lavra de mina cÉu aberto e subterranea ii

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LAVRA DE MINA A CÉU ABERTO 1

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LAVRA DE MINA A CÉU ABERTO

Professor Camilo de Lelis Dias CavalcantiMétodos de Pesquisa e Lavra II

João Monlevade 2005

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Apresentação

Prezado aluno, As Notas de aulas de Pesquisa e Lavras de Minas, aqui apresentadas, não esgotam os assuntos abordados e, devido às limitações de tempo, apresentam incorreções. Tivemos o objetivo principal de muni-los de informações que, julgamos, lhes serão úteis no exercício da profissão e que não poderíamos fornecer-lhes dentro do período normal das aulas. As fontes bibliográficas a que recorremos para escrevê-las, e que lhes recomendamos ler, estão no final destas notas.

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Lavra

Entende-se por lavra ao conjunto de trabalhos objetivando a retirada mais completa, mais econômica, mais segura e mais rápida do minério ou massa mineral. A sistematização e coordenação desses trabalhos é denominados método de lavra. É a segunda fase legal da mineração e que, do ponto de vista de execução, se divide em duas fases, que são o desenvolvimento e a lavra ou exploração.

1- Desenvolvimento: A extração das substâncias úteis de uma jazida não pode ser iniciada imediatamente e nem sempre nos locais onde se cortou a mesma ou a colocou a descoberto. Se a extração se iniciasse imediatamente, o acesso às partes mais afastadas do local de extração resultaria extraordinariamente difícil ou quase impossível, o que exige uma prévia preparação dentro de um determinado planejamento, preparação esta que se denomina desenvolvimento. Como é fase que envolve grandes despesas, por segurança, ela só deve ser iniciada após a certeza da posse da jazida. Seu planejamento deve ser condicionado ao tipo de lavra que se irá executar.

1.1- Tipos de Desenvolvimento:

Os desenvolvimentos podem ser agrupados nos seguintes tipos:

a) A céu aberto ou subterrâneo - conforme sejam executados na superfície ou no interior dos terrenos. Em geral, está intimamente ligado com o tipo de lavra, se a céu aberta ou subterrânea.

b) Prévios ou simultâneos com lavra – se executados antes que se inicie a lavra, como condição para esta, ou se efetuados à medida que a lavra prossegue, mantendo uma adequada quantidade da jazida desenvolvida para se permitir à lavra regular, sem interferência dos serviços, porém sem exageros de

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desenvolvimento, resultando em grandes investimentos prematuros, sem nenhum reembolso imediato. Em alguns casos, esta simultaneidade pode ser forçosa, por exemplo, em serviços de lavra a céu aberto nos quais o estéril deva ser lançado nos trechos já lavrados, evitando-se longos transportes para as pilha de estéril.

c) Sistemáticos ou supletivos – se são empreendidos segundo um plano geral, em coordenação com o método de lavra, ou feitos ocasionalmente, para atender a conveniências ou imposições locais, tais como o previmento de vias de ventilação ou esgotamento, saídas de emergência, etc. Mais freqüentemente decorrerá de conveniência econômica.

d) Produtivos ou obras mortas – conforme forneçam substâncias úteis ou estéril, segundo sua locação na jazida, nas encaixantes ou em terrenos vizinhos. O fornecimento de material útil seria desejável, por compensar, parcial ou totalmente, as despesas da execução; mas, excluídos os trabalhos de estabelecimento de unidades de desmonte ou frentes de lavra, as finalidades principais dos desenvolvimentos – transportes rápidos e eficientes, ventilação, drenagem, etc – impõem regularidade de traçados e distanciamento dos locais de desmonte, conduzindo comumente à locação no estéril, isto é, a obras mortas. Estas, pela maior regularidade, menor custo de manutenção, não imobilização de minério como piso ou pilares de proteção, etc, são comumente mais econômicas, embora não forneçam recuperações imediatas, por fornecimento de minério.

e) Puros ou exploratórios – segundo tenham ou não finalidade subordinada de completar a exploração da jazida, para fornecimento de maiores detalhes do corpo; não devem ser confundidos com os de exploração pura, que podem ocorrer simultaneamente com os de desenvolvimentos ou com os de lavras, mas cuja finalidade é o conhecimento da jazida.

1.2 – Vias de Acesso: As vias de acesso são desenvolvimentos básicos que permitem atingir a jazida em um ou vários horizontes, e 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, a independência na extração das safras, os custos, a produção desejada, etc.

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a) Acessos em serviços superficiais: Em lavra a céu aberto, as vias de acesso são, comumente, simples estradas principais, convenientemente construídas para possibilitar a lavra dos diversos bancos, que verticalmente dividem e jazida. Em certos casos especiais outros acessos, que não as estradas, podem ser utilizados, como túneis, planos inclinados, poços verticais e, até mesmo, simples furos de sonda (lavra de petróleo e gases, sais solúveis, etc.). O traçado desses acessos requer conhecimento bem detalhado da jazida, dependendo fundamentalmente da topografia, como já foi dito das produções visadas, dos equipamentos utilizados no transporte, etc. que serão condicionadores das larguras, greides, raios de curvatura, etc. Os diferentes tipos de acesso, em lavra a céu aberto, podem ser agrupados em: a.1) 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 plataformas de reversão de marcha. Apresentam a vantagem de imobilizarem pequena área horizontal, com a desvantagem de uma baixa velocidade de transporte.

a.2) Sistema de via helicoidal contínua: Usado para jazida de grande área horizontal, em cavas profundas, este sistema se constitui numa 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.

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a.3) Sistema de planos inclinados e céu aberto: Sistema aplicável a jazidas de pequena área horizontal, em cavas profundas. A inclinação dos planos vai desde a valores compatíveis com o uso de correias transportadores até a cerca de 80 graus, para o uso de equipes que trafegam sobre trilhos. O minério dos bancos é descarregado em chutes que alimentam as equipes e estes, por sua vez, basculam em chutes fora da cava, que alimentarão trens ou caminhões. a.4) Sistema de suspensão por cabos aéreos: Aplicável a cavas profundas e de pequena área horizontal, tal sistema, hoje em desuso, foi muito utilizado nas minas de diamantes de Kimberley. O minério é carregado em caçambas içáveis e despejado em chutes superficiais, para posterior transporte. Os cabos de suspensão se estendem sobre a cava, suspensos por uma ou várias torres especiais. Fig. 6.

a.5) Sistema de poço vertical Um o mais poços verticais, próximos da cava, são ligados aos bancos por travessas dotadas de chutes, para carregamento de equipes que farão o transporte vertical, descarregando em silos na superfície. O sistema tem produção diária limitada, mesmo que o transporte horizontal, até aos chutes do poço, se faça por pás carregadoras. Fig. 7.

a.6) Sistema de adito inferior Utilizável para minas lavradas em flanco ou, em casos que a topografia permite, para lavra em cava. Consiste de um adito sob o

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minério, associado e uma caixa de minério que se liga aos vários bancos por travessas. Do adito minério é transportado para chutes externos, por veículos compatíveis com as dimensões de sua seção.

a.7) Sistema de funil: Consta de um poço inclinado ou vertical, na encaixante, conectado ao corpo de minério por uma travessa da qual partem subidas até varar na 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. Existem outros sistemas iguais, que abrangem toda a área da cava. Tal sistema foi parcialmente usado pela Meridional de Lafaiete, na lavra de manganês. Fig. 9.

b) Acessos em serviços subterrâneos: São os mesmos vistos na exploração subterrânea (poços verticais ou inclinados e túneis), distinguindo-se daqueles mais pela finalidade que pela natureza, embora sejam, normalmente, de maiores seções, maior regularidade de tração e locação diversa dos de pesquisa. A opção por este ou por aquele tipo de acesso, de um modo geral, pode ser assim resolvida:b.1) Em terrenos planos ou pouco acidentados:b.1.1) Corpos verticais ou horizontais – poço vertical, fora do corpo.b.1.2) Corpos inclinados – poço vertical (na capa, na lapa, de transição); no plano inclinado, na lapa ou no corpo.

b.2) Em terrenos acidentados: Poço vertical, poço inclinado ou túnel, na capa, na lapa ou no corpo.

1.3 – Divisão da jazida A lavra de uma jazida de razoável potência, extensão e extensão em profundidade requer que se tomem unidades menores para desmonte e manuseio o material desmontado. Portanto, terminada a exploração, é necessário iniciar-se o desenvolvimento mais amplo e volumoso da jazida, tornando-a facilmente acessível, dividi-la em setores apropriados à lavra,

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os quais se podem então arrancar progressiva e sistematicamente, racionalizando, assim, as operações de extração. Assim, a divisão de uma jazida formará uma unidade própria, que deverá obedecer aos seguintes requisitos:

- Acesso fácil;- Transporte fácil (ferramentas, máquinas, escoramentos, pessoal,

etc.);- Arranque independente, a ser executado por determinado número

de mineiros;- Extração dos minérios fácil;- Ventilação independente (para minas subterrâneas), etc.

a) Divisão vertical da jazida: A divisão vertical é obtida mediante planos horizontais, abstratos, denominados níveis. Poucas são as jazida que podem ser lavradas sem antes dividi-las em pisos ou níveis. Apenas as horizontais ou as de pouca potência e mergulho fogem a esta regra. Numa lavra, a céu aberto, estes níveis correspondem aos bancos de lavra e seu distanciamento é a própria altura dos bancos. Numa mina subterrânea, os níveis são materializados por cabeceiras e travessas, ligando a via principal de acesso ao corpo, ou dentro do corpo. O espaço compreendido entre dois níveis consecutivos é denominado internível. É claro, portanto, que a designação mineira de nível corresponde aos serviços executados a partir do horizonte de referência no internível adjacente. A separação entre níveis varia de uns poucos metros até cerca de 30 m ou mais, em lavra a céu aberto e entre 15 m e 150 m, em lavra subterrânea. Nas minas subterrâneas é comum haver nova subdivisão dos níveis, por outros planos horizontais, resultando os subníveis. Por sua vez, cada subnível, ou um nível não subdividido, pode sofrer novas divisões verticais, com alturas menores, correspondentes às atingíveis no desmonte de cada lance, denominadas tiras ou retas.Em casos mais raros, a divisão em tiras pode ser feita por planos inclinados, paralelos às paredes do corpo. São as tiras inclinadas, cujas alturas correspondem às atingíveis no desmonte de cada lance.

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Os diversos níveis são designados, comumente, em ordem descente, por algarismos cardinais e, às vezes, por suas cotas. Os subníveis são designados, normalmente, pela ordem de lavra, por algarismos ordinais e, de modo análogo, são designadas as tiras.

b) Divisão horizontal da jazida: Os bancos, em lavra a céu aberto, e as próprias tiras, em lavra subterrânea, constituiriam unidades ainda muito volumosas para desmonte subterrâneo pois, embora limitada, a seção horizontal se estenderia por toda a largura e pela extensão do corpo, no horizonte considerado. E não só haveria muita dependência dos trabalhos de lavra numa frente única, como as necessidades normais de blendagem (mesclagem) dos produtos não se tornariam possível.

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No caso de lavra por bancos, a céu aberto, os blocos ou setores de lavra costumam ser marcados a tinta na fase do próprio banco, estabelecendo-se os limites dos diversos blocos. Na lavra subterrânea a divisão é obtida por planos verticais, abstratos, ou materializados nos seus traços nos planos horizontais por galerias. Em casos mais raros esses planos podem ser inclinados, em vez de verticais. As massas de mineral delimitadas por esses planos verticais e por dois níveis sucessivos são denominados blocos quarteirões ou setores de lavras. Excepcionalmente, esses blocos podem ser delimitados por dois subníveis sucessivos, ou mesmo, por duas tiras sucessivas. Os blocos são verticalmente subdivididos em massas menores, constituindo os painéis. No caso das minas subterrâneas, cada setor de lavra constitui uma unidade independente, com seu pessoal próprio. Além disso, os diferentes setores de lavra devem estar de tal forma dispostos, que o trabalho de um deles não vá influir nos outros. Um setor de lavra deve ser suficientemente grande para que o arranque do mineral útil aí contido reembolse todos os investimentos nele efetuados, incluindo os trabalhos e desenvolvimento. Por outro lado, não deverá ser maior que o necessário, para que o transporte não resulte demasiadamente difícil e o acesso do pessoal às frentes não seja excessivamente fatigante, nem requeira demasiado tempo.

2- Lavra

A extração industrial das substâncias minerais úteis de uma jazida (sua lavra) pode ser efetuada por trabalhos a céu aberto, por trabalhos subterrâneos ou por uma combinação de ambos. A opção de se lavrar a céu aberto ou subterraneamente depende de se ultrapassar ou não a relação de mineração limite (relação estéril/minério limite ), número adimensional que expressa uma relação entre massas ou entre volumes. Esta relação é um dos valores fundamentais de qualquer planejamento de lavra, bem como os denominados teores de corte (para a mesma jazida haverão teores de corte diferentes, se ela for lavrada a céu aberto ou subterraneamente, admitindo como tecnicamente viável ambos esses tipos de lavra), os teores mínimos ou marginais, etc. A nível de toda a jazida, a opção de lavra será obtida através de análise das expressões: Expressão Opção CMs > CMca + RCe (1) Lavra a céu aberto

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CMs = CMca + RCe (2) Lavra indiferenteCMs < CMca + RCe (3) Lavra subterrânea

Onde:

CMs – custo de lavra subterrânea de 1 t de minério, incluindo os custos operacionais de desmonte, carregamento, britagem do minério é transporte do mesmo até a usina de concentração;CMca – custo de lavra a céu aberto de 1 t de minério, incluindo os custos operacionais de desmonte, carregamento, britagem e transporte até a usina de concentração;Ce – custo de lavra do estéril, incluindo seu desmonte, carregamento, britagem e transporte até o “bota-fora”;R – relação de mineração ou relação estéril/minério, que representa o número de unidades de estéril a remover para cada unidade de minério lavrada a céu aberto.A condição limite é obtida da relação (2), denominada ralação de mineração limite e que vale RL= CMs – CMca. Ce

A opção de lavra se referida, para a mesma jazida, a blocos de decisão de lavra, envolveria outras considerações, para as quais se definem:

- Teor de corte (céu aberto):Entende-se por teor de corte de um bloco (tc), aquele teor capaz de pagar sua lavra, seu tratamento, bem como seus custos indiretos e financeiros, não auferindo nenhum lucro e também não suportando a remoção de nenhum estéril associado.

- Teor mínimo ou marginal (céu aberto): Teor mínimo ou marginal (tm) é aquele teor que paga apenas os custos de beneficiamento, além dos custos indiretos e financeiros subseqüentes. Correspondem ao bloco já lavrado que, em lugar de ser jogado ao “pilha de Estéril “é levado à usina de beneficiamento, extraindo-se o elemento valioso, não dando nem lucro nem prejuízo.- Teor de utilização (céu aberto):

O conceito de teor de utilização (tu) tem aspectos a ver com o estabelecimento do contorno final da cava, planejamento seqüencial da lavra, beneficiamento do minério e fluxo de caixa da empresa.Dentre os materiais desmontados com certeza vai-se encontrar blocos mineralizados e não mineralizados. Estes últimos, como é

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evidente, serão levados a “pilha de estéril”, os blocos mineralizados constituem o problema: o que se deve utilizar? Como é óbvio, o teor de alimentação da mina não pode estar aquém do teor marginal, pois então não se pagarão as despesas subseqüentes. Surge assim a necessidade do conceito de teor de utilização. Este teor, pelo visto, deve estar compreendido entre o teor de corte e o teor mínimo. A diminuição do teor de utilização acarreta um aumento do volume de minério a tratar e uma diminuição do estéril, pois dentro do contorno da cava há um volume definido e conhecido.O teor de utilização é estimado engendrando-se várias admissões, que levaram a várias alternativas, das quais será selecionada aquela que melhor se coadune com os objetivos de produção e econômicos da empresa.

- Teor limite (teor de corte subterrâneo):Define-se como teor limite (ti) o menor teor que compensa

economicamente a lavra subterrânea.De posse destes conceitos, podemos então concluir:Se o bloco tecno1ógico (ou painel) estiver gravado por uma relação estéril/minério R superior à relação estéril/minério limite RL (R>RL) e se o respectivo teor ti for igual, ou superior a ti, o bloco será lavrado subterraneamente. Se R>RL, com teor de bloco inferior ao teor limite (ti« tl)' não há lavra pois, se houvesse conduziria será lavrado subterraneamente. Se R>RL, com teor de bloco inferior ao teor limite (ti« tl )não há lavra pois, se houvesse conduziria a prejuízos econômicos.Se R<RL, várias considerações devem ser feitas:1- Quando R<RL e o teor do bloco ti for igual ou superior ao teor de corte (ti>tc) o bloco será lavrado a. céu aberto; o bloco será lavrado a. céu aberto;2- Quando o teor do bloco ti, estiver compreendido entre o teor marginal e o teor de corte (tm< ti<' tc) aplica-se o conceito de teor de utilização (tu);

2- Finalmente, por razões de ordem econômica, não se aproveita, em hipótese alguma, materiais com teores inferiores ao teor mínimo, sendo, pois, estes blocos considerados estéreis.

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Resumindo as diversas opções num gráfico, tem-se para. RL =8,83; Tl=0.69%, tc=0,33% e tu=tm=0,29%, por exemplo.

Opções de lavrateor

-ti=,69% lavra a céu aberto----lavra em sub-solo

tc= 0,33%lavra a céu aberto não se lavratu=tm=0,29%se lavrar o bloco ele vai p/ usina estéril R Relação Mineração

Rl = 8,83

Escolhido o tipo de 1avra, resta selecionar o método de lavra mais adequado à jazida em foco. Comumente, vários métodos são possíveis e será escolhido o que for julgado mais indicável; ou, poderá ser adotada uma conciliação entre vários métodos. Os minérios de alto valor usualmente requerem um método seletivo e de custo relativamente alto, para uma completa extração. Os minérios de baixo valor pedem, usualmente, um método de baixo custo, que pode conduzir a uma extração relativamente baixa.

2.1 - Lavra a céu aberto:

A lavra a céu aberto apresenta, sobre a lavra subterrânea as Vantagens do menor custo de produção, maior facilidade de supervisão, melhores condições de trabalho, permite o uso mais eficiente racional dos explosivos, reduz os riscos em geral, permite maiores produções com o emprego de grande equipamentos,etc. Como desvantagens, exige grandes movimentações inúteis ou estéreis, imobiliza grandes áreas superficiais, expõe os trabalhadores as inclemências do tempo, limita a lavra a profundidades moderadas etc.

Os métodos de lavra a céu aberto não se distinguem por uma variedadetão grande quanto os métodos de lavra subterrânea. Genericamente podemos

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classificá-los em:a) Métodos Gerais ou convencionais (lavra por bancos):

a.1 Em Flanco a.2 Em cava

b) Métodos Especiais:b.1) Lavra de plácersb.2) Lavra de petróleo e gases combustíveisb.3) Lavra de sãos solúveis ou suspensóidesb.4) Lavra de Enxofreb.5) Lavra submarinab.6) Lavra “in situ”

2.1 - a) Lavra por bancos:

À lavra convencional a céu aberto pode ocorrer em jazidas atingidas em encostas ou por grandes aberturas, abaixo do terreno normal, através do qual só faz o escoamento do material útil desmontado.Para maior facilidade de compreensão, podemos dizer que, se após desmontado, o minério desce até um determinado nível especiais da mina por exemplo, o nível do britador primário), a lavra é ao flanco e a remoção das águas superficiais e de infiltração se faz, usualmente, por drenagem. Nos casos em que o minério deva subir até esse nível especial, a lavra e em cava e, usualmente, as águas terão que ser es gotadas.Comumente, poucos bancos são lavrados simultaneamente (o que possibilita concentrações dos equipamentos, disposição de maiores larguras para prévia execução de furos para explosões, maiores explosões simultâneas, menor numero de veículos transportadores, melhor, melhor supervisão, etc.) a menos que a variação de valores do corpo mineral, para fins de blendagem, imponha.o trabalho de vários bancos simultaneos ou a premente necessidade de grandes produções. As cristas dos diversos bancos devem estar em um plano que faça um ângulo com a horizontal inferior ao de deslizamento natural do terreno. Tal ângulo recebe o nome de talude geral de lavra ou, simplesmente, talude de lavra.O talude de lavra é um elemento de extraordinária importância, não só pela sua influência na segurança dos serviços; como por delimitar os limites superficiais de uma cava, influenciando a economicidade da lavra e a profundidade economicamente atingível. Não é um fator apenas local, condicionado à topografia, natureza do material, seu comportamento ao

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intemperismo, profundidade atingida, impregnação de água, etc, mas susceptível de apreciáveis variações numa mesma formação geológica, pela ocorrência de fraturas, intercalações, planos de aleitamento, dobramentos, efeitos de explosões, etc.

Para se ter uma idéia dos efeitos práticos de variações do talude de lavra, observa-se que um cone com150m de profundidade, com talude de 50º, requer o desmonte requerido será de cerca de 7,5 milhões de m2 de rocha e se diminuirmos de 10º este ângulo, isto é, passá-lo para 40º, o desmonte requerido será de cerca de 15 milhões de m3 de rocha.

Quanto ás diversas modalidades da lavra convencional, estão muito condicionadas à forma adotada para o transporte dos estéreis, o que determina não somente a estrutura e as condições de aplicação de um método de lavra, como também sua economia, posto que em uma lavra a céu aberto, a quantidade de estéreis removidos supera várias vezes à de minério extraído.Sob este aspecto, podemos então grupar tais métodos com transporte e métodos sem transporte.

Os métodos com transporte, que no Brasil são os mais comuns, se caracterizam pela remoção dos estéreis por veículos sobre rodas ou por correias transportadoras. Na maioria dos casos, esses métodos se aplicam á lavra de camadas inclinados, corpos de forte mergulho ou corpos potentes. Exemplos típicos seriam as minerações de ferro do Quadrilátero Ferrífero de Minas Gerais, as minerações de fosfato e pirocloro de Araxá, etc Minas Gerais, as minerações de fosfato e pirocloro de Araxá, etc. Os métodos sem transporte se caracterizam pela deposição dos estéreis diretamente nos locais já lavrados, em operação coordenada com a extração da substancia útil. Aplica-se a camadas horizontais ou de pequeno mergulho, como nossas jazidas de carvão e folhelho (xisto) betuminoso. Normalmente se trabalha em banco único e, às vezes, em dois bancos. Um drag-line de grande lança faz a remoção e deposição do estéril capeante e escavadoras frontais fazem a extração das substâncias úteis, conforme mostrando a figura abaixo. Tais métodos são simples, do ponto de vista da execução, e garantem um baixo custo de produção. A principal deficiência está na dependência entre os serviços de descapeamentos os de extração das substancias úteis. O uso de grandes drag-lines aumenta o campo de aplicação desses métodos. A lavra por bancos, em casos muito mais raros, pode ainda ser executada manualmente ou com o uso da água sobpressão (lavra hidráulica). O mais comum é o uso da lavra mecanizada, associada ao emprego de explosivo, quando necessário.

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2.1-b) Lavra de Placeres:Os métodos de lavra estão geralmente associados ao beneficiamento do material “in loco“, pois envolvendo o manuseio de grandes volumes, com baixo valor unitário, não possibilitariam, economicamente, longos transportes e tratamento elaborado. A recuperação baixa usualmente inferior a 50% é compensada pela quantidade produzida, graças aos grandes volumes de material tratado.A seleção do método de lavra é efetuada pelo volume do plácer, teores, distribuição dos valores, profundidades, granulação do material, disponibilidade de água, localização, clima, disponibilidade de capital, etc.Os métodos são classificados em :b.1 ) Manuaisb.2 ) hidráulicosb.3 ) Mecânicos

b.1 ) Métodos ManuaisSe limitam a territórios inexplorados, em depósitos pequenos, porém ricos e pouco potentes.Existem dois métodos principais, o de paleação de material até aos sluices concentradores e o desmonte hidráulico.No primeiro método à água necessária é acumulada numa pequena represa e conduzida através de canais ou canos à área de lavra. Os sluices se montam numa trincheira aberta na rocha de base, o ponto mais baixo do placers; se escava uma faixa de 3,6 m a 4,5m de largura ao longo do eixo do aluvião e os sluices vão sendo estendidos à medida que a escavação progride água acima. O material a ser tratado é jogado com pás no canal e são desintegrados pela água e arrastados sobre os rifles ou ranhuras do sluice. Os blocos grandes são removidos a mão e empilhados ao lado.Para realizar o desmonte hidráulico, se faz à água correr sobre a superfície e se parte de uma trincheira aberta no rocha de fundo, que se vai estendendo água acima, até alcançar os limites do plácer. Ao chegar a este ponto se dirige a corrente de água contra o bordo superior do banco a se arranca assim à faixa de 6m de largura, que se avança no sentido da corrente. A água é conduzida ao longo da frente de desmonte por valetas ou calhas de madeira. A trincheira aberta no rocha de fundo conduz as águas e o material desmontado até aos sluices. Os sluices são limpos de tempos em tempos e o material recolhido é concentrado em bateias.

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b.2) Lavra com monitore HidráulicosNeste método a extração se faz mediante jatos de água. Com pressões que variam de 15 a 200 m de coluna d’água, sendo o material concentrado nos sluices.Inicia-se por localizar um curso dágua em cota elevada, acima do corpo que se deseja lavrar e conduzir esta água por trincheiras, canais ou canos que conduzem os monitores. Em geral a água deve ser suficiente para assegurar trabalho contínuo porém, em certos casos, o trabalho terá que ser intermitente.Para se obter melhores resultados, a rocha de fundo deve ter caimento próximo do caimento do sluices, não menor que 1,5% e de preferência 4,5% ou mais. O espaço disponível para o vertedouro deve ser ampliamente suficiente para a área a ser lavrada. A escavação de trincheiras na rocha de fundo permite aumentar a caimento, porém encarece o método. Em alguns casos favoráveis, se avança um galeria sob o aluvião e com isso consegue-se o caimento e a área necessária para o vertedouro. Quando se trabalha em leitos de rios ou locais com desnível insuficiente para o uso da gravidade, são necessários elevadores hidráulicos ou bombas.

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b.3) Métodos Mecânicos:Os métodos mecânicos podem ser executados com o desmonte por raspadores de cabos, escavadeiras de arrasto, dragas de alcatruzes, dragas de concha ou dragas de sucção.As dragas, nas suas diversas modalidades, têm a primazia na lavra de plácers. Na sua concepção mais ampla, uma draga é uma máquina escavadora, lavadora-concentradora e transportadora dos rejeitos. Acionada eletricamente, ela trabalha flutuando e escavando sob a água ou em bancos de moderada altura sobre o nível da água. Vai descartando os rejeitos atrás, à medida que vai escavando a frente, o que faz com que inexistam os tradicionais transportes de minério da mina (run-of-mine) e estéril para pilhas de estéril, da lavra convencional. Com isto tem se conseguido lavrar plácers de baixíssima concentração (0,05g/m3 de ouro, por exemplo).A Draga é montada em uma escavação preparada para isto, que é inundada antes de se começar a lavra. Uma pesada haste metálica (agulha) na polpa do batelão o matem fixo no ponto, podendo a draga ter apenas movimentos de rotação em torno dela. Cabos de aço na laterais da proa, adequadamente fixados ( nas margens ou no curso dágua à frente da draga), permitem o controle desse ângulo de rotação que, em operação, se limita a uns 120 graus.Movimentos da lança no plano vertical, mais o controle do calado, por admissão ou expulsão de lastro ( a própria água em que flutua), permitem escavar a maior ou menor profundidade.

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2.2. LAVRA SUBTERRÂNEAA Lavra subterrânea é aquela executada no seio dos terrenos. É aplicável a corpos sob espessas camadas de capeamento, cuja remoção seja antieconômica para lavra a céu aberto, ou em casos impostos ( legislação mineira, jazidas sob cidades ou espessas lâminas dágua, etc.) Os métodos de lavra subterrânea são baseados em três princípios fundamentais: o de abandono de pilares, o de enchimento e o de abatimento controlado do céu da mina. Esses princípios se referem à maneira de se suportar a rocha encaixante, e o próprio minério, durante a lavra. Se bem que, quase sempre, há necessidade de algum escoramento com meio auxiliar ou temporário de suporte.

a) Abandono de Pilares:A superfície e as rochas sobrejacentes ao minério são suportadas por pilares, permanente ou provisórios, deixados no corpo de minério.

Entre os pilares são feitas escavações de câmeras ou alargamentos, sendo incompleto o desmonte do minério. É, pois, um principio de abandono parcial da jazida (25% a 30% da mesma) e a qualidade abandonada dependerá das dimensões dos pilares, do número e disposição dos mesmos, da profundidade da mina e da natureza do minério.O principio é aplicável a materiais que não imponham recuperação imediata, se bem que, posteriormente, esses pilares possam ser recuperados. Ou, ainda nos casos de definitiva preservação do céu da mina.

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B) Enchimento:Nesse princípio as escavações são enchidas, contemporânea ou conseqüentemente com material estéril. Verifica, portanto, que as aberturas feitas são ainda conservadas, posto que cheias com outro material. Se o enchimento é contemporâneo à escavação, serve também ao suporte dos trabalhadores. Se for posterior, inicialmente são deixados pilares, serão lavrados quando da colocação do enchimento.É um principio claro, devido à maior necessidade de mão de obra e por requerer transporte do material a ser empregado, devendo, portanto, ser empregado para material valioso ou em casos impostos.Ele não preserva inteiramente o céu da mina, pois sempre ocorre algum recalque do material empregado, que pode ser colocado a seco ou hidraulicamente.

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C) Abatimento controlado do céu da mina:Nesse princípio desiste-se da conservação da abertura: o céu ou o próprio minério é forçado a abater.Pode-se efetuar o simples abatimento do céu, após a retirada do minério, ou o próprio minério pode ser desmontado por abatimento.Neste último caso, uma pequena porção do minério é escavada e o material superior é deixado ou forçado a cair, com as devidas precauções.Em outros casos sucessivas porções da jazida são salopadas e ela abate pelo seu próprio peso, mais o das rochas sobrejacentes.O principio é alta recuperação, evita perda de pilares e as despesas com enchimento. É o mais empregado nas grandes minas metálicas, se executando sistematicamente, é dos mais seguros. O abatimento é controlado por escoramento provisório a distancia moderada da frente, evitando-se a queda de grandes blocos, que poderiam causar fortes deslocamentos de ar, comprometendo o escoramento. As desvantagens estão em manter as vias de transporte, ventilação e drenagem e, em certos casos, haver muito consumo de escoramento provisório.

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2.2.1) Método de Lavra Subterrânea:É claro que se tornaria impossível, num curso como este, fazer o estudo de todos os métodos de lavra subterrânea, devido à escassez de tempo. Por isso, faremos o estudo, em cada princípio, dos métodos mais estratégicos e mais em uso atualmente. Observamos, ainda, que muitos são apenas variantes e combinações de outros métodos são apenas variantes e combinações de outros métodos, considerações principais.Várias classificações existem para os métodos de lavra subterrânea e é comum distinguir-se os métodos de lavra de carvão dos de lavra de minerais metálicos. Abordamos estes últimos, dentro da seguinte classificação geral:Classe A- Métodos de lavra com sustentação do teto por maciços da própria rocha;Classe B- Métodos de lavra com sustentação do teto por escoramento ou enchimento;Classe C- Métodos de lavra com abatimento do teto;Classe D- Métodos de lavra compostos.Esta classificação decorre da sistemática de trabalhos integrante e indispensável à continuidade geral da lavra, podendo, posteriormente, ser usado um outro princípio fundamental para o controle geral das aberturas executadas, sem que se altere a essência de método de lavra inicialmente utilizado.

A- Método de lavra com sustentação do teto por maciços da própria rocha.

a) Método de câmeras e pilares (Room and pillars):Caracterização: Caracteriza-se pela execução de aberturas dividindo o corpo em pilares, circulares ou quadrangulares, que prevê o suporte dos estratos sobrejacentes. Naturalmente ocorre com material de pouco valor que, economicamente, justifique o abandono parcial da jazida ( sal minério de ferro, fosfato, etc).Aplicabilidade: É aplicável a jazidas horizontais ou pouco inclinadas (no máximo 40 graus); teor e comportamento regulares; grandes ares; com céu, chão e corpo razoavelmente fortes e minério de pouco valor e abundante; potência de até 4 m.

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Desenvolvimento: É geralmente simples, contando de acesso, conexão ao corpo e centrais de transporte no próprio corpo, regularmente dispostas, traçando os blocos. As centrais de transporte podem ser duplas ou triplas.Lavra: Normalmente não requer uma subdivisão em pisos ou, quando esta existe, é bem simples. O minério é lavrado de uma só vez, em frente vertical. Quando a jazida é de maior potência, é possível decompor a frente em vários degraus, se bem é preferível o uso de jumbos e avanço em frente única. A lavra é compreendida por älargamentos-cabeceiras” partindo de uma das centrais, com a largura possível (5 e 6m, usualmente) e por älargamentos-travessas”, perpendiculares aqueles, deixando os pilares. Geralmente, as centrais de transporte são protegidas por pilares fortes. Os pilares comuns, se quadrangulares, tem cerca de 6 e 10 m de lado e disposição sistemática ou não. A lavra é frontal e quando são empregados trilhos eles são levados junto às frentes.Vantagens:1- Poucos serviços de desenvolvimento;2- Bom rendimento dos mineiros, com baixo custo de produção;3- Pode-se realizar lavra seletiva;4- Permite mecanização total da lavra;Desvantagens:1- Perdas muito grandes, especialmente em jazidas potentes;2- Algum perigo de abatimento dos alargamentos durante o

trabalho, se o céu não é bem firme.

b) Método de Recalque (Shrinkage)- Caracterização – É uma modalidade de lavra ascendente, na qual

o minério desmontado é acumulado na abertura feita, servindo de plataforma para os furadores e de suporte para as paredes do alargamento. O material desmontado exerce função de enchimento provisório, até sua completa avacuação. Como o material empola ao ser desmontado (25% a 50%), parte dele deve ser descarregado, à medida do desmonte, para possibilitar o ataque da frente ascendente. Após a retirada de todo o minério, o alargamento fica vazio, sendo então abatido ou enchido co estéril.

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- Aplicabilidade – Em corpos de céu e minério fortes (pelo menos o céu deve ser forte), mergulho superior a 45o e potências pequenas ou não muito grandes (vieiros). Ocasionalmente em maciços, como subsidiário de outros métodos. O método é simples, requer um mínimo de escoramento, dispensa paleação e é de baixo custo. A extração é praticamente total em vieiros estreitos.

- Desenvolvimento- Além dos acessos e conexões, compreende central de transporte no nível ou nos subníveis e subidas, comumente no minério. Geralmente essas centrais distam de 30 m a 60 m entre si (em profundidade), dependendo de menor ou maior facilidade de escoamento do minério desmontado armazenado. As subidas de acesso aos diversos alargamentos de cada central são executadas de cada 30m a 100 m, conforme a consideração anterior e o armazenamento tolerável. Os alargamentos São abertos a partir de uma subida central, de duas extremas ou de várias subidas. No caso de centrais abertas no minério, elas são fortemente protegidas por paliçadas, com chutes a cada 6 a 10 m, ou é deixado um longo pilar de proteção. Em alguns casos, as centrais são na lapa, providas de chutes feitos em subidas-travessas e uma cabeceira paralela é executada no minério, para fornecer a frente inicial de desmonte ( abertura de alargamento)

- Lavra- Comporta várias modalidades, uma delas faz com que o minério da abertura de alargamento caia na central e ai é carregado e transportado; estabelece-se paliçada de proteção, com portas e bicas para a necessária descarga do minério desmontado, mantendo uma frente livre de 2 a 3m acima do empilhamento ( c ) . O acesso e a ventilação se fazem por passagens nas extremidades, emadeiradas ( A ), ou por passagens auxiliares ( P ), todas gradativamente aumentadas à medida do avanço de alargamento. A frente de avanço é, comumente, sensivelmente horizontal, às vezes estagiada ou corrida.

- Desvantagens- - Requer desmonte em fragmentos pequenos, para evitar o

engaiolamento nas portas de descarga;- Pouca seleção nas diversas “cachoeiras “, para controle de teor;- O esfoliamento das encaixantes polui o minério, especialmente em

vieiros estreitos;- Considerável investimento imobilizado com o minério

armazenado, o que pode ser vantajoso na regulação da produção da

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mina, e evitando gastos suplementares de remanuseio superficial do minério;

- Inflexibilidade do método;- Impossibilidade de recuperação dos minérios mais pobres,

existentes na capa ou na lapa, devido ao desmoronamento das paredes.

B) Método de lavra com sustentação do teto por escoramento ou enchimento:-Método de travessas (Cross-cut method)-Caracterização- É uma modalidade de lavra ascendente ou descendente em que o suporte das paredes e para os trabalhadores, as vezes o da própria frente de desmonte, é provido por estéril, em operação que constitui parte integrante da lavra, dela dependente para o seu prosseguimento. Há algum consumo de madeira.

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-Aplicabilidade- É aplicável a vieiros potentes ou maciços, com minérios e paredes fracos. O minério é lavrado por tiras horizontais, em ordem ascendente ou descendente, com execução de painéis estreitos, enchidos antes de se lavrar o contíguo.-Desenvolvimento- Acessos e conexões, distando os níveis de 15 a 20 m, com central de transporte na lapa. São executadas subidas a cada 12 a 20 m (em extensão), até o nível superior.-Lavra- Cada bloco é servido por uma subida e é lavrado por paineiras e travessa, com a largura possível e emadeirados. A parte lateral de cada painel é revestida com pranchões e o painel é enchido. O enchimento necessário desce do nível superior, pela subida do bloco. A ordem do desmonte dos painéis é variável. Lavrada uma tira de um bloco, a central correspondente pode ser elevada e empreendida a lavra da tira superior no bloco ( o minério é despejado para a central do nível através da parte inferior da subida correspondente a esse bloco). Os demais blocos são identificados lavrados e enchidos. A partir da 3a tira, a subida emadeirada servirá para descida do minério até à central do nível e, na sua parte superior, para entrada do enchimento. Em alguns casos, os diversos painéis são lavrados sucessivamente, em ordem contínua, caso não se imponha enchimento imediato (possibilitando triagem e jogada do estéril no painel contíguo). Esses painéis ou paineiras travessas tem 1,8 a 2,5 m de altura e 1,8 a 3,0 m de largura ( quanto o minério permitir). A lavra é frontal e, naturalmente, mais fácil nas travessas posteriores à primeira de cada bloco, bem como nas tiras superiores. A lavra da última tira de cada nível requer cuidados especiais, a menos que já esteja consolidado o enchimento do nível superior. A lavra descendente das diversas tiras requer assoalhos e vigas longitudinais sob os postes dos jogos de madeira assentados. Raramente um nível comporta mais de 10 tiras, pois o enchimento não é compactado e cede um pouco, pela pressão do minério superincumbente.

B- Métodos de lavra com abatimento do teto:Abatimento por Subnível (sub-level cavaing ou SLC)

- Caracterização – A lavra se processa em ordem descendente e com abatimento do material superior, à medida que se remove o minério inferior. Nos últimos 20 anos tem tido grande aplicação, com substanciais mudanças técnicas. É considerado de alta produção, com mínimo de mão-de-obra e grande mecanização. Em alguns corpos o custo é competitivo com os métodos de abatimento em bloco e de lavra aberta por subníveis. Além de intensa mecanização, houve total supressão do madeiramento e da

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característica formação de “colchão”separador do céu abatido do minério subjacente.

Nessas condições, alguma diluição do minério é inevitável o cuidadoso controle operacional deve ocorrer, quanto à retirada do minério desmontado, a fim de evitar perdas deste. As melhores operações atuais acusam diluição de 15 a 20% e recuperações de até 85% em condições favoráveis. É claro que a capa deve abater e acompanhar o minério extraído, a fim de provocar a quebra do minério, evitar sérios problemas do peso e a possibilidade de bruscas quedas, com perigosos deslocamentos de ar.

-Aplicabilidade- É aplicável a corpos maciços e corpos de potência média, fortemente mergulhantes. É requisito básico que seja possível manter espaço entre o chão e o teto, que permita a execução de um leque de furos longos. Também é desejável que o céu abata facilmente e em fragmentos não muito finos, e, relação aos de minério desmontado. Como apresenta razoável diluição, um método de processamento dos minérios barato é desejável.

-Desenvolvimento- Comumente, central de transporte na lapa. A partir dessa central de nível, são feitas subidas até a altura do subnível mais elevado ( subidas duplas, com compartimento de passagem e de saída de minério). As diversas subidas são ligadas por cabeceiras, correspondentes aos subníveis, e delas partem travessas, dividindo o minério em blocos. A distância vertical entre os diversos subníveis depende, entre outros fatores, do comprimento da furação a ser executada, influência da altura na diluição do minério, etc. Comumente varia de 7 a 15 m.A distância horizontal entre as travessas varia de 9 a 15 m.

-Lavra-Processa-se como mostra a frota abaixo. Não há revestimento das galerias e não há formação de “colchão”separador do material abatido do minério. A lavra se processa em recuo, da capa para lapa e das extremidades do corpo para o centro.Em cada bloco, os diversos subníveis avançam defasadamente. O minério é removido à medida que é desmontado, voltando-se a carregar e a explodir, à medida das necessidades. As furações são feitas em leque, abrangendo toda a largura do bloco considerado. Tendo-se em conta à necessidade de descarregar o material desmontado e a corrida do estéril acompanhando o minério que é

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extraído, a geometria dos subníveis é fator de alta importância, bem como as dimensões envolvidas. É igualmente importante a disposiçãodos furos de desmonte; usualmente, o leque abrange um setor de 60o a 120o e seu plano faz ângulo de 70o a 90o com um plano horizontal, cada plano dista de 1,5 a 2,0m do outro. Normalmente cada leque é explodido separadamente, para melhor eficiência do explosivo. Nos últimos anos tem-se verificado tendência para furos largos, de 6”de diâmetro, verticais, em bancos de até 60 m de altura. São iniciados a partir de um subnível superior e executados até varação no nível inferior, tamponados, carregados e explodidos.Em alguns casos, na Rússia, tentou diminuir a contaminação e perda de minério, mediante o emprego de um a três camadas de tela de arame, colocadas junto ao teto, durante a abertura do alargamento, (a melhor produção reduziu o custo por tonelada em 13,6)

O método permite alta mecanização e é bastante flexível, podendo ser empregado em terrenos fracos, desde que o capeamento abata e possa haver espaço para a execução dos leques. Observa-se que ao contrário do método clássico, não há abatimento do minério pelo peso do estéril sobrejacente, sendo o mesmo apenas auxiliado pelas pressões que se manifestam, decorrentes das aberturas executadas e, subsidiariamente, da pressão suplementar do estéril abatido.

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MÉTODO DO SUBNÍVEL “Sub-level Stoping”CaracterizaçãoÉ uma modalidade de lavra ascendente, na qual o minério é desmontado a partir de subníveis, previamente abertos e sistematicamente dispostos. Requer um desenvolvimento relativamente elevado, em parte compensado por ser a maioria no minério ( desenvolvimento produtivo).

AplicabilidadeÉ aplicável em corpos grandes e regulares.potentes, de céu e chão firmes e minério forte. Preferencialmente em mergulhos fortes, mas adaptável a mergulhos fracos, desde que a potência aumente com a diminuição do mergulho. Não é um método seletivo, daí requer corpos uniformes e regulares.

DesenvolvimentoAlém do acesso e das conexões, o desenvlovimento requerido é relativamente grande e muito variável, conforme a potência do corpo.Um exemplo típico é a figura em anexo:poço vertical, travessaa de conexão nos níveis, centrais de transporte na lapa, travessas dilimitando as extremidades do bloco e subidas no minério e chutes de cada 6m a 10m.O intervalo vertical entre os níveis de 25m a 200m e o dos subníveis de 6m a 60m, conforme o tipo de furação adotado e do minério ser mais forte.

LavraPode variar amplamente, conforme a potência e mergulho do minério, resistência do minério e das encaixantes, sistema de furação,etc.Um exemplo típico para potência de 6m a 10m, mergulho forte, céu e minérios forte e furação convencional.A cabeceira do 1o subnível é largada até às paredes, exceto nos 3 ou 4m iniciais, preservados para constituírem um pilar de proteção da subida. Esta frente é avançada em toda a extensão do bloco, de uma subida à outra (preservados os pilares de proteção). A medida que a frente avança são feitos furos descendentes, em volta das subidas-travessas que varam neste subnível, para se confeccionarem os funis de descida do minério e, depois furos ascendentes, até cerca da metade da distância que separa este internível do 2o subnível. São carregados e explodidos os furos descendentes e, depois, os furos ascendentes, desmontando uns 2,5m a 3,5m sobre toda largura da frente avançada. O minério desmontado cai nas subidas-travessas e vai aos chutes contruidos na central de transporte. Depois que este subnível avançou uns 5m a 10m, o 2o subnível é lavrado semelhantemente, caindo o minério na abertura e chutes inferiores; os furos executados no chão e no céu são explodidos juntos,

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desmontando as partes inferior e superior correspondente a esse subnível. Procedimento análogo é feito, sucessivamente, nos subníveis superiores, com frente decaladas de 5m a 10m. Ao se atingir o pilar de proteção da subida oposta do bloco, os subníveis do bloco contíguo já devem ter sido abertos, permanecendo este pilar de segurança entre os dois blocos adjacentes. O pilar poderá ser recuperado posteriormente, com o enchimento dos alargamentos.

VantagensServiço seguro (trabalho sob céu e chão firmes),reduzido consumo de madeira e outros escoramentos, oferece muitas frentes de desmonte pequeno consumo de explosivos (desmonte em bancada).

Desvantagens Desenvolvimento caro e demorado, fragmentos desmontados grandes imporão desmonte secundário (para não obstruir os chutes).

MÉTODO DE CORTE E ENCHIMENTO “CUT AND FILL STOPING”CaracterizaçãoÉ um método em que o suporte das paredes e para os trabalhadorese, eventualmente, o da própria frente de desmonte é provido por estéril, em operação que contitui parte integrante da lavra,dela depende para o seu proseguimento.Geralmente o corpo é desmontado em pequenas seções ou áreas, totalmente enchidas antes que se passe a lavra das seções adjacentes. Quase sempre, a lavra ascendente, com frente horizontal e o enchimento é mantido sensivelmente paralelo a ela e tão próximo quanto possível.

AplicabilidadeCorpos de forte mergulho (45o a 50o ), minério forte, potência até 6m, encaixantes fracas ou fortes. É aplicável também para minorar subsidências.

DesenvolvimentoAlém do acesso e conexão, são feitas centrais de transporte, geralmente na lapa, providas de chutes para o minério desmontado. São construídas subidas, geralmente no minério . Geralmente a subida é previamente executada, até varação no nível superior, provendo entrada suplementar, descida de enchimento “fill pass”desde o exterior, elas devem ser contínuas através dos diversos níveis.

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LavraSe processa por tiras horizontais ascendentes, em alargamentos corridos ou estagiados. Após a limpeza ou rastelamento do minério para os chutes, fica um vão no lugar, havendo então a necessidade de enchimento desse vão, para a formação de um novo piso, dando altura para se perfurar um novo corte e também para escorar as laterais do painel. Para isso são construídos chutes emadeirados a cada 6 a 15m, segundo a extensão, sucessivamente prolongado à medida que se procede o enchimento do alargamento. As tendências, com métodos de enchimento incluem:

- Mecanização: com utilização de veículos LHD, acesso por rampas helicoidais, execução mecânicos pneumáticos ou a das subidas;

- Enchimento: com dispositivos no enchimento: para aumento de sua resistência;

- Emprego de cavilhamento das frentes: para suportes temporários,etc.

Vantagens e desvantagens:1) Permite boa recuperação (cerca de 95%)2) Baixo custo de desenvolvimento3) Possibilita utilizar os rejeitos do beneficiamento com

enchimento;4) Lavra seletiva;5) É um método de alto custo de lavra, devido ao manuseio

de estéril.

Exemplos de Aplicação1) Mineração Morro Velho

Os alargamentos ascendentes são enchidos com estéril, proveniente do exterior da mina. Há três subidas, a meia declividade, para cada bloco. O minério é subido pelas duas rampas extremas do bloco e o enchimento é descido pelo centro, ou é subido pela rampa do centro e por uma das laterais e o enchimento é descido pela outra rampa lateral. O enchimento é colocado a seco, pois a alta temperatura impede enchimento a úmido.

2) Mineração São BentoOs alargamentos ascendentes são enchidos hidraulicamente com polpa proveniente dos rejeitos do beneficiamento. Após a retirada do minério do painel de lavra é constituído um cerco de madeira, revestido com bidim, para drenagem; é feita distribuição da rede de drenagem e montagem dos tubulões para acesso de pessoal e passagem de minério, que também são forrados com

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bidim. O enchimento (back fill) desce através de furos de sonda, desde a superficie até ao painel.

Bibliografia:1- Maia, Joaquim- Apostila de desenvolvimento2- Young, George J. – Elementos de Mineria3- Cumins, Arthur B. Given, IvanA.- Mining

Engineering Handbook (SME)4- Borisov,S., Klokov, M e Gornovoi, B – Labores

Mineras5- Valente,Jorge M.G. P. –Artigo na revista da Escola

de Minas, N. 03 de abril /1982.6- Peele, Robert- Mining Engineer’s Handbook7- Companhia Vale do Rio Doce- Programa MBA de

Mineração – Modulo Lavra Minas Subterrâneas

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PESQUISA E LAVRAS DE MINASVENTILAÇÃO DE MINAS SUBTERRÂNEAS

A atmosfera da mina difere da atmosfera exterior pelo seu estado físico, temperatura, grau higrométrico, composição gasosa e pelas poeiras que pode ter em suspensão. Se não é corretamente renovada, por conveniente afluxo de ar da superfície, pode não satisfazer às condições higiênicas requeridas pelos trabalhadores ou adquirir, pela presença de elementos infláveis em proporção suficiente, a indesejável propriedade de se tornar explosível, por causa acidental que provoque a indignação em qualquer ponto. Há, portanto uma dupla finalidade a atender:

a) Ventilação de higiene:Regrando a temperatura e, acessoriamente, o grau higrométrico e a pureza da atmosfera subterrânea, de modo a satisfazer às condições indispensáveis à higiene dos trabalhadores. Geralmente adota-se uma vazão mínima de 3 m³/min, por trabalhador.

b) Ventilação de segurança:Diluindo suficientemente os elementos gasosos inflamáveis, para afastar o riso de explosão. A vazão mínima de ar deve ser tal, que a concentração de tais elementos seja no máximo de 1% da atmosfera da mina.Será atendida a finalidade que existir a maior vazão e, conseqüentemente, ter-se-á atendido à outra finalidade também.Dentre os elementos que prejudicam a atmosfera da mina estão:a) Temperatura:

É alterada pelo grau geotérmico, reação das rochas, trabalho humano, explosivo para desmonte, trabalho das máquinas, etc.Os efeitos fisiológicos se resumem num desconforto geral do trabalhador, com baixa produtividade. Os efeitos são muito agravados se somados a elevado grau higrométrico.A atmosfera saturada já é penosa a 25ºC, intolerável a 35ºC e mortal a 40ºC. Se a atmosfera é seca, pode permitir trabalho até a 50ºC.

b) Umidade:A umidade relativa varia largamente em diferentes minas e nas diversas partes se uma mina. Quando o ar entra na mina é mais frio que as paredes desta, ele se aquece a sua umidade relativa

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diminui (a menos que haja evaporação da água presente); se o ar admitido é mais quente que as paredes da mina, sua umidade relativa aumenta e, se ultrapassa a saturada, há deposição de água.

c) Composição:O ar normal (pressão de 1 atm e temperatura de 0ºC) tem a seguinte composição volumétrica percentual:Oxigênio: 21% a 16% de concentração uma chama se apaga.Nitrogênio: 78%Outros: 1%Na atmosfera as mina costumam ocorrer outros elementos, modificando a

c.1. Ácido carbônico: odor picante e sabor ácido. Densidade: 1,529 Limite tóxico: 3% Perigo de vida: 8%

c.2. Monóxido de carbono: inodoro, insípido e incolor. Densidade: 0,967 Limite tóxico: 0.01% Perigo de vida: 0,1%

c.3. Gás sulfídrico: cheiro de ovos podres. Densidade: 1,2

Limite tóxico: 0.07% Perigo de vida: 0,1%

c.4. Óxidos de nitrogênio: N20; NO2; NO. Densidade: 1,53; 2,65; 1,04 Limite tóxico: 0,01% Perigo de vida: 0,1%

c.5. Gás sulfuroso: cheiro característico Densidade: 2,6

c.6. Grisu (metana impura): incolor, inodora, insípida. Densidade: 0,57 e 0,60 Não produz efeito tóxico, mas é explosível.

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A inflamação só ocorre se um ponto da mistura é levado a temperatura superior a 650ºC e se o contato com a fonte de calor for de 10s. Esse tempo decai, para temperaturas mais elevadas, sendo praticamente instantâneo para 1000ºC.

c.7. Poeiras diversas: São responsáveis pelas pneumoconioses (silicose, antracose, asbesto etc.) e podem, também, acarretar perigo de explosões. Qualquer proporção de sílica livre ou de minerais piezo-elétricos é maléfica, mas apenas um estado de extrema fineza. Para a sílica o tamanho crítico seria 10 micra e, especialmente as partículas menores que 5 micra, que, ao atingirem os alvéolos pulmonares, matam as células limpadoras, por ação química, acarretando uma defesa orgânica pelo esclerosamente do alvéolo. O gradativo esclerosamento reduz a capacidade pulmonar, provocando uma aeração deficiente e uma sobrecarga do coração. Quando o diagnóstico é positivado, a doença já está em adiantado estágio de evolução, é irreversível e de evolução gradativa, mesmo que o paciente seja afastado de novas contaminações.

CÁLCULO DA VENTILAÇÃO

a) Vazão: O cálculo da vazão de ar necessária para a ventilação de uma mina se efetua com a observância dos seguintes fatores:

1. atendimento à quantidade de gases que se desprendem de forma contínua das rochas;

2. atendimento ao número máximo de homens presentes simultaneamente na mina;

3. atendimento à produção diária.

Como já dissemos anteriormente, deverá ser atendido o requisito mais rigoroso de um volume mínimo de 3 m³/min por trabalhador,

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no turno mais populoso ou de diluir os gases nocivos à segurança a teor máximo de 1%.Cabe observar que a vazão calculada para uma mina ou trecho dela, não constitui eficiente garantia se a corrente não for bem agitada, de modo a obter uma conveniente homogeneização em toda a seção do percurso.

Q = 1/60 (2,5HP + 1,5HH) Q – vazão em m³/s HP – soma das potências dos

motores em funcionamento H – número de homens trabalhando

b) Depressão Motriz:Como qualquer fluido, a corrente de ventilação requer uma diferença de pressão, entre montante e jusante para se movimentar. Poderá haver tiragem natural ou tiragem artificial (se empregados ventiladores mecânicos).A depressão motriz é geralmente pequena, da ordem de centímetros de coluna d’água, comumente até 40cm. Ela condicionará a vazão necessária para a ventilação e será condicionada pela resistência a vencer com a movimentação da corrente da ventilação.Se a depressão for muito aumentada, ocorre aumento das perdas de ar, por filtração através dos enchimentos, além do aumento das poeiras em suspensão no ar, favorecendo a ocorrência das pneumoconioses. Para melhorar a eficiência, é preferível diminuir os obstáculos à circulação e obter melhor estanqueidade nas paredes de enchimentos, bem como levar a corrente mais diretamente às frentes de utilização, através de galerias a propósito.

c) Velocidade da Corrente:A velocidade média é ligada à vazão pela fórmula V = Q/S. Seu valor mínimo não deve ser inferior a 0,2 m/s. O valor máximo é de 6m/s nas galerias onde existe circulação de pessoal e até 8m/s, com autorização do DNPM. Pode chegar a valores acima de 8m/s em lugares no subsolo que servem apenas para circulação do ar, como: poço de ventilação, furos de ventilação, etc.

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Orifício Equivalente: É uma característica sugerida por Murge, para traduzir a relação entre a vazão e a depressão motriz. Denomina-se Orifício Equivalente da mina considerada a seção, em m² , de um orifício para o qual haveria a mesma vazão, com a mesma depressão da mina. É dado pela expressão: A = 0,38 Q/H m²

Q = vazão em m³/s H = depressão motriz em mm de coluna d’água

Considera-se: A < 1m²: ventilação difícil 1m² < A < 2m quadrado: ventilação média A > 2m²: ventilação fácil

PRECEITOS DE VENTILAÇÃO Fundamentalmente, nenhuma frente de lavra e nenhuma galeria transporte devem ser deixadas sem corrente de ventilação. Mas, de qualquer forma, o desenvolvimento seria demasiadamente grande se o mesmo circuito devesse percorrer sucessivamente todas as frentes da mina e a depressão motriz atingiria valores irrealizáveis. Essa e outras considerações conduzem a princípios gerais para regularização da ventilação.

a) Subdivisão da Corrente:Há apreciáveis vantagens em subdivisão decorrente ou diminuição partir do poço de entrada ou, pelo menos, da travessa principal de conexão. Pelo menos a depressão motriz seria significativamente diminuída, pois a mesma varia na razão inversa do cubo do numero de derivações. Seria 8,27,64 vezes menor, se a circulação fosse fracionada em 2,3,4 correntes parciais, com galerias idênticas.

b) Independência dos Distritos:A redução da força motriz não seria a única vantagem da subdivisão da corrente. A massa gasosa, uma vez contaminada, deve ser conduzida para fora, ou para um coletor geral, pela via mais direta. Acresce que um ocasional desmoronamento poderia parar toda a ventilação, no caso de uma única corrente. No caso de subdivisão, a perturbação seria bem mais restrita, possibilitando atendimentos locais eventuais, sem ter de variar a aeração total da mina, que seria recurso único se a corrente não fosse subdividida.

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c) Alargamento das Vias Principais de Estrada e de Retorno ao Ar:As condições de ventilação são melhores para vias de saída de maior seção. Teoricamente, a seção deveria ser ampliada gradativamente a velocidade, pois todas as causas tendem a aumentar o volume do ar (aquecimento, gases desprendidos, vapor d’água). Donde a necessidade de retornos de ar de ampla seção, freqüentemente ignorada. As vias devem atender à vazão desejada, dentro dos limites de velocidade impostos (com seção nunca inferior a 4m² livres).

d) Aeração Diagonal:Sempre que possível, os poços de entrada e saída de ar devem ficar nos pontos mais afastados dos serviços. Isso conduzirá a um trajeto mais simples para a corrente, sem necessidade de retornos e muitas curvaturas, como ocorre para voltar a um ponto próximo da entrada.Com isso, há diminuição das resistências e das perdas no trajeto, além de evitar inversões da corrente por eventuais explosões e facilitar o restabelecimento da ventilação normal após perturbações.Contudo, no início dos trabalhos, as duas aberturas poderiam ser colocadas nessa distância máxima, só mais tarde atingida. Sendo então utilizados poços gêmeos, de uso generalizado, pelas muitas vantagens que apresentam.

e) Aeração Ascensional: Consiste em fazer chegar a corrente por via mas profunda e prosseguir de modo a que vá sempre subindo, não se admitindo, o quanto possível, percurso descente. Não são consideradas descidas as declividades normais (1% a 3%) das galerias de transporte. As influências sofridas pelo ar, em seu percurso, tendem a diminuir sua densidade, com tendência natural para se elevar. É preferível, portanto, atender a essa tendência no curso natural de ventilação, que a ela se opor, forçando-a descer. O princípio é desejável para minas não grisuosas e é imprescindível naquelas.

f) Eliminação de Anfractuosidades e Trabalhos em “Fundo de Saco”: As anfractuosidades perturbam a corrente e fornecem depósitos para estagnação de gases, principalmente as do céu da mina. Galerias emadeiradas são piores que as com revestimentos metálicos e muito mais em relação às

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cavilhadas ou muralhadas. Todas as reentrâncias devem ser prontamente anchidas. Nas galerias em “fundo de saco” deve ser empregada ventilação auxiliar, até que a galeria possa ser normalmente percorrida pela corrente de ventilação.

g) Conveniente Traçado para a ventilação: O fluxograma da ventilação deve atender ao método de lavra empregado, respeitando os seguintes itens:

- Não é admissível o uso de um só poço para a entrada e saída do ar. Isso não se aplica para os trabalhos de desenvolvimento do poço.

- As frentes de lavra devem ser ventiladas com uma corrente principal de ventilação.

- Só é possível iniciar uma frente de lavra quando existe uma corrente.

Ventilação natural:Uma ventilação natural (tiragem natural) é causada por três fatores principais: diferença positiva ou negativa, entre a temperatura exterior e a subterrânea; desnivelamento entre as entradas dos poços que ligam a superfície aos serviços subterrâneos; profundidade desses poços.Os dois primeiros fatores determinam o início do fenômeno e o sentido da corrente de ar. O terceiro, por vezes combinando com o segundo, age diretamente sobre a vazão.

Os esquemas abaixo mostram o sentido da corrente para o inverno onde a temperatura exterior costuma ser maior que a subterrânea, e para o verão, onde a temperatura exterior costuma ser menor que a subterrânea, e para o verão, onde a temperatura exterior costuma ser maior que a subterrânea:

Como essa diferença de temperatura é variável no tempo e de região para região, havendo locais onde no verão não é tão quente e no inverno não é tão frio.De modo geral nos climas temperados não se pode contar com tiragem natural, para produzir ventilação regular dos serviços subterrâneos, senão no período em que a temperatura exterior é acentuadamente menor que a do fundo da mina. Razão pela qual as normas de segurança imporem a aeração por ventiladores.

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Ventilação Mecânica:

Nesse caso, a movimentação da corrente é obtida por ventiladores. Sua função é aspirar o ar de um ambiente onde reina uma pressão p e leva-lo a outro no qual a pressão é p + h. A potencia útil corresponde a este trabalho, em kg/s é medida pelo qh. É sobre a predominância relatividade um ou outro dos fatores destes produtos que se fundamenta a classificação dos ventiladores. Temos, pois:

-Ventiladores volumógenos ou estáticos: atuam sobre a vazão (q).

-Ventiladores deprimógeos ou dinâmicos: atuam sobre a depressão motriz (h).

Os primeiros são raros e têm função essencial de gerar volume, donde seu nome. Só servirá para minas de pequena resistência, de vazão moderada, com aparelhos de grandes dimensões para suficientes produções. Os de primógenos são rotativos, sendo o ar arrastado de um recinto de menor pressão para outro de maior pressão, por septos girando em torno de um eixo. Distinguem-se dos anteriores pelo fato de que os recintos de montante e de jusante comunicam-se livremente entre si, através do aparelho, por passagens largamente abertas entre seus órgãos. Tais ventiladores compreendem:

a) Ventiladores helicoidaisb) Ventiladores centrífugosc) Ventiladores hélico-centrífugosd) Ventiladores diametrais

Os ventiladores helicoidais fornecem depressões limitadas, sendo mais utilizados como ventiladores secundários. São previstos para depressão totais da ordem de 100mm de água, podendo atingir 160mm em regime de mais baixo rendimento mecânico.Os ventiladores centrífugos são para grandes depressões totais: até 1000mm de água, com rendimento máximo, podendo atingir até 1500mm. Porém são projetados para orifícios pequenos o que faz a vazão absoluta ser moderada. Os ventiladores hélico-centrífugos são para grandes vazões (100m³/s) com orifícios equivalentes de 2 e 2,5m² e depressões de 375mm e 240mm.

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Os ventiladores diametrais são muito raros e as trajetórias do ar estão compreendidos em planos normais ao eixo, aproximando-se deste e depois se afastando.

BIBLIOGRAFIA

- Ventilação em Minas Subterrâneas – Departamento Nacional da Produção Mineral.

- Ventilação das Minas Subterrâneas e Transporte Subterrâneo – MAIA, Joaquim.

A Ventilação dos Ambientes Subterrâneos – EXPLO - Indústrias Químicas e Explosivos.

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