Métodos de LavraMinas a céu aberto e subterrâneas

GrupoCarolina BittencourtLeonardo LealTiago RibeiroLarissa CarvalhoBruno Moura

Minas a céu aberto A lavra a céu aberto compreende todos

os serviços de aproveitamento do material útil da jazida executada na superfície ou em aberturas amplas, não recobertas por rochas.

Pedreiras

Preparação e Decapeamento

Nessa fase, é importante se preservar parte do solo removido para posterior recuperação da área degradada pela lavra. Dessa forma, é recomendável que seja reservada uma área para estocagem de solo durante o planejamento das operações. As espessuras das coberturas de solo residual, bem como o desenvolvimento dos horizontes do solo, variam muito de região para região, dependendo das condições climáticas e de relevo. Em alguns locais, espessas coberturas de solo requerem um manejo mais apropriado nas operações de decapeamento.

Perfuração A correta execução da perfuração,

assegurando que os furos efetivamente sejam desenvolvidos segundo o plano de fogo, mantendo a malha estabelecida, a correta inclinação e retilinidade são condições essenciais para garantir que os objetivos do desmonte sejam alcançados.

Diversas técnicas de perfuração são empregadas nas pedreiras, variando muito no porte dos equipamentos, mas, de um modo geral, no Brasil ainda são adotados, na maioria das operações, equipamentos de pequeno a médio porte. Na indústria de produção de brita é utilizado principalmente o método de perfuração de rochas à percussão. As mais importantes variações dessa técnica compreendem os sistemas: percussão down-the-hole (DTH) ou perfuração de fundo de furo, percussão tophammer ou perfuração com martelo de superfície e perfuração pelo sistema COPROD (método desenvolvido pela Atlas Copco). Além da perfuração por percussão, podem ser utilizados métodos rotopercussivos incluindo perfuração por trituração e rotação, por corte e rotação e por rotação e abrasão (perfuração adiamantada). Essas últimas técnicas são muito menos utilizadas e a perfuração adiamantada tem uso basicamente na exploração dos maciços rochosos.

Carregamento e Transporte O carregamento e transporte em

pedreiras, tradicionalmente, é feito com o sistema carregadeira frontal/caminhão . Outras opções de equipamentos para o carregamento incluem retroescavadeiras. O transporte por caminhão vai desde a frente de lavra, até a planta de britagem e depois para o mercado consumidor.

Método por Bancadas

Método aplicado em camadas horizontais próximas à superfície. Neste caso, o estéril é removido, formando uma pilha próxima ao local de extração do minério. Cabe destacar que os cortes de taludes necessários ao aprofundamento da mina movimentam grandes quantidades de terra e estéril de cobertura para a operação da lavra. Este material retirado pode gerar grandes impactos ambientais, necessitando assim que sejam adotados controles operacionais, visando evitar riscos ao meio ambiente.

Na imagem anexada a mina é de extração de diamante no Canada;

O método de carregamento é por cabos aéreos;

A lavra por bancadas é aplicada quando a jazida tem dimensões verticais e horizontais grandes, obrigando a retirada do minério em bancadas, bancos ou degraus. Apresenta grande vantagem econômica, pois a drenagem é natural por gravidade (no caso de lavra em encosta), o transporte é geralmente descendente e os volumes de decapeamento são pequenos, embora isso não ocorra sempre

A lavra por bancadas pode ser tanto em encosta quanto em cava. A lavra em encosta está acima do nível de escoamento da drenagem, e se faz sem acumular água. Já a lavra em cava está abaixo da cota topográfica original, tornando a mina um grande reservatório, necessitando-se de bombeamento para o esgotamento da água.

O uso de explosivos e sua correta aplicabilidade é que vão proporcionar a fragmentação da rocha na granulometria desejada e permitir a conformação das bancadas e demais parâmetros inerentes a este método

Berma - A berma é feita para a divisão do talude geral, quebrando sua continuidade, com dimensões e posicionamento em níveis adequados, também servindo de acesso aos diferentes níveis.

Praça - A praça da mina é a maior área de manobras dos equipamentos ou a área de cota inferior e que dá acesso a todas as frentes da mina. Em uma mesma mina pode haver mais de uma praça, localizadas em cotas diferentes.

Bancada - Porção da rocha formada por duas bermas consecutivas, tendo um ângulo de talude próprio e onde é possível realizar o desmonte da rocha.

Ângulo geral de talude (a) - É definido como o ângulo que uma reta que passa pelas cristas dos bancos faz com a horizontal. Este ângulo é calculado com base na mecânica das rochas, e o seu

cálculo foge aos objetivos aqui proposto

Ângulo de talude entre bermas, ou bancos de lavra (b) - É definido como o ângulo que a face do banco faz com a horizontal. O seu valor é definido em função do equipamento de escavação e do material a ser escavado, e deve ser de tal grandeza que a face do banco permaneça estável por um período no mínimo igual ao período de operações naquele banco.

Ângulo da berma (g) - É definido como o ângulo que o piso da berma faz com a horizontal. O seu valor deve ser tal que permita o escoamento das águas de chuva e subterrâneas para a canaleta “C”, sem provocar erosão do piso da berma.

Canaleta (C) - É posicionada longitudinalmente ao pé de cada banco, destinada a coletar as águas acima referidas e conduzí-las para fora da área de lavra. Estas canaletas devem ser posicionadas em uma distância adequada dos pés dos bancos de tal maneira que não sejam obstruídas por um eventual desmoronamento da face do banco superior.

Largura da berma (L) - É dimensionada de maneira tal que permita o acesso de equipamentos destinados à remoção dos materiais desmontados, mas evitando que os materiais desmontados atinjam níveis inferiores.

Altura da bancada (H) - Parâmetro de grande importância na segurança e economicidade das operações. Deve ser tal que qualquer perturbação do equilíbrio dos níveis tenha efeitos apenas locais, além de adequado ajuste entre a escala de produção desejada e os equipamentos de lavra disponíveis.

Ângulo de caída das canaletas. (d) - É dimensionado de tal forma que as águas coletadas nos pisos das bermas possam ser conduzidas para fora da área da mina sem erodir o fundo das canaletas.

LAVRA A CÉU ABERTO COM BANCADAS E DESMONTE MECÂNICO

Este método tem os mesmos princípios e parâmetros do descrito anteriormente. Sua variação está justamente na forma do desmonte da rocha. Enquanto na metodologia anterior aplicam-se os princípios e a força dos explosivos, neste método somente a força mecânica das escavadeiras, pás-carregadeiras ou tratores, é suficiente para desagregar o insumo mineral. As operações unitárias também se concentram no desmatamento, decapeamento, desmonte do bem mineral por escavação direta, carregamento e transporte. Os equipamentos utilizados também são os mesmos, sem a necessidade de explosivos e seus acessórios.

LAVRA A CÉU ABERTO COM LAVRA POR TIRAS

A lavra a céu aberto por tiras é utilizada principalmente em jazidas com predominância de camadas horizontais (stratabound), com espessuras de minério menores em relação às grandes dimensões laterais. É semelhante à lavra por bancadas, diferindo num aspecto: o capeamento não é transportado para um bota-fora ou pilhas de estéril, mas depositado diretamente nas áreas adjacentes já lavradas.

Às vezes a mesma máquina faz a escavação e o transporte do estéril, em uma operação unitária. Em alguns casos parte do estéril é transportado por caminhão para fora da mina, como a cobertura vegetal, para uso posterior na recuperação da área

A deposição do estéril na cava faz com que este método seja de alta produtividade e de custo mais baixo. Outra vantagem é que o corte fica aberto por um tempo relativamente curto, permitindo trabalhar com um ângulo de talude maior. Da mesma forma, o estéril que será depositado nas áreas escavadas fica por um curto período em espera, possibilitando também o trabalho com um ângulo maior do que o na lavra por bancadas.

As dimensões típicas de uma mina lavrada por tiras variam conforme a geometria das camadas de minério e do capeamento, as características geomecânicas, a produção desejada e equipamentos dimensionados.

A lavra por tiras pode ser aplicada tanto para rochas coesas, que necessitam de desmonte de rocha por explosivo, quanto para rochas friáveis ou brandas, que podem ser escavadas diretamente. A seqüência de operações unitárias é: desmate, decapeamento, desmonte de rocha (com ou sem explosivo), carregamento e transporte.

Os equipamentos e insumos mais utilizados são: tratores, escavadeiras (shovel ou retro), páscarregadeiras, drag-lines, buckets-wheel, perfuratrizes pneumáticas ou martelos manuais, caminhões (fora-de-estrada ou urbanos adaptados); explosivos e acessórios.

Principais vantagens O capeamento não é transportado para as pilhas de estéril,

mas depositado diretamente nas áreas adjacentes já lavradas; Maior produtividade; Pouco intensivo em mão-de-obra; Produção em larga escala; Custo de lavra baixo; Mão-de-obra não especializada, exceto alguns operadores

chave (perfuratriz, dragline, bucket-wheel); Cadência flexível (menos flexível que na lavra por bancadas);

Permite boa estabilidade dos taludes, (o corte fica aberto por pouco tempo);

Desenvolvimento e acessos simples; Segurança e higiene satisfatórias; Atrativo em termos de meio ambiente.

Pratica atual na classe de Substâncias

Face às características dos jazimentos de argilas e areias, a lavra por tiras na RMC é aplicada nestes casos. Entretanto, como nas situações anteriores, há lavras que aplicam bem os princípios deste método, e a maioria, onde os trabalhos não são devidamente orientados.

No caso das areias, a principal falha que se verifica é o dimensionamento das cavas, não obedecendo a padrões geométricos e sendo de extensões muito amplas. Isto implica em dificuldade de recuperação ambiental, maior custo de lavra e dificuldade no traçado do trajeto dos equipamentos.

Desmonte HidráulicoConsiste em utilizar a força

hidráulica, essencialmente água, nas frentes de trabalho para o

desmonte do minério. Mina de ouro em Potrugal Minério retirado:ouro

Equipamentos: Monitor Bombas de alta

preção

Flanco Mina de Carajás Minério retirado:

ferro

Equipamentos: Caminhões de alta capacidade, carregadeira, retroescavadeira...

Mina Subterrâbea

Método com Abatimento• Abatimento por Sub-níveis (Sublevel Caving)

• Abatimento por Blocos (Block Caving)• Longwall

Em geral, os métodos com realces auto-portantes são empregados sempre que possível, tanto no Brasil como no contexto internacional, dado seu menor custo de lavra.

Câmaras e Pilares• É um método que se presta bem à mecanização, desde que a espessura da

camada permita a operação de equipamentos em seu interior - cerca de 1,8m - com diluição aceitável.

• A perfuração, quando em rochas duras, pode ser feita através de carretas de perfuração tipo jumbo ou de marteletes pneumáticos. Em geral são utilizados furos com diâmetros entre 40 a 45mm (marteletes) ou 45 a 51mm (jumbos). Nasrochas brandas como no carvão é utilizada perfuração rotativa.

Transporte

O transporte pode ser feito a partir dos próprios realces, por shutle cars descarregando em correias transportadoras ou por vias de transporte abertas na lapa para este fim através de caminhões ou trens que podem receber o material desmontado. Os caminhões são rebaixados e articulados e variam em capacidade, normalmente de 15t a 50t.

Método de Subníveis• Esse método permite grande variação em sua

aplicação, razão da sua ampla utilização no Brasil.

• Uma variante bastante popular é a conhecida como a do método dos sub-níveis com furos longos, LHOS (long hole open stope), onde são usados furos de diâmetro largo, 115mm ou 150mm, em geral descendentes e se tem entre dois e três sub-níveis (um no piso e os demais no topo). Não é utilizado no Brasil.

• A perfuração pode ser descendente, ascendente ou radial, em torno dos subníveis, os diâmetros variam de 51mm a 150mm, com perfuratrizes de topo ou de fundo de furo, eletro-hidráulicas ou pneumáticas.

• A carga e transporte são feitos através de LHDs e caminhões, com preferência para os equipamentos de maior porte, sempre que possível. No caso de arranjos longitudinais sem pontos de extração, é necessário o uso de equipamentos dotados de controle remoto para a carga do material desmontado.

• O método é empregado no Brasil em vários locais:

• −Fazenda Brasileiro, ouro, da CVRD, em Teofilândia, Bahia, na variante sublevel retreat;

• − Fortaleza de Minas, níquel, do grupo Rio Tinto, em Passos, Minas Gerais, na variante sublevel retreat

• − São Bento, ouro, da Eldorado, em Barão de Cocais, onde é aplicado com enchimento posterior dos realces;

• − Minas da Mineração Vale do Jacurici, cromita, em Andorinhas, Bahia, utilizando sublevel retreat.

Recalque

É um método que não se presta bem à mecanização. A relação entre as dimensões dos equipamentos de perfuração e a espessura e inclinação da camada definem a diluição: desde que a espessura da camada permita a operação de equipamentos em seu interior, opera-se com diluição aceitável. É um método possível de ser aplicado em realces de pequena espessura.

A perfuração costuma ser feita através de carretas de perfuração tipo jumbo ou mini jumbos, carretas tipo wagon drill, eletro-hidráulicas ou pneumáticas ou de marteletes pneumáticos. Em geral são utilizados furos com diâmetros entre 40 a 45mm (marteletes) ou 45 a 51mm (jumbos e wagon drills).

• O método foi empregado no Brasil em algumas minas metálicas:

• − várias minas de Morro Velho, ouro, hoje da Anglogold, na região de Nova Lima, Minas Gerais, atualmente em revisão dos projetos;

• − São Bento, ouro, da Eldorado, em Santa Bárbara, Minas Gerais;

• − Itapicuru, da Anglo American, em Jacobina, Bahia, hoje paralisada.

• São todas minas semi-mecanizadas.

Corte e Enchimento• É um método que permite lidar com variações

quanto à continuidade e homogeneidade da qualidade do minério, provendo diluição e recuperação aceitáveis.

• Caso o material de enchimento seja estéril (do desenvolvimento ou outra fonte), configura-se o enchimento dito mecânico, que pode ser feito com ou sem a adição de cimento. Quando o material de enchimento é o rejeito do beneficiamento (backfill), cimentado ou não, configura-se o rejeito hidráulico.

Abatimento por Subníveis

• A perfuração é ascendente, feita, em geral, com furos de diâmetro mais largo, entre 76mm e 102 mm. A carga e o transporte são feitos por equipamentos semelhantes aos utilizados no método dos sub-níveis, com preferência para os de maior porte, sempre que possível.

• No Brasil, o emprego desse método ocorre nas minas de cromita da Mineração Vale do Jacurici, em Andorinhas, Bahia. Foi adotado na Mina de Fazenda Brasileiro, de ouro, da CVRD, em Teofilândia, também na Bahia, na porção mais superficial, onde se usou a variante com recalque. O método vem sendo aplicado em algumas situações na Mina Caraíba.

Abatimento por Blocos• A carga e o transporte são feitos por equipamentos

semelhantes aos utilizados no método dos sub-níveis, com preferência para os de maior porte.

• É um método pouco popular, sendo usado por excelência nos pórfiros de cobre do Chile. Não foi até agora empregado no Brasil. É o método que está sendo adotado nas maiores minas do mundo como Palabowra, na África do Sul, e El Teniente, no Chile, lavrando-se minérios com teores de 0,7 a 1,0% de cobre.