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.
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> E sp 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):
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 L ar gu ra d o p il ar (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 Re cu p er aç ão d e lavra ( % ) 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
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