PROJETO CONCEITUAL DE APROVEITAMENTO ECONÔMICO DE CAMADAS DE CARVÃO UM ESTUDO DE CASO

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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

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• BANCO DE DADOS

• MODELAGEM GEOLÓGICA

• ANÁLISE GEOESTATÍSTICA DO DEPÓSITO • PROJETO DE LAVRA

• CONCLUSÕES

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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

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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).

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MAPA DE LOCALIZAÇÃO DOS FUROS DE SONDAGEM

 414 Furos mantidos

 153 Furos descartados

18km

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MAPA DE LOCALIZAÇÃO DOS FUROS DE SONDAGEM

 414 Furos mantidos

18km

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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

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FUROS DE SONDAGEM

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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.

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FALHAS DIRECIONAIS PRINCIPAIS E DIQUES

 Falhas  Diques 40 25 40 40 10 6

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ZONAS LIMITADAS PELAS FALHAS PRINCIPAIS

Zona 1

Zona 2 Zona 3

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•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.

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COMPARAÇÃO ENTRE OS DADOS

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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

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ANÁLISE DO ERRO

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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.

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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%

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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

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MODELO DE BLOCOS

Carvão

Teto imediato Cobertura

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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

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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

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ACESSO PRINCIPAL

Inclinação 10° Profundidade (m) 80 Comprimento (m) 460,77 Largura (m) 6,5 Altura (m) 3

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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

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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:

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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 ;

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Mapa da cobertura

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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

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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 e ssu ra (m ) Cobertura (m) Cobertura x Espessura

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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.

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PILARES PERMANENTES E TEMPORÁRIOS

0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 100 150 200 250 300 350 370 Larg u ra do pil ar (m ) Cobertura (m)

Cobertura x Largura do pilar

Temporários Permanentes

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RECUPERAÇÃO DE LAVRA

0% 10% 20% 30% 40% 50% 60% 70% 11 13 17 21 25 29 31 32 R e cu p e raç ão d e la vr a (%) Largura do pilar (m)

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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

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Mapa das recuperações

Histograma das recuperações

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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

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Poço de ventilação Plano inclinado Eixos de acesso e ventilação Painel de produção

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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.

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OBRIGADA!

SUBMINAS Subcentro dos estudantes de Engenharia de Minas sarahguazzelli@hotmail.com taiscamara@gmail.com