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PROJETO CONCEITUAL DE APROVEITAMENTO ECONÔMICO DE
CAMADAS DE CARVÃO – UM ESTUDO DE CASO
Sarah Ribeiro Guazzelli Taís Renata Câmara
Rodrigo de Lemos Peroni André Cezar Zingano
Gustavo Steffen Daniel Fontoura
Agosto de 2011.
• BANCO DE DADOS
• MODELAGEM GEOLÓGICA
• ANÁLISE GEOESTATÍSTICA DO DEPÓSITO
• PROJETO DE LAVRA
• CONCLUSÕES
ESTRUTURA DA APRESENTAÇÃO
BANCO DE DADOS
O trabalho foi realizado com base em um banco de dados composto inicialmente por 567 furos de sondagem, contendo as seguintes informações:
SIGLA X Y CT REALCE REC. TEST COTA LAPA REALCE P.ESP.CT CZ CT MV CT S CT PCS CT
BG01A 652504 6855614 2.80 97.00 185.90 0.89 55.78 21.08 5.30
BG02 651494 6856694 (*) 81.00 144.21
BG03 651494 6855694 (*) 100.00 173.27
BG04 650394 6855749 1.46 93.00 133.54 0.00 (****) (****) (****) (****)
BG05 652489 6854694 3.35 93.00 210.37 0.81 2.31 64.09 23.34 4.63
BG06 651559 6854659 (*) 98.00 198.33
... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ...
Identificação
Coordenadas
Espessura
Recuperação
Cota Lapa
Densidade
Teor de Cinzas
Matéria Volátil
Enxofre
Poder Calorífico
CORREÇÕES DO BANCO DE DADOS
• As correções realizadas no banco de dados tiveram como objetivo identificar informações não confiáveis e adequação à estrutura de arquivos requerida por softwares especialistas.
• Furos que apresentam recuperações menores que 90% e/ou não contendo informações sobre nenhum parâmetro foram descartados.
• Ao final desta verificação, foram mantidos 73% dos dados (414 furos dos 567 iniciais).
MAPA DE LOCALIZAÇÃO DOS FUROS DE SONDAGEM
414 Furos mantidos 153 Furos descartados
18km
10km
MAPA DE LOCALIZAÇÃO DOS FUROS DE SONDAGEM
414 Furos mantidos
18km
10km
MODELAGEM GEOLÓGICA
• A modelagem foi realizada considerando o depósito estratiforme, ou seja, uma camada de carvão.
• Além da camada de carvão, o furo é composto por: •Teto imediato: composto por três metros de arenito laminado; •Cobertura: demais litologias entre o teto imediato e a superfície topográfica.
Cobertura
Arenito Laminado Carvão
FUROS DE SONDAGEM
Furos e topografia.
MODELAGEM GEOLÓGICA
• O modelo foi construído no software Minesight®, através do módulo GSM (Gridded Seam Model).
• 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 foram considerados os principais elementos estruturais representados por falhas e diques.
FALHAS DIRECIONAIS PRINCIPAIS E DIQUES
Falhas Diques
40
25
40
40
10
6
ZONAS LIMITADAS PELAS FALHAS PRINCIPAIS
Zona 1
Zona 2
Zona 3
Zona 4
ANÁLISE GEOESTATÍSTICA DO DEPÓSITO
•A variável principal estudada é a espessura da camada de
carvão e as outras informações qualitativas apresentadas
não estavam disponíveis em quantidade suficiente para
serem contempladas no modelo.
•A espessura é a variável determinante para o planejamento
da mina.
•A região em estudo apresenta agrupamento amostral sem
direção preferencial.
COMPARAÇÃO ENTRE OS DADOS
MÉDIA DADOS ORIGINAIS = 3.15 m MÉDIA DADOS DESAGRUPADOS= 2.69 m
ESTIMATIVAS
•Para a geração das estimativas foi utilizada a rotina kt3d do GSLib, juntamente com os dados coletados na variografia. Os blocos foram definidos com dimensões de 50m x 50m.
Média Desagrupados
Média Estimados
2.69 m 2.53 m
ANÁLISE DO ERRO
MÉDIA = 0.02 CORRELAÇÃO >0.7
ANÁLISE DA REGIÃO
O valor da espessura média estimada de 2,53 m foi obtida considerando toda a região amostrada, mas este valor não representa a espessura média das zonas de interesse. Ao excluir os blocos que estavam fora das zonas, a média obtida foi de 3,1 m, valor que foi utilizado nas definições do planejamento.
QUANTIFICAÇÃO DE RECURSOS
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.
Estimativa de Volume e Massa
RECURSOS:
2000m - Inferido
1000m - Indicado 500m - Medido
246.7 Mt 46.0 Mt 22.0 Mt
292.7 Mt
314.7 Mt
MODELO DE BLOCOS
MODELO DE BLOCOS
Carvão
Teto imediato
Cobertura
Falha
PLANEJAMENTO DE LAVRA
GEOLOGIA DO DEPÓSITO
Rocha Densidade (t/m³)
Minério 1,99
Estéril 2,5
PARÂMETROS GEOMECÂNICOS
Rocha UCS
(Mpa) RQD Rugosidade Água
Em (MPa)
σcm
(MPa)
c (MPa)
Φ (°)
Carvão 4 - 40 16 - 97 baixa a alta seco 2241.38 4.97 1.38 17.18
Arenito Laminado
9.6 - 105 25 - 90 baixa a alta seco 9753.87 13.36 4.38 33.20
MÉTODO DE LAVRA - EDUMINE
A mina irá produzir 2,5 milhões de toneladas carvão ROM por ano. Isso representa 514 t/h de carvão para atender a demanda anual, equivalente a 258 m³/h de carvão.
PRODUÇÃO ANUAL
Total de turnos 4
Horas/turno 6
Horas efetivas/turno 5.4
Dias trabalhados/ano 300
Horas produtivas/ano 4860
ACESSO PRINCIPAL
Inclinação 10°
Profundidade (m) 80
Comprimento (m) 460,77
Largura (m) 6,5
Altura (m) 3
POÇO DE EXAUSTÃO O poço de exaustão terá cerca de 3.1 m de diâmetro e está locado ao lado do plano inclinado. O poço além de servir de saída de ar contaminado será também escolhido como saída de emergência no caso de obstrução do plano inclinado ou dos acessos ao mesmo.
Poço de exaustão
Plano inclinado
DIMENSIONAMENTO DOS PILARES
Densidade média do maciço rochoso (MN/m³)
0.025
Resistência uniaxial da rocha
intacta (MPa) 20
Resistência à compressão do
maciço rochoso (MPa) 4.97
Classificação geomecânica (RMR) 40
Para realização dos cálculos foram utilizados os seguintes parâmetros geomecânicos:
DIMENSIONAMENTO DOS PILARES
• Largura da galeria - previamente definida em 6 m;
• Largura do pilar - determinada em função da cobertura;
• Altura do pilar - determinada em função da espessura da camada de carvão;
• Espessura da cobertura - responsável pelo cálculo da resistência do pilar ;
Mapa da cobertura
Histograma da Cobertura
DIMENSIONAMENTO DOS PILARES
Para o cálculo com as dimensões dos pilares, foi necessário separar o depósito em faixas de cobertura de 50 m. ENTRADA DE DADOS
Cobertura (m) Espessura Média (m) Número de Dados Variação da Espessura
(m)
0-50 3.64 507 0.036
50-100 3.44 2278 0.034
100-150 3.17 2381 0.032
150-200 2.98 3888 0.030
200-250 3.01 6379 0.030
250-300 2.95 3313 0.030
300-350 2.80 1432 0.028
350-400 2.66 539 0.027
CORRELAÇÃO DAS VARIÁVEIS
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
ess
ura
(m
)
Cobertura (m)
Cobertura x Espessura
PILARES PERMANENTES E TEMPORÁRIOS
•Pilares permanentes - estão locados nos eixos principais de acesso, nas localidades do plano inclinado e do poço de ventilação, são pilares de desenvolvimento.
•Fator de segurança utilizado 2.2;
•Pilares temporários - são os que devem permanecer durante o período de lavra do painel em que se encontram, ou seja, são pilares de produção.
•Fator de segurança utilizado 1.8.
PILARES PERMANENTES E TEMPORÁRIOS
0
5
10
15
20
25
30
35
40
45
50 100 150 200 250 300 350 370
La
rg
ur
a d
o p
ila
r (
m)
Cobertura (m)
Cobertura x Largura do pilar
Temporários
Permanentes
RECUPERAÇÃO DE LAVRA
0%
10%
20%
30%
40%
50%
60%
70%
11 13 17 21 25 29 31 32
Re
cup
era
ção
de
lavr
a (%
)
Largura do pilar (m)
Recuperação de lavra x Largura do pilar
RECUPERAÇÃO DE LAVRA
• As recuperações de lavra abaixo de 35% ocorrem onde a cobertura está acima de 250 m e os pilares possuem grandes dimensões, com larguras maiores de 25 m; • Área do pilar: 625m² • Volume do pilar: 1875m³
Pilares muito grandes para sustentar o maciço
Mapa das recuperações
Histograma das recuperações
Recuperação abaixo de 35%
Mapa das recuperações
RECUPERAÇÃO DE LAVRA
Total de carvão da área azul (t)
143,972,857.46
Total de carvão lavrável da área (t)
60,247,312.44
Recuperação de lavra 42%
PROJETO DA MINA SUBTERRÂNEA
Poço de ventilação
Plano inclinado
Eixos de acesso e ventilação
Painel de produção
PROJETO DA MINA SUBTERRÂNEA
PROJETO DA MINA SUBTERRÂNEA
PROJETO DA MINA SUBTERRÂNEA
CONCLUSÕES
As ferramentas disponíveis para a modelagem, avaliação do recurso e para o planejamento, permitem simular diferentes cenários que são indispensáveis para o estudo destas áreas integradas e da influência dos fatores que são determinantes no aproveitamento do depósito. Devido às pequenas recuperações de lavra fica a sugestão de continuidade do estudo do projeto visando um maior aproveitamento do recurso.
AGRADECIMENTOS
OBRIGADA!
SUBMINAS
Subcentro dos
estudantes de
Engenharia de Minas