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DESENVOLVIMENTO MINEIRO - HISTÓRICO

Introdução

A mineração juntamente com a agricultura é considerada a primeira empreitada do homem.

Ambas, certamente, ocupam juntas a indústria primária básica da civilização. Outra forma de

expressar a fundamental importância da mineração em ambas, antiga e moderna cultura é

lembrar que a natureza é uma fonte limitada de recursos naturais ou caminha para gerar novas

riquezas.

Desde os tempos pré-históricos, a mineração tem sido essencial para a existência do homem.

Devemos entender aqui, como mineração a extração de toda substância mineral ocorrida

naturalmente, na forma de sólido líquido e gás, da Terra, para propósitos utilitários. Por

utilitários, podemos entender as necessidades humanas essenciais e anseios que são

unicamente encontrados nos minerais através da história.

Tabela 1.1 - Uso dos minerais pelo homem

Necessidades ou Usos Propósitos Época

ferramentas e utensílios alimentação e proteção Pré - História

Armas caça, defesa e proteção Pré - História

Ornamentos e decoração jóias, cosméticos, tintas Antiguidade

Moedas monetário Moderna

Estruturas proteção, transporte Moderna

Energia calor, eletricidade Média

Máquinas indústria Moderna

fusão nuclear energia, guerra Moderna

Muitas das idades culturais do homem estão associadas com os minerais e seus derivados.

Elas incluem a idade da Pedra (4000 AC), Bronze (4000 1500 AC), idade do Ferro (1500 AC

a 1780 DC), Idade do Aço (1780 a 1945) e era Nuclear (desde 1945). Não é coincidência que

muitos marcos da história da humanidade, viagem de Marco Polo à China, Vasco da Gama à

África e Índia, descoberta do Novo Mundo por Colombo, corrida do ouro para a Califórnia,

África do Sul, Austrália, Canadá, Entradas e Bandeiras no Brasil, Alasca, foram executadas

graças à procura e valor dos minerais. Pode-se também observar que os minerais mais

precisamente a mineração estão associados com a ascendência de grandes civilizações. Como

exemplo, temos a expansão do Império Romano até a Espanha e Inglaterra, a conquista das

Americas pelos espanhóis e portugueses, a colonização da África e parte da Ásia e mais

recentemente os cartéis do petróleo.

Desenvolvimento Tecnológico da Mineração

Para entender a moderna prática da indústria mineral é interessante traçar a evolução da

tecnologia mineral, que tem um paralelo com a evolução e desenvolvimento da civilização.

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Pode-se afirmar que a mineração iniciou-se no paleolítico a 450.000 anos atrás . De fato, não

existiam dados substantivos que comprovem, mas algumas seixos tem sido encontrados com

os fósseis de homens da antiga idade da pedra. Eles eram extraídos e trabalhados para as mais

diversas necessidades como utensílios de caça e armas. Já no início da idade da pedra o

homem começa a lavrar corpos subterrâneos em aberturas sistemáticas. mineradores

subterrâneos empregavam métodos rústicos de controle em ventilação, iluminação e quebra

de rocha. Minas subterrâneas atingiram profundidades de 250 metros nos tempos Egípcios.

Minerais metálicos sempre atraíram a atenção do homem desde a pré - história. Inicialmente

os metais foram usados na sua forma nativa, provavelmente obtidos pela lavagem de

cascalhos dos rios em depósitos de pláceres. Com o advento das idades do Bronze e do Ferro,

o homem descobriu a fusão, levando-o a reduzir minérios a metal nativo ou formar ligas.

O primeiro fato tecnológico notável, que mudou mineração, foi a descoberta do modo de

quebrar a rocha, através de fendas ou falhas no maciço rochoso e depois como as ferramentas

feitas de ossos, madeira e da própria pedra não eram suficientes para quebra da rocha, surgiu

a Técnica da fratura a rocha por aquecimento, seguido de um imediato resfriamento. Nenhum

outro avanço tecnológico foi de tal importância, até o uso da pólvora no século 17

Devido a rudeza e periculosidade dos trabalhos, escravos e prisioneiros eram frequentemente

empregados nos trabalhos mineiros. Os egípcios foram os primeiro a descrever atividade de

mineração. Entretanto, o sucesso maior é creditado aos romanos. Usando sua famosa

habilidade de colonização, os romanos estabeleceram a industria de mineração que se

desenvolveu e prosperou através do império.

Um notável desenvolvimento político em 1185 ampliou a mineração e o status dos mineiros

quando o bispo de Trend autorizou a mineração em seus domínios. O grande impacto gerado

pela necessidade do uso dos minerais, entretanto, foi registrado pela revolução industrial.

Juntamente com acrescente demanda por minerais, ocorreu um espetacular incremento na

tecnologia de mineração, especialmente em conceitos científicos e mecanização, que tem

continuado até os dias atuais. Estas teorias, vieram a formar a coluna vertebral da metodologia

com a qual nos, subsequentemente, lidaremos.

Não é possível precisar cronológicamente todos os desenvolvimento tecnológicos da

mineração, mas alguns dos mais marcantes, que tiveram impacto na indústria ou na

civilização de um modo geral, são numerados na tabela 1.2. Elas culminam no lançamento da

moderna mineração, para o começo do século 20, com o advento da mecanização, produção

em massa, computação e questões ambientais.

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Tabela 1.2 - Desenvolvimento Cronológico da Mineração

Data Evento

450.000 AC início da mineração - Paleolítico - ferramentas de pedra

40.000 trabalhos subterrâneos - mina de hematita - Swaziland, África

30.000 potes de argila queimados, usados na Checoslováquia

18.000 possível uso do ouro e cobre na forma nativa

5.000 marcas de fogo usado pelos egípcios para quebra de rocha

4.000 uso de metais fabricados - Idade do Bronze

3.400 Primeiras anotações sobre a mineração, Egípcios no Sinai

3.000 provável 1ª fundição de cobre com carvão pelos chineses.

início do uso de instrumentos de ferro pelos egípcios

2.000 conhecimento de artefatos de ouro, Peru

1.000 aço usado pelos gregos

100 DC crescimento da indústria mineral no Império Romano

122 carvão usado pelos romanos

1185 autorização do Bispo de Trend para minerar em seus domínios

1524 primeira referência a mineração no Novo Mundo, Cuba

1550 Primeiro uso de bomba de poço, Checoslováquia

1556 primeira publicação técnica, De Re Metallica, na Alemanha por

Georgius Agrícola 1627 primeiro explosivo usado em minas da Europa, Hungria

( possível primeiro uso na China )

1700 Descoberta de ouro nas Minas Gerais - Ouro Preto, Sabará, Mariana pelos

bandeirantes

1716 primeira Escola de Minas, Checoslováquia

1780 início da Revolução Industrial,

1800 Corrida do Ouro na Califórnia

1815 Humphrey Davy inventa lâmpada de segurança na Inglaterra

1867 invenção da Dinamite, por Nobel

1903 era da mecanização e produção em massa

Estágios na vida da mina

A sequência das atividades envolvidas numa mineração moderna é frequentemente

comparado aos estágios da vida de uma mina. Estes são quatro: prospecção, exploração,

desenvolvimento e explotação. Prospecção e exploração, para a mineração atual são ligadas e

algumas vezes combinadas. Geólogos e engenheiros de minas dividem responsabilidades para

com esses dois estágios. Do mesmo modo, desenvolvimento e exploração são intimamente

relacionados, sendo usualmente considerados constituir a mineração propriamente dita e são a

principal ocupação do engenheiro de minas.

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Tabela 1.3 - Estágios na vida de uma mina

estágio / nome

projeto

procedimento duração

(anos)

custo / custo

unitário (US$)

Prospecção a- prospecção por métodos

diretos: físicos, geológicos

1 - 3

anos

1 - 5 milhões ou 2 -

50 cent./t

b- fotografias aéreas, mapas,

geofísica satélites e subterrânea,

análise etc.

Exploração definição do valor e extensão do

minério

2 - 5 0,5 - 10 milhões ou

10 cent. - $1/t

a- amostragem

b- reserva e teor

c- avaliação do depósito

tomada de decisão

Desenvolvimento preparação para lavra 2 - 5 10 a 250 milhões

ou 25 cent. - $5/t

a- aquisição dos direitos de lavra

b- EIA e estudos tecnológicos

c- abertura de acessos, sistemas

de transporte

d- localização da usina de

tratamento, pilhas de estéril,

barragens de rejeito etc.

Explotação produção 10 - 30 5 - 50 milhões/ a ou

1,8 - $90/t

a- método de lavra - fatores

b- métodos de lavra - tipos

Fechamento da

mina

trabalhos de recuperação da área

degradada, uso futuro da área,

revegetação

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DESENVOLVIMENTO MINEIRO

Define-se como trabalho de abertura de uma jazida, para as atividades de lavra. Desta forma

o acesso a jazida precisa ser obtido pelo descapeamento, ou seja, retirada o solo ou rocha de

cobertura, para expor o minério próximo da superfície para a lavra a céu aberto, ou pela

escavação de aberturas da superfície para a profundidade em depósitos profundos para serem

lavrados por métodos subterrâneos.

Em ambos os casos, certos trabalhos de desenvolvimento preliminares, tais como aquisição de

direitos minerários e financiamento, provisão de estradas de acesso e outros transportes,

fontes de energia, manuseio do minério, instalações de tratamento, depósito de estéril (eis) e

barragens de rejeitos etc., precisam preceder, ou caminhar paralelamente à lavra. O

descapeamento, tem um ciclo de operações para desmonte e manuseio do estéril, idêntico ao

empregado nas operações de lavra propriamente dito. Considerações econômicas determinam

a relação estéril / minério.

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O desenvolvimento para lavra subterrânea é geralmente mais complexo e caro. Requer um

cuidadoso planejamento e projeto dos acessos, segurança e estabilidade. A abertura principal

para a superfície é, geralmente, através de shafts, que podem ser de seção circular ou

retangular, verticais ou inclinados, e de tamanho suficiente para permitir a passagem de

homens e equipamentos e minério. Em terrenos acidentados, aberturas horizontais

denominadas áditos ou túneis, podem ser usados para atingir o corpo do minério.

Pela definição, a etapa de desenvolvimento antecede à explotação, entretanto, esta divisão não

é cronológicamente definida, sendo o desenvolvimento realmente concluído somente quando

a jazida é exaurida ou fechada. As razões pelas quais desenvolvimento e lavra caminham em

sequência mas sobrepondo-se, são de natureza administrativa e tecnológica. (1) O

investimento para desenvolvimento é muito grande para ser realizado por inteiro, de uma só

vez, sem retorno financeiro e (2) é impossível desenvolver completamente uma mina, sem

executar a lavra em determinados pontos. Da mesma forma como a pesquisa continua durante

a lavra, o desenvolvimento ocorre concomitantemente com esta. A tese de um limitado

desenvolvimento, a despeito da lavra, é amplamente defendida na mineração. Há um

argumento contrário, que advoga a favor do máximo desenvolvimento antes da primeira

produção, visto que para uma eficiente produção uma jazida requer que todos os acessos e

instalações superficiais estejam preparadas antes que algum minério seja produzido. Muitos

equívocos em projetos mineiros remontam da pressa e avareza na explotação de uma jazida.

Desta forma, uma regra do desenvolvimento é que uma satisfatória locação de capital de

trabalho seja designada para este propósito, de modo a permitir que um máximo de

desenvolvimento antes do início da lavra. Em termos de engenharia é o mesmo que dizer que

uma ótima taxa de desenvolvimento - explotação para maximizar o lucro total, precisa ser

determinado para cada novo projeto mineiro. Outra regra estabelece que o desenvolvimento

deve ser executado para acessar a máxima quantidade de minério, para um mínimo de

desenvolvimento de aberturas. Uma exceção à regra ocorre em minas lavradas pelo método de

câmaras e pilares, comumente usadas para carvão e não metálicos, onde o desenvolvimento de

aberturas, assemelha-se às aberturas para explotação, porém com um custo maior.

Desenvolvimento - Conceitos Gerais

Do ponto de vista físico da abertura de uma mina, o principal propósito do desenvolvimento é

prover acesso à jazida, permitindo a entrada de mineiros, equipamentos, suplementos, energia,

ventilação e saída de minério e estéril produzido. Antes do início da fase de explotação, o

desenvolvimento é limitado, tanto quanto possível, à construção de aberturas primárias ou

principais. Na lavra a céu aberto, o acesso ao minério coberto pelo estéril ou solo de

superfície, é obtido pelo decapeamento. Em minas subterrâneas, aberturas de pequeno

tamanho são feitas a partir da superfície para interceptar o corpo de minério e eventualmente

conectá-los com grandes aberturas de explotação. Outras atividades relacionadas ao

desenvolvimento são trabalhos preparatórios, estruturas, pessoal e serviços que suportam a

lavra e, usualmente, as funções de processamento.

Fatores Influenciantes no Desenvolvimento Mineiro

Após a fase de exploração, uma série de fatores vêem influenciar no desenvolvimento de uma

mina, sendo organizados em três categorias.

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Localização

Minerações são abertas onde existe uma jazida, e nem sempre isso é um ítem vantajoso.

Poucos , por exemplo, estão idealmente localizados do ponto de vista econômico, outros com

relação a fontes de insumos ou mercado. Desta forma, a geografia exerce uma forte influência

na abertura de uma mina. Entre os efeitos da localização temos:

1 - Facilidade de transporte do produto para o mercado consumidor e insumos para a mina;

2 - Disponibilidade de mão de obra qualificada e serviços de suporte (moradia, educação,

lazer, saúde etc.);

3 - impactos operacionais e psicológicos das condições climáticas;

Reconhecendo que estes fatores são nativos, um adequado gerenciamento deve compensar as

Desvantagens da localização, como por exemplo de fornecimento de benefícios e vantagens

aos funcionários etc.

Fatores Geológicos e Naturais

A natureza e os processos geológicos combinam para governar o aspecto chave de um

desenvolvimento mineiro, especialmente com relação a abertura de acessos e locação de

instalações de superfície. Vários fatores são apresentados aqui, entre eles:

1) topografia e tipo de solo;

2) relação espacial - tamanho, forma, atitude etc. da jazida, incluindo profundidade;

3) considerações geológicas ( mineralogia, petrografia, estrutura, gênese, gradiente de

temperatura, presença de água etc.)

4) propriedades mecânicas das rochas (resistência, elasticidade, plasticidade, dureza,

abrasividade etc.);

propriedades química e metalúrgica do minério.

Estes fatores exercem também uma forte influência na seleção do método de lavra

Fatores Sociais - Econômicos - Políticos e Ambientais

Fortemente relacionados a fatores externos, estes fatores exercem grande influência no

desenvolvimento e operação da mina. São, de certo modo, difíceis de quantificar, entre eles:

1) características demográficas e ocupacionais da população local (força de trabalho);

2) mercado ( determina a escala de produção, continuidade da operação etc.);

3) estabilidade política;

4) legislação ambiental;

5) outras restrições governamentais aplicadas à indústria mineral

Sequência de Desenvolvimento

Adoção do plano de aproveitamento econômico como documento, sujeito à modificação

com o progresso do desenvolvimento;

Confirmação do método e plano geral de lavra,

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Financiamento, baseado nos custos estimados do plano de aproveitamento econômico;

Aquisição da terra e dos direitos minerários, quando necessário;

Elaboração dos Estudos de Impactos Ambientais (EIA) e Relatório de Impacto Ambiental

(RIMA);

Obtenção da licença dos orgãos ambiental e mineral;

Provisão dos acessos de superfície, transporte, comunicação e energia;

Planejamento e construção da usina, incluindo todas as instalações de apoio técnico e

administrativo;

Planejamento e construção do depósito de estéril e barragem de rejeitos;

Seleção dos equipamentos para desenvolvimento e lavra;

Construção dos acessos e aberturas principais para o minério;

Recrutamento e seleção da força de trabalho

Fechamento da mina

Escolha entre Lavra a Céu Aberto e Lavra Subterrânea

Uma série de fatores devem ser considerados na escolha entre os métodos a céu aberto e

métodos subterrâneos. A seguir são descritos alguns destes fatores:

Produção

Diferentes métodos de lavra são usados para diferentes bens minerais. Por exemplo, ferro,

cobre , fosfato, manganês, bauxita etc, são, principalmente, lavrados por métodos a céu

aberto, enquanto que ouro, níquel, zinco, etc. , são, frequentemente, lavrados por métodos

subterrâneos. A tabela II apresenta o nº de minas nos países capitalistas que produzem mais

que 150.000 t/ano de minério (excluído carvão). A tabela II cobre cerca de 90% das minas em

produção no mundo que aumentaram de 1900 x106 t/a para 2500 x 106 t/ano durante o

período de 1968 a 1977.

A tabela II mostra que o acréscimo na produção das minas não é devido a um acréscimo no nº

de minas, mas sim devido a acréscimo no tamanho da minas. O nº de grandes minas

aumentou, enquanto que durante o mesmo período o número de minas de tamanho médio e

pequeno permaneceu constante ou declinou um pouco. Existem duas razões para o aumento

das minas a céu aberto. A primeira é que uma grande parte do aumento de produção vem de

novas minas especialmente de países desenvolvidos, onde há um aumento na taxa de

produção das minas a céu aberto. A segunda razão é que os métodos a céu aberto são

considerados mais vantajosos que os subterrâneos em termos de recuperação, controle de teor,

economicidade, flexibilidade, segurança e ambiente de trabalho.

Desenvolvimento da Produtividade

O rápido desenvolvimento tecnológico durante as últimas décadas resultou num considerável

acréscimo da produtividade. Esta produtividade é maior em grandes minas que em pequenas

minas e muito maior em minas a céu aberto que em minas subterrâneas. Numa mina a céu

aberto existem menos restrições na introdução de grandes equipamentos com alta capacidade,

enquanto que em algumas minas subterrâneas é limitado devido devido a trabalhos em locais

estreitos ou de pouca espessura ( veios).

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Custos de Desenvolvimento

Normalmente os custos para lavra a céu aberto são muito menores que os custos para lavra

subterrânea. A exata relação da quantidade de estéril que precisa ser removida no método a

céu aberto, do método de lavra subterrânea a ser empregado, etc.

A alta produtividade dos equipamentos a céu aberto implicam em baixos custos. O maior nº

de minas a céu aberto e a maior quantidade de minério extraído, possibilitam a fabricação de

um maior nº de equipamentos, reduzindo os custos de produção. Também o mercado para

equipamentos de lavra a céu aberto é grande, visto que estes equipamentos, em geral, podem

ser usados para outros propósitos, como por exemplo, abertura de estradas, construção de

hidroelétricas, etc. Um exemplo, apesar que em ordem inversa, foi a compra dos caminhões

de 120 t utilizados na construção de Itaípu, pela Fosfértil.

Por certo os custos de lavra são diferentes em diferentes minas, dependendo do método de

lavra, tipo de minério, etc. Na tabela III há uma comparação hipotética de uma mina a céu

aberto com uma produção anual de 6,5 milhões de t/ano de minério e aproximadamente a

mesma quantidade de estéril, e uma mina subterrânea com 2 milhões de t/ano de minério e

método de lavra por câmara e pilares. Pode-se observar que pela tabela III, que os custos

subterrâneos são maiores que os custos a céu aberto. Os baixos custos dos métodos a céu

aberto possibilitam a lavra de partes do minério que não seriam apropriados para a lavra

subterrânea e um menor teor de corte que os praticados por métodos subterrâneos.

Apesar da taxa de desenvolvimento da produtividade ter sido satisfatória para métodos

subterrâneos, considera-se geralmente que os custos de lavra aumentam mais rapidamente nos

métodos subterrâneos que nos a céu aberto. Existem duas razões para isto. Primeiro, é

possível aumentar a produção, mais em minas a céu aberto que em minas subterrâneas e o

equipamento necessário em minas subterrâneas para um aumento de produção é mais caro em

termos de capacidade unitária que um correspondente equipamento de lavra a céu aberto.

Riscos de Acidentes

Um importante fator diz respeito ao risco de ao risco de acidentes em mineração. Para o

mineiro, a frequência de acidentes por hora trabalhada é de grande importância. a figura

abaixo mostra a frequência de acidentes por 100.000 h trabalhadas em minas a céu aberto e

subterrânea na Suécia. Pela figura as minas a céu aberto são mais apropriadas, ou seja,

apresentam um menor nº de acidentes. Entretanto, para uma empresa de mineração como um

todo, a frequência de acidentes por tonelada de minério produzido é de maior interesse. Deste

ponto de vista os métodos subterrâneos são menos favoráveis. Em adição os acidentes em

minas subterrâneas tendem a ser mais sérios que os a céu aberto.

Demanda de Energia

A energia nas minas é necessária nas etapas de furação desmonte, carregamento, britagem

primária, transporte de material para a superfície, ventilação e bombeamento. Algumas vezes

(especialmente em minas subterrâneas e em algumas minas a céu aberto em cava profunda) o

minério é no interior de modo a reduzir custos de transporte. A tabela IV, resume o consumo

de energia elétrica e óleo combustível nas minas.

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Problemas Ambientais

Em minas a céu aberto, tanto homens quanto equipamentos são diretamente afetadas pelas

variações climáticas. Em minas subterrâneas existem problemas de ventilação, explosão,

queima de combustíveis, poeira, emissão de rádio, umidade, e uma rejeição humana geral por

trabalhos subterrâneos. A demanda para um aumento do ambiente subterrâneo é crescente.

A lavra a céu aberto, entretanto, afeta consideravelmente o ambiente vizinho. O estéril e os

rejeitos gerados devem ser locados em algum lugar. Para um engenheiro de minas uma cava,

um depósito de estéril etc., podem ser muito bonito, mas o mesmo não é para as pessoas de

um modo geral. Discussões sobre o ambiente afetam principalmente novas minas e são mais

intensas e restritivas em áreas onde a população não é utilizada nas atividades de lavra, ou

seja, não depende economicamente da mineração.

Zonas de Segurança

Em minerações próximas a centros urbanos, por exemplo existem delimitações de uma zona

de segurança, principalmente devido ao potencial de perigo da detonações. Minas

subterrâneas, a despeito da subsidência, apresentam neste caso maiores vantagens que as

minas a céu aberto.

Perdas de Minério

As perdas de minério em minas subterrâneas são geralmente maiores que em minas a céu

aberto. Em minas a céu aberto é possível recuperar 90 a 95% do minério, sendo o resto, em

geral, transportado para o depósito de estéril. As perdas de minério em lavra subterrânea

dependem do método utilizado e dos custos associados com a recuperação do minério

adicional. Métodos de corte e enchimento (cut-and-fill) frequentemente possibilitam pouca

perda de minério, enquanto que câmaras e pilares, frequentemente implicam em 40% de perda

de minério.

Fatores Psicológicos

Muito frequentemente decisões e desenvolvimento tecnológicos são controlados por fatores

subjetivos. Minerações a céu aberto dão uma impressão de ordem , flexibilidade e

produtividade. Isto em geral, é mais difícil de se ver em atividades subterrâneas. Neste ponto

a lavra a céu aberto é mais favorável. É comum encontrarmos uma quantidade de atitudes

negativas em termos de lavra subterrânea.

Principais Vantagens e Desvantagens da Lavra a Céu Aberto e Subterrânea

Custo de Lavra - Exceto em casos raros, os custos relativos são significativamente mais

baixos na lavra a céu aberto.

Taxa de Produção - todos os métodos de lavra a céu aberto (exceto pedreiras), a taxa de

produção é de moderada a alta. Em minas subterrâneas de baixa a moderada (exceto para

caving e métodos sem suporte).

Produtividade - Métodos a céu aberto são mais produtivos que os subterrâneos.

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Investimento de Capital - Geralmente grandes para lavra a céu aberto, porém maiores para

lavra subterrânea. Equipamentos de superfície são geralmente mais caros, entretanto o

desenvolvimento subterrâneos é mais caro.

Taxa de Desenvolvimento - Mais rápida para lavra a céu aberto.

Profundidade - limitada para lavra a céu aberto, limitada para métodos subterrâneos sem

suporte, ilimitada para com suporte.

Seletividade - Geralmente baixa para lavra a céu aberto, variável para subterrânea.

Recuperação - Geralmente alta para lavra a céu aberto, variável para subterrânea.

Diluição - Geralmente menor para subterrânea, exceto para caving

Flexibilidade - subterrânea tende a oferecer mais flexibilidade que a céu aberto, embora a

lavra a céu aberto possa ser mais adaptável a mudanças.

Estabilidade das Aberturas - Geralmente maior para céu aberto; mais difíceis de obter e

manter em lavra subterrânea.

Riscos Ambientais - Substancialmente maiores para lavra a céu aberto.

Disposição de Estéril - Pode ser um problema maior para lavra a céu aberto que para

subterrânea.

Saúde e Segurança - Amplamente superior para lavra a céu aberto.

PLANEJAMENTO E DESIGN DO PIT (CAVA)

Uma das mais difíceis tarefas no desenvolvimento de uma mina a céu aberto é o design ou

projeto do pit final. Em geral existem três grupos de fatores envolvidos (Soderberg and

Rausch, 1968; Atkinson,1983).

1. Fatores geológicos e naturais: condições geológicas, tipos de minérios, condições

hidrológicas, topografia e características metalúrgicas do minério;

2. Fatores econômicos : teor do minério, reserva de minério, relação estéril/minério, teor de

corte, custos operacionais, custo do investimento (taxas de juros), lucro desejado, taxa de

produção e condições do mercado;

3. Fatores tecnológicos : Equipamentos, talude do pit, altura do banco, grade da estrada,

limites de propriedade, limites do pit.

ABERTURA DE ACESSOS - LAVRA A CÉU ABERTO

Introdução

A mineração a céu aberto requer, no mínimo, uma via ou mais, dependendo da configuração

do corpo, para lavrar o depósito até a profundidade do pit final. Em geral, existem três

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considerações a serem tomadas na construção de uma estrada final. Estes fatores são o grade

(inclinação ou rampa), a largura e a locação.

O grade ou inclinação é melhor determinado através de gráficos de desempenho dos

caminhões com respeito a velocidade e freagem. Como regra geral, o melhor grade está na

faixa de 8 a 12%, que é a taxa normal permitida para resistência a rolagem. Em condições

climáticas severas (neve, chuvas) a tendência é pela redução da inclinação.

A largura da estrada é determinada elo tipo de transporte selecionado. A regra geral é projetar

estradas com largura não inferior a 31/2 a largura da unidade de transporte. Este valor deve

ser levemente acrescido nas curvas. Outros detalhes como características do material

transportado, canaletas, bueiros, valetas, super elevação etc, devem seguir os padrões normais

de construção de estradas.

A locação da estrada final é talvez a tarefa mais difícil. Existem dois aspectos a serem

considerados. O primeiro é o tempo no qual a estrada será locada. Idealmente, deve ser locada

tão logo quanto possível, de modo a evitar construções temporárias. A estrada final irá,

certamente, delimitar o limite do banco em cada horizonte, com o progresso da lavra até

atingir a profundidade final do pit.

Na figura a seguir é visto que uma maior quantidade de estéril precisa ser removida capa,

banco por banco, para expor a parede do pit final. Pode-se observar, que a remoção de estéril,

banco a banco, até o limite final do pit é contrário a prática econômica mineira. Neste caso

particular, a remoção de estéril na capa, torna-se menor e a prática normal deve ser removê-la

até o limite final do pit em bancos conforme o avanço em profundidade. Portanto a lógica

locação da estrada deverá ser estabelecida imediatamente para permitir o progresso da lavra.

Se o acesso ao pit é feito na capa, então várias estradas temporárias deverão ser requeridas ou

um considerável descapeamento ou remoção de estéril deverá ser executado para locar a

estrada final nas vizinhanças da capa com o pit final.

O segundo aspecto na locação da estrada final é estabelecer a posição desta relativa ao contato

estéril/minério. A largura da estrada normalmente excede a largura da berma final e

consequentemente se a estrada é para ser posicionada de tal forma que nenhuma porção do

minério seja abandonado, então uma remoção adicional de estéril é necessário. De fato, a

estrada precisa ser posicionada baseada na condição de que o minério representa o lucro da

operação e o estéril um ítem de custo. Através de métodos de tentativas e erros ou

computacionais, é possível determinar a posição ótima de locação da estrada no contato

estéril/minério. Existe um limite ótimo ou relação estéril/minério, que pode ser considerada

tolerável para o posicionamento da estrada.

Objetivos do projeto (design) de estradas

Boas estradas de rodagem são um dos mais importantes requerimentos na prática de minas a

céu aberto, e seu lay-out constitui uma importante tarefa. Uma estrada deve ser projetada num

local que permita a remoção de material ao longo de uma curta e rápida rota no pit. A estrada,

teoricamente ideal, para remoção de "x" toneladas de material de um certo nível dentro do pit,

será a estrada que inicia no centro de gravidade do volume a ser removido, e eleva

imediatamente e continuamente para um máximo gradiente aceitável, até atingir a borda do

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pit. É claro, ser economicamente inviável um grande número de estradas no pit. Os principais

objetivos do projeto de estradas para minas a céu aberto são:

Eficiência das operações mineiras;

Segurança

Fatores a serem considerados no design de estradas em minas a céu aberto

Custo mínimo para transporte de minério e estéril para fora do Pit, ao longo da vida útil da

mina;

Mínimo de tráfego, máxima segurança e rápido acesso para as operações mineiras;

Restrições à áreas de instabilidade de taludes;

Vida útil longa da estrada. Isto implica na redução dos custos de construção, operação e

demanda de material para construção

Outros fatores incluem a localização do corpo de minério, usina de tratamento, pátio de

estocagem, depósito de estéril, restrições ambientais etc. Todos estes fatores têm direta

relação com o Lay-out, geometria e materiais de construção da estrada

Seleção do lay-out da estrada

Características físicas do depósito. Ex. depósitos em estratos Zig - zag

Tamanho do Pit e distância de transporte. Ex. grande Pit e distância Espiral

Áreas com potencial de instabilidade de taludes. Ex. evitar espiral

Geometria das estradas

É claro, ser economicamente inviável um grande número de estradas no pit. Na prática é

adotado um número mínimo de estradas para reduzir custos de rodagem, execução e

manutenção. portanto é comum ter um ou dois sistemas de rampas principais, das quais cada

banco é acessado para lavra. É recomendável, sempre que possível, que dois acesso sejam

projetados para alguma área da mina, de modo a evitar paradas de produção, quando um

acesso e interrompido.

Estradas em Pit em geral são construidas em linha única e única direção de tráfego, ou duas

linhas e duas direções de tráfego, visando uma baixa densidade de tráfego e ou devido a

problemas de espaço.

O nº de linhas pode ser determinado pela expressão:

nTd

v

b

1000

onde n = número de linhas por única direção de viagem

v = velocidade Km/h

T = densidade de tráfego (veículos/hora)

db= distância segura entre caminhões

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A distância segura entre caminhões dependerá do tempo de reação do motorista (usualmente

2,0s)

dbv v

Ct i 2 0

3 6 254 5 02.

. ( ) .

onde :

db = distância segura

Ct = coeficiente de adesão (menos que 1 unidade)

i = inclinação ( expressa em fração )

2,0 = tempo de reação do motorista ( usualmente 2,0 s)

5,0 = distância permitida

Largura da estrada

Tabela I - Largura mínima da estrada

Nº de linhas x largura máx. do veículo

1 2

2 3.5

3 5

4 6.5

Super Elevação

Existem limitações práticas a super elevação das estradas em minas, visto que os caminhões

trafegam a baixas velocidades nas curvas acentuadas causando :

sobrecarga no lado interno dos pneus;

em áreas de gelo, neve e chuvas intensas os caminhões tendem a deslizar para dentro da

curva

Tabela II - Taxas de Super - elevação

Vel. do caminhão (Km/h) 15 25 35 40 50 > 60

Raio (m)

< 15 40 40

30 40 40 40

50 40 40 40 50

75 40 40 40 40 60

100 40 40 40 40 50 60

200 40 40 40 40 40 50

300 40 40 40 40 40 60

14

Um método alternativo cálculo da super elevação das estradas é dado pela equação:

2

eS

R

67

onde:

e = super elevação, mm

S = velocidade, km/h

R = raio interno da curva, m

Em condições razoávelmente secas, e, pode ter um valor máximo de 90 mm/m, entretanto

onde a estrada está sujeita ao gelo, neve ou lama, o valor de e, não deve exceder a 60 mm/m.

Em circustâncias totalmente adversas o máximo valor de e deve ser inserido na equação

acima e o valor da velocidade máxima permitida deve ser calculada

Gradientes

O gradiente máximo pode ser estabelecido entre 10 e 15% ( 6 a 8,5º), entretanto quando

considerado o fator economia de devido ao tranporte ascendente e a segurança do transporte

descendente, o gradiente máximo para muitas situações é em torno de 8,5% (4,5º). Por razões

de segurança e drenagem a cada 500 ou 600m de gradiente severo, deve-se incluir seções de

50 m com gradientes de 2% (1º).

Estradas ou vias de acesso são um dos mais importantes fatores no planejamento da Cava. Sua

presença deve ser incluída na fase inicial do processo de planejamento, visto que elas podem

afetar significativamente o talude geral e este tem um importante efeito na reserva. De um

modo geral o ângulo de talude geral podem ser definidos anteriormente à inclusão das

estradas, no caso de um design preliminar da cava. Entretanto, a introdução das estradas numa

etapa posterior pode significar uma grande remoção de estéril não planejada ou a perda de

alguma parte da jazida computada. Por outro lado, um talude mais suave pode ser adotado

inicialmente, o qual inclui uma estrada. Entretanto, esta atitude poderá implicar numa

remoção de estéril além da necessária.

Atualmente, a utilização de caminhões, os quais apresentam grande flexibilidade e habilidade,

tem suplantado as dificuldades resultantes de um inadequado ou mal planejamento das cavas.

Entretanto, como as cavas tendem a ser mais profundas e as pressões para corte dos custos é

crescente, a abertura de vias de acesso certamente exigirá mais atenção dos engenheiros de

minas envolvidos no planejamento das cavas (pits)

Existem importantes questões que precisam ser respondidas quando da locação de estradas em

mineração ou na Cava (Pit), entre elas:

A primeira decisão a ser tomada é onde será a saída ou saídas da estrada na cava. Isto

dependerá da localização do britador primário e do depósito de estéril.

Deverá haver mais de um acesso? Mais de um acesso certamente permitirá maior flexibilidade

de operação, mas o custo de decapeamento adicional pode ser alto.

A(s) estrada(s) serão externas ou internas às paredes da cava? Ela(s) será(ão) temporária(s) ou

semi-permanente(s) ?

A estrada será em espiral ao redor da cava?......

15

Quantas linhas a estrada terá? A regra geral para duas direções de tráfico é: Largura da estrada

≥ 4 x largura do caminhão. A adição de uma linha extra para aumentar a velocidade de

tráfico e portanto a produtividade implicará também num acréscimo do custo de

decapeamento.

Qual será a inclinação (grade) da estrada? Um número de minas operam com uma inclinação

de 10% (ascendente ou descendente). Uma inclinação de 8% é preferível visto que ele ....

Qual deverá ser a direção do tráfego?

Esboço de uma Rampa em Espiral dentro da Cava (Pit)

A adição de uma estrada na cava envolve a movimentação da parede desta e, portanto, a perda

de algum material (geralmente minério). Já, quando a adição da estrada é do lado externo dos

limites da cava, ocorre um incremento do material (geralmente estéril). O exemplo a seguir

considera o primeiro caso, ou seja dentro dos limites da cava. A cava consiste de quatro

bancos cujas cristas são mostradas na figura 1. As cristas e os pés são mostradas na figura 2.

A dimensão, crista à crista, corresponde a 18 metros, a altura do banco é de 9 metros e a

largura da estrada a 27 metros e uma inclinação de 10%. A estrada será locada ao norte da

parede da cava. A face do banco tem um talude de 56º.

Etapa de Construção

Figura 2 – Crista (linha cheia e Pé (linha tracejada) de uma cava.

Figura 1 – Linhas de crista dos quatro bancos de uma cava.

16

Etapa 1- O projeto deste tipo de estrada começa pela base. A rampa descerá para os níveis

inferiores ao longo das paredes Norte e Este. O ponto A é selecionado conforme a figura 3.

Etapa 2 - O local onde a rampa encontra a crista do banco superior é determinado

considerando-se a altura do banco (h) e a inclinação (i%) da rampa. A distância horizontal (l)

a ser percorrida pelo caminhão até o próximo nível será :

lh

i

100

(%)

O ponto b na crista do próximo banco superior é locado através de uma régua ou compasso.

Os pontos c e D são locados de forma similar.

Etapa 3 - Os seguimentos da estrada com base na sua linha de centro, comprimento aparente

(la) é maior que o seguimento crista a crista (lc). O ângulo que a estrada faz com a linha da

crista é:

sen 1d

l

onde d = distância entre os níveis

então o comprimento aparente é dado pela expressão:

lalc

cos

Como la lc, na prática considera-se lc=la=l. Desta forma linhas de comprimento l,

perpendiculares aos pontos marcados anteriormente nas cristas, são tracejadas paralelas às

cristas, conforme a figura 4.

Figura 3 – Início da Rampa no ponto A

17

Etapa 4 - A linha a - a’ é estendida para oeste da cava. Primeiramente ela é traçada paralela à

crista superior e depois como as linhas da cava descrevem uma curva, a linha a - a’, fará um

transição com a linha da crista original, conforme figura 5. O projetista, em geral, tem alguma

flexibilidade para decidir como esta transição ocorrerá. Uma vez esta transição ter sido feita,

as demais linhas serão traçadas paralelas à primeira.

Etapa 5 - As linhas externas da cava original são removidas, As linhas da crista resultante com

a rampa incluída são mostradas na figura 6.

Figura 4 - Seguimentos de linha tracedos paralelamente às linhas de crista.

Figura 5 – Construção das novas linhas de crista

Figura 6 – Idem figura 5

18

Etapa 6 - A rampa é estendida da crista do banco mais baixo até o fundo da cava. As linhas do

pé dos bancos são adicionadas para auxiliar o processo, Figura 7. Na figura 8 os taludes dos

bancos são tracejados para facilitar a visualização. Os cortes da estrada são mostrados nas

linhas da crista.

Rampa em Espiral - fora dos limites originais da Cava (Pit)

Etapa 1 - O processo de abertura da estrada começa na crista do banco superior, figura 1.

Figura 7 – Cava modificada pela inclusão da rampa

Figura 8 – Adição dos pés dos bancos

19

Etapa 2 - A partir da interseção do comprimento de arco da crista, pontos A,B,C e D, linhas

de comprimento aparente, correspondente à largura da estrada são traçadas perpendiculares às

respectivas linhas de crista. Em seguida uma linha paralela à crista e na direção da rampa,

taçada à partir da extremidade da linha correspondente à largura da estrada, figura 2.

20

Etapas 3 e 4 - À partir da crista do banco inferior, uma linha curva é traçada de modo à

conectar a nova crista à original (velha). As porções restantes da nova crista, são traçadas

paralelas à primeira crista (banco inferior), figura 3.

Etapa 5 - Remoção das linhas estranhas ao novo design, figura 4.

Etapa 6 - Os pés dos bancos são adicionados e a rampa é extendida até o fundo da cava.

21

22

Seleção de Equipamentos de lavra

Princípios Fundamentais

O principal objetivo na seleção de equipamentos é o de assegurar, na medida do possível, que

a mina seja provida de recursos para capacitá-la a fornecer minério da melhor qualidade, a um

baixo custo por tonelada, para a usina de tratamento por um longo e contínuo período.

A seleção de equipamentos de mineração é um dos fatores de primordial importância nas

etapas de transformação da lavra de um bem mineral numa operação econômica. Deste modo,

a seleção dos equipamentos deve ser tratada com muito cuidado, visto que decisões incorretas

nesta etapa podem prejudicar muitas ou todas as vantagens de um cuidadoso projeto e

planejamento da ótima geometria do pit e estabilidade dos taludes.

De um modo geral, o processo de seleção pode ser dividido nos seguintes estágios :

Tipo de equipamento exigido;

Tamanho e/ ou número de equipamentos;

Tipo específico do equipamento;

Especificações dos equipamentos ( desempenho, manutenção)

Seleção dos fabricantes ou fornecedores

Requerimento Geral

Para se chegar a conclusão da 1ª etapa na seleção de equipamentos de lavra, um grande

número de informações sobre a jazida, o esboço do pit e operações devem ser conhecidas.

Com relação ao corpo do minério e usina de tratamento, faz-se necessário conhecer o tipo de

processo utilizado, a massa de minério a ser tratada por dia, por hora, o grau de controle de

qualidade requerido para a alimentação da usina.

Os fatores que dizem respeito ao minério e precisam ser conhecidos são:

A taxa alimentação de minério, requerida e permitida, pela usina, por carregamento

individual, por hora, por turno, por dia etc.;

A blendagem requerida para controle do teor do minério ou balanço dos constituintes do

mesmo;

Tipo de segregação requerida para evitar misturas indesejáveis;

A rota e a distância percorrida pelo minério;

A diferença de cota entre o ponto de carregamento e o ponto de descarga do minério;

No caso do estéril o problema é de certo modo mais simples, entretanto deve-se saber:

A relação estéril/minério;

A forma como o estéril ocorre no jazimento, se externo ou sobre o corpo, se intercalado

etc.

Deve-se conhecer, ainda, a natureza física do minério e estéril, tais como, densidade in situ e

empolada, compactibilidade, umidade, dureza, abrasividade, grau de fragmentação,

resistência à compressão etc.

23

Em geral os equipamentos de lavra estarão envolvidos nas atividades de desmonte,

carregamento e transporte do minério e estéril da mina.

Tamanho e/ou número de equipamentos

Duas questões são primordiais

1 - Qual o número ideal de cada tipo de equipamento ?

Como exemplo, o seguinte pode ser sugerido como considerações preliminares no esforço de

minimizar a quantidade de equipamentos:

Uma perfuratriz para cada escavadeira;

Uma escavadeira para cada tipo de material, isto é, uma para minério e outra para estéril;

Três ou quatro caminhões para cada escavadeira.

Entretanto, existem numerosos fatores a serem considerados em cada caso, como por exemplo

:

É possível reduzir o número de perfuratrizes se um máquina de capacidade

suficientemente alta e de alta mobilidade é adotada;

Mais carregadeiras podem ser necessárias, se é exigido blendagem ou segregação;

O número de caminhões é usualmente ditado pela distância de transporte, e, idealmente,

nem deve um caminhão esperar para ser carregado, nem deve uma escavadeira esperar por

um caminhão vazio.

2 - Qual o tamanho ideal do equipamento ?

Seguindo a premissa de que os custos operacionais são altos e que continuarão a subir e que

equipamentos para uma adequada operação são escassos e serão mais ainda no futuro, todo o

esforço deve ser feito para maximizar o tamanho do equipamento. É significante observar que

embora haja uma grande diferença no investimento inicial, os trabalhos de operação e

manutenção requeridos, são aproximadamente os mesmos para diferentes tamanhos de um

mesmo equipamento, como por exemplo :

escavadeiras de 4 1/2 jc e 15 jc

caminhões de 25 e 100 t

Tipo Específico de Equipamento

Nesta fase de seleção de equipamentos de lavra , a experiência é de suma importância, sob

todos os aspectos. Especificações de fabricantes serão de muita utilidade , mas devem ser

usadas prudentemente. Por outro lado, certos detalhes técnicos e dados de desempenho dos

equipamentos somente serão encontrados nos impressos dos fabricantes.

Descrição Detalhada das Especificações dos Equipamentos

24

O objetivo da descrição detalhada das especificações é assegurar:

Que o equipamento cotado corresponderá àquele necessário e desempenhará a função

desejada;

Que as proposições e especificações fornecidas pelos fornecedores ou fabricantes

permitirão significativas comparações de custos e méritos dos vários equipamentos

específicos

Geralmente estas especificações devem ser descritas em duas partes para melhor atingir o

resultado desejado. A primeira deve descrever todos os requerimentos, com respeito ao

desempenho, capacidade, força, peso, tamanho etc. A segunda parte deve descrever

separadamente todos os ítens desejáveis de um equipamento ideal, que permita melhor, segura

e econômica operação, fácil manutenção e reduzidos custos de reparos. Esta parte deve incluir

também alternativas para o equipamento especificado, tais como pneus ou esteiras, diferentes

motores etc.

Estas etapas devem permitir uma fácil comparação quando no levantamento de custos das

várias máquinas e ainda uma avaliação de vários ítens como investimento inicial,

desempenho e custos operacionais das várias unidades, que precisam então ser relacionadas a

todos os fatores econômicos da operação.

Seleção do Fabricante

Um cuidadoso estudo comparativo das diversas propostas recebidas dos fabricantes permitirá

uma análise com relação a custos e adaptabilidade técnica e, ainda, um estudo da relativa

facilidade ou dificuldade de manutenção e reparos.

Deverá também, ser feita uma avaliação da reputação e tomada de opinião sobre os vários

fabricantes e fornecedores em relação aos serviços técnicos prestados, disponibilidade e

custos de peças e garantias.

Seleção com Relação ao Valor Atual

Um dos critérios de seleção consiste em se determinar os valores atuais das séries de

desembolsos ocorrentes durante a vida da mina, para cada uma das alternativas tecnicamente

viáveis, a uma determinada taxa anual de desconto e escolher a alternativa que apresentar

menor valor atual.

Sendo um estudo comparativo, é necessário que as grandezas a serem comparadas sejam

equivalentes. Esta equivalência é obtida considerando-se, para cada alternativa os

investimentos e custos operacionais ocorrentes durante a vida da mina e referentes a produção

de uma quantidade constante de minério bruto, colocado à boca do britador primário. os

investimentos e custos operacionais a partir deste ponto são constantes, pois o processo de

beneficiamento independe da alternativa em análise, não afetando o estudo comparativo.

Também, os equipamentos de apoio às diversas alternativas não devem ser considerados, pois

seu peso se fará sentir igualmente em cada uma delas.

Deste modo, após dimensionamento dos equipamentos, calcula-se o custo operacional

correspondente a cada alternativa. Tais custos referem-se ao minério à entrada do britador

primário, neles incluídos os relativos à remoção de estéril. Assim são determinados:

25

Custos operacionais anuais para cada alternativa;

Investimentos a serem realizados ao longo da vida da mina, resultantes da reposição de

equipamentos retirados de operação por terem atingido os limites de sua vidas úteis;

Datas de reposição da cada equipamento, para as dadas alternativas

Torna-se, então possível montar um cronograma financeiro, onde aparecem os desembolsos a

serem realizados durante a vida da mina, ano por ano. Estes desembolsos são constituídos

pelo investimento inicial, das reposições e eventuais ampliações do número de equipamentos,

das perdas de equipamentos, aos quais se dá um valor residual e que aparece como entrada de

caixa e dos custos operacional que podem ser crescentes com a vida da mina, no caso em que

as distâncias de transporte tornam-se maiores, exigindo um maior número de equipamentos de

transporte.

Com base no cronogramas financeiros de casa alternativa, determinam-se os respectivos

valores atuais, uma determinada taxa de desconto. A alternativa que apresentar um menor

valor atual será a escolhida.

A solução final tomando-se em conta todos os fatores econômicos será baseada então no

balanço dos seguintes fatores:

investimentos;

adaptabilidade técnica;

considerações de manutenção e reparos;

aprovação dos fabricantes ou fornecedores;

valor atual

Equipamentos de Perfuração, Carregamento e Transporte

Equipamentos de Perfuração

O procedimento para a seleção de um equipamento de perfuração em particular para um

mineração a céu aberto, geralmente, envolve os seguintes itens:

determinação e especificação das condições dentro das quais o equipamento será usado,

tais como tipos de serviços, horas de trabalho, local, condições climáticas etc.;

estabelecimento dos objetivos para os ciclos de produção de desmonte, considerando

restrições de escavação e carregamento, capacidade do britador, cota de produção,

geometria do pit, fragmentação, lançamento etc.;

Baseado nos requerimentos de desmonte, determinação do tipo de broca, tamanho,

profundidade e inclinação do furo, carregamento etc.;

determinação dos fatores de perfurabilidade das rochas e seleção do método de perfuração

que parece exequível;

especificação e comparação dos parâmetros de performance incluindo custos. Os itens de

maior custo são os bits, depreciação do equipamento, manutenção, energia e fluidos;

seleção dos sistemas de perfuração que melhor satisfaça todos os requerimentos e que

tenha o menor custo total.

26

Carregamento

Diversos equipamentos desempenham esta função. Abaixo são listados alguns equipamentos

bem como os critérios ou fatores que influem na escolha de um em relação aos outros.

Escavadeiras

Os fatores que devem ser considerados na seleção de escavadeiras em relação a outros tipos

de equipamentos de carregamento são:

A escavadeira é de certo modo inflexível na sua operação, ou seja, é um equipamento

básico de carregamento e/ou escavação;

Devido ao seu alto custo comparativamente, são normalmente limitadas a projetos de

longa vida. A vida econômica de uma escavadeira é em torno de 40.000 horas ou mais e

portanto deve ser usada para operar por um longo período, de modo que seus benefícios

de baixo custo operacional possam ser sentidos. Visto que a maior parte da amortização de

um equipamento se dá geralmente no dois ou três primeiros anos de operação, um curto

tempo de operação de uma escavadeira não é recomendado. Também é virtualmente

impossível negociar ou vender uma escavadeira no meio de seu tempo de vida, deixando

um zero valor residual;

Devido a sua baixa mobilidade, uma escavadeira é confinada para operar em pequenas

áreas de uma mina, ou geralmente fixada em locais de carregamento. Uma única

escavadeira seria normalmente excluída quando se faz necessário uma lavra seletiva ou

uma blendagem;

Os cuidados com a distribuição elétrica e manejo dos cabos de linha, utilizados pelas

escavadeiras merecem devida consideração no planejamento de um adequado sistema de

distribuição elétrica;

O uso de motores elétricos e sofisticados sistemas de controle permitem às escavadeiras

uma segurança e eficiência operacional, excepcionalmente altas. A maioria dos controles

vitais da escavadeira está numa cabine geralmente pressurizada, com filtros de ar, que a

permite operar dentro de condições mais favoráveis que outros equipamentos;

As escavadeiras têm excelente habilidade para escavação devido ao seu peso, tração e alta

capacidade de deslocamento do guindaste.

Devido a sua lenta movimentação as escavadeiras têm uma distinta vantagem em relação

aos equipamentos sobre pneus em locais onde as condições do solo são normalmente

negativas aos pneus;

Dada a grande facilidade de operação, a fadiga do operador é bastante reduzida, não

acarretando grandes efeitos na produção das escavadeiras.

A aplicação das escavadeiras pode ser sumarizada como:

Vantagens

Construção robusta e bastante adequada para escavações de material de dureza

relativamente alta e serviços de carregamento;

Excelentes segurança e eficiência;

Baixo custo operacional em projetos de longa duração.

27

Desvantagens

Pouca flexibilidade e mobilidade;

Alto investimento inicial

Considerações a serem feitas na seleção de um tipo específico

Os seguintes pontos são de importância na seleção das escavadeiras:

Produção diária requerida;

Tonelada total a ser movimentada;

Tamanho da área onde irá operar;

Número de faces a ser trabalhada;

Capacidade dos caminhões. Como regra geral uma escavadeira deve ter de 3 a 5 passes

para carregar um caminhão. Esta, entretanto, não é uma regra fixa e varia com a distância

de transporte;

Disponibilidade requerida. Grandes escavadeiras, geralmente, são mais disponíveis que

pequenas escavadeiras;

Tipo de material a ser carregado. Se o material é pouco fragmentado a eficiência da

caçamba é baixa, sendo necessário grandes escavadeiras para manter a requerida produção

Pás Carregadeiras

A seleção de pás carregadeiras sobre pneus ou esteiras como carregamento primário deve ser

baseado nas seguintes condições:

Onde a mobilidade é requerida devido às operações em diverso bancos e onde é

necessário blendagem do material;

Onde a expedição de capital para um equipamento de carregamento mais caro

(escavadeira), não é justificado. A vida útil de uma escavadeira é de 40.000 horas contra

10.000 horas para uma carregadeira.

Comparação entre Escavadeiras e Pás Carregadeiras

Quando se lavra um material com um demanda flutuante, o relativo baixo custo de

investimento e mercado das carregadeiras favorecem sua escolha;

A operação de uma pá carregadeira é mais simples, ou seja requer menos habilidade do

operador que uma escavadeira;

As carregadeiras geralmente podem trabalhar independentes de equipamentos auxiliares;

Quando escavadeiras e carregadeira são consideradas como equipamentos primários de

carregamento, o retorno nos investimentos devem ser considerados . A alta produção e

baixo investimento relativo podem favorecer às carregadeiras;

O investimento médio anual para carregadeiras é geralmente menor;

Quando as carregadeiras são forçadas a escavar material, a produção cai e os custos por

tonelada sobem muito. A escavação de um banco deve ser reservada para as escavadeiras.

Buckets Wheels

28

Avanços recentes no design e construção destas escavadeiras têm permitido escavação de

materiais de dureza média. O mercado mundial de mineração, entretanto, tem sido lento para

aceitar este equipamento de alta produção e baixo custo. Talvez devido a tradição de usar

escavadeiras e draglaines e/ou a falta de informações com relação a operação, design e custo.

De certo, escavadeiras e draglaines não podem ser substituídos por Bucket Wheels em todos

os casos, más dentro de condições apropriadas podem ter uma performance superior às outras

convencionais e simultaneamente permite uma significante economia operacional.

Dentre os fatores a serem considerados para a seleção de bucket wheels temos:

Custo - como as peças do equipamento são caras, requer longo período de amortização

para ser economicamente viável. Os custos de operação são difíceis de estabelecer e

dependem da recomendação de fabricantes sobre planos e estimativas de manutenção;

Tipo de material a ser manejado - São mais apropriadas para depósitos espessos de

materiais inconsolidados ou semi- consolidados;

Produtividade - apropriada quando se requer uma alta produção;

Planejamento da mina - requer um cuidadoso design e planejamento da mina para que se

possa alcançar uma ótima produção e baixo custo;

Sistema de transporte - apropriada para correias, caminhões e vagões.

Draglaines

A seleção de Draglaines é analisada considerando os seguintes fatores, tais como:

remoção de material dentro d'água;

minérios suficientemente moles;

operações em subníveis;

carregamento em grandes equipamentos

capacidade de remoção de solos semi-consolidados;

grande capacidade;

habilidade para trabalhos em locais lamacentos e em condições instáveis;

capacidade de executar em uma única operação a remoção e empilhamento do material

Apresenta as seguintes desvantagens para a seleção :

alto investimento inicial;

aplicação restrita;

não opera em terrenos inclinados;

necessidade de boa fragmentação das rochas para uma eficiente remoção.

Equipamentos de Transporte

Caminhões

Como critério geral, para seleção de caminhões, os seguintes pontos devem ser levados em

consideração :

29

Material a ser manejado e métodos de carregamento empregado;

Possíveis restrições de espaço para manobras, pontes, extensão e largura das estradas de

transporte, cabos suspensos etc.;

O efeito de rampas acentuadas, particularmente quando carregado;

Padronização e possíveis combinações de novos caminhões;

Flexibilidade requerida, isto é, vários trabalhos que poderão ser requeridos a fazer.

Scrapers

Atualmente o movimento de material da mina tem sido maior, usando-se rápidos push-loaded

scrapers, que outros sistemas. As vantagens econômicas deste sistema são tais que sua

benéfica aplicação suplanta a grande extensão das atuais condições encontradas no campo. A

chave para a econômica aplicação de scrapers, deve-se a facilidade deste na obtenção da

carga, produzindo um carregamento a um custo relativamente baixo, comparado a outras

formas de carregamento.

Em geral os scrapers podem escavar seu próprio carregamento, transportá-lo a uma

velocidade de 30 - 35 Km/h efetivamente espalha-lo no depósito.

Skips Inclinados

Podem ser considerados em minas pequenas, profundas, lavradas em flanco, onde as estradas

para caminhões são proibitivamente longas, inclinadas e de difícil manutenção.

Trata-se normalmente de uma instalação permanente ou semi-permanente, devendo por esta

razão ser locada em local fora da área de lavra. A inclinação da instalação, por outro lado,

deve ser cuidadosamente projetada, de forma que deslocamentos da parede não afetem o

lastro no qual está fixo o skip.

Os questionamentos para seleção de um sistema de skips são :

Existe um local apropriado para instalação de uma estrutura permanente ou semi-

permanente ?

A jazida contribui para um transporte a um ponto central ?

A estabilidade e inclinação do talude e adequa para a instalação do sistema ?

O tamanho do material fragmentado a ser transportado e adequado para transporte por

skips ?

O transporte pode ser executado por outros meios mais econômicos ?

Correias Transportadoras

A demanda das indústrias, de um modo em geral, por altas taxas de manuseio de materiais e

baixos custos, tem tido um significante efeito no desenvolvimento tecnológico das correias

transportadoras. Esses avanços tecnológicos tem possibilitado, não somente, alcançar

aceitação como o método preferível de movimentação de materiais soltos, mas também a ser

usada para transporte destes materiais a longa distância, particularmente em áreas de relevo

ondulado.

Como vantagens das correias transportadoras, pode-se citar :

30

Excelente para relevos acentuados e longa distância;

Alta capacidade;

Requer pouca supervisão e manutenção;

Baixo custo por tonelada transportada;

Fácil operação

As desvantagens do sistema de transporte por correias são:

Alto custo inicial;

Sistema permanente ou semi-permanente;

Granulometria do material limitada a finos ou rocha britada

Trens

A introdução de outros sistemas de transporte tem suplantado a utilização de trens dado a

preferência e melhor aplicabilidade de dos outros sistemas às exigências de cada projeto de

mineração.

Se é mantida uma alta produção para uma grande distância, o transporte por trem tem um

menor custo por tonelada transportada que outros sistemas. Entretanto, rápidos movimentos

de tráfego dentro e fora da mina, requerem linhas duplas para abastecimento da linha

principal. As curvas devem ser cuidadosamente esboçadas e o alinhamento dos trilhos e

superfície devem ser mantidos constantes se se deseja uma máxima eficiência.

O sistema de transporte por trens apresenta as seguintes vantagens :

Baixo custo de transporte onde exigências de produção e volumes justificam sua

instalação;

Alta capacidade;

Carregamento simples por escavadeiras e bucket wheels;

Transbordamento mínimo de material;

Mínima manutenção;

Podem ser controlados por controle remoto;

Controle de tráfego simples.

O sistema de transporte por trens apresenta as seguintes desvantagens :

Investimento inicial alto;

Limitadas a longas estradas, planas com inclinação máxima de 3%;

Inflexibilidade do sistema;

Necessidade de dispositivos especiais de descarregamento;

Não apropriado para transporte de estéril, devido a dificuldade de espalhamento deste.

31

PROCEDIMENTOS ADOTADOS NA ESCOLHA DE LOCAIS PARA CONSTRUÇÃO DE

DEPÓSITOS DE ESTÉREIS E BARRAGENS DE REJEITOS

Introdução

No passado, pouca consideração era dada no planejamento e construção de depósitos de

estéreis e barragens de rejeitos. O procedimento padrão consistia na seleção de um local e um

método que pudesse minimizar a distância de transporte do estéril ou rejeito, da fonte

geradora ao depósito ou barragem, e ainda, minimizar os custos de construção. Aplicações

indiscriminadas desta prática frequentemente resultaram em dispendiosos remanejamentos,

questionável estabilidade, desastres ecológicos, perda de equipamentos, instalações, e, quando

não, perda de vidas humanas.

A seleção de um local apropriado para construção de um depósito de estéril ou barragem de

rejeito envolve considerações de ordem econômica, técnica, ambiental e social. Tais fatores,

após análise em separado devem ser avaliados conjuntamente, a fim de se determinar uma

área, onde os objetivos econômicos e técnicos ( estabilidade etc.), sejam maximizados e os

impactos ambientais minimizados. Por outro lado, estes fatores são interrelacionados, pois o

mérito de um depende fundamentalmente do nível de estudo adotado na avaliação dos demais.

Por exemplo, a escolha de um local em função apenas do fator econômico, distância de

transporte, pode não ser viável do ponto de vista técnico ou ambiental. Desta forma, é

necessário adotar uma série de análises econômicas, investigações geotécnicas e ambientais

dos possíveis locais alternativos.

Por motivos de ordem econômica, um depósito de estéril deve ser locado o mais próximo,

possível do centro de massa do estéril a ser lavrado, respeitando-se os limites do pit final e

procurando compatibilizar a forma do depósito a ser formada com o relevo do terreno

disponível de modo com que este depósito seja permanentemente estável. Da mesma forma, a

localização de uma barragem de rejeitos deve ser tal, que os custos para construção da mesma,

transporte dos rejeitos (bombeamento ou gravidade), sejam mínimos, respeitando-se as

condições de segurança e ambientais.

Os requerimentos ambientais têm sido tão importantes com respeito a depósitos de estéreis

e/ou barragens de rejeitos, que a localização de um adequado depósito ou barragem tem

grande importância na elaboração de um projeto de lavra e tratamento de minérios.

Do ponto de vista ambiental dois procedimentos precisam ser tomados. O primeiro refere-se a

um estudo prévio das áreas disponíveis. É necessário conhecer se determinado local é

designado a parques (nacional, estadual ou municipal ), reserva ecológica, se é um sítio

arqueológico ou histórico, se é nascente de alguma bacia hidrográfica etc. Tais locais

precisam ser previamente identificados e listados, pois necessitam da liberação de orgãos

cabíveis. O segundo procedimento refere-se a listagem e classificação dos possíveis impactos

ambientais, causados pelo depósito ou barragem a serem construidos numa determinada área.

O local a ser escolhido deverá ser aquele onde os impactos ambientais sejam mínimos.

Estudos Geotécnicos

32

A seleção prévia dos locais para construção de depósitos e/ou barragens é feita com base nas

investigações preliminares das áreas. Uma vez definido os possíveis locais, detalhadas

investigações são necessárias a fim de que se possa determinar o local que se enquadre dentro

dos requisitos econômicos, ambientais e de segurança. Sendo assim, a elaboração de um

criterioso programa se faz necessário, onde os principais fatores a serem analisados são a

topografia, o clima, a geologia, hidrogeologia, hidrologia, sismíca, estratigrafia, propriedades

físicas e químicas dos solos e das rochas etc. Tais fatores são normalmente correlacionados

como parte das investigações de engenharia, geralmente tratados, coletivamente, como

estudos geotécnicos do local.

Os estudos geotécnicos podem ser feito em dois estágios. O primeiro estágio refere-se

usualmente às investigações preliminares do local, de modo a possibilitar uma avaliação

superficial do local. Deste modo, torna-se possível a realização de comparações entre locais

alternativos, de forma que o mais adequado seja selecionado para uma investigação detalhada.

O segundo estágio usualmente refere-se a uma detalhada investigação geotécnica do local,

cobrindo todos os ítens anteriormente citados em detalhes suficientes para a execução do

esboço do depósito de estéril e/ou barragem de rejeito, de forma econômica, segura e

ambientalmente satisfatória, que satisfaça todos os regulamentos exigidos.

A primeira etapa das investigações preliminares dos possíveis locais envolvem a coleta de

todos os dados disponíveis da área. Estes dados incluem, mapas topográficos, fotografias

aéreas, clima (registros de temperatura, precipitação, vento, radiação solar e evaporação), rede

hidrográfica, geologia regional e mapas geológicos, hidrogeologia, sísmica etc. Em conjunção

com a coleta e estudo dos dados acima mencionados, inclui uma interpretação fotoaérea para

determinar a geologia local da área proposta. Os fatores geológicos que podem afetar o

esboço do depósito e/ou barragem, e, portanto, devem ser avaliados incluem, evidências de

deslizamentos de terra, evidências de plano de falhas nas rochas, evidências de falhas,

provável permeabilidade das rochas etc. O exame local em combinação com a interpretação

fotoaérea, normalmente, propicia uma boa avaliação preliminar da geologia local.

A confecção de mapas topográficos em pequena escala fornecerá dados para estudo da área ao

redor da cava e locação dos possíveis locais do depósito e/ou barragem. São também úteis

para fazer, estimativas preliminares dos volumes dos referidos depósitos, tamanho da área,

provável direção de fluxo de águas subterrâneas e superficiais e possíveis efeitos do depósito

ou barragem nas proximidades da cava, usina ou outras áreas operacionais. Os dados sobre o

clima e cursos d'água, quando combinados com dados topográficos, possibilitam uma

avaliação preliminar da drenagem característica dos locais. Isto fornece ao projetista

informações sobre o volume médio dos cursos d'água superficiais provenientes das chuvas.

A combinação das informações coletadas com os dados publicados e as investigações locais

podem não ser suficientes para permitir uma completa avaliação dos méritos dos locais pré-

estabelecidos. Em alguns casos, fatores óbvios como abatimentos de solo ou ocupação de

grandes áreas podem eliminar um local. Em outras instâncias a vegetação superficial e/ou

depósitos podem mascarar as condições locais, tal que posteriores trabalhos de campo sejam

requeridos antes do proposto local ser efetivamente avaliado. Nestes casos, a próxima etapa

das investigações preliminares, envolverá coletas de amostras, através de abertura de

trincheiras e furos de sondagem e, talvez, trabalhos preliminares de geofísica.

33

Com base nas investigações geotécnicas preliminares do local, é possível avaliar de um ponto

de vista geotécnico, a relativa capacidade dos locais alternativos examinados. Entretanto,

deve-se observar que, devido a vários fatores que impactuam a seleção do local para o

depósito de estéril e/ou barragem de rejeitos, o local mais apropriado do ponto de vista

geotécnico, pode não ser o mais satisfatório, por outras razões como proximidade com áreas

habitadas, conflitos com outros usos da área, restrições ambientais etc. Consequentemente, a

importância de se considerar mais que um possível local e avaliar a capacidade de cada um é

óbvio.

Uma vez concluídos os estudos geotécnicos preliminares e a definido o local, compatível

como todas as exigências necessárias, faz-se necessário a realização de detalhadas

investigações geotécnicas. O principal objetivo de uma detalhada investigação geotécnica

deve incluir a determinação da:

estratigrafia do local, incluindo profundidade, espessura, continuidade e composição de

cada estrato;

geologia local, incluindo história de deposição erosão, glaciação, cobrindo ítens como

canais encobertos, estruturas de colapsos, cavernas, movimentos tectônicos e falhas,

planos de cisalhamento etc. Deve-se fazer um mapa geológico do local;

hidrogeologia do local, incluindo definição de todos os aquíferos, determinação da

espessura dos sedimentos inconsolidados, determinação de sistemas de fluxo de água

subterrânea local e regional, pressão piezométrica nos aquíferos;

propriedades geotécnicas do solo, como, umidade, granulometria, testes de consolidação,

compressão triaxial e ou testes de cisalhamento, testes de permeabilidade, capacidade de

troca iônica de argilas (quando propostas como camada impermeável ). Para as rochas

deve-se incluir testes de cisalhamento ao longo de camadas fracas e permeabilidade dos

vários estratos.

PILHAS DE ESTÉRIL - PLANEJAMENTO E CONSTRUÇÃO

INTRODUÇÃO

Com a exaustão das jazidas de minério de alto teor e consequente aumento no consumo de

matéria-prima, o homem se viu obrigado a lavrar depósitos de baixo teor e mais profundo.

Estes depósitos quando economicamente viáveis necessitam, regulamente, de uma grande

remoção de material estéril para que se possa ter acesso ao minério e início das atividades de

lavra. Entretanto, a atividade de remoção e posterior deposição do material estéril num dado

local envolve custos, planejamento e controle da construção. Apesar de sua primeira

implicação ser econômica, o seu planejamento visa, também, encontrar um meio de manejá-lo

de forma responsável, segura e ambientalmente satisfatório.

No passado, o estéril removido nos trabalhos de lavra era simplesmente basculado em pontos

de aterro, nas encostas ou terrenos circunjacentes às minas, formando pilhas de maneira

desordenada, em condições precárias de estabilidade. Comumente estes locais eram chamados

de bota-fora. A década de 80, notabilizou-se pela disposição controlada e planejada dos

novos depósitos de estéril e pela recomposição dos depósitos mal formados, aliado a uma

recuperação ambiental das áreas degradadas pela mineração. Hoje, além das exigências de

ordem ambiental, questões sociais e de segurança, é sabido que construir adequadamente um

34

depósito de estéril é certamente menos trabalhoso e oneroso, que corrigir um depósito em

processo de ruptura generalizada.

O planejamento de um depósito de estéril não é, geralmente, tão detalhado como um projeto

de lavra. Isto é natural, visto que o objetivo primeiro da mineração é a produção do melhor

minério possível para ser processado. O desenvolvimento de uma mina depende em geral da

remoção de estéril, deste modo, promover um gerenciamento do depósito de estéril, pode

significar a diferença entre o lucro e o prejuízo e o planejamento do depósito deve,

frequentemente, reclamar mais atenção do que o esperado.

MODELOS DE PLANEJAMENTO

O planejamento de um depósito de estéril envolve a projeção num dado espaço do material

estéril removido da mina. Os modelos, em geral, podem ser algo como um simples

conhecimento que existe um local fora da área da mina para deposição de todo o estéril

removido, até a detalhados simulações em computador ou maquetes do futuro depósito.

O primeiro destes modelos, pode ser chamado como "Modelo de Confiança". Este é baseado

na confiança de que existe um depósito suficiente para depositar todo o estéril. Em geral, não

é um mal modelo para ser usado nos estágios iniciais da lavra, quando usualmente um certo

vale ou uma área próxima à mina possa ser designada como destino para o estéril inicial

transportado. A pressão para a abertura da mina usualmente limita os esforços, nos estágios

iniciais, para o planejamento do depósito, a não ser que haja restrições de propriedades ou

questões ambientais que seiamente restrijam a dispoisção de estéril. Portanto, devido aos

esforços primários serem impletados no suplimento de minério, o modelo de confiança não é

comumente mudado, até que o espaço para o depósito ou problemas com transporte de

estéril, requeiram um modelo melhor.

O segundo e mais comum tipo de modelo é o da "Capacidade Final". Nese modelo, o depósito

e locado num mapa topográfico dentro da área de servidão, e os volumes dos espaços

disponíveis são medidos para determinar qual a capacidade final do depósito. Indicações de

estradas são também feitaspara prover o melhor uso do espaço disponível. Este é um bom tipo

de modelo, onde pode-se ter um conhecimento das potencialidades e limites das diversas

áreas disponíveis. A disvantagem de se depender exclusivamente deste método é que ele não

mostra o que ocorrerá na sequência de deposição e a capacidade final pode não ser atingida a

não ser que o método de disposição e a sequência sejam considerados.

O detalhado layout ou "Map Layout Model", usualmente, segue o modelo da capacidade final,

quando acumulações de estéril atingem o estágio, onde sequências de deposição afetarão os

custos ou onde, existe uma variedade de produtos que precisam ser depositados em diferentes

áreas. Como exemplo pode-se citar uma dada ocasião onde diferentes partes do deposito

podem receber estéril de diferentes áreas de modo a equilibrar a distâncias de transporte.

Algumas vezes, a menor distância de transporte não é a melhor, se ela enche uma área que

deverá ser reservada para fazer uma futura estrada muito melhor. Outra razão para um

detalhado layout deve a produtos contaminados que devem ser colocados fora da drenagem,

ou onde existe segregação de material de baixo teor ou marginal, que poderão vir a ser

aproveitados no futuro. Considerações deste tipo levam a divisão do palnejamento em

estágios sequênciais, preferívelmente relatadas para definir perídos de deposição.

35

Modelos de escala física são poucos usuais no planejamento atual. Tais modelos são algumas

vezes usados na explicação para a diretoria ou outras pessoas, muitas vezes leigas, os sobre os

problemas ou requerimentos de um depósito. Em geral, podem ajudar na visualização de

problemas, que por outro modo, podem passar despercebidos ou serem subestimados. As

principais desvantagens de modelos tridimensionais é o tempo e esforços envolvidos na

construção deles.

Modelos computacionais do depósito de minério são bastante comuns, principalmente em

muitas minas metálicas. Entretanto o uso de computadores para deposição de estéril é pouco

aplicado, por uma variedade de razões, entre elas : os depósitos de estéreis, em geral não

requerem um detalhado banco de dados e são relativamente fáceis de serem traçados

graficamente. Por outro lado, em trabalhos futuros o emprego de computadores no

planejamento e construção de depósitos de estéreis têm sido visto como uma importante

ferramenta, principalmente com relação à simulação de estradas de transporte.

CONFIGURAÇÃO DO DEPÓSITO

A configuração geometria do depósito depende amplamente da topografia da área onde o

depósito será construído. Outro importante fator é a forma como o depósito é construído.

Algumas das possíveis configurações dos depósitos são apresentadas a seguir.

Se a região é moderadamente plana e a espessura do depósito não é tão grande, os depósitos,

espalham-se, deixando uma geometria de um grande leque, usualmente com algumas curvas.

Em geral estes grandes depósitos em leque podem estender, cobrindo grandes áreas com

talvez alguns quilómetros de perímetro. A limitação na extensão lateral é, se não há

considerações de limite de propriedades, uma função da distância de transporte, desta forma,

chegará um tempo, onde será mais barato elevar o depósito e transporte para cotas superiores,

que estender o depósito por toda a extensão da área da mineração. O processo de deposição

em sucessivas camadas num depósito em leque, produz o que chamamos de depósito

laminado. Estes são caracterizados por camadas com algum grau de classificação, similares

aos depósitos sedimentares criados pela natureza. Se são construídos por caminhões, as

maiores camadas normalmente chegam a atingir de 6 a 60 metros de espessura. Dentro destas

camadas está uma série de camadas inclinadas causada pelo fluxo de material abaixo do

talude do depósito com o avanço deste. Desta forma, são formadas camadas cruzadas que

podem ser classificadas de fine a grossas, apresentando diferentes graus permeabilidade de

acordo com a direção destas. Se o depósito é feito por scrapers, as camadas podem variar de

dezenas de centímetros de espessura.

Depósitos em terraços são construídos também pela deposição ao redor de um depósito mais

elevado ou curtas paradas da crista do depósito inferior durante um overlay. O efeito de

ambos os métodos é produzir um depósito em escadas ou terraços com desníveis capazes de

servir como estradas acesso ou como plataformas para vegetação. Tais terraços são também

valiosos no controle da erosão e fluxos d'água.

Em regiões montanhosas a configuração comum se dá na forma de cunhas. A altura do talude

à jusante pode atingir de 300 a 600 m com uma área mais larga na base ou pé deste. Tais

depósitos frequentemente apresentam grande capacidade e podem ser bastante estáveis se as

condições do solo ou rocha dentro do depósito são favoráveis. Se existem construções

próximas ao depósito, tais como estradas ou vilas, medidas especiais de segurança, tais como

36

bermas de contenção devem ser requeridas para limitar os efeitos do rolamento de rochas e

deslizamentos de solo. Uma variação usual de depósitos em cunha é o livre basculamento em

encostas. Esta configuração é de limitada aplicação e pode ter sérias consequências

ambientais.

E, finalmente existe o depósito em cava, ou backfill dump. O backfilling tem sido bastante

comum e importante em muitos seguimentos da indústria mineral, tais como minas de urânio

com uma série de pit vizinhos que podem ser individualmente enchidos, ou em depósitos

estratificados (carvão), onde há um progressivo descapeamento e deposição do material estéril

nas porções descobertas que ficou na retaguarda, ou em minas subterrâneas onde o

enchimento pode ser usado como suporte. Em grandes minas metálicas, o enchimento é pouco

apropriado, devido a longa vida útil da mina, onde o alargamento e aprofundamento do pit

ocorre de forma gradual até atingir a exaustão da jazida.

ESTUDO PRELIMINAR

A escolha de locais mais favoráveis para a disposição de estéreis, deve levar em

consideração a distância de transporte, estradas de acesso, capacidade de armazenamento,

aspectos hídricos, declividade das encostas, necessidade de desmatamento, implicações com

áreas rurais ou urbanas a jusante etc. E, também, que não comprometa a continuidade da

lavra, instalações de tratamento de minério ou expansões futuras. Para execução de tais

estudos, faz-se necessário um mapeamento geológico / topográfico detalhado, enfatizando os

cursos da água, nascentes, áreas pantanosas, perfil dos talvegues principais etc. Faz-se

também importante ter um conhecimento da hidrologia e hidrogeologia da região, regime de

chuvas, medição das vazões perenes, características da bacia de constituição, vazões de pico,

fluxo de águas subterrâneas etc. Condições hídricas desfavoráveis podem inviabilizar um

local aparentemente promissor. De maneira geral, por motivos econômicos, costuma-se

depositar esses materiais em encostas o mais próximo possível de áreas de lavra, muitas vezes

por simples basculamento em ponta de aterro. A disposição indiscriminada, sem atentar para

os problemas geotécnicos envolvidos, tende a acarretar uma série de problemas ecológicos,

tais como:

Instabilidade dos depósitos, causando danos pessoais e a propriedade;

Erosão de superfície por águas pluviais, podendo acarretar problemas estéticos e de

estabilidade, assoreamento e eventualmente poluição química de cursos de água;

Erosão eólica da superfície, com grande formação de poeira;

Modificação danosa das características fisiológicas locais.

Obs. Uma operação de lavra envolve, geralmente, a movimentação de dezenas de milhões de

toneladas de estéril, acarretando a formação de depósitos que chegam a atingir alturas de

taludes de centenas de metros. Essas grandes massas tendem a agravar sobremaneira os

problemas ambientais retrocitados.

INVESTIGAÇÕES DE CAMPO

Através de investigação de campo, via sondagens, poços e trincheiras, são coletadas amostras

para determinação, em ensaios de laboratório, dos parâmetros geotécnicos do material estéril

e capacidade de suporte dos solos da fundação. Estes ensaios compreendem:

37

análise da composição do solo e das rochas;

índices físicos;

massa específica natural e saturada;

cisalhamento;

coesão;

ângulo de atrito.

Tais investigações devem vir acompanhadas de uma descrição geológica e geotécnica.

DENSENVOLVIMENTO DO PROJETO

Por fim, após tais investigações, entra-se na fase de desenvolvimento do projeto, onde são

delineadas todas as feições geométricas desde o dimensionamento da drenagem da fundação,

até a proteção final das bermas e o acabamento paisagístico. Um ítem de suma importância

refere-se a análise da estabilidade do depósito e de sua fundação. Esta análise baseia-se em

dados obtidos durante o estudo preliminar e principalmente nas investigações de campo. Em

algumas circunstâncias, seções de ensaio são construídas no campo, amostras são coletadas e

analisadas em laboratórios e simulações de várias hipóteses de ruptura para as diversas

geometrias (alturas e inclinações) dos depósitos sob diferentes condições (material seco e

saturado) devem ser realizadas. A questão da estabilidade é um aspecto que deve ser

assegurado durante as fases de construção, bem como após a finalização das atividades

mineiras. A instabilidade em depósitos de estéril incrementa os custos operacionais sob os

seguintes aspectos:

indenização de acidentes pessoais;

indenizações e recuperações de propriedades;

perda ou dano em equipamentos;

danificações de estradas de acesso, linhas de energia e de instalações mineiras;

paralisação da produção para limpeza e correção das instabilidades;

adoção de medidas estabilizadoras para impedir a continuidade dos fenômenos de

instabilidade e permitir a retomada segura do lançamento do estéril;

limpeza e recuperação do meio ambiente.

ESTABILIDADE DE UM DEPÓSITO DE ESTÉRIL

O estéril de mineração, de uma forma geral, é constituído por solo, rocha sã e alterada, cujas

relações recíprocas (minério ou estéril), dependem do estágio da mineração ou de alterações

no planejamento da lavra decorrente de considerações econômicas. O material apresenta uma

distribuição granulométrica ampla, com partículas de dimensões de argila variando até

matacões.

Em maciços de solos ou fragmentos de rocha admite-se a validade da equação que define a

resistência a cisalhamento:

S = c + ( - u ) tg

Nessa equação "c" e "" são, respectivamente, a coesão e o ângulo de resistência a

cisalhamento, que dependem principalmente do tipo de material e do seu estado de

compactação. " " é a pressão total normal à superfície de cisalhamento, e "u" é a pressão

38

neutra que se desenvolve nos poros do material; essa última pode ser gerada por compressão

do material, durante o seu adensamento, ou lençóis de água no seu interior. O método de

formação do maciço influi nos parâmetros "c" e "" no que tange à sua compactação. Ao

contrário de obras de engenharia civil, onde se especificam o grau de compactação e o teor de

umidade, trabalhando-se com rolos compactadores e camadas de espessura pequena; em

pilhas de estéril costuma-se trabalhar com camadas que podem atingir até vários metros, sem

controle de umidade, e com compactação produzida apenas pelo tráfego de construção

(caminhões e tratores).

De maneira geral, a deposição em camadas mais espessas é mais vantajosa economicamente.

Em contrapartida, isso acarreta uma diminuição dos parâmetros de resistência "c" e ""

afetando também a pressão neutra "u" , de uma forma que pode inclusive ser mais sensível.

Com efeito, camadas mais espessas são mais compressíveis. Dessa maneira, em casos onde o

estéril é pouco permeável, o teor de umidade é relativamente elevado, e as velocidades de

alteamento da pilha são altas, a compressão da água intersticial pode acarretar pressões

neutras muito elevadas. A observação direta deste fenômeno é feita através de piezômetros

instalados em pontos do maciço criteriosamente escolhidos (estes mediriam as pressões

neutras, permitindo adaptações do projeto ou do método construtivo).

TIPOS DE RUPTURA

As rupturas observadas são condicionadas pela ação de um ou mais dos seguintes fatores:

fundações com baixa resistência ao cisalhamento;

inclinação das superfícies de deposição;

altura e ângulo de inclinação da pilha;

pressão da água na fundação e/ou no corpo do depósito;

características de resistência dos materiais constituintes do depósito.

Basicamente, as rupturas podem ser enquadradas num dos seguintes tipos:

a) Rotacional

São características de materiais coesivos com componentes de atrito. Podem abranger o corpo

do depósito e as fundações.

b) Quase Planar

São características de material secos, sem coesão, formados pelo lançamento de material no

ângulo de repouso.

c) Planar

É uma modificação do tipo rotacional. Pode ser causada pela presença de material fraco

abaixo da face de avanço. Tais materiais poderiam ser:

zonas intemperizadas correspondentes ao encobrimento de faces antigas que sofreram

inteperismo;

estratos de material fino lançado e incluído em pilhas de material mais grosseiro e

resistente.

39

CARACTERIZAÇÃO DAS FUNDAÇÕES

A estabilidade de um depósito de estéril pela fundação é condicionada por fatores tais como:

a) inclinação e forma da superfície das encostas

Encostas regulares e côncavas são mais favoráveis para deposição do que encostas convexas e

irregulares. Quanto inclinação, de uma forma geral, encostas com 10 graus são consideradas

planas, acima de 10 graus são consideradas íngremes;

b) ocorrência de tálus e movimentos superficiais nas encostas

A sobrecarga decorrente do lançamento de estéril sobre encostas com depósitos de tálus

apresentam movimento de rastejo, poderiam induzir ou acelerar processos de instabilização da

própria pilha de estéril, e mesmo das encostas de todo o vale;

c) surgências de água e drenagens perenes

Visto que a estabilidade é influenciada pelas condições das pressões neutras, deve-se evitar a

construção de depósitos de estéril interceptando talvegues perenes e surgências de água

significativas. Em caso alternativo, a ação da água poderá ser minimizada através da adoção

de um sistema de interceptação e desvio dos talvegues naturais, ou através da construção de

uma drenagem de base adequada;

d) porte da vegetação

Principalmente em encostas íngremes, a não remoção da vegetação densa (mata), poderá

desenvolver uma superfície mais fraca no contato do depósito de estéril com o terreno natural.

Tal superfície pode ser o condicionante de instabilidade;

e) matéria orgânica e estratos "moles"

Mesmo em encostas planas a presença de camadas fracas poderá induzir movimentações de

massa ao longo da base da pilha de estéril. Recomenda-se a remoção de solos orgânicos

fracos quando estes atingem uma espessura superior a 0,3 m. Muitas vezes, entretanto, a

remoção pode representar custos elevados, podendo ser economicamente inviável. Nesse caso

a estabilidade deverá ser analisada e certos recursos utilizados como:

Suavização de taludes e emprego de bermas de equilíbrio;

Deposição controlada em camadas de pequena espessura, minimizando-se a velocidade de

alteamento;

Deposição de material drenante sobre a fundação para facilitar o adensamento;

f) permeabilidade

g) compressibilidade

A presença ao longo da encosta de deposição de horizontes de compressibilidade muito

diferentes, poderá causar recalques diferenciais significativos no corpo da pilha com

consequente desenvolvimento de trincas de tração. Por ocasião de grandes precipitações,

poderão ocorrer aumento de pressões neutras em tais trincas, suficientes para levarem à

ruptura porções significativas do depósito;

h) resistência ao cisalhamento

No caso da resistência ao cisalhamento da fundação ser menor do que o material constituinte

do depósito de estéril, a geometria do aterro será condicionada pela fundação. Em caso

40

contrário, as características de resistência dos materiais do depósito serão os condicionantes

de sua geometria.

CARACTERIZAÇÃO DOS MATERIAIS CONSTITUINTES DE UM DEPÓSITO DE

ESTÉRIL

As características de resistência do depósito são condicionadas por fatores tais como:

tipo e qualidade do material lançado;

método de construção e equipamentos utilizados;

resistência dos materiais à degradação por agentes químicos e atmosféricos;

selagem de porções externas decorrentes de ações intempéricas;

nível da água;

teor de umidade;

estado de compactação (a compactação pode ser controlada por mudanças de equipamento

e por procedimentos de manuseio que influenciam fatores, como: fragmentação, mistura

de solo e rocha, segregação e manuseio seletivo de um horizonte particular, drenagem

afetando teor de umidade etc.);

grau de alteração;

presença de argilo-minerais.

A deposição de materiais obedece a critérios de qualidade dos mesmos, ou seja, materiais de

estabilidades inferiores (baixo ângulo de atrito, alta umidade e alta percentagem de argilas)

não devem ser depositados em contato com o terreno natural ou nos taludes finais das

bancadas.

PROCESSO CONSTRUTIVO

De um modo geral a formação ordenada de depósitos de estéreis deve compreender seguintes

pontos básicos.

DESMATAMENTO

A área escolhida deve ser objeto de desmatamento, destocamento e remoção de toda madeira

e resíduos florestais. Este procedimento se faz necessário de modo a evitar a formação de

camada orgânica em decomposição por motivos já explicados anteriormente. Caso haja a

remoção também do solo rico em húmus, reaproveita-lo como suporte da vegetação na

superfície final do depósito.

41

DRENAGEM DE FUNDAÇÃO

Para calcular a vazão de infiltração são necessários dados como: permeabilidade média do

solo, gradiente hidráulico do local a se drenar (perda de carga por comprimento do talvegue),

além da área. de posse deste dados a vazão infiltrante é encontrada utilizando a lei de Darcy

ou ábacos apropriados.

Lei de Darcy

KQi

A

k = coeficiente de permeabilidade em m/s;

Q = vazão infiltrante em m/s;

i = gradiente hidráulico

i = dh / l onde: dh = perda de carga,

l = comprimento talvegue,

e, A = área em m2;

O dimensionamento dos drenos de profundidade também leva em conta os mesmos dados,

mas com uma preocupação a mais. O dreno deve possuir espaços vazios suficientes pequenos

entre os materiais constituintes deste, para não carrear partículas muito finas de solo para seu

interior e ao mesmo tempo vazios grandes que permitiram o fluxo de água. Torna-se

necessário, então, um filtro de areia (ou material que funcione similarmente; ex. manta

geotextil) em torno do dreno, que impeça a entrada de finos e a colmatagem. Sua utilização

exigirá uma análise granulómetrica e a observação quanto ao grau de pureza e qualidade de

aplicação.

Os drenos podem assumir a forma de um lençol, cobrindo o terreno natural ou de trincheiras a

uma certa profundidade, preenchidas por manilhas porosas envoltas em brita e areia (podem

vir a ser recobertas com a manta geotextil).

Quanto aos cursos de água que percorrem o local selecionado para a disposição do estéril,

estes devem ser captados na cota e vazão máxima possíveis e desviados. Isto a meia encosta,

para fora da área a ser ocupada. Pode-se promover o escoamento a céu aberto através de

calhas resistentes a erosão caso a cota final do depósito for superior a cota de desvio.

Como conclusão da drenagem de fundação, constrói-se uma barragem de enrocamento ao

sopé da futura pilha com todos os seus detalhes construtivos. Os drenos da fundação passam

sob a barragem com descarga a jusante, sem risco de terem suas saídas obstruídas.

DISPOSIÇÃO DO MATERIAL

A geometria e a configuração que estes depósitos podem assumir depende largamente da

topografia da área e do modo como será construído. A maioria dos depósitos de estéreis são

construídos por unidades móveis com o basculamento direto do material nas encostas (ponta

de aterro). O estéril basculado flui pela encosta assumindo um ângulo de repouso (37 graus

em média para materiais não-coesivos), ocorrendo ainda uma segregação do mesmo material,

onde os fragmentos grosseiros "escoam" para a base e os finos ficam na parte superior do

talude. Isto gera um ângulo ligeiramente mais íngreme no topo do que na base do talude. Na

42

berma inferior, tratores espalham o material e desta forma o depósito progride com uma

elevação razoavelmente uniforme.

É um método apropriado para terrenos de fundação relativamente competentes e que

demandam pouco ou quase nenhum trabalho de preparação. Neste caso, as distâncias de

transporte iniciais são menores, fator relevante se considerado os altos investimentos iniciais

de implantação de uma mineração. Outra forma de lançamento é o ascendente. Neste o

depósito é alteado do fundo do vale para as cabeceiras, ou seja, de jusante para montante. É o

procedimento adotado quando o local de deposição apresenta topografia muito íngreme, ou, o

material lançado apresenta propriedades mecânicas muito baixas, ou ainda, ocorrem materiais

incompetentes cuja remoção seja impraticável. Este processo exige uma aplicação imediata de

recursos para a construção de acessos até o fundo do vale e, também, da drenagem da base.

Nesta foram de desenvolvimento, nos estágios iniciais, as distâncias de transportes são

maiores.

Em regiões moderadamente planas, o depósito de estéril estende-se lateralmente pelo local

denominado para o propósito, obtendo a aparência de um grande leque. A limitação de sua

extensão lateral é uma função da distância de transporte. Desta forma, a partir de uma

determinada extensão é economicamente preferível elevar o depósito e o transporte para cotas

superiores do que estendê-lo por toda área. Em qualquer procedimento, se há alguma

evidência de civilização abaixo do depósito, tais como estradas ou construções, medidas

especiais como bermas de contenção podem ser requeridas para limitar os efeitos do

rolamento de rochas e deslizamentos de solos.

Outro prático depósito de estéril que merece um comentário, se dá pelo enchimento de

porções da cava já lavradas, desta forma diminuindo as distâncias de transporte entre as

frentes de remoção e os pontos de descargas de estéreis e também não necessitando de uma

preparação de outro local para o depósito. Ambientalmente também é favorável, pois alteraria

menos a fisiográfia do local.

ACABAMENTO

DRENAGEM SUPERFICIAL

A principal razão da existência de uma drenagem de superfície é a erosão. A erosão é um

processo de transporte de massa onde o meio transportador é a água, o ar e o gelo, sendo que

no nosso clima predominam os processos transportados pela água. Os processos erosivos

iniciam-se pelo impacto da massa aquosa com o terreno, desagregando suas partículas. Esta

primeira ação de impacto é complementada pela ação do escoamento superficial, a partir do

acúmulo de água em volume suficiente para propiciar o arraste das partículas liberadas. As

diversas forma de erosão podem ser descritas como:

Erosão laminar - acorre quando o escoamento da água, encosta abaixo, "lava" a superfície

do terreno como um todo, transportando as partículas sem formar canais definidos.

Erosão em sulcos - ocorre por concentração do fluxo d'água em caminhos preferenciais,

arrastando as partículas e aprofundando os sulcos, podendo formar ravinas com alguns

metros de profundidade.

43

Erosão por voçorocas - constituem-se no estágio mais avançado da erosão, sendo

caracterizadas pelo avanço em profundidade das ravinas até estas atingirem o lençol

freático ou o nível d'água do terreno.

A intersecção da superfície do terreno com o nível da água propicia a erosão interna ou

"piping", que , além de promover a remoção de material do fundo e das paredes da voçoroca,

pode avançar para o interior do terreno, carreando material em profundidade e formando

vazios no interior do solo. Estes vazios tendem a forma de tubos que, ao atingirem proporções

significativas, dão origem a colapsos ou desabamentos, que alargam ou criam novos ramos na

voçoroca.

O processo de "piping" não é exclusivo das voçorocas, podendo ocorrer também em situações

onde existam surgências d'água na superfície de taludes, naturais ou não, que propiciem o

carreamento de material sólido.

Os principais fatores dos processos erosivos são:

volume d'água que atinge o terreno: o volume e sua distribuição no espaço e no tempo são

determinantes da velocidade dos processos erosivos;

cobertura vegetal: o tipo determina maior ou menor proteção contra o impacto e remoção

de partículas de solo pela água;

tipo solo/rocha: determina a suscetibilidade dos terrenos à erosão, em função de suas

características granulómetricas, estruturais, de espessura etc;

lençol freático: a profundidade do lençol nos solos é fator decisivo para o

desenvolvimento de voçorocas;

topografia: maiores declividades determinam maiores velocidades de escoamento das

águas, aumentando sua capacidade erosiva; e maior comprimento da encosta implica

maior tempo de escoamento e, conseqüentemente, maior erosão.

A água também é o principal agente detonador de movimentos gravitacionais de massa

(rastejamento, escorregamentos etc). Pode atuar através da elevação do grau de saturação nos

solos, diminuindo a resistência destes (tensões capilares, ligações por cimentos solúveis);

aumento do peso específico do solo e também pela introdução no maciço de pressões

hidrostáticas (vazios, fissuras, trincas, juntas etc) que podem levar à ruptura do talude.

Construir uma drenagem nada mais é, então, do que proporcionar um caminho preferêncial

para o escoamento do fluxo d'água. Na ausência de uma drenagem ou no mau

dimensionamento de uma, vários outros problemas podem surgir além da erosão, tais como:

redução da resistência ao cisalhamento do solo, variação do volume do solo, diminuição da

capacidade de suporte, pressões hidrostáticas não aliviadas etc.

Para águas de escoamento superficial são necessários drenos superficiais, onde os condutos

estão a céu aberto e as paredes são impermeáveis. Como medidas para se dimensionar o

escoamento superficial, têm-se, a determinação de parâmetros hidrológicos do local, a

caracterização física da bacia (área de contribuição, fator de forma, tempo de concentração), e

dados hidráulicos do dreno (vazão de pico, obtida através de várias fórmulas empíricas;

velocidade do fluxo; dissipação de energia e geometria do canal).

As bermas deverão ter, para efeito de direcionamento do fluxo de água, inclinação de 1%

descendente do centro para as extremidades do depósito, na secção longitudinal e 5%

44

descendente da crista do banco inferior para o pé do banco superior, na transversal. A

inclinação transversal funcionará como uma valeta ao pé de cada bancada, onde recomenda-se

que seja depositada uma leira de estéril. Não só levando em conta a questão da estabilidade

dos taludes, mas também considerando o percurso que água irá realizar sobre a terra até o

dreno, carreando assim material e provocando erosão. O estéril agirá como um filtro e uma

barreira para a quebra de energia do fluxo d'água. A água coletada deverá seguir para drenos

laterais ao depósito ou para drenos localizados na própria superfície do talude, separados por

distâncias fixas.

REVEGETAÇÃO

O processo de recuperação envolve algumas etapas a serem seguidas durante o planejamento

e construção de um depósito de estéril. São elas:

compromisso empresarial;

planejamento;

preparo da área a ser lavrada;

remoção da camada fértil do solo e estocagem;

recomposição topográfica e paisagística;

tratos a superfície final;

revegetação.

A recomposição da vegetação teria como funções principais também, além da questão

ambiental (impacto visual), o aumento da resistência do solo pela presença das raízes,

proteção contra a erosão superficial e redução da infiltração da água no solo. Inicialmente se

planta gramíneas para posteriormente se utilizar a flora nativa. O plantio destas gramíneas

pode ser feito por semeadura, hidrosemeadura, mudas ou através de grama em placas. A

técnica de plantio e o tipo de gramínea mais adequados dependem de fatores como solo,

inclinação do talude e condições climáticas, sendo, portanto, específicos para cada caso.

CUSTOS

Os custos de disposição de estéril de mina estão concentrados no transporte, na

drenagem/proteção vegetal, na retenção de finos gerados por carreamento durante e após a

formação da pilha e na manutenção de drenagens ao longo dos anos. Destes custos, o mais

significativo em qualquer situação é o transporte do estéril da mina até a pilha e cuja

otimização depende mais dos equipamentos e perfis de transportes e menos do projeto ou do

método executivo da pilha. Porém os outros custos, apesar das pequenas incidências

percentuais, podem significar grandes montantes de desembolso ao longo e após a formação

da pilha. Estes custos podem ser minimizados através de um bom projeto de engenharia e de

métodos executivos apropriados.

A formação controlada de depósitos de estéreis é evidentemente mais onerosa ao

empreendimento mineiro que o simples basculamento do material nas encostas ou terrenos

adjacentes à mina. Entretanto, como benefícios, podem ser apontados, dentre outros, a

ocupação racional das áreas disponíveis, estabilidade dos taludes, controle da erosão e

drenagem, estética, possibilidade de recomposição da paisagem natural e reaproveitamento

45

futuro do material. Com um bom conhecimento geológico/geotécnico, o projeto do depósito

pode levar em conta muitas variáveis otimizáveis como:

drenagem de fundação;

drenagem interna da pilha;

forma e altura de lançamento das camadas;

zoneamento de acordo com características geotécnicas dos materiais lançados;

dimensionamento das bermas de drenagens, de taludes (gerais e entre bermas);

localização e forma dos acessos de construção e de manutenção;

acabamento das bermas e taludes / revestimento vegetal;

drenagem superficial;

monitoração de deformações durante e após a formação da pilha.

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BARRAMENTOS

PLANEJAMENTO, CONSTRUÇÃO E PRINCÍPIOS DE MONITORAÇÃO

INTRODUÇÃO

Os sistemas de retenção de rejeitos industriais quaisquer, tornam-se mais importantes, a

medida que aumenta o consumo de produtos industrializados e o desenvolvimento de

tecnologias de aproveitamento de bens primários. Por outro lado, com a consolidação da

legislação de proteção ambiental, as áreas de influências de degradação do ambiente,

tornaram-se mais restritas. Além disso, a crescente valorização das propriedades e do conceito

de segurança pessoal, consolidam a necessidade de trabalhos confinados em pequenas áreas,

com rígido controle no que se refere às agressões ao meio ambiente.

Rejeitos de mineração são considerados produtos não úteis no presente momento, de uma

industria mineral. constituem basicamente de uma rocha ou material moído, após a separação

da substância útil ter sido feita. São normalmente transportados para a área de deposição,

hidraulicamente, numa concentração de aproximadamente 40% de sólidos em peso. O perigo

potencial associado à estocagem do rejeito, varia conforme diferentes indústrias de mineração,

processo utilizado, tipos de minério, radioatividade ou não, adição ou não de substâncias

químicas tóxicas no processamento, etc. Entre esses casos extremos estão uma série de outras

condições que apresentam também problemas ambientais a curto e longo prazo.

Os problemas associados com a segura disposição ou estocagem de rejeitos aumentam à

medida que ocorre um incremento da taxa de produção; quando próximo de áreas habitadas e

com a intensidade das exigências de controle da poluição por órgãos governamentais.

Obviamente, os procedimentos de planejamento e construção que foram desenvolvidos no

passado para depósitos relativamente pequenos locados em áreas isoladas onde uma possível

ruptura não constituía num maior risco à vida ou a propriedade, não encontram padrões, nos

idas de hoje, de segurança e controle ambiental. Atualmente, métodos de planejamento e

construção tem estado dentro de uma rigorosa inspeção da indústria mineral, órgãos

ambientais e sociais.

Felizmente, hoje, seguras e econômicas barragens de rejeito podem ser construídas pela

aplicação dos conhecimentos e experiência presentemente comprovadas de construção de

barragens para contenção de água e hidroelétricas, adequadamente modificadas para satisfazer

as exigências especiais da indústria mineral.

II - CONSTRUÇÃO

II.1 - Procedimentos Iniciais

De um modo geral, e, principalmente quando os rejeitos não são tóxicos, o reservatório de

rejeitos assume não só a função de bacia de decantação de sólidos, como também a finalidade

de reserva para adução de água industrial “make up water” e, quando este compromisso deve

ser assumido, o planejamento da barragem deverá levar em consideração a preservação de

determinado volume de reserva de água limpa em qualquer época do ano e da vida do

reservatório.

55

Os barramentos de contenção de rejeitos são usualmente construídos em dois estágios. o

primeiro estágio envolve a construção de uma barragem inicial. no caso de barragem de

rejeitos, um dique inicial servirá de compartimento para estocagem de água que é

frequentemente requerida para o “start-up” da usina de beneficiamento e retenção do rejeito

até a construção do primeiro estágio de alteamento.

Anteriormente ao dique inicial, é necessário uma investigação e preparação da fundação

através da remoção das camadas de solo fracas, material orgânico, vegetação etc.

Paralelamente a estes serviços, os sistemas de drenagem e escoamento devem ser executados

de modo a restringir o escoamento de água ao longo da superfície externa.

O segundo estágio envolve a construção do restante da barragem de rejeito. Esta fase constitui

o grande volume de construção do barramento. É uma parte do planejamento mineiro e

normalmente é uma operação contínua até o término das atividades para a qual ela foi

planejada e projetada. Deste modo, o barramento é alteado o suficiente para ficar acima do

nível do lago. Este fator tem grande influência no planejamento do barramento, visto que o

“lay-out” selecionado precisa não somente satisfazer às exigências de segurança, controle da

poluição e econômicas, mas também precisa ser adaptável ao estágio de construção. Além

disto o “lay-out” precisa ser bastante flexível, tal que revisões possam ser feitas quando

necessárias, para satisfazer mudanças nas condições de operação e ou processo de construção.

Para assegurar que a construção continue conforme projeto original, três etapas devem ser

seguidas:

I. Os executores do barramento devem estar atentos a todos os detalhes do projeto e as

razões para sua incorporação;

II. Os registros da construção precisam ser conservados. estes devem incluir a leitura de todas

as instrumentações, testes de controle da qualidade dos materiais de construção do

barramento (densidade, granulometria, umidade, etc.) taxas de produção, etc.;

III.Um sistema regular de revisão, anual ou semestral, deve ser executado pela empresa de

mineração. com base em tais reviews, revisões e ajustes do conceito original podem ser

recomendáveis para melhor satisfazer as exigências operacionais e de construção.

II.2 - Métodos de Construção

Os métodos de construção estão intimamente relacionados ao design ou “lay-out” adotado. em

muitas circunstâncias a seleção de um determinado “lay-out” particular, determina o

procedimento de construção que precisa ser seguido. Vários métodos de construção tem sido

desenvolvido para obter um ótimo tratamento para os rejeitos no projeto de um barramento.

Os métodos de construção são agrupados em quatro grandes classificações:

Alteamento convencional, usando estéreis ou material de empréstimo;

Alteamento à montante, usando rejeitos;

Alteamento à jusante, usando rejeitos;

Alteamento central, usando rejeitos.

Quando rejeitos são usados na construção de barramentos, dois processos hidráulicos

frequentemente usados são os hidrociclones e mangueiras ou canhões, para lançamento dos

56

rejeitos. Os hidrociclones são usados para separar as partículas grosseiras, úteis para a

construção do barramento, das finas ou lamas.

Os barramentos são frequentemente alteadas em estágios, mantendo-se um volume livre

acima da superfície do lago. Os métodos de alteamento serão governados pelas seguintes

considerações: esboço do barramento, materiais úteis para construção, método de distribuição

dos rejeitos e volume de rejeitos requerido no barramento.

II.2.1 - Alteamento à Montante

É o método de construção de barramento mais antigo e é um procedimento de disposição de

rejeitos de baixo custo. O barramento é normalmente construído pelo escoamento de rejeitos

através de tubulações. A crista do barramento é alteada em estágios, pela colocação de

“areias” em sucessivos diques à montante do dique inicial, ou à montante de um dique

precedente. Os sucessivos estágios formam uma estrutura relativamente fina à jusante, sendo

necessário melhorar a estabilidade do barramento através da inclusão de bermas nos estágios

de alteamento, suavizando o talude final.

Como a base do dique inicial forma a última barragem à jusante, é necessário que ela seja

permeável de modo a reduzir a pressão hidrostática, evitando que o escoamento seja maior

que o desejado. O procedimento usual é construir o dique inicial sobre uma base permeável,

selando o talude à montante com uma camada de material impermeável.

Como a polpa de rejeito é descarregada de uma série de canos ou tubos ao longo da crista do

barramento, a polpa meandra depositando areias e lamas em uma série de descontínuas e

horizontais estratificações. É difícil prover uma competente vedação acima da base da camada

depositada e a linha de saturação dentro da barragem aumenta quando a superfície do lago é

elevada. A maior porção da seção estrutural da barragem é composta por material solto com

uma superfície freática relativamente alta e baixa força de cisalhamento. Assim, devido a

grande variação na permeabilidade e a possibilidade de alta pressão hidrostática, baixa

densidade relativa e baixa força de cisalhamento, o método de alteamento a montante é

impróprio para áreas sujeitas à intensa atividade sísmica.

As principais vantagens do método são o baixo custo de construção, velocidade de alteamento

e procedimento operacional simples. Entretanto tem a desvantagem de ser alteada sobre

rejeitos, incosolidados previamente depositados, ser imprópria à áreas de atividade sísmica

pois podem ocorrer rupturas por liquefação. Também onde é desejável minimizar o volume de

escoamento contaminado, outros métodos devem ser considerados, os quais facilitam o

esboço e a instalação de uma zona impermeável.

57

II.2.2 - Alteamento à Jusante

Este método e relativamente novo. É resultado de esforços para desenvolver métodos para

construção de grandes e seguros barramentos de rejeito. No método de alteamento à jusante a

crista do barramento é alteada em sucessivos estágios pela colocação de rejeitos à jusante do

dique inicial. O dique inicial forma a base à montante do barramento final e deve ser

impermeável para restringir o escoamento.

Este método provém maior vantagem estrutural por facilitar a instalação de drenagem interna

na base de sucessivos estágios de construção, possibilitando a construção da estrutura com

material competente e permitindo que seja incluída uma vedação à montante do barramento.

Neste método, o material incorporado em subsequentes estágios do barramento é constituído

de uma fração grosseira de rejeitos separados por hicrociclones, estéril da mina ou solos

naturais de empréstimo. Quando hidrociclones são usados o overflow é descarregado à

montante do barramento. Os hidrociclones usados para separar “areias” das “lamas”, podem

ser colocados em série ao longo da crista do barramento ou um grupo de ciclones pode ser

montado em paralelo como uma unidade móvel que corre paralelo ao eixo longitudinal do

barramento. A disposição de rejeitos também pode ser feita ao longo de sucessivas bermas

com uma série de hidrociclones montados em plataformas móveis ou através de cavaletes ou

torres. Durante certos intervalos, faz-se necessário interromper a disposição para elevar os

hidrociclones e prover estoque de rejeitos.

O método de alteamento à jusante permite a deposição controlada de “areia” e a compactação

pode ser incluída quando se deseja aumentar a força de cisalhamento dos materiais de

construção.

Bacia de

rejeitos

Dique inicial

1º Alteamento

2º Alteamento

grossos

Finos

3º Alteamento

Alteamento a Montante

58

II.2.3 - Alteamento Central

O método de alteamento central é atualmente uma variação do método à jusante. A única

diferença é que em vez da crista ser alteada para a jusante a medida que o barramento é

construído, a crista é alteada verticalmente. Este procedimento permite um alteamento mais

rápido, quando um menor consumo de “areia” é requerido. Neste método o rejeito é

descarregado no topo de um canal, formado da crista para baixo, onde as frações grosseiras

acamam no canal e as finas são carreadas em suspensão através de diques até o lago. As

frações grosseiras são periodicamente removidas do canal por tratores ou draglaines,

espalhadas e compactadas no flanco do barramento. Uma variação deste método de descarga

de rejeitos, consiste de canos de meia seção longitudinal, compostos de barreiras, nas quais o

material grosseiro é retido, caindo, através de aberturas na parte inferior, no corpo do

barramento. As frações finas vão para o lago. Este método de alteamento requer talude suaves

para possibilitar as operações de espalhamento e compactação. O talude normalmente

requerido é de 4:1 ou mais suave.

As maiores vantagens dos métodos à jusante são:

o barramento não é construído sobre rejeitos finos e frouxos, previamente depositados;

o controle de colocação e compactação na operação de enchimento pode ser exercido

quando requerido;

os sistemas de drenagem na base podem ser instalados quando necessários, durante a

construção. Estes sistemas de drenagem permitem o controle da linha de saturação através

do barramento, possibilitando o aumento de sua estabilidade;

o barramento pode ser projetado e subsequentemente construído para qualquer grau de

competência requerido, incluindo abalos sísmicos;

usualmente, o barramento pode ser alteado acima de sua altura de projeto sem muitos

problemas e modificações no esboço original. Isto é de suma importância para muitos

empreendimentos mineiros, onde a vida útil da mina pode ser estendida.

A maior desvantagem dos métodos de alteamento à jusante é o grande volume de material que

é requerido para altear o barramento. Nos estágios iniciais de operação do empreendimento,

pode não ser possível produzir rejeito o suficiente para manter a taxa de alteamento prevista e

necessária. neste caso é comum a construção de um dique inicial mais alto ou o suprimento de

material para construção precisa ser acrescido com material de empréstimo. Em ambos

procedimentos ocorre um aumento no custo de construção do barramento.

II.2.4 - Alteamento Convencional

Neste caso estéreis das operações de abertura da mina ou material de empréstimo de áreas

próximas ao local do barramento, quando economicamente disponíveis podem em muitos

casos , ser utilizados para prover uma estável barramento de rejeitos. Infelizmente , a

disponibilidade de estéreis nem sempre coincide com o programa de construção estabelecido

para manter a taxa de alteamento do barramento. Entretanto é possível combinar estéreis e

rejeitos para construção de um seguro e econômico barramento.

Atualmente, existe uma tendência geral, em projetos maiores, do uso do método

convencional. Esta tendência é devido principalmente às exigências legais que não permitem

descarga de efluentes à jusante, sem o tratamento necessário, para que o efluente se encontre

59

dentro dos padrões de qualidade exigido. Desta forma, em todos os métodos de construção de

barragens citados, faz-se necessário incorporar um eficiente sistema de drenagens,

sangradouros, etc., de modo que possíveis inundações, sejam facilmente controláveis.

Num futuro próximo, para alguns tipos de rejeitos, as técnicas de disposição parecem estar

direcionadas para a estocagem a seco. Este método envolve a remoção da maior quantidade

possível de água dos rejeitos antes deles serem transportados para a área do “depósito”. O

método oferece a vantagem de necessitar de um depósito menor, mais seguro e facilitar a

obtenção de água de reciclagem.

DESENVOLVIMENTO SUBTERRÂNEO

Reforço de Solos e Rochas para Abertura de Galerias e Túneis

1 - Introdução

As técnicas de melhoria das condições geotécncias de solos e rochas são aplicadas para

permitir uma segura excavação de galerias ou túneis em condições geológicas difíceis. As

técnicas são aplicadas para modificar o stress ao redor dos trabalhos subterrâneos e/ou os

parâmetros geotécnicos do solo. Os principais métodos utilizados são:

reforço do solo;

grouting;

jet grouting;

congelamento do solo;

pré-corte mecânico.

Cada intervenção envolve diferentes tratamentos para o problema de abertura de túneis em

solos fracos, devido aos diferentes parâmetros envolvidos dentro de diferentes soluções

tecnológicas.

A escolha das técnicas depende das características geotécnicas do solo e do balanço

econômico entre os custos da intervenção e os benefícios que ela pode oferecer. Os principais

parâmetros que precisam ser considerados no projeto e construção de túneis são:

1. Eficácia dos Custos - Depende da escolha do método de execução de túneis.

2. Velocidade de Execução - Este parâmetro depende da escolha do método de execução do

túnel escolhido e sua flexibilidade. Interrupções do trabalho devem ser minimizadas

durante a abertura.

3. Redução das incertezas entre o Projeto e a Construção - Depende do bom conhecimento

prévio do maciço rochoso e da flexibilidade do método de execução.

4. Condições de Segurança - Depende do método de abertura escolhido e da habilidade dos

trabalhores.

Reforço do solo e técnicas de melhoramento destes geralmente permitem a otimização destes

parâmetros quando túneis são abertos em solos com pobres condições geotécnicas.

60

2 - Métodos de Intervenção

Com relação aos seus efeitos no solo, as intervenções podem ser divididas em 02 grupos.

2.1 - Intervenções que melhoram as condições geotécnicas dos solos;

2.2 - Intervenções que preservam o solo

2.1 - Intervenções para Melhoria das Condições do Solo

As seguintes intervenções produzem uma melhoria das características geotécnicas do solo ao

redor da escavação:

1. Reforço do Solo - intervenção permanente executada pela introdução no solo de elementos

estruturais mais resistentes e rígidos que o solo (por ex. cavilhas, parafusos, cabos de aço,

tubos de aço ou fibras de vidro).

2. Grouting - intervenção permanente que produz seus efeitos pela injeção de uma mistura no

solo, a uma pressão de 20 - 40 bar. Esta mistura preencherá os vazios do solo, reduzindo a

permeabilidade e melhoirando os parâmetros geotécnicos do solo. Esta mistura pode ser de

cimento ou resinas química.

3. Jet Grouting - intervenção permanente realizada pela injeção de uma mistura a base de

cimento no solo a alta pressão ( acima de 200 bar). O resultado final é uma é uma coluna

de solo tratada, com características geotécnicas melhor que a do terreno natural.

4. Drenagem - intervenção permanente que pode ser aplicada quando a água é o principal

problema. é executada pela redução da pressão da água e controle do fluxo de água através

de drenos.

5. Congelamento - intervenção temporária que pode ser aplicada quando o solo está saturado

por água. O propósito desta técnica é escavar o túnel ou galeria em um solo congelado, que

é estável. Quando o suporte final é colocado, o congelamento é interrompido.

2.2 - Intervenções que Preservam o Solo

Essas intervenções evitam que os parâmetros geotécnicos do solo caiam para valores

residuais. Eles possibilitam pouco distúrbio ao redor da excavação. O propósito tecnológico

desta intervenção é reduzir a deformação o mínimo possível. Algumas intervenções são

descritas a seguir:

1. Arco Celular - usadas para pequenas e grandes excavações. Uma estrutra de suporte é feita

antes da excavação ser executada. Esta técnica pode ser sucessivamente aplicada em casos

onde a cobertura é muito fina ou pouco espessa, de tal forma que nãqo permite o uso de

outras técnicas de suporte. A principal estrutura de suporte de sistema consiste de tubos de

grande diâmetro inserido no solo, paralelo ao eixo longitudinal do túnel. Os canos são

então preenchidos com concretos e unidos por elementos (anéis) tranversais.

61

2. Pré-corte - intervenção permanente executada com a excavação de fino corte ao redor do

túnel, usando uma cortadeira mecânica. O corte é então preenchido com vigas de aço

reforçada com concreto de alta características mecânica.

3. Jet Grouting Arch - um arco de colunas sub-horizontais é executado no topo do futuro

túnel. Colunas sub-verticais são frequentemente colocadas também nas paredes dos túnel.

O arco atua como suporte do solo durnate a excavação, homogeinizando o stress no

suporte final.

4. Steel Pipe Umbrella (Guarda chuva de tubos de aço) - um guarda chuva de tubos de aço

com um cone de forma truncada é construído no topo do futuro túnel.

5. Pre-Consolidação da Excavação - intervenção temporária executada pela inserção de tubos

de fibra de vidro na face do futuro túnel. este método é frequentemente acompanhado pelo

método do Pré-corte ou Steel Pipe Umbrella.

Estas duas últimas intervenções atuam tanto para melhorar a como para preservar o solo.

3 - Comparação das Técnicas

As intervenções descritas acima são caracterizadas por vários parâmetros que são indicativos

de suas ações no solo:

Flexibilidade - adaptabilidade às variações das condições geológicas e geotécnicas.

Viabilidade - garantia de que os resultados são os desejados.

Durabilidade - o decréssimo da características de resistência dos elementos de reforço ou

do solo reforçado.

Exequibilidade do trabalho - a facilidade de construção como relação às dimensões, tipo e

custos das máquinas e necessidade de trabalhadores especializados.

Velocidade de execução dos trabalhos - este é um importante parâmetro se a execução da

intervenção é alternada com as excavações.

Controle - monitoramento para assegurar a viabilidade da técnica.

A tabela a seguir compara algumas aplicações com referência a estes parâmetros. A tabela

mostra o reforço rdial do solo tem bons valores para todos estes parâmetros. A técnica do Pipe

umbrella e reforço da face mostram ter alta viabilidade e flexibilidade associada a uma fácil

excecução dos trabalhos. Esta é uma razão para o largo emprego destas técnicas tanto em

minas como em túneis.

4 - Técnicas de Reforço do Terreno

Atravé do uso de elementos resistentes de notável geometria e características bem conhecidas,

as várias aplicações de reforço do terreno oferecem máxima adaptabilidade às variações do

solo. Se a intervenção, entretanto, precisa ser de longa permanência, a durabilidade dos

elementos de reforço é um dos problemas que precisam ser resolvidos. Embora os

pesquisadores tenham estudado a resistência de cabos, uma resposta completa para este

problema ainda não foi encontratada. Recentemente, materiais não corrosivos tem sido

utllizado quando certa durabilidade deve ser assegurada.

62

Existem vários esquemas de reforço do terreno que podem ser utilizados, denpendendo das

necessidades estruturais dos projeto. Um esquema básico é dividido em quatro grupos, que

incluem a possibilidade de associações recíprocas:

1. Intervenção Transversal à partir da Superfície - tubos de aço ou de fibra de vidro ou cabos

de aço, são inseridos à partir da superfície tranversalmente ao eixo do túnel.

2. Intervenções Radiais Subterrâneas - a) à partir de tunéis pilotos são executados furos

radiais e inseridos nestes furos tubos de aço, de fibra de vidro ou cabos de aço. b) à partir

do túnel tubos de aço, de fibra de vidro ou cabos de aço são introduzidos, sucessivamente

ao avanço da face.

3. Intervenções Transversais Subterrâneas - à partir de túneis laterais ou túneis piloto tubos de

aço, de fibra de vidro ou cabos de aço são introduzidos.

4. Intervenções Longitudinais Subterrâneas - a) excavação da face reforçada pela introução

de tubos de fibra de vidro ou barras. b) reforço com pipe umbrella, são utilizados tubos de

aço.

63

64

Tabela 1 - Métodos de Melhoria das Condições Geotécnicas de Solos e Rochas em Trabalhos Subterrâneos

Método Flexibilidade Viabilidade Durabilidade Exequibilidade Velocidade de

execução

Campo de aplicação Controle

Jet grouting arch médio a alta média (difícel de

conhecer as

condições antes da

excavação)

alta média a dificel

( necessita de

trabalhores

treinados)

média ( pode ser

alternada com a

excavação)

vários solos difícel

Pipe umbrella alta alta ainda não

conhecida

fácil alta ( pode ser

alternada com a

excavação)

vários solos possível

Reforço radial

do terreno

muita alta alta ainda não

conhecida

fácil média a alta ( pode

ser alternada com a

excavação)

vários solos possível

Reforço da face alta (pode ser

associada com

outros métodos)

alta intervenção

temporária

fácil média a alta ( pode

ser alternada com a

excavação)

solo pobre ou argila possível (não

importante)

Grouting média (requer

terreno apropriado)

média a alta

(necessita testes

anteriores)

alta média a fácil baixa areia, brita possível para

difícel

Pre-corte

mecânico

baixo

(frequentemente

associado com

reforço da face)

alta alta difícel média ( pode ser

alternada com a

excavação)

argila ou solo

coesivo

possível

Congelamento baixa média intervenção

temporária

difícel média solo saturado possível para

difícel

Drenagem alta alta média a alta média a fácil alta solo com água difícel

65

Shafts

Shafts verticais de seção circular concretado tem suplantado outras seções. Algumas vezes,

seções retangulares e elípticas aparecem (features) como sujeito de debate mas, somente são

seriamente considerados se um shaft existente de tal seção é para ser aprofundado. Uma outra

forma que é ocasionalmente usada é a stretched circular, onde um curto flat, usualmente

menor que 10% do diâmetro do shaft, é introduzido entre 2 semi círculos. A introdução do

flat oferece algumas vantagens na geometria e set designa, entretanto, isto precisa ser

avaliado quanto à integridade do círculo e a fraquesa então introduzida dentro do shaft

shutter.

Os diâmetros comumente variam de (6 a 9)m, sendo o mais popular em torno de 8m, que é

um compromisso conveniente entre as restrições de construção e a confirguração permanente.

Shafts fora destas dimensões serão considerados muito grande ou pequenos e podem requerer

técnicas especiais de construção a serem introduzidas. Profundidades entre 1500 e 2000m são

consideradas normal e algumas linhas únicas de grande profundidade, acima de 2500m, tem

sido perfurados e estão em serviço. Shafts de aproximadamente 3000m tem sido incluído nos

estudos de viabilidade de algumas futuras minas.

Profundidades desta ordem são straining os limites da tecnologia de rope. Aços de alta

insistência à tensão são requeridos para kibble ropes. Ropes construídos à partir destes

materiais, entretanto, são difíceis manusear e it is very much a case of learn while you earn.

Alguns resultados negativos foram experimentados com estes ropes, mas fabricantes estão

claiming ter resolvido muitos problemas and maintain eles agora tem um reliable and

predictable produto. Peso dos ropes para final. Load/pay load taxa são grandes, realmente a

maior parte da energia usada no sistema de içamento é dissipada na superação de sua inércia.

Portanto, parece que, um avanço na tecnologia de cabos é um pré-requisito ao acréscimo da

profundidade dos shafts.

Construção do Colar e Pré-Escavação

Quando se seleciona uma estrutura de aço permanente (headgear) ambos, construção do colar

e pré-escavação podem ser afetados antes da ereção do headgear e eles podem take place

enquanto o headgear está sendo fabricado.

Onde um temporário headgear de escavação é usado, ele pode ser montado após finalização

do colar e empregado para a pré-escavação e o uso de quindastes ou torres de perfuração para

içamento dispensado.

Quando um headgear de concreto é escolhido, o colar é construído através da fundação do

headgear sendo a pré-escavação executada uma vez a headgear slide ter sido completada.

Construção do Colar

A porção superior do colar do shaft é usualmente construída por técnicas de engenharia civil.

O shut do shaft é o primeiro item do equipamento a ser ordenado e é usado nesta construção.

66

Onde solos alto suportáveis são atravessados uma sapata é escavada. A base a então nivelada

(estabilizada) e o shutter construído a partir deste piso. Reforço é então colocado quando

requerido e o . A escavação pode então ser processada com rompedores

pneumáticos, ferramentas manuais, perfuratrizes (escavação por explosivos). O que é

considerado ser uma altura segura da parede, pode então ser exposto (idealmente esta altura

coincidirá com altura projetada do revestimento a ser erguido e com o intervalo do jogo. O

shaft shutter pode então ser desmontado, abaixado, montado, reforço extendido e o concreto

despejado. A escavação é interrompida para permitir estes procedimentos. Este processo é

repetido até se encontrar rocha sã, tendo então início a escavação com explosivos. Neste

estágio o colar é usualmente amarrado, conformado dentro da rocha sã.

Em casos onde o solo no qual o colar está socado não é alto suportante, técnicas especais

devem ser usadas. A seção instável deve ser atravessada usando caisson shielded sinking

métodos ou a área deve ser pré-suportada antes da escavação, através de técnicas de reforço

do solo, tais como: grouting, jet grouting, etc.

Fluxos de água subterrânea são problemáticos em regiões instáveis. Estes são resolvidos

através de bombeamento ou via prevenção da entrada d’água no local da escavação, por meio

poços de drenagem perfurados ao redor do local do shaft, onde a água é drenada.

Equipamentos, extruturas, preparativos de içamento para as operações desta fase podem ser

de vários tipos. Os métodos populares são: guindastes móveis, guindastes estacionáveis com

uma torre de perfuração giratória and slewing jib or arrangements of fixed or slewing gantries

with load carrying traversing crawls.

Eles são capazes de manejar a acima mencionada escavadeira. Se seu uso é para ser extendido

para a pré-furação, preparativos para gnias precisam ser incorporados no seu design quando

isto passa a ser necessário, i.e. uma o shaft avançado mais que 6 vezes o seu diâmetro.

Durante a construção do colar, as operações, escavação e concretagem são usualmente

sequências e o shaft shutter é construído fora do fundo, com acesso ao shutter usualmente

feito por andaimes. O shutter é baixado com guinchos instalados ao redor do shaft e

montados no banco.

Pré-escavação

O objetivo da pré-escavação é aprofundar suficientemente o shaft para permitir a montagem

da unidade de escavação e limpeza na base do shaft. Um outro objetivo é abrir um espaço

adequado entre a base do shaft e o posição de estacionamento do estágio para possibilitar o

desmonte sem riscos para o estágio ou a mais vunerável unidade de limpeza. Um intervalo

ideal entre a base do shaft e o banco é de 90m. Isto permitirá em torno de 70m entre a base do

shaft e o lado de baixo of the grab chiver’s cabine cab abd ~ 20m para o estágio. Como estas

condições teóricas são difíceis de serem atingidas, a pré-escavação nem sempre é tão

profunda. Esta situação, então, demanda que os menores rounds sejam puxados até o seguro

estágio (de retirada) seja obtida.

A principal diferença entre a construção do colar e a pré-escavação é que na pré-escavação o

curb ring (é supença e a concretagem pode ser colocada a alguma distância acima da base do

shaft de forma que a escavação e a concretagem possam ser executados concomitantemente.

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Um estágio é requerido para proteção da base (fundo) do shaft e para acesso ao shutter. Um

estágio de pré-escavação, especificamente construído, é normalmente introduzido para

satisfazer esta necessidade ou em alguns casos o 2º deek do estágio principal de escavação

pode ser empregado para este propósito.

Perfuratrizes marteletes manuais e técnicas de desmonte são usadas para este propósito e esta

seção de shaft serve como um útil período de treinamento para a equipe do shaft. A limpeza é

geralmente efetuada com rastejo montado sobre escavadeiras. Quando a profundidade da pré-

escavação é atingida, a escavação é interrompida e o principal estágio de escavação montado

no fundo ou pré-erguido na superfície.

ousted

68

Tabela 1 - Equipamentos e Ciclo de Operações em Desenvolvimento de Minas

Subterrâneas

Ciclo de Operações

Abertura Continuidade

da operação

Perfuração Desmonte Carregamento Transporte

shaft

cíclico jumbo

percussão

dinamite,

slurry

carregadeira skip

contínuo shaft-boring

machine

face

completa, ou

furo piloto

slope,

descida,

subida,

cíclico jumbo

percussão

slurry, ANFO gravidade,

LHD,

carregadeira

skip,

caminhão,

LHD, correia

rampa contínuo tuneleira

raise

cíclico martelete,

jumbo,

plataforma

móvel

ANFO, slurry gravidade,

carregadeira,

chute

caminhão,

carro de mina,

correia

contínuo raise boring

machine (face

completa ou

furo piloto)

galerias,

travessas,

cíclico jumbo

percussão

ANFO escavadeira,

LHD

caminhão,

LHD, correia

ádito, túnel contínuo tuneleira roadheader