ÍNDICES DE PRODUTIVIDADE EM ESCAVAÇÃO DE PEQUENOS POÇOS INDICES DE PRODUCTIVIDAD EN ESCAVACION DE PEQUEÑOS POZOS

JOSÉ AURÉLIO MEDEIROS DA LUZJOSÉ MARGARIDA DA SILVA

LUCAS AUGUSTO COSTA TEIXEIRAEscola de Minas da Universidade Federal de Ouro Preto, Brasil

3ª J ornada Iberoamericana técnico-científica de “Medio Ambiente Subterráneo y Sostenibilidad”

MASyS2011-1

I nvestigación e I nnovación

Quito – Ecuador 15, 16 y 17 de junio de 2010

Qu

ito

Ecu

ad

or

SUMARIO

• Apresentaçao• Justificativas• Operaçao• Metodologia• Resultados• Conclusoes

INTRODUÇÃO• Incertezas nas propriedades dos maciços rochosos conduzem

à flexibilidade e aos cuidados durante a construção de acessos às minas (escavação, sustentação e equipagem).

• Em média, minas subterrâneas de ouro no Brasil avançam 50-60m/ano, em profundidade (Nascimento, 2010; Netto, 2010).

• Custo: US$ 3,000.00/m para poço de 3 m de diâmetro, com revestimento simultâneo à escavação (Lack, 2005).

• Poço – vida útil mínima 2.000 dias de operação (Netto, 2010).

• Escavação e a sustentação podem variar de acordo com as condições encontradas. A finalidade, mais os aspectos geológico-geotécnicos, definem o método de construção.

• Dependendo da profundidade da mina, a escavação do poço pode consumir 60 % do tempo de desenvolvimento.

APRESENTAÇÃO• Aprofundamento de poços:

atividade clássica em minas subterrâneas.

• Poços de pequena secção ou minas de menor mecanização: perfuratrizes pneumáticas portáteis, desmonte com gelatina explosiva em cartuchos, dissipação natural dos gases ou por dutos flexíveis com ventiladores axiais, limpeza do material desmontado por paleamento em caçambas içáveis.

Poço retangular: maior capacidade de extração, largamente empregado em minas metálicas nos anos 80, século XX, suplantado posteriormente pela secção circular (revestida de concreto)(Maia, 1980).

APRESENTAÇÃO• Poço retangular, secção 3,7 m x

2,0 m, profundidade final 94 m, visando à obtenção de amostras para ensaios tecnológicos de beneficiamento em escala piloto.

• Colar de concreto e escoramento por quadros de madeira espaçados 1,5 m, com pranchões laterais (suporte e revestimento).

• Escavado principalmente em xistos, depósito hidrotermal metamorfizado -> sulfetos de cobre e ouro, em Chapada (Mara Rosa, Goiás, Brasil).

teor médio 0,44% Cu; 0,35 g/t Au; depósito controlado por zonas de cisalhamento; densidade média do material 2,74t/m3.

CONSTRUÇÃOPoço dividido em três secções:• central - cabos elétricos e dutos de

ventilação ar comprimido e água; • Uma secção lateral - percurso de

caçamba de içamento de material desmontado e descida de materiais, equipamentos e pessoal (4 trabalhadores na frente);

• terceira secção - escadas. • Reforço estrutural dos quadros - 8

tirantes de aço de 5/8” rosqueados, tensionamento por porcas e com ganchos para vinculação de quadros contíguos.

Trabalho: dois turnos de 12h

Parâmetros Estudados• Preparação - marcação da furação do

plano de fogo com tinta, descida dos marteletes e rompedores ;

• Perfuração - dois marteletes pneumáticos manuais, 38 a 42 furos por desmonte, furação com hastes integrais 1,2 m comprimento e 27mm de diâmetro;

• Carregamento - escorva com uma banana de Gelamonita a 75 % (156 g), espoleta elétrica no fundo de cada furo, completado com gelatina explosiva resistente a água;

• Detonação: feita eletricamente, com cordel detonante e retardos de 25 ms.

Figura 3. Plano de fogo típico do poço.

Parâmetros Estudados• Ventilação - dutos de lona plástica, sistema de exaustão com

ventiladores axiais; interligação dos tramos com anéis metálicos (abraçadeiras);

• Segurança - detecção de eventuais perfurações residuais com presenças de explosivos não detonados, batimento de chocos na parede e averiguação da integridade do escoramento;

• Produção (“limpeza”) – enchimento e içamento de balde (0,2m3; 1,0 m/s) cheio de material desmontado por cabo ligado ao guincho - > vagoneta - > basculador -> pátio de estocagem.

• inspeção geológica das paredes e medição dos avanços com trena de fibra de vidro;

• Drenagem: a intervalos verticais, tipicamente a cada 20m, eram escavados reservatórios na parede lateral do poço, com propósito de constituir estação intermediária de bombeamento.

• Escoramento.

Escoramento

• a cada dois ciclos de avanço do poço executava-se montagem dos quadros (vigotas de madeira secção transversal 0,2 m x 0,15 m) e pranchões laterais de madeira;

• defasado de cerca de 15 m do fundo do poço, de modo a evitar danos decorrentes de lançamento de fragmentos rochosos, quando da etapa de detonação.

Outras operações

Manutenção corretiva:• guincho,• bombas, • dutos flexíveis.

Sempre que possível buscava-se superpor as intervenções (preventiva e corretiva) com paradas programadas (lanche, refeição) - exaustão de gases de explosivos ou paradas para almoço.

METODOLOGIA• Registro em planilhas, durante um mês, de índices

de todo o ciclo de operações: perfuração, carregamento e detonação, exaustão de gases, remoção dos fragmentos, regularização de paredes e frente de avanço e colocação de sistema de suporte.

• Paradas de operação também quantificadas.

Estudo estatístico dos índices de produtividade permitiu:

• detecção dos pontos críticos da operação;• estabelecimento de valores de referência para

trabalhos mineiros similares.

RESULTADOS Tabela 1. Distribuição de tempos mensais das

atividades de aprofundamento do poço

Legenda Tempo

total (min)

Percentagem

1 Produção 13064 43,29 %

2 Preparação para

produção 2177 7,21 %

3 Visitas de inspeção

160 0,53 %

4 Escoramento 4178 13,84 %

5 Preparação para

perfuração 665 2,20 %

6 Perfuração 3524 11,68 %

7 Carregamento e

detonação 2018 7,43 %

8 Almoço 820 2,72 %

9 Ventilação 986 3,27 %

10 Café 1080 3,58 %

11 Escavação de canaleta de drenagem

300 0,99 %

12 Esgotamento de

água 716 2,37 %

13 Manutenção no

guincho 270 0,89 %

Total trabalhado 30180 100,00 %

ResultadosTabela 2. Índices de desempenho

Rendimento médio 67,21 baldes/m de avanço

Volume empolado 13,44 m3/m de avanço

Volume in situ por avanço teórico

7,4 m3/m de avanço

Tempo de ciclo de produção

9,3 minutos por balde

Velocidade média de perfuração

0,247 m/minuto

Empolamento 1,82

O avanço total da metragem do poço foi de 20,8 m no período estudado (28 dias, com quatro domingos de folga).

A produtividade foi 0,25t/homem por hora (comparável à lavra por alargamentos abertos – open stoping, lavra manual; inferior à lavra por recalque –shrinkage stoping, lavra com perfuração manual, em desuso).

produçãooperaçoes auxiliaresparadas

produção preparação e operações ciclo produção 85,65%

operaçoes auxiliares manutenção, inspeção, operações auxiliares 8,05%

paradas paradas 6,30%

Resultados

Tabela 3. Consumo unitário de explosivo e razão de carregamento

Gelamonita 34,6 bananas/m de avanço

Bragel 120,6 bananas/m de avanço

Gelamonita 4,68 bananas/m3 (in situ)

Bragel 16,29 bananas/m3 (in situ)

Gelamonita 0,402 kg/m3 (empolado)

Bragel 1,650 kg/m3 (empolado)

Gelamonita 0,730 kg/m3 (in situ)

Bragel 2,998 kg/m3 (in situ)

Aspectos AmbientaisInsalubridade química do ambiente de trabalho:• manuseio com explosivos a base de nitroglicerina - possui forte caráter

vasodilatador, tendia a induzir cefaléias nos trabalhadores menos acostumados com manuseio dos explosivos.

• aspecto ocasionado por exaustão incompleta dos gases gerados na detonação da frente.

• devido à ocorrência abundante de água nas camadas mineralizadas de sulfetos, a acidez da água (decorrentes da oxidação dos sulfetos) provocava ulcerações (por vezes profundas), especialmente nas pernas e pés dos trabalhadores, a despeito do uso de capas plásticas e botas de borracha com cano longo, pois era praticamente impossível manterem-se secos no ambiente, sob ação torrencial de água ácida minando das paredes do poço.

• Tomando-se a pirita como exemplo de mineral sulfetado, o processo de geração de drenagem ácida pode ser representado pela equação global:

4 FeS2 + 15 O2 + 14 H2O → 4 Fe(OH)3 + 8 H2SO4

CONCLUSÕES

• Poços servem para funções permanentes (produção, serviço, avaliação/desenvolvimento, saída de emergência); têm diâmetros úteis 5-10m.

• Escolha adequada de método pode minimizar tempo de escavação do poço e assegurar uma operação ininterrupta.

• Como a quantidade de desenvolvimento varia de mina para mina, os custos globais podem atingir somas diferenciadas.

• Poços de pequena secção são importantes, têm suscitado trabalhos para melhoria da forma de escavação.

• Tentativas de aumentar produtividade e condições de trabalho (mecanização) em escavações de poços são relatadas.

• Produtividade neste trabalho foi inferior à lavra manual (shrinkage stoping): coerente com situação de trabalho de desenvolvimento e com número de pessoas envolvidas.

CONCLUSÕES• Poço retangular revestido de madeira é geralmente apropriado,

sob condições normais da rocha, para extração de caráter temporário.

• Poço de secção retangular oferece maior capacidade de extração, com maior custo para dada área (em relação à secção circular).

• Elevada razão de carregamento de explosivos nesse trabalho decorre de abertura de trabalho mineiro em condições de confinamento, diferentemente do desmonte de um painel em lavra.

• Redução da exposição ao risco em operações menos mecanizadas naturalmente conduzirá trabalhador à melhoria do trabalho e a maior engajamento nas tarefas.

• Geração de drenagem ácida representa sério problema ambiental em escala mundial, uma vez que o presente estado da tecnologia não prevê qualquer solução simples, barata e totalmente eficaz.

AGRADECIMENTOS

Os autores expressam seus agradecimentosà Construtora União Ltda, empresa que comandou os

trabalhos de escavação em Chapada descritos nesse artigo

Fundaçao Gorceix, apoio Escola de Minas- UFOPCoordenaçao de Red MasysAssistentes Jornada, Quito.