PlanEXO

Planejamento com Foco na Excelência Operacional

Devido aos empecilhos relacionados à geometria, potência e inclinação do minério, a lavra seletiva em mina subterrânea através dos métodos convencionais torna-se cada vez mais difícil. Embora venha descrito nas literaturas que a inclinação mínima para a lavra através do método Sublevel Stoping seja igual ou superior a 40º, o objetivo deste trabalho será destacar que é possível lavrar corpos estreitos (mínimo 1,5 m de potência) e também corpos potentes através do Método Sublevel Stoping, utilizando como referência um ângulo com inclinação mínima de 37º. Objetiva-se também, mostrar de forma simples, como funciona a aplicabilidade do método descrito em uma Mina Subterrânea visando a adequação ao método e as diversas possibilidades existentes que favorecem melhor produtividade, maior seletividade e maior recuperação em um tempo relativamente propício às reais necessidades mercadológicas. 1. Introdução

Atualmente, o grande gargalo das explotações em mineradoras subterrâneas é

obter uma boa recuperação em um tempo relativamente favorável que atenda as

demandas do mercado. Neste trabalho será descrito como a Mina Cuiabá e a Mina

Lamego, inseriram o método de Lavra Sublevel em suas atividades com auxilio do

PlanEXO.

Historicamente, a modelagem geológica das duas minas “foco do trabalho”,

são realizadas utilizando uma combinação de dados de mapeamento geológico,

canais de amostragem de lavra e sondagem. Estes dados proporcionam a definição

de horizontes mineralizados de teores acima do cut off.

Inicialmente, o cenário proposto para lavra nas duas minas era a explotação

através do Corte Aterro, porém ao longo dos anos com a inserção de novas

informações geológicas aos modelos de longo e médio prazo, juntamente com a

assertividade do entendimento relacionado à distribuição de teores na jazida, foi

possível tornar o cenário mais propício para aceitar as modificações de metodologia

para construção dos modelos tornando mais eficaz a disposição da avaliação de

teores.

Sabe-se que a distribuição dos teores neste tipo de jazida geralmente acontece

de forma irregular e possui grandes variações no volume e no conteúdo metálico

tanto no strike (comprimento das galerias), quanto no dip (profundidade dos corpos

mineralizados).

2. Objetivos

Realizar o avanço das galerias de desenvolvimento com eficiência e qualidade

tendo como principal foco otimização da lavra visando contribuir para as

melhorias sustentáveis durante todo o ciclo de explotação do minério e em

paralelo esse trabalho busca descrever a migração do método Corte Aterro para o

Método Subelvel Stoping.

Para isso, serão utilizados como parâmetros para coleta das informações o

acompanhamento da construção dos projetos de lavra através do Subelvel Stoping a

partir da análise dos cenários propostos para alguns painés de lavra.

3. DISCUSSÃO DO TEMA

Para contextualizar melhor este estudo, deve-se entender que a lavra

desenvolvida no subsolo está diretamente ligada a dois condicionantes, um é a

geometria do corpo (inclinação e espessura) e o outro são as características de

resistência e estabilidade dos maciços que constituem o minério e suas encaixantes.

As variações do método ocorrem sob a forma de abertura de poços, túneis e

galerias nos maciços das encaixantes ou aplicação de métodos ou técnicas mais

sofisticadas como realce auto-portantes. Neste projeto vamos descrever sobre a

lavra através do Corte Aterro e da lavra através do Sublevel Stoping, a diferença

entre estes dois métodos é a agilidade no ciclo, melhor recuperação, mais

segurança operacional como exemplifica a figura 1.

Figura 1: Comparativo do Método Corte Aterro x Método Sulevel / Mina Cuiabá

3.1 Corte Aterro : Conceitos básicos

A lavra através do corte e aterro é feita através da remoção do minério em

fatias horizontais. O minério é perfurado e explodido, em seguida, o material é

carregado e removido da galeria. Quando a frente tiver sido lavrada, os vazios são

aterrados com areia ou resíduos de rocha. O preenchimento dos vazios serve de

apoio para as paredes da galeria e para fornecer uma plataforma de trabalho

adequada para o equipamento quando a próxima fatia for ser lavrada.

Abaixo, a figura 2a representa uma seção típica da lavra através do Corte e

Aterro na Mina Cuiabá e a figura 2b representa uma imagem simplificada de como é

feito o corte através do corte e aterro: É necessário uma área mínima de 3.8m para

efetuar o ciclo de lavra (mais diluição em corpos com espessura inferior à 3.8m).

(a) (b)

Figura 2: Método de lavra corte e aterro. (a) Seção típica do Corte e Aterro na Mina Cuiabá.

(b) Esquemático do método

3.2 Sublevel Stoping :Conceitos básicos

Segundo Mitchel (1981), Harim (1982), Mann (1982) e Haycocks e Aelick

(1992), conforme citado por Michel (2012,p.6), o método Sublevel Stoping é um

método de configuração em stopes no qual o minério é detonado por perfuração em

leque ou paralela, em que grande parte do minério é removido do stope à medida

em que este vai sendo detonado, deixando o stope aberto. Este método é utilizado

para lavrar depósitos minerais com as seguintes características: Mergulho íngreme –

a inclinação do footwall deve exceder o ângulo de repouso (37° na Mina Cuiabá),

rochas estáveis tanto no hanging quanto no footwall, minério e rocha hospedeira

competentes,limites regulares do minério.

Abaixo, a figura 3a representa uma seção típica da lavra através do Sublevel

na Mina Cuiabá e a figura 2b representa uma imagem simplificada de como é feito o

corte através do sublevel : É necessário uma área mínima de 1,5.m para efetuar o

ciclo de lavra (menos diluição em corpos com espessura inferior à 3.80m)

(a) (b)

Figura 3: Método de lavra Sublevel stoping.(a) Seção típica do do Método Sublevel Mina Cuiabá. (b)

Esquemático do método.

Na prática existem três variações do método Sublevel Stoping que são:

Perfuração Radial (Blasthole Method); Perfuração de Furos Longos (Open-Ending

Method) e Vertical Crater Retreat Method (VCR). Porém, neste trabalho vamos

enfatizar sobre o Blasthole Method e o Open-ending Method:

a) Blasthole Method: envolve a criação de uma ranhura vertical, a uma extremidade

aberta do desmonte. Mineiros perfuram a área mineralizada em um padrão radial

de furos nos subníveis do stope, os furos são então carregados com explosivos.

No Blasthole Method, a perfuração é feita em padrão radial em cada subnível

desmontando-se fatias verticais do corpo de minério.

b) Open-ending Method: os mineiros perfuram a área mineralizada de forma vertical

e, assim como no Blasthole Method, o desmonte também é feito em fatias

verticais. Semelhante ao método baslthole, uma ranhura deve ser criada em uma

extremidade aberta do desmonte, nesta variação do método os furos são

efetuados em paralelo e, em seguida o desmonte é efetuado a partir da parte

superior para a parte inferior do desmonte de um subnível tão largo quanto o

desmonte, localizado perto da parte superior. Fatias verticais de minério são,

então, cheio de explosivos e iniciada a detonação em uma parte aberta do Stope.

A vantagem deste método é que permite a perfuração de furos de maior

dimensão e uma utilização mais eficaz dos explosivos.

3.3 Migração do Método Corte Aterro para o Método Sublevel Stoping

Sabe-se que para escolha de cada método de lavra é necessário obter

conhecimento aplicado a uma faixa estreita das características do depósito mineral,

principalmente sua disposição espacial, o comportamento mecânico do próprio

corpo mineral e de suas encaixantes, do campo de tensões a que está submetido e

das caraterísticas topográficas existentes. Com a contínua redução dos corpos

minerais próximos à superfície, a lavra através do Corte Aterro, além de

proporcionar maiores diluições pode gerar instabiliade no maciço rochoso após as

escavações provenientes das altas dimensões das galerias durante o ciclo. Isso

demanda um estudo criterioso para que os corpos mineralizados possam ser

lavrados através de uma metodologia que favoreça maior segurança, maior

estabilidade operacional e mais seletividade na explotação. É necessário investir em

equipamentos e pessoas e isso gera a necessidade de uma mudança significativa

nos processos.

É fundamental que exista atuação de uma forma diferenciada do corpo

técnico, pois a base para a tomada de decisões relacionadas à lavra fica

extremamente linkada ao conhecimento do modelo geológico (geometria, espessura

e inclinação do corpo mineralizado). A definição do método escolhido para cada

parte do depósito mineral é definida de forma individual e esta atrelada ás condições

de geotecnia e operacionalização. Para êxito na inserção de um Planejamento com

foco na Excelência Operacional é de extrema necessedidade obter um grau de

confiabilidade altíssimo nas informações geológicas atreladas á qualidade no

acompanhamento de todo oprocesso.

Para aprimoramento do Método Sublevel é necessário inserção de

metodologias que proporcionem alta recuperação em áreas de difícil acesso

objetivando boa performance de forma que garanta a segurança de todos os

envolvidos no ciclo. É necessário uma nova estruturação relacionada a área de

geotecnia, pois os cenários propostos exigem um grau de conhecimento da

estabilidade do maciço muito maior, o geotécnico cria um link direto com o

planejamento e avalia desde a construção do layout até a melhor estratégia para

enchimento do vazio que será gerado após a lavra. Este link proporcina redução nos

desvios, assertividade na previsão de diluição planejada e segurança operacional. É

um fator de extrema importância para a tomada de decisões para atividades que

envolvam a exposição humana.

A inserção do método Sublevel proporciona o aumento da produtividade,

estabilidade no maciço após as detonações e possibilita mais segurança operacional

nas atividades relacionadas à perfuração, carregamento com explosivos e limpeza

do stope após detonação, pois a partir de um trabalho estruturado de forma conjunta

com todas as áreas envolvidas foi possível inserir um leque de opções na

metodologia de explotação na Mina Cuiabá e na Mina Lamego que possibilitam a

explotação do minério em situações completamente inusitadas.

4. Procedimentos metodológicos

Para a realização do estudo fez-se necessário o acompanhamento na

construção dos projetos de lavra e também o acompanhamento de todo o processo

operacioanal que engloba desde o desenvolvimento até a limpeza do stope em

alguns cenários propostos para explotação através do método Sublevel. Os

softwares Mine2-4D/ Datamine Auto Cad foram utilizados para auxílio na construção

dos projetos e também na análise e processamento dos dados coletados em campo

através da topografia com o equipamento Laser Scanner (que faz a varredura do

local após a detonação para certificação da real recuperação obtida em cada stope).

4.1 Definições para escolha do método de lavra mais adequado

Para utilização das variações do método proposto (Sublevel), utiliza-se como

critério principal a adequação do desenvolvimento e do método de lavra às

wireframes geológicas de médio/ curto prazo. O método de lavra a ser utilizado em

cada painel localizados em diferentes áreas do depósito mineral é definido de

acordo com as informações geológicas que são repassadas à equipe de

planejamento e somente após a definição do método ideal para cada painel é feito o

projeto de desenvolvimento para as frentes produtivas. Neste processo o foco é

reduzir as sinuosidades das galerias e obter um desenvolvimento menor que

proporcione uma lavra mais qualitativa na entrega do produto final.

O método de lavra definido segue alguns parâmetros vinculados à geometria,

teor e ao ângulo de inclinação do corpo mineralizado em cada painel. Destaca-se

que para a escolha do método, o planejamento utiliza como base um ângulo de

escoamento do minério de no mínimo 37º com perfuração máxima de 18 m de

comprimento no dip. Para abertura das faces livres são utilizados critérios

particulares, onde podem ser utilizadas travessas para melhor posisionamento do

slot, slot’s inclinados, apenas travessas que são abertas após a perfuração dos

projetos, o próprio desenvolvimento, dentre outros.

A

A figura 6 abaixo ilusta de forma simples um mesmo painel de lavra com design que

proporciona mais de um tipo de método de lavra: Corte Aterro, Perfuração Longa e

Pefuração radial.

Figura 6: Imagem de um painel de lavra projetado- N15FGS ( MINE2-4D, 2015)

4.2 Variações do método Sublevel

A mina de Cuiabá e a Mina Lamego utilizam três variações do método sublevel

stoping:

Perfuração convencional: é necessário desenvolver dois subníveis, as galerias de

desenvolvimento possuem dimensões de 5,0m x 5,0m, dependendo da potência e

do comportamento do corpo verticalizado, o desenvolvimento pode ser feito no

minério. O projeto para posicionamento da galeria é feito para proporcionar um

ângulo de escoamento de no mínimo 37º. A perfuração é feita de forma ascendente

com furos cegos ou ascendente e descendente de forma simultânea, a melhor

definição para metodologia de perfuração ficará atrelada ao tamanho do painel e

estará diretamente ligada a geometria do corpo mineralizado e sua estabilidade

geotécnica. A malha utilizada geralmente é de 2,0m x 2,5m com um comprimento

máximo de 15 m no dip nas duas direções para corpos potentes e 1,5 x 1,5m em

corpos estreitos com perfuração máxima de 15m.

Figura 7: Imagem de um painel de lavra projetado - N18FGS ( MINE2-4D)

Perfuração em cone: Viabiliza a lavra em corpos que possui inclinação inferior à

37º, pois o projeto de posicionamento da galeria é feito criteriosamente onde a lavra

final proporcione um ângulo de escoamento de no mínimo 37º. A galeria de

desenvolvimento possui dimensões de 4,8m x 5,0m e pode ser toda desenvolvida no

estéril (cada caso necessita de um estudo pontual, feito com base no modelo

geológico). A perfuração é feita de forma ascendente com malha de 1,8m x 2,0m

com um comprimento máximo de 15m no dip, como exemplificado na figura 8.

Figura 8: Imagem de um painel de lavra projetado - N14.1SER ( MINE2-4D)

Lavra cega: Cenário viabiliza a lavra em áreas de recuperação, ou seja, possibilita a

lavra de um painel que inicialmente era lavrado com o corte aterro. É feito em corpos

que possuem inclinação igual ou superior a 37º. A perfuração é ascendente, feita em

direção ao Sill Pillar e é feita de dentro de uma galeria existente, a malha utilizada

pode variar de 1,8m x 2,0m ou 2,0m por 2,5m (dependerá da potência do corpo

mineralizado) com um comprimento máximo de 15m no dip, como exemplificado na

figura 9.

Figura 9: Imagem de um painel de lavra projetado - N15.1FGS ( MINE2-4D)

4.3 Coleta de dados

Efetuou-se a lavra através dos métodos descritos no item 4.1 e foi possível

obter um comparativo siginificativo relacionado à recuperação dos corpos

mineralizados utilizando como referência a inclinação mínima para ângulo de

escoamento do material igual a 37º. Utilizou-se a topografia na coleta de dados, e as

informações foram processadas através dos softwares Mine2-4D, Datamine e do

equipamento Laser Scanner.

Caso1: N11FGS-LD: no local de estudo, o corpo mineralizado possui

inclinação inferior a 40º. Foi utilizado a lavra através da metodologia em cone, neste

caso foi desenvolvido uma galeria paralela ao realce lavrado inicialmente com Corte

Aterro tendo como principal objetivo obter maior recuperação e gerar estabilide

operacional no qual favoreceria a execução de todo o ciclo foi feito em local seguro.

Foram criadas com seções que possuíam afastamento igual a 2,0m e espassamento

entre furos igual a 2,0 m (malha 2,0 x 2,0 m). Utilizou-se uma delimitação de 37º na

extremidade do footwall e os furos foram projetados com comprimento máximo de

18m de profundidade. Visto que a galeria de perfuração foi construída com

dimensões de 4,8 x 5,0 m e a limpeza do stope detonado foi feito com controle

remoto, houve a redução da exposição humana nas atividades operacionais. Além

disso o hanginwall foi cabeado, neste caso, houve uma estabilidade positiva do

maciço após as detonações e a diluição total do local ficou em aproximadamente

8%, exemplificado na figura 10.

Figura 10: Imagem de um painel de lavra executado - N11FGS ( MINE2-4D)

Caso 2: N12SER-LE: o corpo mineralizado utilizado possui inclinação favorável

(acima 39º), porém essa área em específico estava abandonada devido aos riscos

geotécnicos analisados. Foi utilizado a lavra através da metodologia convencional,

perfuração descenente com seções que possuíam afastamento igual a 2,0 m e

espassamento entre furos igual a 2,0 m (malha 2,0 x 2,0 m), os furos foram

projetados com comprimento máximo de 18 m de profundidade. Neste caso, o

desenvolvimento foi feito na parte superior do minério e devido a um desplacamento

decorrente da lavra inicial, toda a detonação (aproximadamente 30 seções) foi

realizada de uma só vez. Por se tratar de uma detonação de alto potencial, todo o

carregamento com explosivos foi efetuado com acompanhamento efetivo da equipe

de segurança. Para limpeza do local, foi feito o desenvolvimento de uma galeria

paralela á área que seria posteriomente detonada. O acesso para os equipamentos

de controle remoto foi feito através de draw-points. Essa detonação foi considerada

a maior detonação já feita de uma só vez na Mina Cuiabá, detonando

aproximadamente 25.000 t de minério, exemplificado na figura 11.

Figura 11: Imagem de um painel de lavra executado - N11FGS ( MINE2-4D)

5. Discussão e análise dos resultados

A implantação do PlanExo no planjeamento com suas possíveis variações na

unidade da Mina Cuiabá e Mina Lamego proporcionou melhorias siginificativas:

Aumento significativo na tonelagem/ metro desenvolvido

Aumento na tonelagem/ metro perfurado;

Maior previsibilidade e antecipação na solução dos gargalos voltados para

geotecnia garantindo melhor assertividade no uso daestimativa de diluição

planejada contribuindo para melhor performance nas entregas.

Maior engajamento com operação, criando melhorias específicas para

garantir melhor performance operacional

Agilidade na entrega das áreas perfuradas para produção

Melhoria na qualidade de controle dos indicadores reconciliação;

Visibilidade de todo o ciclo operacional da lavra até o enchimento do realce

Aumento da utilização dos Jumbos no desenvolvimento

Pode-se afirmar também que além dos ganhos gerais, a implantação da nova

meotologia para ajuste dos layouts juntamente com o desenvolvimento específico

para cada área dos painés de lavra resultam em ganhos específicos para as áreas

presentes no ciclo:

Topografia: Facilita a marcação topográfica em campo: é validado que a

topografia não consegue efetuar a marcação em tempo hábil adequada em

galerias com curvas.

Planejamento: Programação mais assertiva relacionada ao Outlook trimestral

(Massa e teor) .Mais agilidade na confecção de projetos de lavra (como o

cenário já será avaliado antes do desenvolvimento ser concluído, até mesmo

uma nova estratégia para o sequenciamento de lavra pode ser avaliado com

antecedência, pois tem interface com a operação e áreas afins) garantindo

melhor uso dos recursos .

Geotecnia: Maior previsibilidade relacionado aos gargalos gemomecânicos e

tempo hábil para possíeis adequações.

Desenvolvimento: Foi mensurado que em galerias sinuosas o rendimento do

fogo é baixo e que em galerias retilíneas o rendimento do fogo é mais atrativo,

pois proporciona um avanço melhor o que reflete claramente na performance

operacional garantindo antecipação na liberação dos painéis de lavra para

produção e melhor performance nas perfurações.

Custo: Quando segue todos os critérios do projeto é possível reduzir a

metragem de desenvolvimento e/ou reduzir a diluição operacional na

lavra, pois é possível ter maior confiabilidade nas estimativas de diluição

planejada e garantir mais qualidade na entrega.

Em um tempo relativamente curto, pode-se observar que a inserção e

adequação do layout utilizando o PlanEXO proporcionou ganhos significativos no

planejamento e execução dos planos de produção.

6. Conclusão

Deve-se levar em consideração que o PlanEXO cria maior estabilidade

operacional e reduz a lavra de um painel em menos ciclos, esses fatores contribuem

para a otimização da movimentação dos equipamentos e contrinui diretamente na

melhoria contínua, no aumento da produtividade e pode contribuir significadamente

no aumento da reserva perfurada.

Visto que o PlanEXO tem como um de seus objetivos reduzir a exposição do

homem em galerias com altas dimensões e evitar acesso a locais desmontados. A

metologia propiciou a redução dos riscos relacionados à exposição do trabalhador,

desta forma vale ressaltar de forma significativa os ganhos relacionados à

segurança operacional.

Observações gerais:

O método de Sublevel é mais eficiente, seguro e rentável e, portanto deve ser

priorizado.

Quando a inclinação do corpo mineralizado for inferior a 30º, caso não seja

possível aplicar a lavra em cone é recomendável utilizar o método de Corte e Aterro,

pois apesar de possuir um ciclo maior e menor controle da diluição planejada ainda

é o método mais indicado para lavrar trechos mineralizados com ângulos menores e

mais difíceis. Dependendo da forma que o layout for contruído o desenvolvimento do

corte aterro poderá fornecer alta contribuição para a produção.

O estudo e a divulgação dos métodos e processos inseridos na Mina Cuiabá e

Mina Lamego levam inevitavelmente a uma melhoria na eficiência diminuindo custos

e garantindo alta performance nas entregas.

9. Referências

HARTMAN, L. H.; Mutmansky, M. J.: Introductory Mining Engineering, John Wiley and Sons, 2002, 344p.

MELO O. M. : Dimensionamento Empírico de Realce Em Sublevel Stoping, Dissertação de mestrado- UNIVERSIDADE FEDERAL DE MINAS GERAIS,2012.

ALMEIDA, F. F. M. O Craton de São Francisco. Rev. Bras. Geociências, 7 (4): 349 – 364, 1977. DORR, J. V. N.. 1969. Physiographic, stratigraphic and structural development of the Quadrilátero Ferrífero, Minas Gerais. U. S. Geol. Surv. Prof. Pap. 2 edição.

ANGLOGOLD ASHANTI CÓRREGO DO SÍTIO MINERAÇÃO LTDA. Mineração Ouro. Disponível em: http://www.anglogoldashanti.com.br/Paginas/AreasNegocio/MineracaoOuro.aspx. Acesso em 09/03/2015.

Responsáveis Técnicos:

Kênia Chaves

Lucas Rodrigues

Alexandre Oliveira