Planejamento de Lavra a Céu Aberto para Jazida de Calcário

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Bruno Sheslon Lima Dos Santos
PLANEJAMENTO DE LAVRA A CÉU ABERTO PARA JAZIDA DE CALCÁRIO
PALMAS – TO
2015
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Bruno Sheslon Lima Dos Santos
PLANEJAMENTO DE LAVRA A CÉU ABERTO PARA JAZIDA DE CALCÁRIO
Projeto de Pesquisa elaborado e apresentado como requisito parcial para aprovação na disciplina Trabalho de Conclusão de Curso (TCCII) do curso de bacharel em Engenharia de Minas pelo Centro Universitário Luterano de Palmas (CEULP/ULBRA).
Orientador: Prof. Esp. José Cleuton Batista.
PALMAS – TO
2015
Bruno Sheslon Lima Dos Santos
PLANEJAMENTO DE LAVRA A CÉU ABERTO PARA JAZIDA DE CALCÁRIO
Projeto de Pesquisa elaborado e apresentado como requisito parcial para aprovação na disciplina Trabalho de Conclusão de Curso (TCCII) do curso de bacharel em Engenharia de Minas pelo Centro Universitário Luterano de Palmas (CEULP/ULBRA).
Orientador: Prof. Esp. José Cleuton Batista.
Aprovado em _____/_____/_______
BANCA EXAMINADORA
Prof. Esp. José Cleuton Batista
Centro Universitário Luterano de Palmas
Prof. MSc. Daniel dos Santos Costa
Centro Universitário Luterano de Palmas
Prof. Esp. Valerio Sousa Lima
Centro Universitário Luterano de Palmas
PALMAS – TO
2015
AGRADECIMENTOS
Agradeço a Deus, em primeiro lugar, por tornar possível o caminho trilhado por mim. Caminho este repleto de ensinamentos que me proporcionaram atingir esse momento tão precioso.
Ao meu pai, irmãos e toda família, pela força e apoio incondicional durante todos os momentos, o que me leva a acreditar que são eles, a minha maior fonte de incentivo para a realização deste e futuros projetos.
Reconheço e agradeço a importância de todos os amigos, professores, colegas e colaboradores, em especial aos senhores: Vinicius Leonardo Costa, Ricardo Caixeta Franco, Rodrigo Soares Lacerda Gil e Paulo Henrique Ribeiro de Souza, que forneceram a ajuda e suporte técnico necessário para o desenvolvimento e conclusão deste trabalho.
Por fim, gostaria de dedicar este trabalho a minha mãe Ana Lucia Lima dos Santos e minhas avós, por serem elas as mulheres mais importantes da minha vida e fonte principal do amor, fé e dedicação durante os meus vinte e oito anos. 
RESUMO
O planejamento de lavra de uma mina é desenvolvido com o objetivo de determinar a melhor forma de explotação mineral, para isso foram elaborados neste trabalho técnicas e parâmetros que buscam tornar projetos de mineração mais eficientes e seguros.
Este estudo busca destacar e determinar os principais parâmetros necessários para elaboração dos projetos de lavra a céu aberto, apontando a importância do conhecimento do depósito mineral e estudos de viabilidade técnico-econômicas. 
	O relatório final de pesquisa mineral fornece os parâmetros geológicos básicos a serem usados no planejamento de mina. Os dados de superfície e subsuperfície são tratados por meios de programas computacionais que auxiliam na determinação da superfície topográfica, cubagem da jazida e planejamento de cava.
O ângulo geral dos taludes, altura das bancadas, bermas e vias de acesso representam os padrões geométricos básicos de determinação de viabilidade técnico econômica da cava. Os estudos na determinação de tais parâmetros buscam reduzir os custos de lavra, minimizando ao máximo a retirada de material sem valor econômico.
O sequenciamento de lavra é escolhido com o objetivo de estabelecer o melhor local para o inicio da extração e tem como principal fator determinante o plano de produção de longo, médio e curto prazo da mina.
Durante o planejamento de lavra é necessário atentar-se a importância de cada etapa e conhecer cada um dos parâmetros, para que assim o projeto de extração mineral possa se tornar mais conciso quanto aos resultados esperados.
Palavras Chaves: Planejamento de Mina. Modelagem Topográfica. Avaliação de Geometrias. Sequenciamento de Lavra
ABSTRACT
Mining planning  is developed in order to determine the best exploitation methods. For that, techniques and parameter were drawn in this paper, seeking to improve mine projects, making them safer and more efficient. 
This project aims to highlight and determine the main practical techniques, necessary to open pit mining projects elaboration, pointing the importance of acknowledging the mineral deposit as well as technical-economics feasibility studies. 
The final mineral prospecting report provides basic geological parameters to be used on mining planning. Surface and subsurface data were collected and treated through softwares that assist in determine the topographic surface, scaling of the deposit and pit planning. 
General slope angles, pit benches, haul roads, head and driveways represent basic patterns to be used on the open-pit feasibility determinations. The studies carried to determine those geometricals parameters aim to reduce mining costs, minimizing as much as possible the removal of non-economic value materials. 
The mining sequencing is chosen to the aim of establishing the best area to carry the mineral extraction, having as major determinant factor the production planning for short, medium and long mining terms. 
During mining planning, the engineer have to be aware of the importance of each step individually and overall. The detailed knowledge of each parameter will be responsible for making the project more concise as to the expected results. 
Key words: Mining planning. Topographic modeling. Geometries assessment. Sequencing of mining.
LISTA DE FIGURAS
Figura 1 - Modelo de blocos conceitual	15
Figura 2 - Principais elementos geométricos de uma lavra de mina a céu aberto por bancadas	19
Figura 3 - Representação da camada de estéril sobre o minério em uma mina.	20
Figura 4 - Exemplo de uma cava dividida em várias sequencias de extração.	23
Figura 5 - Exemplo de lavra por níveis/REM decrescente.	24
Figura 6 - Exemplo de lavra por cavas/REM crescente.	24
Figura 7 - Exemplo lavra de REM constante.	25
Figura 8 - Fluxo dos principais problemas que afetam o lucro na mineração.	26
Figura 9 - Distribuição dos pontos de sondagem na área pesquisada.	33
Figura 10 - Distribuição dos pontos amostrados e curvas de nível do terreno.	34
Figura 11 - Modelagem topográfica tridimensional da área pesquisada.	35
Figura 12 - Seções geológicas do depósito mineral.	36
Figura 13 - Seções geológicas do depósito mineral individualizadas.	38
Figura 14 - Perfil da cava proposta no trabalho.	41
Figura 15 - Falha de cavalgamento do subdomínio carbonático sobre o subdomínio de xisto.	42
Figura 16 - Esboço do projeto de cava.	46
Figura 17 - Pontos de contorno do projeto de cava otimizada.	48
Figura 18 - Layers/camadas do projeto de cava otimizada.	49
Figura 19 - Modelo digital de terreno gerado no SURPAC.	50
Figura 20 - Seções geológicas selecionadas para inicio de extração	51
LISTA DE TABELAS
Tabela 1 - Reserva geológica.	39
Tabela 2 - Configuração geométrica para lavra usada no projeto de cava.	43
LISTA DE ABREVIATURAS E SIGLAS
CaO		Oxido de Cálcio
DNPM		Departamento Nacional de Produção Mineral
DTM		Modelo Digital de Terreno
IGM		Instituto Geológico e Mineiro
IQD		Inverso do Quadrado da Distância
MgO		Oxido de Magnésio
MNT		Modelo Numérico de Terreno
Pe		Custo de Extração do Estéril
Pm 		Custo de Extração de Massa Mineral
PN		Poder de Neutralização
Ppc		Custo do Tratamento e Comercialização do Material
PVb		Valor Mineral In Situ
REM		Relação Esteiro Minério
REMem	Relação Esteiro Minério Econômica Media
ROM		Run of Mine
SiO2		Sílica
UTM		Universal Transversa de Mercator
VCMáx	Valor Máximo de Beneficio Econômico Contido
VPL		Valor Presente Liquido
VPMáx	Valor Presente Maximo do Beneficio Econômico
 
SUMÁRIO
1	INTRODUÇÃO	10
2	REFERENCIAL TEÓRICO	11
2.1	Conceitos para o Planejamento de Mina	11
2.2	Determinação e Conhecimento da Jazida	12
2.3	Modelagem Numérica de Terrenos	12
2.4	Delimitação do Corpo Mineral	13
2.5	Modelos de Blocos	14
2.6	Definição dos Limites de Lavra	15
2.7	Considerações de Viabilidade para Lavra a Céu Aberto17
2.8	Sequenciamento de Lavra	22
2.9	Avaliação das Geometrias de Lavras Otimizadas	25
3	METODOLOGIA	27
3.1	Desenho do Estudo	27
3.2	Objeto do Estudo	27
3.3	Instrumento de Coleta e Tratamento de Dados	27
3.4	Etapas do Projeto	28
3.4.1	Definição do Tema e Referencial Teórico Preliminar	28
3.4.2	Desenvolvimento do Projeto e Análise de Resultados	29
3.4.3	Apresentação do Projeto	29
4	RESULTADOS E DISCUSSÃO	30
4.1	Dados Geológicos Coletados na Pesquisa Mineral	30
4.2	Análise Estatística e Caracterização Tecnológica dos Minérios	30
4.3	Confecção do Mapa de Superfície da Área Pesquisada	32
4.4	Modelagem Geológica do Depósito	36
4.5	Estimativas de Reservas Geológicas	39
4.6	Exequibilidade do Projeto	40
4.7	Projeto de Cava Operacional da Mina	47
4.8	Sequenciamento de Lavra	50
5	CONSIDERAÇÕES FINAIS	53
REFERÊNCIAS	57
APÊNDICE A – Variograma gerado pelo software SURFER referente à campanha de sondagem rotativa.	60
APÊNDICE B – Tabela de referência aos parâmetros geométricos do projeto de cava.	65
ANEXO A – Resumo geral da campanha de sondagem rotativa	67
ANEXO B – Resultados de análises químicas	68
	
INTRODUÇÃO
A lavra de minas a céu aberto é o principal método de extração mineral empregado no país. Sua aplicação se baseia nas caraterísticas geológicas da jazida e na quantidade de material estéril a ser removido para que se possa atingir o depósito mineral.
A exequibilidade de uma mina depende dos trabalhos de planejamento executados por profissionais devidamente capacitados. Os trabalhos deverão ser desenvolvidos buscando sempre obter a otimização econômica de recuperação da jazida mineral.
Os projetos de extração devem sempre ser amparadas por estruturas de analises que garantam seu sucesso e retorno financeiro aos investidores. Cabe ressaltar a fundamental importância de se conhecer a jazida, por essa constituir a base de todo o empreendimento mineiro. 
Para auxiliar no planejamento de lavra são utilizados algoritmos desenvolvidos com o objetivo principal de aumentar a lucratividade dos projetos mineiros. Os algoritmos foram implementados a programas que utilizam dados computacionais e informações geológicas, fornecidas pela pesquisa mineral, para delimitação da cava ou pit final da uma mina. A avaliação da geometria de cava é feita através da variação dos parâmetros econômicos. 
Os fatores que influenciarão diretamente nos resultados serão apontados no relatório final de pesquisa mineral. O relatório fornecerá todas as características geológicas da jazida, cabe ao Engenheiro de Minas interpreta-las e definir o melhor modo de operação e/ou próximas etapas das atividades de lavra. 
O planejamento necessário na implantação da mina, será executado de forma subsequente, para isso será estabelecido, neste projeto, os parâmetros básicos e de vital importância, para determinação da exequibilidade técnica e econômica do empreendimento.
O projeto apresentará os estudos de determinação de jazida, as considerações que comprovarão a viabilidade de lavra, e técnicas computacionais usadas para realizar a delimitação do corpo mineral. O planejamento da mina de calcário será realizado através da união de todos os parâmetros aqui apresentados.
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REFERENCIAL TEÓRICO
Conceitos para o Planejamento de Mina
O planejamento contemplará as operações de extração, ordenando as operações de mineração e determinando o sequenciamento da extração da mina, para que com isso a escala de produção desejada possa ser alcançada. É imperativo definir as rotinas de monitoramento de produção de cada frente de lavra, a fim de permitir o controle da qualidade do run-of-mine (ROM). Essas medidas permitirão a melhoria nas condições de segurança e estabilidade dos taludes, acompanhamento da extração de estéril, minimizando custos associados ao uso de equipamentos de carregamento e transporte (BAPTISTA, et al, 2014).
O maior desafio ao se realizar o planejamento de mina é projetar a lavra e otimizar o sequenciamento de extração, de modo a assegurar a minimização da remoção de estéril, garantir a segurança necessária a equipamentos e operadores além de maximizar o valor presente liquido do minério lavrado. (SILVA, 2008)
Segundo Reis (2006) a principal atividade do projeto de desenvolvimento de uma mina a céu aberto é o planejamento da cava, sobre o qual atuam três grupos de fatores interferentes:
1. Fatores naturais e geológicos: condições geológicas, tipos de minérios, condições hidrológicas, topografia e características metalúrgicas;
2. Fatores econômicos: teor do minério, tonelagem de minério, relação estéril/minério, teor de corte, custo operacional, investimento, lucro esperado, escala de produção e condições de mercado;
3. Fatores tecnológicos: equipamentos, ângulo de talude, altura da bancada, greide (inclinação) das estradas, limites da propriedade e limites da cava.
O conhecimento da jazida é a base de todo empreendimento, por meio dele é possível realizar os demais estudos que determinarão a viabilidade técnico-econômica de todo projeto. Sendo o projeto realizável, a fase seguinte busca estabelecer a maneira mais econômica e rendável, nela é teorizada a programação de lavra e produção, estimativas de custo e determinação da viabilidade econômica do projeto (CURI, 2014).
A fase de planejamento oferece a oportunidade de minimizar os custos e capitais de investimento; e de maximizar a operacionalidade e lucratividade do empreendimento. É também fase de atenção, pois desastres técnicos e financeiros estão diretamente ligados a planejamento feito de forma errada, podendo esse viabilizar projetos inviáveis ou então provocar o abandono de reservas minerais em potencial (CURI, 2014). 
Determinação e Conhecimento da Jazida
Planejar é prever o futuro, sendo assim, o plano de lavra deve se basear em estudos confiáveis, com precisão que garantam a implantação de uma mina. Pode se destacar, inicialmente, o conhecimento da reserva mineral, por constituir a base de sustentação de todo o empreendimento (CURI, 2014).
O método de pesquisa empregado depende do tipo de jazimento existente, esse método deve ser seguro, objetivo, rápido e econômico para que se possa minimizar custo e garantir a segurança das informações. As sondagens realizadas devem levar em consideração o tipo de rocha e possíveis variações no maciço, para assegurar a correta determinação dos volumes e variação de teores (CURI, 2014).
A delimitação dos depósitos minerais é a principal tarefa executada pelo engenheiro durante a avaliação geológico-econômica. A análise e a correta interpretação dos dados disponíveis permitirão a determinação da forma do deposito mineral; seus limites e as dimensões da jazida em estudo. Os principais elementos geológicos considerados nessas ponderações são: estruturais (falhas e fraturas); mineralógicas (tipos de minerais-minérios); litológicos (tipos de rochas); graus de alteração; e faturamento (SAD & VALENTE, 2007).
Os limites primários de um depósito são estabelecidos pela litologia, acamamento, estruturas e variações anômalas no teor, enquanto os limites secundários, de interpretação mais difícil, estão relacionados a variações gradativas nos teores, limites irregulares de mineralização ou contornos do corpo mineralizado. (Vallée; Côte, 1992 apud Curi, 2014, p. 47).
Modelagem Numérica de Terrenos
O modelo numérico de terreno (MNT) trata-se da representação, feita por computador, de uma distribuição de um fenômeno espacial que ocorre dentro de uma área ou superfície geográfica. Dados de relevo, informações geológicas, levantamento plano altimétricos e dados geofísicos e geoquímicos são exemplos típicos de fenômenos representados por um MNT (FELGUEIRAS, 1994).
Dentre alguns usos do MNT pode-se citar (BURROUGH, 1986 apud FELGUEIRAS,1994):
· Armazenamento de dados de altimetria para gerar mapas topográficos;
· Elaboração de mapas de declividade e exposição para apoio a análise de geomorfologia;
· Análises de variáveis geofísicas e geoquímicas;
· Apresentação de modelo tridimensional do terreno.
O modelo numérico de terreno (MNT) chega a umalto nível de fidelização de comportamento da superfície topográfica devido a seu padrão de representação matemática. Utilizando símbolos geométricos e cálculos estatísticos o modelo numérico de terreno não gera ambiguidade, possibilitando a modelagem com rigorosa veracidade (FELICISIMO, 1994). 
A criação de um modelo numérico de terreno (MNT) é uma das formas de se elaborar projetos, sendo o principal objetivo, conhecer as características do terreno onde se deseja implantar o empreendimento. A partir do modelo gerado é possível calcular volumes, áreas, desenhar perfis e seções transversais, gerar mapas e obter a perspectiva tridimensional da área (FELGUEIRAS, 1994).
Os dados fornecidos pelas sondagens e as analises da superfície, representarão a variação de um fenômeno espacial de interesse. Os dados coletados deverão representar de forma significativa a superfície que se deseja modelar, para isso deve-se considerar a quantidade e localização das amostras (FELICISIMO, 1994).
As fontes de dados mais usadas para a modelagem digital de terrenos são: arquivos digitais; bases topográficas com pontos notáveis de máximo e mínios; levantamentos de campo, transformados em informação digital. Os dados são representados pelas coordenadas XYZ, onde Z caracteriza o parâmetro a ser modelado (FELGUEIRAS, 1994).
Delimitação do Corpo Mineral
Frequentemente geólogos e engenheiros de minas se deparam com um problema rotineiro, como delimitar o corpo mineral além de como avaliar a quantidade e qualidade das variáveis analisadas. Vários métodos são utilizados para definir os limites de um dado corpo mineral (SOUZA, 2013).
Até os anos 1960 os limites de lavra eram determinados manualmente. Entretanto, a partir de 1964, diversos métodos de definição dos limites da lavra foram aparecendo e sendo aperfeiçoados gradativamente em razão, principalmente, da evolução da informática e da geomatemática. Isso foi possível porque foram desenvolvidos algoritmos específicos para a mineração, aplicando, sobretudo, as técnicas de simulação e programação dinâmica (CURI, 2014, p.148).
Segundo essa concepção de otimização, existe uma série de algoritmos e softwares desenvolvidos que se propõem a atingir o objetivo de maior lucratividade possível (SOUZA, 2013).
Antes de usar qualquer aplicativo ou software para delimitação de uma jazida, e necessário um arquivo de furo de sondagens, contendo informações das coordenadas, direção, inclinação dos furos. O arquivo de superfície deve ser criado a fim de se determinar o contorno superficial da jazida, esse arquivo é opcional já que as analises são diretamente baseadas em sondagem que determinarão a possível superfície que recobre a jazida mineral. Com o arquivo de composição criado baseado em zonas que delimitam o domínio ou amplitude da jazida, é obtido o modelo de blocos que deve ser preenchidos com os atributos de interesse. O tamanho do bloco também se relaciona com a quantidade e qualidade das informações disponíveis para a estimação das variáveis de interesse (CURI, 2014).
Modelos de Blocos
O modelo de blocos é a base do planejamento moderno de minas a céu aberto. O modelo busca representar as propriedades e características do deposito mineral. A análise do corpo de minério resultou no desenvolvimento de uma grande variedade de algoritmos e softwares de determinação de cava ou pit final de mina (THORLEY, 2012). 
O uso dessa ferramenta para aperfeiçoar o processo de extração mineral tem como objetivo maximizar o valor da reserva mineral e este é o maior desafio do planejamento de lavra. Para se alcançar esse máximo, há que se considerar todas as restrições, como aquelas em virtudes da análise de estabilidade dos taludes, do método de lavra a ser indicado e ações de preservação ambiental e de interesse da comunidade (CURI, 2014).
A figura 1 apresenta o modelo de blocos conceitual e como é feita a disposição dos blocos dentro de uma malha devidamente espaçada.
Figura 1 - Modelo de blocos conceitual
Fonte: Souza, 2013
O modelo de blocos armazenará parâmetros técnicos de toda área pesquisada, como por exemplo: coordenadas; teores estimados; densidade; umidade; recuperação além de informação sobre interpretações geológicas dos furos de sonda. Incorporando essas informações aos parâmetros econômicos torna-se possível encontrar o valor de cada bloco através da utilização de uma função benefício (SOUZA, 2013).
Essa função atribui a cada bloco do modelo um valor líquido (positivo ou negativo) considerando as receitas e descontando os custos. Assim, o modelo valorizado economicamente é a base para os métodos computacionais ou algoritmos de otimização de cava a céu aberto (SOUZA, 2013).
	
Definição dos Limites de Lavra
A determinação do projeto de cava otimizada é uma das mais importantes tarefas dentro do processo de planejamento de lavra a céu aberto. O projeto precisa ser continuamente ajustado ao longo da vida útil da mina, devido a alterações e disponibilizações de novas informações geológicas, dentre outros motivos (SILVA, 2008).
A definição do limite de lavra estará ligada a exequibilidade técnica que maximize o valor da função beneficio econômico do projeto, desde que se leve em consideração as condições do contorno do deposito mineral, sendo assim, a geometria final da cava será determinada pela relação de minério recuperado e volume de estéril que deverá ser removido para garantir a estabilidade das escavações e acesso a zonas mineralizadas (CURI, 2014).
As metodologias de otimização de cava final, utilizadas para a determinação da geometria de lavra, não garante a viabilidade da lavra de minas por não considerar o valor do investimento e nem o valor econômico das reservas em função do tempo. 
Matheron (1976) idealizou a metodologia da parametrização técnica das reservas, que separa a parametrização técnica da avaliação econômica. Primeiramente, as diversas geometrias são pré-selecionadas e, posteriormente, são avaliadas do ponto de vista econômico-financeiro. Essa metodologia se baseia no conteúdo mineral recuperável de cada bloco de lavra e dos volumes de minério e estéril.
Como dito posteriormente, o principio do modelo é a busca por geometrias com diferentes volumes totais, maximizando, em cada caso, seu conteúdo mineral. Num caso real, é possível definir inúmeras cavas com mesmo volume (minério e estéril), porem apenas uma delas maximiza a quantidade de mineral contido recuperável (THORLEY, 2012).
De acordo com Prati (1995), as etapas de seleção de uma geometria de lavra são as seguintes:
1) Validação dos diversos modelos adotados;
2) Geração de geometrias otimizadas;
3) Definição dos critérios de avaliação;
4) Definição da sequencia de lavra;
5) Avaliação das geometrias otimizadas por indicadores de desempenho;
6) Operacionalização da cava selecionada;
7) Aperfeiçoamento continuo dos modelos adotados e reavaliação periódica.
Quanto aos critérios de avaliação de uma geometria de lavra, cabe destacar o valor máximo do beneficio econômico contido (VCMáx) e o valor presente máximo do benéfico econômico (VPMáx).
O critério de avaliação VCMáx, avalia a maximização da recuperação das reservas econômicas considerando o valor do dinheiro submetido a uma taxa de juros no tempo e objetiva a maximizar o valor presente dos fluxos de caixa obtidos, dessa forma, as cavas de VCMáx correspondem à geometria de lavra que agrada principalmente aos detentores dos direitos minerários e à sociedade em geral, que se beneficia com os impostos e empregos gerados a longo prazo (CURI, 2014). 
O critério VPMáx considera o valor do dinheiro submetido a uma taxa de juros no tempo e objetiva maximizar o valor presentes dos fluxo de caixa obtidos. A busca pelo aumento da rentabilidade a um curtíssimo prazo de tempo, fez desse critério o mais utilizado pela indústria mineral (CURI, 2014).
 Normalmente o critério VPMáx se contrapõe ao critério VCMáx, pois privilegia geometrias de lavra de menor volume e de teor médio mais elevado. O critério seleção da geometria de lavra, que maximize o valor econômico de umprojeto de lavra, é a principal proposta dos métodos que propõem a definição dos limites de lavra, e deve ser preferencialmente, utilizado para definir as reservas que serão responsáveis pelo retorno do capital investido e pela consolidação do empreendimento, e não necessariamente da cava final (CURI, 2014).
Considerações de Viabilidade para Lavra a Céu Aberto
A lavra a céu aberto é justificável, tecnológico e economicamente, quando os depósitos minerais estão na superfície ou a uma profundidade moderada, desde que a espessura do material que o recubra, não exceda um certo limite (CURI, 2014).
A geometria da cava da mina é influenciada por vários fatores. Obviamente o material de capeamento deverá ser removido previamente, liberando o minério subjacente. Um adequado espaço de operação é necessário para melhor eficiência dos equipamentos de escavação e carregamento; e os taludes da cava devem ser suficientemente seguros. A adoção de uma sequência de lavra de mina é extremamente importante tal que o desejo de resultados econômicos (lucros e custos) sejam atingidos (KOSKINIEMI, 1979).
A quantidade de estéril, a ser removida, e a quantidade de minério extraído é a principal relação na determinação da viabilidade econômica de um projeto de lavra. As condições de cada mina determinarão a relação estéril/minério máxima ou relação estéril/minério limite, que por sua vez levará em conta os custos para remoção de 1m³ de estéril em relação ao custo para minerar 1 m³ de minério (CURI, 2014).
O método de lavra deverá se adequar a forma de ocorrência do corpo mineralizado e tipo de mineralização. Entre os métodos mais conhecidos de lavra a céu aberto estão: lavra por bancada; lavra por tiras; lavra de rochas ornamentais; dragagem; e lavra por lixiviação. A escolha do método a ser adotado depende principalmente de fatores econômico-ambientais (DNPM, 2004). 
A lavra por bancadas é aplicada quando a jazida tem dimensões verticais e horizontais grandes, obrigando a retirada do minério em bancadas, bancos ou degraus. Apresenta grande vantagem econômica, pois a drenagem é natural por gravidade, o transporte é geralmente descendente e os volumes de decapeamento são pequenos, embora isso não ocorra sempre (SOUZA, 1994).
A lavra por bancadas pode ser tanto em encosta 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 (DNPM, 2004).
As bancadas são as unidades básicas em que se divide a explotação nas operações de minas a céu aberto. Pode-se constatar a existência de diferentes tipos de bancadas. As bancadas de trabalho, ou praças, são os locais onde ocorrem, efetivamente, as operações fundamentais do ciclo de lavra, ou seja, perfuração, desmonte, carregamento e transporte. Já as bancadas de contenção são dimensionadas com a principal função de reter os materiais que, porventura, deslizem de bancadas superiores; enquanto as bancadas ou bermas de segurança tem a função de manter o ângulo geral de talude, contribuído assim para a estabilidade geral do pit (CURI, 2014).
Segundo DNPM (2004), dentre os fatores de maior importância nas determinações geométricas na lavra a céu aberto, cabe destacar:
· Ângulo de Talude – Deve ser dimensionado para que permita a continuidade das operações realizadas em seu nível ou em níveis inferiores e superiores, permanecendo estável enquanto durarem as operações de lavra e após seu fechamento.
· Berma - A berma quebra a continuidade do talude, ajudando na estabilidade, segura blocos de rochas que possam se soltar e facilita a drenagem. Serve também de acesso aos diferentes níveis.
· Praça - É a maior área de manobras dos equipamentos ou a área de cota inferior e que dá acesso a todas as frentes da mina.
· Bancada - Porção da rocha formada por duas bermas consecutivas, tendo um ângulo de talude próprio e onde é possível realizar o desmonte da rocha.
· Vias de acesso - são desenvolvimentos básicos que permitem atingir a jazida. O desenvolvimento da lavra e o acesso às pilhas de estéril dependem do sistema de acesso à mina. O planejamento do sistema de acesso está vinculado, principalmente, às necessidades de desenvolvimento de frentes de lavra, remoção de estéreis e de conciliar a otimização com a racionalidade operacional. A largura da via deve ser, pelo menos, dois metros superior à maior largura da maior maquina que circula nela. 
A figura 2 mostra uma seção típica de um talude de uma mina, com os parâmetros geométricos de maior importância (COSTA 1979 apud CURI, 2014).
Figura 2 - Principais elementos geométricos de uma lavra de mina a céu aberto por bancadas
Fonte: Adaptado de Costa (1979).
· Ângulo geral de talude (α) – definido com ângulo que uma reta que passa pelas cristas dos bancos faz com a horizontal. Esse ângulo é determinado baseando-se em estudos geotécnicos. O ângulo deve permitir a estabilidade das escavações durante o tempo mínimo igual a vida útil da mina.
· Ângulo de talude entre bermas, ou bancos de lavra (β) – definido como o ângulo que a face do banco faz com a horizontal. O valor é definido com base no tipo de maquinário de escavação e o material a ser escavado de forma q manter a estabilidade da face do banco por um período mínimo de tempo igual ao tempo de operações de lavra naquele banco.
· Ângulo da berma (γ) – é o ângulo que o piso da berma faz com a horizontal, seu valor deve ser tal que permita o escoamento das águas para a canaleta sem provocar erosão no piso da berma.
· Canaleta (C) - posicionada longitudinalmente ao pé de cada banco, destinada a coletar as águas anteriormente referidas e conduzi-las para fora da área de lavra. É comum, e recomendado, criar frisos, posicionados no entorno dos bancos, para que assim a possa-se orientar a drenagem das águas. As caneletas devem ser posicionadas a uma distancia adequada dos pés dos bancos de maneira que não sejam obstruídos por qualquer tipo de movimento de massas da face do banco superior.
· Largura da berma (L) - dimensionada de maneira tal que permita o acesso de equipamentos destinados à remoção dos materiais que por ventura escorreguem. Outra função é evitar que tais escoamentos atinjam os níveis seguintes. 
· Altura da bancada (H) - Parâmetro de grande importância na segurança e economicidade das operações. Deve ser dimensionada para que os fenômenos de instabilidade tenham efeitos apenas locais, além de adequado ajuste entre a escala de produção desejada e os equipamentos de lavra disponíveis.
· Ângulo de caída das canaletas. (δ) - 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.
O parâmetro relação estéril/ minério (REM) é amplamente usado no ramo da mineração. Representa o montante de material desprovido de valor econômico (estéril) que deverá ser removido, para liberar uma unidade de minério (CURI, 2014).
A figura 3 apresenta a representação da camada de estéril sobre o corpo mineralizado (IGM, 1999).
Figura 3 - Representação da camada de estéril sobre o minério em uma mina.
Fonte: IGM – Instituto Geológico e Mineiro (1999)
A equação 1 representa a razão básica de calculo da relação estéril minério de um deposito mineral.
	
	REM = volume de estéril removido a um profundidade d
 volume de minério removido a uma profundidade d
	(1)
A relação estéril/minério (REM) determinará os parâmetros de recuperação e viabilidade econômica da lavra. A relação é influenciada diretamente pela definição da geometria e conduzira a modificações no dimensionamento do pit final da cava, tendo em vista as metas e resultados que se pretende obter (CURI, 2014). 
Sob o ponto de vista geométrico, é analisado a relação estéril/minério econômica média (REMem), que representa a relação global entre todo o volume de estéril e toda a tonelagem de mineral extraída. A relação econômica média realizaajustes de variações causadas por diferenças na REM em momentos diferentes da explotação de uma jazida (CURI, 2014).
Segundo CURI (2014), para se determinar a geometria da lavra, as seguintes etapas devem ser executadas:
a) Cálculo da REM econômica media (REMem):
	
	REMem = PVb – (Pm + Ppc + B) / Pe
	(2)
onde: 
PVb : valor do mineral in-situ, função do preço de venda e recuperação global ($/t);
Pe : custo de extração do estéril: desmonte, carregamento e transporte para a pilha de estéril ($/m³);
Pm: Custo de extração da massa mineral útil e transporte para o local de venda ($/t);
Ppc: custo do tratamento e comercialização do material útil por tonelada ($/t);
B: beneficio por tonelada ($/t).
b) Determinação da profundidade máxima em função da REMem e atendendo aos ângulos de talude máximos.
c) Desenho da cava final de explotação em três dimensões.
d) Determinação das geometrias e cálculo das quantidades com base na criação de um modelo tridimensional. 
e) Se os valores forem aceitáveis, mantém-se o desenho final da cava. Caso contrário, altera-se a profundidade e/ou os ângulos de talude e redesenha-se o projeto.
A determinação da escala de produção de um empreendimento minério é estabelecida em razão das reservas minerais, da conjuntura tecnológica e econômica, e, em particular, da pesquisa de mercado, tendo como objetivo principal a maximização do valor presente liquido (VPL), assim o valor atual estará em função da taxa de produção (CURI, 2014).
Em 1977, Taylor estabelece uma regra empírica bem simples, baseando-se nos grandes depósitos de cobre profirítico, para estimar em nível bastante preliminar o ritmo da produção ou a vida útil de uma mina (RUDENNO, 2009, apud CURI, 2014). 
Taylor determinou que a vida útil em anos (n) é igual a uma constante (6,5) multiplicada pela raiz quádrupla das reservas (G) em milhões de toneladas (com variação de 20%).
	n = 6,5 x 4√G (+/-20%)
	(3)
A regra de Taylor pode também ser expressa em termos de capacidade de produção anual (C) em toneladas (t) segundo a relação:
	C(t) = 0,147 * G 0,75
	(4)
É importante destacar que o ritmo de produção definido pela formula de Taylor não leva em consideração o teor médio do depósito nem o tipo de minério. Serve tanto para comodities, como o ferro, cobre, fosfato e alumínio, quanto para minérios de baixo teor como o ouro e o diamante (GIRODO, 2006 apud CURI, 2014).
Sequenciamento de Lavra
De posse da cava final, o próximo estágio é determinar a maneira que a mina será desenvolvida. Sabe-se que a cava ótima fornece a máxima lucratividade, entretanto essa cava não é lavrada de uma só vez. Assim, existem inúmeras formas de se realizar o sequenciamento tendo como cava final a cava gerada na otimização (SOUZA, 2013).
A finalidade principal do sequenciamento de lavra é estabelecer uma estratégia de escavação com frentes de lavra suficientes para atender à produção requerida e para estacionarização dos parâmetros. A subdivisão das reservas em cavas notáveis, ou subconjuntos de blocos pode servir de guia para o sequenciamento de lavra (CURI, 2014).
Para a definição do caminho a escolher, devem ser feitas simulações, servindo-se das cavas otimizadas como guia para o sequenciamento de lavra segundo o planejamento estratégico proposto. Devem ser considerados os requisitos de produção para que as necessidades operacionais possam ser estabelecidas.
O sequenciamento de lavra tem como finalidade ultima a estacionarização de parâmetros, a fim	 de fornecer minérios dentro das características (médias) esperadas. A estacionarização tem a ver com união (mistura, ou blendagem) de diferentes minérios para a obtenção de medias. As técnicas de estacionarização, seguidas das técnicas de homogeneização, que objetiva a atenuação de variâncias, fornece a planta fluxos estáveis e constantes de minério (GIRODO, 2006, apud CURI, 2014).
Figura 4 - Exemplo de uma cava dividida em várias sequencias de extração.
Fonte: Hustrulid & Kuchta, 2006.
Adilson Curi (2014) definiu três metodologias para o sequenciamento na lavra de minas a céu aberto, esses métodos podem ser classificados pelo tipo de lavra ou com base na relação estéril/minério (REM). 
As figuras proposta, para cada tipo de sequenciamento, representam um corpo mineralizado em que se destacam os blocos de minério originados com base no corpo de minério, veio vertical, mineralizado. 
· Lavra por níveis/ REM decrescente: também denominado método de decapeamento total, esse método demanda que cada banco de minério seja lavrado em sequência e que todo o estéril em particular desse banco seja removido até os limites de cava ótima. O talude final, em cada nível, é atingido sucessivamente período após período. Nota-se que a relação estéril minério descresse, no primeiro banco ela é 12/1, no segundo banco 10/1, no terceiro banco 8/1 e assim por diante até atingir o sétimo banco, onde a relação estéril minério será 0/1. 
Figura 5 - Exemplo de lavra por níveis/REM decrescente.
Fonte: Curi, 2014, p.188
· Lavra por cavas/REM crescente: a remoção do estéril somente é praticada em função da necessidade de se realizar o avanço em direção ao minério do nível subsequente. A lavra é realizada de forma que à cada sequenciamento de cava o material estéril será removido para que assim a estabilidade dos taludes seja alcançada. O trabalho nos taludes de estéril, em cada nível, poderá ser mantido respeitando os taludes gerais da cava final, ou poderão ser mais suaves. A relação estéril/minério aumenta a medida que a cava se aproxima do seu pit final, passando de 0/1 no primeiro nível para 12/1 no sétimo nível. 
Figura 6 - Exemplo de lavra por cavas/REM crescente.
Fonte: Curi, 2014, p.190
· Lavra de REM constante: esse método tem como principal característica o objetivo de manter uma média controlada entre a remoção do estéril e a retirada do minério, o que possibilita o dimensionar os equipamentos de forma segura e sem surpresas. Cada fase do sequenciamento mantem a relação estéril/minério constante e igual a 6/1. A lavra constante deverá levar em consideração a estabilidade do talude, logo os blocos de estéril e minério a serem removidos deveram respeitar esse limite.
Figura 7 - Exemplo lavra de REM constante.
Fonte: Curi, 2014, p.192
Na pratica atual, o melhor método aplicado a um grande corpo de minério é aquele que se consegue uma REM baixa no início e no fim da vida útil da mina. Trata-se de um método de sequenciamento que tenta constituir uma REM baixa no período inicial da lavra, mas subindo gradualmente, até estabilizar-se por um período intermediário. Tal REM tende a baixar novamente à medida que se aproxima da exaustão da mina. (CURI, 2014).
Avaliação das Geometrias de Lavras Otimizadas
A avaliação da geometria da cava otimizada, os parâmetros econômicos, tais como teor de minério e quantidade de recuperação da reserva, são sistematicamente modificados, um de cada vez, dessa forma uma cava é projetada após cada mudança. A saída da avaliação do projeto é uma série de cavas na qual cada cava possui seu próprio potencial de ser minerada sob condições econômicas específicas. A avaliação de projetos de cava pode ser descrita como uma parametrização respeitando os parâmetros econômicos (WANG & SEVIM, 1995 apud PERONI et al, 2012).
O planejamento de uma mina tem como objetivo principal a projeção dos seus limites e o sequenciamento da lavra, definindo também a taxa de produção e recuperação. Existem muitas decisões a serem tomadas ao se planejar uma mina. Para cada decisão, haverá por definição, o melhor plano, que resultará em um maior retorno financeiro. Todas as decisões estarão ligadas, de modo que a alteração de uma delas afetará todas as outras. A otimização de uma lavra usa esse artificio na avaliação de geometrias de lavras (CARMO et alI, 2006) 
Gama (1986), sugere implementar uma metodologia de avaliação permanente de lucro em uma mina em operação. Esse método deve determinar o que se pode denominar lucro-base, que deve corresponder ao valor aceitável para a corporação, empresa e/ou investidores.Como em cada situação pode haver mais de uma solução que conduza ao lucro-base, devem ser fornecidas alternativas para a escolha, em razão de critérios administrativos específicos ou de decisões de responsabilidade gerencial ou organizacional. Para exemplificar, classificam-se os principais problemas que afetam o lucro na mineração em três grupos:
Figura 8 – Fluxo dos principais problemas que afetam o lucro na mineração.
Fonte: Adaptado de Gama, 1986.
À medida que a mina é lavrada, novas informações sobre a reservas são obtidas, o que leva a constantes alterações do plano original. O planejamento deve ser visto como um roteiro de operações, composto por premissas estabelecidas sobre uma determinada perspectiva de produção e extração. Entretanto, trata-se de uma fase decisiva em um projeto de mineração, pois nela se fixam as bases para o calculo de todas as outras fases do projeto que dela dependem (COSTA, 1979 apud CURI, 2014).
METODOLOGIA
O estudo é desenvolvido a partir do relatório final de pesquisa mineral. O documento fornecerá toda a base de informações necessárias para conseguir os resultados esperados para definição de viabilidade técnico econômica do projeto.
Desenho do Estudo
A pesquisa quantitativa é usada de forma predominante, tendo em vista que as análises se baseiam em dados matematicamente definidos. O objetivo exploratório deste trabalho é proporcionar maior esclarecimento dos estudos necessários para realização de um planejamento de lavra. 
O principal instrumento de coleta de dados será o relatório final de pesquisa mineral, usado como fonte primária de informação que fornecerá os parâmetros fundamentais do estudo.
O trabalho abordará enfaticamente a fase de planejamento de lavra a céu aberto, assim o mineral analisado na pesquisa mineral será descrito de forma secundária. A descrição das analises do depósito mineral, feito pelo relatório final de pesquisa, serão apresentadas durante a segunda fase do projeto.
Objeto do Estudo
Realizar o planejamento de lavra de mina, apontando os principais parâmetros a serem analisados no projeto, a fim de determinar todas as etapas descritas anteriormente de forma clara e concisa. 
No trabalho: os dados topográficos, advindos do relatório final de pesquisa mineral, serão tratados pelo software SURFER; a cubagem do deposito foi estabelecida no relatório final de pesquisa mineral, nele foi utilizado o software DATAMANIE; a delimitação do projeto de cava será realizada pelo software SURPAC; o sequenciamento de lavra e avaliação da geometria proposta serão os procedimentos adotados para a finalização e determinação da viabilidade do projeto.
Os resultados obtidos serão descritos e apresentados de forma sequencial, obedecendo ao fluxo de informações apontadas no referencial teórico. 
Instrumento de Coleta e Tratamento de Dados
Fonte primaria de dados, o relatório final de pesquisa mineral, fornece toda base de informações necessárias para o inicio do projeto. A fonte e o local, onde foi realizada a pesquisa mineral, não serão revelados devido exigência da empresa que a forneceu. Essa restrição não afetará os resultados esperados, pois o objetivo deste trabalho é desenvolver o planejamento de lavra e apontar os principais fatores que influenciam na determinação de viabilidade do projeto.
O levantamento bibliográfico, baseado principalmente nos estudos realizados pelo Prof. Dr. Adilson Curi, foram apresentados anteriormente e serão aplicados como parâmetros principais para a realização do trabalho.
Serão usados os programas: SURFER e SURPAC para interpretação dos dados geológicos e delimitação da cava. A avaliação da geometria será feita de modo sistemático para que assim possam ser determinadas as alterações sofridas e apresentar os possíveis resultados.
Etapas do Projeto
O desenvolvimento do projeto abordará, de forma geral, os principais temas e etapas do planejamento de lavra de mina a céu aberto. Para tanto o trabalho foi dividido em três etapas:
Definição do Tema e Referencial Teórico Preliminar
A escolha do tema tem como principal justificativa e objetivo proporcionar a familiaridade com as técnicas e parâmetros de análises necessários para a realização do planejamento de lavra de mina a céu aberto.
Serão selecionados artigos, dissertações e livros de autores nacionais e internacionais como base para o referencial teórico necessário para o desenvolvimento do trabalho. O projeto apresentará os principais parâmetros e estudos propostos pelos autores para realização do planejamento de lavra. 
O acompanhamento técnico do orientador será feito à medida que o trabalho for desenvolvido. As correções e demais alterações propostas serão realizadas durante todo o período de desenvolvimento do projeto.
Para melhor compreensão das atividades de lavra e geometria de minas, serão realizadas visitas a empresas mineradoras na região a fim de verificar a execução dos trabalhos de planejamento de lavra e sequenciamento de extração mineral.
Desenvolvimento do Projeto e Análise de Resultados
Os parâmetros de planejamento propostos no referencial teórico serão apontados de forma sequencial ao decorrer do trabalho. O foco principal será a determinação do limite de cava com a utilização do programa de determinação do pit final da mina. Será analisada a relação estéril minério e a profundidade máxima da cava obedecendo as características geológicas da jazida.
A avaliação da geometria de cava proposta será realizada através de alterações nos fatores geológicos e econômicos da jazida, tais como, teor de minério e qualidade do maciço rochoso. 
Determinada a melhor geometria de cava para o projeto, o planejamento de mina seguira através da determinação do sequenciamento de lavra, tendo em vista as considerações de viabilidade técnica para execução do método de lavra a céu aberto. Os resultados serão apresentados à banca examinadora composta pelos professores do curso de graduação em Engenharia de Minas.
Apresentação do Projeto
A compilação dos dados e resultados obtidos, são apresentados neste trabalho, nele são descritos os resultados encontrados durante a execução das atividades.
A elaboração do projeto busca apontar de forma clara os resultados obtidos durante todo seu desenvolvimento.
Foi realizada a apresentação previa para qualificação do trabalho, para que assim a banca examinadora avalie o desenvolvimento do mesmo antes da apresentação e defesa do trabalho.
 O projeto será apresentado aos professores da banca examinadora, apontando todos os pontos principais e resultados encontrados. Será feita avaliação e correção por meio de observações feitas nas vias impressas do trabalho, correções essas apontadas pelos examinadores.
RESULTADOS E DISCUSSÃO
Dados Geológicos Coletados na Pesquisa Mineral
O conhecimento geológico da jazida busca a descrição geológica-estrutural dos tipos de rochas presente, para isso foram sistematicamente descritos e analisados os litotipos coletados nos pontos de investigação ou área de pesquisa, podendo eles estar em superfície ou subsuperfície.
As informações foram coletadas através do emprego de sondas rotativas diamantadas, onde a área com maior concentração de afloramentos foi definida como área-alvo para os trabalhos de coleta de dados litológicos.
O objetivo básico da investigação é de determinar:
· a tipologia e espessura local do capeamento e dos litotipos do substrato rochoso;
· permitir a melhor recuperação dos testemunhos e a coleta de amostras para caracterização química do minério; e
· definir/confirmar os limites de ocorrência e/ou a continuidade lateral dos distintos litotipos de calcário e demais litotipos na área-alvo.
Ao todo foram executadas 44 sondagens rotativas diamantadas, com um total de 1.845 metros lineares de perfuração. Todos os testemunhos recuperados foram submetidos à descrição litológica. 
Após a coleta, 115 amostras de rocha carbonáticas foram efetivamente submetidas a analises químicas. As analises efetuadas sobre as amostras concentraram-se na determinação de CaO, MgO, SiO2 e avaliaçãodo PN ( Poder de Neutralização).
A definição dos litotipos carbonáticos foi feita com base nos teores de Oxido de Cálcio (CaO) e Oxido de Magnésio (MgO) obtidos a partir do universo amostral das rochas carbonáticas submetidas à caracterização química.
Análise Estatística e Caracterização Tecnológica dos Minérios
A análise estatística básica é realizada com o objetivo de caracterizar e descrever estatisticamente a distribuição dos dados obtidos e definir os distintos litotipos existentes.
Dentro desse cenário foram elaborados diagramas de dispersão considerando as distribuições entre Oxido de Cálcio relacionado com Sílica (CaO x SiO2); e Oxido de Cálcio relacionado com Oxido de Magnésio (CaO x MgO). O objetivo é diferenciar os litotipos presentes na sequência das rochas carbonáticas. 
O gráfico 01 apresenta a dispersão de MgO em relação a CaO:
Gráfico 1: Dispersão de Oxido de Cálcio em relação ao Oxido de Magnésio (CaO x MgO)
Fonte: Relatório final de pesquisa mineral
O gráfico 01 de dispersão CaO x MgO, evidencia a presença de uma ampla faixa de variabilidade para o MgO e permite estabelecer uma subdivisão da sequência carbonática em distintos fácies identificados pelos seguintes litotipos e teores
· Calcário Calcítico: CaO ≥ 43% e MgO < 9%
· Calcário Magnesiano: 37% ≤ CaO ≤ 43% e MgO < 14%
· Calcário Dolomítico: 25% < CaO < 37% e MgO > 14%
O gráfico 02 apresenta a proporção de sílica (SiO2) em relação a proporção de Oxido de Cálcio:
Gráfico 2: Proporção de Sílica em relação ao Oxido de Cálcio (CaO x SiO2)
Fonte: Relatório final de pesquisa mineral
A relação de CaO x SiO2, estabelece que a sequência carbonática é predominantemente formada por termos pouco silicosos, prevalecendo uma população amostral com SiO2 < 2%. A determinação da quantidade de sílica presente na rocha é de grande importância na determinação dos tipos de equipamentos necessários nas linhas de beneficiamento do material rochoso.
Os demais litotipos identificados na área pesquisada e não submetidos à amostragem foram descritos da seguinte forma:
· Solo ou Capeamento: materiais inconsolidados de composição areno-argilosa e sem estrutura (solo de alteração e/ou saprolitos) que capeiam a sequência metassedimentar; nessa categoria enquadram-se também os materiais associados a prováveis zonas carstificadas obtidos em algumas sondagens localizadas no subdomínio carbonático. 
· Xisto: rochas predominantemente xistosas – biotita xistos, biotita quartzo xisto e clorita e suas alterações (saprolito e/ou solo).
Confecção do Mapa de Superfície da Área Pesquisada
Os mapas de superfície são confeccionados para que se possa observar o relevo da zona pesquisada sendo essa futuramente a zona onde será aberta a cava para extração mineral. São usados sistemas de cálculos matemáticos denominados modelos numéricos de terrenos, os cálculos são realizados por softwares computacionais. 
O primeiro passo, para a confecção do mapa de superfície, é a inserção dos dados das coordenadas XYZ, isso se da pela necessidade de conhecer a posição do local amostrado, para que esse espaço seja georeferenciado. 
As coordenadas XYZ, serão inseridas no software SURFER, o programa estimará os dados e fornecera os resultados a partir dos valores presentes nos campos: Leste (X); Norte (Y); e Cota (Z).
O software SURFER é um programa de plotagem de superfícies tridimensionais e elaboração de contornos através do uso de malhas. O programa relaciona os dados XYZ espacialmente irregular, em uma malha regularmente espaçada. A partir das coordenadas do ponto e dos valores assumidos pela variável nesses pontos, pode-se obter um mapa de distribuição espacial para cada variável. As coordenadas inseridas estão no sistema de referenciamento UTM (Universal Transversa de Mercator).
O SURFER, contem um pacote de ferramentas que auxiliam na confecção de gráficos que são utilizados para confecção de mapas, facilitando o trabalho do técnico e reduzindo tempo de processos através da utilização de algoritmos matemáticos para gerar as curvas de nível. 
O programa permite a importação de planilhas de diversos aplicativos. Para o desenvolvimento deste trabalho os dados foram inseridos em uma planilha do EXCEL, e essa passou a ser a base de dados para o referenciamento de informações diretamente coletadas em campo.
A tabela que resume a campanha de sondagem pode ser encontrada no ANEXO A - Resumo Geral da Campanha de Sondagem Rotativa. Nela estão determinadas: o local do furo de sondagem; as coordenadas; sua extensão/profundidade; e o número de amostras coletadas no furo. 
Para a confecção do mapa são usados os dados:
· Leste – Referido neste trabalho como X;
· Norte – Referido neste trabalho como Y;
· Cota – Referido neste trabalho como Z.
Com os dados inseridos no programa, é possível exibir os pontos de coleta de amostragem. A figura 09 apresenta a determinação da área e o local dos pontos de sondagem para coleta de amostras.
Figura 9 - Distribuição dos pontos de sondagem na área pesquisada.
Fonte: Autoria própria
É possível perceber uma maior concentração de pontos de amostragem em uma determinada área. Isso se deve a afloramento de rocha nessa região ou a obtenção de resultados positivos em estudos primários.
Até o momento só foram utilizados dados primários, porem a partir das coordenadas XYZ, é possível gerar uma malha que representa, de maneira mais fiel possível, a superfície da área pesquisada. 
Definidas as coordenadas de cada ponto na malha é possível então determina a curvatura mínima da superfície. A curvatura mínima de uma superfície é determinada através de cálculos matemáticos, onde admite-se que dois pontos adjacentes de um levantamento estão contidos em um mesmo arco, e este arco esta contido em um plano, no qual se conhece a inclinação e o ângulo de orientação. 
O método de curvatura mínima gera uma superfície suavizada a qual é cruzada por todos os dados, isso faz com que a interpolação gerada não represente a condição real do terreno, essa variação esta diretamente relacionada com a distância dos pontos amostrados e a quantidade de pontos. O método gera uma malha através da aplicação de equação sobre ela, afim de ajusta-la ou suaviza-la. 
O variograma é uma ferramenta geoestatística que nos permite determinar as medidas de continuidade espacial, montadas através da interpolarização dos dados, esses ajustes tão origem as curvas de nível e malhas que servirão para a construção do mapa em modelo tridimensional. Com o uso de ferramentas do software SURFER foi possível terminar o variograma dos pontos amostrais. Os resultados podem ser observados no Apêndice A.
A distribuição dos pontos e as curvas de nível geradas pelo método de curvatura mínima do SURFER são apresentadas na figura 10, representando assim o modelo digital do terreno.
Figura 10 - Distribuição dos pontos amostrados e curvas de nível do terreno.
Fonte: Autoria própria
As linhas próximas umas das outras representam área com terreno íngreme, possivelmente uma serra ou morro, enquanto as linhas de contorno mais espaçadas com zonas com ausência de linhas representam uma zona mais plana.
O método de interpolação utilizado para analises dos pontos de amostragem e determinação das curvas de nível foi o de krigagem. A krigagem é responsável pelo ajuste de valores médios das variáveis analisadas. O uso da krigagem reduz o erro de estimação e da possibilidade de uso da totalidade da informação disponível.
A modelagem tridimensional permite uma melhor visualização dos contornos da superfície topográfica da área. Através da interpolação tridimensional dos valores das coordenadas de XYZ foi possível obter a figura 11. 
Na figura 11 é possível observar a variação dos níveis sobre uma perspectiva muito mais compreensível ao olho humano. 
Figura 11 - Modelagem topográfica tridimensional da área pesquisada.
Fonte: Autoria própria
A modelagem apresentada busca retratar, com maior precisão possível, as características da superfície do depósito mineral. As linhas de contornos ou curvas de nível representam a elevação(altitude) acima de algum ponto de referência, devido a isso às linhas nunca se cruzam. As cores representam a variação altimétrica entre os contornos delimitados pelas linhas. O mapa 3D representa as características naturais da superfície, permitindo ao engenheiro a análise das características da área.
Modelagem Geológica do Depósito
Conhecido a superfície da área amostrada, é chegada a hora de conhecer sua subsuperfície, e para melhor compreensão do comportamento geológico dos litotipos carbonáticos e das suas encaixantes foram elaborados seções geológicas com o objetivo de não só avaliar as dimensões e relações geométricas do corpo mineralizado, bem como definir os demais materiais estéreis existentes na área alvo relacionados ao capeamento e xisto. 
A figura 12 apresenta as seções geológicas da região pesquisada.
Figura 12 - Seções geológicas do depósito mineral.
Fonte: Relatório final de pesquisa mineral.
A análise e a interpretação dos dados relativos às distintas fases da pesquisa permitiram determinar a forma, os limites e as dimensões das ocorrências dos litotipos de calcário na área de concentração dos trabalhos de investigação.
A interpretação geológica do deposito pode ser efetuada, por meio de desenvolvimento de correlações entre, as seções geológicas obtidas com base nas informações disponibilizadas pelas sondagens e demais parâmetros de interesse. 
Com base nas correlações, podem ser estabelecidos os contatos e o modelamento geométrico para a definição do capeamento (solo), dos estratos carbonáticos e do xisto encaixante.
O trabalho de modelagem do corpo mineralizado ou de definição dos litotipos foi executado através da construção do modelo geométrico do deposito. O modelo pode ser gerado através de software, para este foi usado o software Datamine.
O Datamine objetiva a organização dos dados geológicos, geoquímicos, geotécnicos, mapeamento, prospecção e demais dados de campo. O software permite determinar a forma, os limites e as dimensões das ocorrências dos litotipos de calcário na área de concentração de dos trabalhos de investigação.
Os dados das sondagens são inseridos no programa através de um banco de dados criado com as informações advindas da pesquisa mineral. As informações presentes no banco de dados estão presentes no Anexo B – Resultados de Análises Químicas.
O banco de dados é o conjunto de informações contendo os dados de furos de sondagem, tais como: teores; extensão do corpo; número de amostras coletadas em cada furo; descrição do local onde foram coletadas as amostras; além de dados georeferenciados do local do estudo.
O modelo gerado representa a subsuperfície do corpo mineral e será utilizado como base para a geração do modelo de blocos que se destina à quantificação e qualificação das reservas geológicas e do material estéril associado (capeamento e xisto).
Para modelo de blocos usado foram utilizados os padrões de blocagem e sub-blocagem com dimensões máximas de 20m x 20m x 5m, respectivamente, em X, Y e Z, e sub-blocos com dimensões até quase 10 vezes menores (2,5m x 2,5M x 0,5M). A aplicação da sub-blocagem permite um melhor ajuste dos blocos aos limites de interface dos horizontes definidos no modelo geométrico.
O modelo obtido constituirá a base para a avaliação das reservas geológicas tendo por base os critérios e premissas adotadas para o modelo de blocos.
Os parâmetros químicos e os do Poder de Neutralização (PN) a serem atribuídos a cada bloco ou sub-bloco gerados no interior dos distintos litotipos foram determinados a partir do Método IQD – Inverso do Quadrado da Distância. A base desse método está fundamentada no fato de que os teores/parâmetros de amostras de furos vizinhos, em relação a um determinado bloco do depósito, são proporcionais ao inverso das respectivas distâncias ou a uma potência destas. 
Com base na metodologia de interpolação IQD, as amostras que estiverem mais próximas a um determinado bloco terão uma contribuição de maior representatividade em detrimento das amostras das sondagens ou informações mais distantes. Esse conceito de ponderar implica na noção empírica, e nem sempre objetiva, da chamada zona de influência de um determinado ponto. 
A figura 13 mostra as seções geológicas advindas da pesquisa mineral, onde foi determinado o perfil estratigráfico dos litotipos identificados na pesquisa mineral.
Figura 13 - Seções geológicas do depósito mineral individualizadas. 
Fonte: Relatório final de pesquisa mineral.
A partir dos dados obtidos em superfície e subsuperfície foi possível estabelecer as correlações litoestratigráficas entre os distintos horizontes e observar as características de comportamento do depósito da área pesquisada.
Tomando como base as informações coletadas das quatro seções geológicas, é possível levantar considerações a respeito da área pesquisada tais como:
· A área pesquisada é caracterizada por uma sequência metassedimentar formada por xisto e por uma sequência carbonática, ambos representando os subdomínios dos xistos e subdomínio carbonático.
· O contato entre esses subdomínios se faz através de uma zona de cisalhamento gerado pelo desenvolvimento de uma falha de cavalgamento a qual o bloco carbonático foi “empurrado” sobre o bloco de xisto.
· A sequência carbonática que compõe o subdomínio carbonático é formada por metacalcários marmorizados cujo comportamento geométrico indica a superposição imbricada de lentes com variável teor de MgO.
· O corpo carbonático varia de acordo com o percentual de MgO contido, formado então por lentes e fáceis de Calcário Calcítico, Calcário Magnesiano e Calcário Dolomitico. 
Estimativas de Reservas Geológicas
Com a integração dos dados de topografia, dados de sondagens, análises químicas e a modelagem do depósito, fundamentada na elaboração de diferentes seções geológicas, foi possível então estimar as reservas geológicas nas categorias medida, indicada e inferida.
A reserva geológica, apresentada na tabela 01, corresponde a reserva geológica como um todo, neste trabalho são descritas como reservas consolidadas, correspondente ao pacote carbonático como um todo, ou seja, da integração dos distintos litotipos determinados na pesquisa mineral.
Tabela 1 - Reserva geológica.
	
Reserva Geológica Consolidada
	Teor (%)
	PN
(Poder de Neutralização)
	
Tonelagem (x106t)
	
	CaO
	MgO
	SiO2
	
	
	Medida
	40,0
	11,2
	2,2
	98,8
	9,39
	Indicada
	36,3
	11,6
	2,6
	98,0
	7,62
	Inferida
	37,6
	10,7
	3,8
	96,2
	0,96
Fonte: Relatório final de pesquisa mineral.
O capeamento estéril efetivamente associado os limites de ocorrência das reservas geológicas do minério atinge a ordem de 	6,3 x 106 toneladas.
 A relação estéril minério é uma das principais considerações que determinam a viabilidade técnica e econômica do projeto de mina a céu aberto. Os dados coletados na determinação da reserva geológica e a quantidade de capeamento torna possível a realização do calculo básico que determina a relação estéril/minério REM. 
 A reserva geológica medida é de 9,39 x 106 toneladas de minério, a quantidade de estéril associado ao limite de ocorrência das reservas é de 6,3 x 106 toneladas de estéril.
Utilizando a equação 1, proposta no referencial teórico, é possível determinar a relação estéril/minério global do deposito mineral:
	REM = toneladas de estéril 
 toneladas de minério
	(5)
	
	
	REM = 6,3 x 106
 9,39 x 106 
	(6)
	
	
	REM = 0,67
	(7)
A relação estéril/minério, apontada no calculo, remete a total recuperação da reserva mineral. Os limites de lavra e a geometria da cava, a ser planejada, serão definidos durante o desenvolvimento desde trabalho, estes parâmetros buscaram minimizar do valor encontrado na REM e a maximizar a recuperação do minério.
Exequibilidade do Projeto
O método de lavra a ser utilizado no projeto será o método de lavra a céu aberto por bancadas descendentes. Onde deverá ser realizado o decapeamentode uma parte da jazida, o suficiente para proporcionar a estabilidade do talude da primeira bancada, feita na zona de solo e rocha intemperizada, e também proporcionar estabilidade de zonas próximas à futura cava.
A exequibilidade de projetos de lavra a céu aberto, de jazidas de calcário, está diretamente ligada à possibilidade de realizar esse projeto através do método mais econômico possível. As bancadas são as constituintes básicas do método de lavra a céu aberto, nelas serão realizadas as operações fundamentais do ciclo de lavra, devendo ser projetadas de forma a manter o ângulo geral do talude do pit final da cava. 
Dois parâmetros principais foram levantados para determinar se um projeto de lavra a céu aberto é viável técnico e economicamente, são os parâmetros geométricos de lavra e o aproveitamento do minério.
A simples abertura de um corte para a construção de estrada já cria condições de instabilidade no solo e/ou rocha, para isso é necessário projetar adequadamente o corte, assim a passagem de veículos não será comprometidas por possíveis escorregamentos de massa de solo e/ou rochosa.
A cava de uma mina a céu aberto é gerada através de cortes sucessivos, realizados no deposito mineral e zonas estéreis. As aberturas no corpo mineral são realizadas utilizando técnicas que garantam a estabilidade geomecânica do maciço rochoso durante todo o período de atividade mineira.
A definição do ângulo geral do talude da cava é o primeiro grande desafio para a exequibilidade técnica do projeto. Estudos geotécnicos nos maciços que constituem o depósito mineral deverão realizados a fim de quantificar os parâmetros geomecânicos que influenciam a estabilidade da escavação nas diferentes zonas da jazida. Após o termino das atividades de extração mineral, o ângulo geral da cava deve ser redimensionado buscando assim atingir a estabilidade requerida no projeto de fechamento de mina.
Além de garantir a estabilidade, a fim de proporcionar maior segurança nas escavações, o projeto de taludes deve obedecer a critérios econômicos e ambientais requeridos para sua execução.
Dentre os critérios econômicos cabe salientar o custo unitário de lavra, neste trabalho referenciado como a quantidade de material sem valor econômico a ser retirado, de acordo com a definição do ângulo geral do talude, assim a quantidade de estéril a ser removida durante o decapeamento está diretamente relacionada ao ângulo geral do talude projetado.
Uma mesma cava pode ter diferentes ângulos gerais dependendo da frente de lavra e/ou descontinuidade muito acentuada no maciço rochoso. O projeto de cava leva em consideração a berma final e berma operacional de uma mina, as bermas operacionais possuem comprimento maior, nelas são projetadas a vias de acesso a diferentes áreas da cava, já as bermas finais são projetadas com o objetivo de conter possíveis deslizamentos de rochas e garantir a continuidade dos trabalhos nos níveis subsequentes.
A figura 14 apresenta o perfil da cava proposta para este trabalho, nela é possível notar a variação no ângulo geral, e como essa variação esta ligada a largura da berma e ao ângulo entre elas.
Figura 14 - Perfil da cava proposta no trabalho.
Fonte: Autoria própria.
Segundo Adilson Curi, a definição teórica do ângulo de talude geral (α) de uma seção ou face da cava poderia ser determinado pela seguinte equação:
	
	α1 = (arctg) H / P
	(8)
	
	Onde:
H = altura total da cava na seção considerada
P = projeção horizontal do talude geral na seção considerada 
	
A equação proposta por Adilson Curi é adotada aqui somente para a determinação do ângulo geral do talude deste projeto já que as análises necessárias para a determinação das características geomecânicas do maciço não foram definidas no relatório final de pesquisa mineral.
À medida que ocorre o aprofundamento da cava, a possibilidade de ocorrência de rupturas pode aumentar em consequência da extensão da zona de alívio das tensões causadas pela remoção do material rochoso. Para minerações de rochas calcárias, as principais estruturas desfavoráveis possivelmente encontradas são: falhas; diques; zonas de mergulho acentuado; e dolinas. 
A descompressão, causada pela escavação do maciço rochoso, provoca o aumento de tensões sobre as descontinuidades, assim, essas zonas estão sujeitas a maior deformabilidade devido ao alivio de tensões, que podem causar escorregamentos. 
O deposito mineral, descrito neste trabalho, apresenta uma zona de descontinuidade que caracteriza a jazida. A falha de cavalgamento definida no relatório final de pesquisa é apresentada na figura 14.
Figura 15 - Falha de cavalgamento do subdomínio carbonático sobre o subdomínio de xisto.
Fonte: Relatório final de pesquisa mineral.
Na figura 14, é possível notar a zona onde o subdomínio carbonático se sobrepôs perante o subdomínio de xisto. Mesmo se tratando de rochas que passaram pelo processo metassedimentação, o que proporcionou a reorganização dos cristais e consequentemente trouxe maior estabilidade à rocha, essa zona de contato entre os subdomínios merece maior atenção nos trabalho de escavação e aprofundamento de cava, haja visto que devido à descontinuidade entre os substratos rochosos, essa zona pode influenciar de forma expressiva a estabilidade do talude geral da mina.
O corpo de minério tem formato tabular com mergulho dos subdomínios rochosos de 20° sentido N-E. A análise previa, destas características, permite a determinação dos primeiros parâmetros geométricos a serem utilizados para o planejamento de cava.
Para a determinação dos parâmetros geométricos da cava foi levado em consideração: os principais equipamentos utilizados na extração de rocha calcária, o relevo da área; o subdomínio do depósito; e o comportamento da rocha. O objetivo principal é definir as principais considerações de viabilidade técnica do projeto de cava e posteriormente fazer ajustes nestes para que assim a se possa determinar a melhor geometria de cava.
A tabela 02 apresenta a pré-configuração de cava proposta para este trabalho. Os dados apresentados na tabela levam em consideração as análises feitas sobre o relatório final de pesquisa mineral; e também boas praticas da exploração mineral realizada por mineradoras no Estado do Tocantins.
Tabela 2 - Configuração geométrica para lavra usada no projeto de cava.
	Nº de Bancadas
	4
	· 1º Bancada - 5 metros, feita na zona de capeamento com inclinação de 38°
	· 2ª, 3ª e 4ª Bancada – 12 metros, feita no minério e xisto com inclinação de 15°
	Berma Final
	6 metros de comprimento
	Berma Operacional
	20 metros
	Inclinação da Rampa
	8%
	Ângulo entre Bermas 
	1%
	Cotas entre os Bancos:
	
	· 1ª bancada – entre as cotas 125 e 120
	· 2ª bancada – entre as cotas 120 e 108
	· 3ª bancada – entre as cotas 108 e 96
	· 4ª bancada – entre as cotas 96 e 84
	Profundidade da Cava
	41 metros
	Largura do Pit Final
	300 metros
	Ângulo Médio do PIT Final
	63 °
	Ângulo Médio do PIT Operacional
	50 °
Fonte: Autoria própria.
A altura da bancada é definida com base nas dimensões dos equipamentos de perfuração e desmonte, características do maciço rochoso e nas dimensões dos blocos a serem lavrados. Devido aos avanços tecnológicos dos equipamentos, a perfuração, hoje, não impõe limites à altura da bancada, o que deve ser levado em consideração são possíveis desvios nos furos que dependem do tipo e natureza da rocha, diâmetro do bit de perfuração, profundidade do furo, condições do equipamento e da experiência do operador. 
A altura da bancada, definida neste trabalho, levou em consideração o mergulho da rocha e os principais equipamentos de escavação utilizados. As operações de extração mineral em minas de calcário buscam a mais alta produtividade possível, tendo como principal limitação o tipo de equipamento de escavação disponível.
Com a parametrização dos trabalhos de extração, cada nível da cava projetada tem altura de 12 metros, desta forma é possível uma melhor realização dos trabalhos de extração e controle de estabilidade das escavações. Nas visitas a outras mineradorasfoi observado que a padronização da altura das bancadas não são respeitadas, ocorrendo variação nos níveis da cava ou até mesmo casos de bancadas com altura superior a 30 metros de altura.
Com a padronização da altura da bancada em 12 metros é possível:
· Aumentar a segurança dos trabalhadores e maquinas; 
· Maior controle nos desvios de furos; 
· Melhor controle na fragmentação da rocha; 
· Maior facilidade na construção de rampas e vias de acesso. 
O ângulo entre as bancadas é definido de acordo com o tipo de rocha presente no banco de extração mineral. Durante a explotação de um nível, a bancada projetada poderá ser cortada por zonas de contados entre os subdomínios carbonáticos e de xisto, deve-se observar a descontinuidade entre esses substratos a fim de garantir a maior inclinação possível, obedecendo sempre os limites de segurança impostos pelo tipo de rocha e nível de descontinuidade/falhas presentes.
A definição do ângulo da face das bancadas e a largura das bermas tem influencia direta sobre o ângulo geral do talude da cava, tendo em vista que a variação nesses parâmetros representaria também mudança na projeção tangencial do ângulo geral dos taludes. 
De modo geral quando mais competente for o maciço rochoso menor será o ângulo de face da bancada, assim sendo o inverso representará um ângulo de maior proporção.
Para as operações de lavra a céu aberto, é de suma importância a determinação da inclinação das bancadas. Tais trabalhos podem ser realizados através de testes geotécnicos ou análises das zonas no deposito.
Os primeiros níveis da cava apresentam material mais intemperizado, localizado entre o solo e o saprolito, desta forma a primeira bancada pode ter seu ângulo de face maior que as demais. O objetivo desta determinação é evitar possíveis escorregamentos de solos ou desprendimento de material rochoso inconsolidado. 
A berma de uma mina e projetada de acordo com os tipos de equipamento, levando em consideração também as medidas de seguranças necessárias para garantir a continuidade dos trabalhos nos níveis subsequentes. No projeto são descritos dois tipos de bermas: berma operacional e berma final.
Nas bermas operacionais serão construídas as vias de acesso e rampas para que assim as escavadeiras e caminhões possam acessar os pontos de coleta de material. As bermas finais têm a função de garantir a segurança dos níveis, pois em caso de deslocamento de massa rochosa, os pedaços de rochas não atingiram os outros níveis da mina.
Outro elemento de segurança instalado nas bermas são as leiras. As leiras são instaladas na extremidade/cristas das bermas, são zonas de proteção projetadas de acordo com o tipo de material e/ou maior equipamento em circulação na mina. Segundo Curi o dimensionamento da leira deve ser feito de acordo com o diâmetro do pneu do maior caminhão que trafegue na mina, assim a leira terá sua altura igual ao raio do pneu.
As vias de acesso são os meios de ligação entre a entrada da mina e as frentes de lavra e/ou vias de retirada do minério e/ou estéril. As vias de acesso são estradas principais da mina, por elas é possível acessar diferentes níveis, interconectando-os através de rampas ao longo de toda cava.
As vias de circulação, de uma mina devidamente projetada, deve permitir a circulação de veículos em dois sentidos, para que assim a velocidade nos trabalhos de extração possa ser mais rápida. 
Para o projeto de lavra aqui apresentado, foi tomado como base as vias de acessos de minas em atividade no Estado do Tocantins, nelas se notam outro padrão de dimensionamento. A largura da via, proposta, deve ser dois metros superior em relação a maior largura da maior maquina que circula nela, essa configuração permitiria uma maior recuperação mineral, porem limita a passagem de dois veículos ao mesmo tempo. 
A inclinação das vias deve ser dimensionada de acordo com a capacidade de torque dos equipamentos de transporte. Segundo Souza a inclinação máxima pra as vias de acesso principal é de 12%, essa limitação se deve ao torque necessário para que um caminhão carregado possa vencer a inclinação sem que isso cause avarias ou redução da vida útil do equipamento.
A via de acesso principal, dimensionada de acordo com a atividade de extração, deve levar em consideração zonas de curvas compatíveis com o tipo de equipamento adotados para carregamento e transporte. 
A malha viária deve ser projetada para atender as necessidades da planta de beneficiamento, deve-se procurar não abrir vias sem necessidade evitando assim gastos desnecessários o que acarretaria no aumento do custo de lavra. 
A descrição dos parâmetros torna possível o melhor entendimento dos elementos principais de uma cava de mina a céu aberto. Por intermédio desta descrição é possível apresentar o esboço do projeto de cava que será desenvolvido.
No esboço do projeto é possível visualizar as bancadas; as vias de acesso para os diferentes níveis da cava; e as bermas operacionais e berma finais. A imagem 16 apresenta uma visão superficial de todo o projeto de cava.
Figura 16 - Esboço do projeto de cava.
Fonte: Autoria própria
O esboço foi projetado tendo como base os parâmetros geométricos de lavra apresentados na tabela 02. A visualização, superficial e do perfil da cava, permite melhor entendimento dos constituintes básicos da lavra a céu aberto até aqui apresentados. 
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Projeto de Cava Operacional da Mina
A cava representa a área que maximiza o valor presente liquido (VPL) de uma jazida, sua forma final pode variar de acordo com o desenvolvimento das atividades de extração, essa afirmação permite determinar que a forma final da cava proposta varia de acordo com o modo de extração e operacionalização da mina. Buscando minimizar essas alterações, os trabalhos de definição da cava deverão ser quantificados a fim de se evitar surpresas.
A definição da cava ótima é um dos problemas fundamentais na determinação do limite de lavra. A cava deverá contornar a principais zonas ou seções de influencia do depósito mineral, para isso o projeto deve buscar a maximização do lucro e redução dos custos de lavra vinculados a retirada de estéril das zonas de influencia da cava proposta.
O desenho da cava permite analises importantes durante todas as etapas da vida útil da mina, etapas essas que vão desde a fase de planejamento de viabilidade econômica até a realização dos planos de fechamento de mina.
A maioria das empresas mineradoras de calcário, não utilização softwares de definição de cava otimizada, muitas vezes o projeto é desenhado e proposto tendo apenas as definições do relatório final de pesquisa mineral realizada de forma superficial, com o objetivo de apenas determinar o tipo de rocha presente na reserva e a variação de teor nas diferentes zonas.
Para a determinação da cava do projeto é de suma importância que os dados advindos do relatório final de pesquisa mineral se mostrem suficientemente detalhados, apontando as principais zonas de influência da pesquisa e também variações de teor que venham a provocar representatividade na avaliação do deposito mineral. 
O software SURPAC utiliza parâmetros econômicos e técnicos para gerar cavas otimizadas que satisfaçam as necessidades estipuladas no projeto. O programa é composto por ferramentas que auxiliam na criação de designs de cava e planos de operação. O design criado procura sempre maximizar a recuperação do minério, respeitando as restrições do projeto.
O SURPAC cria modelos de blocos tridimensionais onde cada bloco é submetido a padrões próprios, tais como, teor médio e valor econômico vinculado. A qualidade do maciço influenciará diretamente na determinação da cava, sabendo que a mudança no ângulo geral do talude influenciará diretamente na exequibilidade econômica do projeto.
Os principais dados utilizados para gerar a cava são provenientes o relatório final de pesquisa mineral, porem, dados de varias fontes podem ser utilizados ou incorporados ao projeto a fim de garantir a exequibilidade técnica sobre uma perspectiva de diferentes padrões de analise. 
O banco de dados