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DIVISAO DE ENGENHARIA

ENGENHARIA DE MINAS

MAQUINARIA

2º ANO TURMA: A

MÁQUINAS DE CORTE CONTÍNUA

Discentes: Docente:

Aurélio João Zunguene Engº. Fernando Elías

Arone F. A. Khanda

Mercia Sergio David

Zito Queniasse Jemusse

Tete, Março de 2015

Discentes:

Aurélio João Zunguene

Arone F. A. Khanda

Mercia Sergio David

Zito Queniasse Jemusse

MÁQUINAS DE CORTE CONTÍNUA

Trabalho apresentado ao Instituto Superior Politécnico de

Tete, na cadeira de Maquinaria no 2º ano de engenharia de

minas no ambito de descricao de temáticas relativas à

máquinas de corte contínua leccionada pelo: Engº. Fernando

Elías

Tete, Março de 2015

Índice

I. Resumo ........................................................................................................................................ 4

III. Introdução......................................................................................................................... 5

V. Metodologia .............................................................................................................................. 7

Máquinas de corte contínua ............................................................................................................ 8

1. Bucket Wheel Excavactor ....................................................................................................... 8

1.1.Funcionamento ...................................................................................................................... 9

1.2.Vantagens .............................................................................................................................. 9

1.3.Desvantagens ........................................................................................................................ 9

2. Bucket chain ............................................................................................................................... 9

2.1.Funcionamento .................................................................................................................... 10

3. Escavadeira Roadheaders ......................................................................................................... 11

3.1.Funcionamento ....................................................................................................................... 12

3.2.Vantagens ............................................................................................................................ 12

3.3.Desvantagem ....................................................................................................................... 12

4. Mineradores contínuos (continuous Miner).............................................................................. 13

4.1.Funcionamento .................................................................................................................... 14

5. Tunel Boring Machines ............................................................................................................ 14

5.1.Funcionamento .................................................................................................................... 15

5.2.Vantagens ............................................................................................................................ 16

5.3.Desvantagens: ..................................................................................................................... 16

6. Shearer ...................................................................................................................................... 16

Desvantagem ............................................................................................................................. 17

7. Raise drills ................................................................................................................................ 18

7.1.Vantagens ............................................................................................................................ 19

7.2.Desvantagens ...................................................................................................................... 19

VI. Conclusão ....................................................................................................................... 20

VII. Bibliografia..................................................................................................................... 21

Máquinas de corte contínua

INSTITUTO SUPERIOR POLITÉCNICO DE TETE 4

I. Resumo

De um modo geral, os Projectos mineiros de grande ou pequena escala necessitam de trabalhos de

movimento e rompimento de solos.

Movimento de solo neste âmbito não é nada mais do que o conjunto de operações de remoção de

terra de um determinado ponto ao outro com vista a se atingir uma certa profundidade tendo em

conta a implantação de um certo projecto. Este trabalho tem como vista abordar acerca do

equipamento de escavação, que é porventura a base para a implantação de um projecto de

mineração. Podemos então neste âmbito definir a escavação como sendo o processo empregado

para romper a capacidade do solo, normalmente no seu estado natural, através de ferramentas

cortantes, desagregando-o e tornando possível o seu manuseio. Temos em mente que até ao

aparecimento de métodos mecanizados para a escavação, o manuseio do solo era feita pelo homem

utilizando instrumentos rudimentares como pás e picaretas para abrir a terra. Este trabalho tinha

pouco rendimento e para que se atingisse níveis altos de rendimento e eficiência, era necessário

elevado número de mão-de-obra barata.

No entanto, a medida que a mão-de-obra vai encarecendo e devido ao avanço tecnológico,

aparecem os equipamentos mecanizados. Ao contrário do trabalho manual, os equipamentos

mecanizados têm a vantagem de proporcionar altos rendimentos e elevada eficiência em relação

escavação Manual.



III. Introdução

A lavra de uma mina geralmente é feita em diversas frentes, de modo que realizando a mistura dos

minérios retirados das frentes, seja possível fornecer, para a usina de tratamento, um minério que

esteja de acordo com as especificações de qualidade necessárias. Desse modo, precisa-se conhecer

qual o ritmo de lavra a ser implementado em cada frente, que atende as especificações quantitativas

e qualitativas da usina. Estes ritmos podem ser classificados em: Intermitente e Continuo.

Os equipamentos de escavação intermitentes são aqueles que possuem uma única concha,

e realizam escavação mediante um ciclo bem definido. Nesta categoria poderemos encontrar

equipamentos de corte como: Shovel, Drag-line, Retroescavadeiras, Scrapers.

E os equipamentos de corte ou escavação continua, são aqueles que possuem conchas múltiplas

e realizam assim, através delas, uma escavação continua. Nesta categoria se encontram

equipamentos como: bucket-wheel excavetor, bucket chain e os continuous mining, roadheaders,

shearers, Tunnel boring machine.



IV. Objectivos

Objectivo geral:

Descrever os equipamentos usados para corte contínua.

Objectivo específico:

Conhecer o modo de funcionamento de cada equipamento.



V. Metodologia

Sendo a corrente apresentação de carácter científica, a metodologia aplicada para a pesquisa e o

desenvolvimento do conteúdo foi atravéz de pesquisas bibliográficas em diferentes obras de várias

literaturas tanto em língua portuguesa como em língua inglesa sendo a maior parte em língua

inglesa, foram as principais fontes de geração de conteúdo. A pesquisa na internet e orientação 1-

à-1 também fez parte do preenchimento do conteúdo do trabalho.




1. Bucket Wheel Excavactor

Bucket wheel excavector é um equipamento de corte, pesado usado em mineração de

superfície. A principal função do Bucket wheel excavector é agir como uma máquina de escavação

contínua em operações de mineração em grande escala de Open pit. O que diferencia Bucket wheel

excavector de outros equipamentos de mineração em grande escala, tais como escavadeiras bucket

chain, é o uso de uma grande roda que consiste em um padrão contínuo de baldes utilizados para

colher o material, quando a roda gira. Eles estão entre os maiores veículos já construídos, e a maior

escavadeira de roda de caçamba já construída, Bagger 293, é o maior veículo terrestre (terra) na

história da humanidade de acordo com o Guinness Book of World Records.

Figura 1 – bucket wheel (open pit mining)



1.1.Funcionamento

Bucket wheel excavector é utilizado para remoção contínua de mineral. Eles usam suas rodas de

corte para retirar uma seção da terra, ditada pelo tamanho da escavadeira. Através de levantamento

e abaixamento, ele pode atingir o material acima, a baixo, e no seu nível.

O material desmontado, segue imediatamente pelo canal alocado no seu braço, e é entregue para o

ponto de descarga. Pelo seu tamanho, o Bucket wheel excavector é considerado um equipamento

de operação estacionária. É aplicado no desmonte de rochas brandas, e semi-duras.

1.2.Vantagens

Corta grandes massas do material;

Desmonta material brando;

Alta produtividade; baixa intensidade de trabalho e substituição dos custos de transportes;

Relativamente flexível na produção;

Baixa intensidade de trabalho, mas trabalho qualifica.

1.3.Desvantagens

Limitado de profundidade;

Alto investimento de capital;

Requer depósito grande para realizar custos mais baixos, a menos que o teor seja muito

alto;

2. Bucket chain

Escavadoras bucket chain, são equipamentos pesados utilizados na mineração de superfície.

Ele usa baldes em uma cadeia revolvente para remover grandes quantidades de material. Tem

características semelhantes das escavadoras bucket-wheel. São capazes de remover material abaixo

de seu nível de movimento, que é útil se o pit floor é instável ou debaixo de água.



Figura 2 - Bucket Chain

2.1.Funcionamento

Escavadeira Bucket Chain consiste de uma série de baldes, ligado a uma cadeia sem fim que pode

ser levantada e abaixada sobre a face de trabalho. Os baldes escavam o material, levantando-o para

cima para despejar em um funil, que desagua em uma esteira. O equipamento desloca-se

lentamente, assim a realização da escavação também é lenta, pelo seu tamanho.

A escavadeira Bucket Chain e Bucket whell são, provavelmente, os primeiros tipos de

máquinas de escavação já construídas. Suas origens remontam aos tempos antigos, Leonardo da

Vinci tinha esboços de uma escavadeira balde no século XVI. Sobre os diversos tipos e desenhos

que foram elaborados, e achados, ainda não há provas concretas de que eles foram construídos

nessa época.



Figura 3 – bucket chain operando

3. Escavadeira Roadheaders

Roadheader, é um equipamento de escavação pesada, que utiliza uma cabeça de corte montada na

extremidade do equipamento, o mesmo pode fazer os movimentos de cima-baixo, esquerda ou

direita. A cabeça de corte pode, ser montado tanto axialmente (uma única cabeça rotativa ao longo

do eixo longitudinal do crescimento), também transversalmente (cabeças rotativas montadas

ambos os lados do eixo). O Roadheader, é um equipamento montado sobre esteiras, usado

basicamente para o desenvolvimento em minas de carvão e usa o point attack bit como elemento

de corte.



`

Figura 4 – Roadheader

3.1.Funcionamento

Durante a escavação, a cabeça com bits rotativos vai varrendo a secção da galeria e desmontando

a rocha, até a obtenção da secção definitiva.

Após o desmonte de rocha na frente, o material é coletado por braços mecânicos frontais e

levado até a parte traseira da Maquina, através de uma calha pelo centro da Roadheader. A

descarga traseira é recolhida por shuttlle-cars ou correia transportadora.

Roadheaders, são amplamente utilizados na escavação de rochas de dureza média,

aplicados em mineração subterrânea, e na escavação de túneis.

3.2.Vantagens

É flexível e versátil na escavação de rocha de dureza médio, porque tem a capacidade de escavar

e limpar a sujeira do túnel simultaneamente. Isso é realizado com o apoio de chão adicional, sob

forma de aço.

3.3.Desvantagem

Uma desvantagem da máquina é que a cabeça de corte ainda não é durável o suficiente ao escavar

em rochas duras.



4. Mineradores contínuos (continuous Miner)

É uma máquina, com um cilindro de aço rotativa grande equipado com dentes de carboneto de

tungstênio, assente sobre esteiras. Usam picks como elementos de corte e podem escavar rochas

de baixa dureza (em geral carvão).

Figura 5- minerador contínuo



4.1.Funcionamento

O cilindro com elementos cortantes (entre 3 e 4 metros de largura) é acionado

hidraulicamente, com movimentos verticais, pressionado contra a face, realizando o

desmonte;

A rocha fragmentada é recolhida na face e segue por uma calha através do centro da

máquina até a parte posterior, para ser transportada por shuttle-cars;

Produzem até mais ou menos 500 t/h;

A máquina precisa ser removida ciclicamente da face para parafusamento (escoramento)

de teto, reduzindo sua capacidade de produção;

O escoamento descontínuo de minério por shuttle-cars também reduz produtividade.

5. Tunel Boring Machines

Tunnel Boring Machines, também conhecida como "mole", é uma máquina usada para escavações

subterrâneas, principalmente escavações de túneis. São equipamentos apreciados pela sua

eficiência em diversos tipos de subsolo, mostrando uma versatilidade que vai das rochas mais duras

até terrenos arenosos.

Figura 6- TBM



Tunnel Boring Machines são usadas como uma alternativa para perfuração e detonação de pedras

e minerações convencionais. A Tunnel boring machine possui a vantagem de limitar a perturbação

do terreno circundante, produzindo uma parede do túnel suave. Isto reduz significativamente o

custo do revestimento do túnel, e os torna adequados para uso em áreas densamente urbanizadas.

A maior desvantagem é o custo inicial. Tunnel boring machine é cara para construir, e pode ser

difícil de transportar. No entanto, como túneis modernos se tornam mais longos, o custo de

perfuração dos túneis versus máquinas de perfuração e explosão é realmente menor, isso porque o

túnel com a TBM é muito mais eficiente, resultando em um projeto mais curto. Requer alta pressão

de avanço (a quebra da rocha é por indentação), fornecida por sistema hidráulico; a reação é contida

calçando a máquina nas paredes da galeria.

Figura 7 – TBM operando

5.1.Funcionamento

Material desmontado é recolhido na face por caçambas, levando o material a uma correia

transportadora que passa pelo centro da máquina;

Cortadores de disco (superfícies metálicas endurecidas, em contacto com a rocha) são os

elementos de corte mais comuns;



A seleção adequada dos elementos de corte conforme o tipo de rocha é essencial para a

viabilidade econômica da técnica.

5.2.Vantagens

Principal vantagem,o sistema de escavação é quase contínuo, proporcionando avanço 3 ou 4

vezes mais rápido do que o ciclo drill-and-blast;

5.3.Desvantagens:

Alto custo de aquisição;

Produz secção circular de galeria;

Curvas devem ser suaves (grande raio de curvatura);

Início lento de operação.

6. Shearer

Figura 8 - shearer



Equipamento pesado, usada em minas de carvão e alguns outros depósitos sedimentares

principalmente no método de Long-Wall, e é constituído por:

Drag bits ou picks como elementos de corte;

Dupla terminação, ou seja, cilindro de corte em ambas as extremidades da shearer;

Cilindros de corte ajustáveis hidraulicamente para ajustar-se à espessura da camada;

Giro dos cilindros de corte levam o material a uma calha de remoção do minério

fragmentado;

Potência das máquinas pode ser > 1000 hp;

Desvantagem

Problema operacional: manter a cortadeira dentro da camada de carvão (oscilações na espessura

de camada dificultam trabalhos);

Minerar materiais fora da camada de carvão significa grande desgaste de bits (o estéril é mais

abrasivo);

Troca de bits consome parte significativa dos tempos de parada;

Faíscas produzidas por atrito dos bits podem causar ignição do metano na face.



Figura 9 – shearer operando, long wall

7. Raise drills

Máquinas usadas para a abertura de raises ligando dois níveis existentes em uma mina subterrânea,

ou ligando um nível e a superfície



Figura 10 – Raise drill

7.1.Vantagens

Reduz perdas por fricção em raises de ventilação.

Forma circular e ausência de detonações resulta em uma

escavação de maior resistência e integridade

7.2.Desvantagens

Maiores taxas de escavação e produtividade .



VI. Conclusão

Já concluída a abordagem, verificamos que os equipamentos de escavação são uma base

fundamental para a execução de projectos relativos a escavação, desde a engenharia civil até na

mineração (que é o nosso campo de estudo).

Ter conhecimento sobre os equipamentos usados no corte do material e uma certa noção acerca

do seu funcionamento é um factor muito importante pois na execução de vários projectos, existem

factores que podem vir a interferir, podem ser factores naturais, factores de projecto ou factores

económicos. Factores naturais são aqueles que dependem das condições existentes no local de

trabalho, como é o caso de topografia, natureza do solo, nível freático, o regime das chuvas.

Portanto, conhecendo a funcionalidade e características de cada equipamento pode facilitar a

seleccao dum certo equipamento para uma frente de desmonte.



VII. Bibliografia

King, R.H., Duke, M.B., Johnson, L., Evaluation of Lunar-regolith excavator concepts

for a smll, isru oxygen plant. Report of SRR VII, pp. 66

Muff, T. (2003), “Design, Construction, and Testing of a Small Scale Bucket Wheel for

Application on the Surface of Mars.” Colorado School of Mines, Masters of Science

Thesis, T-5791.

Johnson, L. (2005), small-Scale Bucket Wheel Excavation Modeling & Measurement

for In-Situ Resource Utilization Applications. Colorado School of Mines, Masters of

Science Thesis, T-6081.

W.W. Boles, D. B. Ashley, and R. L. Tucker, “Lunar-base construction equipment and

methods evaluation,” Journal of Aerospace Engineering, vol. 6, pp. 217–235, July 1993.

T. Muff, R. H. King, and M. B. Duke, “Analysis of a small robot for martian regolith

excavation,” in AIAA Space 2001 Conference & Exposition, (Albequerque, NM), AIAA,

August 2001.

D. Clark, R. Patterson, and D. Wurts, “A novel approach to planetary regolith collection:

the bucket drum soil excavator,” in AIAA Space 2009 Conference & Exposition,

September 2009.

L. Johnson and R. King, “Measurement of force to excavate extraterrestrial regolith

with a small bucket-wheel device,” Journal of Terramechanics, vol. 47, no. 2, pp. 87 – 95,

2010.

L. L. Johnson and P. J. van Susante, “Excavation system comparison: Bucket wheel vs.

bucket ladder,” in Space Resources Roundtable VIII Proceedings, (Golden, CO),

November 2006.

http://www.used-roadheaders.com/roadheader-history.shtml

https://i.vimeocdn.com/video/448537392_1280x720.jpg

http://www.bing.com/translator/ http://en.wikipedia.org/wiki/Roadheader









http://www.bing.com/translator/

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http://en.wikipedia.org/wiki/Roadheader

http://en.wikipedia.org/wiki/Roadheader

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