ou não
metálicos, e mais esparsamente utilizada na extração de
carvão e depósitos com forte acamamento.
 O minério é removido das bancadas, cuja altura varia em
média de 9 a 30 metros. Por meio da abertura de bancadas,
a cava pode, a princípio, alcançar qualquer profundidade.
Depósitos potentes, apresentam cavas semelhantes a
grandes funis, com grande profundidade.
Lavra em Cava – Open Pit
Formação das Bancadas
Lavra em Cava – Open Pit
Mina de Ferro
Lavra em Cava – Open Pit
 O objetivo das bancadas é controlar a profundidade
dos furos e a estabilidade das paredes, diminuindo o
risco de desabamentos.
 As bancadas também fornecem altura suficiente para
serem sustentadas (quando necessário uso de tirantes
ou telas) e uma produção ininterrupta.
 Bancadas individuais são projetadas para acomodar
materiais e os equipamentos responsáveis pelo seu
manuseio. O alcance do equipamento de escavação
limita a altura da bancada.
Parâmetros da Bancada
Parâmetros da Bancada e Plano de Fogo
Altura das Bancadas
 1º CASO 2º CASO
 60 m
 15 m
 10 m
Comparativo entre a utilização de bancadas de diferentes alturas para se vencer
 o mesmo desnível.
Altura das Bancadas
Lavra em Cava – Open Pit
 A lavra em cava geralmente envolve grandes
movimentações de massa (tanto estéril como minério),
para tanto, faz-se necessário, ao se pensar no projeto
das bancadas, a execução de acessos, principais e entre
bancos, para a movimentação dos equipamentos de
carregamento e transporte, além dos equipamentos de
perfuração.
 Outro fator importante é a locação das unidades de
beneficiamento e estocagem, que deve ser fora dos
limites planejados da cava (pit final), bem como as
áreas de bota-fora.
Lavra em Cava – Open Pit
Ciclo de Operações
 Decapeamento;
 Extração dos minerais de valor;
 Operações auxiliares.
Extração dos Minerais de Valor
 Nas operações de lavra em cava, as operações podem
ser muito semelhantes ou idênticas, mesmo para
minerais bem diferentes, dependendo das
características do minério e do estétil.
Operações Auxiliares
 Estabilidade de taludes;
 Controle de particulado (poeira);
 Bombeamento e drenagem;
 Disposição de estéril;
 Manutenção de equipamentos;
 Manutenção de estradas;
 Transporte de pessoal;
 Controle ambiental;
Orientação dos Maciços
 Furos verticais ou sub-
verticais;
 Mantém uma face limpa;
 Reduzir a sub-furação ou 
diminuir a razão de carga 
caso haja danos no pé da 
bancada.
Orientação dos Maciços
 Furos verticais ou sub-
verticais;
 Mantém uma praça 
limpa;
 Utilizando os planos de 
acamamento, a 
subfuração se torna 
desnecessária.
Orientação dos Maciços
 Possíveis problemas de 
repés e fragmentação;
 Possíveis problemas na 
face da bancada;
 Problemas no maciço 
remanescente;
 Plano de fogo específico 
para a última linha de 
detonação (pre-split).
Orientação dos Maciços
 Possíveis problemas de 
falhas e deslizamentos;
 Possíveis problemas na 
face da bancada;
 Backcreak;
 Má fragmentação no pé 
da bancada ou danos e 
repés;
 Evitar faces de bancadas 
nessa direção.
Intensidade de Juntas e Fraturas
 Face da bancada estável;
 Possibilidade de matacões;
 Boa praça de trabalho;
 Se a rocha for dura, utilizar 
explosivos com maior 
VOD, reduzir retardos;
 Se a rocha for branda, 
utilizar explosivo de menor 
VOD, mais gasoso, 
aumentar o tempo de 
retardo.
Intensidade de Juntas e Fraturas
 Necessário pré-split ou 
cortes especiais;
 Repés ou danos ao pé da 
bancada;
 Amplo uso de retardos;
 Reduzir a razão de 
carga;;
 Utilizar explosivo de 
menor onda de choque, 
mais gasoso.
Intensidade de Juntas e Fraturas
 Face da bancada estável;
 Boa praça de trabalho;
 Boa fragmentação, 
uniformidade de 
granulometria;
 Baixa razão de carga;;
 Utilizar explosivo de 
menor ondade choque, 
mais gasoso.
Condições Características
Minério Qualquer tipo de minério;
Resistência da Rocha Qualquer tipo de rocha;
Forma do Depósito
Qualquer tipo, mas preferencialmente
paralelo a superfície;
Ângulo de Mergulho
Qualquer um, mas preferencialmente com
pequeno ângulo de mergulho;
Tamanho do Depósito Grande ou Espesso;
Teor
Pode ser até de baixo teor, se as condições
forem favoráveis;
Uniformidade do Teor
Preferencialmente teor uniforme, mas a
blendagem pode ser implementada
facilmente na maioria das operações;
Profundidade:
Superficial a intermediário, limitado pelo
valor de mercado
Lavra em Tiras – Open Cast
(Strip) Mining
 É o processo de mineração de um depósito mineral
superficial por meio de tiras, semelhante a lavra em
cava, mas o estéril não é levado para um bota-fora, ele
é colocado numa área recém-lavrada, promovendo já a
recuperação/recomposição da área.
 Esse método é frequentemente utilizado na extração
de argilas, carvão e depósitos com acamamento.
 Assim como a lavra em cava, a lavra em tiras permite
uma produção em larga escala, sendo o principal
método utilizado para rochas brandas, argilas e solos.
 A deposição do solo (capeamento/estéril) nas áreas já
mineradas, não traz benefícios apenas para a
recuperação da área, mas também implica que a
mineração estará concentrada numa área reduzida e
diminuirá a movimentação de materiais, que se reflete
em menores custos.
 Outra vantagem é a possibilidade de trabalhar com
taludes mais íngremes.
 Dimensões normais para lavra em tiras são: 20 a 30 m
de altura da bancada, 23 a 45 m de largura da bancada
e 60 a 70° de inclinação.
Lavra em Tiras – Open Cast
(Strip) Mining
Ciclo de Operações
 O ciclo de operações depende do tipo de material de
cobertura e do minério a ser lavrado. Solos e rochas
fraturadas podem ser facilmente escavados sem
necessidade de uso de explosivos.
 Isso também influirá sobre as ferramentas de
perfuração, sendo rocha dura, usa-se perfuratriz roto-
percussiva, se rocha intermediária perfuratriz rotativa.
 Quando necessário o uso de explosivos, os furos são
verticais com subfuração.
Ciclo de Operações
 Decapeamento;
 Extração da camada mineralizada;
 Reposição do capeamento;
 Operações auxiliares.
Reposição do Capeamento
 A cobertura/capeamento de uma camada é depositada
no corte anteriormente feito, em alguns casos, pode ser
colocado em bota-fora convencional para
posteriormente ser utilizado como preenchimento do
corte anterior.
Operações Auxiliares
 Estabilidade de taludes;
 Controle de particulado (poeira);
 Bombeamento e drenagem;
 Disposição de estéril;
 Manutenção de equipamentos;
 Manutenção de estradas;
 Transporte de pessoal;
 Controle ambiental;
Condições Características
Minério Qualquer tipo de minério;
Resistência da Rocha Qualquer tipo de rocha;
Forma do Depósito
Tabular, horizontal com forte
acamamento;
Ângulo de Mergulho
Horizontal ou com pequeno ângulo de
mergulho;
Tamanho do Depósito
Preferencialmente depósito contínuo, de
grande comprimento;
Teor
Pode ser até de baixo teor, se as condições
forem favoráveis;
Uniformidade do Teor Preferencialmente teor uniforme;
Profundidade: Superficial a intermediário;
 A lavra de pláceres é realizada a úmido e aplicada, 
principalmente, na extração de metais pesados 
oriundos de depósitos de aluvião, usando-se água para 
escavar, transportar e/ou concentrar o mineral valioso.
 Pode ser realizada por meio de lavra hidráulica e por 
dragagem.
 Entre os minérios e metais ocorrentes em pláceres, 
incluem-se o ouro, diamante, platina, cassiterita, 
titânio, rutilo, tungstênio, scheelita, cromita, 
magnetita e certos tipos de fosfato. Além de depósitos 
de areias, argilas e cascalhos.
Lavra de Pláceres
Condições Características
Minério Minérios densos, preferencialmente;
Resistência da Rocha
Rocha branda ou não consolidada e/ou
solo ou mesmo matrizes argilosas
contendo os grãos de minerais pesados;
Forma do Depósito
Tabular, horizontal com forte
acamamento;
Ângulo de Mergulho
Horizontal ou com pequeno ângulo de
mergulho;
Tamanho do Depósito
Pequeno a intermediário, espessura entre
5 a 60m,
Teor
Pode ser até de baixo teor,
preferencialmente uniforme;
Uniformidade do Teor Preferencialmente teor uniforme;
Profundidade: Superficial a intermediário;
Contato:
tiago.costa@ifpb.edu.br