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1 Índice 1. Resumo .................................................................................................................................... 4 2. Introdução ................................................................................................................................ 5 3. Objetivos .................................................................................................................................. 6 3.1 Metodologia .......................................................................................................................... 6 4. Projeto geométrico ................................................................................................................... 7 2. Planejamento e Alinhamento de Estradas de Transporte. ........................................................... 7 2.1 Geral ...................................................................................................................................... 7 2.2 Principais Fatores de Planejamento e Alinhamento de Estradas........................................... 8 2.2.1. Distâncias de parada ...................................................................................................... 8 2.2.2. Distâncias de Visão ....................................................................................................... 8 2.2.3. Larguras de Estrada e Encostas Transversais ................................................................ 8 2.2.4. Curvas e superelevações ................................................................................................ 8 2.2.5. Desvio de superelevação ............................................................................................... 9 2.2.6. Nota Máxima e Sustentada ............................................................................................ 9 2.2.7. Interseções ..................................................................................................................... 9 2.3 Distância de Parada do Caminhão de Transporte .................................................................. 9 2.4 Distância de Visão e Curvas Verticais ............................................................................... 10 2.5 Largura da Estrada .............................................................................................................. 12 2.6 Curvas e ziguezagues .......................................................................................................... 15 2.7 Superelevação...................................................................................................................... 16 2.7.1 Desvio de superelevação .............................................................................................. 17 2.8 Notas ótimas ........................................................................................................................ 18 2.8.1 Nota Máxima Sustentada .............................................................................................. 19 2.8.2 Disposições Fugitivas ................................................................................................... 20 2 2.9 Combinação de Alinhamento Horizontal e Vertical ........................................................... 20 2.10 Bermas e Valas de Segurança ........................................................................................... 21 3 Projeto da Seção Tranversal da Estrada de Transporte. ............................................................. 22 3.1 Geral .................................................................................................................................... 22 3.2 Projeto Baseado em CBR .................................................................................................... 25 4 Superfície da Estrada ................................................................................................................. 27 4.1 Geral .................................................................................................................................... 27 4.2 Rugosidade .......................................................................................................................... 27 4.3 Tração .................................................................................................................................. 28 4.4 Resistência ao Rolamento ................................................................................................... 29 4.4.3 Impacto Econômico da Resistência ao Rolamento ....................................................... 30 4.5 Trafegabilidade Rodoviária de Transporte e Tempo de Ciclo ............................................ 31 4.6 Manutenção e Reparação de Estradas ................................................................................. 31 4.7 Requisitos de Drenagem...................................................................................................... 32 4.8 Supressores de poeira .......................................................................................................... 33 5. Materiais de onstrucao de Estradas ....................................................................................... 33 5.1 Materiais da Camada de Superfície ..................................................................................... 34 5.2 Materiais para Camadas de Base e Sub-Base...................................................................... 34 5.3 Requisitos de Compactação ................................................................................................ 34 6. Economia da Estrada de Transporte .................................................................................. 35 7. Conclusão .................................................................................................................................. 37 Referencias Bibliograficas ............................................................................................................ 38 3 Lista de figuras Figura 1: distância de visada para curvas verticais e horizontais (após Moneco 1989) ..................9 Figura 2: Relação entre a largura da estrada e o número de faixas de tráfego com distâncias em metros para um caminhão de 4m de largura (após Monenco 1989). .............................................11 para calcular a largura da estrada em curvas horizontais (Monenco 1989). ..................................12 Figura 3: Seção transversal típica da estrada de transporte para caminhões de transporte de 320 t ........................................................................................................................................................20 Figura 4: Tipos de projeto de pavimento. .....................................................................................22 Figura 5: Curvas CBR (após Atkinson 1992). ...............................................................................24 4 1. Resumo As vias de acesso em minas a céu aberto geralmente são simples estradas principais, construídas para possibilitar a lavra dos diversos bancos que dividem verticalmente a jazia em blocos de extração. A mineração aceia aberta no mínimo requer um via ou mais, dependendo da configuração do corpo, para lavrar o deposito ate a profundidade do pit final. As vias de acesso são um dos fatores mais importantes no planejamento da cava. Deve ser incluída na fase inicial do processo de planejamento, visto que que elas podem alterar significativamente o talude geral. Entretanto, a introdução das estradas numa etapa posterior pode significar uma grande remoção de estéril não planejada ou perda de alguma parte da jazida computada. No entanto, projetar e gerenciar na prática uma estrada de transporte para desempenho ideal geralmente é difícil dealcançar. Estradas de transporte bem projetadas e mantidas são a chave para minimizar riscos e custos de transporte de caminhões na estrada, bem como aumentar a produtividade. 5 2. Introdução O projeto da estrada de transporte e o subsequente gerenciamento e manutenção da estrada formam um componente principal de uma operação de transporte em minas de superfície. A maioria dos operadores de mina concorda que existe uma forte relação entre estradas bem construídas e mantidas e operações de mineração seguras e eficientes. incorporam altos padrões de trabalho de projeto de estradas no plano geral da mina. O resultado é geralmente uma estrada bem construída, segura de operar e fácil de manter. Esta situação pode ser bastante diferente para operações de mineração de superfície menores, onde apenas alguns veículos são usados no transporte de material ou os volumes de tráfego são comparativamente baixos. As operações maiores geralmente exibem uma filosofia de gerenciamento mais forte e bem definida, na qual uma consideração localizada especial é frequentemente dada ao projeto, gerenciamento e manutenção de estradas de transporte, enquanto as operações menores, em virtude de seu tamanho, geralmente operam sem um design tão extenso e entrada de gerenciamento (MHSC (1), Randolph e Bolt (2)). Uma abordagem mais rigorosa categoriza as várias questões que devem ser abordadas em um projeto de estrada de transporte (seguindo Thompson e Visser(4)); • O desenho geométrico - geralmente o ponto de partida para qualquer projeto de estrada de transporte e refere-se ao layout e alinhamento da estrada, tanto no plano horizontal quanto vertical, distâncias de parada, distâncias de visão, layout de junção, paredes de berma, provisão de acostamentos e estrada variação de largura, dentro dos limites impostos pelo método de lavra. O objetivo final é produzir um projeto geométrico otimamente eficiente e seguro, basta dizer que um projeto otimamente seguro e eficiente só pode ser alcançado quando princípios sólidos de projeto geométrico são aplicados em conjunto com os projetos estruturais, funcionais e de manutenção ideais. O projeto estrutural fornece a 'resistência' da estrada de transporte para suportar as cargas impostas ao longo da vida útil da estrada, sem a necessidade de manutenção excessiva, causada pela deformação de uma ou mais camadas da estrada - na maioria das vezes macia, fraca ou molhada materiais situados abaixo da superfície da estrada. (Thompson, 2009) 6 3. Objetivos Geral Avaliar um projeto de estrada em minas de superfície a curto prazo por forma a minimizar os riscos, os custos de transporte e maximizar a produtividade. Específicos Caraterizar os principais fatores de planejamento e alinhamento num projeto de estradas de superfície. Conceituar os elementos constituintes de um projeto de estradas. Descrever o processo de gerenciamento e manutenção de estradas em minas de superfície. 3.1 Metodologia No acto da pesquisa de fontes bibliográficas optamos por diversos métodos dos quais: manuais, livros, pesquisa de informação em sites e análise da mesma em grupo de modo a colher as informações, analisar, discutir e identificar a que diz respeito ao tema em estudo. 7 4. Projeto geométrico O layout geométrico de uma estrada de transporte de mina é ditado em grande parte pelo método de mineração usado e pela geometria da área de mineração e do corpo de minério. O software de planejamento de mina permite que várias opções geométricas de estradas de transporte sejam consideradas e o layout ideal selecionado, tanto do ponto de vista do projeto rodoviário quanto econômico (menor custo de provisão). Embora essas técnicas geralmente tenham valores de projeto padrão embutidos no software, é necessário revisar os conceitos básicos do projeto geométrico se quaisquer modificações forem consideradas no projeto de estradas de minas, seja com base na economia ou, mais criticamente, do ponto de vista da segurança. (Thompson, 2009) 2. Planejamento e Alinhamento de Estradas de Transporte. 2.1 Geral Existem várias classificações para estradas de transporte. As estradas primárias ou permanentes são usadas por mais de seis meses ou são destinadas a um uso aprovado da terra pós-mineração. Estradas auxiliares ou temporárias são estradas não classificadas como primárias e podem ser usadas para acesso de exploração, para transporte na cava e para acesso à cava. Outras definições referem-se a três classes de estradas: estradas de transporte de longa duração, estradas de acesso a poços e estradas dentro de poços. Apenas o último grupo pode ser construído com materiais indígenas sem uma superfície de corrida feita de cascalho ou outro material resistente. (Regenberg, 2001) O projeto da mina envolve a determinação dos parâmetros da estrada, como grau, layout do tráfego, curvas, interseções e ziguezagues. A escolha do teor pode afetar o acesso ao corpo de minério, expondo mais minerais para extração e afetando as taxas de decapagem. (Regenberg, 2001) Conforme reiterado por Kaufman e Ault (1977), os elementos geométricos das estradas de transporte devem ser projetados para proporcionar viagens seguras e eficientes em velocidades normais de operação. A capacidade do operador do veículo de ver à frente uma distância dentro da qual ele pode parar o veículo é uma consideração primária. A distância de parada do veículo é um componente que deve ser avaliado para cada tipo de veículo na frota de transporte para permitir que o projetista estabeleça o alinhamento horizontal e vertical da estrada. Associada à distância de parada do veículo está a “distância de visão” do operador. É imperativo que em todos os locais ao 8 longo do alinhamento da estrada as distâncias de visibilidade sejam suficientes para permitir que um veículo trafegando na velocidade indicada pare antes de atingir uma obstrução ou situação perigosa na estrada à frente. Em curvas verticais, a distância de visibilidade é limitada pela superfície da estrada no topo. Em curvas horizontais, cortes íngremes de rochas, árvores, estruturas, etc. limitam a distância de visão. A distância medida do olho do motorista até o perigo à frente deve ser sempre igual ou maior que a distância necessária para parar o veículo com segurança. 2.2 Principais Fatores de Planejamento e Alinhamento de Estradas 2.2.1. Distâncias de parada As distâncias de parada devem ser calculadas para cada veículo e o alinhamento da estrada ajustado ao veículo com a maior distância de parada. 2.2.2. Distâncias de Visão A distância de visão que um motorista tem deve ser igual ou maior que a distância de parada do veículo. Tanto as curvas horizontais quanto as verticais devem ser planejadas com este critério. 2.2.3. Larguras de Estrada e Encostas Transversais A largura da parte percorrida de uma estrada de transporte geralmente é calculada como um múltiplo da largura do veículo mais largo que a trafega regularmente. Na maioria dos casos, um trecho reto da estrada terá 3 a 4 vezes a largura do caminhão pesado mais largo. Nas curvas, a largura geralmente será projetada mais larga do que o trecho reto para permitir a projeção do veículo na curva. 2.2.4. Curvas e superelevações As curvas horizontais devem ser projetadas para garantir que todos os veículos possam fazer a curva com segurança a uma determinada velocidade, levando em consideração a distância de visibilidade e o raio mínimo de giro. A superelevação da curva é necessária para reduzir as forças centrífugas no caminhão quando ele faz a curva. 9 2.2.5. Desvio de superelevação Ao se aproximar de uma curva de superelevação de um trecho reto, deve haver uma mudança gradual de nível para superelevação para permitir que o motorista manobre o caminhão com segurança através da curva. 2.2.6. Nota Máxima e SustentadaO grau (inclinação) das estradas é uma função de segurança e economia. Na maioria dos casos, as notas variam entre 0 e 12% em viagens longas e podem chegar a 20% em viagens curtas. No entanto, a maioria dos teores de estradas de transporte em minas terá um teor entre 6% e 10%. Normalmente, é melhor projetar o transporte com uma inclinação sustentada longa, em vez de uma combinação de seções mais íngremes e mais planas. 2.2.7. Interseções As interseções devem ser feitas o mais planas possível e devem ser evitadas no topo de uma rampa. 2.3 Distância de Parada do Caminhão de Transporte Para avaliar distâncias de parada para diferentes graus e velocidades, Kaufman e Ault (1977) desenvolveram uma fórmula empírica baseada nas limitações de distância de parada SAE: 𝑆𝐷 = 1 2⁄ 𝑔𝑡2 sin 𝜃 + [ 𝑔𝑡 sin 𝜃 + 𝑉𝑜 2𝑔(𝑈𝑚𝑖𝑛 − sin 𝜃) ] 2 𝐸𝑞𝑢𝑎çã𝑜 (1) Onde: SD: distancia de parada (m) G: gravidade (9,8m/s2) T: tempode decorrido entre a percepcao do motorista de parar e o ocorrencia real do contato. 𝜃: angulo de descida Umin: coeficiente de atrito Vo: velocidade do veiculo no momento da percepcao. 10 O fator t é, na verdade, composto de dois intervalos de tempo separados, t1 e t2. O componente t1 é o tempo decorrido para a reação do freio devido ao acúmulo de pressão no sistema de freio depois que o pedal do freio é pressionado e o mecanismo do freio é acionado para exercer efetivamente uma força de retardo nas rodas. Um valor típico do tempo de reação do freio sugerido pelo SAE para um caminhão de transporte (180mt GVW) é de 4,5s. O tempo de reação do freio pode ser maior para caminhões muito maiores sendo usados atualmente. O segundo componente de t, designado t2, é o tempo de reação do motorista, ou seja, o tempo entre a percepção do motorista de um perigo e quando seu pé realmente começa a pressionar o pedal do freio. Um valor razoável de t2 é 1,5 s. O fator Umin foi avaliado a partir da seguinte expressão: 𝑈𝑚𝑖𝑛 = 𝑉2 2𝑔𝑆 𝐸𝑞𝑢𝑎çã𝑜 (2) Onde: V: velocidade de teste SAE de 8,94 (32,2 km/h) g: distancia de parada de 9,81 m/s2 S: subraindo (8,94 x t1) da distancia de parada recomendada por SAE 2.4 Distância de Visão e Curvas Verticais O alinhamento vertical no projeto de estradas requer uma seleção criteriosa de inclinações e curvas verticais que permitam distâncias adequadas de parada e visibilidade em todos os segmentos da estrada de transporte. 11 Figura 1: distância de visada para curvas verticais e horizontais (após monenco 1989) As curvas verticais são usadas para fornecer uma transição suave de uma inclinação da estrada para outra. Os comprimentos das curvas verticais devem ser adequados para dirigir confortavelmente e fornecer amplas distâncias de visibilidade na velocidade projetada do veículo. Monenco (1989) recomenda as seguintes expressões para calcular comprimentos de curva: Para S maior que L: 𝐿 = 2𝑆 − 200. (√ℎ1 + √ℎ2) 2 𝐴 𝐸𝑞𝑢𝑎çã𝑜 (3) 12 Para S menor que L: 𝐿 = 𝐴𝑆2 100(√2ℎ1 + √2ℎ2) 2 𝐸𝑞𝑢𝑎çã𝑜 (4) Onde: L: comprimento da curva vertical (m) S: distancia da parada do veiculo (m) A: diferenca algebrica das notas (%) h1:altura do olho do motorista acima do solo (m) h2: altura do objeto acima da superficie da estrada (m) A altura do objeto acima da superfície da estrada deve ser considerada como 0,15 m para cobrir possibilidades como uma figura prostrada, um animal ou equipamento caído na superfície da estrada. Geralmente, comprimentos de curva maiores que o mínimo calculado são desejáveis, pois resultam em distâncias de visão maiores. Comprimentos excessivos, no entanto, podem resultar em seções longas e relativamente planas que podem levar a pontos moles ou buracos, a menos que seja fornecida drenagem adequada. Em qualquer caso, comprimentos de curvas verticais inferiores a 30m devem ser evitados. 2.5 Largura da Estrada A largura das estradas de transporte em seções retas e curvas deve ser adequada para permitir manobrabilidade segura do veículo e manter a continuidade da estrada. Como o tamanho do equipamento que viaja nas estradas de transporte varia significativamente de mina para mina, o tamanho do veículo, em vez do tipo ou peso bruto do veículo, é melhor usado para definir os 13 requisitos de largura da estrada. No passado, para trechos de estradas retas, recomendava-se que cada faixa de rodagem fornecesse folga em cada lado do veículo igual à metade da largura do veículo mais largo em uso (AASHO 1965). Estradas muito estreitas podem reduzir drasticamente a vida útil do pneu, forçando o operador do caminhão a correr na berma ao ultrapassar outro veículo. Isso resulta em danos na parede lateral, desgaste irregular e cortes. Figura 2: Relação entre a largura da estrada e o número de faixas de tráfego com distâncias em metros para um caminhão de 4m de largura (após Monenco 1989). A largura mínima da superfície de rolamento para as seções retas de estradas de uma ou várias faixas pode ser determinada a partir da seguinte expressão: 𝑊 = (1,5𝐿 + 0,5)𝑋 𝐸𝑞𝑢𝑎çã𝑜 (5) Onde: W: largura da supeficie de corrida L: numero de faixas (m) X: largura do veiculo (m) 14 Largura adicional da estrada além do mínimo determinado na Equação 5 pode ser necessária localmente ao longo do alinhamento da estrada, por exemplo: • para acomodar equipamentos maiores do que os principais usuários da estrada, como pás ou draglines, • para permitir espaço suficiente para a passagem de veículos em estradas de faixa única, e • se, em estradas de faixa única, a distância de visibilidade for menor que a distância de parada, deve ser fornecido espaço suficiente para veículos em movimento para evitar colisão com veículos parados ou em movimento lento. As curvas ou outras áreas em estradas de transporte que exijam curvas fechadas devem ser projetadas para levar em consideração o raio mínimo de giro dos caminhões de transporte. Os raios de viragem mínimos típicos para veículos nas diferentes categorias de peso, juntamente com os raios de viragem em U mínimos para despejos de fundo Terex e Kress. Uma estrada mais larga é necessária nas curvas para compensar a saliência que ocorre na frente e na traseira do veículo. Uma vez que as larguras das curvas variam para veículos em cada categoria de peso e para diferentes raios de curva, Kaufman e Ault (1977). Figura 3: Procedimento para calcular a largura da estrada em curvas horizontais (Monenco 1989). 15 Tabela 1: larguras de projeto ( em metros) para curvas horizontais para um caminhao de transporte com carga util de 180mt (apos Kaufman & Ault 1977) 2.6 Curvas e ziguezagues O projeto de curva e ziguezague deve levar em consideração o desempenho do caminhão. Estradas de transporte projetadas para velocidade constante permitirão que os caminhões atinjam seu potencial. O desempenho do caminhão pode ter uma influência maior nos custos de mineração do que os custos iniciais de construção da estrada. (Regenberg, 2001) Curvas mal projetadas que retardam o tempo de ciclo podem adicionar milhares de dólares em custos de transporte a cada dia. A Equação 6 é uma fórmula geralmente aceita para o projeto de curvas. Essa fórmula considera a velocidade do caminhão, o atrito na superfície da estrada, a superelevação e o raio da curva. A fórmula tenta equilibrar as forças centrífugas externas com a resistência lateral mais o componente interno da força do peso do veículo e da superelevação. A velocidade potencial máxima do caminhão é uma função da inclinação mais a resistência ao rolamento. Para curvas em estradas 16 onde a inclinação é maior quezero, projete o raio da curva para o caminhão mais rápido, que geralmente é o caminhão que desce a ladeira. (Regenberg, 2001) 𝑅 = 𝑉2 127(𝑒𝑓) 𝐸𝑞𝑢𝑎çã𝑜 (6) Onde R: raio da curva (m) V: velocidade do veiculo (km/h) E: superelevacao (m/m) F: coeficiente de atrito entre os pneus e a superficie da estrada (fator de atrito ou tracao adimensional) . Um raio de curva maior permite maior velocidade de estrada segura e congestionamento de tráfego reduzido, bem como menos desgaste na estrada e no caminhão. Curvas acentuadas ou ziguezagues às vezes são necessários, mas aumentam os custos de transporte. Os pneus duplos nos eixos motrizes são especialmente propensos a se desgastar em curvas fechadas. Um ziguezague com uma depressão interna cavada pelo deslizamento do pneu é comum. Isso faz com que os caminhões carregados e vazios diminuam a velocidade, reduzindo a produção. Também será necessária manutenção adicional das estradas, aumentando ainda mais o congestionamento das estradas. Curvas acentuadas também reduzem a visibilidade ou a distância de visão. (Rogensberg, 2001) 2.7 Superelevação Negociar curvas pode gerar altas forças laterais nos pneus. Essas forças contribuem para o alto desgaste dos pneus e para a separação das lonas. Superelevar a curva ajuda a eliminar essas forças. Idealmente, o desgaste dos pneus seria reduzido e a direção seria fácil se a superelevação da estrada fosse igual ao componente de peso do veículo. Existe um limite prático para o qual uma estrada pode ser superelevada, pois grandes declives transversais em curvas podem, para veículos em 17 movimento lento, causar cargas mais altas nas rodas internas, maior desgaste dos pneus, possíveis tensões de flexão na estrutura do veículo e, no gelo superfícies cobertas, veículo deslizando pela encosta transversal. (Regenberg, 2001) As curvas superelevadas representam um perigo quando a superfície da estrada está escorregadia. A menos que a velocidade adequada seja mantida, um veículo pode deslizar para fora da borda inferior da pista. Por esta razão, superelevações acima de 10% não devem ser utilizadas. Curvas superelevadas devem ser mantidas em boas condições de tração. (Regenberg, 2001) Outra abordagem para projetar curvas superelevadas é determinar a velocidade segura para fazer uma curva com uma certa força lateral do pneu. Em geral, um coeficiente lateral de tração de 20% é seguro para todas as condições, exceto escorregadias. (Regenberg, 2001) 2.7.1 Desvio de superelevação A transição entre uma seção transversal normal da estrada e uma seção de superelevação deve ser gradual para ajudar o motorista a manobrar o veículo na curva. Kaufman e Ault (1977) recomendam que esta parte da estrada, chamada de transição ou extensão, seja dividida em um terço para a curva e dois terços para a tangente. Os comprimentos de desvio variam com a velocidade do veículo e a mudança total da inclinação transversal, conforme mostrado na Tabela 2. Tabela 2: mudancas de inclinacao por segmento de estrada de 30m ( apos Kaufman & Ault 1977). 18 Para garantir que as estradas sejam construídas e mantidas com seções suaves, minimizando assim o potencial de fadiga do metal devido à torção da estrutura, os sistemas de monitoramento de veículos a bordo podem ser usados com medidores de tensão para medir diretamente a torção da estrutura. Um aparelho prático foi desenvolvido para medir diretamente a torção induzida à medida que a estrada é percorrida (Deslandes & Dickerson 1989). O dispositivo consiste em um reboque, que é acoplado a um caminhão de transporte por meio de uma junta rígida (junta Hooks). A via do reboque e a distância entre eixos efetiva entre o eixo traseiro do caminhão e o eixo do reboque são ajustáveis para permitir a pré-configuração e correspondência com as do caminhão em uso. 2.8 Notas ótimas A otimização do desempenho do caminhão depende da seleção do grau apropriado, especialmente quando há muita elevação vertical. A escolha da melhor inclinação requer o exame da geometria da estrada de transporte e o desempenho do caminhão no declive. O tempo de ciclo do caminhão é o indicador básico de desempenho necessário para determinar o grau ideal, porque o tempo de ciclo é um indicador direto de produtividade. (Regenberg, 2001) O tempo também inclui uma medida do consumo de combustível. Distância, desempenho do caminhão, GVW, resistência ao declive e resistência ao rolamento podem ser usados para determinar o tempo que um caminhão levará para subir um declive. As especificações de desempenho do caminhão geralmente são apresentadas como curvas de velocidade de tração nas rodas. Essas curvas mostram a velocidade com que o caminhão viaja sob um determinado conjunto de condições e refletem a potência do veículo. (Regenberg, 2001) Como a maioria dos motores é classificada em uma determinada potência e sua potência permanece relativamente constante sob carga, um caminhão anda mais rápido em condições mais fáceis e mais lento em condições difíceis. Para obter uma subida vertical, uma inclinação mais íngreme normalmente oferece o tempo de ciclo mais rápido e menor consumo de combustível. Rampas mais íngremes também impactam o plano da mina, permitindo que mais minério seja descoberto para um determinado recuo. 19 As inclinações práticas máximas são determinadas não apenas pelas características do terreno e pela produtividade do caminhão de transporte, mas também pelas distâncias seguras de parada do veículo. Se as inclinações forem íngremes, os caminhões de transporte precisam diminuir a velocidade na descida para garantir distâncias seguras de parada e o equipamento ascendente requer redução frequente de marcha e consequente perda de velocidade. Tais mudanças na velocidade resultam em perda de tempo de produção, consumo adicional de combustível, aumento do desgaste mecânico e maiores custos de manutenção. O projeto da estrada também deve equilibrar as economias projetadas de maior produtividade em níveis mais planos em relação ao custo de capital de escavação e aterro para atingir esses níveis mais planos. (Regenberg, 2001) O projeto da estrada não deve se concentrar exclusivamente no desempenho dos caminhões carregados em subidas, excluindo o tempo vazio nas descidas. Enquanto os caminhões gastam mais tempo subindo e pequenas melhorias nesta parte do ciclo podem produzir melhorias gerais de natureza maior, os ganhos também podem ser obtidos por meio de um projeto apropriado da parte descendente. O deslocamento em declive é controlado pela capacidade do caminhão de controlar a velocidade em uma determinada inclinação. Os principais fatores que afetam o desempenho de retardo ou frenagem de um caminhão são a força de retardo necessária, a capacidade de dissipação de energia e o desempenho líquido do caminhão. (Regenberg, 2001) 2.8.1 Nota Máxima Sustentada Não é possível estabelecer um grau ideal para atender a todos os caminhões de transporte. Além disso, as condições locais em uma mina variam dependendo da técnica do operador, da estação do ano e das condições diárias da estrada. Portanto, o projetista da estrada deve avaliar as capacidades de frenagem e desempenho da frota de transporte e, com base nesses dados, determinar se o capital disponível permite a construção de inclinações ideais ou inclinações mais íngremes sacrificando o tempo do ciclo de transporte. As únicas diretrizes para o grau máximo que podem ser estabelecidas com certeza são aquelas estabelecidas pelas autoridades reguladoras em cuja jurisdição a estrada de transporte está localizada. (Regenberg, 2001) 20 2.8.2 Disposições Fugitivas As provisões de segurança para mitigar os perigos causados por caminhões desgovernados devem ser fornecidas como parte do projeto da estrada. Um método é usar pilhas dematerial granular solto, conhecidas como bermas de colisão, colocadas estrategicamente ao longo da linha central da estrada. Em caso de falha do freio ou do retardador, o operador do caminhão manobra o caminhão para a linha com a pilha de modo que o caminhão atravesse a pilha e pare. Faixas de fuga ou fuga são outro método que pode ser usado onde houver espaço disponível. Onde estradas de transporte em zigue-zague são usadas, as pistas de fuga podem estar convenientemente localizadas no início de cada curva fechada. A pista de fuga tem inclinação reversa (até 20%) e é coberta por um leito de cascalho solto ou areia grossa. As bermas de colisão, embora geralmente menos dispendiosas do que as pistas de fuga, podem resultar no capotamento de veículos em fuga. (Regenberg, 2001) 2.9 Combinação de Alinhamento Horizontal e Vertical No projeto de estradas de transporte, os alinhamentos horizontal e vertical devem se complementar. As possíveis situações problemáticas a serem evitadas são: • curvas horizontais fechadas no topo ou próximo ao topo de uma colina, pois o motorista tem dificuldade em perceber a curva, especialmente à noite ou com neblina. Se uma curva horizontal for necessária, ela deve ser iniciada bem antes da curva vertical; • curvas horizontais acentuadas ouvem as colinas inferiores ou após um longo downgrade sustentado onde caminhões de transporte estão normalmente em sua velocidade mais alta. Os pontos importantes a serem considerados ao projetar alinhamentos de estradas de transporte são: • o operador deve, em todos os momentos, ser capaz de ver à frente uma distância pelo menos igual à do veículo distância de parada; • curvas horizontais fechadas devem ser evitadas no topo e na base das rampas; 21 • as interseções devem ser feitas o mais planas possível e não devem ser construídas no topo de rampas; • para uma estrada de transporte de duas pistas, a largura mínima deve ser 3,5 vezes a largura da maior caminhão na frota de transporte. Para contornar curvas fechadas com segurança, essa largura deve ser aumentada permitindo faixas de ultrapassagem e bermas de segurança; • para uma boa drenagem, as inclinações transversais da superfície da estrada devem ser de 1:25 e as valas devem ter “V” configurações com inclinações laterais não superiores a 2H:1V; • as curvas horizontais devem ser superelevadas em cerca de 4% a 6%, dependendo do raio da curva e da velocidade do equipamento; e • o raio da curva deve exceder o raio mínimo de giro do equipamento de transporte. 2.10 Bermas e Valas de Segurança A largura da estrada (no nível do subleito) também deve levar em conta a berma de segurança e as valas. As bermas de segurança são normalmente construídas a partir de entulhos de minas e são usadas para manter potenciais veículos fora de controle na estrada. A altura da berma de segurança é geralmente cerca de 2/3 do diâmetro do pneu do maior veículo que trafega na estrada. A inclinação dos lados da berma de segurança pode ser tão íngreme quanto 1H:1V, se a estabilidade do material permitir. A berma de segurança é geralmente construída com vãos de 1 a 2 m de largura espaçados aproximadamente a cada 25 m para facilitar a drenagem superficial da estrada. Uma vala de drenagem é escavada em cada lado da estrada. A profundidade da vala é variável, mas um valor típico é 0,5 m abaixo do topo do subleito. Os lados da vala não devem ser mais inclinados do que 3H:1V. (Regenberg, 2001) 22 3 Projeto da Seção Tranversal da Estrada de Transporte. 3.1 Geral A seção transversal de uma estrada de transporte pode ser amplamente dividida em quatro camadas, conforme mostrado na Figura. O subleito é a superfície natural na qual a estrada de transporte é construída. Pode ser nivelado por escavação ou aterrado em alguns casos para fornecer uma superfície adequada. Geralmente, as espessuras adequadas da sub-base e da camada de base são de cerca de 1 a 2 m. No entanto, a espessura da sub-base pode ser muito maior (até 10 m) quando uma elevação maior da estrada é necessária. A maioria das minas usa resíduos mineiros como material de construção de estradas para outras camadas além da camada superficial. Em alguns casos, a sub-base pode ser construída com materiais contendo rochas maiores que 100 mm. Rocha britada com tamanho máximo de partícula inferior a 100 mm pode ser usada para camadas de base. A camada superficial é geralmente de 0,3m a 1m de espessura. (Regenberg, 2001) Figura 3: Seção transversal típica da estrada de transporte para caminhões de transporte de 320 t. A seção transversal de uma estrada de transporte pode ser dividida em quatro camadas distintas, ou seja, subleito, sub-base, base e superfície ou camadas de desgaste. Subleito: O subleito pode consistir de solo ou rocha nativa in situ, aterro previamente colocado ou entulho de mina, muskeg, pântano ou outra superfície existente sobre a qual uma estrada será colocada. Onde o subleito compreende rocha dura e sólida ou cascalho denso e compacto, pouco ou nenhum preenchimento pode ser necessário, pois os caminhões de transporte podem trafegar na superfície do subleito. No outro extremo do espectro, argilas moles e muskeg exigirão 23 quantidades substanciais de preenchimento para ajudar a espalhar as pesadas cargas das rodas e evitar sulcos, afundamentos ou deterioração geral da estrada. Tais condições adversas, se permitidas, representam uma séria ameaça à capacidade de controle veicular e criam segmentos de estrada de transporte inseguros. Se o subleito não tiver a capacidade de suporte necessária, ele precisará ser alterado por meio de medidas adequadas, como compactação ou uso de geotêxteis. Sub-base: Sub-base é a camada de uma estrada de transporte entre o sub-leito e a base da estrada. Geralmente consiste em material granular compactado, cimentado ou não tratado. Run of mine e rochas grosseiras são os componentes gerais desta camada. Além de fornecer resistência estrutural à estrada, serve a muitos outros propósitos, como prevenir a intrusão do subleito na camada de base e vice-versa, minimizar o efeito da geada, acúmulo de água na estrutura da estrada e fornecer plataforma de trabalho para os equipamentos de construção. A sub-base distribui a carga do veículo sobre uma área grande o suficiente para que as tensões possam ser suportadas pelo material natural do sub-leito. Quanto menor a capacidade de carga do solo, mais espessa deve ser a sub-base. Obviamente, o solo superficial é removido da rota da estrada antes que a sub-base seja instalada. 29 O solo tem características de suporte pobres e é necessário para trabalhos de restauração ao longo da estrada e aterros acabados. Base: A camada da estrada de transporte diretamente abaixo da camada superficial da estrada é chamada de base. Se não houver sub-base, a base é colocada diretamente sobre o sub-leito ou leito da estrada. Normalmente, material tratado ou não tratado de alta qualidade com distribuição de tamanho de partícula adequada é usado para construção desta camada. As especificações dos materiais de base são geralmente consideravelmente mais rigorosas em relação à resistência, plasticidade e gradação do que as do subleito. A base é a principal fonte da resistência estrutural da estrada. Superfície: A camada superior da estrada de transporte que entra em contato direto com os pneus é conhecida como superfície ou camada de rolamento. Uma superfície de estrada de transporte é 24 geralmente construída com cascalho fino com nivelamento rigorosamente controlado para evitar problemas de poeira enquanto mantém a característica de ligação adequada do material. Além de proporcionar uma superfície de condução suave, também distribui a carga por uma área maior, reduzindo assim as tensões sofridas pela base. Uma vez determinado o alinhamento de uma estrada de transporte,a próxima consideração de projeto é a construção real da estrada. O California Bearing Ratio (CBR) ou um método mais recente baseado em um critério de deformação crítica e o módulo de resiliência do material de construção podem ser usados para o projeto de estradas de transporte. Em ambos os casos, é necessário entender as interações dos pneus dos caminhões de transporte. Existem vários métodos para o projeto de estradas. Esses métodos são usados para calcular a espessura apropriada de cada camada na estrada, considerando as propriedades do material, como índice de plasticidade, California Bearing Ratio (CBR) ou módulo de resiliência. O método de projeto baseado no uso do índice de plasticidade tem sido limitado principalmente ao projeto de pavimento flexível para estradas comerciais (Australian Asphalt Pavement Association, 1983). Um método popular de projeto de estradas usa o CBR dos materiais de construção como critério de projeto. Este método originou-se em 1928-29 para o projeto de estradas comerciais, mas encontrou grande aplicação na construção de aeródromos depois de 1949. (Regenberg, 2001) Figura 4: Tipos de projeto de pavimento. 25 3.2 Projeto Baseado em CBR Um dos métodos mais amplamente utilizados para calcular a espessura de preenchimento necessária para a construção de estradas é o método California Bearing Ratio (CBR). Esta abordagem caracteriza a capacidade de suporte de um determinado solo como uma porcentagem da capacidade de suporte de uma rocha britada padrão, sendo a relação de capacidades referida como o CBR para o solo em questão. Curvas empíricas, conhecidas como curvas CBR, relacionam a espessura de preenchimento necessária e a carga de roda aplicada ao valor CBR. O primeiro uso de valores de CBR (%) para determinar a espessura da cobertura sobre o material insitu foi relatado pela California Division of Highways durante 1928-1929 (American Society of Civil Engineers 1950). Foram desenvolvidos gráficos de projeto que relacionam a espessura do pavimento, da base e da sub-base com a carga da roda do veículo e os valores de CBR. Algumas curvas incluem uma consideração do número de ciclos de carregamento. As curvas na Figura descrevem os requisitos de espessura de cobertura para várias cargas de roda correspondentes a uma ampla gama de valores CBR. As capacidades de suporte aproximadas para solos típicos estão incluídas na parte inferior do gráfico apenas para fins de planejamento preliminar. Para o projeto final, os valores CBR obtidos a partir do teste do subleito real e dos materiais de aterro designados para a construção de estradas devem ser usados nas tabelas CBR para determinar os requisitos de espessura do aterro. (Regenberg, 2001) 26 Figura 5: Curvas CBR (após Atkinson 1992). Existem muitos métodos para o projeto de estradas. Destes, os métodos CBR e módulo resiliente são particularmente aplicáveis a estradas de transporte. Embora o método CBR seja um método comumente aceito e aplicado de projeto de estradas de transporte em minas de superfície, ele tem muitas deficiências herdadas, que podem levar a sub ou superdimensionamento. Para minas que usam caminhões ultragrandes (GVW > 400mt), torna-se imperativo usar um método de projeto de estrada de transporte baseado no módulo de resiliência dos materiais de construção; isso requer uma análise mais complexa do que o método CBR. (Regenberg, 2001) 27 4 Superfície da Estrada 4.1 Geral A maioria das estradas de transporte de minas não é pavimentada, portanto, a seleção, aplicação e manutenção da superfície da estrada ou superfície de rolamento é crítica para a trafegabilidade. A condição da superfície da estrada de transporte pode ter um impacto significativo no desempenho imediato e de longo prazo da estrada e nos custos operacionais de transporte. Rugosidade e resistência ao rolamento são dois fatores críticos. (Regenberg, 2001) Como asfalto ou concreto são caros (e os reparos são caros), as estradas de transporte de minas geralmente são revestidas com cascalho triturado. Deve-se tomar uma decisão entre usar cascalho retirado/feito do estéril da mina ou comprar cascalho de outra fonte. O cascalho local deve ser testado quanto à durabilidade e resistência às intempéries. Não deve conter materiais geradores de ácido (carvão, lixo, etc.). Ao projetar a camada superficial da estrada, as duas principais preocupações serão a adesão do pneu à estrada (tração) e a resistência ao rolamento. (Regenberg, 2001) A tração é importante do ponto de vista da segurança para evitar que o caminhão deslize para fora da estrada e a resistência ao rolamento é importante do ponto de vista da velocidade e produtividade do caminhão. Outra consideração são as propriedades de “poeira” do material da superfície. Se o material for facilmente decomposto pelo tráfego ou naturalmente tiver uma abundância de finos soltos, a supressão de poeira se tornará um importante fator de manutenção da estrada. (Regenberg, 2001) Normalmente, a manutenção diária da superfície da estrada de transporte deve ser aceita como parte do projeto e custo geral. Geralmente, a manutenção consiste em regar, nivelar e compactar a superfície da estrada para manter um perfil adequado. 4.2 Rugosidade A rugosidade da superfície da estrada é causada pela presença de buracos, tábuas de lavar, valas e saliências. Como asfalto ou concreto são caros (e os reparos são caros), as estradas de transporte de minas geralmente são revestidas com cascalho triturado. Deve-se tomar uma decisão entre usar 28 cascalho retirado/feito do estéril da mina ou comprar cascalho de outra fonte. O cascalho local deve ser testado quanto à durabilidade e resistência às intempéries. Não deve conter materiais geradores de ácido (carvão, lixo, etc.). Ao projetar a camada superficial da estrada, as duas principais preocupações serão a adesão do pneu à estrada (tração) e a resistência ao rolamento. Todos eles têm um impacto prejudicial na vida útil dos componentes do caminhão, incluindo estrutura, suspensão, trem de força e pneus. As forças de impacto transmitidas pelos componentes do caminhão em uma estrada irregular são proporcionais ao GVW, mas a magnitude dessas forças de impacto é proporcional ao quadrado da velocidade com que o caminhão atinge os pontos irregulares. Dirigir em uma estrada irregular em alta velocidade reduz significativamente a vida útil dos componentes. Deslandes e Dickerson (1989) observaram que a rugosidade da superfície era o fator mais significativo que influenciava a vida de fadiga estrutural de estruturas de caminhões de transporte. (Regenberg, 2001) 4.3 Tração A tração da estrada ou o coeficiente de atrito entre a superfície da estrada e o pneu determinam o potencial de deslizamento do veículo. A resistência ao rolamento é definida como a combinação de forças que um veículo deve superar para se mover em uma superfície especificada. Geralmente, um aumento na tração da superfície da estrada é acompanhado por uma diminuição correspondente na resistência ao rolamento. Valores típicos de tração para vários materiais de superfície de estrada são dados na Tabela. (Regenberg, 2001) Manter as estradas livres de pedras e detritos é essencial para alcançar a vida útil ideal do pneu. A maioria das minas tem motoniveladoras ou tratores com pneus para limpar poços e estradas. Se essa limpeza for realizada apenas uma vez por turno, haverá muito tempo para que o derramamento se acumule e ocorram danos aos pneus. Se uma máquina não puder ser programada para a manutenção regular da estrada, um operador deve estar disponível para limpar uma seção com problema relatada por um operador de caminhão. (Regenberg, 2001) 29 4.4 Resistência ao Rolamento Estradas esburacadas e macias forçam o pneu, portanto o veículo, a sempre subir. Uma medida importante das condiçõesda superfície da estrada de transporte é a resistência ao rolamento, ou seja, a quantidade de tração na barra de tração ou esforço de tração necessário para superar o efeito retardador entre os pneus do caminhão de transporte e o solo. Ao superar a resistência ao rolamento, a força do veículo é exercida para puxar, de fato, o pneu para cima e para fora do sulco, que é constantemente criado pelo pneu. A resistência ao rolamento é geralmente expressa em termos de inclinação da estrada ou em termos de força de resistência como uma porcentagem do GVW. (Regenberg, 2001) A resistência ao declive é uma medida da força que deve ser superada para mover um caminhão em declives desfavoráveis (subida). A assistência de inclinação é uma medida da força que auxilia o movimento do caminhão em inclinações favoráveis (descidas). Os graus são geralmente medidos em porcentagem de inclinação, que é a razão entre a subida ou descida vertical e a distância horizontal na qual ocorre a subida ou descida. (Regenberg, 2001) Resistência total = Resistência ao Rolamento + Resistência ao Grau Nota efetiva (%) =RR (%) + GR (%) Uma experessão empírica para estimar a resistência ao rolamento é a seguinte ( Caterpillar): RR = 2% + 0.6% por cm de penetreação do pneu Karafiath (1988) indica que o deslizamento da roda motriz é outro fator que contribui para a resistência ao rolamento. O deslizamento é especialmente significativo quando a inclinação e a resistência ao rolamento são altas ou quando o veículo está sendo acelerado e o torque da roda é 50% ou mais do torque máximo. Na engenharia de veículos fora de estrada, o deslizamento é definido como: 𝑆 = 𝑉𝑝 − 𝑉𝑡 𝑉𝑡 𝐸𝑞𝑢𝑎çã𝑜 (7) Onde : 30 S: deslizamento (fator adimensional) Vp: vlocidade periferica do pneu (km/h) Vt: velocidade de deslocamento do pneu (km/h) O fator restante que aumenta a resistência ao rolamento é a resistência do ar quando o caminhão de transporte está em movimento. A Caterpillar assume um aumento na resistência ao rolamento de 0,015% por km/h, para veículos que viajam na faixa de 0 a 65 km/h. Isso corresponde a um aumento de 1% x GVW na resistência ao rolamento para um caminhão de transporte que viaja a 65 km/h. (Regenberg, 2001) 4.4.3 Impacto Econômico da Resistência ao Rolamento A resistência ao rolamento pode afetar os custos de transporte de várias maneiras. O custo mais importante envolvido com a resistência ao rolamento é o custo do combustível. Além disso, a resistência ao rolamento e a suavidade da estrada de transporte também afetam a vida útil e o desgaste dos pneus e a fadiga dos componentes do caminhão de transporte. Também devem ser considerados o custo por perda de tempo produtivo do caminhão (pois o caminhão demora mais para percorrer a mesma distância) e o custo de manutenção adicional (devido ao maior desgaste/tonelada de material movimentado). (Regenberg, 2001) Outro grande impacto da resistência ao rolamento no custo de transporte é através dos custos dos pneus. A vida útil do pneu (portanto, o custo) é muito sensível à resistência ao rolamento e à qualidade geral da estrada de transporte. (Regenberg, 2001) A resistência ao rolamento e a suavidade geral da estrada também afetam o desgaste geral e a fadiga das várias partes do caminhão, influenciando assim a vida útil do equipamento, bem como o custo de manutenção. Assim, a manutenção da estrada de transporte melhora a economia do sistema de transporte e aumenta a produtividade (e a capacidade de produção) da mesma combinação caminhão/estrada. (Regenberg, 2001) 31 4.5 Trafegabilidade Rodoviária de Transporte e Tempo de Ciclo Tempo de espera, atrasos e eficiência do operador afetam o tempo de ciclo. Minimizar o tempo de troca do caminhão pode ter um efeito significativo na produtividade. O tempo de ciclo total é a combinação de tempo fixo e tempo de viagem. O tempo fixo para caminhões de transporte inclui: tempo de carregamento do caminhão (varia com a ferramenta de carregamento), manobra do caminhão na área de carga (troca do caminhão, normalmente 0,6-0,8 min.) e tempo de manobra e descarga no ponto de despejo (normalmente 1,0-1,2 min.) . O tempo de viagem inclui o tempo de transporte (carregado) e o tempo de retorno (vazio). O tempo de viagem pode ser afetado adversamente pela condição da superfície da estrada de transporte. (Regenberg, 2001) Uma ou mais das seguintes condições causam, principalmente, baixa trafegabilidade na estrada de transporte e alta resistência ao rolamento do veículo: • altos níveis de água subterrânea no preenchimento da estrada; • finos excessivos na superfície e na camada de base, juntamente com altos teores de umidade devido ao coroamento inadequado da estrada e/ ou valas; • material uniforme em vez de bem graduado colocado na superfície e nas camadas de base,; • profundidade insuficiente ou nivelamento incompatível do aterro da estrada colocado em solos macios e úmidos do subleito; • solos bentoníticos usados na camada superficial; • finos insuficientes para agem como um aglutinante na camada superficial e • rochas e detritos deixados na superfície da estrada. 4.6 Manutenção e Reparação de Estradas A falta de manutenção das estradas pode aumentar o custo operacional do transporte. A manutenção adequada da superfície da estrada minimiza o efeito de solavancos, buracos, derramamentos e resistência ao rolamento na frota de transporte. (Regenberg, 2001) Todas as estradas se deterioram gradualmente com o tempo devido ao efeito do clima e ao carregamento repetitivo dos veículos que passam. A manutenção da estrada pode diminuir a taxa de deterioração, mas eventualmente chega-se a um ponto em que reparos ou reabilitação são necessários. Para estradas permanentes, o reparo pode envolver a remoção da camada superficial e a substituição e compactação de partes da base e sub-base danificadas. Freqüentemente, a camada 32 superficial existente pode ser escarificada e recompactada, seguida pela colocação de uma espessura adicional de cascalho compactado no topo. A reabilitação da estrada pode ser uma estratégia utilizada para prolongar a vida útil de uma estrada. (Regenberg, 2001) 4.7 Requisitos de Drenagem A drenagem deficiente da superfície da estrada leva a lama e buracos, resultando em derrapagem dos pneus, desgaste rápido, cortes, tração reduzida e aumento do consumo de combustível. Danos estruturais à própria estrada podem ocorrer se a água penetrar nas várias camadas da estrada. As bermas de segurança ao longo dos lados da estrada requerem lacunas adequadamente espaçadas para criar saídas para as águas superficiais. Do ponto de vista da recuperação, nenhuma estrada pode contribuir com lodo ou erosão adicional. Portanto, todas as estradas precisam ser escavadas, cada uma com armadilhas de lodo regularmente espaçadas, e as valas precisam ser mantido. Um revestimento rochoso é necessário em valas íngremes (>8%) para evitar a erosão. As valas devem levar a desvios e a água dos desvios deve ser conduzida com segurança para lagoas de decantação. Armadilhas de lodo temporárias nas valas e desvios podem ser feitas com fardos de feno, cravados no caminho da vala. (Regenberg, 2001) As estradas de transporte devem ter uma coroa que faça com que a água escorra para o lado e depois para a vala. Os silt traps permanentes geralmente consistem em um poço escavado e requerem manutenção. As estradas nas encostas têm as valas colocadas no lado de cima da estrada para garantir que não sejam lavadas. As estradas de transporte construídas ao longo das encostas das montanhas podem interromper os canais de escoamento superficial ou bloquear as nascentes naturais que emergem da encosta da montanha. Para evitar altos níveis de água subterrânea dentro do aterro da estrada, deve-se instalar enrocamento de drenagemlivre, areia limpa e cascalho ou um bueiro na base do aterro. Os altos níveis de água que ocorrem em aterros de estradas existentes muitas vezes podem ser reduzidos instalando, em espaçamento apropriado ao longo da encosta a jusante, tubo de drenagem horizontal perfurado ou drenos de dedo escavados por retroescavadeira que são preenchidos com cascalho. 33 A trafegabilidade em estradas temporárias em poços com altos níveis de água subterrânea pode ser melhorada colocando uma camada de cascalho ou enrocamento sobre a área ofensiva ou instalando poços de bombeamento para baixar o lençol freático. O último procedimento pode ser econômico se também reduzir o nível de água e melhorar a estabilidade da face de trabalho da escavadeira. (Regenberg, 2001) 4.8 Supressores de poeira A poeira gerada por veículos em movimento pode reduzir a visibilidade a níveis perigosos e danificar os motores. A poeira é normalmente reduzida pela aplicação de água na superfície da estrada. Na estação seca, a rega ajuda a manter a compactação e a resistência da camada superficial. Também mantém a forma da superfície e reduz a perda de cascalho. A rega também ajuda a reduzir o acúmulo de água ou a ondulação da superfície da estrada de transporte. A geração de uma superfície de corrida ondulada é um fenômeno de clima seco. (Regenberg, 2001) A quantidade de água necessária para controlar a poeira depende da natureza da superfície da estrada, intensidade do tráfego, umidade e precipitação. Durante os meses de verão, uma estrada típica pode exigir de 1 a 2 litros por metro quadrado por hora. (Regenberg, 2001) Estabilizadores líquidos e polímeros também podem ser usados. Além da supressão de poeira, eles podem ajudar a fortalecer a camada superficial, bem como fornecer um grau de impermeabilização. (Regenberg, 2001) 5. Materiais de onstrucao de Estradas propriedades do material, como distribuição de tamanho de grão, resistência à compressão, características de intemperismo e rigidez. O material pode ter que ser triturado para atender a uma determinada distribuição de tamanho de partícula. A superfície ou camada de rolamento requer o melhor material disponível, pois enfrenta as maiores intempéries e as maiores cargas dinâmicas devido ao deslocamento do caminhão. (Regenberg, 2001) 34 5.1 Materiais da Camada de Superfície Cascalho natural compactado e misturas de brita e cascalho são amplamente utilizados em minas de superfície para construção de estradas, especialmente para a base e camadas de desgaste. Esses materiais podem produzir baixa resistência ao rolamento e alta tração e podem ser construídos e mantidos a um custo relativamente baixo. (Regenberg, 2001) Ao considerar o material de superfície para a construção de estradas de transporte, os seguintes tipos de material podem ser usados: cascalho compactado; brita; concreto asfáltico; concreto compactado com rolo (RCC); terra estabilizada. (Regenberg, 2001) 5.2 Materiais para Camadas de Base e Sub-Base Camadas de base e sub-base são geralmente construídas a partir de materiais disponíveis localmente, mas a estabilização de materiais disponíveis localmente é necessária quando o projeto com materiais atuais produz espessura inaceitável de camadas e/ou os materiais de construção adequados não são econômicos de usar (devido à distância ou profundidade limitações ou restrições ambientais). Geralmente, cascalho de poço é usado para a camada de base. A sub-base é muitas vezes construída a partir de interburden, areia, siltoso ou arenoso, ou outros materiais adequados. Normalmente, os materiais usados nas camadas de base e sub-base não são triturados, portanto, uma distribuição de tamanho de partícula particular é difícil de aplicar. No entanto, o tamanho máximo de partícula deve ser limitado a 2/3 da espessura de elevação. Isso pode ser obtido por meio de triagem ou inspeção visual. 5.3 Requisitos de Compactação Uma boa compactação contribui para a rigidez e resistência do material. Se a compactação não for bem executada na fase de construção, o tráfego subsequente concluirá o trabalho, geralmente de maneira aleatória, levando à deformação da superfície de rolamento e possível quebra estrutural da seção transversal em camadas. A compactação deficiente nas camadas inferiores não pode ser corrigida posteriormente aplicando um esforço de compactação pesado na estrada acabada ou por atividades de manutenção da estrada. (Regenberg, 2001) Para garantir a estabilidade da superfície final da estrada, os materiais de aterro devem exceder a largura final da superfície desejada em pelo menos 0,6 m e sempre devem ser compactados enquanto úmidos. O equipamento de compactação deve consistir preferencialmente em rolos vibratórios pesados (15 t), de face lisa, para materiais sem coesão, ou rolos de pé de carneiro de 35 peso semelhante para solos coesivos. Uma vez que poucos operadores de minas incluem tais equipamentos em sua frota, o uso de caminhões de transporte carregados ou tratores grandes pode ser feito para compactar o aterro da estrada. A compactação de cada camada de 0,2 m exigirá passadas repetidas (até 6) do equipamento de compactação até que o solo não se comprima mais com o peso do veículo. A superfície acabada é submetida a um rolo de prova para verificar a compactação/adequação alcançada do material utilizado na camada. Envolve a passagem de um caminhão totalmente carregado de tamanho especificado sobre a superfície e a medição do rut & roll. O rut & roll mais do que o limite (geralmente considerado entre 5mm – 15mm), então pode ser necessário escarificar e recompactar, ou ponte com materiais adequados e compactação. (Regenberg, 2001) 6. Economia da Estrada de Transporte A construção de estradas de transporte é um custo necessário em todas as minas de superfície que usam equipamentos móveis. O custo da construção de estradas de transporte varia em diferentes tipos de minas e até mesmo de mina para mina no mesmo setor. As minas de rocha dura tendem a ter uma abundância de materiais de sub-base e base, enquanto as minas de rocha macia devem selecionar um bom material da mina, importar ou fabricar esses materiais. (Regenberg, 2001) Em quase todas as minas, os materiais para a camada superficial devem ser importados e/ou fabricados. A economia da construção de estradas de transporte é muito mais complicada do que apenas calcular o custo da construção de estradas. Para uma verdadeira compreensão da economia das estradas de transporte, os custos do ciclo de vida completo devem ser considerados e incluem os seguintes itens: • custos de construção de estradas; • custos de remoção de estradas; • impacto na produtividade da frota e custo operacional; • custos diferenciais de manutenção de estradas; • custos extras de operação e manutenção da frota; • custos extras de desmontagem e 36 • valor do dinheiro no tempo. Na maioria das minas, as práticas de construção de estradas são baseadas em práticas anteriores e não na economia. Em muitos casos, as práticas anteriores produziram estradas com boa relação custo-benefício, uma vez que se baseiam na experiência e no histórico de julgamento (empírico). Por exemplo, as minas tendem a colocar estradas temporárias (construção de baixo custo) para escavar faces, estradas semipermanentes (construção de custo médio) para estradas principais de transporte na mina e permanentes (construção de custo mais alto) para estradas de transporte fora da mina. (Regenberg, 2001) Do ponto de vista do “tempo de uso”, isso pode fazer sentido, pois a análise econômica da construção de estradas de transporte indicaria as mesmas opções. No entanto, a seleção do tipo de estrada não pode ser otimizada sem uma verdadeira avaliação econômica. (Regenberg, 2001) Do ponto de vista econômico, temporário, semipermanente e permanente, todos têm aplicaçãona maioria das minas de superfície. Custos, vida útil da estrada e utilização afetam a seleção do tipo de estrada. A seleção do tipo de estrada pode ser confirmada por uma avaliação econômica. No entanto, um bom sistema de custeio deve estar em vigor para permitir que essa avaliação econômica seja precisa. (Regenberg, 2001) 37 7. Conclusão Estradas de transporte bem projetadas e mantidas são a chave para minimizar riscos e custos de transporte de caminhões na estrada, bem como aumentar a produtividade. No entanto, projetar e gerenciar na prática uma estrada de transporte para desempenho ideal geralmente é difícil de alcançar. Podemos ser guiados nessa empreitada por nossa compreensão de como um projeto de estrada é desenvolvido e, fundamentalmente, a interação entre um bom projeto e transporte seguro e econômico. Diretrizes aprimoradas de projeto e gerenciamento foram desenvolvidas na última década, tanto em resposta aos requisitos dos operadores de minas para sistemas de transporte mais seguros e eficientes quanto aos requisitos dos fabricantes de caminhões para um ambiente operacional mais previsível e controlado. A alteração de metodologias de projeto de estradas de mina existentes ou em desenvolvimento requer uma análise dos registros de acidentes e incidentes de transporte de superfície (motorizado) para identificar os principais fatores contribuintes que levaram a esses acidentes. Vários estudos são resumidos a partir dos quais foi visto que os principais fatores de projeto de estradas de minas de superfície abaixo do padrão eram questões de projeto geométrico e funcional, com uma contribuição menor, mas ainda significativa, de projeto estrutural inadequado. Embora o projeto melhorado de estradas de transporte de minas realmente reduza os acidentes de transporte, também é necessário reconhecer os fatores humanos que contribuem significativamente para os acidentes de transporte. Os efeitos interativos do fator humano incluem os componentes de design geométrico, estrutural e funcional e, para evitar um acidente ou reduzir a gravidade de suas consequências, uma estrada deve ser mais adaptável ao erro humano. Quanto mais se sabe sobre o erro humano no contexto do transporte de minas, melhor uma estrada pode ser projetada para acomodar essas ações ou práticas não padronizadas que, em uma estrada mal projetada, invariavelmente transformariam um erro em um acidente. 38 Referencias Bibliograficas AASHO. (1965). A Policy on Geometric Design of Rural Highways. American Association of State Highway Officials, Association General Offices, Washington, D.C. American Society of Civil Engineers. (1950). Development of the CBR flexible pavement design methods for airfields. Transactions, ASCE. Vol 115. Deslandes J.V. & Dickerson A.W. (1989). A new concept for mine haul route surface maintenance. Proc. Int. Symp. on Off-Highway Haulage in Surface Mines, Balkema, Rotterdam, 247-254. Kaufman W.W. & Ault J.C. (1977). Design of surface mining haulage roads – a manual. U.S. Department of Interior, Bureau of Mines, Information Circular 8758. Monenco. (1989). Design Manual for Surface Mine Haul Roads. Calgary, Alberta. Regensberg, D.D. (2001). GUIDELINES FOR MINE HAUL ROAD DESIGN. Okanagan