PROJETO CONCEITUAL DE APROVEITAMENTO ECONÔMICO

DE CAMADAS DE CARVÃO – UM CASO DE ESTUDO

Sarah R. Guazzelli, Taís R. Câmara, Gustavo F. Steffen, Daniel M. Fontoura, Rodrigo

de L. Peroni &André C. Zingano.

UFRGS – Universidade Federal do Rio Grande do Sul

E-mail:sarahguazzellli@hotmail.com

RESUMO

Projetos de mineração constituem a amplitude máxima da integração do conhecimento de todas as áreas

da Engenharia de Minas. Com esta proposta, foi elaborado um projeto a nível conceitual para um depósito

de carvão correspondente ao trabalho de conclusão do curso de Engenharia de Minas, com o objetivo de

estimar as reservas existentes e desenvolver o planejamento de lavra. O depósito corresponde a um

cenário de dados geológicos reais, complementado com algumas hipóteses para validação do trabalho a

nível acadêmico, sem a redução da qualidade técnica dos resultados. O trabalho em questão apresenta

desde construção da própria base de dados passando pela modelagem geológica, avaliação dos recursos e

reservas, estimativas de quantitativas e qualitativas da camada considerada, projeto de acessos e

seqüenciamento de lavra, finalizando com o dimensionamento de aberturas subterrâneas e suporte. Para a

realização do trabalho foram utilizados recursos disponibilizados pelo Departamento de Engenharia de

Minas e Laboratório de Pesquisa Mineral como aplicativos profissionais de mineração para interpretação

geológica e modelagem das camadas bem como estimativas de variáveis geoposicionadas. O projeto de

acessos e desenvolvimento de galerias também foi todo executado com a utilização de softwares de

projeto de mineração, bem como dimensionamento de pilares, demonstrando a capacidade de solucionar

problemas com a utilização de ferramentas técnicas disponíveis para o Engenheiro de Projeto.

Palavras-chave: Engenharia de Minas; Projeto de mineração, Carvão Mineral, Planejamento de Lavra.

1. INTRODUÇÃO

Com o objetivo de avaliar a pré-viabilidade técnica para o desenvolvimento de

um empreendimento mineiro em um depósito de carvão, foi desenvolvido um trabalho

de conclusão do curso de Engenharia de Minas. Com esta proposta, foi elaborado um

projeto a nível conceitual, executando todas as etapas necessárias para implementação

deste, onde aqui serão abordadas desde a análise e estruturação de dados geológicos até

o planejamento de lavra.

Para o desenvolvimento do projeto, o Departamento de Engenharia de Minas

da Universidade do Rio Grande do Sul forneceu um banco de dados sobre o depósito,

bem como algumas informações da topografia e do depósito mineral, como mapa

estrutural de falhas direcionais e diques. Outras informações necessárias tiveram de ser

inferidas durante o trabalho.

2. BANCO DE DADOS

Utilizou-se um banco de dados, fornecido pelo DEMIN, correspondente a uma

mina em atividade no estado de Santa Catarina. O banco de dados é composto de 567

furos de sondagem geoposicionados, com informações qualitativas referentes apenas à

camada de carvão, omitindo a composição litológica do restante do furo.

Algumas correções tiveram de ser feitas para adequar o banco de dados à

formatação requerida; a primeira correção realizada foi o descarte de furos que

apresentaram recuperações menores que 90% e/ou não contêm informações sobre

nenhum outro parâmetro. Esta decisão foi tomada pelo fato das informações fornecidas

contemplarem apenas a camada de carvão. Como não existem dados de perfilagem, não

é possível afirmar se a informação não recuperada do testemunho foi da camada de

carvão ou da porção superior a ela. A recuperação mínima de 90% é um valor utilizado

tipicamente por empresas para aceitar a validade da amostra tendo sido um valor

também assumido pelo grupo. Ao final desta verificação, 73% dos furos foram

mantidos, ou seja, 414 furos dos 567 iniciais (Figura 1).

Figura 1- Mapa de localização dos furos de sondagem. Os furos em retangulos pretos são os

furos descartados e os losangos em cinza os furos mantidos.

646000 648000 650000 652000 654000

6842000

6844000

6846000

6848000

6850000

6852000

6854000

6856000

6858000

Para que fosse possível a criação dos furos de sondagem, foram criados os

arquivos necessários para a construção de uma base de dados tridimensional,

acrescentando informações sobre o teto imediato e cobertura.

3. MODELAGEM GEOLÓGICA

Após a verificação dos dados, os furos de sondagem foram criados e, a partir

deles, a interpretação e modelagem geológica.

O modelo geológico foi construído considerando o depósito estratiforme, com

apenas uma camada de carvão. Além da camada de carvão, a consideração de mais duas

litologias para aproximar o modelo da realidade:

Teto imediato, composto por arenito laminado;

Cobertura, representando genericamente todas as possíveis litologias

entre o teto imediato e a superfície topográfica.

O modelo foi construído no software Minesight®, através do módulo GSM

(Gridded Seam Model), ou “modelo de camadas”, o qual é utilizado especificamente em

depósitos sedimentares e estratiformes. No modelo GSM, os blocos têm sua

componente horizontal associada a um determinado valor associado com o espaçamento

médio entre as amostras e a componente vertical é função da espessura da camada.

Considerando estes aspectos, o tamanho de bloco foi determinado em XY com

dimensões de 50m x 50m e a altura variando conforme a flutuação da espessura da

camada.

Para a construção do modelo de blocos, também foram considerados os

principais elementos estruturais representados em mapas em plantas pelo alinhamento

das falhas direcionais e intrusões vulcânicas que atravessam a camada de carvão e são

limitantes do avanço de lavra. As falhas apresentam em geral rejeitos verticais, fazendo

com que a modelagem do depósito fosse dividida em zonas de abatimento da camada de

carvão, onde o rejeito não poderia ser simplesmente ultrapassado, mas sim um novo

design e painéis deveriam ser desenvolvidos. Já os diques, não são limitantes de blocos,

no entanto devem ser considerados, uma vez que constituem um tipo de rocha diferente

do restante do corpo, principalmente se no projeto for considerado avanço de lavra com

o uso de minerador contínuo.

4. AVALIAÇÃO GEOESTATÍSTICA DO DEPÓSITO

A região em estudo compreende uma área de 10 km de extensão na direção

leste/oeste por 18 km na norte/sul e foi amostrada irregularmente, apresentando

agrupamento amostral sem correlação aparente. A variável principal a ser considerada é

a espessura da camada de carvão e as outras informações qualitativas apresentadas na

base de dados inicial foram: enxofre, densidade, matéria volátil e poder calorífero. No

entanto, estas informações não estavam disponíveis em quantidade suficiente para

serem contempladas no modelo.

A espessura é a variável que determina a quantidade de material de interesse,

bem como é limitante tanto para a escolha do método de lavra quanto para o

sequenciamento do mesmo. O estudo de continuidade espacial e estimativa da espessura

da camada ao longo do depósito foi realizado usando técnicas de krigagem ordinária

(Matheron, 1963, Journel and Huijbregts, 1978) utilizando os softwares e

consequentemente as implementações disponíveis no SGeMs e as rotinas do GSLib.

4.1 Estatística

A análise estatística envolve a compreensão dos dados e sua distribuição

espacial, constituindo a etapa preliminar para geração das estimativas. No caso, a

visualização da amostragem trouxe a condição de agrupamento amostral, que acaba por

introduzir nesta análise a tendência de distorcer as medidas estatísticas devido à

concentração de amostras. Para corrigir, foi utilizada uma rotina de desagrupamento de

amostras para atenuar o efeito desta amostragem preferencial em certas regiões (declus).

A Tabela I mostra o resultado referente aos dados originais e os dados após o

desagrupamento.

Tabela I - Dados originais x Dados desagrupados

Média Desvio Padrão Coeficiente de variação Mediana

Originais 3.15 0.65 0.21 3.27

Desagrupados 2.69 1.00 0.37 2.90

Nota-se que pela redução da média dos valores de espessura, existem valores

concentrados em áreas de maior espessura que distorciam os resultados. Estas medidas

serão resgatadas quando realizadas as estimativas e validações finais.

4.2 Variografia

Para a etapa de estimativa, é necessário conhecer as direções de continuidade

espacial dos dados, bem como o seu alcance, valores obtidos a partir da variografia dos

dados de espessura.

O depósito de carvão se trata de um corpo sedimentar que por sua vez é

caracterizado pela sua grande amplitude em área e relativamente pequena em espessura.

Sendo assim, uma simplificação para a estimativa da variável espessura pode ser feita;

portanto, a análise será feita apenas no plano bidimensional, XY.

A variografia foi feita no software SGeMs, utilizando como parâmetros oito

direções azimutais diferentes, variando entre elas 22.5°, com uma banda de 22.5°. Após

o ajuste dos modelos aos dados experimentais, o resultado para a direção de maior

continuidade espacial foi 0°, e o alcance maior de 7200 m. Para formar a elipse de

busca, a direção de menor alcance foi ajustada, no caso 90°, obtendo um alcance de

2600 m.

4.3 Estimativas

O processo de geração das estimativas foi realizado pela rotina kt3d do GSLib.

Nesta etapa, os dados coletados na variografia foram inseridos, foi definida a estratégia

de busca e também foi determinado o tamanho das células constituintes do modelo,

proporcional à região, uniformemente distribuído, onde cada célula deste recebe um

valor atribuído pelo processo de estimativa, respeitando a continuidade espacial e a

estratégia de busca utilizada. Os blocos foram definidos com dimensões de 50m x 50m

e a espessura variou conforme o valor estimado e atribuído para aquele centróide. A

rotina aplicada também possibilita a opção da validação cruzada, ou cross validation,

que fornece o erro ao comparar o valor verdadeiro com o valor estimado para aquele

ponto.

O resultado final está demonstrado na Tabela II, onde foram comparados os

valores estimados com os valores verdadeiros amostrados.

Tabela II - Dados desagrupados x Dados estimados

Nº de dados Média D. Padrão

Originais desagrupados 414 2.69 1.00

Estimados 70899 2.53 0.83

Nota-se na média e no desvio padrão que a estimativa suaviza os valores,

diminuindo a incidência dos valores extremos.

A análise do erro deve ser realizada como uma das formas de validação da

estimativa. Para tal pode-se utilizar o histograma do erro (Figura 2) onde procura-se por

uma distribuição simétrica e pouco dispersa em torno de zero, demonstrando precisão e

acurácia da estimativa realizada.

Figura 2 - Histograma do erro associado a estimativa.

Outra forma de validação é a utilização de um gráfico de dispersão (Figura 3),

scatterplot, que plota os dados estimados no eixo das ordenadas e os verdadeiros no

eixo das abscissas, fornecendo o coeficiente de correlação entre as duas variáveis; para

esta estimativa obtivemos o valor de 0.723.

Figura 3 - Scatterplot, dados verdadeiros x dados estimados.

Como última forma de validação, utilizou-se a visual, ou seja, observar se existe

coerência entre a espessura dos dados originais e dos dados estimados.

Como as estimativas necessitam de um grid para serem feitas, foi necessário

dividir a mesma em células regularmente espaçadas. O que ocorre é que o depósito está

delimitado não só pela malha de amostragem, mas também pela própria geologia,

devido à presença de falhas que limitam a distribuição do mesmo. Na primeira etapa de

modelagem geológica foram considerados e dimensionados estes limites, gerando

dentro da área inicial uma nova região, desconsiderando os furos que estavam muito

distante da malha amostral.

Figura 4 - Mapa das zonas delimitadas pelas falhas, realizada na modelagem geológica.

Para estimar os dados foi utilizado o grid que abrangia toda a área, obtendo

dessa forma uma espessura média de 2.53 m, como mostrado anteriormente. Porém para

encontrar a espessura média da região de interesse foi feito uma exclusão das áreas

contiguas, desconsiderando todos os pontos estimados fora dela, o que acarretou numa

mudança da média para 3.1 m. Conclusivamente o que ocorreu é que as regiões mais

afastadas da malha de amostragem receberam nas estimativas valores menores, o que

desviava a média para um valor menor.

O resultado obtido nas estimativas foi satisfatório, já que ao comparar a média

dos dados estimados de 2.53 m com a média dos dados desagrupados de 2.69 m tem-se

uma variabilidade pequena e como se espera do método utilizado, uma suavização dos

dados.

De posse da informação sobre a espessura média para a região de interesse de

3.1 m foi possível a escolha do método de lavra e o planejamento da mina.

4.4 Quantificação de recursos

As categorias de recursos minerais para depósitos de carvão são definidas de

acordo com o espaçamento entre amostras e com o grau de confiabilidade em cada

classe de recurso, a ser considerada como medida, indicada e inferida. Para esse estudo,

foram utilizadas as distâncias recomendadas de acordo com o sistema JORC (Joint

Organisation Reserves Committee).

Tabela III - Normatização do sistema JORC para definição de classes de recursos de carvão.

Classe de

recurso

Extrapolação

máxima (m)

Espaçamento máximo

entre amostras (1)

Nível de

confiabilidade

Medido 500 + 1 km; < 500 m 0 - 10%

Indicado 1000 + 2 km; < 1 km 10 - 20%

Inferido 2000 + 4 km > 20% (1)

A primeira distância é o limite aceitável e a segunda é a distância

normalmente utilizada

A Tabela IV a apresenta os resultados obtidos em termos de recursos minerais.

Os recursos totais somaram 292.7 Mt, sendo que 246.7 Mt são recursos medidos e 46.0

Mt indicados. Além destes, foram computadas 22.0 Mt toneladas inferidas. A soma das

três classes de recursos resulta em 314.7 Mt.

Tabela IV - Recursos calculados

Recursos

Medidos

Recursos

Indicados

Recursos

Inferidos

Recursos

Total

246.7 Mt 46.0 Mt 22.0 Mt 314.7 Mt

5. PLANEJAMENTO DE LAVRA

A etapa inicial que compreende todo o processo do planejamento de lavra inicia

na escolha do método que será aplicado. A determinação da geologia local e regional,

onde está inserido o depósito, são de fundamental importância para compreender os

aspectos estruturais e as características geomecânicas do mesmo. Tendo em vista estas

considerações, o depósito está contido na Camada Bonito, localizada ao sul de Santa

Catarina. Para proceder na escolha do método de lavra foram estudados os parâmetros

geomecânicos e geológicos do carvão e de sua capa e lapa.

Com estes dados, juntamente com a informação de profundidade do depósito foi

possível carregar a ferramenta Mining Method Selection, disponível no site

www.edumine.com. Este forneceu um ranking com os métodos que melhor se aplicam

as condições do depósito; o que teve a maior pontuação foi o método de Longwall e em

seguida o método de Câmaras e Pilares.

O método de Longwall não foi escolhido pelo fato da potencialidade de geração

de impactos na superfície, a subsidência. Ela pode ocorrer em dias ou semanas, porém

na maioria dos casos ocorre em poucas semanas (Suboleski, 1999). Este método é mais

indicado para casos onde o teto imediato é uma rocha fraca, diferente do depósito

estudado, que apresenta arenito laminado (rocha competente) no hanging wall. Além

disso, a produtividade do método é potencialmente maior do que em câmaras e pilares,

o que não é necessário para este depósito, pois excede a demanda que o mercado

necessita (Energy Information Administration, 1995). Tendo em vista estes fatores o

método escolhido foi o de Câmaras e Pilares.

A fase de planejamento da mina abrange a definição da produção; locação e

dimensionamento do acesso principal; poço de ventilação; projeto e dimensionamento

de pilares temporários e permanentes, bem como de pilares barreira; dimensionamento

dos painéis de produção; definição dos eixos principais. Estes aspectos serão abordados

de forma integrada para contemplar todas as etapas de definições do planejamento.

5.1 Produção

Para iniciar o planejamento foi necessário obter os dados referentes à produção

da mina. Para tal, foi determinada uma produção anual de 2.5 milhões de toneladas,

retiradas em quatro turnos de seis horas com uma eficiência de 90%, durante 300 dias

por ano; sendo que três turnos serão de produção e um de manutenção para suprir a

demanda.

5.2 Acesso Principal

O acesso principal será locado na região de menor cobertura do depósito, através

de um plano inclinado. Esta escolha foi feita em função da menor quantidade de

material que deve ser removido nesta região, que se localiza na parte central do

depósito. O plano inclinado foi escolhido pela maior rapidez de execução, já que ele se

adapta à produção horária da mina. A Tabela V mostra os parâmetros geométricos

utilizados para configuração do acesso principal.

Tabela V - Parâmetros do acesso principal

Inclinação 10°

Profundidade (m) 80

Comprimento (m) 460.77

Largura (m) 6.5

Altura (m) 3

5.3 Dimensionamentos dos Pilares

Para a aplicação dos cálculos de geometria do pilar é necessário possuir as

respectivas informações sobre o maciço rochoso, no caso, rocha estéril, correspondente

ao pacote sobre a camada de carvão; estes são os fatores geológicos (Tabela VI). Outros

fatores de igual importância são aqueles que irão determinar a geometria do pilar (Erro!

Fonte de referência não encontrada.), tais como:

Largura da galeria (previamente definida);

Largura do pilar (determinada em função da cobertura, ou seja, da

tensão vertical exercida naquele ponto);

Altura do pilar (determinada em função da espessura da camada de

carvão, já que é o fator principal da lavra);

Espessura da cobertura, mostrada na Figura 5 (responsável pelo cálculo

da resistência do pilar e determinada em função da geologia).

Figura 5 - Mapa de isocontorno da cobertura.

Tabela VI - Fatores geológicos: capa da camada de carvão.

Densidade média do maciço rochoso (MN/m³) 0.025

UCS (MPa) 20

Resistência à compressão da rocha (MPa) 4.97

Classificação geomecânica (RMR) 40

Tabela VII - Geometria do pilar, galeria e cobertura.

Largura da galeria (m) 6

Largura do pilar (m) f (cobertura)

Altura do pilar (m) f (esp. camada)

Espessura da cobertura (m) f (geologia)

A largura da galeria foi previamente definida em 6 m, valor que hoje é aplicado

em muitas minas de carvão subterrâneas. Este valor se verifica na prática pela decisão

de galerias mais largas que possam comportar equipamentos maiores e facilitar a

movimentação das equipes bem como das máquinas.

Para que a geometria do pilar fosse determinada, optamos por dividir o depósito

em faixas de cobertura que variam de 50 em 50 metros. Isso foi feito para garantir que

os pilares, após sofrerem uma carga maior devido à maior cobertura, suportassem o

maciço sem ser superdimensionados, o que acarretaria em recuperações menores. O

Gráfico 1 indica a correlação existente entre as duas variáveis de maior relevância no

cálculo dos pilares no que diz respeito à geometria do depósito. Quanto menor a

cobertura, maior é a camada de carvão. Essa conclusão era esperada e é positiva no

aspecto de dimensionamento dos pilares, uma vez que a carga exercida pela cobertura

sobre porções mais espessas da camada de carvão é menor em menores profundidades.

Gráfico 1 - Cobertura x Espessura

Foi realizado o dimensionamento para duas categorias distintas de pilares:

Pilares permanentes - são aqueles que permanecerão durante a vida útil

da mina, ou seja, aqueles que estão locados nos eixos principais de

acesso, nas localidades do plano inclinado e do poço de ventilação, são

pilares de desenvolvimento.

Pilares temporários - são os que devem permanecer durante o período de

lavra do painel em que se encontram, ou seja, são pilares de produção. O

que se deve destacar é que, devido ao fator de segurança nos pilares

permanentes ser maior, eles possuem uma dimensão maior que os

temporários.

Para o cálculo de dimensionamento dos pilares foi utilizada a seguinte aplicação

de fórmulas:

Cálculo da carga sobre o pilar segundo a fórmula da área tributária de acordo

com as equações (1) e (2) (Brady and Brown, 2004):

0

0,5

1

1,5

2

2,5

3

3,5

4

0-50 50-100 100-150 150-200 200-250 250-300 300-350 350>

Esp

essu

ra (

m)

Cobertura (m)

Cobertura x Espessura

(1)

(2)

Onde:

: carga sobre o pilar;

γ: densidade do material in-situ;

H: cobertura;

W: largura do pilar;

B: largura da galeria.

Para o cálculo da resistência do pilar necessitamos da resistência da rocha in-

situ, para isso foi utilizada a fórmula sugerida por Hustrulid, 1976 (in Peng, 2008) de

acordo com as equações (3) e (4). A resistência do pilar é determinada segundo

Bieniawiski (in Peng, 2008) de acordo com a equação (5):

(3)

(4)

(5)

Onde:

K: constante

D: diâmetro do corpo de prova

σm: resistência da rocha in-situ;

σc: resistência da rocha a compressão uniaxial;

W: largura do pilar;

H: altura do pilar;

σp: resistência do pilar.

O cálculo da recuperação foi feito segundo a equação (6):

(6)

E o cálculo do fator de segurança pela equação (7):

(7)

Os cálculos foram feitos com base nas fórmulas sugeridas por Bieniawiski (in

Peng, 2008), sempre variando a largura do pilar, considerando o mesmo quadrado para

facilitar na fase de produção, e mantendo o fator de segurança dentro da faixa

estabelecida que foi a seguinte:

Pilares permanentes: fator de segurança maior que 2,2;

Pilares temporários: fator de segurança maior que 1,8.

Outro fator limitante no dimensionamento da largura dos pilares e que deve ser

respeitado é o fator esbeltez do pilar, que, devido às restrições impostas pelos órgãos

fiscalizadores, deve sempre ser mantida a razão entre largura e altura do pilar maior que

três. Devido a isso, nota-se que nas regiões de menor cobertura o limitante é o fator de

esbeltez, tornando assim o fator de segurança elevado.

Foi preciso também dimensionar os pilares barreira, que serão os responsáveis

por sustentar um painel caso haja o colapso do mesmo. Eles ficam locados entre painéis

e são função da cobertura.

O cálculo dos pilares barreira foi realizado segundo King and Whittaker (1971,

in Peng, 2008) de acordo com a equação (8):

(8)

Os resultados obtidos nos cálculos de dimensionamento dos pilares mostraram a

seguinte variação conforme a cobertura:

Gráfico 2 - Cobertura x Largura do pilar

Para cada cobertura existe uma variação da largura do pilar e da recuperação de

lavra. Portanto, se a mina se desenvolver apenas nas regiões de pequena cobertura, a

recuperação será maior do que se desenvolvida sobre todo o depósito (Gráfico 3).

Gráfico 3 - Recuperação de lavra x Largura do pilar temporário.

Observa-se que a partir de recuperações de lavra abaixo de 35% os pilares

passam a ter grandes dimensões, com larguras maiores de 25m. Isso representa uma

área de 625m² e um volume de 1875m³, para uma espessura média de 3 m, ou seja,

pilares muito grandes para sustentar o maciço nestas regiões onde a cobertura está

0

5

10

15

20

25

30

35

40

45

50 100 150 200 250 300 350 370

Larg

ura

do p

ilar

(m)

Cobertura (m)

Cobertura x Largura do pilar

Temporários

Permanentes

0%

10%

20%

30%

40%

50%

60%

70%

11 13 17 21 25 29 31 32

Rec

up

eraçã

o d

e la

vra

(%

)

Largura do pilar (m)

Recuperação de lavra x Largura do pilar

acima de 250m. Além disso, quanto maiores os pilares, mais distantes também os eixos

e galerias, aumentando consideravelmente as distâncias que os equipamentos devem

cobrir. Isso representa maiores gastos em infra-estrutura e maiores tempos despendidos.

Com base nos baixos valores de recuperação das regiões de cobertura acima de

250m, foi decidido por não lavrar estas regiões na primeira fase de vida da mina. Nesta

etapa, serão lavradas as regiões onde a cobertura está na faixa de 0-250m; na segunda

fase serão lavradas as regiões acima de 250m. Considera-se que dentro de alguns anos

possam surgir novas tecnologias mais avançadas de escoramento, ou que seja revista a

questão de subsidência no estado de Santa Catarina, que atualmente é proibida. No caso

de ser novamente permitida a subsidência, pode-se analisar uma variação do método

escolhido, realizando a lavra em recuo, ou seja, após minerar o painel com as dimensões

expostas anteriormente para os pilares, faz-se a recuperação destes, lavrando-os no

sentindo oposto.

5.4 Poço de Ventilação

O poço, além de servir de saída de ar contaminado, também funciona como saída

de emergência no caso de obstrução do plano inclinado ou dos acessos ao mesmo, o que

impediria a saída dos operários do subsolo. O poço foi projetado com 3.1 m de diâmetro

para se adequar as necessidades de vazão da ventilação e também pela maior facilidade

de desenvolvimento, que pode ser executado com o equipamento de desmonte

mecânico.

O poço está locado ao lado do plano inclinado, devido à distribuição da mina,

que será em torno destas duas principais comunicações com a superfície.

5.5 Layout da Mina

Ao final do dimensionamento dos principais elementos estruturais da mina, foi

possível representar a mesma com a utilização do software Minesigth®, onde se pode

visualizar a distribuição dos painéis e eixos, obtendo também as informações

qualitativas da camada de carvão no ponto requerido.

A reprodução visual da mina foi realizada em duas etapas: a primeira se

resume numa representação em planta no software Autocad (Figura 6Figura 6 -

Layout da mina 2D, com eixos, galerias e ventilação.

A Figura 7 apresenta uma vista isométrica da camada de carvão onde pode-se

perceber que a camada apresenta oscilações. Conectada na camada foram projetados as

galerias de desenvolvimento e os painéis de lavra para este primeiro setor de avanço de

lavra. Podem ser observados ainda o plano inclinado e o poço de ventilação projetados.

Ambas as estruturas de acesso partem da superfície atual da topografia (suprimida nesta

imagem para facilidade de visualização) e encontram a camada de carvão para então

expandirem com as projeções das galerias de desenvolvimento.

), onde foram delimitados os painéis de produção em função da cobertura e a

segunda foi realizada no software Minesight® em projeção tridimensional (Figura 7). A

planta da mina, representada no Autocad, facilitou a representação e o desenho no

Minesight®, uma vez que os painéis e eixos já estavam projetados.

Para os eixos de acesso e de ventilação os pilares devem ser permanentes; já

para os painéis de produção os pilares serão temporários. Para o sequenciamento de

lavra da mina foi feita uma configuração de painéis no sentindo preferencial de lavra, no

caso ao sul do depósito. O sentido de desenvolvimento da mina para a direção sul foi

escolhida em função de poder alcançar primeiramente as regiões onde está a menor

cobertura (50m-150m), já que nestas áreas tem-se as maiores recuperações de lavra.

Os painéis de produção devem ser ortogonais aos eixos de desenvolvimento,

possuindo cada um deles cinco galerias por segurança e otimização da ventilação. Os

pilares barreira estão locados a cada três painéis de lavra e entre cada painel se optou

por manter um pilar de segurança, cuja largura corresponde a dos pilares adjacentes,

garantindo que a ventilação esta sendo executada de forma a minimizar as perdas e

fugas de ar e evitando problemas de inundação que podem vir a ocorrer.

Figura 6 - Layout da mina 2D, com eixos, galerias e ventilação.

A Figura 7 apresenta uma vista isométrica da camada de carvão onde pode-se

perceber que a camada apresenta oscilações. Conectada na camada foram projetados as

galerias de desenvolvimento e os painéis de lavra para este primeiro setor de avanço de

lavra. Podem ser observados ainda o plano inclinado e o poço de ventilação projetados.

Ambas as estruturas de acesso partem da superfície atual da topografia (suprimida nesta

imagem para facilidade de visualização) e encontram a camada de carvão para então

expandirem com as projeções das galerias de desenvolvimento.

Figura 7 - Representação 3D da mina, feita no software Minesight®.

6. CONCLUSÕES

O estudo de pré-viabilidade técnica da abertura de um empreendimento mineiro

subterrâneo envolvendo um depósito de carvão mostra-se favorável. No entanto, a

extensão de assuntos abordados neste trabalho demonstra a complexidade de um

projeto, que aqui foi desenvolvido a nível conceitual. Ao ser analisado sob a ótica das

dependências de aspectos técnicos, econômicos e ambientais vê-se que estes definem o

limite da progressão do projeto para uma fase de viabilidade. Deve ser levado em

consideração que as decisões tomadas neste estudo não são definitivas, devendo o

projeto ser melhor analisado e ter maiores investimentos em um estudo de viabilidade

com um nível de detalhamento superior ao realizado até esta etapa.

É evidente que as metodologias e instrumentos utilizados para estimativa da

variável de interesse até a avaliação das reservas garantem maior acuracidade das

informações iniciais. Da mesma forma, as ferramentas disponíveis para o projeto e

planejamento de aberturas subterrâneas, modelagem de corpos geológicos e avaliação

de recursos, permitem uma análise que engloba a simulação de diferentes cenários que

são indispensáveis para o estudo destas áreas integradas e da influência dos fatores que

são determinantes no aproveitamento do depósito. Neste estudo selecionamos o

comportamento da espessura da camada como o fator preponderante, pois esta define:

dimensionamento de pilares (em conjunto com espessura de cobertura) e painéis de

produção e da própria definição do método de lavra. Estes parâmetros em uma análise

conjunta permitem avaliar a quantidade de reservas disponíveis para o cenário proposto

de projeto.

Considerando que o método de lavra utilizado não permite grandes

recuperações, a sugestão de continuidade do projeto deve ser realizada com uma

pesquisa mais aprofundada em relação à recuperação de pilares, seja com novos

métodos de sustentação, ou ainda com outros métodos de lavra, para que haja maior

aproveitamento do recurso.

a) Plano Inclinado

b) Poço de Ventilação

c) Galerias de Desenvolvimento d) Paineís de lavra

e) Lapa da camada de carvão

7. REFERÊNCIAS

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