escavação e exploração de minas a céu aberto

UNIVERSIDADE FEDERAL DE JUIZ DE FORA

FACULDADE DE ENGENHARIA

CURSO DE GRADUAÇÃO EM ENGENHARIA CIVIL

ESCAVAÇÃO E EXPLORAÇÃO DE MINAS A CÉU ABERTO

LEONARDO ASSIS FERREIRA

JUIZ DE FORA

FACULDADE DE ENGENHARIA DA UFJF

2013

i

UNIVERSIDADE FEDERAL DE JUIZ DE FORA

CURSO DE GRADUAÇÃO EM ENGENHARIA CIVIL

ESCAVAÇÃO E EPLORAÇÃO DE MINAS A CÉU ABERTO


JUIZ DE FORA

2013

ii



Trabalho Final de Curso apresentado ao

Colegiado do Curso de Engenharia Civil da

Universidade Federal de Juiz de Fora, como

requisito parcial à obtenção do título de

Engenheiro Civil.

Área de Conhecimento: Geologia Mineral,

Técnicas de Exploração de Minério.

Orientador: Guilherme Soldati Ferreira, M. Sc.

Juiz de Fora

Faculdade de Engenharia da UFJF

2013

iii



Trabalho Final de Curso submetido à banca examinadora constituída de acordo com o Artigo

9o do Capítulo IV das Normas de Trabalho Final de Curso estabelecidas pelo Colegiado do

Curso de Engenharia Civil, como parte dos requisitos necessários para a obtenção do grau de

Engenheiro Civil.

Aprovado em: ____/________/_____

Por:

_____________________________________

Prof. Guilherme Soldati Ferreira, M. Sc. (Orientador)

_____________________________________

Prof. Ana Maria Stephan, D. Sc.

_____________________________________

Prof. Roberto Lopes Ferraz, D. Sc.

iv

“Bem sei que tudo podes, e nenhum dos teus planos pode ser frustrado.”

Jó 42.2

v

AGRADECIMENTOS

Agradeço a Deus pela sua misericórdia que se renova todos os dias da minha vida; por ser Ele

quem me dirige todos os passos, desde o meu levantar até o meu deitar. Agradeço a Ele pelos

Teus olhos terem me visto uma substância ainda informe, e no Teu livro ter sido escrito todos

os meus dias, cada um deles escrito e determinado, quando nenhum deles havia ainda.

Agradeço aos meus pais, Geraldo e Luzia, pelo amor incondicional que a mim demonstraram,

fazendo de tudo para que eu pudesse me tornar uma pessoa melhor. Amo vocês.

Agradeço a minha irmã, Pollyana, por ser a minha companheira dessa longa jornada, e por

mais que a vida tenha nos separado, fui feliz a cada minuto da sua presença. Conte sempre

comigo.

Agradeço aos amigos que conquistei durante todos estes anos, sendo eles grandes

companheiros de batalha. Lembro-me bem de todas as noites mal dormidas que nos levaram a

um imenso cansaço, mas juntamente com este cansaço, conquistamos a vitória.

Agradeço a Bia por ser aquela que esteve ao meu lado durante toda a reta final, pessoa com

quem quero viver todos os dias da minha vida.

Agradeço por todos os meus familiares, que torceram por mim, mesmo não estando perto.

Agradeço aos meus mestres que tiveram papel fundamental na minha formação de

engenheiro, sou eternamente grato a tudo que aprendi com vocês.

Agradeço especialmente ao meu mestre Guilherme Soldati por ser responsável pelo

acompanhamento de todas as etapas desta monografia. Muito obrigado pelo seu apoio e

incentivo.

vi

RESUMO

A mineração é entendida como uma atividade industrial cujo principal objetivo é a

extração de substâncias minerais localizadas em depósitos naturais e o transporte até o ponto

de seu tratamento. Cada depósito possui uma característica singular, ou seja, cada jazida

possui características próprias, que diferem de lugar para lugar ou até mesmo dentro de uma

única jazida. A atividade mineradora pode ser classificada dentro de três grupos principais: A

indústria mineral, setor de grande porte; A mineração de uso social, setor de médio porte,

sendo destacadas as pedreiras, os portos de areia e argila; O garimpo, setor de pequeno porte,

sendo classificado como atividade extrativa informal. Os empreendimentos de mineração em

geral são de maturação mais lenta que aqueles de obras civis, podendo ocorrer vários anos

entre a descoberta da ocorrência até o início da operação. A própria operação, geralmente,

pode se desenvolver por vários anos. Porém, depois de iniciadas as atividades, estas se

desenvolvem de maneira relativamente simples. A presente monografia tem como objetivo

destacar e detalhar todos os processos que envolvem a exploração de uma mina a céu aberto,

desde o projeto de exequibilidade até o processo de fechamento de uma mina. Destacando

assim as principais fases de execução de uma mina, objetivando a retirada mais completa,

mais econômica, mais segura e mais rápida da massa mineral. Os resultados que aqui foram

obtidos demonstram o quanto à mineração influencia o meio onde se instala. Principalmente a

mineração a céu aberto, que possui como característica peculiar o alto nível de degradação do

meio ambiente. Para que este fato seja minimizado é necessário um estudo detalhado da

recuperação ambiental do local, tornado este um setor sustentável.

Palavras-chave: Mineração; Mina; Minério; Estéril; Lavra por Bancadas; Fases da

Mineração.

vii

LISTA DE FIGURAS

Figura 1: Caminhos traçados pelos bandeirantes a procura de indígenas e pedras preciosas. .. 3

Figura 2: Trabalho de extração do ouro de aluvião realizado por escravos. ............................. 4

Figura 3: A) Participação do Brasil na produção mineral mundial; B) Participação e posição

no ranking mundial ..................................................................................................................... 6

Figura 4: Participação da indústria extrativa mineral no valor adicionado bruto a preços

básicos no Brasil. ........................................................................................................................ 6

Figura 5: Comparação da economia mineral na atualidade e uma projeção para o ano de

2050. ........................................................................................................................................... 8

Figura 6: A importância das commodities minerais para a sociedade atual. ............................. 9

Figura 7: Perspectiva da população mundial para o ano de 2030. .......................................... 10

Figura 8: Formas dos Minerais: a) Cristal Cúbico; b) Cristais Octaedros; c) Cristais

Hexaedros. ................................................................................................................................ 14

Figura 9: Diferentes tipos de clivagem. .................................................................................. 16

Figura 10: Mineral – Ouro. ..................................................................................................... 18

Figura 11: Mineral – Prata. ..................................................................................................... 18

Figura 12: Mineral – Cobre. .................................................................................................... 19

Figura 13: Mineral – Grafita. .................................................................................................. 20

Figura 14: Mineral – Diamante. .............................................................................................. 20

Figura 15: Exemplo de rocha magmática ou ígnea: Granitos de variadas cores..................... 21

Figura 16: Exemplo de rocha sedimentar: Arenito. ................................................................ 22

Figura 17: Exemplo de rocha metamórfica: Quartizito. .......................................................... 23

Figura 18: Esquema de um empreendimento mineral. ............................................................ 25

Figura 19: Tempo de maturação de um depósito de ouro no período de 1969 a 1983. .......... 27

Figura 20: Evolução dos investimentos no setor mineral brasileiro. ...................................... 28

Figura 21: Equipamento de escavação de grande porte (“Escavadeira Shovel”). ................. 39

Figura 22: Lavra por bancadas da Companhia Vale do Rio Doce, conhecida como mina de

Brucutu. .................................................................................................................................... 42

Figura 23: Lavra em tiras localizada em Casper, Estados Unidos. ......................................... 43

Figura 24: Dragagem do canal do rio Paraguai. ...................................................................... 44

Figura 25: Lavra em Encosta. ................................................................................................. 45

Figura 26: Lavra em Cava. ...................................................................................................... 45

viii

Figura 27: Parâmetros que definem a geometria de uma mina a céu aberto. .......................... 46

Figura 28: Diferenciação entre praça e bancada de mina. ....................................................... 49

Figura 29: Padrões de inclinação para taludes. ....................................................................... 49

Figura 30: Trator de esteira “bulldozer”. ................................................................................ 54

Figura 31: Trator de rodas “bulldozer”. .................................................................................. 55

Figura 32: Lâmina de um trator de esteiras “bulldozer”. ....................................................... 55

Figura 33: Escarificador (“Ripper”). ...................................................................................... 56

Figura 34: “Scrapers” sendo rebocados por tratores de esteiras e rodas................................ 57

Figura 35: “Motoscrapers”. .................................................................................................... 57

Figura 36: Caçamba de um “scraper” escavando e carregando o solo. ................................. 58

Figura 37: Carregadeira sobre esteiras. ................................................................................... 59

Figura 38: Carregadeira sobre rodas. ...................................................................................... 59

Figura 39: Escavadeira Hidráulica. ......................................................................................... 60

Figura 40: Escavadeira “Shovel”. ........................................................................................... 60

Figura 41: “Dragline”. ........................................................................................................... 61

Figura 42: Motoniveladora. ..................................................................................................... 62

Figura 43: Caminhão basculante comum empregado na mineração com capacidade de carga

de 35 toneladas. ........................................................................................................................ 62

Figura 44: Caminhão articulado empregado na mineração com capacidade de carga de 43

toneladas. .................................................................................................................................. 63

Figura 45: Caminhão “off-road” empregado na mineração com capacidade de carga de 200

toneladas. .................................................................................................................................. 63

Figura 46: Rolo vibratório liso. ............................................................................................... 64

Figura 47: Rolo vibratório “pé-de-carneiro”. .......................................................................... 64

Figura 48: Perfuratriz giratória empregada na mineração a céu aberto no desmonte de rocha e

minério. ..................................................................................................................................... 65

Figura 49: Dinamite. ............................................................................................................... 67

Figura 50: ANFO. ................................................................................................................... 67

Figura 51: Emulsão. ................................................................................................................ 67

Figura 52: Cordel detonante. ................................................................................................... 68

Figura 53: Retardo de cordel. .................................................................................................. 69

Figura 54: Espoleta de queima. ............................................................................................... 69

Figura 55: Sistema de iniciação não elétrico. .......................................................................... 70

ix

Figura 56: Sistema de iniciação eletrônico. ............................................................................ 70

Figura 57: Abertura de Trincheira. .......................................................................................... 75

Figura 58: Execução de sondagem a trado. ............................................................................. 75

Figura 59: Execução de sondagem rotativa............................................................................. 76

Figura 60: Testemunhos de sondagem. ................................................................................... 76

Figura 61: Cubagem de jazidas – Método dos polígonos (área de influência). ...................... 77

Figura 62: Cubagem de jazidas – Método dos polígonos (triângulos). ................................... 78

Figura 63: Emprego de correntes para remoção da vegetação. ............................................... 82

Figura 64: Emprego de lâmina para remoção da vegetação.................................................... 82

Figura 65: Emprego de destocador para remoção da vegetação. ............................................ 83

Figura 66: Escavadeira hidráulica decapando uma mina. ....................................................... 83

Figura 67: Mina de Carajás possuindo vias em forma de serpentina. ..................................... 85

Figura 68: Mina de Mirny na Rússia, possuindo vias em forma helicoidal. ........................... 85

Figura 69: Sistema de planos inclinados. ................................................................................ 86

Figura 70: Sistema de suspensão por cabos. ........................................................................... 87

Figura 71: Sistema de poço vertical. ....................................................................................... 87

Figura 72: Sistema de ádito inferior. ....................................................................................... 88

Figura 73: Sistema de funil. .................................................................................................... 89

Figura 74: Desmonte do minério por escavação direta de equipamentos. .............................. 91

Figura 75: Desmonte do minério por uso de explosivos. ........................................................ 91

Figura 76: Processo de carregamento do minério e ou estéril. ............................................... 92

Figura 77: Transporte de material estéril para um aterro especializado. ................................ 93

Figura 78: Transporte do minério para o seu ponto de beneficiamento. ................................. 94

Figura 79: Execução de aterro controlado de material estéril. ................................................ 95

Figura 80: Mapa de localização do empreendimento............................................................ 100

Figura 81: Vista geral do local onde se pretende instalar a mina. ......................................... 101

Figura 82: Pontos levantados do terreno natural. .................................................................. 102

Figura 83: Curvas de nível geradas a partir dos pontos levantados. ..................................... 102

Figura 84: Modelagem tridimensional do terreno natural. .................................................... 103

Figura 85: Seção transversal da mina. ................................................................................... 106

Figura 86: Projeto final da mina. ........................................................................................... 106

Figura 87: Modelagem tridimensional da mina. ................................................................... 107

Figura 88: Volume total de minério e estéril a ser extraído. ................................................. 108

x

LISTA DE TABELAS

Tabela 1 – Classificação das Operações Minerais. .................................................................... 7

Tabela 2 – A Escala de Dureza de Mohs. ................................................................................ 17

Tabela 3 – Elementos de Risco no Momento de Decisão Sobre o Investimento. ................... 26

Tabela 4 – Parâmetros Geotécnicos da Mina. ....................................................................... 105

Tabela 5 – Tabela de Volumes de Materiais Extraídos no Empreendimento........................ 109

xi

LISTA DE ABREVIATURAS, SIGLAS E SÍMBOLOS

ABNT Associação Brasileira de Normas Técnicas.

AHIPAR Administração da Hidrovia do Paraguai.

CPRM Companhia de Pesquisa de Recursos Minerais.

DNIT Departamento Nacional de Infraestrutura de Transporte.

DNPM Departamento Nacional de Produção Mineral.

IBAMA Instituto Brasileiro do Meio Ambiente e dos Recursos Naturais.

IBRAM Instituto Brasileiro de Mineração.

IGM Instituto Geológico e Mineiro.

MGA Mineração e Geologia Aplicada.

SENAI Serviço Nacional de Aprendizagem Industrial.

USIMINAS Usinas Siderúrgicas de Minas Gerais.

CMs Custo de lavra subterrânea de 1 tonelada de minério.

CMca Custo de lavra a céu aberto de 1 tonelada de minério.

R Relação estéril/minério.

Ce Custo de lavra do estéril.

ℎ𝐵 Altura da bancada.

𝑏 Largura da bancada.

𝛼𝐵 Ângulo da face da bancada (Ângulo do Talude).

𝛼𝑅 Ângulo de inter-rampa.

𝛼0 Ângulo global da cava/encosta.

ℎ𝑅 Altura máxima da inter-rampa.

𝑟 Largura da rampa.

ℎ0 Altura máxima global da cava/encosta.

Lv Largura da via.

Lc Largura do maior veículo de transporte utilizado.

n Número de vias de uma mina.

T Teor do minério.

MM Mineral minério.

M Minério.

Td Teor diluído.

EC Espessura da camada.

xii

T Teor do minério.

TC Teor de corte.

xiii

SUMÁRIO

RESUMO ............................................................................................................................. vi

LISTA DE FIGURAS .................................................................................................... vii

LISTA DE TABELAS ..................................................................................................... x

LISTA DE ABREVIATURAS, SIGLAS E SÍMBOLOS ................................... xi

SUMÁRIO ........................................................................................................................ xiii

1 INTRODUÇÃO .............................................................................................................. 1

1.1 Histórico da Mineração Brasileira ........................................................... 2

1.2 A Economia Mineral Brasileira Atual .................................................... 5

2 JUSTIFICATIVA ........................................................................................................... 9

3 OBJETIVOS .................................................................................................................. 11

3.1 Objetivo Geral ............................................................................................... 11

3.2 Objetivo Específico ...................................................................................... 11

4 REVISÃO DA LITERATURA ............................................................................... 13

4.1 Os Minerais Explorados na Mineração ................................................ 13

4.2 Características e Especificidades da Mineração ............................... 23

4.3 Seleção do Método de Lavra ..................................................................... 29

4.3.1 Lavra a Céu Aberto ou Subterrânea ...................................... 35

4.4 Mineração a Céu Aberto ............................................................................ 38

4.4.1 Lavra por Bancadas ..................................................................... 44

xiv

4.5 Equipamentos e Insumos Empregados na Mineração a Céu

Aberto ....................................................................................................................... 52

4.5.1 Equipamentos .................................................................................. 52

4.5.1.1 Unidades Escavo - Empurradoras ............................ 54

4.5.1.2 Unidades Escavo - Transportadoras ........................ 56

4.5.1.3 Unidades Escavo - Carregadoras .............................. 58

4.5.1.3.1 Carregadeiras .................................................... 58

4.5.1.3.2 Escavadeiras ...................................................... 59

4.5.1.4 Unidades Aplainadoras ................................................. 61

4.5.1.5 Unidades de Transporte................................................ 62

4.5.1.6 Unidades Compactadoras ............................................ 63

4.5.1.7 Unidades de Perfuração ................................................ 65

4.5.2 Insumos .............................................................................................. 65

4.5.2.1 Explosivos .......................................................................... 66

4.5.2.2 Acessórios de Detonação ............................................... 68

4.6 Fases da Mineração a Céu Aberto ........................................................... 71

4.6.1 Pesquisa Mineral ............................................................................ 71

4.6.1.1 Exploração Geológica .................................................... 72

4.6.1.2 Prospecção em Superfície ............................................. 73

4.6.1.3 Avaliação dos Depósitos ................................................ 77

xv

4.6.2 Desenvolvimento ............................................................................. 80

4.6.2.1 Desmatamento .................................................................. 81

4.6.2.2 Decapeamento .................................................................. 83

4.6.2.3 Abertura de Vias de Acesso ......................................... 84

4.6.3 Operações de Lavra ....................................................................... 89

4.6.3.1 Escavação ou Desmonte ................................................ 90

4.6.3.2 Carregamento ................................................................... 92

4.6.3.3 Transporte ......................................................................... 92

4.6.3.4 Descarga ............................................................................. 94

4.6.4 Recuperação da Mina ................................................................... 96

5 PROJETO BÁSICO DE UM EMPREENDIMENTO MINERAL ............. 99

5.1 Localização e Situação do Empreendimento ..................................... 100

5.2 Topografia e Modelagem do Terreno Natural .................................. 101

5.3 Definição dos Parâmetros Geotécnicos da Mina .............................. 103

5.4 Topografia e Modelagem da Mina ........................................................ 106

5.5 Prévia do Volume de Minério e Estéril Extraído ............................. 107

6 CONCLUSÕES E RECOMENDAÇÕES .......................................................... 110

7 REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS ................................................................ 112

1

1 INTRODUÇÃO

O processo de formação de uma civilização, sendo ele material, técnico ou até mesmo

cultural, sempre esteve estritamente ligado à exploração dos recursos minerais presentes no

solo, atividade exercida pelo homem desde a pré-história.

Face a expansão da população mundial e a sua continuada concentração em áreas

urbanas, é nítido a intensificação do uso e exploração do solo. Analisando os diferentes ciclos

de extração mineral, relacionados a diferentes épocas, espaços geográficos e contextos

políticos, verifica-se, em sua totalidade, que a mineração se constitui na base dos processos de

desenvolvimento. Tal desenvolvimento contribui de forma decisiva para o bem estar e a

melhoria da qualidade de vida das presentes e futuras gerações, tendo em vista que os

minerais são essenciais para a vida moderna.

Segundo o DNPM – Departamento Nacional de Produção Mineral (2012) a mineração

pode ser compreendida como uma atividade de natureza fundamentalmente econômica que

também é referida, em um sentido lato, como indústria extrativa mineral ou indústria de

produtos minerais. O objetivo desta atividade é descobrir os recursos existentes, transportar o

material extraído da jazida por meio de operações de lavra, quer seja a céu aberto ou

subterrânea, até diferentes pontos de descarga, deixando o material extraído em condições

próprias para ser utilizado pelas indústrias de beneficiamento do mesmo.

A atividade mineradora possui algumas peculiaridades que a diferencia das demais

atividades industriais, e sendo esta, o ponto de partida para as cadeias industriais de vários

segmentos, consequentemente, exige uma abordagem diferenciada. A mineração é uma

atividade extrativa que trabalha com recursos naturais não renováveis, o que implica em

buscá-los onde eles se encontrarem (GIRODO, 2005). Decorrente desta afirmativa, a

atividade mineradora inevitavelmente é transitória, cuja duração depende do volume do

depósito, da taxa de extração e do planejamento da lavra. Esgotadas as reservas do material,

ou se muda de local de trabalho ou se encerram as atividades. Cada depósito é singular, o que

implica em dizer que cada jazida possui as suas características próprias, diferentes de lugar

para lugar. Muitas vezes, algumas características como o teor mineral, distribuição

granulométrica e quantidade de estéril variam de local para local dentro de uma mesma jazida.

Diante desta afirmação, conclui-se que, cada mina exige um projeto próprio, onde nenhuma

2

instalação pode ser transferida de um lugar para outro, por mais bem sucedida que tenha sido.

A tecnologia mineral deve ser desenvolvida em cada local de forma diferente, levando sempre

em consideração as características predominantes do mesmo. Ao fim da vida de um

empreendimento, todas as providências devem ser tomadas visando à reparação do dano

ambiental incorrido, caso esse processo não tenha sido realizado durante a sua vida útil.

É importante que seja ressaltado que a capacidade desta atividade em fornecer material

para a sociedade não é infinita, visto que, se trata de uma atividade que faz uso de materiais

não renováveis. Por conseguinte, é de fundamental importância que todos os processos que

englobam um empreendimento mineral sejam previamente analisados, objetivando assim a

retirada mais completa, mais segura e mais eficaz da massa mineral.

1.1 Histórico da Mineração Brasileira

A história do Brasil possui uma íntima relação com a busca e o aproveitamento dos

seus recursos minerais, que sempre contribuíram para a construção do país. Geradora de

novas necessidades, a mineração se tornou um centro dinâmico, responsável pela

diversificação da economia e expansão territorial.

Durante os dois primeiros séculos da colonização (XVI e XVII), foi constante a

procura pelo ouro, prata e pedras preciosas, porém os resultados em geral foram

inexpressivos. Alguns depósitos de ouro de lavagem foram encontrados e explorados na

capitania de São Vicente, São Paulo, mas em razão de sua baixa rentabilidade, foram

rapidamente abandonados (PINTO, 2000).

Segundo Cotrim (2002) até o século XVII, a economia açucareira era a atividade

predominante da colônia e o interesse metropolitano estava voltado inteiramente para o seu

desenvolvimento. Porém, a partir do ano de 1640, o açúcar brasileiro sofreu forte

concorrência antilhana, uma vez que, os espanhóis que haviam sido expulsos passaram a

produzir tal produto. Diante desta situação, a Coroa portuguesa revigorou o antigo sonho de

encontrar ouro no Brasil. Somente no final do século XVII, por volta de 1693 a 1695, os

bandeirantes encontram as primeiras jazidas de ouro em Minas Gerais. Mais tarde, já nos anos

de 1729, foram encontradas jazidas de diamantes no Serro Frio, atual cidade de Diamantina,

Minas Gerais.

3

As bandeiras eram expedições que reuniam uma quantidade considerável de homens

que se lançavam pelo sertão, passando meses e às vezes anos, em busca de índios e metais

preciosos. Sucessivos movimentos de penetração do território proporcionaram um melhor

conhecimento e “alargamento” do país. A figura 1 ilustra bem este fato, exemplificando os

caminhos abertos pelos bandeirantes.

Figura 1: Caminhos traçados pelos bandeirantes a procura de indígenas e pedras preciosas.

Fonte: (CAMARGO, 2007).

A mineração brasileira se destacou pela exploração do ouro e diamante de aluvião

(depósito de areia, argila e cascalho, nas margens dos rios ou em seu leito, acumulado pela

erosão), possuindo como principal característica o baixo nível técnico empregado e o rápido

esgotamento da jazida. Segundo Pinto (2000) existiam basicamente duas formas de extração

da massa mineral: a lavra e a faiscação. A lavra era uma empresa que, dispondo de

ferramentas adequadas, ainda que rudimentares, executava a extração do minério em grandes

jazidas, utilizando uma vasta mão de obra escrava. A faiscação era representada pela pequena

extração da massa mineral, exercida pelos garimpeiros, que ao final da vida de uma jazida, se

migravam para esta em busca do que havia restado.

4

Segundo Dean (2004) a extração de ouro era feita por lavagem na bateia. As turmas de

escravos trabalhavam com água pelos joelhos nos leitos e nos riachos, recolhendo o cascalho

e a água em bacias chatas e cônicas de madeira, que eram agitadas e novamente cheias até

restar apenas os flocos de ouro mais pesados. Nos anos de 1730, a trabalhosa e insalubre

atividade de batear não era mais lucrativa em diversas minas. Os arrendatários passaram a

dragar os riachos maiores com caçambas primitivas e desviavam os riachos menores para

pesquisar meticulosamente seus leitos. Feito isso, empreendia-se a lavagem dos aluviões. A

figura 2 mostra com clareza como era feita a exploração do ouro de aluvião.

Figura 2: Trabalho de extração do ouro de aluvião realizado por escravos.

Fonte: (COTRIM, 2002).

Ao final do século XVIII, com a intensa exploração aurífera, até mesmo as maiores

jazidas foram se esgotando, revelando assim a fragilidade da mineração. O processo de

declínio esteve associado a dois principais fatores: dificuldades técnicas e os aspectos fiscais.

Os mineradores da época não dispunham de conhecimentos técnicos especializados, enquanto

o ouro se encontrava no leito dos rios era fácil a sua extração, porém à medida que ia se

aprofundando nas rochas a sua extração se tornava mais difícil e complexa, inviabilizando o

empreendimento. A Coroa Portuguesa por sua vez, adotou uma pesada carga tributária sobre

os mineradores, visto que, o seu único interesse era o recebimento dos impostos, contribuindo

de forma decisiva para a decadência da mineração.

5

Segundo Ramos (2000) o direito minerário brasileiro evoluiu de forma diferenciada ao

passar dos anos. Assim, durante a época colonial o regime predominante era o regaliano, em

que as jazidas pertenciam ao Rei de Portugal, isto é, à Coroa. Durante o Império (D.Pedro I e

D.Pedro II), adotou-se o regime dominial, em que as jazidas e minas pertenciam à Nação. A

constituição de 1891 (24 de fevereiro) elabora ao início da primeira faze republicana o regime

de acessão, em que as jazidas e minas pertenciam ao proprietário do solo. Finalmente, com o

advento do chamado “Código de Minas”, de 1934, foi instituído o regime res nullius, em que

as jazidas e minas a ninguém pertencem. Detêm-nas quem as explora legalmente, de forma

que este regime está vigente até hoje.

Segundo Ramos (2000) hoje, com o serviço geológico atuante e experimentado

(CPRM – Companhia de Pesquisa de Recursos Minerais), capaz de fornecer aos mineradores

as informações geológicas básicas, indispensáveis aos investimentos na pesquisa mineral, e

com um órgão fomentador e normativo (DNPM), capaz de zelar pelo bom desempenho,

técnico e econômico das atividades minerais, não há duvida de que, o Brasil terá, nas

próximas décadas, no exercício de uma globalização planetária, uma crescente atividade

produtiva mineral, gerando riquezas e bem estar social.

1.2 A Economia Mineral Brasileira Atual

O Brasil possui, em seus mais de 8,5 milhões de Km², uma grande diversidade de

terrenos e formações geológicas, fato este que lhe confere um grande potencial mineral. Os

recursos minerais brasileiros abrangem uma produção de 72 substâncias, das quais 23 são

metálicas, 45 não metálicas e 4 energéticas. Segundo o DNPM (2012) dentre as principais

substâncias exploradas no país, as que mais se destacaram nos últimos anos em relação à

produção mundial foram: Nióbio (97,6%), Grafita (43,3%), Tântalo (39,8%), Ferro (17,4%),

Estanho (14,3%) e Níquel (10,5%).

Entre os países emergentes e em desenvolvimento, a China tem mostrado o maior

crescimento no mercado de commodities minerais, sendo responsável por cerca de 40% da

demanda mundial. Porém em termos de dimensão do setor, o Brasil também ocupa uma

posição de destaque, sendo um importante produtor de recursos minerais, tanto para o uso

interno como para exportação (DNPM, 2012). Os dados aqui relatados podem ser vistos de

uma forma mais clara na figura 3.

6

Figura 3: A) Participação do Brasil na produção mineral mundial; B) Participação e posição no ranking mundial

das principais reservas minerais do Brasil.

Fonte: (DNPM, 2012).

O setor mineral brasileiro vem gradativamente revigorando a sua competitividade na

atração de investimentos, o que é demonstrado pelo crescimento no ritmo da atividade

econômica. Durante o ano de 2011, a soma do produto da extração mineral atingiu a marca de

R$ 144,8 bilhões (US$ 86,5 bilhões), correspondendo a 4,1% do PIB (DNPM, 2012).

A figura 4 apresenta dados de como a indústria extrativa vem se comportando ao

longo dos anos na economia brasileira.

Figura 4: Participação da indústria extrativa mineral no valor adicionado bruto a preços básicos no Brasil.

Fonte: (Sumário Mineral - DNPM, 2012).

7

Observando a imagem anterior, é possível notar que nos últimos anos a economia

mineral brasileira sofreu um grande avanço se comparada com os anos anteriores. De acordo

com Silva (2008) este comportamento foi impulsionado por alguns fatores preponderantes

para os estímulos nos investimentos.

Considerável potencial geológico;

Acesso fácil a mercados de exportação;

Infraestrutura de transporte e energia;

Mão de obra em qualidade e quantidade;

Capacitação tecnológica;

Economia estável.

Segundo Germani (2002) o perfil do setor mineral brasileiro é composto por 95% de

pequenas e médias minerações. Estima-se que existam em torno de 17000 pequenas empresas,

com produção de US$ 2,0 bilhões, sendo que a maior parte atua em regiões metropolitanas na

extração de material para a construção civil. Há que se ressaltar que o cálculo exato do

número de empreendimentos de pequeno porte é uma empreitada complexa, fato que decorre

de um grande número de empresas que produzem na informalidade. As minas brasileiras

estão distribuídas regionalmente com 4% no norte, 8% no centro-oeste, 13% no nordeste,

21% no sul e 54% no sudeste. A divisão quanto ao porte não é bem definida, principalmente

quando se considera a natureza, o valor e o tipo de depósito. Para efeito de classificação,

adota-se um método empírico, como indicado na tabela 1, sendo considerada a capacidade

diária de produção de cada mina.

Tabela 1 – Classificação das Operações Minerais.

Porte da Mina Produção Diária (t/dia)

Grande Porte (GP) > 30.000

Médio Porte (MD) De 3.000 a 30.000

Pequeno Porte (PP) < 3.000

Fonte: (GERMANI, 2002).

8

Segundo Calaes (2009) O Plano Nacional de Mineração 2030 explicita a intenção

estatal de expandir a exploração de minerais variados em até cinco vezes, considerando um

cenário otimista da economia mundial. Tais projeções efetuadas para o futuro revelam elevada

perspectiva de crescimento da indústria mineral brasileira, segundo uma rota de crescente

integração competitiva à economia mundial.

A figura 5 mostra a projeção da economia mineral brasileira na atualidade e os

próximos anos.

Figura 5: Comparação da economia mineral na atualidade e uma projeção para o ano de 2050.

Fonte: (IBRAM, 2009).

9

2 JUSTIFICATIVA

Considerando os dados expostos anteriormente, fica evidente que a mineração tem

sido uma das atividades que mais tem contribuído para a superação econômica, sendo

responsável pelo maior investimento no setor privado do país. Devido ao seu potencial

geológico, o Brasil se destaca por ser um dos principais países fornecedores de commodities

para a indústria, exercendo um papel fundamental para a sua inserção na economia mundial.

A importância da mineração pode ser bem observada quando se tem o exemplo

cotidiano de uma casa, de modo que, todos os materiais necessários para sua construção são

provenientes da atividade mineradora.

A figura 6 mostra com propriedade a importância da mineração para o

desenvolvimento da sociedade urbana.

Elemento Construtivo Substância Mineral Elemento Construtivo Substância Mineral

Tijolo Argila Pias Mármore, Granito, Ferro,

Níquel, Cobalto

Bloco Areia, Brita, Calcário Encanamento Metálico Ferro, Cobre

Fiação Elétrica Cobre, Petróleo Encanamento PVC Petróleo, Calcita

Fundações de Concreto Areia, Brita, Calcário, Ferro Forro de Gesso Gipsita

Ferragens Ferro, Alumínio, Cobre, Zinco,

Níquel Esquadrias

Alumínio, Ligas de Ferro,

Manganês

Vidro Areia, Calcário, Feldspato Piso Ardósia, Granito, Mármore

Louça Sanitária Caulim, Calcário, Feldspato,

Talco Calha

Ligas de Zinco - Níquel - Cobre,

Amianto

Azulejo Caulim, Calcário, Feldspato,

Talco Telha Argila

Piso Cerâmico Caulim, Calcário, Feldspato,

Talco, Argila Pregos e Parafusos Ferro, Níquel

Isolante - Lã de Vidro Quartzo, Feldspato Isolante - Agregado Mica

Figura 6: A importância das commodities minerais para a sociedade atual.

Fonte: (MINEROPAR, 2013).

10

Atrelado a este fato, há de se destacar o crescimento da população mundial nos

próximos anos e a sua concentração em áreas urbanas. Segundo o IBRAM – Instituto

Brasileiro de Mineração (2009) a tendência é que as pessoas migrem do campo para as

cidades (Figura 7), afetando positivamente o setor mineral, uma vez que, a mineração é a base

de todo este processo de urbanização.

Figura 7: Perspectiva da população mundial para o ano de 2030.


Tendo em vista à importância da atividade mineradora, que dentre as atividades

industriais é considerada um dos grandes pilares do desenvolvimento, motivou o interesse de

realizar a presente monografia. Quando se estuda o setor mineral não se pode esquecer que

este possui algumas características especiais que o diferencia dos demais setores econômicos.

Como já foi dito anteriormente, os bens minerais não são infinitos, nem tão pouco renováveis,

o que implica em dizer que todo o procedimento ligado a esta atividade deve ser

minuciosamente analisado, sempre com o intuito de obter sucesso no empreendimento.

Somam-se ainda às justificativas do presente trabalho à importância de se destacar as fases da

mineração, envolvendo procedimentos que vão desde a procura e descoberta de ocorrências

minerais com possível interesse econômico, até a desativação e recuperação de uma mina.

11

3 OBJETIVOS

3.1 Objetivo Geral

A presente monografia tem como objetivo geral estudar as características de um

empreendimento mineral, enfatizando o método de lavra a céu aberto, em especial a lavra por

bancadas, bem como destacar a sequência das fases da mineração a céu aberto.

i) Pesquisa Mineral;

ii) Desenvolvimento;

iii) Operações de Lavra;

iv) Recuperação da Mina.

Para tal, foi realizada uma pesquisa bibliográfica acerca do tema proposto baseando-se

em trabalhos anteriores como: teses de mestrado e doutorado, revistas, artigos publicados,

periódicos e livros texto. As bibliografias consultadas versaram sobre os seguintes assuntos:

História sobre a Mineração, A Importância da Mineração na Economia, Métodos de Lavras,

Concessões de Lavra, Técnicas Empregadas na Mineração à Céu Aberto, Elementos de um

Projeto de Mineração, entre outros, que se fizeram importantes para a realização da presente

monografia.

3.2 Objetivo Específico

Além disso, a presente monografia contará com o objetivo específico a elaboração de

um projeto básico de um empreendimento mineral a céu aberto por bancadas, sendo este

subdividido em cinco etapas.

i) Localização e Situação do Empreendimento;

ii) Topografia e Modelagem do Terreno Natural;

12

iii) Definição dos Parâmetros Geotécnicos da Mina;

iv) Topografia e Modelagem da Mina;

v) Prévia do Volume de Minério e Estéril Extraído.

13

4 REVISÃO DA LITERATURA

4.1 Os Minerais Explorados na Mineração

Os minerais sempre foram utilizados pelo homem com o objetivo de satisfazer as suas

necessidades em termos de qualidade de vida. Mas, nos últimos trinta anos, a intensidade da

procura pelos minerais tem vindo a registrar um incremento assinalável (VELHO, 2005). O

desenvolvimento tecnológico das sociedades industrializadas é considerável, o surgimento de

novos materiais, de novas soluções, de novas técnicas e de novas propostas tem sido cada vez

mais constante. Os minerais constituem um parceiro ativo e decisivo neste processo evolutivo,

sem eles não seria possível o surgimento de tão grande variedade de materiais (VELHO,

2005). De acordo com Wicander e Monroe (2009) o critério – que ocorre naturalmente –

exclui dos minerais todas as substâncias manufaturadas pelo homem. Por consequência, o fato

dos minerais serem formados a partir de processos naturais, implica dizer que, não se pode

afirmar quais são as características de um mineral sem antes analisá-lo.

Segundo Wicander e Monroe (2009) a partir dos 92 elementos químicos naturais, um

número muito grande de minerais podem ser formados, uma vez que, já foram identificados

mais de 3.500 em todo o mundo, mas somente poucos – talvez duas dúzias – são

particularmente comuns. De acordo com Velho (2005) o número de minerais disponíveis é

bastante variável, dependendo assim do objetivo último do estudo. O número final nunca é

conhecido, uma vez que, novos minerais vão sendo incluídos na lista com grande frequência.

Trata-se, portanto, de uma área do saber com elevado dinamismo, onde a fronteira entre a

mineralogia e a tecnologia empregada na mesma é muito tênue.

O mineral pode ser definido como sendo um sólido cristalino inorgânico que ocorre na

natureza, com uma composição química bem definida e com propriedades físicas

características (WICANDER e MONROE, 2009). De acordo com Schumann (2008) um

cristal é um corpo materialmente uniforme com uma estrutura regular das suas partículas

mínimas (átomos, íons ou moléculas). Os minerais cristalinos ocorrem em uma variedade de

formatos, três dos quais são apresentados na figura 8.

14

Figura 8: Formas dos Minerais: a) Cristal Cúbico; b) Cristais Octaedros; c) Cristais Hexaedros.

Fonte: (WICANDER e MONROE, 2009).

Não é, por conseguinte, determinante a forma exterior, mas a formação interior. Os

minerais sem estrutura regular são chamados amorfos, isto é, não cristalinos (SCHUMANN,

2008). Em outras palavras, o formato geométrico regular de um cristal mineral bem formado é

a manifestação exterior de um arranjo atômico interno ordenado, porém nem todas as

substâncias rígidas são sólidos cristalinos (WICANDER e MONROE, 2009).

As propriedades físicas características dos minerais são determinadas pela sua

estrutura interna e composição química. Muitas propriedades são notavelmente constantes

para uma dada espécie mineral, porém algumas podem variar (WICANDER e MONROE,

2009). De acordo com Schumann (2008) as fórmulas químicas dos minerais são bastante

idealizadas, porque não tomam em consideração as impurezas existentes.

Embora possam ser utilizadas sofisticadas técnicas no estudo e na identificação de

minerais, a seguir, serão levadas em consideração apenas as características externas dos

mesmos, possíveis de reconhecer sem qualquer dificuldade.

Cor

Na maioria dos minerais, a cor não é uma característica que sirva para reconhecê-los,

pois eles podem aparecer com várias cores ou tonalidades. As substâncias que dão a cor são

em muitos casos misturas metálicas (cromo, ferro, cobalto, cobre, manganês, níquel). A

irradiação atmosférica e as impurezas mecânicas podem, por sua vez, influenciar a cor

(SCHUMANN, 2008).

15

Brilho

O brilho é a aparência de um mineral na luz refletida. Os dois tipos básicos de brilho

são metálico e não metálico (WICANDER e MONROE, 2009). Os materiais sem brilho são

determinados materiais foscos. O brilho é prejudicado por sedimentos ou fenômenos de

erosão superficiais, porém a cor não sofre influência. Nas pedras preciosas o brilho é um sinal

importante da sua qualidade, brilho este que pode ser intensificado se a superfície do mineral

for polida. Em termos gerais, os efeitos de luz que os reflexos causam em faces polidas

também são considerados brilho (SCHUMANN, 2008).

Fratura

A fratura pode ser definida como a desagregação de um mineral segundo superfícies

irregulares mediante uma pancada. Distingue-se entre fratura concóide, estilhaçada, fibrosa,

serrilhada, irregular e terrosa (SCHUMANN, 2008). Qualquer mineral irá fraturar, se uma

força suficiente a ele for aplicada, porém a superfície da fratura não será regular como na

clivagem (WICANDER e MONROE, 2009).

Densidade

A densidade de um mineral é a razão do seu peso por um peso de água de igual

volume. Como todos os coeficientes, o peso específico não é expresso em unidades, sendo

este um número adimensional (WICANDER e MONROE, 2009). A variação da densidade

nos minerais depende de sua composição e estrutura. Um mineral com densidade inferior a 2

é considerado leve, o de 2 a 4 é considerado normal, e o superior a 4 é considerado pesado

(SCHUMANN, 2008).

Clivagem

A clivagem de um mineral pode ser compreendida como a tendência do mesmo a se

quebrar ou se dividir, ao longo de um plano liso, ou planos de fragilidade, determinado pelas

ligações dentro dos cristais individuais (WICANDER e MONROE, 2009).

16

De acordo com Schumann (2008) conforme a facilidade com que o mineral se deixa

fragmentar assim se diz que a clivagem é muito perfeita ou imperfeita. Existem vários tipos

de clivagem mineral, sendo que algumas são exemplificadas na figura 9.

Figura 9: Diferentes tipos de clivagem.

Fonte: (WICANDER e MONROE, 2009).

Dureza

No princípio do século passado o mineralogista vienense Friedceich Mohs organizou

uma escala de dureza (A Escala de Dureza de Mohs), que ainda hoje é considerada válida.

Determina-se a dureza de um mineral riscando-o com minerais comparativos ou com objetos

de dureza conhecida. Os minerais de dureza 1 e 2 são considerados macios, de 3 a 6 de dureza

média e os de dureza superior a 6 são considerados duros. Os minerais de dureza entre 8 e 10

são as pedras preciosas, pois muitas destas possuem a dureza referida (SCHUMANN, 2008).

17

Cada um dos minerais representados na tabela 2 risca o anterior, de dureza inferior, e é

riscado pelos seguintes, mais duros. Os minerais de dureza igual não riscam uns aos outros

(SCHUMANN, 2008).

Tabela 2 – A Escala de Dureza de Mohs.

Escala de Dureza Mineral Comparativo Processo para determinação da dureza

1 Talco Pode-se riscar facilmente com a unha

2 Gesso Pode-se riscar com a unha

3 Calcita Pode-se riscar com uma moeda de cobre

4 Fluorita Pode-se riscar facilmente com a faca

5 Apatita Ainda pode-se riscar com a faca

6 Ortoclásio Pode-se riscar com uma lima de aço

7 Quartzo Risca o vidro

8 Topázio Risca levemente o quartzo

9 Corindo Risca levemente o topázio

10 Diamante Não se consegue riscar

Fonte: (SCHUMANN, 2008).

Pela amplitude de alternativas, devido ao fato de ser enorme o número de minerais

existentes, torna-se impraticável mencionar todos eles. Desta forma, será abordado e

caracterizado, a seguir, apenas um seleto grupo de minerais que podem ser explorados tanto

em minas a céu aberto quanto em minas subterrâneas.

Ouro (Au)

Cor amarelo-dourada até amarelo-latão (Figura 10). Traço amarelo-dourado, com

brilho metálico. Dureza 2,5 a 3 na escala de Mohs. Densidade 15,5 a 19,3. Brilho metálico;

opaco, translúcido em lâminas finas, de cor esverdeada. Não possui clivagem. Fratura

serrilhada. Dúctil, muito maleável, pode ser reduzido a lâminas finíssimas. Os cristais

raramente têm formas perfeitas, predominam os cubos e os octaedros (SCHUMANN, 2008).

18

Figura 10: Mineral – Ouro.


Prata (Ag)

Cor branco-prateada com a tendência para ficar cinzenta, acastanhada ou negra (Figura

11). Traço branco-prateado, com brilho metálico. Dureza 2,5 a 3. Densidade 9,6 a 12,0. Brilho

metálico; opaco, translúcido azulado em lâminas finas. Não possui clivagem. Fratura

serrilhada. Dúctil, maleável, pode ser reduzido em lâminas finas. Os cristais são cubos e

octaedros (SCHUMANN, 2008).

Figura 11: Mineral – Prata.


19

Cobre (Cu)

Cor vermelha em superfície recente, depois acastanhada, por vezes com bordos

esverdeados (Figura 12). Traço vermelho do cobre, com brilho metálico. Dureza 2,5 a 3.

Densidade 8,3 a 8,9. Brilho metálico; opaco, translúcido em lâminas finas. Não possui

clivagem. Fratura serrilhada. Maleável, muito flexível. Os cristais raras vezes têm formas

perfeitas, são cubos ou octaedros (SCHUMANN, 2008).

Figura 12: Mineral – Cobre.


Grafita (C)

Cor cinzento-clara a escura ou preta (Figura 13). Traço cinzento a negro com brilho

metálico. Dureza 1. Densidade 2,1 a 2,3. Brilho metálico a terroso; opaco, translúcido em

lâminas finas. Clivagem muito perfeita. Fratura irregular. Sensação de gordura, pois suja os

dedos. Isolado do ar é refratário. Os cristais são laminados e flexíveis (SCHUMANN, 2008).

20

Figura 13: Mineral – Grafita.


Diamante (C)

Cor amarela, castanha ou incolor; por vezes também verde, azul, avermelhada ou

negra (Figura 14). Traço branco. Dureza 10. Densidade 3,47 a 3,55. Brilho adamantino;

transparente e opaco, refração elevada, forte dispersão da luz. Clivagem perfeita. Fratura

concóide estilhaçada. Os cristais são predominantemente octaedros, a par de cubos e

dodecaedros. Os agregados são compactos, de forma arredondada (chamados carbonado)

(SCHUMANN, 2008).

Figura 14: Mineral – Diamante.


21

Segundo Geraldi (2011) no globo terrestre ocorre uma grande diversidade de minerais

que, agregados, formam os diversos tipos de rocha. Portanto, pode-se definir rocha como

sendo um componente sólido da crosta terrestre composta por um conglomerado de minerais

(SCHUMANN, 2008). De acordo com Geraldi (2011) as rochas que constituem o globo

terrestre são classificadas e agrupadas de acordo com a sua gênese, sua litologia, e por suas

características estruturais, sendo subdivididas em três grupos: Magmática ou Ígnea,

Sedimentar e Metamórfica. A seguir, serão apresentadas as principais rochas supracitadas,

que são exploradas em minas a céu aberto e empregadas em sua grande maioria no setor da

construção civil.

Rochas Magmáticas ou Ígneas

Segundo Geraldi (2011) as rochas magmáticas ou ígneas são geradas a partir do

resfriamento do próprio magma original, formador do globo terrestre. Ocorrem geralmente na

forma de grandes massas originadas em profundidade, denominadas batólitos, ou na forma de

derrames superficiais e diques intrusivos, provenientes de efeitos de vulcanismos (rochas

vulcânicas). Em geral, as formações magmáticas tipo batólitos situam-se entre as mais antigas

do globo terrestre, sendo que os derrames vulcânicos são mais recentes. De forma geral, as

rochas magmáticas ou ígneas são duras, cristalinas, com composição mineral bem definida,

conforme pode ser visto na figura 15.

Figura 15: Exemplo de rocha magmática ou ígnea: Granitos de variadas cores.


22

Rochas Sedimentares

Segundo Geraldi (2011) as rochas sedimentares (Figura 16) são formações originadas

pela ação dos processos de intemperismo e desagregação, provocados por agentes da natureza

– como a chuva, a neve e o vento – em maciços rochosos preexistentes, e a posterior

deposição (sedimentação) dos componentes minerais liberados, provenientes destes maciços.

Figura 16: Exemplo de rocha sedimentar: Arenito.


Rochas Metamórficas

Segundo Geraldi (2011) as rochas metamórficas se originam de outras formações

preexistentes, a partir de transformações litológicas e estruturais causadas por efeitos

termodinâmicos, gerados pelos fenômenos de dinâmica interna do globo terrestre, como

vulcanismos e terremotos. Estes efeitos produzem grandes variações de pressão e de

temperatura em algumas regiões do globo, modificando as condições físico-químicas de

algumas formações sedimentares, remobilizando e até mesmo alterando minerais constituintes

das rochas originais. A figura 17 apresenta um exemplo deste tipo de rocha.

23

Figura 17: Exemplo de rocha metamórfica: Quartizito.


4.2 Características e Especificidades da Mineração

O setor mineral é bastante diversificado, tanto na forma com que os recursos se

apresentam na natureza, quanto pelos volumes e características dos mesmos, de forma que, a

descrição do processo de extração deve ser específica para cada substância. Segundo Abrão e

Oliveira (1998) a mineração é entendida como uma atividade de lavra e de concentração de

minérios, podendo ser classificada em três grupos principais: as minerações ditas empresariais

ou industriais, de grande porte; as minerações ditas de uso social, de menor porte, como

pedreiras, os portos de areia e as lavras de argila e, por fim, os garimpos, atividades extrativas,

informais, manuais ou mecanizadas e, frequentemente, clandestinas.

Destas categorias, é evidente que a maior demanda para a aplicação dos princípios da

geologia concentra-se nas minerações de grande porte.

Para melhor compreensão da terminologia adotada no corpo desta monografia são

apresentadas, a seguir, as definições e os princípios da exploração mineira (ABRÃO E

OLIVEIRA, 1998).

24

Depósito: É a ocorrência geológica de minerais em formas relativamente

concentradas;

Jazida: Concentração mineral, passível de ser aproveitada economicamente. Este

conceito, dada a sua conotação econômica, pode variar no tempo, ou seja, algo que é

econômico hoje pode não sê-lo no futuro, e vice-versa;

Mina: Área onde explora um bem mineral. Quando a jazida passa a ser aproveitada,

ela se transforma em mina, podendo ser a céu aberto ou subterrânea. As minas a céu

aberto podem ainda ser desenvolvidas a meia encosta, cavas, tiras ou placers;

Minério: Toda substância ou agregado mineral, rocha ou solo, que pode ser

aproveitado tecnicamente;

Estéril: Rocha ou solo que ocorre dentro do corpo de minério ou externamente ao

mesmo, sem valor econômico, que é extraído na operação de lavra para

aproveitamento do minério. Também neste caso, tal como se aplica aos conceitos de

jazida e minério, dada a sua conotação, o que é estéril em uma época pode representar

minério em outra;

Encaixante: Diz-se das rochas que se situam externamente ao corpo mineral, na quais

o mesmo se encaixou. Se a intrusão é inclinada, a rocha do topo é denominada capa e

da base, lapa;

Rejeitos: Materiais que resultam como “sem valor econômico” no processo de

concentração mineral. Em geral, exibem granulometria de areia até argila, tendo sido

britados e moídos no beneficiamento mineral. Normalmente, são descartados das

usinas de concentração na forma de polpa, uma mistura de sólido e água por uma

barragem ou dique;

25

Usina: Instalações industriais onde os minérios são cominuídos e concentrados, onde é

realizado o beneficiamento do minério. Nas usinas, os minérios podem ser

concentrados por processos gravimétricos, que se valem das diferenças de densidades

dos minerais, e/ou químicos, em que os mesmos são dissolvidos e depois precipitados

ou recuperados;

Lavra: Diz-se da operação de extrair, da mina, o minério e o estéril, transportando-os

para a usina ou para os locais de disposição escolhidos;

Cava: É a escavação a céu aberto em forma de uma cava (abertura no solo), com

bancadas descendentes para a extração dos bens minerais;

A figura 18 aborda parcialmente as definições expressas anteriormente.

Figura 18: Esquema de um empreendimento mineral.

Fonte: (ABRÃO e OLIVEIRA, 1998).

Diante de tais informações, pode-se afirmar que a mineração é um setor que se

diferencia dos outros setores da indústria, exigindo uma abordagem diferenciada para tal. Para

fundamentar as exposições subsequentes, cabe destacar algumas características de um

empreendimento mineral.

26

Alto Risco na Fase de Pesquisa Mineral

A fase de prospecção e pesquisa resulta muitas vezes em insucesso, não possibilitando

a recuperação do capital investido. Na fase de produção, os riscos se evidenciam menos

acentuados e decorrem da alta suscetibilidade de variação dos parâmetros considerados na

viabilização dos empreendimentos mineiros (CALES, 2006). A tabela 3 apresenta elementos

de risco no momento da decisão sobre um determinado investimento.

Tabela 3 – Elementos de Risco no Momento de Decisão Sobre o Investimento.

Fonte: (SHINTAKU, 1998).

Longo Prazo de Maturação dos Investimentos

O prazo que decorre entre o início dos trabalhos de exploração e o efetivo

aproveitamento da jazida situa-se, em média, na faixa de 7 a 10 anos. A título de exemplo, no

projeto de Carajás (PA), os depósitos de minério de ferro foram descobertos em 1967 e

somente se tornaram produtivos em 1986 (CALES, 2006). Segundo Shintaku (1998) em curto

prazo, a mineração não consegue atingir a plenitude dos seus resultados, sendo comum

demandarem décadas para um depósito começar a produzir. Esse longo tempo de maturação

dos investimentos, ou seja, o tempo decorrido entre a realização das despesas e o início do

recebimento das receitas, é o tempo necessário para descobrir, avaliar e desenvolver uma

jazida antes de iniciar a produção.

27

Na figura 19, compara-se o tempo de maturação de um depósito de ouro, no período

de 1969 a 1983, na Austrália, no Brasil e no Canadá, observando-se que este tempo varia, em

média, de 4 a 14 anos, implicando investimentos sem retorno durante este período

(SHINTAKU, 1998).

Figura 19: Tempo de maturação de um depósito de ouro no período de 1969 a 1983.

Fonte: (SHINTAKU, 1998).

Investimentos Elevados

O empreendimento mineral exige o aporte de equipes especializadas, demanda bens e

serviços sofisticados e a provisão de onerosa infra-estrutura (estradas, suprimentos de energia,

núcleos habitacionais), resultando, portanto, na exigência de largas somas de recursos

(CALAES, 2006). Tal fato pode ser constatado na figura 20, esta mostra a evolução nos

investimentos do setor mineral durante os últimos anos, e a perspectiva de investimento de

68,5 bilhões de dólares entre os anos de 2011 e 2015 (IBRAM, 2011).

28

Figura 20: Evolução dos investimentos no setor mineral brasileiro.


Rigidez Locacional

Ao contrário das demais atividades industriais, a mineração não se localiza em função

dos fatores de atração convencionalmente avaliados, ou seja, as jazidas estão onde estão e não

necessariamente onde empresas e investidores gostariam que estivessem (CALAES, 2006).

Segundo Shintaku (1998) a rigidez locacional é uma característica da atividade mineral e

resulta de um processo geológico que a ação humana não pode modificar. As jazidas não são

moveis e, por este motivo, o minério é explorado no mesmo local onde ele ocorre,

considerando sempre o método de lavra mais adequado para cada tipo de mineral.

Segundo o DNPM (2004) a atividade de mineração está baseada nas características

geológicas, ou seja, as jazidas estão condicionadas à evolução geológica, onde o homem não

tem influência na sua formação, podendo somente buscar a melhor forma de aproveitamento

das mesmas.

29

Especificidade Tecnológica

Cada depósito possui condicionamentos próprios, fazendo-se sempre necessária a

execução de pesquisas tecnológicas, pelo menos para possibilitar a adaptação de processos

existente às características morfológicas e de mineralização (CALAES, 2006).

Exaustão das Reservas

Os recursos minerais não são renováveis, portanto se exaurem com o aproveitamento

do depósito (CALAES, 2006). De acordo com Campos et al (2007 apud SILVA, 2008) a

característica da exaustão é uma das mais importantes, uma vez que, a exaustão não ocorre

apenas fisicamente, podendo ocorrer mediante outras causas como por exemplo: a exaustão

política, a exaustão econômica e até a exaustão por razões ambientais.

4.3 Seleção do Método de Lavra

Quando se trata de um empreendimento mineral, a seleção do método de lavra é um

dos principais elementos a serem analisados, pois a decisão a ser tomada implicará no sucesso

ou fracasso de um projeto mineiro. De acordo com Macêdo et al (2001) o método de lavra é

um dos principais elementos em qualquer análise econômica de uma mina, e a escolha do

método permite o desenvolvimento da operação. Em uma etapa de maior detalhe, pode

constituir-se como fator preponderante para uma resposta positiva ao projeto, uma vez que, a

seleção imprópria tem efeitos negativos na viabilidade da mina.

A lavra de minas é definida legalmente no artigo 36 do regulamento do Código de

Mineração como: o conjunto de operações coordenadas objetivando o aproveitamento

industrial da jazida, desde a extração de substâncias minerais úteis que contiver, até o

beneficiamento das mesmas (HERRMANN et al, 2010). Já Beall (1973 apud GIRODO,

2005) define lavra como sendo o ato, o processo ou o trabalho de se extrair minérios ou

minerais industriais de seu ambiente natural e transportá-lo até o ponto de seu tratamento ou

uso.

30

Analisando as duas afirmações acima, nota-se uma pequena divergência no que tange

o ponto do beneficiamento. O texto legal afirma que o beneficiamento também faz parte do

processo de lavra, já o autor Beall (1973 apud GIRODO, 2005) afirma que o processo de

lavra se encerra no beneficiamento, ou seja, o mesmo não se inclui no processo.

Naturalmente, não faz parte do objetivo desta monografia entrar no mérito da questão e

aprofundar no assunto, apenas torna-se importante a abordagem das duas opiniões para uma

melhor compreensão do leitor sobre a temática em questão.

Comumente o método de lavra é designado como sendo a técnica de extração do

material. Isso define a importância de sua seleção, já que todo o projeto é elaborado em torno

da técnica utilizada para lavrar o depósito (MACÊDO et al, 2001). Segundo Reis e Sousa

(2003 apud SILVA, 2008) o método de lavra consiste em um conjunto específico dos

trabalhos de planejamento, dimensionamento, e execução das tarefas, devendo existir uma

harmonia entre tais tarefas. Em suma, o método de lavra é a técnica de extração do minério,

esteja ele em superfície ou em profundidade.

Sobre o planejamento de lavra, Reis e Sousa (2003 apud SILVA, 2008) enfatiza que,

para a realização de um bom planejamento de lavra é necessário que se atente para alguns

critérios como: um dimensionamento bem elaborado dos equipamentos e instalações, assim

como o estudo de viabilidade econômica, sequência de atividades e custos no que diz respeito

aos impactos ambientais. Em concordância com o que foi dito, Macêdo et al (2001) afirma

que o emprego do termo “técnica de extração” reflete os aspectos técnicos da seleção do

método (parte fundamental da análise), o dimensionamento dos equipamentos, a disposição

das aberturas e a sequência da lavra.

De acordo com o DNPM (2004) o planejamento de um empreendimento mineral é

indispensável. Sem uma previsão das variáveis envolvidas e as soluções, todo

empreendimento tende a ter maiores dificuldades para se desenvolver, ou está fadado a

fracassar na sua implementação.

31

De acordo com Macêdo et al (2001) a seleção do método de lavra pode ser dividida

em duas fases.

i) Avaliação das condições geológicas, sociais e ambientais para permitir a eliminação

de alguns métodos que não estejam de acordo com os critérios desejados;

ii) Escolha do método que apresente o menor custo, sujeito às condições técnicas que

garantam uma maior segurança.

Para que se tenha um resultado bem sucedido de um projeto de mineração, o método

de lavra escolhido deverá ser o mais otimizado possível. Os fatores que influenciam na

seleção dos métodos de lavra são muitos, tanto quantitativos como qualitativos. Para a

avaliação e escolha do melhor método de lavra, algumas variáveis devem ser levadas em

consideração.

Geometria do Depósito

As características físicas do depósito limitam as possibilidades de aplicação de alguns

métodos de lavra. A profundidade e a extensão do capeamento fornecem uma indicação

preliminar sobre a aplicabilidade de técnicas de lavra a céu aberto (MACÊDO et al, 2001).

Segundo Girodo (2005) os engenheiros de minas costumam distinguir seis tipos de

depósitos minerais como mais importantes.

i) Maciços: Corresponde a um depósito de considerável extensão lateral e vertical e cuja

mineralização (minério) costuma ser uniformemente distribuída;

ii) Camada ou Tabular: Depósito mineral paralelo à estratificação, geralmente em rochas

sedimentares, extensos lateralmente e de espessura limitada. Alguns depósitos dessa

natureza são os carvões, evaporitos, fosforitos, as bauxitas amazônicas, etc;

32

iii) Veios delgados: Correspondem a zonas ou faixas mineralizadas tipicamente extensas,

delgadas (abaixo de 3 metros) e geralmente com alto mergulho. Muitas vezes o

contato de minérios com as encaixantes é brusco, outras vezes gradacional. Grande

proporção de depósitos de ouro e minerais metálicos constituem-se em veios delgados;

iv) Veios Espessos: Semelhantes aos veios delgados, contínuos com espessura

mineralizada superior a 3 metros;

v) Lentes e Bolsões: Correspondem a corpos de minérios isolados que se fazem presentes

sob a forma de lentes de várias dimensões ou concentrações localizadas de minerais.

Tais corpos podem estar dobrados ou retorcidos. São formas mineralizadas que

predominam em depósitos de ferro, chumbo, zinco e, eventualmente em depósitos de

cobre e sulfetos polimetálicos, etc;

vi) Placer: Depósito mineral na superfície ou próximo da mesma, usualmente tabular e

por vezes com expressão razoável, provenientes de erosões de outros minerais,

podendo conter partículas de minerais preciosos (ouro, platina, diamante) e minerais

resistentes – resistatos – como rutilo, monazita, granada, etc.

De acordo com Macêdo et al (2001) o mergulho do corpo mineral é um fator

importante que influencia tanto na seleção do método como na escolha dos equipamentos,

podendo ser definidos como: Suave (Horizontal a 20°); Médio (20° a 50°); Íngreme (50° a

Vertical).

A espessura do depósito e a sua forma também permitem a exclusão de determinados

métodos, sendo estes classificados como: Estreito (< 10 m); Intermediário (10 m a 30 m);

Espesso (30 m a 100 m); Muito Espesso (> 100 m) (MACÊDO et al, 2001).

33

Características do Minério

O método de lavra a ser escolhido também é condicionado pelas características do

minério a ser explorado, sendo o teor e a distribuição espacial as principais. De acordo com

Macêdo et al (2001) como os limites da mineralização geralmente não são identificáveis, é

possível obter várias reservas em função de diferentes teores de corte. O valor do produto e o

custo de extração determinam a quantidade e o teor a ser lavrado. Depósitos com alto teor,

estreito e de baixa tonelagem, indicam métodos de baixo investimento e mão de obra

intensiva, de forma que, o tamanho do depósito torna-se diretamente proporcional à sua

mecanização (MACÊDO et al, 2001).

Quando o depósito possui contornos irregulares, pode ser necessária a escolha de um

método mais flexível, para permitir a implementação de mudanças rápidas, de forma a

possibilitar uma melhor disposição das frentes, resultando em uma maior recuperação do

minério (MACÊDO et al, 2001).

Presença de Água Superficial ou Subterrânea

Esta é uma das considerações mais óbvias, pois, em se tratando de estabilidade, sabe-

se que a água é um potencial “inimigo” de qualquer empreendimento de engenharia. Se lagos

e rios que cobrem o corpo do minério não podem ser drenados, os métodos de lavra que

resultarão em subsidência na superfície (lavra a céu aberto) devem ser desconsiderados. Caso

haja a presença de água fluindo em uma mina, deve-se prover a drenagem da mesma e, além

da drenagem, deve existir o cuidado suplementar no tratamento da água antes do seu

esgotamento, visando a não poluição do meio ambiente (MACÊDO et al, 2001).

Considerações Geotécnicas

As características de um minério relacionadas com as propriedades permeabilidade,

deformabilidade e resistência, constituem a base geotécnica para a seleção do método de

lavra, devendo ser consideradas no estágio preliminar do projeto (MACÊDO et al, 2001).

34

De acordo com Macêdo et al (2001) o objetivo da avaliação geotécnica é prever o

comportamento do terreno quando as escavações são executadas e como elas afetarão a

segurança do projeto. Uma avaliação geotécnica pode iniciar-se com a aplicação de métodos

geofísicos e o mapeamento regional, no intuito de analisar a distribuição e o posicionamento

dos corpos geológicos e suas características físicas e tecnológicas (SOUZA et al, 1998).

Considerações Ambientais

No setor mineral existem alguns impactos ambientais inerentes a essa atividade, de

forma que, tais impactos devem ser absorvidos nas operações de Controle Ambiental e o seu

planejamento direcionado a cada caso (SILVA, 2008).

Segundo Silva (2008) os impactos ambientais geralmente ocorrem principalmente na

fase de lavra dos recursos minerais. Esses efeitos são percebidos na abertura de cavas, na

supressão vegetal, escavações, mudança do visual, movimentação de massas, uso de

explosivos, ruídos, poeiras. Tais efeitos são geradores de poluição no local e nas regiões

vizinhas.

Segundo Macêdo et al (2001) os métodos de lavra a céu aberto resultam em maiores

impactos ambientais, provenientes principalmente do maior volume de material manuseado,

que exige a implantação de grandes bota-foras alterando a topografia da região. É essencial

que o método de lavra a ser escolhido seja adequado às normas ambientais do país onde será

implementado um empreendimento mineral.

Considerações Econômicas e Financeiras

Feitas as considerações dos aspectos técnicos envolvidos no processo de seleção do

método de lavra, realiza-se a análise de critérios econômicos e financeiros. De acordo com

Macêdo et al (2001) a importância destes critérios é fundamental na escolha do método, visto

que o mais adequado é aquele que apresente o menor custo unitário.

35

Segundo Macêdo et al (2001) os custos de cada método devem ser definidos e a forma

de determiná-los é através da apropriação de seus componentes individuais. A decisão final

sobre a escolha do melhor método deve ser baseada em mais de um critério de avaliação

econômica. Deve também ser considerada a situação financeira da empresa, tendo em vista a

necessidade de grande injeção de capital em uma atividade sujeita a riscos elevados.

4.3.1 Lavra a Céu Aberto ou Subterrânea

Embora seja possível destacar cerca de dez métodos de lavra principais,

provavelmente existem mais de trezentas variações. Os métodos são limitados pela

disponibilidade e desenvolvimento dos equipamentos e, diante de todos os fatores que

influenciam em sua seleção, a escolha do método de lavra pode ser considerada como uma

ciência. Uma grande parte das minas utiliza mais de um método de lavra na sua operação. Um

dado método pode ser mais apropriado para uma zona do depósito, todavia em outras partes

seu emprego pode não ser a melhor opção (MACÊDO et al, 2001).

Tendo como referência as considerações feitas na presente monografia, existem

essencialmente duas situações possíveis na lavra de depósitos.

Lavra a Céu Aberto;

Lavra Subterrânea.

Segundo Macêdo et al (2001) a definição entre um método a céu aberto ou subterrâneo

se baseia sobre o critério econômico. A metodologia adotada em determinado setor da jazida é

aquela que apresenta o menor custo unitário, considerando todos os condicionantes

operacionais. Quando se emprega o método combinado de lavra é indispensável estabelecer o

limite entre os trabalhos a céu aberto e subterrâneo, no qual os gastos de exploração da jazida

sejam mínimos.

36

Em uma análise simplificada, Cavalcanti (2005) demonstra três equações que são

utilizadas para definir o limite entre os trabalhos, definindo o melhor método de lavra a ser

empregado.

Equação 4.3.1.1

CMs > CMca + R .Ce

A melhor opção neste caso é a lavra a céu aberto.

Equação 4.3.1.2

CMs = CMca + R .Ce

Neste caso, a escolha do método é indiferente no aspecto econômico, pois o custo de

exploração se iguala para os dois métodos.

Equação 4.3.1.3

CMs < CMca + R .Ce

A melhor opção neste caso é a lavra subterrânea.

Onde,

CMs - representa o custo de lavra subterrânea de 1 tonelada de minério;

CMca - representa o custo de lavra a céu aberto de 1 tonelada de minério;

R - representa a relação estéril/minério, ou seja, o número de unidades de estéril a remover

para cada unidade de minério lavrada a céu aberto;

Ce - representa o custo de lavra do estéril.

37

Segundo Macêdo et al (2001) além da análise econômica, o método de lavra adotado,

quer seja a céu aberto ou subterrâneo, deve possuir objetivos finais específicos.

Ser seguro e produzir condições ambientais adequadas para os operários;

Redução dos impactos causados ao meio ambiente;

Permitir condições de estabilidade durante a vida útil;

Assegurar a máxima recuperação do minério;

Ser flexível para adaptar às diversas condições geológicas;

Permitir atingir a máxima produtividade reduzindo o custo unitário.

O método é sinônimo de técnica de extração de material e o projeto da mina é uma

função da seleção da técnica de extração. Cada técnica deve ser selecionada para depósitos

individuais, fazendo-se as considerações às situações existentes. O projeto de uma mina deve

ser flexível para permitir o desenvolvimento do sistema de extração, porém o uso de novos

equipamentos ou a mudança para outro método deve ser desconsiderado se caso o mesmo não

permita modificações estruturais (MACÊDO et al, 2001).

A decisão sobre o método também está diretamente relacionada à qualidade da

informação, que é baseada na experiência das pessoas envolvidas em projetos de engenharia

(MACÊDO et al, 2001).

Como pode ser verificado, não existe um processo produtivo que caracterize a

atividade da mineração. Para cada tipo de minério, corpo mineralizado e escala de produção,

existe uma solução tecnológica que melhor se ajusta aos diversos fatores intervenientes.

38

4.4 Mineração a Céu Aberto

Um empreendimento de mineração a céu aberto, no geral, funciona de maneira

diferente da maioria das outras obras de engenharia geotécnica. Neste caso, não há inserção

de um elemento permanente no maciço, como ocorre na construção de uma barragem, e sim,

o desmonte contínuo do mesmo. Porém, em ambas as obras, o monitoramento do desempenho

dos elementos envolvidos, através de instrumentação, é constante (DAMASCENO, 2008).

O tempo de maturação neste tipo de empreendimento é mais lento, podendo existir

grande distância temporal entre a descoberta de uma área com ocorrência considerável de

minério e o início das operações efetivas de lavra. Porém, depois de iniciadas as atividades,

estas se desenvolvem de maneira relativamente simples, podendo levar dezenas de anos até o

esgotamento “técnico” da região, pois nem sempre uma mina é desativada pelo esgotamento

mineral, e sim, devido a limitações técnicas de lavra do mineral restante, tornando a

exploração economicamente inviável (DAMASCENO, 2008). Segundo Girodo (2005) no

caso das mineralizações se apresentarem em domínios profundos, o processo de extração do

minério a céu aberto torna-se antieconômico, pois para poder ter acesso ao corpo

mineralizado seria necessário a remoção de uma grande camada de estéril e cobertura vegetal.

Neste caso, tendo se tornado inviável o processo de exploração por um método a céu aberto,

só resta à alternativa de se explorar o depósito mineral subterraneamente.

De acordo com Damasceno (2008) a “vida” de uma exploração mineira a céu aberto é

composta por um conjunto de atividades que se podem resumir em: pesquisa para localização

do minério; prospecção para a determinação da extensão e do valor do minério localizado;

estimativa dos recursos em termos de extensão e teor do depósito; planejamento para

avaliação da parte do depósito economicamente extraível; estudo de viabilidade para

avaliação global do projeto e tomada de decisão entre iniciar ou abandonar a exploração do

depósito; desenvolvimento de acessos ao depósito que vai se explorar; exploração, com vista

à extração de minério em grande escala; e recuperação da zona afetada de forma a possibilitar

uso futuro. As atividades citadas acima, que compõem as fases de um empreendimento

mineral a céu aberto, serão representadas nesta monografia com uma maior riqueza de

detalhes em um tópico que trata especialmente deste assunto.

39

Segundo Girodo (2005) a lavra a céu aberto nada mais é do que uma escavação ampla

da superfície do terreno com o propósito de extrair minerais metálicos e não metálicos, em

qualquer tipo de rocha. As lavras a céu aberto podem ser desde pequenas raspagens manuais

na superfície do terreno até gigantescas escavações que alcançam centenas de metros em

profundidade, podendo ocupar dezenas ou eventualmente até centenas de quilômetros

quadrados em superfície. De acordo com Redaelli e Cerello (1998) escavações a céu aberto

podem envolver pequenos serviços executados por homens munidos de pás e picaretas até

grandes serviços executados por equipamentos de grande porte. Adicionalmente, a capacidade

e o poder de escavação dos equipamentos vêm crescendo com os anos, reduzindo assim a

necessidade de desmonte do minério a partir do uso de explosivos, todavia, a prática de

desmonte por fogo ainda é amplamente utilizada. A figura 21 mostra com clareza a

grandiosidade dos equipamentos de escavação que estão sendo fabricados na atualidade.

Figura 21: Equipamento de escavação de grande porte (“Escavadeira Shovel”).

Fonte: (CATERPILLAR, 2013 a).

A lavra a céu aberto possibilita ampla flexibilidade na produção, a qual inclui a

habilidade de se extrair 100% do minério existente dentro do corte; tal extração é feita até o

ponto onde a relação estéril/minério sobe consideravelmente, tornando-se inviável. Uma das

finalidades de um empreendimento mineral é o lucro, portanto é lógico chegar à conclusão

que uma mina a céu aberto deve ir a uma profundidade onde o custo de energia despendida se

aproxima, mas jamais excede o valor do mineral extraído (GIRODO, 2005).

40

Quando se trata de um empreendimento mineral a céu aberto um dos grandes

problemas é a falta de planejamento ou, em muitos casos, um planejamento inadequado, o que

reflete na má escolha em relação aos equipamentos utilizados nas operações em geral dentro

da mina, gerando desta forma, desperdícios, diminuição de produtividade, e

consequentemente, custos elevados (SILVA, 2008). Segundo Girodo (2005) o planejamento

da lavra a céu aberto deve proceder concomitantemente com o seu estudo de viabilidade

técnica-econômica. Quando se estabelece a escala de produção para o projeto mineiro

definitivo, os estudos de lavra devem ser feitos de forma bastante detalhada para evitar

possíveis erros futuros.

De acordo com Girodo (2005) o projeto de uma mina é um exercício especializado de

engenharia econômica e ao lado das soluções técnicas atemporais o projetista deve também

planejar as operações no correr dos anos, bem como, avaliar os produtos comercializáveis e os

custos de capital e de operações envolvidos. Os teores e outras características dos minérios

são variáveis no espaço e, por consequência, também o são os custos. Em alguns tipos de

mineração (ex. ouro) costuma-se privilegiar o minério mais rico para assim maximizar o valor

presente do fluxo de caixa. Na maioria das commodities minerais, contudo, esta alternativa

não é válida, pois ao privilegiar o minério de melhor qualidade desequilibra-se a jazida e

deixa-se de aproveitar o minério de pior qualidade. Em todos os casos, todavia, os fatores de

controle são muito importantes, sendo determinados com a devida antecedência e assim

procedendo, prevê-se temporalmente a quantidade e qualidade dos produtos comercializados e

os custos envolvidos. Destarte, após uma cuidadosa análise de todas as condicionantes que

poderão ocorrer, estabelece-se o método de exploração e os detalhes da operação que melhor

atendam o projeto.

Conforme já mencionado anteriormente, não existe um método de lavra que

caracterize um empreendimento mineral, ou seja, cada método se aplica melhor a uma dada

situação. Desta forma, conclui-se que a lavra a céu aberto se aplica melhor a certos tipos de

situações e em outros casos não é viável a sua utilização. Seguindo esta linha de raciocínio,

serão apresentadas a seguir as vantagens e desvantagens da aplicação do método de lavra a

céu aberto (GIRODO, 2005).

41

i) Vantagens

Os métodos de lavra a céu aberto são flexíveis, possibilitando rápidas mudanças no

esquema produtivo em tempo muito curto;

Os métodos de lavra são mais seguros. Locais com rochas instabilizadas são notados

com maior facilidade e o problema pode ser prontamente sanado com relativa

facilidade. Os operadores são também mais facilmente vistos pelos seus superiores.

Trabalhando-se com grandes equipamentos tem-se um número menor de operários

melhor preparados, sendo mais fácil de serem administrados;

A lavra a céu aberto é mais compatível com operações seletivas. O controle dos teores

torna-se mais fácil, deixando para trás alguns blocos de minérios mais pobres ou

removendo-os como material estéril;

O custo unitário de uma lavra a céu aberto costuma ser apenas uma fração do custo de

uma lavra subterrânea, sendo a mesma explorada em profundidades menores;

Em uma lavra a céu aberto existe a ausência de problemas envolvendo a ventilação do

local de trabalho.

ii) Desvantagens

Turbação da superfície do terreno, ou seja, em um empreendimento mineral a céu

aberto a degradação do meio ambiente é considerável;

Em uma lavra a céu aberto existe uma grande emissão de poeira, ruídos e diversas

vibrações decorrentes das detonações;

A lavra a céu aberto tem a necessidade de movimentação de uma grande massa de

material estéril.

42

No Brasil, os métodos de lavra a céu aberto são representados basicamente por: Lavra

por bancadas (“Open Pit Mining”), Lavra por Tiras (“Strip Mining”) e Lavra Aluvionar

(“Placer Mining”) (SILVA, 2008). De acordo com Hartman (2002 apud SILVA, 2008) a

mineração em superfície (a céu aberto) inclui os métodos de escavação mecânica (a lavra por

bancadas e a lavra em tiras) e os métodos de escavação hidráulicos (lavras aluvionares).

i) Lavra por Bancadas (“Open Pit Mining”)

De acordo com Silva (2008) na mineração a céu aberto, o método mais utilizado é a

lavra por bancadas (Figura 22). Este tipo de lavra pode ser definido como um processo de

mineração onde depósitos de sub-superfície a superfície são escavados em forma de bancos.

Geralmente este método é utilizado em depósitos minerais regulares, possuindo larga escala

em termos de taxa de produção, sendo responsável por mais de 60% de toda a produção

lavrada por métodos de superfície. Por ser este método tão importante, se fez necessário o

detalhamento deste em um tópico específico que será mostrado adiante.

Figura 22: Lavra por bancadas da Companhia Vale do Rio Doce, conhecida como mina de Brucutu.

Fonte: (TIME MAGAZINIE, 2013).

43

ii) Lavra em Tiras (“Strip Mining”)

Segundo Souza (1994 apud DNPM, 2004) a lavra a céu aberto por tiras é utilizada

principalmente em jazidas com predominância de camadas horizontais (stratabound), com

espessuras de minério menores em relação às grandes dimensões laterais (Figura 23). É

semelhante à lavra por bancadas, deferindo em um aspecto: o capeamento não é transportado

para um bota-fora ou pilhas de estéril, mas depositado diretamente nas áreas adjacentes já

lavradas. Às vezes a mesma máquina faz a escavação e o transporte do estéril, em uma

operação unitária.

Figura 23: Lavra em tiras localizada em Casper, Estados Unidos.

Fonte: (CITIZENS COAL COUNCIL, 2013).

iii) Lavra Aluvionar (“Placer Mining”)

Segundo Souza (1994 apud DNPM, 2004) a operação de dragagem de um placer

(Figura 24) é feita por uma draga que pode ser equipada com instalações de tratamento que

incluem dispositivos de descarte de rejeito. O local para a operação de uma draga pode ser

natural ou artificial, de forma que, o volume de água necessário depende do tamanho da draga

e do porte do depósito analisado.

44

Figura 24: Dragagem do canal do rio Paraguai.

Fonte: (AHIPAR – Administração da Hidrovia do Paraguai, 2013).

É importante ressaltar que os métodos de lavra a céu aberto foram aqui descritos de

uma forma simplória, ou seja, as informações sobre estes tipos de lavra não se esgotam nesta

monografia. Cada empreendimento de mineração deve aplicar as melhores técnicas para seu

planejamento e operação, estudando todas as variáveis envolvidas para cada situação

específica, através de pessoal técnico especializado, tendo em conta as observações de campo

e as orientações da literatura especializada.

4.4.1 Lavra por Bancadas

Segundo Souza (1994 apud DNPM, 2004) a lavra por bancadas é aplicada quando a

jazida possui dimensões verticais e horizontais consideráveis, obrigando a retirada do minério

por meio de bancadas, bancos ou degraus. O método de lavra em bancadas pode ser tanto em

encosta (flanco) quanto em cava. A lavra em encosta está acima do nível de escoamento da

drenagem, e se faz sem acumular água. Já a lavra em cava está abaixo da cota topográfica

original, tornando a mina um grande reservatório, necessitando-se de bombeamento para o

esgotamento da água. A variação entre a lavra em cava ou em encosta se dá unicamente pela

topografia do local, ou seja, a localização do corpo do minério. Para uma melhor

compreensão, as figuras 25 e 26 exemplificam a diferença entre os dois métodos de lavra por

bancadas.

45

Figura 25: Lavra em Encosta.

Fonte: (IGM – Instituto Geológico e Mineiro, 1999).

Figura 26: Lavra em Cava.

Fonte: (IGM, 1999).

Em minas a céu aberto com formação de cavas e ou encostas, os depósitos minerais

são explorados desde níveis superficiais até certa profundidade, formando assim taludes,

conforme o minério, juntamente com o material estéril, vão sendo extraídos (DAMASCENO,

2008). De acordo com Cavalcanti (2005) o talude de lavra é um elemento de extraordinária

importância, não só pela influência na segurança dos serviços, mas também por delimitar os

limites superficiais de uma cava, influenciando na economicidade da lavra e a profundidade

economicamente atingível da mesma.

Segundo Damasceno (2008) para a realização do projeto de um talude de mina deve-se

atentar principalmente para a geometria das bancadas de escavação e dos taludes inter-rampa.

A figura 27 mostra uma seção típica de um talude de mina com seus parâmetros definidores.

46

Figura 27: Parâmetros que definem a geometria de uma mina a céu aberto.

Fonte: (DAMASCENO, 2008).

Onde,

ℎ𝐵 - Altura da bancada;

𝑏 - Largura da bancada;

𝛼𝐵 - Ângulo da face da bancada (Ângulo do Talude);

𝛼𝑅 - Ângulo de inter-rampa;

𝛼0 - Ângulo global da cava/encosta;

ℎ𝑅 - Altura máxima da inter-rampa;

𝑟 - Largura da rampa;

ℎ0 - Altura máxima global da cava/encosta.

Dos parâmetros geotécnicos citados anteriormente a altura da bancada, a largura da

bancada, o ângulo do talude e a largura da rampa necessitam de uma abordagem singular,

devido à importância de cada um na configuração de um talude. Os outros parâmetros, de

certa forma, estão correlacionados a estes, ou seja, o valor resultante dos outros parâmetros

são consequência da escolha destes.

47

É importante ser ressaltado que cada mina possui suas características próprias, e

nenhum valor que aqui será apresentado é meramente inserido em um projeto de mineração.

Todos os parâmetros geotécnicos de uma mina devem ser calculados de forma a atender as

características do material a ser explorado. Por fugir ao objetivo desta monografia, não serão

mostrados todos os fatores intervenientes de cada parâmetro geométrico do talude de uma

mina, pois seria inviável a apresentação destes por ser vasta a temática em questão. Desta

forma, serão apresentadas a seguir as características e definições dos parâmetros mencionados

anteriormente, juntamente com alguns valores expostos pelas literaturas que servem de base

para o inicio de um projeto.

i) Altura da Bancada

Parâmetro de grande importância na segurança e economicidade das operações. Deve

ser tal que qualquer perturbação do equilíbrio dos níveis tenha efeitos apenas locais, além de

adequado ajuste entre a escala de produção desejada e os equipamentos de lavra disponíveis

(DNPM, 2004). A altura das bancadas é determinada, geralmente em função do tamanho do

equipamento de escavação e carregamento, das características do maciço, das exigências de

seletividade e do resultado do desmonte (TORRES, 2013).

Segundo Torres (2013) as vantagens das bancadas baixas são: possibilitar melhores

condições de segurança, melhores condições para o tratamento dos taludes finais e menores

vibrações. Já as bancadas altas possuem as seguintes vantagens: maior rendimento na

perfuração, melhor rendimento dos equipamentos de carga e menor quantidade de bancadas.

De acordo com Girodo (2005) a altura das bancadas nas principais operações minerais

do Quadrilátero Ferrífero é da ordem dos 13, 10 e 7 metros, para as minas de grande, médio e

pequeno porte, respectivamente. Segundo Germani (2002) a altura das bancadas jamais

devem exceder os 15 m. Já o DNIT – Departamento Nacional de Infraestrutura de Transportes

(2009) recomenda que a altura dos taludes em corte não ultrapasse os 8m. Este valor

apresentado pelo DNIT possui uma maior rigorosidade envolvida, por ser este órgão mais

criterioso quanto à segurança da estrutura. Para fins de um dimensionamento primário, este

valor pode ser considerado como válido, ficando sobre a responsabilidade do projetista a

otimização posterior do projeto, com valores mais adequados ao empreendimento mineiro.

48

ii) Largura da Bancada

A bancada é feita para a divisão do talude geral, quebrando sua continuidade, com

dimensões e posicionamento em níveis adequados, também servindo de acesso aos diferentes

níveis. A largura da bancada é dimensionada de maneira tal que permita o acesso de

equipamentos destinados à remoção dos materiais desmontados, mas evitando que os

materiais desmontados atinjam níveis inferiores (DNPM, 2004). Segundo Girodo (2005) as

bancadas são normalmente dimensionadas para reter algum material desgarrado das paredes

superiores, evitando assim o seu deslocamento até as partes inferiores da mina.

De acordo com Torres (2013) a largura das bancadas estão diretamente ligadas à altura

das mesmas.

Equação 4.4.1.1

b = 4,5m + 0,3.h𝑏

Onde:

b - Largura da Bancada;

hb - Altura da bancada adotada.

Segundo o DNIT (2009) a largura do patamar de um corte deve possuir no mínimo 4

m de comprimento, visando à segurança do empreendimento e do operador que executa o

corte.

É importante que seja feito uma pequena observação sobre a questão da definição de

bancada e praça da mina. De acordo com DNPM (2004) a praça da mina é compreendida

como a maior área de manobras dos equipamentos ou a área de cota inferior e que dá acesso a

todas as frentes da mina. Em uma mesma mina pode haver mais de uma praça, localizadas em

cotas diferentes. Portanto, é errado relacionar a praça da mina com a bancada da mesma, uma

vez que são parâmetros totalmente diferenciados. A figura 28 mostra a diferença entre praça

de serviço e bancada de talude.

49

Figura 28: Diferenciação entre praça e bancada de mina.

Fonte: (ELABORADO PELO AUTOR).

iii) Ângulo da Face da Bancada (Ângulo do Talude)

Por princípio, um ângulo de talude deve ser tal que permita a continuidade das

operações que se realizam em seu nível ou em níveis inferiores e superiores. Ou, em outras

palavras, um talude deve permanecer estável enquanto durarem as operações de lavra e após

seu fechamento (DNPM, 2004). Segundo Girodo (2005) o volume de estéril produzido é

significativamente afetado pelo ângulo de talude de escavação e assim deve ser levada a cabo

uma cuidadosa avaliação dos parâmetros geotécnicos envolvidos.

De acordo com Marangon (2010) os padrões usuais indicam as inclinações associadas

aos gabaritos estabelecidos nos triângulos retângulos mostrados na figura 29.

Figura 29: Padrões de inclinação para taludes.

Fonte: (MARANGON, 2010).

50

Estes gabaritos são frequentemente usados na prática da Engenharia, porém, para um

estudo mais detalhado de um empreendimento mineral, os taludes não obtêm a sua

estabilidade com estas inclinações, sendo necessária a realização de uma análise de

estabilidade mais aprofundada (MARANGON, 2010).

De acordo com Girodo (2005) os ângulos de talude das principais minerações a céu

aberto no Quadrilátero Ferrífero são variáveis e costumam estar por volta dos 50 a 60 graus. A

ABNT - Associação Brasileira de Normas Técnicas, afirma na NBR 9061 (1985) que as

escavações devem ser executadas com paredes em taludes cujo ângulo horizontal não deve

exceder os seus valores máximos.

45º - No caso de solos não coesivos ou coesivos médios;

60º - No caso de solos coesivos resistentes;

80º - No caso de rocha.

iv) Largura da Rampa

As rampas (vias) são os caminhos pelos que se realizam a operação de transporte e

serviços dentro da lavra. Podem também ser projetadas rampas para acesso de máquinas que

efetuam o arranque e operações auxiliares. Para uma ótima operação de transporte é

necessário que se avalie alguns fatores, sendo eles: a firmeza da via, a inclinação, a largura da

via, a curvatura, a visibilidade e a convexidade (TORRES, 2013).

De acordo com o DNPM (2013 a) a largura mínima das vias de trânsito deve ser duas

vezes maior que a largura do maior veículo, no caso de pista simples, e três vezes maior, para

pistas duplas.

As rampas devem ter uma inclinação no máximo de 20% e normalmente próximo a

12% (TORRES, 2013).

51

Segundo Torres (2013) a largura da via pode ser obtida levando-se em consideração a

largura do maior veículo que trafega na via.

Equação 4.4.1.2

Lv = Lc .(0,5+1,5 .n)

Onde,

Lv - Largura da via;

Lc - Largura do maior veículo de transporte utilizado;

n - Número de vias de uma mina.

Assim como qualquer método de lavra, a lavra por bancadas possui vantagens e

desvantagens, sendo estas apresentadas a seguir (SILVA, 2008).

i) Vantagens

Drenagem natural e transporte descendente quando em encosta;

Alta produtividade devido à grande mecanização e pouca mão de obra;

Baixo custo operacional;

Período em geral curto para o início das operações;

Permite boa estabilidade dos taludes;

Relativamente flexível;

Segurança e higiene satisfatória.

52

ii) Desvantagens

Limite de profundidade em cerca de 300 m, devido a limites tecnológicos e dos

equipamentos;

Grande investimento de capital;

Sujeito a condições climáticas diversas;

Degradação massiva do meio ambiente;

Requer depósitos e equipamentos grandes.

4.5 Equipamentos e Insumos Empregados na Mineração a Céu Aberto

Este tópico tem por finalidade a apresentação dos equipamentos e insumos que são

empregados em um empreendimento mineral sem, contudo, detalhar todos os fatores

envolvidos. Portanto, os exemplos aqui descritos, apesar de serem numerosos, estão de certa

forma resumidos, sendo apresentado apenas as principais características dos mesmos.

4.5.1 Equipamentos

Até o aparecimento dos equipamentos mecanizados e mesmo depois, a movimentação

de terras era feita pelo homem, utilizando ferramentas tradicionais: pá e picareta para corte,

carroças ou vagonetas com tração animal para o transporte. Dado o seu pequeno rendimento,

as escavações manuais dependiam, sobretudo, da mão de obra abundante e barata, fator que o

desenvolvimento tecnológico e social foi tornando cada vez mais escasso, e por consequência

mais oneroso. Com o aparecimento dos equipamentos mecanizados, surgidos em

consequência do desenvolvimento tecnológico, tornava-se competitivo o preço do movimento

de terras, apesar do elevado custo de aquisição dessas máquinas. A alta eficiência mecânica

dos equipamentos traduzia-se em uma grande produtividade, conduzindo por consequência a

preços mais baixos, se comparados com os valores obtidos manualmente (RICARDO e

CATALANI, 2007).

53

É fácil compreender que a mecanização das operações que envolvia o movimento de

terras foi decisiva para a decadência da mão de obra abundante, tornado os equipamentos

mecânicos o principal meio utilizado no ambiente da engenharia para a realização de obras de

infraestrutura.

Segundo Ricardo e Catalani (2007) a mecanização pode ser caracterizada por alguns

aspectos singulares.

Requer grandes investimentos em equipamentos de alto custo;

Exige serviços racionalmente planejados e executados, o que só pode ser conseguido

através de empresas de alto padrão de eficiência;

Reduz substancialmente a mão de obra empregada, contudo, provoca a especialização

profissional;

Permite a movimentação de grandes volumes de terra em prazos curtos, graças à

eficiência de operação e, sobretudo, pela grande velocidade no transporte, o que leva a

preços unitários extremamente baixos apesar do alto valor do equipamento.

Na elaboração de um projeto de lavra, faz-se necessário um estudo para o

dimensionamento dos equipamentos e instalações que irão operar na mina, com base na

produção determinada (QUEVEDO, 2009). Para a escolha do tipo e o dimensionamento dos

equipamentos utilizados na mineração, levam-se em consideração diferentes fatores como a

escala de produção, capacidade financeira do grupo minerador e as características da mina,

testando-se as diversas alternativas disponíveis (PINTO, 1999 apud QUEVEDO, 2009).

Segundo Quevedo (2009) para o dimensionamento dos equipamentos devem também ser

considerados os indicadores de desempenho dos equipamentos, tais como índices de

utilização, disponibilidade física e rendimentos médios.

Para efeito do estudo dos equipamentos empregados na mineração, Ricardo e Catalani

(2007) os dividiu em sete categorias.

i) Unidades Escavo - Empurradoras;

54

ii) Unidades Escavo - Transportadoras;

iii) Unidades Escavo - Carregadoras;

iv) Unidades Aplainadoras;

v) Unidades de Transporte;

vi) Unidades Compactadoras;

vii) Unidades de Perfuração.

4.5.1.1 Unidades Escavo - Empurradoras

São tratores de esteiras ou de pneus, que recebem a adaptação de um implemento que

o transforma em uma unidade capaz de escavar e empurrar a terra, chamando-se, por isso,

unidade escavo - empurradora. Este implemento é denominado lâmina e, o possuindo, o

equipamento passa a chamar-se trator de lâmina ou “bulldozer” (RICARDO e CATALANI,

2007). As figuras 30 e 31 exemplificam as unidades escavo - empurradoras de esteira e pneus

respectivamente.

Figura 30: Trator de esteira “bulldozer”.

Fonte: (CATERPILLAR, 2013 b).

55

Figura 31: Trator de rodas “bulldozer”.

Fonte: (CATERPILLAR, 2013 c).

A lâmina possui uma seção transversal curva para facilitar a operação de desmonte e

na parte inferior recebe a ferramenta de corte, constituída de peça cortante, denominada faca

da lâmina. Nas extremidades, temos duas peças menores que são os cantos da lâmina. As

facas e os cantos são facilmente removíveis para substituição, quando desgastados pela

abrasão resultante da operação de corte, ou quando sofrem fraturas pelo choque com

obstáculos diversos: blocos de rocha, matacões, etc (RICARDO e CATALANI, 2007). A

figura 32 mostra um trator de esteira “bulldozer” destacando a parte que constitui a sua

lâmina.

Figura 32: Lâmina de um trator de esteiras “bulldozer”.

Fonte: (CATERPILLAR, 2013 d).

56

Outro implemento do trator é o escarificador ou “ripper”. Estes dispositivos constam

de um ou mais dentes reforçados, providos de pontas cortantes, utilizados para romper os

solos muito compactos, para depois serem transportados por uma lâmina comum (RICARDO

e CATALANI, 2007). A figura 33 mostra um escarificador ou “ripper”.

Figura 33: Escarificador (“Ripper”).

Fonte: (CATERPILLAR, 2013 e).

4.5.1.2 Unidades Escavo - Transportadoras

As unidades Escavo - Transportadoras são as unidades que escavam, carregam e

transportam materiais de consistência média a distâncias médias. Estas unidades são

representadas pelos “Scrapers” rebocados e os “Motoscrapers” (RICARDO e CATALANI,

2007).

O “scraper” rebocado consiste numa caçamba montada sobre dois eixos com

pneumáticos para acionamento da lâmina, normalmente tracionado por trator de esteira ou

rodas (FERREIRA, 2011). A figura 34 mostra “scrapers” sendo rebocados tanto por um

trator de esteiras quanto por um trator de rodas.

57

Figura 34: “Scrapers” sendo rebocados por tratores de esteiras e rodas.

Fonte: (JOHN DEERE, 2013).

O “motoscraper” consta de um scraper de único eixo que se apoia sobre um rebocador

de um ou dois eixos, através de um dispositivo chamado pescoço. A razão dessa montagem

reside no ganho de aderência que as rodas motrizes (dianteiras) do trator passam a ter, em

consequência do aumento do peso que incide sobre as mesmas (FERREIRA, 2011). A figura

35 mostra um “motoscraper” em operação.

Figura 35: “Motoscrapers”.

Fonte: (CATERPILLAR, 2013 f).

58

Os comandos de acionamento são executados por pistões hidráulicos de duplo sentido

e acionados por bomba hidráulica de alta pressão. A escavação é feita pelo movimento

sincronizado da lâmina de corte que entra em contato com o terreno pelo abaixamento da

caçamba ao mesmo tempo em que o avental é elevado com a movimentação gradual do ejetor.

A carga se faz pelo arrastamento do scraper, a qual a lâmina penetra no solo, empurrando-o

para o interior da caçamba (FERREIRA, 2011). A figura 36 mostra a movimentação e

deposição do solo na caçamba do “scraper” durante a escavação.

Figura 36: Caçamba de um “scraper” escavando e carregando o solo.

Fonte: (RICARDO e CATALANI, 2007).

4.5.1.3 Unidades Escavo - Carregadoras

As unidades Escavo - Carregadoras são as que escavam e carregam o material sobre

um outro equipamento que o transporta até o local da descarga, de forma que o ciclo básico de

operação, contendo as quatro operações (Escavação, Carga, Transporte e Descarga), é

executado por duas máquinas distintas. As máquinas assim denominadas são representadas

pelas carregadeiras e escavadeiras que, embora de construção bastante diversa, executam as

mesmas operações de escavação e carga (RICARDO e CATALANI, 2007).

4.5.1.3.1 Carregadeiras

Conhecidas também de pás-carregadeiras podem ser montadas sobre esteiras ou rodas

com pneus. Normalmente a caçamba é instalada na parte dianteira e a mesma varia de posição

da escavação até a de descarga (não é “fixa” como as lâminas). No carregamento, as

carregadeiras é que se deslocam, movimentando-se entre o talude e o veículo e o ciclo

compreende dois movimentos de ré e dois à frente (FERREIRA, 2011). As figuras 37 e 38

exemplificam carregadeiras montadas sobre esteiras e rodas respectivamente.

59

Figura 37: Carregadeira sobre esteiras.

Fonte: (CATERPILLAR, 2013 g).

Figura 38: Carregadeira sobre rodas.

Fonte: (CATERPILLAR, 2013 h).

4.5.1.3.2 Escavadeiras

A escavadeira, também conhecida como pá mecânica, é um equipamento que trabalha

parado, isto é, a sua estrutura portante se destina apenas a lhe permitir o deslocamento sem,

contudo, participar do ciclo de trabalho. Uma escavadeira pode ser montada sobre esteira,

rodas e trilhos, sendo a escavadeira de esteira a mais utilizada no ambiente da mineração. As

escavadeiras se dividem em diferentes grupos conforme o seu porte e a finalidade em que as

mesmas são empregadas (RICARDO e CATALANI, 2007).

60

As figuras 39, 40 e 41 representam as escavadeiras mais utilizadas no ambiente da

mineração sendo elas, a escavadeira hidráulica, a escavadeira “shovel” e a escavadeira

“dragline” respectivamente.

Figura 39: Escavadeira Hidráulica.

Fonte: (CATERPILLAR, 2013 i).

Figura 40: Escavadeira “Shovel”.

Fonte: (CATERPILLAR, 2013 j).

61

Figura 41: “Dragline”.

Fonte: (CATERPILLAR, 2013 k).

4.5.1.4 Unidades Aplainadoras

As unidades aplainadoras são especialmente indicadas ao acabamento da

terraplenagem, isto é, às operações para conformar o terreno. Como principais características

estes equipamentos apresentam grande mobilidade da lâmina de corte e precisão de

movimentos, o que possibilita seu posicionamento nas situações mais diversas (RICARDO e

CATALANI, 2007).

A lâmina pode ser angulada em relação a um eixo vertical e também inclinada

lateralmente, até alcançar a posição vertical. Para compensar as forças excêntricas surgidas

por estes movimentos, as rodas dianteiras podem ser inclinadas, de maneira a contrabalançar

aqueles esforços. Entre a lâmina e o eixo dianteiro, encontramos o escarificador, usado para

romper um solo compacto, quando necessário (RICARDO e CATALANI, 2007).

O principal equipamento representante desta unidade é a motoniveladora. A figura 42

apresenta uma motoniveladora em funcionamento.

62

Figura 42: Motoniveladora.

Fonte: (CATERPILLAR, 2013 l).

4.5.1.5 Unidades de Transporte

As unidades transportadoras são utilizadas quando as distâncias são de tal grandeza

que o emprego de “motoscraper” ou “scraper” rebocando se torna antieconômico. Assim,

para grandes distâncias devemos optar pelo uso de equipamentos mais rápidos, de baixo

custo, que tenham maior produção, ainda que com emprego de número elevado de unidades

(RICARDO e CATALANI, 2007).

As figuras 43, 44 e 45 exemplificam bem os equipamentos de transporte mais

utilizados na mineração, sendo eles, o caminhão basculante comum, os caminhões articulados

e os caminhões fora de estrada ou “off-roads” respectivamente.

Figura 43: Caminhão basculante comum empregado na mineração com capacidade de carga de 35 toneladas.

Fonte: (SCANIA, 2013).

63

Figura 44: Caminhão articulado empregado na mineração com capacidade de carga de 43 toneladas.

Fonte: (CATERPILLAR, 2013 m).

Figura 45: Caminhão “off-road” empregado na mineração com capacidade de carga de 200 toneladas.

Fonte: (CATERPILLAR, 2013 n).

4.5.1.6 Unidades Compactadoras

As unidades compactadoras destinam-se a efetuar a operação denominada

compactação, isto é, o processo mecânico de adensamento dos solos, resultando num índice

de vazios menor e conseqüente aumento da capacidade de carga e resistência do solo. Em

suma, este é um processo de aumentar mecanicamente a densidade de um material

(FERREIRA, 2011).

64

Os solos, para que possam ser utilizados nos aterros, devem preencher certos

requisitos, ou seja, certas propriedades que melhoram o seu comportamento técnico,

transformando-os em verdadeiro material de construção. Esse objetivo é atingido de maneira

rápida e econômica através das operações de compactação (FERREIRA, 2011). Na

mineração estes equipamentos são utilizados na execução de aterros de materiais estéreis

(materiais que não possuem nenhum aproveitamento para a indústria). As figuras 46 e 47

ilustram os rolos mais utilizados na compactação de um aterro de material estéril.

Figura 46: Rolo vibratório liso.

Fonte: (CATERPILLAR, 2013 o).

Figura 47: Rolo vibratório “pé-de-carneiro”.

Fonte: (CATERPILLAR, 2013 p).

65

4.5.1.7 Unidades de Perfuração

As unidades de perfuração são equipamentos responsáveis pela execução de furos,

feitos a distâncias predeterminadas, que utilizam a técnica de golpear a rocha, batendo a ponta

de uma barra de aço (cunha ou barramina) contra a superfície rochosa, e procurando girar a

barra entre dois golpes sucessivos. Estas unidades são representadas pelas perfuratrizes, que

podem ser classificadas e agrupadas de acordo com o seu princípio de funcionamento

(GERALDI, 2011). Vários são os exemplos de perfuratrizes, sendo a figura 48 um exemplo

de uma perfuratriz giratória bastante empregada no setor da mineração.

Figura 48: Perfuratriz giratória empregada na mineração a céu aberto no desmonte de rocha e minério.

Fonte: (CATERPILLAR, 2013 q).

4.5.2 Insumos

A descoberta da pólvora, por volta do século IX, pode ser considerada como um marco

para o processo evolutivo das escavações (desmonte) dos minerais e rochas. O homem contou

com suas próprias descobertas e com muita ousadia para enfrentar grandes volumes de

escavações, abrindo cortes cada vez maiores nos maciços rochosos e aventurando-se nas

primeiras obras e minas de grande porte (GERALDI, 2011). Os processos e métodos de

escavação de rocha evoluíram ao longo dos séculos em virtude de alguns fatores essências

(GERALDI, 2011).

66

Incremento das atividades de escavação de rocha destinadas à produção de blocos de

rocha e também à busca de metais;

Processos metalúrgicos cada vez mais intensos e diversificados;

Maior utilização de rocha fragmentada como agregado de concreto e na pavimentação

de estradas.

4.5.2.1 Explosivos

Segundo Weyne (1980 apud DNPM, 2004) explosivos são substâncias ou misturas de

substancias capazes de se transformarem quimicamente em gases, com extraordinária rapidez

e com elevado desenvolvimento de calor, produzindo elevadas pressões e temperaturas. Os

explosivos, de acordo com a sua composição, apresentam propriedades diversas, sendo a base

para uma escolha tecnicamente correta para cada tipo de uso. As principais propriedades de

um explosivo que são analisadas para o emprego destes são: Força, velocidade de detonação,

resistência à água, coesão, resistência ao congelamento e sensibilidade (DNPM, 2004).

O importante nos serviços com explosivos é que a energia gerada nas detonações, que

é praticamente instantânea, seja corretamente aproveitada na fragmentação da rocha ou

minério, evitando-se perdas e abalos resultantes de sua dissipação pelo maciço e pelo

ambiente (GERALDI, 2011).

Segundo Geraldi (2011) os explosivos podem ser classificados de uma forma

generalizada.

i) Deflagrantes ou Explosivos Lentos

São aqueles que, mesmo confinados em furos ou embalagens especiais, liberam a sua

energia a baixas velocidades (abaixo de 500 m/s) (GERALDI, 2011). Um exemplo deste tipo

de explosivo é a pólvora negra, muito utilizada na fabricação de armamentos.

67

ii) Detonantes

São os explosivos industriais propriamente ditos, que liberam sua energia a grandes

velocidades, na faixa de 1200 a 7000 m/s (GERALDI, 2011). As figuras 49, 50 e 51

exemplificam os explosivos que são caracterizados como detonantes, sendo eles a dinamite, o

ANFO e as emulsões respectivamente.

Figura 49: Dinamite.

Fonte: (BRITANITE, 2013).

Figura 50: ANFO.


Figura 51: Emulsão.


68

iii) Explosivos de Segurança

São explosivos especiais, de uso reservado das Forças Armadas (GERALDI, 2011).

Estes explosivos, sob determinadas especificações, podem ser usados em ambientes

inflamáveis, como na presença de grisu (metano misturado com o ar) ou poeiras carbonosas

(DNPM, 2004).

4.5.2.2 Acessórios de Detonação

Os chamados acessórios de detonação são sempre consumidos na explosão e tem a

finalidade de iniciar uma carga explosiva, fornecer ou transmitir chama para iniciar explosão

e propagar onda explosiva de um ponto para outro, ou de uma carga para outra (DNPM,

2004).

i) Cordel Detonante

É ainda o acessório mais utilizado na iniciação de explosivos, principalmente em

grandes volumes de escavações de rocha a céu aberto. De manuseio fácil e seguro, sendo

totalmente antiestático, seu único inconveniente está na alta velocidade de detonação (7000

m/s), supersônica, causadora de ondas de alta freqüência pelo ar, que podem ocasionar danos

a estruturas próximas (GERALDI, 2011). A figura 52 exemplifica um cordel detonante.

Figura 52: Cordel detonante.


69

ii) Retardos de Cordel

Permitem a ligação com o tempo de retardo entre furos ou entre filas de furos. Estes

dispositivos permitem uma maior adequação do tempo de retardo ao tipo de rocha e condições

estruturais do maciço rochoso a desmontar. Também proporcionam melhor adequação da

sequência de detonação dos furos, visando orientar a direção de lançamento dos fragmentos

de rocha, em função da posição geográfica da frente de escavação (GERALDI, 2011). A

figura 53 exemplifica um retardo de cordel.

Figura 53: Retardo de cordel.


iii) Espoletas

As espoletas são utilizadas nas operações de fogacho para desmonte de blocos, em

furos isolados e também na iniciação de linhas de furos carregados, interligados por outros

acessórios. O acionamento se dá por uma chama direta e, assim que a espoleta detona, esta

provoca a detonação do explosivo com o qual estiver em contato (GERALDI, 2011). A figura

54 exemplifica um espoleta de queima.

Figura 54: Espoleta de queima.


70

iv) Sistema de Iniciação Não Elétrico

É um sistema composto por uma espoleta (detonador) acionada por pressão, ligada a

um tubete plástico de pequeno diâmetro e com comprimentos variados, de acordo com a

profundidade e distância entre furos a serem detonados. Possui uma iniciação (detonação)

silenciosa, não provocando maiores impactos de ar no meio ambiente (GERALDI, 2011). A

figura 55 exemplifica um sistema de iniciação não elétrico.

Figura 55: Sistema de iniciação não elétrico.


v) Sistema de Iniciação Eletrônico

São modernos acessórios ainda de alto custo de aquisição que permitem uma melhor

adequação dos tempos de retardo ao tipo e às condições geomecânicas do maciço de

escavação, reduzindo as vibrações pelo terreno causadas pela detonação e melhorando a

fragmentação da rocha (GERALDI, 2011). A figura 56 exemplifica um sistema de iniciação

eletrônico.

Figura 56: Sistema de iniciação eletrônico.


71

4.6 Fases da Mineração a Céu Aberto

4.6.1 Pesquisa Mineral

O bom aproveitamento de todo e qualquer depósito mineral passa por uma pesquisa

mineral de boa qualidade, de forma que, uma pesquisa mineral de baixa qualidade leva

inexoravelmente a enormes perdas e até ao fracasso total do empreendedor mineiro

(GIRODO, 2005). Como o empreendimento mineiro compreende um grande volume de

capital e alta taxa de risco por repousar em uma entidade (jazida), cujo seu conhecimento

nunca é completo, e como são consideráveis os custos dos trabalhos de pesquisa, é

aconselhável que a evolução de um projeto mineiro se faça norteada por uma série de decisões

baseadas em um conjunto de dados levantados durante todo o desenvolvimento dos trabalhos

de pesquisa (IBRAM, 1981).

A pesquisa mineral é definida legalmente no artigo 14 do regulamento do Código de

Mineração como: a execução dos trabalhos necessários à definição da jazida, sua avaliação e a

determinação da exequibilidade do seu aproveitamento econômico. O § 1° do artigo 14 do

regulamento do Código de Mineração diz que a pesquisa mineral compreende, entre outros, os

seguintes trabalhos de campo e de laboratório: levantamentos geológicos pormenorizados da

área a pesquisar, em escala conveniente; estudos dos afloramentos e suas correlações;

levantamentos geofísicos e geoquímicos; aberturas de escavações visitáveis e execução de

sondagens; e ensaios de beneficiamento dos minérios ou das substâncias minerais úteis para

obtenção de concentrados, de acordo com as especificações do mercado ou aproveitamento

industrial (HERRMANN, 2010).

Segundo Pereira (2012) a prospecção mineral corresponde ao planejamento,

programação e execução de trabalhos necessários para a descoberta dos depósitos minerais.

Para ser entendida em sua plenitude a pesquisa mineral deve ter o seu desenvolvimento

efetuado em três etapas distintas que sempre devem ser executadas sequencialmente.

i) Exploração Geológica;

ii) Prospecção em Superfície;

72

iii) Avaliação dos Depósitos.

4.6.1.1 Exploração Geológica

Na fase de exploração geológica, que tem caráter regional e em que se tem a pretensão

de reconhecer a potencialidade mineral de vastas áreas, trabalha-se principalmente com dados

secundários adquiridos através da utilização de mapas (preferencialmente em escalas ≤

1:50000) geológicos, geoquímicos, metalogenéticos e geofísicos, além de imagens

provenientes dos diversos tipos de sensores acoplados a satélites ou aerotransportados. Os

poucos dados primários obtidos nesta fase o são por intermédio de levantamentos geológicos

de campo expeditos. O objetivo primordial desta fase é selecionar áreas para serem

posteriormente trabalhadas mais detalhadamente (PEREIRA, 2012).

De modo geral, as atividades de campo da fase de exploração geológica são

desenvolvidas ou coordenadas por geólogos seniores ou consultores contratados

especificamente para essa finalidade. Nesta fase, o desenvolvimento da campanha deverá ser

efetuado através de algumas atividades (PEREIRA, 2012).

Reconhecimentos expeditos através de seções (perfis geológicos) que devem ser

realizados, preferencialmente de carro, ao longo das estradas disponíveis que cortem

transversalmente as estruturas geológicas. Dessa forma otimiza-se o tempo disponível

para essa atividade, permitindo a rápida familiarização dos geólogos com a área

estudada;

Visitas às jazidas e ocorrências minerais existentes na região, onde todas deverão ser

cadastradas, localizadas por GPS (preferencialmente por coordenadas UTM) e serem

sumariamente descritas com relação às rochas encaixantes, tipo da mineralização,

paragênese mineral, etc;

Coletas não sistemáticas de sedimentos de corrente, concentrados de bateia, amostras

de afloramentos, que serão devidamente analisados pelos métodos químicos

apropriados.

73

Nesta fase, o geólogo deve procurar extrair do terreno, durante a realização desses

caminhamentos, não só o máximo de informações possíveis com relação à geologia, mas

também atentar para todas as evidências que sirvam como indicadores da possível presença de

mineralizações. Portanto, um acurado senso de observação representa, nesta etapa, o mais

poderoso aliado do geólogo. Isso se dá em virtude de, no campo, a procura dos indícios da

presença de mineralizações em uma determinada área passar pelas observações dos seus

aspectos mais gerais, tais como as feições morfológicas, os tipos de vegetação e solos

(PEREIRA, 2012).

Ressalta-se ainda que essa etapa de trabalho compreende o encaminhamento dos

pedidos de pesquisa, que deverão ser apresentados ao órgão técnico competente, no caso o

Departamento Nacional de Produção Mineral (DNPM) em Brasília ou no Distrito regional

correspondente, para obtenção dos alvarás de pesquisa, ou seja, a licença para desenvolver a

pesquisa mineral nos alvos selecionados (PEREIRA, 2012).

4.6.1.2 Prospecção em Superfície

A prospecção em superfície compreende todos os tipos de serviços necessários para se

encontrar e caracterizar um depósito mineral. Esta etapa é constituída por uma série de etapas

(subfases) em que as relações custos/benefício devem ser constantemente consideradas como

os elementos norteadores das escolhas a serem efetuadas, com relação às metodologias mais

adequadas para a pesquisa de um determinado tipo de bem mineral (PEREIRA, 2012).

Esta etapa tem por objetivo a complementação das informações adquiridas durante o

mapeamento geológico de detalhe. A complementação destas informações se torna às vezes

indispensável, principalmente, em virtude do desenvolvimento do manto de intemperismo, ou

mesmo coberturas sedimentares mais recentes, que podem recobrir e mascarar as zonas que

contêm as mineralizações. (PEREIRA, 2012).

Os estudos de pré-viabilidade técnico-econômica integrando os diversos aspectos

geológicos, tecnológicos e econômicos pertinentes à futura implantação de um projeto

mineiro também são desenvolvidos durante a etapa de prospecção da superfície (PEREIRA,

2012).

74

Mapeamento Geológico

Na fase de prospecção da superfície a elaboração de mapas geológicos das áreas

(escalas ≤ 1:20000/1:25000) e dos alvos (escalas ≤ 1:10000) selecionados é indispensável

podendo esses mapeamentos serem efetuados, na medida que a pesquisa progride (PEREIRA,

2012).

Prospecção Geoquímica

Método de pesquisa que procura medir sistematicamente o conteúdo em um ou mais

elementos-traços contidos em rochas, solos, sedimentos de corrente, água (hidrogeoquímica) e

vegetação (geobotânica). Basicamente, o objetivo dessas medidas é o de ressaltar as

anomalias geoquímicas, ou seja, as concentrações elevadas de determinados elementos que

contrastem com aquelas consideradas como normais ao ambiente (PEREIRA, 2012).

Prospecção Geofísica

Os métodos geofísicos permitem determinar a distribuição, em profundidade, de

parâmetros físicos dos maciços, tais como velocidade de propagação de ondas acústicas,

resistividade elétrica, contrastes de densidade e campo magnético da Terra. Os principais

métodos geofísicos utilizados são: Métodos Geoelétricos, Métodos Sísmicos e Métodos

Potenciais (SOUZA et al, 1998).

Trabalhos de Superfície

Constituem-se por poços de pequena profundidade, trincheiras e furos de trado que se

destinam a um reconhecimento da zona de afloramento e fornecem as primeiras amostras

destinadas a estudos de beneficiamento. Para alguns tipos de jazidas apenas esses trabalhos já

bastam para o detalhamento da pesquisa (IBRAM, 1981). As figuras 57 e 58 exemplificam os

trabalhos superficiais de abertura de trincheiras e sondagem a trado respectivamente.

75

Figura 57: Abertura de Trincheira.

Fonte: (MGA – Mineração e Geologia Aplicada, 2013).

Figura 58: Execução de sondagem a trado.

Fonte: (PROSPEC, 2013).

Sondagem Rotativa

É o método mais usado para pesquisa de jazidas profundas. É de grande importância

para obter na sondagem um alto grau de recuperação, tendo em vista que as perdas de

testemunho podem levar a uma amostragem distorcida, uma vez que essas perdas, em geral,

são diferenciais em relação a certos minerais. Além de servirem para a determinação de teores

e características mineralógicas, os testemunhos devem ser usados para uma avaliação das

características mecânicas e geotécnicas do minério e da encaixante, para o que deve ser

executado um trabalho de descrição dos testemunhos bastante detalhado e criterioso (IBRAM,

1981).

76

As figuras 59 e 60 exemplificam a execução de uma sondagem rotativa e o

armazenamento dos testemunhos obtidos a partir de uma sondagem rotativa respectivamente.

Figura 59: Execução de sondagem rotativa.

Fonte: (PROSPEC, 2013).

Figura 60: Testemunhos de sondagem.

Fonte: (GIRODO, 2005).

77

4.6.1.3 Avaliação dos Depósitos

A avaliação dos depósitos compreende a última etapa do processo de pesquisa

mineral, tendo por objetivo o bloqueio das reservas, a verificação dos teores e o fornecimento

de material para os estudos de beneficiamento do minério (PEREIRA, 2012).

Nesta fase, os mapas de detalhe, desenhados em bases cartográficas precisas, são

imprescindíveis. Esses mapas podem ser efetuados em diversas escalas, sendo a escala de

1:1000 uma das mais usuais. Desta forma, todos os corpos ou alvos estudados durante a fase

de prospecção da superfície, em que não foram utilizados rigorosos controles topográficos,

devem ser submetidos a levantamentos planialtimétricos. Elaborada essa base, na qual deve

constar a posição do norte verdadeiro, ajusta-se a ela os elementos geológicos cartografados

anteriormente. Todos os trabalhos de investigação de superfície efetuados devem ser

devidamente amarrados, determinando-se as suas localizações precisas através de

coordenadas geográficas ou UTM. Deve-se, ainda, calcular as cotas dos locais prospectados,

pois essas informações serão fundamentais para a determinação do volume (cubagem) do

corpo pesquisado. As figuras 61 e 62 exemplificam dois métodos utilizados para cubagem das

jazidas.

Figura 61: Cubagem de jazidas – Método dos polígonos (área de influência).

Fonte: (PEREIRA, 2012).

78

Figura 62: Cubagem de jazidas – Método dos polígonos (triângulos).

Fonte: (PEREIRA, 2012).

Quando uma reserva é constituída de minerais metálicos a concentração deste metal

pode ser entendida como sendo o teor, ou seja, a quantidade relativa de mineral-minério

presente no minério (NETO e ROCHA, 2010).

Em se tratando da fase de avaliação do depósito, o teor do minério é um parâmetro

muito importante a ser definido. Segundo Neto e Rocha (2010) o teor pode ser compreendido

como a relação entre a quantidade de mineral-minério e o minério.

Equação 4.6.1.3.1

T = MM/M

Onde,

T - Teor do minério;

MM - Mineral minério (substância mineral útil ao homem que possui valor econômico);

M - Minério (Rocha que hospeda a mineralização, ou seja, rocha que contem o mineral-

minério).

79

De acordo com Neto e Rocha (2010) na atividade de lavra de minas costumam-se usar

diferentes definições de teores.

Teor Crítico

É o teor em que a operação de lavra não dá lucro e nem prejuízo, sendo uma espécie

de limiar entre o lucro e o prejuízo.

Teor de Corte

É o teor mínimo da substância útil que permite a sua extração econômica. Pode ser

resumindo como sendo o teor crítico mais o lucro.

Teor Diluído

É o teor resultante da operação de desmonte.

Td = EC .T

TC

Onde,

Td - Teor diluído;

EC - Espessura da camada;

T - Teor do minério;

TC - Teor de corte.

Teor Limite

É o menor teor que se pode misturar (blendagem – mistura com o fim de

homogeneizar um determinado produto) com o teor de uma camada que está sendo

desmontada, de tal forma que, a média desta mistura seja coincidente com o teor de corte.

80

4.6.2 Desenvolvimento

A extração das substâncias úteis de uma jazida não pode ser iniciada imediatamente

após a descoberta da mesma. Caso a extração se iniciasse imediatamente, o acesso às partes

mais afastadas do local da extração resultaria extraordinariamente difícil ou quase impossível.

Desta forma, se faz necessário uma prévia preparação do local onde será implantado um

empreendimento mineral, dentro de um determinado planejamento, sendo esta preparação

denominada desenvolvimento da mina (SENAI - SERVIÇO NACIONAL DE

APRENDIZAGEM INDUSTRIAL, 2013).

Segundo o SENAI (2013) o desenvolvimento de uma mina pode ser compreendido

como a fase que antecede a lavra propriamente dita. Nesta fase são realizados trabalhos de

desmatamento, decapeamento e abertura de vias de acesso, enfim, todo e qualquer trabalho

que vise facilitar uma operação envolvida na lavra e que complete a fase de pesquisa.

De acordo com Sánchez (2012) a etapa de desenvolvimento antecede à lavra,

entretanto, esta divisão não é cronologicamente definida, sendo o desenvolvimento concluído

somente quando a jazida é exaurida ou fechada. As razões pelas quais desenvolvimentos e

lavras caminham em sequência, mas não se sobrepondo, são de natureza administrativa e

tecnológica.

O investimento para a execução do desenvolvimento é muito grande para ser realizado

por inteiro, de uma só vez, sem nenhum retorno financeiro (SÁNCHEZ, 2012);

É impossível desenvolver completamente uma mina, sem executar a lavra em

determinados pontos (SÁNCHEZ, 2012).

Como esta é uma fase que envolve grandes despesas, por segurança, ela só deve ser

iniciada após a certeza do potencial da jazida, de forma que, o seu planejamento deve ser

condicionado ao tipo de lavra que se irá executar (SÁNCHEZ, 2012).

Para uma melhor compreensão do desenvolvimento de uma mina, este será subdivido

em três etapas distintas.

81

i) Desmatamento;

ii) Decapeamento;

iii) Abertura de Vias de Acesso.

4.6.2.1 Desmatamento

Etapa que compreende os serviços de remoção da cobertura vegetal do local onde será

instalado um empreendimento. O porte da vegetação, o número de árvores, a densidade da

vegetação e o diâmetro das árvores, são fatores que devem ser determinados através de uma

inspeção local. Assim, conclui-se que a inspeção do local é indispensável para a averiguação

dos fatores favoráveis ou desfavoráveis aos serviços de limpeza da vegetação (RICARDO e

CATALANI, 2007).

A derrubada da vegetação é feita, de preferência, com tratores de esteiras com lâminas

ou implementos especiais, apropriados às tarefas. De forma geral, este processo de remoção

da vegetação é representado basicamente por três técnicas de remoção (RICARDO e

CATALANI, 2007).

Emprego de Correntes

O desmatamento poderá ser feito com o emprego de correntes, pesadas e reforçadas,

arrastadas por dois tratores de mesmo modelo que trabalham em paralelo. É especialmente

indicado para a limpeza de grandes áreas de vegetação de arbustos ou árvores de pequeno

porte, ou seja, no cerrado.

Emprego de Lâmina

O desmatamento com o emprego de lâmina se caracteriza pelo tombamento total da

árvore, inclusive das raízes, que são arrancadas do solo.

82

Emprego de Destocador

O destocador é um implemento destinado à remoção de tocos deixados após o corte da

árvore. O princípio de sua aplicação é o uso da força concentrada do empuxo do trator numa

área reduzida e ao mesmo tempo a força de levantamento da lâmina. A curvatura do

destocador e sua pequena largura permitem a entrada no solo e aplicação da força por baixo

do toco, removendo-o com todas as ramificações.

As figuras 63, 64 e 65 exemplificam as técnicas de remoção de vegetação com uso de

correntes, lâminas e destocador respectivamente.

Figura 63: Emprego de correntes para remoção da vegetação.


Figura 64: Emprego de lâmina para remoção da vegetação.


83

Figura 65: Emprego de destocador para remoção da vegetação.


4.6.2.2 Decapeamento

A maioria das jazidas minerais, susceptíveis de lavra a céu aberto, encontram-se

recobertas por material terroso, areia, cascalho, rochas ou até mesmo a mistura destes

materiais. O decapeamento consiste na remoção destes materiais, visando atingir a camada do

minério possibilitando assim o processo de lavra do mesmo. Esta operação é feita

normalmente com equipamentos básicos de terraplenagem, como tratores de esteira,

“motoscrapers” e escavadeiras hidráulicas (GIRODO, 2005). Muitas vezes, a camada

superficial de solos com resíduos vegetais é estocada à parte, para posterior recobrimento das

escavações, ou das áreas de disposição visando sua reabilitação (REDAELLI e CERELLO,

1998). A figura 66 exemplifica a operação de decapagem de uma mina.

Figura 66: Escavadeira hidráulica decapando uma mina.

Fonte: (QUINTERRA, 2013).

84

4.6.2.3 Abertura de Vias de Acesso

As vias de acesso são desenvolvimentos básicos que permitem atingir a jazida em um

ou vários horizontes, possibilitando o escoamento das substâncias desmontadas. Quando da

sua escolha e locação devem ser levadas em conta, entre outras condições, a topografia local,

a morfologia da jazida, o tipo de lavra, os custos operacionais e a produção desejada (SENAI,

2013).

Em lavras a céu aberto, as vias de acesso são, comumente, simples estradas principais,

convenientemente construídas para possibilitar a lavra dos diversos bancos, que verticalmente

dividem a jazida (SENAI, 2013).

O traçado destes acessos requer conhecimento bem detalhado da jazida, dependendo

fundamentalmente da topografia e dos equipamentos utilizados no transporte, que serão

condicionadores das larguras, greides, raios de curvatura e inclinação de rampa (SENAI,

2013).

Em certos casos especiais, outros acessos que não são estradas, podem ser utilizados,

sendo estes representados pelos túneis, planos inclinados, poços verticais e, até mesmo,

simples furos de sondagem (SENAI, 2013).

Segundo o SENAI, 2013 existem diferentes tipos de acesso em lavra a céu aberto.

i) Sistema de Zig-Zag ou Serpentina

A estrada de acesso se desenvolve por vários lances, com declividade compatível com

o tipo de transporte. Os diversos lances são concordados por curvas de grande ou pequeno

raio, plataformas horizontais ou plataforma de reversão de marcha. Apresentam a vantagem

de imobilizarem pequena área horizontal, com a desvantagem de uma baixa velocidade de

transporte. A figura 67 exemplifica o sistema de vias na forma de serpentina empregado na

mineração a céu aberto.

85

Figura 67: Mina de Carajás possuindo vias em forma de serpentina.

Fonte: (EBC, 2013).

ii) Sistema de Via Helicoidal Contínua

Usado para jazidas de grande área horizontal, em cavas profundas, este sistema se

constitui em uma via contínua, em hélice, apresentando lances planos e outros em

declividade. O acesso é executado à medida que vão sendo extraídas as fatias horizontais,

compreendidas no núcleo da hélice. A figura 68 exemplifica o sistema de vias na forma de

helicoidal empregado na mineração a céu aberto.

Figura 68: Mina de Mirny na Rússia, possuindo vias em forma helicoidal.

Fonte: (HYPESCIENCE, 2013).

86

iii) Sistema de Planos Inclinados a Céu Aberto

Sistema aplicável a jazidas de pequena área horizontal, em cavas profundas. A

inclinação dos planos vai desde valores compatíveis com o uso de correias transportadoras até

cerca de 80°, para uso de skips que trafeguem sobre trilhos. O minério dos bancos é

descarregado em chutes que alimentam os skips e estes, por sua vez, basculam em chutes fora

da cava, que alimentaram trens ou caminhões. A figura 69 exemplifica o sistema de planos

inclinados.

Figura 69: Sistema de planos inclinados.

Fonte: (MINNET, 2013).

iv) Sistema de Suspensão por Cabos

Aplicável a cavas profundas e de pequena área horizontal. O minério é carregado em

caçambas içáveis e despejado em chutes superficiais, para posterior transporte. Os cabos de

suspensão estendem-se sobre a cava, suspensos por uma ou várias torres especiais. A figura

70 exemplifica o sistema de suspensão por cabos.

87

Figura 70: Sistema de suspensão por cabos.


v) Sistema de Poço Vertical

Um ou mais poços verticais, próximos da cava, são ligados aos bancos por travessas

dotadas de chutes, para carregamento de skips que farão o transporte vertical, descarregando

em silos na superfície. O sistema tem produção diária limitada, mesmo que o transporte

horizontal, até os chutes do poço, se faça por pás-carregadeiras. A figura 71 exemplifica o

sistema de poço vertical.

Figura 71: Sistema de poço vertical.


88

vi) Sistema de Ádito Inferior

Utilizados para minas lavradas em flanco ou, em casos que a topografia permite, para

lavra em cava. Consiste de um ádito sob o minério, associado a uma caída de minério que se

liga aos vários bancos por travessas. Do ádito o minério é transportado para chutes externos,

por veículos compatíveis com as dimensões de sua seção. A figura 72 exemplifica o sistema

de ádito inferior.

Figura 72: Sistema de ádito inferior.


vii) Sistema de Funil

Consta de um poço inclinado ou vertical, na encaixante, conectado ao corpo do

minério por uma travessa da qual partem subidas até atingir a superfície. O minério é

desmontado no fundo da cava em cones concêntricos com as subidas, comumente verticais,

sendo dispensado o uso de bancos. Por estas subidas o minério atinge a travessa, indo ter ao

poço, donde é içado para a superfície. A figura 73 exemplifica o sistema de funil.

89

Figura 73: Sistema de funil.


4.6.3 Operações de Lavra

As operações em minas a céu aberto envolvem principalmente as operações básicas de

escavação ou desmonte, carga, transporte e descarga. O processo de lavra se inicia com a

preparação da área a ser lavrada, chamada frente de lavra. Após o material ser desmontado, os

equipamentos de carga são deslocados até as frentes de lavra para que possam ser carregados

e posteriormente transportarem o material minério ou estéril, carregado-os até um

determinado ponto de descarga (beneficiamento ou aterro de estéril) (QUEVEDO, 2009).

Segundo Quevedo (2009) este processo de carregamento e transporte de material

minério e estéril pode ser realizado simultaneamente em diferentes frentes de lavra e muitas

vezes em diferentes centros da cava.

Examinando-se a execução de uma frente de lavra, pode-se subdividir esta tarefa em

quatro operações básicas.

i) Escavação ou Desmonte;

ii) Carregamento;

iii) Transporte;

90

iv) Descarga.

4.6.3.1 Escavação ou Desmonte

Escavação é o processo empregado para romper a compacidade do solo ou rocha, por

meio de ferramentas e processos convenientes, tornando possível a sua remoção. Uma

escavação pode ser realizada com dois diferentes objetivos, quais sejam a obtenção de bens

minerais e a abertura de espaços para fins diversos. No primeiro caso, as escavações

normalmente envolvem grandes volumes de material, tanto estéril quanto minério, e se

processam por períodos de tempo muito longos (REDAELLI e CERELLO, 1998).

A seleção do método de escavação requer estudos prévios sobre a natureza, qualidade

e quantidade do material a remover, seu arranjo espacial, seu comportamento quando

removido, o que por sua vez é função de fatores geológico-geotécnicos. Depende ainda dos

propósitos da escavação, dos prazos previstos, da presença de água, da distância aos locais de

disposição de estéreis, bem como dos equipamentos de lavra, transporte e apoio disponíveis.

Modernamente, nas minerações os estudos de definição de volumes de escavação e

equipamentos necessários são automatizados com emprego de programas de computador

(REDAELLI e CERELLO, 1998).

De acordo com Redaelli e Cerello (1998) existem ainda diferentes tipos de escavação

conforme a categoria do material.

Escavação Comum

Indicada para o chamado material de primeira categoria, como solo, material

decomposto, aluviões, material heterogêneo com blocos isolados de até 1m³, que podem ser

removidos diretamente por equipamentos de porte variável.

Escavação por Desagregação

Utilizada em material intermediário ou de segunda categoria, tais como rochas pouco

rígidas, estratificadas, de diferentes graus de alteração, que devem ser desmontadas e

desagregadas por equipamentos de diversos portes (tratores com escarificadores) ou mesmo

com emprego descontínuo de explosivos de baixa potência.

91

Escavação de Rocha por Explosivos

Utilizado para material de terceira categoria, qual seja rocha sã ou pouco alterada que

não consegue ser escavada por métodos a “frio”.

A figura 74 exemplifica o desmonte de material (minério) por meio da força mecânica

dos equipamentos.

Figura 74: Desmonte do minério por escavação direta de equipamentos.


A figura 75 exemplifica o desmonte do material (minério) por meio do uso de

explosivos.

Figura 75: Desmonte do minério por uso de explosivos.

Fonte: (NITRONEL, 2013).

92

4.6.3.2 Carregamento

O processo de carregamento consiste no enchimento da caçamba, ou no acúmulo

diante da lâmina, do material que já sofreu o processo de desagregação, ou seja, que já foi

escavado e o transporte na movimentação do material do local em que é escavado para onde

será colocado em definitivo (RICARDO e CATALANI, 2007).

A figura 76 exemplifica o processo de carregamento empregado em minas a céu

aberto.

Figura 76: Processo de carregamento do minério e ou estéril.


4.6.3.3 Transporte

A operação de transporte consiste em transportar o material extraído da jazida até

diferentes pontos de descarga. Esta fase tem início quando os caminhões são direcionados até

uma determinada frente de lavra, de forma que, os equipamentos de carga que são alocados

nas frentes retiram o material e posteriormente carregam os caminhões. Os caminhões

carregados transportam o material até um determinado ponto de descarga e, em seguida,

voltam para uma frente de lavra disponível, onde repetirão as mesmas operações

(QUEVEDO, 2009).

93

De acordo com Quevedo (2009) os pontos de descarga de material podem ser

divididos em três pontos.

Pilhas de Estéril;

Pilhas de Homogeneização (para mistura de material);

Beneficiamento.

Segundo Quevedo (2009) os caminhões realizam ciclos de carregamento e básculo

repetidamente, percorrendo as possíveis rotas disponíveis; quando partem de um ponto de

carga para um ponto de basculamento, ou vice-versa, o fazem diretamente sem paradas

intermediárias. De acordo com Çetin (2004 apud QUEVEDO, 2009) é importante que seja

considerado que equipamentos de transporte são produtivos quando estão transportando

material, portanto os tempos em fila e ociosidade dos equipamentos são a maior fonte de não

produtividade. Para que este fato não ocorra, é necessário que se tenha um planejamento das

frotas dos caminhões e a capacidade de carga de cada unidade, otimizando-se o processo.

As figuras 77 e 78 exemplificam o transporte de caminhões para diferentes pontos de

descarga, sendo o primeiro as pilhas de estéril e o segundo o beneficiamento respectivamente.

Figura 77: Transporte de material estéril para um aterro especializado.


94

Figura 78: Transporte do minério para o seu ponto de beneficiamento.


4.6.3.4 Descarga

Ao lado do minério (material com valor econômico), geralmente enviado à instalação

de tratamento de minérios, a mina produz também estéril (material sem valor econômico) que

até pouco tempo era basculado em pontas de aterro, nas encostas circundantes às minerações.

Estes depósitos eram simplesmente feitos sem quaisquer preocupações quanto às

características físicas dos materiais do aterro, não se tinha o cuidado com respeito à fundação,

bem como, com a estabilidade da estrutura (GIRODO, 2005).

A expansão crescente da produção mineira exigiu o aprimoramento dos métodos

empregados para se dispor (descarregar) o material estéril, com ênfase no tratamento das

fundações, garantias da estabilidade da estrutura, drenagem das águas e minimização dos

impactos no meio ambiente (GIRODO, 2005).

As empresas de mineração entendem hoje que a disposição (descarga) de estéril deve

ser feita com todo cuidado, envolvendo geralmente alguns passos específicos (GIRODO,

2005).

Estudo geral abrangendo a escolha das áreas mais favoráveis à disposição (descarga)

dos estéreis;

95

Investigação de campo e laboratório envolvendo mapeamento geológico e geotécnico,

amostragem de solos, rochas, determinação de parâmetros de resistência e capacidade

de suporte;

Projeto básico e detalhado da estrutura (depósito);

Implementação do projeto envolvendo desmatamento, drenagem da fundação,

deposição controlada de estéril, compactação, revegetação da pilha de estéril quando

terminada.

A figura 79 exemplifica a execução de um aterro controlado de estéril obedecendo

todos os padrões exigidos atualmente.

Figura 79: Execução de aterro controlado de material estéril.


Quando a disposição (descarga) do minério, este é levado até o seu ponto de

beneficiamento e lá passa por todo o processo tratamento visando preparar

granulometricamente, concentrar ou purificar minérios por métodos físicos ou químicos sem

alteração da constituição química dos minerais (DNPM, 2013 b).

96

4.6.4 Recuperação da Mina

A mineração corresponde a uma ocupação temporária dos terrenos onde se encontra o

depósito mineral, com o objetivo de produzir os minerais que a sociedade necessita. Os bens

minerais correspondem a recursos não-renováveis e insubstituíveis. Os depósitos minerais se

esgotam e a mineração cessa. Terminada as atividades minerais, os terrenos devem servir para

outros propósitos, como para atividades agrícolas, áreas de lazer, entre outros. Cumpre pois a

mineração deixar a área lavrada em plena forma para outros usos (GIRODO, 2005).

No processo de recuperação de uma área minerada, costuma-se empregar algumas

terminologias específicas.

Restauração: Recriar as condições apropriadas para o prévio uso da área;

Reabilitação: Criar, no sítio onde existia a mina, condições para o uso do terreno

substancialmente diferentes daquelas existentes antes dos estabelecimentos de

mineração;

Recuperação: Termo mais amplo, correspondendo tão somente à tomada de ações para

o uso futuro do terreno para quaisquer propósitos.

De acordo com o IBAMA - Instituto Brasileiro do Meio Ambiente e dos Recursos

Naturais (1990 apud GIRODO, 2005) a recuperação da área degradada por trabalhos de

minerações corresponde a retornar o sítio degradado a uma forma de utilização de acordo com

um plano pré-estabelecido para o uso do solo. Segundo Girodo (2005) esta assertiva implica

que a recuperação dos terrenos impactados por serviços de mineração deva ser planejada com

a devida antecedência e o planejador mineiro deve objetivar uma condição futura estável, em

conformidade com os valores ambientais, estéticos e sociais da circunvizinhança. Significa

também, que o sítio degradado deverá ter condições mínimas para estabelecer um novo solo e

nova paisagem, aceitáveis pelos melhores padrões da sociedade.

A recuperação é um processo lento e deve ser iniciado ainda na fase de projeto

mineiro e finalizado muito tempo após o encerramento da lavra, quando os componentes

biológicos e o ambiente atingirem o equilíbrio (GIRODO, 2005).

97

A equipe encarregada do planejamento da recuperação da área degradada por

atividades minerais deve considerar os diagnósticos pregressos realizados nos estudos de

impacto ambiental que certamente identificaram características específicas da mina e do local

onde a mesma é instalada. Estas características dizem respeito aos aspectos físicos como a

topografia, geologia, solos, rede hidrográfica, entre outros; aos aspectos biológicos como a

vegetação e a fauna, bem como aos aspectos socioeconômicos e culturais da região

(GIRODO, 2005).

Após a avaliação destas características e do dimensionamento do grau de importância

em que os diversos efeitos ambientais irão ocorrer, passa-se a definição hierarquizada das

medidas a serem tomadas para atingir os objetivos específicos do plano de recuperação. Ao se

definir os objetivos específicos é importante que eles sejam escalonados no tempo. Este

cronograma deve estar dividido em três grandes períodos: curto, médio e longo prazo. A

duração de cada um destes períodos é variável conforme as características de cada mina

(GIRODO, 2005).

De uma maneira geral, os objetivos e metas a serem alcançados, em princípio são

classificados em: curto, médio e longo prazo (GIRODO, 2005).

i) Curto prazo

Recomposição da topografia do terreno;

Controle da erosão do solo;

Revegetação do solo;

Correção de níveis de fertilidade do solo;

Atenuação do impacto na paisagem;

Controle da deposição de estéreis e rejeitos.

98

ii) Médio prazo

Restauração das propriedades físicas e químicas do solo;

Ocorrência e reciclagem de nutrientes;

Ressurgimento da fauna.

iii) Longo prazo

Auto-sustentação do processo de recuperação;

Inter-relacionamento dinâmico entre solo, planta e animal;

Utilização da área.

Os objetivos de curto prazo, quando atingidos, sustentam o processo de recuperação,

permitindo que seja atingido o objetivo geral. De outro lado, a definição do futuro da área

deve ser claramente enunciada ainda na fase de planejamentos, de tal maneira a preparar

objetivamente para alcançá-las e não dispensar esforços (GIRODO, 2005).

99

5 PROJETO BÁSICO DE UM EMPREENDIMENTO MINERAL

Este tópico da monografia tem por finalidade a caracterização das etapas da

elaboração de um projeto básico de um empreendimento mineral, destacando os fatores que

intervêm na estruturação do mesmo.

É importante salientar que os dados aqui apresentados não fazem menção a um

empreendimento mineral que está prestes a ser executado. Todas as informações aqui contidas

são apresentadas com o objetivo exclusivamente didático, ou seja, nenhum dado aqui presente

foi retirado de um estudo específico de uma empresa de mineração, mas sim, de uma

miscelânea de artigos que foram unidos formando o projeto.

Para dar suporte a elaboração do projeto foi utilizado o software Topograph 98 SE.

Este software é utilizado para o processamento de dados topográficos, cálculos de volumes de

terraplenagem, projetos viários e elaboração de notas de serviço. Segundo a Char Pointer

(2010) desenvolvedora do sistema, este programa é destinado às diversas áreas da engenharia

e da construção que se utilizam de uma base topográfica no desenvolvimento de seus

trabalhos, como Edificações, Loteamento, Regularização Fundiária, Reflorestamento,

Irrigação, Mineração, Estradas, Barragens, entre outros.

Para uma melhor compreensão do projeto a ser realizado, o mesmo foi subdivido em

cinco etapas.

i) Localização e Situação do Empreendimento;

ii) Topografia e Modelagem do Terreno Natural;

iii) Definição dos Parâmetros Geotécnicos da Mina;

iv) Topografia e Modelagem da Mina;

v) Prévia do Volume de Minério e Estéril Extraído.

100

5.1 Localização e Situação do Empreendimento

Como já foi destacado anteriormente, o projeto básico em questão não se baseou em

um local pré-determinado por uma empresa de mineração. A escolha do local onde será

implantado o empreendimento foi realizada em função do conhecimento do autor sobre a

região que será exposta.

A escolha de uma região a ser analisada deve ser baseada em fundamentos geológicos

juntamente com um profissional competente capaz de orientar todas as decisões que possam

ser tomadas. Este projeto não possui em seu escopo tais estudos prévios da região, de forma

que, o seu objetivo torna-se exclusivamente didático. Porém é importante destacar que todo e

qualquer projeto básico deve possuir um estudo minucioso da região onde se pretende instalar

um empreendimento mineral.

O local escolhido para implantação do empreendimento está situado na cidade de

Caratinga, Minas Gerais (Figura 80). A cidade de Caratinga está localizada a uma distância de

94 km da cidade de Ipatinga - Vale do Aço, local onde se encontra a siderúrgica USIMINAS -

USINAS SIDERÚRGICAS DE MINAS GERAIS.

Figura 80: Mapa de localização do empreendimento.

Fonte: (GOOGLE, 2013 a).

101

O local exato do empreendimento possui as seguintes coordenadas de amarração:

Latitude (19°45'44.26"S) e Longitude (42°08'43.27"O). A figura 81 mostra com clareza o

local onde se pretende instalar a mina.

Figura 81: Vista geral do local onde se pretende instalar a mina.

Fonte: (GOOGLE, 2013 b).

5.2 Topografia e Modelagem do Terreno Natural

Os levantamentos topográficos são hoje realizados com o uso de modernos aparelhos

denominados estação total, que conjugam teodolitos ópticos capazes de medir ângulos com

precisão de fração de segundos, distanciômetro a laser visível e infravermelho capaz de medir

distâncias da ordem de 7 km com precisão de poucos milímetros. A saída destas medidas é

transferida, sem a interferência humana, para um computador pessoal que, dotado de um

software pertinente, traça o mapa planialtimétrico do terreno, com alto grau de precisão e

confiabilidade (GIRODO, 2005).

Existem outras várias formas de se desenvolver o mapa planialtimétrico do local

desejado e, no caso do projeto em questão, foram utilizadas imagens de satélite (Google

Earth), que ao serem exportadas para um software conhecido como Civil 3D, levam consigo

as informações de altitude e distância dos pontos levantados.

102

Ao possuir os dados anteriormente mencionados, o programa Topograph 98 SE torna-

se capaz de gerar as curvas de nível do local levantado e por consequência modelar o terreno

tridimensionalmente. As figuras 82, 83 e 84 detalham este processo.

Figura 82: Pontos levantados do terreno natural.


Figura 83: Curvas de nível geradas a partir dos pontos levantados.


103

Figura 84: Modelagem tridimensional do terreno natural.


5.3 Definição dos Parâmetros Geotécnicos da Mina

O bom desempenho de qualquer empreendimento mineral a céu aberto está

diretamente ligado a escolha dos parâmetros geotécnicos que o circundam. Vale ressaltar que

tais parâmetros são determinados através de várias análises do local onde será implantada a

mina.

Determinação das características do relevo onde será implantado o empreendimento;

Determinação das propriedades do solo e minério que serão explorados;

Análise da estabilidade de taludes.

Os principais parâmetros geotécnicos que influenciam na caracterização de uma mina

a céu aberto por bancadas são os seguintes: Altura da Bancada; Largura da Bancada; Ângulo

do talude de face; Altura máxima global da cava da mina. De posse de tais valores é possível

determinar qual será a geometria empregada no empreendimento.

104

O presente projeto não possui tais informações do local onde será implantado o

empreendimento. Portanto, considerando o fato deste projeto básico não possuir a finalidade

executiva, mas sim de proporcionar a informação ao leitor sobre as suas etapas de elaboração,

o mesmo será baseado em um empreendimento mineral a céu aberto por bancadas, no qual

todos os parâmetros geotécnicos foram extraídos de minas que estão em funcionamento ou já

foram fechadas. Para obter os valores que serão empregados neste projeto, foi feita uma

média com os valores de três minas situadas no quadrilátero ferrífero, Minas Gerais

(GIRODO, 2005).

Mina de Águas Claras (Minério de Ferro)

- Altura da bancada: 15 m

- Largura da bancada: 7m

- Ângulo de face do talude: 60°

- Altura máxima global da cava: 250 m

Mina do Pico - Complexo do Itabirito (Minério de Ferro)


- Largura da bancada: 8 m

- Ângulo de face do talude: 57 °


Mina da Jangada (Minério de Ferro)


- Largura da bancada: 7 m

- Ângulo de face do talude: 62°


105

Os parâmetros adotados pela média dos valores mencionados anteriormente estão

expressos a seguir:

Altura da bancada

Equação 5.3.1

h𝑏 = 15 + 10 + 10

3= 11,67 m ∴ h𝒃=12 m

Largura da bancada

Equação 5.3.2

b = 7 +8 +7

3= 7,33 m ∴ b=7 m

Ângulo da face do talude

Equação 5.3.3

αB = 60 +57 + 62

3= 59,67° ∴ αB= 60°

Altura máxima global da cava

Equação 5.3.4

h0= 250 + 300 + 180

3= 243,33 m ∴ h0=245 m

A tabela 4 resume todos os valores calculados para os parâmetros geotécnicos da

mina:

Tabela 4 – Parâmetros Geotécnicos da Mina.

Altura da

Bancada

Largura da

Bancada

Ângulo da face do

talude

Altura máxima

global da cava

12 m 7 m 60° 245 m Fonte: (ELABORADO PELO AUTOR)

106

Possuindo as informações reunidas na tabela 4, é possível determinar qual será a seção

transversal utilizada no empreendimento, sendo a mesma mostrada na figura 85.

Figura 85: Seção transversal da mina.


5.4 Topografia e Modelagem da Mina

Para a execução desta etapa é importante que o local exato da mina e a sua geometria

final já estejam determinados. As figuras 86 e 87 mostram o projeto final do empreendimento.

Figura 86: Projeto final da mina.


107

Figura 87: Modelagem tridimensional da mina.


Os dados do local da mina e sua geometria final são inseridos no programa Topograph

98 SE, e o mesmo executa diversos procedimentos para chegar ao resultado final mostrado

nas figuras 86 e 87. Tais procedimentos possuem diversos detalhes que tornaria a sua

explicação bastante complexa, desta forma, não serão aqui pormenorizados.

5.5 Prévia do Volume de Minério e Estéril Extraído

O programa Topograph 98 SE gera o cálculo do volume através de seções transversais,

semelhantemente a um projeto rodoviário. Sabendo-se qual será a seção transversal da mina e,

inserindo-a no programa, este cria um alinhamento em torno da base da mina e calcula o

volume entre as seções transversais de cada estaca pertencente ao alinhamento. A distância

entre as estacas é determinada pelo operador do programa, sabendo-se que, quanto menor a

distância entre elas maior será a precisão do cálculo. Para tanto, neste projeto as estacas foram

espaçadas de 1 em 1 metro, gerando assim uma precisão considerável no cálculo do volume.

A figura 88 apresenta o cálculo do volume total de material a ser extraído da mina

(minério e estéril).

108

Figura 88: Volume total de minério e estéril a ser extraído.


Para se possuir o valor exato do volume de minério e estéril a ser extraído é necessário

ter o conhecimento de dois parâmetros fundamentais.

Relação Estéril / Minério;

Fator de Empolamento.

Segundo Ricardo e Catalani (2007) quando se escava o terreno natural, o material que

se encontrava em certo estado de compactação, proveniente do seu próprio processo de

formação, experimenta uma expansão volumétrica que chega a ser considerável em certos

casos. Entende-se como o empolamento do solo este ganho de volume ao ser escavado.

Considerando que o minério a ser extraído neste empreendimento é o ferro, baseado

nas minas tomadas como referência para esta monografia (Mina de Águas Claras, Mina do

Pico e Mina da Jangada), o valor do empolamento a ser considerado para o ferro será de 18%

(RIOCUSTO, 2013).

Por não possuir o valor exato da relação estéril / minério do projeto, foi gerada uma

tabela (Tabela 5) que apresenta várias possibilidades para o volume total de minério a ser

extraído, considerando diferentes valores de relação estéril / minério.

109

Tabela 5 – Tabela de Volumes de Materiais Extraídos no Empreendimento.


110

6 CONCLUSÕES E RECOMENDAÇÕES

No que se refere a presente monografia, esta se baseou em variadas fontes de pesquisa

no intuito de abordar as principais características de um empreendimento mineral.

Observou-se que a história do país possui uma íntima relação com a busca e o

aproveitamento dos seus recursos minerais, contribuindo de forma decisiva para o seu

crescimento e desenvolvimento. Foram também aqui destacados os pontos da economia

mineral brasileira e a sua forte influência no comércio mundial de commodities, bem como, o

alto valor de capital investido no setor da mineração.

Dentre as principais características da mineração foram citadas a sua rigidez

locacional, o seu elevado investimento de capital, o risco proeminente na fase de pesquisa, a

necessidade do desenvolvimento tecnológico, o seu longo prazo de maturação e a exaustão

das reservas minerais.

Vale destacar que a mineração a céu aberto foi um dos principais assuntos abordados,

especialmente a lavra por bancadas (“open pit mine”), sendo este método de lavra

representado pelo seu uso corrente nas empresas brasileiras. Dentro desta questão foram ainda

apresentados os equipamentos e insumos empregados neste setor, bem como, as fases do seu

desenvolvimento: pesquisa mineral, desenvolvimento, operações de lavra e recuperação da

mina.

Cabe ressaltar que a mineração a céu aberto, de certa forma, possui grande influência

no meio ambiente, pois a sua exploração geralmente abrange grandes áreas. Desta forma, é

necessário que se possua um estudo detalhado da área explorada, visando sempre a sua

recuperação ambiental.

Por fim, o projeto básico realizado teve por finalidade apresentar as fases que devem

conter o estudo de um empreendimento sem, contudo, utilizar dados específicos de uma

empresa de mineração. Este estudo reuniu diversos artigos, com diferentes dados, formando

assim o corpo do projeto.

111

Para o caso de futuros estudos, recomenda-se que sejam feitos estudos minuciosos da

área apresentada no projeto básico. De posse dos dados específicos do local onde seria

implantando o empreendimento, o projeto passaria a conter dados reais, o que proporcionaria

uma maior confiabilidade.

112

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