Plano de Fogo - Perfuração

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Plano de fogo.Detonao de Rochas

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<p>OTIMIZAO DOS PROCESOS DE PERFURAO E DESMONTE DE ROCHAS POR REDUO DO DESMONTE SECUNDRIO</p> <p>OTIMIZAO DOS PROCESOS DE PERFURAO E DESMONTE DE ROCHAS POR REDUO DO DESMONTE SECUNDRIO</p> <p>Janana. F. Cerutti (UFRGS), jana.cerutti@ufrgs.brAline Capoani da Silva (UFRGS)Enrique Munaretti (UFRGS)RESUMO D&amp;B ou Desmonte e Perfurao de rochas com uso de explosivos uma operao unitria fundamental para a fragmentao do minrio, que d incio ao processo produtivo de bens minerais na maioria das mineraes de depsitos com rochas duras, no friveis. Um dos problemas comuns desse processo a gerao de oversize, blocos de rochas que geralmente necessitam de uma segunda operao de D&amp;B, com explosivos ou por mtodos mecnicos. A estrutura geolgica do macio rochoso e as propriedades geomecnicas associadas a este tem influncia sobre os processos D&amp;B com reflexo direto nos custos das operaes. Visando aperfeioar estas operaes e reduzir custos com desmonte secundrio, o trabalho apresenta os resultados obtidos no estudo de caso da D&amp;B em uma mina de depsito metamrfico de mrmore e gnaisse.Palavras Chave: Perfurao, Desmonte, Custos, ABSTRACT The blasting of rocks with the use of explosives is a unitary operation essential to the fragmentation of the ore, which starts the productive process of mineral goods on the majority of non-friable hard rocks deposits. One common problem of this process is the production of oversize, blocks of rock that usually need a second operation of Drilling and Blasting (D&amp;B), with explosives or by mechanic means. The geologic structure of the rock massive and the geomechanical properties associated with it have influence over the D&amp;B processes, reflecting directly in the cost of operation. Aiming the optimization of these operations and the reduction of costs with secondary blasting, this paper presents the results of a case study in a mine of metamorphic deposits of marble and gneiss.</p> <p>Keywords: Drilling, Blasting, Costs</p> <p>INTRODUO</p> <p>Uma soluo tcnica que se revele positiva para o processo de D&amp;B tem que se sustentar por uma quantificao econmica. Segundo Hustrulid (1999), as operaes unitrias que constituem o ciclo de lavra em minas a cu aberto so compostas por duas categorias: uma delas meramente fsica, ou seja, ela respectiva s operaes que dependem apenas do maquinrio que utilizado, sendo elas a perfurao, carregamento e transporte; a outra categoria referente a uma propriedade intrnseca que depende do conhecimento, do projeto e da experincia onde est inserido o desmonte. Justamente pelo fato de depender do conhecimento e experincia, o desmonte uma operao de grande complexidade e por isso necessita de adequao in-situ, ou seja, necessria a aplicao de diferentes tcnicas e mtodos at que seja encontrado o modelo ideal para uma dada situao. [1]No que se refere a qualidade e a produtividade do desmonte, um plano de fogo adequado deve proporcionar (1) arranque e fragmentao da rocha adequados, (2) minimizao de danos a rocha remanescente, (3) controle de formato de pilha, (4) aumento do nmero de faces livres e (5) orientao do lanamento da rocha fragmentada. Baseado nessas premissas, este trabalho apresenta os resultados obtidos atravs de ajustes no plano de fogo procurando promover uma melhor fragmentao e consequente reduo de custos com operaes de desmonte secundrio. Foram consideradas as caractersticas do macio rochoso, ngulos de inclinao e profundidade de perfurao, combinaes de materiais explosivos e acessrios.</p> <p>CARACTERIZAO DO MACIO ROCHOSO</p> <p>O macio rochoso onde se realizou este trabalho est situado no Escudo Sul-rio-grandense que representa o embasamento do estado do Rio Grande do Sul, localizado na regio centro-sul, municpio de Vila Nova do Sul. As caractersticas desse macio evidenciam uma srie de eventos geotectnicos que resultaram em metamorfismo, dobramentos e grande nmero de fraturas. </p> <p>As rochas encontradas no macio so gnaisses e mrmores intercalados em camadas de espessuras variadas. PERFURAO</p> <p>Consiste em perfurar a rocha com distribuio espacial adequada ao macio, onde posteriormente ir se alojar o explosivo e seus acessrios, para promover a detonao e a consequente fragmentao de rocha. A perfurao pode ser realizada perpendicularmente ou inclinada em relao ao macio. Os furos mais inclinados contribuem para um melhor arranque da rocha, pois diminui o engastamento da mesma no p da bancada, reduzindo a formao de reps. Porm, o ngulo da inclinao no deve exceder 20 em relao a vertical.CUSTOS DE PERFURAO</p> <p>Os custos de perfurao so expressos por metro de rocha perfurada ($/m) e so a soma dos custos diretos (mo-de-obra e materiais de consumo) e indiretos (taxas e depreciao dos equipamentos) envolvidos neste processo. Eles incluem os custos de operao do equipamento, reparos, manuteno, aquisio de materiais e suprimentos, como energia. A equao (1) resume todos os custos na mesma frmula envolvendo a soma de todos eles divididos pela produtividade da perfuratriz (mdia da taxa de perfurao do equipamento). (1)</p> <p>Onde na frmula tem-se: </p> <p>CTD: custo total de perfurao ($/m); </p> <p>CA: depreciao ($/h); </p> <p>CI : taxa de juros e seguro ($/h); </p> <p>CM: manuteno e reparos ($/h); </p> <p>CO: mo de obra ($/h); </p> <p>CE: combustvel ou energia ($/h) ; </p> <p>CL: leo, graxa e filtros ($/h); </p> <p>CB: bits, hastes, luvas ($/h); </p> <p>Pr: produtividade da perfuratriz (m/h).Os custos da operao de perfurao podem ser divididos em duas partes significativas, o que o equipamento consome por comprimento de furo perfurado e a estimativa do que a perfuratriz gasta. Esta estimativa pode ser transformada em custo por comprimento de furo perfurado com base na taxa de perfurao do equipamento, onde esta medida influencia em praticamente todos os parmetros, exceto o consumo de peas, como bits. Portanto pode-se reescrever a equao 1 pela equao 2 (Jimeno et al., 1995) [2]. </p> <p>(2)</p> <p>Onde, Vd a taxa de perfurao (m/h). </p> <p>A taxa de perfurao se torna um importante parmetro no clculo dos custos, portanto, necessria a sua determinao que pode ser feita com auxlio de dados experimentais ou pelas informaes fornecidas pelo fabricante. A equao 3 (Hartman, 1990) [3] um exemplo de frmula experimental. </p> <p>(3)</p> <p>Onde Vd a taxa de perfurao experimental; V/t a mdia de volume removido em um intervalo de tempo (m/h); A a rea do furo (m). </p> <p>Em casos onde no vivel a realizao da coleta de dados experimentais, pode-se obter a taxa de perfurao por meio de informaes dos fabricantes, dados os parmetros observados pelos mesmos para determinado dimetro de furo (Jimeno et al., 1995) [2] como mostra a equao 4. </p> <p>(4)</p> <p>Onde Vd1 uma taxa de perfurao observada em determinado dimetro d1 e Vd2 a taxa que se deseja saber para um dimetro d2. </p> <p>Sabe-se que a resistncia e dureza da rocha influenciam na taxa de perfurao, sendo inversamente proporcional resistncia a compresso uniaxial da rocha (UCS). Alguns fabricantes fornecem a taxa de perfurao em funo da UCS, como para perfuratrizes percussivas. Neste caso pode-se obter o resultado aplicando a equao 5 (Jimeno et al., 1995) [2]. </p> <p>(5)</p> <p>Onde Vd(c) a taxa de perfurao procurada; Vd(g) a taxa de perfurao fornecida; </p> <p>Uc(g) o valor da UCS (MPa) da rocha fornecida; UC(C) o valor da UCS (MPa) da rocha a qual se deseja encontrar a taxa de perfurao. </p> <p>Nas perfuratrizes rotativas a taxa de perfurao inversamente proporcional a UCS da rocha. Se algum fator como o dimetro do furo e o dimetro do bit mudar, tem-se uma mudana, tambm, na taxa de perfurao. Neste caso assume-se que estes fatores continuam os mesmos, o que ir ser alterado, quando se muda a UCS da rocha, a fora de presso exercida e o nmero de revolues. Assim utiliza-se a equao 6 (Jimeno et al., 1995) [2]. </p> <p>(6)</p> <p>Onde novamente os parmetros so referentes ao fornecido pelo fabricante. </p> <p>A partir da determinao da taxa de perfurao o custo de perfurao pode ser determinado.</p> <p>CUSTOS INDIRETOSOs custos indiretos so independentes da produo, ou seja, estes custos no variam conforme a produtividade, pois englobam valores de aquisio, investimentos e depreciao de equipamentos. Os custos de investimento incluem taxas e impostos, j a depreciao calculada de forma direta. </p> <p> Taxas, juros e seguro: estes valores so variveis conforme a localidade e podem ser calculados com a equao 7 (Jimeno et al., 1995) [2]. </p> <p>(7)</p> <p>Onde na frmula tem-se: </p> <p>CI: custos de juros e seguro; </p> <p>N: vida til da perfuratriz (anos); </p> <p>Pp: preo de compra; </p> <p>I: juros (%); </p> <p>In: seguro (%); </p> <p>T: taxas (%); </p> <p>Wh: horas trabalhadas/ano (h/a). </p> <p> Depreciao: a desvalorizao causada pelo uso e pelo envelhecimento do equipamento, conjuntamente a desvalorizao do mesmo, so a base para o clculo da depreciao. A equao 8 (Jimeno et al., 1995) [2] apresenta a frmula de clculo sugerida. </p> <p>(8)</p> <p> Considerando as duas frmulas apresentadas, conclui-se que os custos totais indiretos ($/h) so iguais a soma dos custos de investimento ($/h) com os custos de depreciao ($/h) do equipamento. </p> <p>CUSTOS DIRETOSOs custos diretos envolvem gastos variveis conforme a produtividade. </p> <p> Custos de manuteno: so baseados em dois fatores principais, manuteno preventiva e reparos. </p> <p>A manuteno preventiva pode ser estimada como sendo entre 15% a 20% dos custos com energia (Jimeno et al., 1995) [2]. O custo de manuteno a soma dos custos totais de lubrificao, filtros e mo de obra necessria. Ele expresso em termos de disponibilidade mecnica (Rajpot, 2009) [4] como mostra a equao 9. (9)</p> <p>Onde MA a disponibilidade mecnica do equipamento; TO o tempo operacional; Tm o tempo de manuteno. </p> <p>Os custos de reparos so baseados no histrico do equipamento para se obter um fator de interpolao para estimativas futuras prevendo possveis gastos. Ele fornecido como uma porcentagem do preo de entrega do equipamento. Pode ser calculado pela equao 10 (Rajpot, 2009) [3]. (10)</p> <p>Onde CR o custo com reparos; Pd o preo de entrega; If o fator de interpolao. </p> <p>Jimeno et al. [2] explica que quando os custos de manuteno incluem os gastos com a manuteno preventiva e paradas repentinas deve-se considerar um fator de reparo, como mostra a equao 11. (11)</p> <p>Onde Fr o fator de reparo disponvel no manual do fabricante. </p> <p>Caso o fator de reparo fornecido no inclua os encargos com a mo de obra, pode-se utilizar a equao 12 para simplificar os custos de manuteno, como sugerido por Rajpot (2009) [4]. (12)</p> <p> Custos de operao: incluem o salrio do operador e assistente com todos os benefcios concedidos. </p> <p> Custos com combustvel ou energia: para o clculo do consumo de combustvel ou energia devem-se utilizar as especificaes do fabricante. A equao 13 e a equao 14 sugeridas por Jimeno et al. (1995) [2] calculam o custo em funo da potncia do motor e o preo do combustvel ou energia, respectivamente. (13) </p> <p> (14)</p> <p> Custo de peas: a dureza da rocha tem grande influncia no consumo de bits, barras, hastes, luvas, martelo, etc. Como o consumo destas peas depende da mesma, seu custo pode variar entre 15 a 40% das despesas totais com perfurao. Os gastos com bit ou martelo so calculados como o custo total pela vida til do mesmo. </p> <p>No caso de perfuratriz rotativa a equao 15 (Jimeno et al.,1995) [2] pode ser utilizada para calcular a vida til do bit, caso no seja fornecida. </p> <p>(15)</p> <p>Onde d o dimetro (in); Ed a fora aplicada (10 lb); Nr velocidade de rotao (r/min); Vd taxa de perfurao (m/h). </p> <p>O custo com barras no pode ser aplicado da mesma forma por variarem conforme o comprimento do furo e o tamanho da barra. O nmero de barras inseridas em srie em um furo utilizado para achar este custo (Rajpot, 2009) [4] como mostrado na Equao 16. </p> <p>(16) </p> <p>CUSTOS DE PERFURAO POR M DE ROCHA FRAGMENTADA Depois de realizado o levantamento de todos os fatores que afetam os custos de perfurao, necessita-se obter qual o custo por m de rocha fragmentada, j que ao estimarem-se os custos de desmonte tem-se o resultado por volume de rocha. A equao 17 (Rajpot, 2009) [4] mostra que para esta determinao basta considerar a altura da bancada, o afastamento e o volume total de rocha que foi fragmentada. (17)</p> <p>Onde CTD o custo total por metro ($/m); Hb a altura da bancada (m); B o afastamento (m); VO o volume total de rocha de fragmentada (m).FRAGMENTAO E DESMONTEA fragmentao da rocha compreende a ao de um explosivo e consequente resposta do macio rochoso. As variveis que influenciam na qualidade do desmonte se classificam em dois grupos: as controlveis e o no controlveis. </p> <p>As variveis no controlveis so aquelas que no podem ser modificadas durante o planejamento do plano de fogo, tais como as caractersticas geolgicas do terreno, propriedades geomecnicas das rochas e a presena de gua.</p> <p>J as variveis controlveis so aquelas que podem ser modificadas, como o caso do dimetro e inclinao dos furos, espaamentos, afastamento, quantidade de carga por espera, profundidade e material do tampo, tipos de explosivos e acessrios. </p> <p>TAMPO</p> <p>Tcnica que serve para reter os gases da detonao por mais tempo dentro do furo, diretamente relacionado com a fragmentao. Nesse local apenas se coloca material inerte, como p da perfurao ou brita ( Munaretti, 2002).RAZO DE CARGA (RC)Expressa por kg/m ou g/m, a quantidade de explosivo por m de rocha a ser desmontada. CUSTOS DE DESMONTE Na maior parte dos casos de mineraes a cu aberto, os explosivos para a fragmentao da rocha no processo de produo. Sendo assim, o uso desta tcnica se torna de fundamental importncia, pois quando no aplicada com sucesso pode colocar em risco a viabilidade do empreendimento. </p> <p>Os principais fatores que afetam no resultado do desmonte so as propriedades dos explosivos utilizados, a sua distribuio, a sequncia de iniciao, a geometria utilizada, as caractersticas do macio rochoso e suas estruturas. Todos estes fatores se somam nas escolhas que devem ser tomadas, a fim de se obter o melhor padro de desmonte com o menor custo. </p> <p>Os custos de desmonte so classificados com base no volume de produo. Ele engloba fatores como as taxas de transporte e a quantidade de explosivos carregados e acessrios usados por furo, bem como a mo de obra contratada. </p> <p>Em grande parte dos casos ocorre a terceirizao do servio, que inclui desde o transporte ao local do desmonte at o carregamento dos furos, com taxas de mo de obra especializada. Ela pode ser cobrada por carregamento, ou por dia, dependendo do caso, incluindo os custos de acessrios utilizados. </p> <p>A soma de todos estes fatores resulta nos custos de desmonte, como mostrado na equao 18. </p> <p>(18) </p> <p>Onde...</p>