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Danila Buque (20200187) Edilson Veloso (20200798) Ermelinda Haméne (20180039) Kwessane Biriate (20200546) Máuria Stefânia (20200328) POÇOS, GALERIAS E GRANDES ESCAVAÇÕES LAVRA SUBTERRÃNEA -MÉTODO DE CÂMERAS E PILARES Eng. Salazar Magume & Eng. Luís Nhantumbo. INTRODUÇÃO CONTEXTUALIZAÇÃO A mineração subterrânea por câmaras e pilares é um método amplamente utilizado na extração de minerais valiosos e recursos naturais a partir de depósitos localizados abaixo da superfície da Terra. Esse método é escolhido em situações em que a geologia do subsolo torna impraticável o uso de métodos de lavra a céu aberto OBJECTIVOS Objectivo Geral: Analisar, compreender e avaliar a eficácia, eficiência e aplicabilidade do método de câmaras e pilares, contribuindo para o conhecimento e aprendizado. INTRODUÇÃO Objectivos Específicos: • Analisar as características geológicas do local de mineração identificando as variáveis que influenciam a escolha e a aplicação do método de câmaras e pilares; • Avaliar a eficiência operacional do método; • Comparar o método de câmaras e pilares com outros métodos de lavra subterrânea, identificando vantagens e desvantagens em termos da eficiência e impacto ambiental. METODOLOGIA Os métodos usados para a elaboração deste trabalho foram: consulta em fontes bibliográficas e a leitura de arquivos ou páginas relacionados com a cadeira. MÉTODOS DE LAVRA A escolha do método de lavra é uma das decisões mais importantes que são tomadas durante oestudo de viabilidade econômica. Na fase de planeamento, a seleção é baseada em critérios geológicos, sociais, geográficos e ambientais, todavia as condições de segurança e higiene devem ser garantidas durante toda a vida útil da mina, os aspectos relativos à estabilidade da mina, à recuperação do minério e à produtividade máxima também devem ser considerados. TIPOS DE MÉTODOS DE LAVRA • LAVRA A CÉU ABERTO: É uma actividade que consiste na extração de minerais localizados em baixas profundidades ou jazigos aflorantes. • LAVRA SUBTERRÂNEA: É uma actividade que consiste na extração de minerais localizados em altas pronfudidades ou jazidos profundos. MÉTODO DE CÂMARAS E PILARES (ROOM AND PILLARS) Realiza o arranque de mineral de maneira parcial, deixando abandonadas partes do mesmo na forma de pilares ou colunas que servem para sustentar o tecto. Deve-se arrancar a maior quantidade possível de mineral, ajustando as secções das câmaras e dos pilares às cargas que devem resistir. A distribuição das câmaras e dos pilares pode ser: • Uniforme (Pilares regulares); • Aleatória (pilares ocasionais em depósitos pequenos). A dimensão dos pilares é determinada comparando-se sua resistência com a pressão vertical média que actua sobre eles. PARÂMETROS DE DETERMINAÇÃO DA RESISTÊNCIA A COMPREENSÃO SIMPLES DOS PILARES • Material que o constitui (rocha ou mineral); • Descontinuidades geológicas (falhas, estratificação, juntas, etc); • Orientação e resistência ao corte (cisalhamento); • Forma geométrica e tamanho do pilar. METODOLOGIA UTILIZADA PARA CÁLCULO DA PRESSÃO VERTICAL MÉDIA ACTUANTE SOBRE OS PILARES • Método matemático; • Modelos tradicionais (área atribuída, cavidade em meio infinito); • Métodos numéricos (elementos finitos, diferenciais finitas, deslocamento descontínuo). A determinação da distância entre pilares normalmente é realizada por métodos empíricos. Existem duas variantes básicas de distribuição dos pilares, nomeadamente: • Distribuição aleatória dos pilares; • Distribuição sistemática dos pilares segundo um padrão geométrico pré-definido. Aplicável em depósitos fechados ou com pouca inclinação (< 30º). Os principais depósitos explorados através do método de câmaras e pilares são depósitos tabulares sedimentares como ardósias cupríferas, depósitos de ferro, carvão e potássio). SISTEMA PARA APLICAÇÃO DO MÉTODO, DE ACORDO COM O MERGULHO DO DEPÓSITO: • Inclinação horizontal; • Inclinação entre 20º e 30º; • Inclinação de 30º ou mais. ESPECIFICAÇÕES DE MÉTODO DE CÂMARAS E PILARES • Potência do corpo de minerio < 60 m; • Forma do corpo de minério tabular; • Mergulho do corpo de minério < 45º; • Vão das câmaras baseado na segurança do suporte; • Tamanho do pilar baseado no RMR e carregamento suportado; • Rocha competente com RMR > 70%; • Seletivo dentro dos limites de perfuração e ”Lay-out” aplicado. APLICAÇÕES DIFERENCIADAS DO MÉTODO • Em rochas duras, por exemplo: Calcário, Dolomita e Metais (Chumbo, Zinco, Cobre, Ouro, etc.); • Em rochas friáveis, por exemplo: Carvão, Potássio e Sal; • Corpos de minério relativamente horizontais; • Encaixante e minério competentes. CONDIÇÕES DE DEPÓSITO PARA APLICAÇÃO DE CÂMARAS E PILARES EM ROCHAS DURAS • Resistência do minério: Moderada a Alta; • Resistência da encaixante: Moderada a Alta; • Forma: Tabular e Lenticular (variável); • Mergulho: Geralmente < 30º com a horizontal; • Teor do Minério: Baixo a Moderada; • Uniformidade: Variável; • Profundidade do depósito: Rasa a Moderada; CONDIÇÕES DO DEPÓSITO PARA APLICAÇÃO DE CÂMARAS E PILARES EM ROCHAS FRIÁVEIS • Resistência da encaixante: Moderada a Alta; • Forma: Tabular (em camadas), grande extensão lateral; • Mergulho: Geralmente horizontal ou < 15º com a horizontal • Boa uniformidade de teores e espessuras de minério; • Profundidade do depósito: em carvão preferencialmente inferior a 600m. CÂMARAS COM PILARES SISTEMÁTICOS • É o método mais generalizado com os pilares dispostos segundo um esquema geométrico regular, os mesmos podem ser de secção quadrada, circular ou retangular, e constituir-se como colunas ou como muros contínuos que separam as câmaras de explotação. A função básica do pilar é suportar o tecto da câmara. Aplicação indicada em depósitos fechados com inclinação entre 0º e 30º. CÂMARAS COM PILARES OCASIONAIS • A característica principal é deixar pilares em zonas estéreis ou de menor teor no depósito ou em zonas com problemas de estabilidade do tecto, com distribuição aleatória e ocasional. É um método antiquado e só é aplicável em condições muito favoráveis. VARIANTES DO MÉTODO CÂMARAS COM PILARES CLÁSSICOS Aplica-se a depósitos horizontalizados, apresentando estratos mineráveis que vão de moderada a grande espessura. Nos stopes, o piso é mantido plano, viabilizando o trânsito de veículos sobre pneus. Corpos de minério de grande dimensão vertical são minerados em fatias horizontais, iniciando no topo e finalizando no piso, com desmonte. VARIANTES DO MÉTODO Figura 1: Câmaras e Pilares Clássico (mecanização completa). Figura 2: Câmaras e pilares clássico (mecanização parcial). VARIANTES DO MÉTODO STEP MINING ( Passos de Extracção de Minério) É uma adaptação para o caso onde o mergulho do corpo de minério é grande demais (15° a 30°) para usar equipamentos sobre pneus, ao mesmo tempo em que sua espessura é relativamente pequena (2 a 5 metros). Uma orientação especial das galerias de trânsito e dos stopes cria áreas com piso horizontalizado, permitindo o uso de equipamentos sobre pneus. A mineração progride de cima para baixo nos painéis de lavra. Figura 3: Step Mining VARIANTES DO MÉTODO POST-PILLAR MINING Aplica-se a depósitos inclinados, com mergulho entre 20° e 55°. Possuem grande dimensão vertical, e o espaço minerado sofre enchimento (backfilling). O enchimento mantém a rocha estável (minimiza pilares) e serve como plataforma de trabalho para a próxima fatia. Figura 4: Post-Pillar Mining VANTAGENS E DESVANTAGENS DO MÉTODO DE CÂMARAS E PILARES VANTAGENS DO MÉTODO DE CÁMARAS E PILARES • Moderada a alta produtividade (m^3/homem-hora); • Moderado custo de lavra (custo relativo = 0.3); • Moderada a alta taxa de produção; • Alto grau de flexibilidade (admite espessuras variáveis no minério); • Método facilmente modificável; • Pode operar em múltiplos níveis simultaneamente; • Permite alto grau de mecanização;VANTAGENS E DESVANTAGENS DO MÉTODO DE CÂMARAS E PILARES VANTAGENS DO MÉTODO DE CÁMARAS E PILARES • Método seletivo, permite deixar material estéril no local; • Não requer muito desenvolvimento antecipado; • Pode ser operado em múltiplas frentes. • Razoável recuperação sem extração de pilares (50-65% em carvão), baixa diluição (10-20%). • Comparando com Longwall: LW é pratic. inflexivel, requer maior investimento, há subsidência na superfície, apresenta altas produções (deve haver mercado para o produto), recuperações globais do LW são eventualmente mais baixas que Câmaras e Pilares com recuperação de pilares. VANTAGENS E DESVANTAGENS DO MÉTODO DE CÂMARAS E PILARES DESVANTAGENS DO MÉTODO DE CÁMARAS E PILARES • Requer contínua manutenção do teto e, eventualmente, dos pilares. A tensão nos espaços abertos aumenta com a profundidade; • Perda de minério nos pilares; • No caso do Câmaras e Pilares em rochas duras, pode haver dificuldade de conseguir boa ventilação para diluição de contaminantes no painel em razão da baixa velocidade de ar nos grandes espaços abertos; • Requer bom suporte técnico e de engenharia; • Significativo investimento de capital para mecanização extensiva; CONCLUSÃO • Em conclusão, o grupo conclui que o Método de Câmaras e Pilares é um método versátil e eficaz para a extração de minerais valiosos de depósitos subterrâneos. Sua aplicação é influenciada por uma variedade de factores, incluindo as características geológicas do local, as considerações de segurança e os requisitos operacionais. A elaboração do trabalho permitiu- nos perceber que o método em causa vem evoluindo ao longo do tempo, com avanços significativos em tecnologia, práticas de segurança e gestão ambiental. No entanto tambem foram identificados desafios persistentes, como a optimização da relação entre câmaras e pilares para evitas colapsos, o controle da ventilação subterrânea e a gestão de resíduos. • Em resumo, o grupo ressalta a importância da mineração por câmaras e pilares como um método valioso na extração de minerais subterrâneos e que compreender suas complexidades geológicas e geotécnicas, priorizar a segurança dos trabalhadores, optimizar a eficiência operacional e adoptar práticas ambientalmente responsáveis são aspectos fundamentais para o sucesso desse método na indústria da mineração moderna. Slide 1 Slide 2: INTRODUÇÃO Slide 3: INTRODUÇÃO Slide 4: MÉTODOS DE LAVRA Slide 5: TIPOS DE MÉTODOS DE LAVRA Slide 6: MÉTODO DE CÂMARAS E PILARES (ROOM AND PILLARS) Slide 7: PARÂMETROS DE DETERMINAÇÃO DA RESISTÊNCIA A COMPREENSÃO SIMPLES DOS PILARES Slide 8: METODOLOGIA UTILIZADA PARA CÁLCULO DA PRESSÃO VERTICAL MÉDIA ACTUANTE SOBRE OS PILARES Slide 9: SISTEMA PARA APLICAÇÃO DO MÉTODO, DE ACORDO COM O MERGULHO DO DEPÓSITO: Slide 10: ESPECIFICAÇÕES DE MÉTODO DE CÂMARAS E PILARES Slide 11: APLICAÇÕES DIFERENCIADAS DO MÉTODO Slide 12: CONDIÇÕES DE DEPÓSITO PARA APLICAÇÃO DE CÂMARAS E PILARES EM ROCHAS DURAS Slide 13: CONDIÇÕES DO DEPÓSITO PARA APLICAÇÃO DE CÂMARAS E PILARES EM ROCHAS FRIÁVEIS Slide 14: CÂMARAS COM PILARES SISTEMÁTICOS Slide 15: CÂMARAS COM PILARES OCASIONAIS Slide 16: VARIANTES DO MÉTODO Slide 17: VARIANTES DO MÉTODO Slide 18: VARIANTES DO MÉTODO Slide 19: VARIANTES DO MÉTODO Slide 20: VANTAGENS E DESVANTAGENS DO MÉTODO DE CÂMARAS E PILARES Slide 21: VANTAGENS E DESVANTAGENS DO MÉTODO DE CÂMARAS E PILARES Slide 22: VANTAGENS E DESVANTAGENS DO MÉTODO DE CÂMARAS E PILARES Slide 23: CONCLUSÃO
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