GAPLS – Planejamento de Lavra

APOSTILA SOBRE FORMAÇÃO DE PILHAS DE ESTÉRIL E REJEITO

Maria Angela de Freitas

INDICE

Pag.

1 – INTRODUÇÃO.................................................................................................032 – OBJETIVO.........................................................................................................033 – PLANEJAMENTO DA PILHA DE ESTÉRIL.................................................034 – CONCEITUAÇÃO............................................................................................045 – NOÇÕES DE MECANICA DE SOLOS...........................................................056 – NOÇÕES DE ESTABILIDADE DE TALUDES..............................................067 – MOVIMENTO DE MASSAS SÓLIDAS..........................................................078 – CAUSAS DOS MOVIMENTOS DAS MASSAS.............................................079 – MUDANÇA DA GEOMETRIA DO SISTEMAS.............................................0810 – EMPOLAMENTO E COMPACTAÇÃO........................................................0911 – BENEFÍCIOS DA COBERTURA VEGETAL NOS TALUDES...................0912 – FORMAÇÃO E ALTEAMENTO DAS PILHAS DE ESTÉRIL....................0912.1 – Desmatamento e Procedimentos Iniciais......................................................1012.2 – Métodos de Execução das Pilhas..................................................................1212.3 – Método Descendente ( de cima para baixo)..................................................1212.4 – Método Ascendente ( de baixo para cima)....................................................1312.4.1 – Metodologia do empilhamento Ascendente...............................................1313.0 – RETALUDAMENTO DAS BANCADAS...................................................1514.0 – SISTEMA DE DRENAGEM........................................................................1714.1 – Drenagem Interna..........................................................................................1814.2 – Drenagem Superficial....................................................................................1814.3 – Drenagem Periférica......................................................................................1815.0 – PLANEJAMENTO DE DISQUES DE CONTENÇÃO DE FINOS............2016.0 – SISTEMA DE ACESSOS.............................................................................20 17.0 – ESTABILIZAÇÃO DE PILHAS EXISTENTES.........................................2018.0 – BARRAGENS DE REJEITO........................................................................2118.1 – Metodologia de Construções das Barragens.................................................2219.0 – INSPEÇÃO GERAL DE SEGURANÇA.....................................................2320.0 – NOÇÕES DE TOPOGRAFIA E RELEVO..................................................24

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DISPOSIÇÃO E CONTROLE DAS PILHAS DE ESTÉRIL

1 – INTRODUÇÃO

Para que um projeto de uma pilha de estéril ou rejeito seja executado de maneira adequada, deverá atender à empresa de mineração e aos requisitos básicos definidos pelas normas de segurança e proteção ambiental. A participação de todos os profissionais desde a remoção do estéril, do funcionamento da usina, até a disposição do estéril e lançamento do rejeito é fundamental para que o resultado final alcance baixos custos, e um produto que atenda aos objetivos propostos.

2 – OBJETIVO

Fornecer conhecimentos básicos e fundamentos para formar pilhas de estéril e rejeito, conforme a ISO 14001, de forma a atender às condições de segurança, a legislação vigente, com economia e minimização dos impactos ambientais.

3 - PLANEJAMENTO DE PILHA DE ESTÉRIL

É da responsabilidade do planejamento de longo prazo dentro das diretrizes estratégicas dos planos de lavra, elaborar os projetos detalhados das pilhas de disposição de estéril, bem como o sequenciamento. A partir dos dados e premissas básicas do longo prazo, levantam-se os quantitativos referentes ao projeto final de lavra e do seqüencial. Estimam-se então os volumes e tipos de estéril a serem empilhados, como também se determina empolamento de cada material., para ajuste da configuração projetada da pilha. O estéril temporário (minério marginal) deve ficar preferencialmente próximo da usina de beneficiamento para em caso de retomada reduzir a distância de transporte. Após estes procedimentos são projetadas pilhas que possuam capacidade para atender às necessidades levantadas, contemplando as drenagens e acessos. Define-se uma trajetória que resulte em menor distância de transporte, entre o ponto de origem e destino do estéril. Os dados básicos informados pelo longo prazo são localização, início de operação, dimensões, características geométricas, métodos de transporte. Há algumas condições especíais, ou seja dispor o estéril dentro da cava , evitando degradar novas áreas.O tipo de estéril e do rejeito é sempre influenciado pela localização da mina e pelo processo de beneficiamento do minério.

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4 - CONCEITUAÇÃO

O estéril é o material escavado da mina durante a lavra e que não apresenta valor econômico. ao se construir estas pilhas deve-se levar em conta :

- Escolha do local, fora de área mineralizada ou de expansão da cava;- Área de conformação topográfica favorável;- Vale, se possível sem surgência de água;- Não comprometimento de cursos de água e de vegetações;- Capacidade compatível com o volume gerado;- Parâmetros corretos, tais como altura da bancada, largura da berma;- Implantação da drenagem de fundo ou enrocamento;- compactação correta do material em camadas, com disposição do material de

baixo para cima e não em “ponta de aterro”;- cobertura vegetal adequada ou “argilamento” para impermeabilizar a superfície.

Para melhor compreender os passos de nosso treinamento buscaremos definir os conceitos relativos a nossa área de trabalho:

Estéril: Agregado natural, desprovido de valor econômico composto de um ou mais minerais, que dever ser removido para liberar minério.

Estéril Temporário: Estéril ou minério marginal, destinados ao aproveitamento futuro.

Minério: agregado composto de um ou mais minerais que pode ser lavrado, processado com fins lucrativos.

Relação Estéril/Minério: Parâmetro altamente usado no ramo da mineração que representa o montante de material desprovido de valor econômico (estéril) que deverá ser removido para liberar uma unidade de minério (ton).

Ângulo da face da bancada (33º repouso natural): Ângulo formado entre o alinhamento da face com a horizontal. Este ângulo poderá variar de acordo com o tipo de material.

Ângulo Geral dos Taludes: É o ângulo formado pelo alinhamento entre o pé (saia) da pilha e a crista mais alta.

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Berma – É a praça de trabalho e operação. Berma final ou de segurança: Praça mínima deixada após a lavra ou disposição de estéril.

SEÇÃO TÍPICA DE UMA PILHA DE ESTÉRIL

Leira : È a proteção formada na crista com o objetivo de proteger, desviar a drenagem e fazer marcação de avanço.

Retaludamento: É o ato de quebrar o ângulo da face para valores inferiores ao ângulo de repouso.

5 – NOÇÕES DE MECÃNICA DE SOLOS

Objetivo da mecânica de solos:Estudar as propriedades do solo e seu comportamento.

A mecânica de solos e rochas são importantes para definir os estudos relativos a todas as obras da mina.Solo: é um agregado natural ou artificial ( ex.: rejeito) de grãos minerais mecanicamente aderentes.

Dependendo de suas características os taludes podem não se sustentarem e desabarem no todo ou em parte. Este e outros movimentos de massa da crosta terrestre podem ser evitados por providências baseadas em mecânicas de solos, tais como:

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Altura da bancada

Ângulo da face

Berma

Angulo Geral dos Taludes

Leira

1 - Correção e inclinação do talude;2 - Escoramento;3 - Drenagem;4 - retenção de telas e parafuso.

O ângulo de repouso de uma bancada é o ângulo entre a face e a horizontal, acima do qual a bancada perde a estabilidade. Portanto, o ângulo de um talude deve ser menor ou igual ao ângulo de repouso, para que se tenha estabilidade deste talude.

6 - NOÇÕES DE ESTABILIDADE DE TALUDE

No desenvolvimento de uma mina, há muitas situações onde a mecânica de solos pode ser aplicada ao projeto e às atividades de lavra.

Ex.:

1 - Estabilidade de estruturas (prédios e estradas);2 - Fundações e barragens;3 - Estabilidade de taludes das pilhas de estéril;4 - Drenagem5 - Escavação;6 - Compactação

Embora o solo propriamente dito seja encontrado somente na superfície outros materiais em qualquer profundidade, devido às sua características podem chamadas de solos.

Ex.: Rocha fraturadaRocha DecompostaPolpa usada para preenchimento de túneis e áreas mineradas.

Intemperismo: O intemperísmo é na natureza o princípio do restabelecimento do equilíbrio da rocha modificada fisicamente ou quimicamente. Os agentes da erosão, vento, água, mar, gelo tendem a fazer o transporte do material intemperizado. Durante o transporte são separados em função do tamanho e da natureza das partículas.

7 - MOVIMENTOS DE MASSAS SÓLIDAS

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Os movimentos de massas sólidas ou movimentos coletivos de solos e rochas têm sido objeto de amplos estudos devido sua importância econômica e social. Os efeitos desses movimentos podem acabar com vidas, impactar o meio ambiente, destruir residências e estradas, bem como romper barragens de água ou rejeito e produzir obstruções e fechamento de minas a céu aberto e subterrâneas.As causas podem ser naturais, como a chuva ou provocadas pelo homem ao remover a proteção vegetal ou ao executar uma escavação ou disposição incorreta de algum material.As pilhas de estéril podem provocar vários tipos de escorregamento:

Escorregamento de talude Escorregamento de Base

Também temos um movimento chamado subsidência ( depressão), o qual é provocado pelo afundamento de camadas, e pode ser provocado pela remoção de uma parte solida ou líquida do terreno, por meio natural ou pela atividade humana.

Escorregamentos e Cunhas

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8 -CAUSAS DOS MOVIMENTOS DE MASSAS

As causa podem ser agrupadas em:

.Causas internas - naturais (variação térmica, variação por resistência ao intemperísmo);

.Causas externas - Mudança na geometria, vibrações, mudança na inclinação natural das encostas.

Variação TérmicaPode provocar variações volumétricas podendo conduzir a deslocamento de blocos no plano inclinado;

Variação por intemperísmo:Este provoca o enfraquecimento do meio rochoso, e produz fraturas ;

9 - MUDANÇA NA GEOMETRIA DO SISTEMA

Quando se acrescenta sobrecarga na porção superior de um talude ou se retira parte da massa no pé do talude, tem-se a instabilidade.

Vibrações: Provocadas por explosões, tráfego pesado, cravação de estacas, operação de máquinas pesadas, também podem causar instabilidade.

10 - EMPOLAMENTO E COMPACTAÇÃO

Quando removemos e manuseamos qualquer tipo de material o mesmo sofrerá modificações do seu estado natural aumentando ou reduzindo o volume em sua movimentação.

Empolamento : É o aumento de volume de um solo ou rocha decorrente da sua fragmentação, provocado pelos vazios entre os fragmentos.

Compactação: É a diminuição do volume de um solo ou rocha, ao ser submetido à

compressão.

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Mudanças naturais na inclinação das encostas

Causas Intermediárias – Podem ser causadas pela presença de água nos vazios da rocha. Quando parada a água varia a fluidez e coesão, quando em movimento causa a erosão.

11 - BENEFICIOS DA COBERTURA VEGETAL NOS TALUDES

Durante a formação das pilhas devemos respeitar o meio ambiente, evitando arrancar árvores e plantas, pois o a sua remoção desnecessária pode prejudicar a estabilidade de taludes e encostas.

Atuação da cobertura vegetal pode ser expressa como se segue:

- As copas das árvores interceptam os raios solares, os ventos e as chuvas retêm substancial volume de água por molhamento;

- Os detritos vegetais acumulados no terreno retêm parte da água dificultando o escoamento superficial;

- As raízes aumentam a resistência do solo.

12 –FORMAÇÃO E ALTEAMENTO DAS PILHAS DE ESTÉRIL

12.1 - Desmatamento e procedimentos iniciais

As áreas destinadas à lavra devem ser desmatadas conforme as necessidades de desenvolvimento da lavra, abertura de acessos e disposição de estéril. Deve-se proceder a todas estas ações, porém de forma racionalizada e em consonância com o órgão ambiental responsável, conforme o licenciamento. Antes que se inicie a formação da pilha, deverá ser procedida a limpeza da fundação que consistirá do desmatamento e destocamento da área, como também a remoção do solo superficial rico em compostos orgânicos que deverá ser re-aproveitado em outras áreas para recobrimento de taludes que serão revegetados.A remoção deste solo mole também favorece a estabilidade pois esta camada pode funcionar como um lubrificante entre a fundação e o material disposto. No fundo dos vales deverão ser executados os serviços de drenagem e desvio dos cursos d’água existentes. Caso ocorram cursos d’água perenes sob a pilha, os mesmos deverão ser captados e desviados através de tubulações adequadas, ou drenados com blocos de rocha, envolvidos por transições filtrantes.

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O conjunto de drenos assume a forma de uma espinha de peixe, com os drenos mestres posicionados ao longo do fundo do talvegue.Em alguns casos, para aumentar a estabilidade pode ser necessária a execução de um tapete drenante no contato com a fundação, próximo à primeira bancada. Todos os drenos de fundo deverão ser conduzidos até o enrocamento de pé, cuja função é evitar erosões e taludes de praia.Após terminadas as obras de infra-estrutura o estéril poderá ser empilhado.

Função da drenagem de fundo

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DRENAGEM ESPINHA DE PEIXE

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12.2 – Métodos de execução das pilhas

- Pilhas alteadas pelo método descendente ( ponta de aterro);- Pilhas alteadas pelo método ascendente;- Contrapilhamento.

12.3 - Método Descendente (de cima para baixo)

Material lançado em ponta de aterro, sem planejamento ordem ou controle. É construída em sua altura máxima. (Bota-fora). Neste caso o material não sofre compactação e não há preparação da base para o seu recebimento. Ex. : Pilha MaravilhaEste processo é aparentemente mais econômico, porém não atende às condições mínimas de segurança, podendo causar escorregamento e erosão. Causa danos ao meio ambiente que não são aceitos pelas normas técnicas e padrões legais. Reduz a distância de transporte, porém o material não adquire compactação, nem apresenta a drenagem adequada. Nos períodos de chuva pode romper e escorregar pela ação da saturação do maciço.Neste método não se executa a proteção superficial contra a erosão , ficando o material da superfície fofo e solto.Desta forma, durante o período chuvoso esta pilhas irão contribuir com um volume grande de finos para os cursos d’água localizados a jusante. Somente seriam recomendáveis este tipo de pilha onde houvesse uma fundação bastante resistente e o material fosse bastante granulado, permeável.

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12.4 - Método Ascendente ( De baixo para cima)

Material transportado e lançado por caminhões, regularizado por tratores ou lançado por correias e regularizado por “scrapers” de forma ordenada, controlada da base do maciço até o topo. Este método é o mais recomendado pela norma técnica em vigor, pois contempla todos os procedimentos para maior segurança e estabilidade.

12.4.1 - Metodologia do Empilhamento Ascendente

Os bancos deverão ser formados do fundo do vale em direção às cabeceiras. Os bancos deverão ser formados pelo basculamento dos caminhões, formando pilhas individuais com altura de 2 e 3 metros. Após esta operação, o trator de esteiras deverá quebrar as pilhas, formando uma camada de estéril semi-compactada com a altura de 1 a 1,5m.O tráfego dos equipamentos provoca compactação no material, suficiente para estabilizar a pilha. As bancadas poderão variar entre 10 e 15 metros de altura. Normalmente as larguras da bermas devem ser superiores a 6 metros, largura mínima aceita pela norma padrão.

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13 –RETALUDAMENTO DE BANCADAS

Após a conclusão de cada bancada, deverá ser executado o retaludamento, motivo pelo qual se deve formar a pilha com bermas entre 10 e 12 metros, que consiste em quebrar a crista de cada bancada para suavizar o ângulo de repouso. Esta operação tem por objetivo aumentar a estabilidade da pilha através da compactação da superfície. Em alguns casos dependendo do resultado da análise da estabilidade e do material que está sendo empilhado, pode-se lançar o estéril em ponta de aterro, desde que se resguarde a altura igual à da bancada e não maior, e se execute o retaludamento para favorecer a compactação da superfície.

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SEÇÃO TÍPICA DE FORMAÇÃO DA PILHA

B

SEÇÃO TIPICA DO RETALUDAMENTO

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Ângulo da face10 metros

Angulo Geral dos Taludes

21º

33º

12 metros

Ângulo da face10 metros

Angulo Geral dos Taludes

21º

26º

6 metros

3 a 5%

14 -SISTEMA DE DRENAGEM

Através do planejamento de longo prazo são definidos os planos de drenagem das minas, como objetivo de racionalizar a seqüência de lavra sem prejudicar a sua operação, bem como projetar obras civís para captar e conduzir a drenagem de forma adequada.Na fase do planejamento e ao longo da lavra deve-se manter o controle do nível de drenagem das bancadas para que se favoreça ao aspecto operacional e econômico, reduzindo os processos erosivos causados pelas águas de chuva e conseqüente carreamento de finos para áreas externas à lavra.Deve-se observar sempre o sentido de caimento da drenagem superficial para minimizar as erosões. Para cada pilha é definido um sistema de drenagem com inclinação de 1%, suficiente para evitar erosões e para impedir empoçamento da água. Para proteger a face do banco evitando que a água desça pela crista, deve-se dotar a berma de um caimento de 3 a 5% em direção ao pé da bancada superior. Poderá ser executada juntamente uma leira junto a crista. (banqueta). Após a conclusão de cada bancada é conveniente cobrir os taludes com uma fina camada de solo rico em compostos orgânicos, proveniente da limpeza da fundação, para facilitar seu plantio.O processo de formação da pilha por via seca pelo método ascendente permite ainda o zoneamento interno dos materiais a serem dispostos, de forma a aproveitar ao máximo as características de resistência e permeabilidade de cada material. Canaletas de drenagem com dissipadores de energia devem ser construídas no entorno da pilha em terreno natural. A água proveniente das bermas deverá ser conduzida para estas canaletas.

14.1 - Drenagem Interna

Também chamada drenagem de fundo. É a drenagem executada com o objetivo de canalizar curso de água, nascentes. Normalmente é uma obra contratada. Para favorecer a drenagem em áreas que não possuem cursos d´água, deve-se forrar a base da pilha com material de granulometria maior para que funcionem como tapete drenante.

14.2 - Drenagem SuperficialDurante a evolução das pilhas, com o objetivo evitar as erosões, deverá ser dado o caimento adequado às praças, a partir de pontos determinados, com declividade de 1%. Para evitar que a água caia pelas faces dos taludes. As bermas deverão ser

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construídas com caimento de 5% em direção ao pé da bancada superior.Após a conclusão das bancadas e implantação do sistema de drenagem, deverão ser executadas as descidas d’água com enrocamento para redução da velocidade da água que poderão criar as erosões. A garantia para a eficiência do sistema de drenagem superficial é a criação de canaletas nas praças que dirijam as águas para os pontos de descida.Em sua fase final deverá ser providenciado o plantio de gramíneas e de plantas nativas para recobrimento e maior proteção dos taludes e bermas.

14.3 - Drenagem Periférica A drenagem periférica tem como objetivo receber as águas das descidas d’água e lança-las na drenagem natural com o menor impacto possível. Prevê-se desta forma que durante a evolução das pilhas serão preparadas áreas preferenciais para descidas d’água e enrocamento no pé dos taludes. Será conveniente a construção do enrocamento com materiais de granulometria mais grosseira e resistente, de maneira que atuem como um muro de contenção estéril evitando que a ação das águas causem erosões.

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INDICAÇÃO DOS TIPOS DAS DRENAGENS

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1%

1%

Drenagem de fundo

Drenagem Superficial

Drenagem Periférica

15 - PLANEJAMENTO DE DIQUES DE CONTENÇÃO DE FINOS

Cabe ao sistema de drenagem prover de condições favoráveis à retenção de finos dentro da mina, evitando assoreamento de barragens e possíveis transtornos à comunidade. Porém de posse do planejamento da lavra a longo prazo, deve-se levantar através da localização das pilhas de estéril e do traçado da cava, o sistema de drenagem dos pontos que deverão ser dotados de sistema de contenção de finos. Estes diques tem a função de promover o decantamento (retenção das partículas sólidas desprendidas das pilhas) para que a água transborde limpa dos tanques.

16 -SISTEMA DE ACESSOS

O planejamento do sistema de acessos está vinculado às necessidades de desenvolvimento de frentes de lavra, de remoção dos estéreis, conciliando a otimização com a racionalidade. O desenvolvimento da lavra e o acesso às pilhas de estéril depende do sistema de acesso à mina. De tal forma que o conjunto de rampas ao longo da lavra deve ser estrategicamente definido para que possa dar rendimento, segurança e funcionalidade. A malha viária deve ser de tal forma dimensionada a atender as necessidades, procurando não se abrir rampas sem necessidades para evitar aumento de poeira, ruídos, consumo de águas para irrigação e processos erosivos.

17 - ESTABILIZAÇÃO DE PILHAS EXISTENTES

As pilhas antigas, executadas pelo método de ponta de aterro costumam necessitar de estabilização, que pode ser obtida pelo contrapilhamento, após análise de estabilidade executada pelo geotécnico. A solução pode ser o alteamento de um aterro confinante, usando o estéril procedente das minas. Todos as obras previstas anteriormente devem ser executadas e a formação da pilha de baixo para cima. m pilhas de menor porte poderão ser executado apenas o retaludamento, suavizando o ângulo geral da pilha.

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ESTABILIZAÇÃO DE PILHAS EXISTENTES

18 – BARRAGENS DE REJEITO

Barragem é uma estrutura construída num vale, que o fecha transversalmente proporcionando um represamento da água.Nas minerações, as barragens algumas finalidades, podendo atender mais de uma conforme listado abaixo:- Represamento da água para o consumo;- Contenção de sólidos provenientes de erosão de área desprovida de proteção

vegetal;- Contenção dos rejeitos do beneficiamento.-Quanto ao material usado na sua construção, podem ser: Terra (estéril), ou o próprio rejeito.

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18.1 - Metodologia de construção dos barragens.

As barragens podem ser construídas de várias formas.Na barragem formada a jusante, para o barramento é utilizado sempre material de empréstimo da mina e o rejeito é lançado jusante sendo cada fase precedida pelo alteamento do maciço.

BARRAGEM COM EMPRÉSTIMO DE MATERIAL

Na barragem formada pela ciclonagem o primeiro barramento é feito com estéril e o alteamento se dá através do próprio rejeito que é lançado próximo da crista da barragem. O material mais pesado se deposita próximo do maciço.

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BARRAGEM FORMADA POR CICLONAGEM

19 - INSPEÇÃO GERAL DE SEGURANÇA

Verificar:

.crista negativa

.blocos, trincas na crista dos bancos

.rede elétrica e cabos soterrados sobre a bancada

.tubulações hidráulicas

.condições de visibilidade

.pontas de aterros sem saias

.blocos grandes no piso da área de trabalho

.área sujeita a atolamento

.acessos estreitos

Limpeza das Praças

Evitar:.escavadeira mal posicionada para limpeza da praça

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.veículos leves nas proximidades

Nivelamento de praças com tratores

. manter distância de 50 m da escavadeira e estacionar fora do fluxo de caminhões;

. somente inicie a limpeza após o abaixamento da caçamba da escavadeira ao solo;

. empurrar blocos para a bancada de baixo somente com autorização do líder;

. não acumular material nas drenagens ou saídas d’água;

. quando houver necessidade de aterro, utilizar se possível material da própria praça;. alinhar leiras (observando a altura das leiras em metade da maior diâmetro do equipamento). . corrigir os borrachudos.

EPI´s Necessários

Capacete, protetor auricular, botinas, óculos de segurança.

20 - NOÇÕES DE TOPOGRAFIA

Curvas de NívelVossoroca, erosão, valas e craterasLinhas de Fundo da DrenagemDivisor de ÁguasInclinação NaturalTalveguesCumeeiraEnrocamento

Fontes de consulta: Norma 13029 da ABNT, Treinamento do Ietec – Pilhas de Estéril e Rejeito.

“O gênio, esse poder que deslumbra os olhos humanos, não é outra coisa senão a perseverança bem disfarçada”. (Goethe)

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