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1 MINA EL COBRE, Cuba Ms.C. Yuneisy Guilarte Matos Ano lectivo 2018 2 Apresentação Prezado aluno, As Notas de aulas de Exploração a Céu aberto, aqui apresentadas, não esgotam os assuntos abordados e, devido às limitações de tempo, apresentam incorreções. Tivemos o objetivo principal de nutrir vos de informações que, julgamos, lhes serão úteis no exercício da profissão e que não poderíamos fornecer-lhes dentro do período normal das aulas. As fontes bibliográficas a que recorremos para escrevê-las, e que lhes recomendamos ler, estão no final destas notas. 3 INTRODUÇÃO ALGUNS CONCEITOS BÁSICOS DURANTE AS ETAPAS DE EXPLORAÇÃO Disolução subterrânea, Lixiviação, Gassificação, Bacteriológicos, Subacuáticos, Extracção do calor das rochas. Céu Aberto Subterrâneo Combinado s MODO DE EXPLORAÇÃO CLÁSICOS O SIMPLES TECNOLOGÍA DE EXPLOTAÇÃO DOS JAZIGOS ECNOLOGÍA DE EXPLOTAÇÃO DOS JAZIGOS CNOLOGÍA DE EXPLOTAÇÃO DOS JAZIGOS NOLOGÍA DE EXPLOTAÇÃO DOS JAZIGOS OLOGÍA DE EXPLOTAÇÃO DOS JAZIGOS LOGÍA DE EXPLOTAÇÃO DOS JAZIGOS OGÍA DE EXPLOTAÇÃO DOS JAZIGOS GÍA DE EXPLOTAÇÃO DOS JAZIGOS ÍA DE EXPLOTAÇÃO DOS JAZIGOS A DE EXPLOTAÇÃO DOS JAZIGOS DE EXPLOTAÇÃO DOS JAZIGOS DE EXPLOTAÇÃO DOS JAZIGOS E EXPLOTAÇÃO DOS JAZIGOS EXPLOTAÇÃO DOS JAZIGOS EXPLOTAÇÃO DOS JAZIGOS XPLOTAÇÃO DOS JAZIGOS PLOTAÇÃO DOS JAZIGOS LOTAÇÃO DOS JAZIGOS OTAÇÃO DOS JAZIGOS TAÇÃO DOS JAZIGOS AÇÃO DOS JAZIGOS ÇÃO DOS JAZIGOS ÃO DOS JAZIGOS O DOS JAZIGOS DOS JAZIGOS DOS JAZIGOS OS JAZIGOS S JAZIGOS JAZIGOS JAZIGOS AZIGOS ZIGOS IGOS GOS OS S Apertura Preparação reparação eparação paração aração ração ação ção ão o GEOTECNOLÓGICOS O ESPECIAIS PROCESSOS PRODUCTIVOS AUXILIARES Carga, transporte, armazenamento da rocha e arga, transporte, armazenamento da rocha e rga, transporte, armazenamento da rocha e o ga, transporte, armazenamento da rocha e o a, transporte, armazenamento da rocha e o , transporte, armazenamento da rocha e o transporte, armazenamento da rocha e o transporte, armazenamento da rocha e o ransporte, armazenamento da rocha e o ansporte, armazenamento da rocha e o nsporte, armazenamento da rocha e o sporte, armazenamento da rocha e o minério, porte, armazenamento da rocha e o minério, orte, armazenamento da rocha e o minério, rte, armazenamento da rocha e o minério, te, armazenamento da rocha e o minério, e, armazenamento da rocha e o minério, , armazenamento da rocha e o minério, armazenamento da rocha e o minério, armazenamento da rocha e o minério, rmazenamento da rocha e o minério, mazenamento da rocha e o minério, azenamento da rocha e o minério, separação zenamento da rocha e o minério, separação enamento da rocha e o minério, separação do namento da rocha e o minério, separação do amento da rocha e o minério, separação do mento da rocha e o minério, separação do Montajem e reparação de tubagem, transporte ontajem e reparação de tubagem, transporte ntajem e reparação de tubagem, transporte do tajem e reparação de tubagem, transporte do ajem e reparação de tubagem, transporte do jem e reparação de tubagem, transporte do em e reparação de tubagem, transporte do m e reparação de tubagem, transporte do e reparação de tubagem, transporte do e reparação de tubagem, transporte do reparação de tubagem, transporte do reparação de tubagem, transporte do pessoal, eparação de tubagem, transporte do pessoal, paração de tubagem, transporte do pessoal, aração de tubagem, transporte do pessoal, ração de tubagem, transporte do pessoal, ação de tubagem, transporte do pessoal, ção de tubagem, transporte do pessoal, ão de tubagem, transporte do pessoal, o de tubagem, transporte do pessoal, de tubagem, transporte do pessoal, materiais, de tubagem, transporte do pessoal, materiais, e tubagem, transporte do pessoal, materiais, tubagem, transporte do pessoal, materiais, tubagem, transporte do pessoal, materiais, ubagem, transporte do pessoal, materiais, bagem, transporte do pessoal, materiais, agem, transporte do pessoal, materiais, gem, transporte do pessoal, materiais, em, transporte do pessoal, materiais, m, transporte do pessoal, materiais, , transporte do pessoal, materiais, PRINCIPAIS AUXILIARES Carga, transporte, armazenamento da rocha e o minério, separação do minério assem como aquelhes métodos aplicados para o controlo da pressão mineira. Montajem e reparação de tubagem, transporte do pessoal, materiais, equipamentos, suministro de energía, ventilação, desagüe da mina, trabalhos geológicos, topográficos, e de amostragem. CLÁSICOS O SIMPLES O SIMPLES GEOTECNOLÓGICOS O ESPECIAIS TECNOLOGÍA DE EXPLOTAÇÃO DOS JAZIGOS Apertura Preparação Extracção Céu Aberto Subterrâneo ubterrâneo bterrâneo terrâneo errâneo rrâneo râneo âneo neo eo o Combinado ombinados mbinados binados inados nados ados dos os s 4 Entende-se por lavra ao conjunto de trabalhos objetivando a retirada mais completa, mais econômica, mais segura e mais rápida do minério ou massa mineral. A sistematização e coordenação desses trabalhos é denominados método de lavra. Mina a céu aberto: Uma construcção mineira caracterizada pelas dimensões no plano e profundidade, forma parte da zona da canteira que inclui además as instalações para odepósito das rochas estérieis extraídas, as plazoletas industriais e outras instalações productivas. 5 As Escavações a céu aberto: São as que têm seu teto formado pela atmosfera em uma área considerável. empregam-se fundamentalmente na prospeção e na exploração dos jazidas. • Escavações de abertura são aquelas que estão destinadas a unir a superfície terrestre com a jazida e através das quais se realiza a entrada e saída do pessoal e as cargas. • Escavações preparatórias são aquelas que estão destinadas a preparar uma parte da jazida para sua exploração. • Escavações de corte são aquelas que estão destinadas a preparar uma pequena parte da jazida para seu arranque do maciço. • Escavações de arranque são aquelas que se formam dentro dos limites projetados, como conseqüência da extração do corpo mineral. A tecnología de lavra dos Jazigos Os métodos e equipamentos utilizados para a apertura, preparação e extracção que facilitam o desenvolvimento e avanço da mina; a través a interrelação dos processos productivos principais e auxiliares. Estas tecnologías e mecanização dos trabalhos mineiros, pussuen um carácter sistémico e complexo, se baseam-se nos princípios de continuidade, simultaneidade e interdependência dos processos, o asseguramento da mínima distância de traslação da massa mineira, a disminução do número e volume dos processos auxiliares, o mínimo de gastos e o máximo de ingresos monetarios para o cumprimento dos planos de producção. Etapas de exploração mineira: 1. Búsqueda Geológica. 2. Exploração. 3. Construcção da mina. 4. Exploração da mina. 5. Encerramento da mina. Modo de exploração : É a forma específica em que se realiza a exploração planificada de um Jazigo: 6 ü A forma em que se concivem e escavam os espaços mineiros, sua ordem de arranque, a ubicação espacial de seus parámetros. ü A forma em que se realiza o arranque da mena, a transportação. ü O controlo da pressão mineira, a ventilação, a estabilidade das bancadas, assem como a forma apropriada de mover as rochas de caixa. Para a explotação á céu aberto a tecnología de explotação contempla; a apertura, o destape, a extracção; para a explotação subterrânea inclui a apertura,preparação e os sistemas de explotação. A exploração das rochas na canteira se realiza por CAMADAS: • Camadas horizontais • Camadas inclinadas • Camadas abruptas. Apertura Arranque Conjunto de trabalhos mineiros que permitem a través de elhes o acceso desde a superficie terrestre até o jazigo para sua exploração. A través de estes se realiza a entrada e saída do pessoal e a carga da rocha. São aquelhas escavações que se realizam desde as escavações de apertura e dividem o Jazigo em degraus, níveis; blocos ou paneis para sua exploração. Consiste em separar a mena do maciço a través de diferentes métodos. (Conjunto de operações que se realizam com o propósito de extraer o mineral dos blocos já preparados). TECNOLOGÍA DE EXPLORAÇÃO Preparação 7 Bancada - parte separada de exploração duma camada de rochas que se apresenta em forma de degrãu. Na maioría dos casos a camada e o degrãu possuem a mesma altura e dimensões no plano, excepto as camadas abruptas. Existem bancadas activas ou de trabalho e inactivos; nos primeiros se realiza a extracção do mineiro ou estéril. Se nas prazoletas se ubicam os equipamentos de trabalho necessários para a exploração então elas se denominam prazoletas de trabalho. A parte longitudinal da bancada preparada para a exploração se denomina frente de trabalho da bancada. As superficies laterais escalonadas formadas pelos parâmentos e as prazoletas se denominam bordos da canteira. Elementos duma bancada (talude): 1, plazoleta superior; 2, arista superior; 3, paramento; 4, prazoleta inferior; 5, arista inferior; α, talude da bancada. 8 A linha que limita a canteira com a superficie terrestre se denomina contorno superior, e a que limita a canteira pelo fundo contorno inferior. No momento de término dos trabalhos mineiros a cèu aberto a canteira alcança a profundidade final, e as dimensões finais no plano. Os parâmentos das bancadas nos bordos inactivos, onde não se realizam labores, se dividem por bermas de transporte o de seguridade. O conjunto de bancadas que se exploram simultáneamente se denomina zona de trabalho da canteira. Bordo da canteira. Jazigo Rocha estéril suprajazente Rocha estéril de caixa ou emcaixante Bancada 9 Elementos de uma mina a Céu Aberto. Figura a. 1, escavadora; 2, camião basculante; 3, bulldozer; 4, tren de perforação; 5, niveis de explotação 6, escombros de voladuras; 7, corpo mineralizado; 8, perforações; 9, trincheira de entrada nol 40 nivel; 10, rampa de entrada no nivel (trincheira de apertura); 11, escombreira. Figura b. 1, Prazoleta superior; 2, prazoleta inferior; 3, paramento o escarpa; 4,bordos; 5, contorno final. PRINCIPAIS PERÍODOS DE TRABALHO NA MINERÍA I - Construcção da mina e aumento paulatino da productividade mineral até alcanzar a nominal. II - Trabalho com productividade relativamente estável (mineral e estéril). 10 III - Extinção dos trabalhos mineiros. PROCESSOS MINEIROS PRINCIPAIS ESQUEMA REPRESENTATIVO DE UMA MINA A CÉU ABERTO E SUBTERRÂNEA Céu Aberto Subterrâneo Ø Preparação das rochas para a escavação. Ø Escavação - carga das rochas. Ø Transportação. Ø Almacenamento da massa mineira. Ø Formação de escombreiras. Ø Preparação mecânica do mineral. Ø Arranque (perforação e voladuras, hidromecanização, martelhos). Ø Ventilação. Ø Saneamento. Ø Sostenimento. Ø Carga. Ø Transporte. 11 12 Clasificação dos Jazigos minerais segundo a POTÊNCIA DO CORPO. Denominação Potência horizontal (m) Potência vertical (m) Horizontais Inclinados e abruptos Muito pouco potentes 2 - 3 20 – 40 Pouco potentes 4 - 20 20 - 40 Potência média 15 – 40 50 – 120 Potentes 20 – 40 80 - 150 VANTAGENS E DESVANTAGENS DOS TRABALHOS MINEIROS A CÉU ABERTO COM RESPEITO AO SUBTERRÂNEO. → Maior seguridade do trabalho e melhores condições productivas → Melhores índices económicos. A productividade do trabalho é superior em 3 - 7 veces respecto ao subterrâneo. → Menores prazos de construcção que trazem a menores gastos específicos capitais. → Facilita a extracção selectiva, menor pérdida e empobrecimento. → Se podem explorar jazigos de qualquer forma de Jazência, com qualquer fortaleza das rochas e volume de estéril entre 10 - 15 metros cúbicos pela tonelada de mena útil. Vantagens Desvantagens → Certa dependência das condições climáticas. → Se necessitam grandes áreas para as escombreiras. → Grandes gastos capitales em curtos prazos de tempo. → Afectação ao meio ambiente. → Grandes volúmens de material de destape. 13 Como saber que tipo de Lavra? A extração industrial das substâncias minerais úteis de uma jazida (sua lavra) pode ser efetuada por trabalhos a céu aberto, por trabalhos subterrâneos ou por uma combinação de ambos. A opção de se lavrar a céu aberto ou subterraneamente depende de se ultrapassar ou não a relação de mineração limite (relação estéril/minério limite ), número adimensional que expressa uma relação entre massas ou entre volumes. Esta relação é um dos valores fundamentais de qualquer planejamento de lavra, bem como os denominados teores de corte (para a mesma jazida haverão teores de corte diferentes, se ela for lavrada a céu aberto ou subterraneamente, admitindo como tecnicamente viável ambos esses tipos de lavra), os teores mínimos ou marginais, etc. A nível de toda a jazida, a opção de lavra será obtida através de análise das expressões: Expressão Opção CMs > CMca + RCe (1) Lavra a céu aberto CMs = CMca + RCe (2) Lavra indiferente CMs < CMca + RCe (3) Lavra subterrânea 14 Onde: CMs – custo de lavra subterrânea de 1 t de minério, incluindo os custos operacionais de desmonte, carregamento, britagem do minério é transporte do mesmo até a usina de concentração; CMca – custo de lavra a céu aberto de 1 t de minério, incluindo os custos operacionais de desmonte, carregamento, britagem e transporte até a usina de concentração; Ce – custo de lavra do estéril, incluindo seu desmonte, carregamento, britagem e transporte até o “bota-fora”; R – relação de mineração ou relação estéril/minério, que representa o número de unidades de estéril a remover para cada unidade de minério lavrada a céu aberto. A condição limite é obtida da relação (2), denominada ralação de mineração limite e que vale RL= CMs – CMca. Ce A opção de lavra se referida, para a mesma jazida, a blocos de decisão de lavra, envolveria outras considerações, para as quais se definem: - Teor de corte (céu aberto): Entende-se por teor de corte de um bloco (tc), aquele teor capaz de pagar sua lavra, seu tratamento, bem como seus custos indiretos e financeiros, não auferindo nenhum lucro e também não suportando a remoção de nenhum estéril associado. - Teor mínimo ou marginal (céu aberto): Teor mínimo ou marginal (tm) é aquele teor que paga apenas os custos de beneficiamento, além dos custos indiretos e financeiros subseqüentes. Correspondem ao bloco já lavrado que, em lugar de ser jogado ao “pilha de Estéril “é levado à usina de beneficiamento, extraindo-se o elemento valioso, não dando nem lucro nem prejuízo. - Teor de utilização (céu aberto): 15 O conceito de teor de utilização (tu) tem aspectos a ver com o estabelecimento do contorno final da cava, planejamento seqüencial da lavra, beneficiamento do minério e fluxo de caixa da empresa. Dentreos materiais desmontados com certeza vai-se encontrar blocos mineralizados e não mineralizados. Estes últimos, como é evidente, serão levados a “pilha de estéril”, os blocos mineralizados constituem o problema: o que se deve utilizar? Como é óbvio, o teor de alimentação da mina não pode estar aquém do teor marginal, pois então não se pagarão as despesas subseqüentes. Surge assim a necessidade do conceito de teor de utilização. Este teor, pelo visto, deve estar compreendido entre o teor de corte e o teor mínimo. A diminuição do teor de utilização acarreta um aumento do volume de minério a tratar e uma diminuição do estéril, pois dentro do contorno da cava há um volume definido e conhecido. O teor de utilização é estimado engendrando-se várias admissões, que levaram a várias alternativas, das quais será selecionada aquela que melhor se coadune com os objetivos de produção e econômicos da empresa. - Teor limite (teor de corte subterrâneo): Define-se como teor limite (ti) o menor teor que compensa economicamente a lavra subterrânea. De posse destes conceitos, podemos então concluir: Se o bloco tecno1ógico (ou painel) estiver gravado por uma relação estéril/minério R superior à relação estéril/minério limite RL (R>RL) e se o respectivo teor ti for igual, ou superior a ti, o bloco será lavrado subterraneamente. Se R>RL, com teor de bloco inferior ao teor limite (ti« tl)' não há lavra pois, se houvesse conduziria será lavrado subterraneamente. Se R>RL, com teor de bloco inferior ao teor limite (ti« tl )não há lavra pois, se houvesse conduziria a prejuízos econômicos. Se R<RL, várias considerações devem ser feitas: 1- Quando R<RL e o teor do bloco ti for igual ou superior ao teor de corte (ti>tc) o bloco será lavrado a. céu aberto; o bloco será lavrado a. céu aberto; 2- Quando o teor do bloco ti, estiver compreendido entre o teor marginal e o teor de corte (tm< ti<' tc) aplica-se o conceito de teor de utilização (tu); 16 1- Finalmente, por razões de ordem econômica, não se aproveita, em hipótese alguma, materiais com teores inferiores ao teor mínimo, sendo, pois, estes blocos considerados estéreis. Resumindo as diversas opções num gráfico, tem-se para. RL =8,83; Tl=0.69%, tc=0,33% e tu=tm=0,29%, por exemplo. Opções de lavra teor -ti=,69% lavra a céu aberto----lavra em sub-solo tc= 0,33%lavra a céu aberto não se lavra tu=tm=0,29% se lavrar o bloco ele vai p/ usina estéril R Relação Mineração Rl = 8,83 . Prospecção Uma das actividades importantes nesta fase é a avaliação das reservas (Avaliação do depósito), tendo como principal parámetro o cálculo do Teor do Minério: (Desde uma outra forma siguindo o mesmo princípios anteriores) T = Mm/M Onde: T - Teor do minério; Mm - Mineral minério (substância mineral útil ao homem que possui valor econômico); M - Minério (Rocha que hospeda a mineralização, ou seja, rocha que contem o mineral-minério). 17 Diferentes tipos de Definições de teores usados na Mineração: Ø Teor Crítico : É o teor em que a operação de lavra não dá lucro e nem prejuízo, sendo uma espécie de limiar entre o lucro e o prejuízo. Ø Teor de Corte: É o teor mínimo da substância útil que permite a ua extração econômica. Pode ser resumindo como sendo o teor crítico mais o lucro. Ø Teor Diluído: É o teor resultante da operação de desmonte Ø Teor Limite : É o menor teor que se pode misturar (blendagem mistura com o fim de homogeneizar um determinado produto) com o teor de uma camada que está sendo desmontada, de talforma que, a média desta mistura seja coincidente com o teor de corte. Td - Teor diluído EC - Espessura da camada T - Teor do minério TC - Teor de corte 18 QUAL É A DIFERENÇA ENTRE RECURSO MINERAL E RESERVA MINERAL? 19 20 Fatores que devem ser considerados para avaliar corretamente as Reservas Minerais: • Determinação dos métodos de lavra e tratamento do minério; • Auxilio na determinação da sequencia de lavra e desenvolvimento da mina; • Determinação do ritmo de produção e vida útil da mina; • Determinação dos diversos custos envolvidos no projeto. Os métodos de avaliação das reservas minerais podem ser divididos em três tipos básicos: ü métodos convencionais, ü estatísticos ü geoestatísticos (os mais utilizados ) Reserva mineral seria basicamente um depósito de teores minerais, enquanto o recurso mineral é aquilo que é extraído dessas reservas. Como se um estivesse dentro do outro... Pensando bem acho que é isso mesmo. 21 É a segunda fase legal da mineração e que, do ponto de vista de execução, se divide em duas fases, que são o desenvolvimento e a lavra ou exploração. Principais Operações durante a Fase de Exploração: a) DESENVOLVIMENTO: é a fase que antecede a lavra propriamente dita, neste fase são realizados trabalhos de: I. Desmatamento, II. Decapeamento, III. Aberturas de via de acesso de superfície, ou subterrânea, IV. drenagem etc. .. Todos os trabalhos que visem facilitar uma operação envolvida na lavra e complemento a pesquisa. I- Desenvolvimento: A extração das substâncias úteis de uma jazida não pode ser iniciada imediatamente e nem sempre nos locais onde se cortou a mesma ou a colocou a descoberto. Se a extração se iniciasse imediatamente, o acesso às partes mais afastadas do local de extração resultaria extraordinariamente difícil ou quase impossível, o que exige uma prévia preparação dentro de um determinado planejamento, preparação esta que se denomina desenvolvimento. Como é fase que envolve grandes despesas, por segurança, ela só deve ser iniciada após a certeza da posse da jazida. Seu planejamento deve ser condicionado ao tipo de lavra que se irá executar. 1.1- Tipos de Desenvolvimento: 22 Os desenvolvimentos podem ser agrupados nos seguintes tipos: a) A céu aberto ou subterrâneo - conforme sejam executados na superfície ou no interior dos terrenos. Em geral, está intimamente ligado com o tipo de lavra, se a céu aberta ou subterrânea. b) Prévios ou simultâneos com lavra – se executados antes que se inicie a lavra, como condição para esta, ou se efetuados à medida que a lavra prossegue, mantendo uma adequada quantidade da jazida desenvolvida para se permitir à lavra regular, sem interferência dos serviços, porém sem exageros de desenvolvimento, resultando em grandes investimentos prematuros, sem nenhum reembolso imediato. Em alguns casos, esta simultaneidade pode ser forçosa, por exemplo, em serviços de lavra a céu aberto nos quais o estéril deva ser lançado nos trechos já lavrados, evitando-se longos transportes para as pilha de estéril. c) Sistemáticos ou supletivos – se são empreendidos segundo um plano geral, em coordenação com o método de lavra, ou feitos ocasionalmente, para atender a conveniências ou imposições locais, tais como o previmento de vias de ventilação ou esgotamento, saídas de emergência, etc. Mais freqüentemente decorrerá de conveniência econômica. d) Produtivos ou obras mortas – conforme forneçam substâncias úteis ou estéril, segundo sua locação na jazida, nas encaixantes ou em terrenos vizinhos. O fornecimento de material útil seria desejável, por compensar, parcial ou totalmente, as despesas da execução; mas, excluídos os trabalhos de estabelecimento de unidades de desmonte ou frentes de lavra, as finalidades principais dos desenvolvimentos – transportes rápidos e eficientes, ventilação, drenagem, etc – impõem regularidadede traçados e distanciamento dos locais de desmonte, conduzindo comumente à locação no estéril, isto é, a obras mortas. Estas, pela maior regularidade, menor custo de manutenção, não imobilização de minério como piso ou pilares de proteção, etc, são comumente mais econômicas, embora não forneçam recuperações imediatas, por fornecimento de minério. 23 e) Puros ou exploratórios – segundo tenham ou não finalidade subordinada de completar a exploração da jazida, para fornecimento de maiores detalhes do corpo; não devem ser confundidos com os de exploração pura, que podem ocorrer simultaneamente com os de desenvolvimentos ou com os de lavras, mas cuja finalidade é o conhecimento da jazida. 1.3 – Divisão da jazida A lavra de uma jazida de razoável potência, extensão e extensão em profundidade requer que se tomem unidades menores para desmonte e manuseio o material desmontado. Portanto, terminada a exploração, é necessário iniciar-se o desenvolvimento mais amplo e volumoso da jazida, tornando-a facilmente acessível, dividi-la em setores apropriados à lavra, os quais se podem então arrancar progressiva e sistematicamente, racionalizando, assim, as operações de extração. Assim, a divisão de uma jazida formará uma unidade própria, que deverá obedecer aos seguintes requisitos: - Acesso fácil; - Transporte fácil (ferramentas, máquinas, escoramentos, pessoal, etc.); - Arranque independente, a ser executado por determinado número de mineiros; - Extração dos minérios fácil; - Ventilação independente (para minas subterrâneas), etc. a) Divisão vertical da jazida: A divisão vertical é obtida mediante planos horizontais, abstratos, denominados níveis. Poucas são as jazida que podem ser lavradas sem antes dividi-las em pisos ou níveis. Apenas as horizontais ou as de pouca potência e mergulho fogem a esta regra. Numa lavra, a céu aberto, estes níveis correspondem aos bancos de lavra e seu distanciamento é a própria altura dos bancos. Numa mina subterrânea, os níveis são materializados por cabeceiras e travessas, ligando a via principal de acesso ao corpo, ou dentro do corpo. O espaço compreendido entre dois níveis consecutivos é denominado internível. É claro, portanto, que a designação mineira de nível corresponde aos serviços executados a partir do 24 horizonte de referência no internível adjacente. A separação entre níveis varia de uns poucos metros até cerca de 30 m ou mais, em lavra a céu aberto e entre 15 m e 150 m, em lavra subterrânea. b) Divisão horizontal da jazida: Os bancos, em lavra a céu aberto, e as próprias tiras, em lavra subterrânea, constituiriam unidades ainda muito volumosas para desmonte subterrâneo pois, embora limitada, a seção horizontal se estenderia por toda a largura e pela extensão do corpo, no horizonte considerado. E não só haveria muita dependência dos trabalhos de lavra numa frente única, como as necessidades normais de blendagem (mesclagem) dos produtos não se tornariam possível. No caso de lavra por bancos, a céu aberto, os blocos ou setores de lavra costumam ser marcados a tinta na fase do próprio banco, estabelecendo-se os limites dos diversos blocos. Na lavra subterrânea a divisão é obtida por planos verticais, abstratos, ou materializados nos seus traços nos planos horizontais por galerias. Em casos mais raros esses planos podem ser inclinados, em vez de verticais. As massas de mineral delimitadas por esses planos verticais e por dois níveis sucessivos são denominados blocos quarteirões ou setores de lavras. Excepcionalmente, esses blocos podem ser delimitados por dois subníveis sucessivos, ou mesmo, por duas tiras sucessivas. Os blocos são verticalmente subdivididos em massas menores, constituindo os painéis. II- Desmatamento (Desmatação): é a etapa que compreende os serviços de remoção da cobertura vegetal do local onde será instalado um empreendimento mineiro. A remoção da vegetação é feita, de preferência, com tratores de esteiras com lâminas, tratores unidos com correntes e bolas de aço, ou implementos especiais, apropriados às tarefas. 25 IIi. Decapeamento: Esta operação será realizada antes do início das atividades de lavra e terá continuidade ao longo do avanço da frente de lavra. Consiste na remoção de material terroso, areia, cascalho, rochas ou até mesmo a mistura destes, visando atingir a camada do minério possibilitando assim o processo de lavra jazigo. Esta operação é feita normalmente com equipamentos básicos de terraplenagem, como tratores de esteira com láminas, “motoscrapers” e escavadeiras hidráulicas. A remoção de estéril de cobertura, operação inexistente nas lavras subterraneas, é uma operação geralmente classificada como subsidiaria nas explorações a Céu aberto, no entanto quando a espessura é elevada, ela pode constituir uma operçao de alto custo. Actualmente a reconversão dos terrenos constitui uma forma de mitigação dos impactos ambientais. 26 III. Aberturas de via de acesso As vias de acesso são desenvolvimentos básicos que permitem atingir a jazida em um ou vários horizontes, e 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, a independência na extração das safras, os custos, a produção desejada, etc. a) Acessos em serviços superficiais: Ø Em lavra a céu aberto, as vias de acesso são, comumente, simples estradas principais, convenientemente construídas para possibilitar a lavra dos diversos bancos, que verticalmente dividem e jazida. Em certos casos especiais outros acessos, que não as estradas, podem ser utilizados, como túneis, planos inclinados, poços verticais e, até mesmo, simples furos de sonda (lavra de petróleo e gases, sais solúveis, etc.). Ø O traçado desses acessos requer conhecimento bem detalhado da jazida, dependendo fundamentalmente da topografia, como já foi dito das produções visadas, dos equipamentos utilizados no transporte, etc. que serão condicionadores das larguras, greides, raios de curvatura, etc. Os diferentes tipos de acesso, em lavra a céu aberto, podem ser agrupados em: Principais tipos de acesso em lavra a céu aberto Ø Sistema de Zig-Zag ou Serpentina Ø Sistema de Via Helicoidal Contínua Ø Sistema de Planos Inclinados a Céu Aberto Ø Sistema de Suspensão por Cabos Ø Sistema de Poço Vertical Ø Sistema de Ádito Inferior Ø Sistema de Funil Sistema de zig-zag ou serpentina: 27 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 plataformas de reversão de marcha. Apresentam a vantagem de imobilizarem pequena área horizontal, com a desvantagem de uma baixa velocidade de transporte. Sistema de via helicoidal contínua: Usado para jazida de grande área horizontal, em cavas profundas, este sistema se constitui numa 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 hélice. Sistema de planos inclinados e céu aberto: Sistema aplicável a jazidas de pequena área horizontal, em cavas profundas. A inclinação dos planos vai desde a valores compatíveis com o uso de correias transportadores até a cerca de 80 graus, para o uso de equipes que trafegam sobre trilhos. 28 O minério dos bancos é descarregado em chutes que alimentam as equipes e estes, por sua vez, basculam em chutes fora da cava, que alimentarãotrens ou caminhões. Sistema de suspensão por cabos aéreos: Aplicável a cavas profundas e de pequena área horizontal, tal sistema, hoje em desuso, foi muito utilizado nas minas de diamantes de Kimberley. O minério é carregado em caçambas içáveis e despejado em chutes superficiais, para posterior transporte. Os cabos de suspensão se estendem sobre a cava, suspensos por uma ou várias torres especiais. Escolhido o tipo de lavra, resta selecionar o método de lavra mais adequado à jazida em foco. Comumente, vários métodos são possíveis e será escolhido o que for julgado mais indicável; ou, poderá ser adotada uma conciliação entre vários métodos. Os minérios de al- to valor usualmente requerem um método seletivo e de custo relativamente alto, para uma completa extração. Os minérios de baixo valor pedem, usualmente, um método de baixo custo, que pode conduzir a uma extração relativamente baixa. LAVRA A CÉU ABERTO: A lavra a céu aberto apresenta, sobre a lavra subterrânea as Vantagens do menor custo de produção, maior facilidade de supervisão, melhores condições de trabalho, permite o uso mais eficiente racional dos explosivos, reduz os riscos em geral, permite maiores produções com o emprego de grande equipamentos,etc. Como desvantagens, 29 exige grandes movimentações inúteis ou estéreis, imobiliza grandes áreas superficiais, expõe os trabalhadores as inclemências do tempo, limita a lavra a profundidades moderadas etc. OPERAÇÕES UNITÁRIAS NA EXPLORAÇÃO A CÉU ABERTO Sabe-se bem que a mineração, para atingir os seus fins, recorre a um certo número de operações cíclicas, umas mais Fundamentais e ou complexas do que as outras, mas todas elas importantes quando se pretende optimizar o processo productivo. Ø Principais etapas ou Fases da Mineração: 1) Pesquisa 2) Prospecção 3) Exploração (Desenvolvimento e Lavra de Minas) Os métodos de lavra a céu aberto não se distinguem por uma variedade tão grande quanto os métodos de lavra subterrânea. Genericamente podemos classificá-los em: a) Métodos Gerais ou convencionais (lavra por bancos): a.1 Em Flanco a.2 Em cava b) Métodos Especiais: b.1) Lavra de plácers b.2) Lavra de petróleo e gases combustíveis b.3) Lavra de sãos solúveis ou suspensóides b.4) Lavra de Enxofre b.5) Lavra submarina b.6) Lavra “in situ” LAVRA POR BANCOS OU BANCADAS: À lavra convencional a céu aberto pode ocorrer em jazidas atingidas em 30 encostas ou por grandes aberturas, abaixo do terreno normal, através do qual só faz o escoamento do material útil desmontado.Para maior facilidade de compreensão, podemos dizer que, se após desmontado, o minério desce até um determinado nível especiais da mina por exemplo, o nível do britador primário), a lavra é ao flanco e a remoção das águas superficiais e de infiltração se faz, usualmente, por drenagem. Nos casos em que o minério deva subir até esse nível especial, a lavra e em cava e, usualmente, as águas terão que ser es gotadas. Comumente, poucos bancos são lavrados simultaneamente (o que possibilita concentrações dos equipamentos, disposição de maiores larguras para prévia execução de furos para explosões, maiores explosões simultâneas, menor numero de veículos transportadores, melhor, melhor supervisão, etc.) a menos que a variação de valores do corpo mineral, para fins de blendagem, imponha.o trabalho de vários bancos simultaneos ou a premente necessidade de grandes produções. As cristas dos diversos bancos devem estar em um plano que faça um ângulo com a horizontal inferior ao de deslizamento natural do terreno. Tal ângulo recebe o nome de talude geral de lavra ou, simplesmente, talude de lavra. O talude de lavra é um elemento de extraordinária importância, não só pela sua influência na segurança dos serviços; como por delimitar os limites superficiais de uma cava, influenciando a economicidade da lavra e a profundidade economicamente atingível. Não é um fator apenas local, condicionado à topografia, natureza do material, seu comportamento ao intemperismo, profundidade atingida, impregnação de água, etc, mas susceptível de apreciáveis variações numa mesma formação geológica, pela ocorrência de fraturas, intercalações, planos de aleitamento, dobramentos, efeitos de explosões, etc. Para se ter uma idéia dos efeitos práticos de variações do talude de lavra, observa- se que um cone com150m de profundidade, com talude de 50º, requer o desmonte requerido será de cerca de 7,5 milhões de m2 de rocha e se diminuirmos de 10º este ângulo, isto é, passá-lo para 40º, o desmonte requerido será de cerca de 15 milhões de m3 de rocha. Quanto ás diversas modalidades da lavra convencional, estão muito condicionadas à forma adotada para o transporte dos estéreis, o que determina não somente a estrutura e as condições de aplicação de um método de lavra, como também sua economia, posto que em uma lavra a céu aberto, a quantidade de estéreis removidos supera várias vezes à de 31 minério extraído.Sob este aspecto, podemos então grupar tais métodos com transporte e métodos sem transporte. Os métodos sem transporte se caracterizam pela deposição dos estéreis diretamente nos locais já lavrados, em operação coordenada com a extração da substancia útil. Aplica- se a camadas horizontais ou de pequeno mergulho, como nossas jazidas de carvão e folhelho (xisto) betuminoso. Normalmente se trabalha em banco único e, às vezes, em dois bancos. Um drag-line de grande lança faz a remoção e deposição do estéril capeante e escavadoras frontais fazem a extração das substâncias úteis, conforme mostrando a figura abaixo. Tais métodos são simples, do ponto de vista da execução, e garantem um baixo custo de produção. A principal deficiência está na dependência entre os serviços de descapeamentos os de extração das substancias úteis. O uso de grandes drag-lines aumenta o campo de aplicação desses métodos. A lavra por bancos, em casos muito mais raros, pode ainda ser executada manualmente ou com o uso da água sobpressão (lavra hidráulica). O mais comum é o uso da lavra mecanizada, associada ao emprego de explosivo, quando necessário. Lavra de Placeres: Os métodos de lavra estão geralmente associados ao beneficiamento do material “in loco“, pois envolvendo o manuseio de grandes volumes, com baixo valor unitário, não possibilitariam, economicamente, longos transportes e tratamento elaborado. A recuperação baixa usualmente inferior a 50% é compensada pela quantidade produzida, graças aos grandes volumes de material tratado. A seleção do método de lavra é efetuada pelo volume do plácer, teores, distribuição dos valores, profundidades, granulação do material, disponibilidade de água, localização, clima, disponibilidade de capital, etc. Os métodos são classificados em : b.1 ) Manuais b.2 ) hidráulicos b.3 ) Mecânicos 32 b.1 ) Métodos Manuais Se limitam a territórios inexplorados, em depósitos pequenos, porém ricos e pouco potentes. Existem dois métodos principais, o de paleação de material até aos sluices concentradores e o desmonte hidráulico. No primeiro método à água necessária é acumulada numa pequena represa e conduzida através de canais ou canos à área de lavra. Os sluices se montam numa trincheira aberta na rocha de base, o ponto mais baixo do placers; se escava uma faixa de 3,6 m a 4,5m de largura ao longo do eixo do aluvião e os sluices vão sendo estendidos à medida que a escavação progride água acima. O material a ser tratado é jogado com pás no canal e são desintegrados pela água e arrastados sobre os rifles ou ranhuras do sluice. Os blocos grandes são removidos a mão e empilhados ao lado. Para realizar o desmonte hidráulico, se faz à água correr sobre a superfíciee se parte de uma trincheira aberta no rocha de fundo, que se vai estendendo água acima, até alcançar os limites do plácer. Ao chegar a este ponto se dirige a corrente de água contra o bordo superior do banco a se arranca assim à faixa de 6m de largura, que se avança no sentido da corrente. A água é conduzida ao longo da frente de desmonte por valetas ou calhas de madeira. A trincheira aberta no rocha de fundo conduz as águas e o material desmontado até aos sluices. Os sluices são limpos de tempos em tempos e o material recolhido é concentrado em bateias. b.2) Lavra com monitore Hidráulicos Neste método a extração se faz mediante jatos de água. Com pressões que variam de 15 a 200 m de coluna d’água, sendo o material concentrado nos sluices. Inicia-se por localizar um curso dágua em cota elevada, acima do corpo que se deseja lavrar e conduzir esta água por trincheiras, canais ou canos que conduzem os monitores. 33 Em geral a água deve ser suficiente para assegurar trabalho contínuo porém, em certos casos, o trabalho terá que ser intermitente. Para se obter melhores resultados, a rocha de fundo deve ter caimento próximo do caimento do sluices, não menor que 1,5% e de preferência 4,5% ou mais. O espaço disponível para o vertedouro deve ser ampliamente suficiente para a área a ser lavrada. A escavação de trincheiras na rocha de fundo permite aumentar a caimento, porém encarece o método. Em alguns casos favoráveis, se avança um galeria sob o aluvião e com isso consegue-se o caimento e a área necessária para o vertedouro. Quando se trabalha em leitos de rios ou locais com desnível insuficiente para o uso da gravidade, são necessários elevadores hidráulicos ou bombas. b.3) Métodos Mecânicos: Os métodos mecânicos podem ser executados com o desmonte por raspadores de cabos, escavadeiras de arrasto, dragas de alcatruzes, dragas de concha ou dragas de sucção. As dragas, nas suas diversas modalidades, têm a primazia na lavra de plácers. Na sua concepção mais ampla, uma draga é uma máquina escavadora, lavadora-concentradora e transportadora dos rejeitos. Acionada eletricamente, ela trabalha flutuando e escavando sob a água ou em bancos de moderada altura sobre o nível da água. Vai descartando os rejeitos atrás, à medida que vai escavando a frente, o que faz com que inexistam os tradicionais transportes de minério da mina (run-of-mine) e estéril para pilhas de estéril, da lavra convencional. Com isto tem se conseguido lavrar plácers de baixíssima concentração (0,05g/m3 de ouro, por exemplo). A Draga é montada em uma escavação preparada para isto, que é inundada antes de se começar a lavra. Uma pesada haste metálica (agulha) na polpa do batelão o matem fixo no ponto, podendo a draga ter apenas movimentos de rotação em torno dela. Cabos de aço 34 na laterais da proa, adequadamente fixados ( nas margens ou no curso dágua à frente da draga), permitem o controle desse ângulo de rotação que, em operação, se limita a uns 120 graus Movimentos da lança no plano vertical, mais o controle do calado, por admissão ou expulsão de lastro ( a própria água em que flutua), permitem escavar a maior ou menor profundidade. 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. Sistema de Ádito Inferior Utilizados para minas lavradas em flanco ou, em casos que a 35 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. 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. 36 DIFERENTES TIPOS DE ESCAVAÇÕES DE ABERTURA NA MINERAÇÃO A CÉU ABERTO Escavações de abertura: escavações mineiras que permitem o acesso do transporte desde a superfície da terra (ou desde a plataforma industrial da mina) até ao jazigo, ou desde qualquer parte já explorada até outro sem explorar e que garanta a preparação da frente de trabalho. Poço: - Escavação vertical de secção circular, quadrada ou rectangular. No caso da mineração a céu aberto, são comuns na exploração de aluviões, e doutros depósitos nãos consolidados. - O principal factor que se deve ter em consideração para se idir pela abertura de poços corresponde aos riscos de desmoronamentos, que são passíveis de acontecer durante a execução desses trabalhos. - A existência de um nível hidrostático elevado inviabiliza a sua execução. Servem para permitir o acesso do observador, para descrição das camadas de solos e rochas e colecta de amostras. Sanjas • A diferencia das trincheiras, as sanjas apresentam menor dimensões no referente a largura, e que também podem ser usadas para drenagens de agua. Trincheiras • Com menor profundidade em relação aos poços, permitem uma secção contínua horizontal; as suas dimensões podem variar desde poucos metros a 400-500 metros de cumprimentos. Podem ser de abertura e ou preparação, estão destinadas a escavação de um escalão a outro ou a preparação. • As tricheiras podem cortar não só o corpo mineralizado, como também as zonas não mineralizadas, onde se acredita que possa dar a continuidade da mineralização; também podem se abertas de forma longitudinal de maneira que se possa verificar o traçado do filão. 37 • A escavação pode realizar-se com uma retroscavadora ou um bulldozer podendo chegar a 4 m de profundidade ou mais. • A pendente é determinada pelo tipo de transporte a utilizar: automóvel (8 %), ferroviário (4 %), bandas transportadoras (15 -180) Trincheiras transversais Trincheiras longitudinais Mineralização Escavações de abertura: 38 TRINCHEIRAS 39 Abertura do campo de mina Se entende como os trabalhos de escavações mineiras que permitem o acesso do transporte desde a superfície da terra (ou desde a plataforma industrial da mina) até ao jazigo, ou desde qualquer parte já explorado até outro sem explorar e que garanta a preparação da frente de trabalho. A abertura realizada para um jazigo determina por muito tempo e a vezes para sempre a ordem de exploração e a efectividade dos trabalhos na cantera. Pelo que para a realização da mesma se sugere analisar os seguintes factores: • Tipo e localização mutua das escavações de abertura • A altura dos escalões. • A direcção do avanço dos trabalhos mineiros no espaço e esta determina a localização das escavações de abertura. Classificação dos métodos de abertura do campo de mina No nível actual de desenvolvimento das empresas mineiras, a abertura do campo de mina se pode realizar das seguintes formas: • Com trincheiras e semi – trincheiras • Com escavações mineiras subterrâneas • Com construções terrestres (canais …etc) • Com a combinação Com maior destaque se temutilizado os sistemas de trincheiras e semi - trincheiras, visto que os demais somente são utilizados em condições difíceis. Durante a selecção dos métodos de abertura se devem de ter em consideração os seguintes factores: • Os contornos finais da cantera • O sistema de exploração a empregar • Prazo de construção da cantera • As condições e formas de jacencia do corpo mineral 40 • Relevo da zona, e os factores climáticos • A localização na superfície de instalações e área de escombros • A qualidade do mineiro Elementos e Parâmetros da Trincheira Esquema de uma Trincheira 41 Métodos de Abertura de Trincheiras • A abertura e preparação de novos horizontes de trabalho numa mina garantem o asseguramento da estabilidade e o aumento da longitude da frente… • Da velocidade da elaboração da trincheira depende a duração da abertura e a preparação de novos horizontes Métodos de construção de uma Trincheira • Construção directa a toda profundidade com frente continuo • Construção por camadas: a frente se divide por varias camadas A partir da presença ou ausência de meios de Transporte existem: • Métodos de construção com transporte • Métodos de construção sem transporte 42 • Métodos combinados MÉTODOS DE ELABORAÇÃO DE UMA TRINCHEIRA 1. Elaboração directa a toda profundidade com frente continuo: a) A largura da trincheira pelo fundo se determina a partir das condições do posicionamento da banda (faixa) de transporte e o monte de rocha explodidas (detonadas): b = a + x+A Donde : “a” é a largura da faixa de transporte (m), segundo institutosespecializados, quando se usa uma via a = 8m e “b” = 29 a 36 e quando se usam duas vias a = 14,5m e “b” = 36 a 45 “x” é a largura do monte de rocha. É um valor tabelado, Se determina a partir da relação entre altura e a largura do monte detonado tendo em conta o coeficiente de empolamento. “A” é a banda detonada b) A partir das condições do posicionamento dos equipamentos de carga e transporte, a largura da trincheira pelo fundo será: b = d1 + d2 +k Solução OBS: Como a altura de arranque da escavadora é de 10 m, então, a altura domonte de rocha detonada não deve ser superior a 0,8 h 43 d1= r + 0,8/sen ß –hp*Cot ß Sendo: d1- distancia desde o eixo da escavadora até o borde da trincheira d2- distancia desde o eixo da escavadora até o eixo da línea férrea, com o braço estirado ao máximo r- raio de giro da parte traseira da escavadora 0,8- distancia mínima entre a parte traseira da escavadora e o borde da trincheira hp- altura desde a superfície do fundo da trincheira até a plataforma da escavadora K- distancia desde o eixo da via e o borde da trincheira k= 5 ou mais, neste caso b=18,5 a 32,5 ou algo mais. c) Tendo em conta o giro livre da parte traseira da escavadora em relação aos taludes durante a carga superior: b= 2 d1 d1= r + 0,8/sem ß –hp*Cot ß habitualmente b= 10 a 20m 44 2. Construção directa por Camadas: Existe os seguintes métodos: I. Elaboração da Camada em toda sua extensão II. Arranque com carga Superior e instalação das vias em um só borde III. Arranque com carga Superior e instalação de vias em ambos os lados 3. Construção da trincheira com transporte automotor a toda altura do escalão Os esquemas mais difundidos são os fechados ou com giro circular do camião: a) No caso do esquema fechado a largura da trincheira pelo fundo se determina por : b= 2d +R+lc +x/2; m Sendo: “d” distancia desde o borde do camião até o borde da trincheira “R” raio de giro do camião “lc” longitude do camião “x” largura do camião Em dependência da marca do camião e da sua capacidade assim variará o seu valor. b) No caso de esquema representado por giros circulares do camião, a largura pelo fundo da trincheira se determinará por: b= 2(d+x/2) +2R = 2(d+R) + x c) No caso de transporte combinado, a trincheira se elabora em rocas duras depois dos trabalhos de perfuração, a trincheira se divide em capas ou camadas: - A camada superior é carregada por transporte ferroviário localizada no borde superior - A parte inferior é carregada por transporte automotor, empregando um esquema fechado. - A a largura pelo fundo da trincheira dependerá do método de chegada dos camiões: se é fechado: b= 2d +lc + R +R/2; m Se é circular: b= 2(d+R) + x ; m 45 Principais Equipamentos para a mineração a Céu Aberto: Na elaboração do projeto de lavra, 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 tratores; - Equipamentos de carga: dentro dos equipamentos de carga temos as pás carregadeiras e as escavadeiras que podem ser elétricas ou hidráulicas; - Equipamentos de transporte: dentro desta classe temos os caminhões fora da estrada; - Equipamentos de apoio: nesta classe estão agrupados as moto- niveladoras, caminhões pipa, carregadeiras/escavadeiras de pequeno porte, comboios de abastecimento e todos os equipamentos de suporte às atividades da mineração.
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