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1 Indice INTRODUÇÃO .............................................................................................................................. 3 OBJECTIVOS................................................................................................................................. 4 Objetivo Geral ............................................................................................................................. 4 Objetivos Específicos .................................................................................................................. 4 Metodologia .................................................................................................................................... 4 Mineração a Céu Aberto ................................................................................................................. 5 i) Vantagens................................................................................................................................. 7 ii) Desvantagens .......................................................................................................................... 7 i) Lavra por Bancadas (“Open Pit Mining”) ................................................................................... 8 ii) Lavra em Tiras (“Strip Mining”) ................................................................................................ 8 iii) Lavra Aluvionar (“Placer Mining”) .......................................................................................... 9 1.1 Lavra por Bancadas................................................................................................................. 10 i) Altura da Bancada .................................................................................................................. 13 ii) Largura da Bancada .............................................................................................................. 14 iii) Ângulo da Face da Bancada (Ângulo do Talude)................................................................ 15 iv) Largura da Rampa ................................................................................................................ 16 i) Vantagens............................................................................................................................... 17 ii) Desvantagens ........................................................................................................................ 17 Abertura de Vias de Acesso .......................................................................................................... 17 i) Sistema de Zig-Zag ou Serpentina ......................................................................................... 18 ii) Sistema de Via Helicoidal Contínua ..................................................................................... 18 iii) Sistema de Planos Inclinados a Céu Aberto ........................................................................ 19 iv) Sistema de Suspensão por Cabos ......................................................................................... 20 2 v) Sistema de Poço Vertical ...................................................................................................... 21 vi) Sistema de Ádito Inferior ..................................................................................................... 21 vii) Sistema de Funil ................................................................................................................. 22 Definições ..................................................................................................................................... 23 11. A escolha do processo de escavação das trincheiras depende: ............................................... 24 Trincheiras inclinadas ou principais .......................................................................................... 24 Trincheiras exteriores ................................................................................................................ 25 Trincheiras interiores................................................................................................................. 25 Trincheira horizontal ou de corte .............................................................................................. 26 11.4 Diferentes esquemas de acesso numa mina a céu aberto .................................................. 26 A) Trincheiras externas separadas............................................................................................. 27 B) Trincheiras externas gerais (comuns) ................................................................................... 27 c) Trincheiras externas agrupadas ............................................................................................. 27 D)Esquema de acesso por trincheiras interna ........................................................................... 27 D1.Trincheiras interna separadas .............................................................................................. 27 Esquema de acesso por trincheira interna comum em forma de beco sem saída. ..................... 28 Esquema de acesso por trincheira interna comum em espiral ................................................... 29 CONCLUSÃO .............................................................................................................................. 30 REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS.......................................................................................... 31 3 INTRODUÇÃO O trabalho em causa aborda assuntos inerentes aos esquemas de acesso na mina a céu aberto, concretamente o caso das trincheiras. O acesso é o ingresso, capacidade ou aptidão para obter algo relativamente dificil, e vias de acesso na mina a céu aberto são frequentemente simples aberturas basais favoravelmente construídas para facilitar a lavra dos diversos bancos, que verticalmente dividem a jazida. Para traçar um esquema planificado do acesso a ser usado em determinada extração, é necessário levar em conta aspectos tais como: a topografia da região, o tipo de equipamento de escavação (tecnologias) e a morfologia do corpo mineral. O presente trabalho apresenta explicitamente acerca dos diversios tipos de vias de acesso, que devem ser devidamente planejados pelo planificador de minas, após cuidadosos estudos técnicos e tecnológicos, visando projectar as tecnologias que serão posteriormente aplicadas. 4 OBJECTIVOS Objetivo Geral O objetivo geral deste trabalho é esquema de acesso ao jazigo na mineração aceu aberto (Trincheiras de acesso ao jazigo) Objetivos Específicos Como objetivos específicos citam-se: Identificar os possíveis esquemas de acesso ao jazigo na mineração subterrânea; Definir critérios para a distinção entre classes de acessos na mina. Metodologia A metodologia aplicada para realização deste trabalho baseou-se na busca de informação nas diferentes fontes tais como: leitura bibliográfica e internet. 5 Mineração a Céu Aberto Um empreendimento de mineração a céu aberto, no geral, funciona de maneira diferente da maioria das outras obras de engenharia geotécnica. Neste caso, não há inserção de um elemento permanente no maciço, como ocorre na construção de uma barragem, e sim, o desmonte contínuo do mesmo. Porém, em ambas as obras, o monitoramento do desempenho dos elementos envolvidos, através de instrumentação, é constante (DAMASCENO, 2008). O tempo de maturação neste tipo de empreendimento é mais lento, podendo existir grande distância temporal entre a descoberta de uma área com ocorrência considerável de minério e o início das operações efetivas de lavra. Porém, depois de iniciadas as atividades, estas se desenvolvem de maneira relativamentesimples, podendo levar dezenas de anos até o esgotamento “técnico” da região, pois nem sempre uma mina é desativada pelo esgotamento mineral, e sim, devido a limitações técnicas de lavra do mineral restante, tornando a exploração economicamente inviável (DAMASCENO, 2008). Segundo Girodo (2005) no caso das mineralizações se apresentarem em domínios profundos, o processo de extração do minério a céu aberto torna-se antieconômico, pois para poder ter acesso ao corpo mineralizado seria necessário a remoção de uma grande camada de estéril e cobertura vegetal. Neste caso, tendo se tornado inviável o processo de exploração por um método a céu aberto, só resta à alternativa de se explorar o depósito mineral subterraneamente. De acordo com Damasceno (2008) a “vida” de uma exploração mineira a céu aberto é composta por um conjunto de atividades que se podem resumir em: pesquisa para localização do minério; prospecção para a determinação da extensão e do valor do minério localizado; estimativa dos recursos em termos de extensão e teor do depósito; planejamento para avaliação da parte do depósito economicamente extraível; estudo de viabilidade para avaliação global do projeto e tomada de decisão entre iniciar ou abandonar a exploração do depósito; desenvolvimento de acessos ao depósito que vai se explorar; exploração, com vista à extração de minério em grande escala; e recuperação da zona afetada de forma a possibilitar uso futuro. As atividades citadas acima, que compõem as fases de um empreendimento mineral a céu aberto, serão representadas nesta monografia com uma maior riqueza de detalhes em um tópico que trata especialmente deste assunto. 6 Segundo Girodo (2005) a lavra a céu aberto nada mais é do que uma escavação ampla da superfície do terreno com o propósito de extrair minerais metálicos e não metálicos, em qualquer tipo de rocha. As lavras a céu aberto podem ser desde pequenas raspagens manuais na superfície do terreno até gigantescas escavações que alcançam centenas de metros em profundidade, podendo ocupar dezenas ou eventualmente até centenas de quilômetros quadrados em superfície. De acordo com Redaelli e Cerello (1998) escavações a céu aberto podem envolver pequenos serviços executados por homens munidos de pás e picaretas até grandes serviços executados por equipamentos de grande porte. Adicionalmente, a capacidade e o poder de escavação dos equipamentos vêm crescendo com os anos, reduzindo assim a necessidade de desmonte do minério a partir do uso de explosivos, todavia, a prática de desmonte por fogo ainda é amplamente utilizada. A lavra a céu aberto possibilita ampla flexibilidade na produção, a qual inclui a habilidade de se extrair 100% do minério existente dentro do corte; tal extração é feita até o ponto onde a relação estéril/minério sobe consideravelmente, tornando-se inviável. Uma das finalidades de um empreendimento mineral é o lucro, portanto é lógico chegar à conclusão que uma mina a céu aberto deve ir a uma profundidade onde o custo de energia despendida se aproxima, mas jamais excede o valor do mineral extraído (GIRODO, 2005). Quando se trata de um empreendimento mineral a céu aberto um dos grandes problemas é a falta de planejamento ou, em muitos casos, um planejamento inadequado, o que reflete na má escolha em relação aos equipamentos utilizados nas operações em geral dentro da mina, gerando desta forma, desperdícios, diminuição de produtividade, e consequentemente, custos elevados (SILVA, 2008). Segundo Girodo (2005) o planejamento da lavra a céu aberto deve proceder concomitantemente com o seu estudo de viabilidade técnica-econômica. Quando se estabelece a escala de produção para o projeto mineiro definitivo, os estudos de lavra devem ser feitos de forma bastante detalhada para evitar possíveis erros futuros. Conforme já mencionado anteriormente, não existe um método de lavra que caracterize um empreendimento mineral, ou seja, cada método se aplica melhor a uma dada situação. Desta forma, conclui-se que a lavra a céu aberto se aplica melhor a certos tipos de situações e em outros casos não é viável a sua utilização. Seguindo esta linha de raciocínio, serão apresentadas a 7 seguir as vantagens e desvantagens da aplicação do método de lavra a céu aberto (GIRODO, 2005). i) Vantagens Os métodos de lavra a céu aberto são flexíveis, possibilitando rápidas mudanças no esquema produtivo em tempo muito curto; Os métodos de lavra são mais seguros. Locais com rochas instabilizadas são notados com maior facilidade e o problema pode ser prontamente sanado com relativa facilidade. Os operadores são também mais facilmente vistos pelos seus superiores. Trabalhando-se com grandes equipamentos tem-se um número menor de operários melhor preparados, sendo mais fácil de serem administrados; A lavra a céu aberto é mais compatível com operações seletivas. O controle dos teores torna-se mais fácil, deixando para trás alguns blocos de minérios mais pobres ou removendo-os como material estéril; O custo unitário de uma lavra a céu aberto costuma ser apenas uma fração do custo de uma lavra subterrânea, sendo a mesma explorada em profundidades menores; Em uma lavra a céu aberto existe a ausência de problemas envolvendo a ventilação do local de trabalho. ii) Desvantagens Turbação da superfície do terreno, ou seja, em um empreendimento mineral a céu aberto a degradação do meio ambiente é considerável; Em uma lavra a céu aberto existe uma grande emissão de poeira, ruídos e diversas vibrações decorrentes das detonações; A lavra a céu aberto tem a necessidade de movimentação de uma grande massa de material estéril. Os métodos de lavra a céu aberto são representados basicamente por: Lavra por bancadas (“Open Pit Mining”), Lavra por Tiras (“Strip Mining”) e Lavra Aluvionar (“Placer Mining”) (SILVA, 2008). De acordo com Hartman (2002 apud SILVA, 2008) a mineração em superfície (a céu aberto) inclui os métodos de escavação mecânica (a lavra por bancadas e a lavra em tiras) e os métodos de escavação hidráulicos (lavras aluvionares). 8 i) Lavra por Bancadas (“Open Pit Mining”) De acordo com Silva (2008) na mineração a céu aberto, o método mais utilizado é a lavra por bancadas. Este tipo de lavra pode ser definido como um processo de mineração onde depósitos de sub-superfície a superfície são escavados em forma de bancos. Geralmente este método é utilizado em depósitos minerais regulares, possuindo larga escala em termos de taxa de produção, sendo responsável por mais de 60% de toda a produção lavrada por métodos de superfície. Por ser este método tão importante, se fez necessário o detalhamento deste em um tópico específico que será mostrado adiante. Figura : Lavra por bancadas da Companhia Vale do Rio Doce, conhecida como mina de Brucutu. Fonte: (TIME MAGAZINIE, 2013). ii) Lavra em Tiras (“Strip Mining”) Segundo Souza (1994 apud DNPM, 2004) a lavra a céu aberto por tiras é utilizada principalmente em jazidas com predominância de camadas horizontais (stratabound), com espessuras de minério menores em relação às grandes dimensões laterais. É semelhante à lavra por bancadas, deferindo em um aspecto: o capeamento não é transportado para um bota-fora ou pilhas de estéril, mas depositado diretamente nas áreas adjacentes já lavradas. Às vezes a mesma máquina faz a escavação e o transporte do estéril, em uma operação unitária. 9 Figura : Lavra em tiras localizada em Casper, Estados Unidos. Fonte: (CITIZENS COAL COUNCIL, 2013). iii) Lavra Aluvionar (“Placer Mining”) Segundo Souza (1994 apud DNPM, 2004) a operação de dragagem de um placer é feita por uma draga que pode ser equipada com instalações de tratamento que incluem dispositivos de descarte de rejeito. O local para a operação de uma draga pode ser natural ou artificial, de forma que, o volume de água necessário depende dotamanho da draga e do porte do depósito analisado. 10 Figura : Dragagem do canal do rio Paraguai. Fonte: (AHIPAR – Administração da Hidrovia do Paraguai, 2013). É importante ressaltar que os métodos de lavra a céu aberto foram aqui descritos de uma forma simplória, ou seja, as informações sobre estes tipos de lavra não se esgotam neste trabalho. Cada empreendimento de mineração deve aplicar as melhores técnicas para seu planejamento e operação, estudando todas as variáveis envolvidas para cada situação específica, através de pessoal técnico especializado, tendo em conta as observações de campo e as orientações da literatura especializada. 1.1 Lavra por Bancadas Segundo Souza (1994 apud DNPM, 2004) a lavra por bancadas é aplicada quando a jazida possui dimensões verticais e horizontais consideráveis, obrigando a retirada do minério por meio de bancadas, bancos ou degraus. O método de lavra em bancadas pode ser tanto em encosta (flanco) quanto em cava. A lavra em encosta está acima do nível de escoamento da drenagem, e se faz sem acumular água. Já a lavra em cava está abaixo da cota topográfica original, tornando a mina um grande reservatório, necessitando-se de bombeamento para o esgotamento da água. A variação entre a lavra em cava ou em encosta se dá unicamente pela topografia do local, ou seja, a localização do corpo do minério. Para uma melhor compreensão, as figuras exemplificam a diferença entre os dois métodos de lavra por bancadas. 11 Figura : Lavra em Encosta. Fonte: (IGM – Instituto Geológico e Mineiro, 1999). Figura: Lavra em Cava. Fonte: (IGM, 1999). Em minas a céu aberto com formação de cavas e ou encostas, os depósitos minerais são explorados desde níveis superficiais até certa profundidade, formando assim taludes, conforme o minério, juntamente com o material estéril, vão sendo extraídos (DAMASCENO, 2008). De acordo com Cavalcanti (2005) o talude de lavra é um elemento de extraordinária importância, não só pela influência na segurança dos serviços, mas também por delimitar os limites superficiais de uma cava, influenciando na economicidade da lavra e a profundidade economicamente atingível da mesma. Segundo Damasceno (2008) para a realização do projeto de um talude de mina deve-se atentar principalmente para a geometria das bancadas de escavação e dos taludes inter-rampa. A figura 27 mostra uma seção típica de um talude de mina com seus parâmetros definidores. 12 Figura: Parâmetros que definem a geometria de uma mina a céu aberto. Fonte: (DAMASCENO, 2008). Onde, hB - Altura da bancada; 𝑏 - Largura da bancada; 𝛼B - Ângulo da face da bancada (Ângulo do Talude); 𝛼R - Ângulo de inter-rampa; 𝛼0 - Ângulo global da cava/encosta; hR - Altura máxima da inter-rampa; 𝑟 - Largura da rampa; h0 - Altura máxima global da cava/encosta. Dos parâmetros geotécnicos citados anteriormente a altura da bancada, a largura da bancada, o ângulo do talude e a largura da rampa necessitam de uma abordagem singular, devido à importância de cada um na configuração de um talude. Os outros parâmetros, de certa forma, estão correlacionados a estes, ou seja, o valor resultante dos outros parâmetros são consequência da escolha destes. 13 É importante ser ressaltado que cada mina possui suas características próprias, e nenhum valor que aqui será apresentado é meramente inserido em um projeto de mineração. Todos os parâmetros geotécnicos de uma mina devem ser calculados de forma a atender as características do material a ser explorado. Por fugir ao objetivo deste trabalho, não serão mostrados todos os fatores intervenientes de cada parâmetro geométrico do talude de uma mina, pois seria inviável a apresentação destes por ser vasta a temática em questão. Desta forma, serão apresentadas a seguir as características e definições dos parâmetros mencionados anteriormente, juntamente com alguns valores expostos pelas literaturas que servem de base para o inicio de um projeto. i) Altura da Bancada Parâmetro de grande importância na segurança e economicidade das operações. Deve ser tal que qualquer perturbação do equilíbrio dos níveis tenha efeitos apenas locais, além de adequado ajuste entre a escala de produção desejada e os equipamentos de lavra disponíveis (DNPM, 2004). A altura das bancadas é determinada, geralmente em função do tamanho do equipamento de escavação e carregamento, das características do maciço, das exigências de seletividade e do resultado do desmonte (TORRES, 2013). Segundo Torres (2013) as vantagens das bancadas baixas são: possibilitar melhores condições de segurança, melhores condições para o tratamento dos taludes finais e menores vibrações. Já as bancadas altas possuem as seguintes vantagens: maior rendimento na perfuração, melhor rendimento dos equipamentos de carga e menor quantidade de bancadas. De acordo com Girodo (2005) a altura das bancadas nas principais operações minerais do Quadrilátero Ferrífero é da ordem dos 13, 10 e 7 metros, para as minas de grande, médio e pequeno porte, respectivamente. Segundo Germani (2002) a altura das bancadas jamais devem exceder os 15 m. Já o DNIT – Departamento Nacional de Infraestrutura de Transportes (2009) recomenda que a altura dos taludes em corte não ultrapasse os 8m. Este valor apresentado pelo DNIT possui uma maior rigorosidade envolvida, por ser este órgão mais criterioso quanto à segurança da estrutura. Para fins de um dimensionamento primário, este valor pode ser considerado como válido, ficando sobre a responsabilidade do projetista a otimização posterior do projeto, com valores mais adequados ao empreendimento mineiro. 14 ii) Largura da Bancada A bancada é feita para a divisão do talude geral, quebrando sua continuidade, com dimensões e posicionamento em níveis adequados, também servindo de acesso aos diferentes níveis. A largura da bancada é dimensionada de maneira tal que permita o acesso de equipamentos destinados à remoção dos materiais desmontados, mas evitando que os materiais desmontados atinjam níveis inferiores (DNPM, 2004). Segundo Girodo (2005) as bancadas são normalmente dimensionadas para reter algum material desgarrado das paredes superiores, evitando assim o seu deslocamento até as partes inferiores da mina. De acordo com Torres (2013) a largura das bancadas estão diretamente ligadas à altura das mesmas. Equação b = 4,5m + 0,3.hb Onde: b - Largura da Bancada; hb - Altura da bancada adotada. Segundo o DNIT (2009) a largura do patamar de um corte deve possuir no mínimo 4 m de comprimento, visando à segurança do empreendimento e do operador que executa o corte. É importante que seja feito uma pequena observação sobre a questão da definição de bancada e praça da mina. De acordo com DNPM (2004) a praça da mina é compreendida como a maior área de manobras dos equipamentos ou a área de cota inferior e que dá acesso a todas as frentes da mina. Em uma mesma mina pode haver mais de uma praça, localizadas em cotas diferentes. Portanto, é errado relacionar a praça da mina com a bancada da mesma, uma vez que são parâmetros totalmente diferenciados. A figura mostra a diferença entre praça de serviço e bancada de talude. 15 Figura: Diferenciação entre praça e bancada de mina. iii) Ângulo da Face da Bancada (Ângulo do Talude) Por princípio, um ângulo de talude deve ser tal que permita a continuidade das operações que se realizam em seu nível ou em níveis inferiores e superiores. Ou, em outras palavras, um talude deve permanecer estável enquanto durarem as operações de lavra e após seu fechamento (DNPM, 2004). Segundo Girodo (2005) o volume de estéril produzido é significativamente afetado pelo ângulo de talude de escavação e assim deve ser levada a cabo uma cuidadosa avaliação dos parâmetros geotécnicos envolvidos. De acordo com Marangon (2010) os padrões usuais indicamas inclinações associadas aos gabaritos estabelecidos nos triângulos retângulos mostrados na figura. Figura: Padrões de inclinação para taludes. Fonte: (MARANGON, 2010). 16 Estes gabaritos são frequentemente usados na prática da Engenharia, porém, para um estudo mais detalhado de um empreendimento mineral, os taludes não obtêm a sua estabilidade com estas inclinações, sendo necessária a realização de uma análise de estabilidade mais aprofundada (MARANGON, 2010). De acordo com Girodo (2005) os ângulos de talude das principais minerações a céu aberto no Quadrilátero Ferrífero são variáveis e costumam estar por volta dos 50 a 60 graus. A ABNT - Associação Brasileira de Normas Técnicas, afirma na NBR 9061 (1985) que as escavações devem ser executadas com paredes em taludes cujo ângulo horizontal não deve exceder os seus valores máximos. 45º - No caso de solos não coesivos ou coesivos médios; 60º - No caso de solos coesivos resistentes; 80º - No caso de rocha. iv) Largura da Rampa As rampas (vias) são os caminhos pelos que se realizam a operação de transporte e serviços dentro da lavra. Podem também ser projetadas rampas para acesso de máquinas que efetuam o arranque e operações auxiliares. Para uma ótima operação de transporte é necessário que se avalie alguns fatores, sendo eles: a firmeza da via, a inclinação, a largura da via, a curvatura, a visibilidade e a convexidade (TORRES, 2013). De acordo com o DNPM (2013 a) a largura mínima das vias de trânsito deve ser duas vezes maior que a largura do maior veículo, no caso de pista simples, e três vezes maior, para pistas duplas. As rampas devem ter uma inclinação no máximo de 20% e normalmente próximo a 12% (TORRES, 2013). Segundo Torres (2013) a largura da via pode ser obtida levando-se em consideração a largura do maior veículo que trafega na via. Equação Lv = Lc .(0,5+1,5 .n) Onde, Lv - Largura da via; Lc - Largura do maior veículo de transporte utilizado; 17 n - Número de vias de uma mina. Assim como qualquer método de lavra, a lavra por bancadas possui vantagens e desvantagens, sendo estas apresentadas a seguir (SILVA, 2008). i) Vantagens Drenagem natural e transporte descendente quando em encosta; Alta produtividade devido à grande mecanização e pouca mão de obra; Baixo custo operacional; Período em geral curto para o início das operações; Permite boa estabilidade dos taludes; Relativamente flexível; Segurança e higiene satisfatória. ii) Desvantagens Limite de profundidade em cerca de 300 m, devido a limites tecnológicos e dos equipamentos; Grande investimento de capital; Sujeito a condições climáticas diversas; Degradação massiva do meio ambiente; Requer depósitos e equipamentos grandes. Abertura de Vias de Acesso As vias de acesso são desenvolvimentos básicos que permitem atingir a jazida em um ou vários horizontes, possibilitando o escoamento das substâncias desmontadas. Quando da sua escolha e locação devem ser levadas em conta, entre outras condições, a topografia local, a morfologia da jazida, o tipo de lavra, os custos operacionais e a produção desejada (SENAI, 2013). Em lavras a céu aberto, as vias de acesso são, comumente, simples estradas principais, convenientemente construídas para possibilitar a lavra dos diversos bancos, que verticalmente dividem a jazida (SENAI, 2013). 18 O traçado destes acessos requer conhecimento bem detalhado da jazida, dependendo fundamentalmente da topografia e dos equipamentos utilizados no transporte, que serão condicionadores das larguras, greides, raios de curvatura e inclinação de rampa (SENAI, 2013). Em certos casos especiais, outros acessos que não são estradas, podem ser utilizados, sendo estes representados pelos túneis, planos inclinados, poços verticais e, até mesmo, simples furos de sondagem (SENAI, 2013). Segundo o SENAI, 2013 existem diferentes tipos de acesso em lavra a céu aberto. i) Sistema de Zig-Zag ou Serpentina A estrada de acesso se desenvolve por vários lances, com declividade compatível com o tipo de transporte. Os diversos lances são concordados por curvas de grande ou pequeno raio, plataformas horizontais ou plataforma de reversão de marcha. Apresentam a vantagem de imobilizarem pequena área horizontal, com a desvantagem de uma baixa velocidade de transporte. A figura 67 exemplifica o sistema de vias na forma de serpentina empregado na mineração a céu aberto. Figura 1: Mina de Carajás possuindo vias em forma de serpentina. Fonte: (EBC, 2013). ii) Sistema de Via Helicoidal Contínua Usado para jazidas de grande área horizontal, em cavas profundas, este sistema se constitui em uma via contínua, em hélice, apresentando lances planos e outros em declividade. O acesso é executado à medida que vão sendo extraídas as fatias horizontais, compreendidas no núcleo da 19 hélice. A figura 2 exemplifica o sistema de vias na forma de helicoidal empregado na mineração a céu aberto. Figura 2: Mina de Mirny na Rússia, possuindo vias em forma helicoidal. Fonte: (HYPESCIENCE, 2013). iii) Sistema de Planos Inclinados a Céu Aberto Sistema aplicável a jazidas de pequena área horizontal, em cavas profundas. A inclinação dos planos vai desde valores compatíveis com o uso de correias transportadoras até cerca de 80°, para uso de skips que trafeguem sobre trilhos. O minério dos bancos é descarregado em chutes que alimentam os skips e estes, por sua vez, basculam em chutes fora da cava, que alimentaram trens ou caminhões. A figura 69 exemplifica o sistema de planos inclinados. 20 Figura 3: Sistema de planos inclinados. Fonte: (MINNET, 2013). iv) Sistema de Suspensão por Cabos Aplicável a cavas profundas e de pequena área horizontal. O minério é carregado em caçambas içáveis e despejado em chutes superficiais, para posterior transporte. Os cabos de suspensão estendem-se sobre a cava, suspensos por uma ou várias torres especiais. A figura 70 exemplifica o sistema de suspensão por cabos. Figura 4: Sistema de suspensão por cabos. Fonte: (MINNET, 2013). 21 v) Sistema de Poço Vertical Um ou mais poços verticais, próximos da cava, são ligados aos bancos por travessas dotadas de chutes, para carregamento de skips que farão o transporte vertical, descarregando em silos na superfície. O sistema tem produção diária limitada, mesmo que o transporte horizontal, até os chutes do poço, se faça por pás-carregadeiras. A figura 5 exemplifica o sistema de poço vertical. Figura 5: Sistema de poço vertical. Fonte: (MINNET, 2013). vi) Sistema de Ádito Inferior Utilizados para minas lavradas em flanco ou, em casos que a topografia permite, para lavra em cava. Consiste de um ádito sob o minério, associado a uma caída de minério que se liga aos vários bancos por travessas. Do ádito o minério é transportado para chutes externos, por veículos compatíveis com as dimensões de sua seção. A figura 6 exemplifica o sistema de ádito inferior. 22 Figura 6: Sistema de ádito inferior. Fonte: (MINNET, 2013). vii) Sistema de Funil Consta de um poço inclinado ou vertical, na encaixante, conectado ao corpo do minério por uma travessa da qual partem subidas até atingir a superfície. O minério é desmontado no fundo da cava em cones concêntricos com as subidas, comumente verticais, sendo dispensado o uso de bancos. Por estas subidas o minério atinge a travessa, indo ter ao poço, donde é içado para a superfície. A figura 7 exemplifica o sistema de funil. Figura 7: Sistema de funil. Fonte: (MINNET, 2013). 23 Definições Ângulo de Talude - Por princípio, um ângulo de talude deve ser tal que permita a continuidade das operações que se realizam em seu nível ou em níveis inferiores e superiores. Ou, em outras palavras, um talude deve permanecer estável enquanto durarem as operações de lavra e após seufechamento. Berma - A berma é feita para a divisão do talude geral, quebrando sua continuidade, com dimensões e posicionamento em níveis adequados, também servindo de acesso aos diferentes níveis. Praça - A praça da mina é a maior área de manobras dos equipamentos ou a área de cota inferior e que dá acesso a todas as frentes da mina. Em uma mesma mina pode haver mais de uma praça, localizadas em cotas diferentes. Bancada - Porção da rocha formada por duas bermas consecutivas, tendo um ângulo de talude próprio e onde é possível realizar o desmonte da rocha. Ângulo geral de talude (a) - É definido como o ângulo que uma reta que passa pelas cristas dos bancos faz com a horizontal. Este ângulo é calculado com base na mecânica das rochas, e o seu cálculo foge aos objetivos aqui propostos. Ângulo de talude entre bermas, ou bancos de lavra (b) - É definido como o ângulo que a face do banco faz com a horizontal. O seu valor é definido em função do equipamento de escavação e do material a ser escavado, e deve ser de tal grandeza que a face do banco permaneça estável por um período no mínimo igual ao período de operações naquele banco. Ângulo da berma (g) - É definido como o ângulo que o piso da berma faz com a horizontal. O seu valor deve ser tal que permita o escoamento das águas de chuva e subterrâneas para a canaleta “C”, sem provocar erosão do piso da berma. Canaleta (C) - É posicionada longitudinalmente ao pé de cada banco, destinada a coletar as águas acima referidas e conduzí-las para fora da área de lavra. Estas canaletas devem ser posicionadas em uma distância adequada dos pés dos bancos de tal maneira que não sejam obstruídas por um eventual desmoronamento da face do banco superior. 24 Largura da berma (L) - É dimensionada de maneira tal que permita o acesso de equipamentos destinados à remoção dos materiais desmontados, mas evitando que os materiais desmontados atinjam níveis inferiores. Altura da bancada (H) - Parâmetro de grande importância na segurança e economicidade das operações. Deve ser tal que qualquer perturbação do equilíbrio dos níveis tenha efeitos apenas locais, além de adequado ajuste entre a escala de produção desejada e os equipamentos de lavra disponíveis. Ângulo de caída das canaletas (d) - É dimensionado de tal forma que as águas coletadas nos pisos das bermas possam ser conduzidas para fora da área da mina sem erodir o fundo das canaletas. Trincheira: é uma obra de secção trapezoidal limitada lateralmente pelas suas paredes inclinadas e seu fundo na parte inferior. 11. A escolha do processo de escavação das trincheiras depende: Das dimensões da secção transversal; Do relevo da zona; Da possibilidade de colocar os desaterros retirados durante a escavação das trincheiras; Dos tipos e das características dos escavadores usados. Segundo a posição no fundo distinguem-se: As trincheiras Inclinadas (Trincheiras de acesso ou trincheiras principais); As trincheiras horizontais ou trincheiras de corte (Talho) para a exploração. Trincheiras inclinadas ou principais Estas trincheiras são obras de secção trapezoidal e têm um perfil longitudinal e transversal particular. 25 Elas permitem o acesso ao jazigo, a obtenção das frentes iniciais de trabalho e asseguram o transporte dos produtos. Elas são conservadas por muito tempo ou durante toda a vida da exploração e podem ser seja fora ou dentro do campo da mina. Quando estiverem destinadas ao transporte com engenhos a rodas, chama-se de Trincheiras de acesso. As suas rampas médias são geralmente inferiores 10%. Quando estiver destinada a instalação dos elementos (Skip) sua rampa é forte, e chama-se trincheira em rampa forte ou rígida. Trincheiras exteriores Elas têm um volume muito superior que as trincheiras interiores. É por isso que são usadas pela abertura do campo de exploração menos fundo. Estão escavadas a partir da superfície do solo fora do campo da carreira até ao seu limite no nível da plataforma (terraço) de trabalho. Trincheiras interiores São usadas pela abertura dos campos de exploração mais funda. Elas estão escavadas seguindo o limite da carreira a partir da superfície do solo ou a partir do horizonte a qual elas dão acesso. Elas são geralmente dispostas (realizadas) nas bordas não exploradas da carreira. Quando o transporte dos produtos fragmentados se realiza com os transportadores a banda (comboeiras a banda) ou com o skip, escavam-se nas bordas inexploradas da carreira, as 26 trincheiras interiores com uma inclinação correspondente à rampa máxima dos meios de transporte usados. Estas trincheiras são escavadas ortogonalmente (perpendicularmente) ao talude ou em diagonal. Trincheira horizontal ou de corte Quando se inicia a exploração da bancada, uma ou as duas paredes das trincheiras de acesso são abatidas (fragmentadas) e estas trincheiras de acesso viram para ser as trincheiras horizontais de corte. 1 – Trincheira de corte 2 – Trincheira de acesso 3 – Limite de campo de mina 4 – Direção de deslocação da frente de desmonte As trincheiras de corte preparam o campo mineiro à exploração. Suas escavações são feitas a partir do limite do campo mineiro. Depois da realização das trincheiras de corte, usa-se vários engenhos mineiros (sondador ou pesquisador, escavador, camião basculante, …) pelo meio dos quais realiza-se a extensão do trabalho. O conjunto das trincheiras principais e das trincheiras de corte permitem finalmente assegurar a descobertura (abertura) e a exploração do Jazigo. 11.4 Diferentes esquemas de acesso numa mina a céu aberto Os esquemas de acesso numa mina a céu aberto podem ser classificados em 4 grupos: 1. Acesso ao jazigo por meio de trincheiras principais separadas, quer dizer cada bancada é (descoberta) aberto por uma trincheira independente. 2. Acesso ao jazigo por meio de trincheiras principais comuns (gerais), quer dizer todas as bancadas é aberto por único sistema de trincheiras dependentes 3. Acesso ao jazigo por meio de trincheiras principais agrupadas, quer dizer que um grupo de bancadas sucessivas são abertas por meio de trincheiras dependentes ou vários grupos de bancadas são abertos de modo independente. 4. Acesso ao jazigo por meio de trincheiras principais acopladas, quer dizer o primeiro, segundo e terceiro processos com o uso das duas trincheiras pela abertura de cada bancada ou de várias bancadas ou de todas as bancadas da carreira. 27 A) Trincheiras externas separadas Este esquema é usado no caso da exploração dos jazigos ligados, sob horizontais ou horizontais, situados a uma pequena profundidade (20 a 30m), quer dizer um esquema dando acesso a duas bancadas cuja altura não ultrapassa 15m. O transporte do minério e do estéril faz-se com diferentes trajectórias. Os domínios de aplicação são reduzidos. B) Trincheiras externas gerais (comuns) Estas trincheiras permitem aceder a todas as bancadas de modo dependente. Neste caso, os trabalhos mineiros diminuem em relação ao esquema precedente. Isto permite o aumento de número de bancadas em exploração sem investimentos suplementares. O domínio de aplicação é geralmente o mesmo que no primeiro caso mas com uma profundidade um pouco mais grande (40 à 50m). c) Trincheiras externas agrupadas Este esquema é usado na exploração dos jazigos horizontais ou de fraca inclinação cuja profundidade pode atingir 60 a 80m D)Esquema de acesso por trincheiras interna As trincheiras principais internas são geralmente situadas nas bordas inexploradas da carreira para permitir uma circulação fácil dos meios de transporte. As vezes, estão colocadas nas bordas exploradas (bordas de trabalho). Neste caso, as vias feitas devem periodicamente ser deslocadas por mais que se deslocam as bordas. Isto implica um aumento dos custos de exploração e apresenta certas dificuldades tantono regime de circulação das unidades de transporte como para o trabalho de escavação. D1.Trincheiras interna separadas Cada bancada é acedida por uma trincheira independente, isto facilita a organização dos trabalhos de mina e o uso racional dos vários meios de transporte (locomotiva, camiões, bandas transportadoras). Em contra parte, os investimentos dos principais trabalhos são importantes. O esquema aplica-se aos jazigos potentes, de rampa maior que 25º, cuja profundidade não ultrapassa 100m. NOTA: 28 O ângulo <25⁰ : Jazigos horizontais O ângulo 25⁰ <X <45⁰: Jazigos semi-levantados (oblíquos) O ângulo> 45⁰: Jazigos levantados (inclinado D2.Trincheiras interna comuns Existe 4 Esquemas de acesso: D2.1. Esquema por trincheira interna comum directa A trincheira interna comum encontra-se nas bordas inexploradas da carreira. Neste caso, uma única trincheira inclinada permite aceder a todas as bancadas da carreira. Este esquema aplica-se aos jazigos levantados ou semi levantados cuja profundidade não ultrapassa 100m mas com investimentos um pouco mais fracos do que no caso das trincheiras internas separadas. Em contra parte, o jazigo deve ser mais extenso que o antecedente. Usa-se também este esquema quando a rampa do jazigo não ultrapassar 30º e que os meios de transporte usados são os camiões e os engenhos derivados dos camiões (reboques). Esquema por trincheira inclinada comum com uma plataforma. É um esquema de acesso por meio de trincheira inclinada comum que tem uma plataforma circular no ponto de mudança de direcção dentro da carreira. Esta plataforma artificial é destinada às manobras dos meios de transporte usados. No feito, no caso de jazigos de rampa superior a 30º, existe uma versão especial da trincheira principal de acesso para o transporte com camiões. Esta trincheira principal comporta duas vias inclinadas com mudança de direcção principal de transporte numa plataforma circular. Este esquema é bastante simples pois o aumento da profundidade da carreira se realiza sem reconstrução custosa das trincheiras principais. A Desvantagem maior é o aumento considerável das despesas destinadas à constituição da plataforma artificial. Esquema de acesso por trincheira interna comum em forma de beco sem saída. É uma trincheira com muitos troços inclinados e horizontais alternados sucessivamente e que estão colocados no interior do campo de mina. 29 O aprofundamento deste tipo de trincheira é acompanhado de mudança da sua direção para cada troço inclinado. A trincheira é situada na borda inexplorada da carreira e usa-se este esquema pelos jazigos semi- levantados e levantados de grande potencia e de qualquer profundidade. Esquema de acesso por trincheira interna comum em espiral Cada vez que se ataca uma nova bancada, a trincheira principal deve ser prolongada com uma rampa que desce e que é suficiente para a circulação fácil dos meios de transportes adaptados. O desenvolvimento (progressão) dos trabalhos de exploração efectua-se em forma de leque (ventarola) incomodando também a extracção simultânea de muitas bancadas. Assim para descobrir uma nova bancada mais abaixo, deve-se extrair quase completamente a bancada anterior. Em prática, este esquema aplica-se aos jazigos semi levantados e levantados duma grande profundidade na condição tal que a configuração do jazigo em plano seja mais ou menos redonda enquanto a superfície horizontal seja vasta. 30 CONCLUSÃO Terminado o trabalho, os autores concluiram que: O acesso é o ingresso, capacidade ou aptidão para obter algo relativamente dificil, e vias de acesso na mina a céu aberto são frequentemente simples aberturas basais favoravelmente construídas para facilitar a lavra dos diversos bancos, que verticalmente dividem a jazida. os acessos em minas, são construídos tendo em conta as écnicas usadas na extração. Trincheira, sendo um dos tipos de acesso na mina, é uma obra de secção trapezoidal limitada lateralmente pelas suas paredes inclinadas e seu fundo na parte inferior. A largura da bancada é dimensionada de maneira tal que permita o acesso de equipamentos destinados à remoção dos materiais desmontados, mas evitando que os materiais desmontados atinjam níveis inferiores (DNPM, 2004). Segundo Girodo (2005) as bancadas são normalmente dimensionadas para reter algum material desgarrado das paredes superiores, evitando assim o seu deslocamento até as partes inferiores da mina. O objectivo de se criar um acesso na mina, é justamente a extração do corpo de minério. 31 REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS SÁNCHEZ, M. G. P. Lavra de Minas I: Desenvolvimento. Goiás: Instituto Federal de Educação, Ciência e Tecnologia de Goiás - CEFETGO, 2012. Notas de Aula. SCHUMANN, W. Guia dos Minerais. Barueri, São Paulo: DISAL, 2008. 127 p. SENAI (SERVIÇO NACIONAL DE APRENDIZAGEM INDUSTRIAL). Noções de Desenvolvimento e Lavra de Minas (2012). Versão Online disponível em FIEMG: ftp://ftp2.fiemg.com.br/CFP_Afonso_Greco/Apostilas/Operador de Mina/. Acesso em 01 de Agosto de 2013. 68 p. SILVA, A. M. P. Sustentabilidade Operacional no contexto da indústria Mineral: Caso da Lavra de Caulim no Município de Cabo do Santo Agostinho. Recife, 2008. 70 p.
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