Processos de exploração de material de construção

Prévia do material em texto

Augusta Crispino Daniel Sande Robertson
David Francisco Gastene
Tomas Jossias
Vito Francisco Lemos
20 Grupo
Processos de exploração de material de construção 
Licenciatura em Geologia com Habilitações em Mineração
Universidade Licungo
Extensão da Beira
2020
Augusta Crispino Daniel Sande Robertson
David Francisco Gastene
Tomas Jossias
Vito Francisco Lemos
20 Grupo
Processos de exploração de material de construção 
Universidade Licungo
Extensão da Beira
2020
Índice
IIIResumo
41.
Introdução
51.1.
Objectivos
51.1.1.
Objectivo Geral
51.1.2.
Objectivo Especifico
51.2.
Metodologia
62.
PROCESSOS DE EXPLORAÇÃO DE MATERIAL DE CONSTRUÇÃO
72.1.
Métodos de lavra a céu aberto
72.1.1.
Bancadas
82.1.2.
Pedreiras
92.2.
Extracção e beneficiamento de materiais para a construção civil.
92.2.1.
Extracção de areia
92.2.1.1.
Extracção de areia em planícies aluviais
102.2.1.2.
Extracção de areia em leitos de rio
102.2.2.
Brita
102.2.2.1.
Decapagem do terreno
102.2.2.2.
Desmonte da rocha
112.2.2.3.
Transporte da mina para a britagem
122.2.2.4.
Britagem primária
122.2.2.5.
Britagem secundária
132.2.2.6.
Britagem terciária
132.2.2.7.
Peneiramento, classificação e lavagem
142.3.
Obtenção dos materiais de construção
142.3.1.
Rochas e solos mais comuns e sua aplicação
152.3.2.
Rochas
162.3.3.
Areias
162.3.4.
Arisco (Areia Branca)
162.3.5.
Licenciamento Ambiental
17Conclusão
18Referências bibliográficas
19Anexo
Indice de figuras
 Figura1: método de extracção em bancadas……………………….………………………….8
Figura 2: método de extracção em pedreiras………………..…………………………………8
Figura3: Lavra por dragagem………………………..………………………………………..10
Figura4: carregamento dos furos para a detonação…………………………………………...10
Figura5: transporte do material detonado para a britagem……………………….…………..11
Figura6: Baia de alimentação (A) e o britador (b)………………...………………………….12
Figura7: Britador Hydrocone………………...……………………………………………….12
Figura8: Peneira ou seleccionador………………...……………………………………….....13
Resumo 
Os minerais utilizados na construção civil recebem o nome de agregados, onde esses agregados são fundamentais para a construção. Os agregados são materiais granulares, sem forma e volume definidos, de dimensões e propriedades estabelecidas para uso em obras de engenharia civil, tais como, a pedra britada, cascalho e as areias naturais ou obtidas por moagem de rocha, além das argilas e dos substitutivos como resíduos inertes reciclados, escórias de aciaria, produtos industriais, entre outros. 
Os minerais podem ser classificados em metálicos e não metálicos, onde os não metálicos são os que a construção civil utiliza em suas obras, podendo usa-los directamente na construção na sua forma natural ou artificial, como matéria-prima para algum outro produto que é empregado na mesma. Onde os minerais não metálicos são minerais que não apresenta em sua composição propriedades metálica. Os materiais não metálicos que são empregados na construção civil são as areias, rochas que podem ser calcária ou granítica, argila, cascalhos, seixo rolado onde cada uma desses materiais tem sua aplicação na construção. 
A preferência do método a ser utilizado devera ter-se em consideração, alem dos aspectos técnicos, também os urbanos, moderados e adaptais. Sua escolha é um dos principais elementos em qualquer análise económica de uma mineradora, sendo que sua escolha permite o desenvolvimento da operação.
1. Introdução
A procura de ocorrências naturais (jazidas) de materiais de construção como pedras, saibros, areia ou cascalho, argilas para exploração, constituem uma das fases importantes do planeamento das obras civis de vulto. Nas obras situadas nas grandes cidades e nas proximidades das mesmas, o material de construção necessário poderá ser adquirido de fornecedores (pedreiras e areais) já instalados. A maioria das grandes obras rodoviárias, ferroviárias, hidráulicas, habitacionais entre outras utiliza jazidas próprias.
A exploração dos recursos minerais começou a milhares de anos, mas em pequena quantidade e poucos minerais descobertos. Assim com o passar dos anos e os avanços da sociedade, o desenvolvimento tecnológico e com o crescimento populacional foram aumentando as necessidades de mais recursos minerais fazendo com que se descobrissem novas jazidas, e assim, fazendo com que tivesse um crescimento na exploração desses recursos da natureza. O crescimento populacional é o principal factor que fez aumentar a necessidade por recursos minerais, assim teve um grande crescimento da extracção dos mesmos para satisfazer as necessidades do homem, pois os recursos minerais estão em toda parte e em tudo que os seres humanos precisam para satisfazer suas necessidades.
A construção civil foi crescendo proporcionalmente com o crescimento da população, fazendo com que os minerais ligados, as actividades da construção passassem a ser um dos recursos minerais mais consumidos no mundo. Os minerais utilizados na construção civil são chamados de agregados, onde são materiais granulares, sem forma e volume definidos, de dimensões e propriedades adequadas para o uso em obras de engenharia civil.
1.1. Objectivos
1.1.1. Objectivo Geral
· Estudar os processos de exploração de material de construção. 
1.1.2. Objectivo Especifico
· Conhecer os processos de exploração de material de construção;
· Explicar os processos de exploração de material de construção.
1.2. Metodologia
Para a elaboração do trabalho, o grupo usou o método bibliográfico que consistiu na consulta de obras publicadas como: revistas, artigos, monografias e livros.
2. PROCESSOS DE EXPLORAÇÃO DE MATERIAL DE CONSTRUÇÃO 
A mineração é uma actividade que depende de técnicas de extracção para viabilizar sua produção, sendo possível destacar, principalmente cerca de dez métodos de lavra. Parece muito, mas a verdade é que existem provavelmente mais de trezentas variações possíveis de métodos de lavra, sendo limitadas pela disponibilidade dos equipamentos necessários a viabilidade das técnicas de extracção; ou o desenvolvimento de novos equipamentos que viabilizem estas técnicas. (Marcos Lopes, 2015).
Na elaboração do projecto de extracção, faz-se um estudo para o dimensionamento dos equipamentos e instalações que irão operar na mina, com base na produção determinada.
Estas frotas de equipamentos podem ser divididas em cinco principais classes:
· Equipamentos de perfuração: este tipo de equipamentos engloba as perfuratrizes;
· Equipamentos de desmonte: este tipo de equipamentos é representado principalmente pelos tractores;
· Equipamentos de carga: dentro dos equipamentos de carga temos as pás carregadeiras e as escavadeiras que podem ser eléctricas ou hidráulicas;
· Equipamentos de transporte: dentro desta classe temos os caminhões fora da estrada;
· Equipamentos de apoio: nesta classe estão agrupados as motoniveladoras, caminhões pipa, carregadeiras/escavadeiras de pequeno porte, comboios de abastecimento e todos os equipamentos de suporte às actividades da mineração.
A escolha do método a ser utilizado deve levar em conta, alem dos aspectos tecnológicos, também os sociais, económicos e ambientais. Sua selecção é um dos principais elementos em qualquer análise económica de uma mina, sendo que sua escolha permite o desenvolvimento da operação, e essa selecção deve considerar duas fases:
· Avaliar as condições geológicas, sociais e ambientais para permitir a eliminação de alguns métodos que não estejam de acordo com os critérios desejados;
· Definir o método com menor custo possível, considerando as condições técnicas que garantam maior segurança.
2.1. Métodos de lavra a céu aberto
Para melhor compreender as regras de boa prática no desmonte a céu aberto, torna-se necessário introduzir as definições de conceitos, princípios e regras fundamentais da exploração mineira.
A exploração diz-se a céu aberto quando as escavações realizadas para a exploração do minério estão em contacto com o ar livre. É o caso das pedreiras e minas a céu aberto.
No que respeita aosconceitos fundamentais da exploração, torna-se importante definir o que se entende por exploração e quais os tipos existentes, introduzindo o conceito de método de exploração e por último o de método de desmonte.
Exploração é a actividade posterior à prospecção e pesquisa, abrangendo o reconhecimento, a preparação e a extracção do minério bruto, do solo ou subsolo, bem como o seu tratamento e transformação, quando processados em anexos mineiros. Esta pode ser de quatro tipos:
· Subterrânea;
· A céu aberto;
· A partir de perfurações;
· Hidráulica.
Segundo Marcos Lopes, (2015) os principais métodos de lavra a céu aberto são os seguintes: Bancadas, Tiras e Pedreiras. Veremos detalhadamente o método de bancadas e pedreira por ser os métodos mais utilizado para a extracção de materiais de construção.
2.1.1. Bancadas
A extracção de um maciço rochoso pode ser na forma bancada ou em paredão. A extracção rochas graníticas em bancadas necessita de uma área maior para construção de vias de acesso aos diferentes níveis de avanço do desmonte. Possibilita o uso de equipamentos pneumáticos para perfuração e a utilização de uma pequena quantidade de explosivos para fazer o desprendimento do bloco de rocha e todo processo de desmonte é manual, sendo utilizados marrão, pixotes e alavancas.
Figura1: método de extracção em bancadas. (Marcos Lopes, 2020)
2.1.2. Pedreiras
Método adoptado para produção de rochas ou minerais para extrair materiais de construção, sendo normalmente menos profundas do que outros tipos extracção mineral. Como exemplos de materiais extraídos podem ser citados os granitos.
Figura 2: método de extracção em pedreiras. (Autores 2020)
2.2. Extracção e beneficiamento de materiais para a construção civil.
2.2.1. Extracção de areia
Areias são sedimentos clásticos formados por fragmentos de rochas preexistentes, com grãos com dimensões que variam entre 0,06 e 2,00mm segundo (ABNT, 2005). Os grãos frequentemente são de quartzo, mas também podem conter outros minerais. 
Os processos de fragmentação e transporte do sedimento podem estar relacionados a meio aquoso ou eólico, sendo as características físicas dos grãos, como tamanho, arredondamento e esfericidade relacionados ao meio no qual as partículas foram transportadas e a distância percorrida.
Segundo a NBR 6502, as areias podem apresentar variadas especificações e usos tais como: na indústria da construção civil como agregado miúdo; moldes de fundação; matéria-prima na indústria de transformação (vidros, siderúrgica, abrasivos, cerâmica, química, refractários, cimento e outros); no tratamento de águas e esgotos. 
O método de extracção de areia em algumas regiões é apenas desmonte mecânico, onde o método é utilizado quando os rios secam nos períodos de estiagem.
O desmonte mecânico é realizado nos leitos secos ou parcialmente secos dos rios durante os períodos de estiagem e nas planícies aluviais terciárias, em que são formadas cavas para extracção de areia fina. Este método de lavra é recomendado para depósitos não coesos em locais secos (não inundados) e com boa sustentação para os equipamentos pesados. Onde um dos processos do desmonte é a escavação directa do material com escavadeiras ou pá carregadeiras. O carregamento tanto pode ser directo nos caminhões quanto pode ser forma de pilhas de estocagem para o carregamento posterior em caminhões e transporte do material para venda (CAVALCANTI, 2012).
2.2.1.1. Extracção de areia em planícies aluviais
 É o método de lavra utilizado em cavas secas a céu aberto.
Esse método de lavra consiste primeiramente na retirada do excesso de humidade do terreno. Após isso, inicia-se a retirada de capa de material estéril (solo e argila).
A camada de areia que se encontra sob a argila fica então aflorante, permitindo desse modo a sua extracção com escavadeira hidráulica.
2.2.1.2. Extracção de areia em leitos de rio
 O método de extracção mais apropriado é com a utilização de dragas de sucção com escarificador, instaladas em plataformas flutuantes. O material que é extraído do leito do rio é armazenado nos silos existentes nas dragas e conduzido até o porto.
A descarga é feita em tubulações onde o material é bombeado para o depósito de estocagem, passando por peneiramento, ficando assim a areia pronta para ser expedida.
Figura3: Lavra por dragagem. (Ricardo Dutra, 2005).
2.2.2. Brita
É um agregado de vasta utilização na produção de concreto para a construção civil, indústrias de artefactos de cimento e pavimentação de rodovias.
A obtenção dos materiais é feita através de um conjunto de operações que permitem a retirada de pedra natural da jazida e reduz a formas e tamanhos compatíveis para o uso e aplicação em obras de engenharia. O desmonte e a britagem da rocha compreendem os seguintes processos:
2.2.2.1. Decapagem do terreno 
Nesse processo é efectuada a limpeza das bancadas, com máquinas e caminhões a fim de remover a argila e outros materiais impróprios para a britagem.
2.2.2.2. Desmonte da rocha 
É feito pela acção de explosivos, são executadas perfurações na rocha, previamente calculadas no plano de fogo. Onde em seguida é realizado o carregamento com explosivos e posteriormente detonação.
Figura4: carregamento dos furos para a detonação. (Autores, 2020)
2.2.2.3. Transporte da mina para a britagem 
O carregamento do material detonado é feito com escavadeira hidráulica em caminhões basculantes que transportam o material da mina até britagem primária.
Figura5: transporte do material detonado para a britagem. (Ricardo Dutra, 2005)
2.2.2.4. Britagem primária 
O material proveniente da mina é descarregado na baia de alimentação e lançado para dentro do britador de mandíbulas, onde é triturado.
Figura6: Baia de alimentação (A) e o britador (b). (Autores, 2020)
2.2.2.5. Britagem secundária
 Esse processo tem como função receber o material proveniente da britagem primária, onde é lançado para dentro do britador Hydrocone e triturado de acordo com a abertura do britador, reduzindo ainda mais suas dimensões.
Figura7: Britador Hydrocone. (Autores, 2020)
2.2.2.6. Britagem terciária
O material gerado no processo anterior é conduzido ao britador de impacto vertical (VSI). Nesse processo o material é arremessado dentro de um compartimento circular fechado, onde ocorrem diversas colisões entre as partículas de pedra e também com as paredes revestidas do VSI, propiciando com isso uma correcção no formato dos grãos do agregado, tornando-os arredondados.
2.2.2.7. Peneiramento, classificação e lavagem 
O material proveniente a partir da britagem secundária é submetido a processos de peneiramento, em peneiras vibratórias inclinadas. Nessas estruturas estão instalados bicos injetores que aspergem água sobre o material em processo de peneiramento, com o objetivo de retirar o excesso de material pulverulento dos grãos do agregado e eliminar a emissão de pó no ambiente. Todos os materiais resultantes no processo de peneiramento e lavagem têm sua granulometria definida através de ensaios granulométricos.
Figura8: Peneira ou seleccionador. (Autores, 2020)
2.3. Obtenção dos materiais de construção
Segundo Pinto (1999), Esses materiais podem ser obtidos de diferentes formas:
Pedreira: são abertas para a obtenção de pedra britada, a fim de se confeccionar concreto para pavimentação ou mesmo blocos de revestimentos de fachadas de edifícios. As pedreiras são, normalmente, localizadas em rochas ígneas ou metamórficas. As especificações mínimas que uma pedreira deve ter para ser explorada, são as seguintes: 
· A rocha deve ser durável e estar inalterada. 
· Apresentar pequena cobertura de solo no local. 
· Possuir topografia favorável, isto é, encostas ou faces íngremes que facilitem o desmonte. 
· Jazidas de aluviões ou de solos residuais: quando o material não é rocha, a exploração se dá através dos depósitos de aluvião ou dos solos residuais. 
Os aluviões são fontes dos seguintes materiais:
· Cascalho: para concreto, revestimento de leitos de estradas de terra, e outros. 
· Areia: para confecção de concreto,fundações, filtros de barragem. 
· Argila: para cerâmica em geral, núcleo impermeável de barragem. 
 As jazidas de solos residuais (áreas de empréstimo): quando o material é solo (maduro – argila laterítica – cores em tons de vermelho e laranja) a exploração se dá através dos depósitos formados pela “capa” de solos residuais. Os solos argilosos (nunca siltosos) são fontes dos seguintes materiais:
· Argila: para construção de aterros em geral. 
· Argila: Construção de estruturas compactadas com finalidade de trabalhar com permeabilidade baixa.
Para a obtenção de placas para revestimento, o material é extraído em grandes blocos (nas rochas magmáticas) e depois é serrado em placas. 
Nas rochas metamórficas já se obtêm essas placas, graças à divisibilidade dessa rocha em função da orientação dos seus minerais 
2.3.1. Rochas e solos mais comuns e sua aplicação
· Pedra britada: em construção civil, as rochas mais utilizadas são as magmáticas como o granito, gabro e diabásio. Eventualmente, usam-se também algumas rochas metamórficas, que são, porém, menos favoráveis, pois tendem a formar fragmentos em placas, ao invés de equidimensionais, como é o caso de gnaisses e quartzitos. Usam-se também depósitos naturais de cascalho em aluviões, após a lavagem e selecção por tamanho. 
· Revestimentos de fachadas e pisos: as rochas mais comuns são as magmáticas e metamórficas, usadas com e sem polimento. Como exemplos, pode-se citar o granito, gabro, diabásio, quartzito, itacolomito (pedra-mineira), mármore, ardósia, gnaisses. Porém, em alguns casos, utiliza-se até rochas sedimentares como o calcário e o siltito. 
· Paralelepípedos: as rochas mais utilizadas são o granito, o basalto, o diabásio e o gnaisse.
2.3.1.1. Rochas
As rochas, mais utilizadas na construção civil são as sedimentares calcárias ou rocha ígneas graníticas que sua exploração ocorre a céu aberto. Para a rocha granítica primeiramente é feito uma limpeza do maciço rochoso (retirada de vegetação e solo) para que se inicie a execução do plano de fogo para o desmonte primário (perfuração e detonação por explosivos), seguido do desmonte secundário (fogacho e/ou rompedores hidráulicos), que pode ou não ser necessário, do carregamento e do transporte dos fragmentos de rocha para locais junto às instalações de britagem, denominadas praças de alimentação, para armazenagem temporária e alimentação dos britadores em horários específicos ou directamente para os britadores primários.
 Nas áreas em que não há unidades de britagem, o material oriundo do desmonte é processado de forma manual e nas dimensões de pedra de mão, é carregado e transportado directamente para venda, ou ainda são trabalhadas manualmente para fabricação de paralelepípedos e meio - fio para pavimentação Os principais equipamentos e insumos utilizados nas operações de lavra são: tractores; escavadeiras; pás-carregadeiras; perfuratrizes pneumáticas ou marteletes manuais, caminhões (fora-de-estrada ou urbanos adaptados); explosivos e acessórios de detonação (CAVALCANTI, 2012).
Para a extracção de rochas calcárias em muitas minas não são utilizados tecnologias em seu processo. Todas as etapas da exploração acontecem manualmente, sendo utilizado apenas marrão, alavancas, picaretas e pá, onde a pá é utilizada para fazer a retirado do solo que esta cobrindo a rocha e após essa limpeza a rocha é quebrada.
2.3.2. Areias
· Aluviões: a exploração de um depósito de aluvião para extracção de areia, cascalho ou argila é mais simples. 
· Areia: dragas para retirar o material e silos para separar a água da areia. 
· Argila: escavadeiras pequenas. 
· Cascalho: escavadeiras ou dragas. Neste caso, precisa-se de um lavador e de peneiras para separar o cascalho dos materiais mais finos. 
· Argila: a exploração de um depósito de argila é igualmente simples.
· Argila: escavadeiras pequenas ou equipamentos de maior porte, dependendo do volume a escavar e da eficiência pretendida para a obra (velocidade do trabalho). 
O que deve ser observado é o fato de se encontrar, abaixo da capa de argila – solo maduro, um solo inadequado à construção de aterro que é o silte.
2.3.3. Arisco (Areia Branca)
O arisco é um argilomineral fino que é muito utilizado na construção civil, principalmente na fase acabamento reboco e de alvenaria.
Para extracção desse material da natureza são utilizados equipamentos pesados como retro-escavadeiras e pá-carregadeiras, onde essas máquinas fazem o decapeamento e a escavação, ou seja, afrouxamento e o carregamento dos caminhos. 
2.3.4. Licenciamento Ambiental
O licenciamento ambiental é uma obrigação legal prévia à instalação de qualquer empreendimento ou actividade potencialmente poluidora ou degradadora do meio ambiente e possui como uma de suas mais expressivas características a participação social na tomada de decisão, por meio da realização de Audiências Públicas como parte do processo.
Essa obrigação é compartilhada pelos Órgãos Estaduais de Meio Ambiente e pelo Ibama, como partes integrantes do SISNAMA (Sistema Nacional de Meio Ambiente). 
O Ibama actua, principalmente, no licenciamento de grandes projectos de infra-estrutura que envolvam impactos em mais de um estado e nas actividades do sector de petróleo e gás na plataforma continental.
As principais directrizes para a execução do licenciamento ambiental estão expressas na
Lei 6.938/81 e nas Resoluções CONAMA nº 001/86 e nº 237/97. Além dessas, recentemente foi publicado a Lei Complementar nº 140/2011, que discorre sobre a competência estadual e federal para o licenciamento, tendo como fundamento a localização do empreendimento.
Conclusão
A indústria da construção civil tem sido motivos de discussões quanto à necessidade de se buscar o desenvolvimento sustentável por apresentar-se como grande consumidora de recursos naturais.
A procura de ocorrências naturais (jazidas) de materiais de construção como pedras, saibros, areia ou cascalho, argilas para exploração, constituem uma das fases importantes do planeamento das obras civis. 
A localização adequada das jazidas que forneçam materiais de boa qualidade é um dos factores que mais influem no custo e no andamento das grandes obras civis.
A utilização das rochas e dos depósitos naturais de sedimentos como materiais de construção em obras de engenharia são intensas e, normalmente, são utilizadas como: agregados para confecção de concreto, blocos para revestimento de fachadas de edifícios, protecção de taludes de barragens, pedra britada para os leitos de caminho-de-ferro, aeródromos e rodovias, blocos para calçamentos de estradas. 
Esses materiais são explorados pelo método de pedreiras para a produção de rochas ou minerais para a construção civil, são regularmente menos profundas do que outros tipos extracção mineral e método de bancadas que a sua extracção necessita de uma área maior para construção de vias de acesso aos diferentes níveis de avanço do desmonte.
Referências bibliográficas
CAVALCANTI, V. M. M. A INDÚSTRIA DE AGREGADOS PARA CONSTRUÇÃO
CIVIL. [S.l.]: [s.n.], 2012.
FREITAS, E. D. http://www.brasilescola.com/geografia/a-classificacao-dos-minerais.htm.
Brasil Escola, 2010.
IBAMA. Instituto Brasileiro do Meio Ambiente e dos Recursos Naturais Renováveis,
2013.
PARAGUASSU, A.B. 1996. Materiais inconsolidados e rochosos na construção civil;
notas de aula.
PINTO, L.R. Metodologia de análise do planeamento de lavra de minas a céu aberto
baseada em simulação das operações de lavra. Rio de Janeiro, 1999: COPPE/UFRJ
(Tese de Doutorado).
Prof. M. Marangon, 2006 Tópicos em Geotecnia e Obras de Terra
SERNA, H. A. D. L. Agregados para Construção Civil. [S.l.]: [s.n.], 2009.
Anexo
Tabela 1 - Principais Utilizações dos Agregados
Fonte: Agregados para Construção Civil, DNPM
Trabalho de pesquisa da cadeira de Monitorização de Lavra mineira e Fiscalização entregue ao Departamento de Ciências Naturais, Extensão da Beira, para fins de classificação
Docente: dr. Ernesto Domingos Victorino