Lavra Subterrânea - auxílio/ conceitos básicos .pdf

Prévia do material em texto

CAMPUS - CAMPINA GRANDE 
LAVRA SUBTERRÂNEA 
 
1º BIMESTRE – parte 01. 
 
1. Introdução 
 
 Lavra ou exploração é o conjunto de operações necessárias a exploração industrial 
das substâncias minerais ou fósseis de uma jazida. Nesse conjunto de operações estão 
compreendidos, entre outros, serviços de segurança, ventilação, drenagem, esgotamento, e 
transporte, necessários para a exploração normal das substancias úteis e para a preservação 
da continuidade da lavra. 
 Uma jazida em lavra é chamada MINA. A sistematização e coordenação dos serviços 
de aproveitamento são denominadas método de lavra, que tem como objetivo a extração das 
substâncias minerais: 
 
1. completa, isto significa buscar a máxima recuperação da jazida; 
2. segura, tanto do ponto de vista dos trabalhadores quanto aos equipamentos e processos; 
3. econômica, atendendo à lucratividade mínima que mantenha viável o negócio; 
4. com o mínimo de perturbação ambiental, atendendo as normas e o respeito à natureza. 
 
 Esses objetivos não são independentes e às vezes são conflitantes. Assim, um método 
de menor recuperação pode ser economicamente preferível a outro de maior aproveitamento. 
Mínima poluição ambiental, extração higiênica e segurança, requerem despesas 
suplementares, diminuindo lucros. Minerais de baixo valor unitário podem impor métodos mais 
baratos, com mais baixas recuperações enquanto minerais de alto valor unitário comportam 
métodos de mais elevada recuperação. 
Os fatores que influenciam na escolha de um método de lavra para uma determinada 
jazida são: 
 
- A jazida e o meio físico; 
- Condições humanas, sociais e ilegais; 
- Condições financeiras. 
 
O método ideal seria o que permitisse maior lucro, completa extração, máxima 
segurança e higiene, e mínima poluição ambiental. Porém, esses fatores deverão ser 
conciliados, tendo em vista a natureza e as condições físicas das jazidas, disponibilidades 
naturais, humanas, financeiras e produções desejadas. 
A seleção de um método de lavra depende de condições existentes e das possíveis de 
se obter, considerando aquelas que sejam mais adaptáveis a jazida em causa. Dentre os 
métodos possíveis será escolhido o julgado mais indicável. Como por método de lavra se 
entende o conjunto de todos os serviços de aproveitamento econômico de uma jazida, é muito 
raro que um método seja absolutamente igual a outro. Geralmente a designação do método 
decorre do modo de se proceder ao desmonte e de sua evolução, embora haja particularidades 
diferenciais. 
O método de lavra sempre sacrifica parte útil da jazida, visto que, cada um tem sua 
limitação, mas o importante é adequar o método as condições da jazida, de modo que se tenha 
conforto e segurança dos serviços. 
A maioria das minas utiliza mais de um método de lavra na sua operação. Um dado 
método pode ser mais apropriado para uma zona do depósito, todavia em outras partes seu 
emprego pode não ser a melhor opção. 
 
CAMPUS - CAMPINA GRANDE 
LAVRA SUBTERRÂNEA 
 
1.1. Métodos de lavra 
 
a) Lavra a céu aberto – Quando não há necessidade de acesso humano a vias 
subterrâneas para proceder a lavra. 
 
1. Gerais ou convencionais 
1.1. Em flanco; 
 
1.2. Em cava 
 
1.3. Em Tiras 
 
 
 
 
 
 
 
CAMPUS - CAMPINA GRANDE 
LAVRA SUBTERRÂNEA 
 
1.4. Placers 
 
1.5. Lavra por diluição 
 
 
 
 b) Lavra subterrânea – Lavra desenvolvida no subsolo em função de dois 
condicionantes: geometria do corpo (inclinação e espessura) e características de resistência e 
estabilidade dos maciços que constituem o minério e suas encaixantes. 
Segundo o Cadastro Nacional de Minas de 2015, no Brasil existem cerca de 14.718 
registro de lavra a céu aberto, contra 293 registros de lavra subterrânea e 125 mistas, céu 
aberto e subterrânea. Ou seja, cerca de 1,94% das minas são subterrâneas (sendo uma parte 
composta por garimpos), 97,24% a céu aberto e 0,83% são mistas. (dados do DNPM de 2015) 
As variações dos métodos subterrâneos ocorrem sob a forma de abertura de poços, 
túneis e galerias nos maciços das encaixantes ou aplicação de métodos ou técnicas mais 
sofisticadas como: 
 
CAMPUS - CAMPINA GRANDE 
LAVRA SUBTERRÂNEA 
 
Métodos auto suportantes: 
 
1. Room and Pilars – Câmara e Pilares; 
 
2. Stop and Pilar Mining – Lavra de Realce e Pilares; 
 
3. Shrinkage Stope – Recalque; 
 
 
CAMPUS - CAMPINA GRANDE 
LAVRA SUBTERRÂNEA 
 
4. Sublevel Stope – Realce em Sub-níveis; 
 
5. Vertical Crater Retreat Mining – Lavra de Recuo em Crateras Verticais. 
 
 
Métodos suportados: 
1. Cut and Fill – Corte e Enchimento. 
 
 
CAMPUS - CAMPINA GRANDE 
LAVRA SUBTERRÂNEA 
 
Métodos de abatimento controlado: 
1. Longwall Mining – Lavra de Frentes Longas; 
 
2. Sublevel Caving – Abatimento em Subníveis; 
 
3. Blocks Caving – Abatimento em Blocos. 
 
 
(Resumo segundo SME – Society of Mining and Metalurgical Engineering Handbook) 
 
CAMPUS - CAMPINA GRANDE 
LAVRA SUBTERRÂNEA 
 
1.2. Relações Econômicas dos métodos de lavra 
 
1.2.1. Céu aberto ou subterrânea: 
 
 
K . c = s – a 
 
onde: c = custo do capeamento 
 s = custo da lavra subterrânea 
 a = custo da lavra a céu aberto 
 
Se: K ≤ s – a → lavra a céu aberto 
 c 
 
Se: K ≥ s – a → lavra subterrânea 
 c 
 
 
1.2.2. Relação econômica decapeamento: 
 
K . c = p – (l + a) 
 
onde: p = preço do produto 
 l = lucro pretendido 
 
2. DESENVOLVIMENTO DE MINA SUBTERRÂNEA 
 
2.1. Natureza e alcance do desenvolvimento 
 
A atração da mineração a céu aberto consiste no grande volume produzido e 
compatibilidade com custos mínimos, já a da mineração subterrânea está na variedade e 
versatilidade dos métodos de encontrar condições que permitam a explotação de um depósito 
mineral que seria antieconômico a céu aberto. 
 Na verdade a mineração subterrânea não pode competir com a mineração a céu 
aberto, que abrange cerca de cinco vezes mais da produção mineral mundial, mas ocupa um 
espaço essencial. Existem determinados bens minerais que dependem em grande parte da 
mineração subterrânea, como chumbo, zinco, potássio, cobre, ouro, prata, scheelita, 
molibdênio, entre outros. 
 
2.2. Tipos de abertura subterrânea 
 As vias de acesso são classificadas em três categorias, pela ordem de importância. 
 
a) Primária: shaft e rampa (cerca de 20 % são rampas) 
b) Secundária: centrais de níveis (galerias) 
c) Terciária: desenvolvimento lateral ou abertura no painel (travessas, rampas, chaminés) 
 
 
CAMPUS - CAMPINA GRANDE 
LAVRA SUBTERRÂNEA 
 
Normalmente as vias de acesso não conectam com a superfície, exceto as primárias. 
As secundárias e terciárias são apenas para promover ventilação natural ou passagem de 
estéril, minério, pessoal ao interior da mina e frentes de lavra. 
 
2.3. Desenvolvimento e projeto da mina 
 
 Considerando a complexidade e os altos custos que envolvem o desenvolvimento, 
alguns estudos devem ser feitos antes da elaboração dos layouts de preparação e explotação. 
Antes da escolha do método de lavra é necessário, numa primeira etapa, definir 
parâmetros geomecânicos, que definem o comportamento do maciço (ex. se é competente – 
com ausência de fenômenos estruturais - ou incompetente – com presença de fatores 
estruturais), mergulho, potência e extensão do corpo (comprimento e profundidade, se 
possível). 
 
a) Método de lavra 
 O desenvolvimento não pode ser efetuado antes da opção pelo método adotado, uma 
vez decidido que a mina será subterrânea. O primeiro passo é decidir qual a classe mais 
favorável,se alargamento aberto, cheio ou abatido. A escolha irá comandar a localização das 
vias de acesso. 
 Uma segunda consideração é da progressão da lavra, se em avanço ou recuo. (se a 
produção começa próximo ao ponto de acesso e afasta-se deste ou inicia no limite do depósito 
e aproxima-se do ponto de acesso) 
 
 b) Escala de produção e vida da mina 
 Uma associação entre a geologia, fatores econômicos e reserva da jazida, determinam 
a vida útil da mina. Isto inclui preço de venda do produto, teor do minério, tempo de 
desenvolvimento, custos de mineração, fontes de financiamento, apoio governamental e um 
número de outros fatores. 
 Todo e qualquer projeto de mineração deve ser analisado no sentido de poder se obter 
a máxima taxa de retorno interno gerada do fluxo de caixa descontado. A ótima escala de 
produção deve ser determinada procurando-se maximizar o valor presente do fluxo de caixa 
futuro. 
 
 c) Aberturas dos acessos principais 
 Devem ser feitas considerações iniciais como o tipo, locação, número, forma, 
dimensões e projeto de sistema de manuseio do material. 
 Os fatores que vão influenciar na decisão são a profundidade, forma e dimensão do 
depósito; superfície topográfica; natureza e condições geológicas do minério e encaixantes; 
método de lavra e escala de produção. 
 
d) Tipo de aberturas 
 Há apenas três escolhas (vias principais de acesso): shaft vertical, rampa e central de 
nível ou galeria (figura 1). O shaft é preferido para grandes profundidades, depósitos tabulares 
e alta escala de produção. Rampa é aconselhável apenas para minas pouco profundas e a 
galeria é escolhida quando existem condições topográficas favoráveis. 
O shaft vertical apresenta maior custo unitário por metro de avanço, mais atinge maior 
profundidade com menor extensão. Para atingir a mesma profundidade a rampa requer uma 
distancia de 3 a 5 vezes maior. Estudos concluíram que para profundidade maior que 200 m, o 
custo total do shaft é menor do que o da rampa. 
 
CAMPUS - CAMPINA GRANDE 
LAVRA SUBTERRÂNEA 
 
A rampa deve estar sempre paralela ao corpo de minério. Ela permite a conexão entre 
dois níveis diferentes e é utilizado para minas de poucas profundidades. No caso de um único 
shaft, este deve ser localizada na encaixante, lapa ou em um ponto central com relação ao 
corpo de minério. 
 
 
Figura 1 - Desenho esquemático das vias principais de acesso. 
 
As vias secundárias são aquelas que vão dá acesso ao corpo de minério. 
Os níveis (level) são os patamares nos quais são efetuados os sistemas de transporte. 
O nível é projetado nas encaixantes. 
Os subníveis (sublevel) são os horizontes em que são efetuados os trabalhos de lavra 
(desmontes). É projetado no corpo do minério. 
Tanto o nível quanto o subnível devem ter uma inclinação de 1% para haverá a 
percolação das águas. 
As chaminés são executadas no sentido ascendente (↑) e o diâmetro deve variar de 
0,8 a 1,2 m. A finalidade das chaminés é principalmente acesso, ventilação e transporte. 
 
 
Figura 2 – Desenho esquemático da localização de vias de acesso. 
 
e) Locação das vias de acesso 
 Os seguintes critérios devem ser levados em consideração: 
- As vias principais devem ser locadas nas encaixantes, nunca no corpo de minério, de 
preferência na lapa (com exceção nos casos em que a zona de lapa seja mais instável que a 
zona da capa, ou seja, que as condições das encaixantes não sejam favoráveis, onerando os 
custos de desenvolvimento – Figura 2); 
 - A localização deve estar em posição eqüidistante dos extremos, minimizando os 
custos de transporte; 
 - Evitar projetar as vias ao longo de plano de falhas (procurar evitar o encontro das vias 
com os fenômenos estruturais); 
 - perfeito acompanhamento topográfico, com plotação em mapas de todas as zonas de 
falhamento. 
 
CAMPUS - CAMPINA GRANDE 
LAVRA SUBTERRÂNEA 
 
 f) Intervalos entre níveis 
 Os custos de desenvolvimento (construção, equipamentos, suporte e instalações) 
aumentam com o número de níveis requeridos, já os custos de lavra (produção e manuseio do 
minério e operações auxiliares como ventilação e bombeamento) e acessos para pessoal 
diminuem com o número de níveis. 
 Na prática adotam-se intervalos de 30 a 90 m para pequenas minas e de 90 a 240 m 
em grandes minas. 
 
2.4. Algumas precauções nos projetos 
 
1. Rampas e Centrais de Nível (galerias) 
 - Projetar uma declividade a fim de evitar a entrada das águas pluviais na área da mina. 
 
 
 
 - As galerias devem ser dimensionadas em função do maior equipamento utilizado. 
 
 
 
 - Toda via de acesso deverá ter uma valeta para drenar água. 
 
 
 
 - A cada 100 m, em média, deve ser projetado um desvio para evitar que um 
equipamento carregado espere o outro vazio. 
 
 
 
 - Devem ser projetados tanques para água, que servirão como estação de 
bombeamento. 
 
 - Controle topográfico. 
 
CAMPUS - CAMPINA GRANDE 
LAVRA SUBTERRÂNEA 
 
 
 - A cada detonação, antes de ser efetuada a limpeza da frente, deverão ser verificados 
os chocos do teto. 
 - Deixar as canalizações de ventilação em torno de 20 m da face de desmonte, e 
depois de efetuada à extração, jogar ar na frente para expulsar os gases. 
 
 
 
2. Shafts 
 
 - Preferência por shafts circulares, tendo em vista atender melhor a distribuição das 
tensões. 
 
 
 
 - Verificação das minas detonadas. 
 
 - Proteger as zonas de cisalhamento, quando atravessadas pelo shaft, com injeção de 
cimento. Quando a zona for grande, deve-se usar injeção + parafusamento + tela.