Departamento de Ciências
Tecnológicas e Engenharias
Noções de Minas
•Idade da Pedra 450.000 a 4.000 AC
•Idade do Bronze 4.000 a 1.500 AC
•Idade do Ferro 1.500 AC a 1.780 DC
•Idade do Aço1.780 a 1.945
Idade da Pedra
•Utensílios de pedra lascada, flint, grafite
•Surgimento da cerâmica
•Metais Nativos-Ouro, Cobre
•Escavações em rochas duras
Idade do Bronze
•Utensílios metálicos
•Primeira mineração: turquesa
•Primeira fundição: cobre na China
•Utensílios de ferro: Egito
•Artefactos de ouro na América: Incas
Idade do Ferro
•Surgimento do aço: meteoritos na Grécia
•Império Romano: Indústria mineira, carvão
mineral, legislação
•Período de trevas e renascimento cultural
Breve História da Técnica e Tecnologia Mineira
Renascimento
•Primeira mineração na América
•Primeiro uso de bombas de ar
•Primeira utilização de explosivos: Hungria
•Primeira escola de minas: Joachimstal,
Idade do Aço
•Revolução industrial : 1780
•Tecnologia actual
Mineral-minério:
Mineral que carrega os constituintes valiosos ou desejados de qualquer depósito de minério.
Ganga:
Conjunto de minerais inúteis que ocorrem com os minerais minérios.
Relação estéril/minério (R):
Pode ser definida como a quantidade de estéril a remover por cada 1 tonelada de minério de modo a permitir o acesso a substância mineral útil, que se deseja extrair.
Assim a opção de se lavrar subterraneamente ou a céu aberto depende de se ultrapassar ou não a relação de mineração limite.
Empolamento: o solo após de ser removido ou escavado do seu estado natural este
perde a sua propriedades de compacidade experimentando este uma expansão volumétrica e em alguns casos muito considerável
Chama-se factor de empolamento Φ1=( ỵs / ỵn ) < 1 assim temos:
ỵs < ỵn e Vs > Vn ys e yn- massa específica solta e massa específica
natural
Conceitos Importantes:
Teor do Minério T = MM/M
Onde,
MM - Mineral minério (substância mineral útil ao homem que possui valor económico);
M - Minério (Rocha que hospeda a mineralização, ou seja, rocha que contem o mineral-minério
Teor de Corte (Tc) (Exploração a céu aberto) :
É o teor capaz de pagar sua extracção, tratamento, bem como seus custos indirectos e financeiros, não auferindo nenhum lucro e também não suportando a remoção de nenhum estéril associado (ao bloco).
Teor mínimo ou marginal (Tm) :
E´ aquele teor que paga apenas os custos de beneficiamento, além dos custos indirectos e financeiros subsequentes corresponde ao bloco que já foi explorado que, em lugar de ser jogado ao “bota-fora”, é levado à usina de beneficiamento, extraindo-se o elemento valioso, não dando nem lucro nem prejuízo.
Conceitos Importantes:
• Teor de utilização (Tu):
O conceito de teor de utilização (tu) tem aspectos a ver com
estabelecimento do contorno final da cava, planeamento sequencial da exploração, beneficiamento do minério e fluxo de caixa da Empresa.
Teor limite (Tl) (Exploração subterrâneo):
É o menor teor que compensa economicamente a Exploração subterrânea.
Teor médio do bloco (Ti): Feita a análise de todos os teores das diversas
amostras , é estipulado o teor médio de um bloco, região e/ou de toda mina.
Teor Diluido:É o teor resultante da operação de desmonte.
Td = EC .T/TC Onde,
CMs- Custo de Exploração subterrânea de 1 tonelada de minério.
Cmca- Custo de Exploração a céu aberto de 1 tonelada de minério.
Ce- Custo de extracção do estéril.
Relação de Mineração Limite (Rl) = CMs.- Cmca
Ce
Esta relação é um dos valores fundamentais de qualquer planeamento
de exploração, assim como os denominados teores .
Método de Exploração:
conjunto de processos utilizados de forma sistemática e coordenada
com o propósito de remover de uma fracção do jazigo a substancia útil
que contem, com seu aproveitamento mais completo, seguro e
economicamente viável.
Recursos Minerais:
Substâncias de ocorrência natural, encontrada em concentrações
anómalas locais, de natureza inorgânica, com composição química e
estrutura atómica definidos, gozando de propriedades físicas
determinadas e que possam ser extraídos da terra, tendo utilidade
como matéria prima para a indústria de transformação. Combustíveis
fósseis são geralmente incluídos neste grupo mas não são realmente
minerais, já que são de origem orgânica.
Reserva de Minério:
Reserva Mineral é a parte do recurso mineral para a qual
demonstra-se viabilidade técnica e económica para produção.
Recurso Mineral Inferido
É a parte do Recurso Mineral para a qual a tonelagem ou volume, o teor e/ou qualidades e
conteúdo mineral são estimados com base em amostragem limitada e, portanto, com baixo nível de confiabilidade. A inferência é feita a partir de informaçõeses suficientes (geológicas ou geoquímicas
ou geofísicas, utilizadas em conjunto ou separadamente), admitindo-se, sem comprovação, que haja continuidade e persistência de teor e/ou qualidades, de tal modo que se pode ter um depósito de mérito económico potencial. A pesquisa realizada não é detalhada (as estações de amostragem têm espaçamento relativamente amplo) e pode incluir exposições naturais e artificiais (estas em trincheiras, poços, galerias e furos de sonda).
Recurso Mineral Indicado
É a parte do Recurso Mineral para a qual a tonelagem ou volume, o teor e/ou qualidades, conteúdo mineral, morfologia, continuidade e parâmetros físicos estão estabelecidos, de modo que as
estimativas realizadas são confiáveis. Envolve pesquisa com amostragem directa em estações (afloramentos, trincheiras, poços, galerias e furos de sonda), adequadamente espaçadas.
Recurso Mineral Medido
É a parte do Recurso Mineral para a qual a tonelagem ou volume, o teor e/ou qualidades, conteúdo mineral, morfologia, continuidade e parâmetros físicos são estabelecidos com elevado nível de
confiabilidade. As estimativas são suportadas por amostragem directa em retículo denso (afloramentos, trincheiras, poços, galerias e furos de sonda), de modo que se comprova a permanência das propriedades.
AVALIAÇÃO DE RECURSOS/RESERVAS
Reserva Mineral Indicada (Provável)
É a parcela economicamente lavrável do Recurso Mineral Indicado e, mais raramente, do Recurso Mineral Medido, para a qual a viabilidade técnica e económica foi demonstrada; inclui perdas (e diluição) com a lavra e o beneficiamento. Avaliações apropriadas, além da viabilidade técnica e económica, são efetuadas compreendendo elementos modificadores, tais como factores legais, ambientais e sociais. As avaliações são demonstradas para a época em que se reportam as reservas e razoavelmente justificadas.
Reserva Mineral Medida (Provada)
É a parcela economicamente lavrável do Recurso Mineral Medido, incluindo perdas (e diluição) com a lavra e o beneficiamento, para a qual a viabilidade técnica e económica encontra-se tão bem estabelecida que há alto grau de confiabilidade nas conclusões. Os estudos abrangem análises dos diversos elementos modificadores (tais como lavra, metalurgia, economia e mercado, factores legais, ambientais e sociais) e demonstram que, na época em que se reportaram as reservas, sua extração era claramente justificável, bem como adequadas as hipóteses adoptadas para investimentos.
Método das Secções Geológicas
S1
S2
S3
Traçado de Contornos
Contorno Zero: é o contorno externo
(espaço ½ entrepoços)
Contorno Industrial: é o limite entre as partes do
corpo mineralizado onde se cumprem as
condições industriais e os sectores onde estas
não se cumprem
.(espaço ½ entre o contorno externo e interno)Contorno interno: é o sector onde se cumprem
Escolha do Método de Exploração
A nível de toda a jazida, a opção do método de Exploração será obtida através da análise das seguintes expressões:
• CMs > CMca + RCe (1) Exploração a céu aberto (a partir da superfície) • CMs = CMca + RCe (2) Exploração indiferente
• CMs < CMca + RCe (3) Exploração subterrânea(a partir do subsolo) Se R>RL e se o respectivo ti ≥ tc, Exploração subterrânea
Se R>RL, com ti<tl não há lavra pois, se houvesse conduziria a prejuízos económicos. Se R<RL e o ti ≥ tc o bloco será lavrado a céu aberto
Se (tm< ti<' tc) aplica-se o conceito de teor de utilização (tu);
Finalmente, por razões de ordem económica, não se aproveita, em hipótese alguma, materiais com teores inferiores ao teor mínimo, sendo, pois, estes blocos
Ex:
RL =8,83;
Tl=0.69%, tc=0,33% e tu=tm=0,29%, por exemplo.
Opções de lavra:
ti=,69% Exploração a céu aberto----ou Subterrânea (indiferente)
tc= 0,33%lavra a céu aberto
não se lavra
tu=tm=0,29%
se lavrar o bloco ele vai p/ usina
CONDICIONAMENTO TOPO-GEOLÓGICO-POSIÇÃO
DO CORPO MINERALIZADO:
-Localização
-Profundidade
-Forma e extensão
-Relação minério/estéril
Factores que condicionam o Método de
Exploração
Factores que condicionam o Método de Exploração
POSIÇÃO
Vantagens :
• A exploração a céu aberto são flexíveis, possibilitando rápidas mudanças no esquema produtivo em tempo muito curto;
• Os métodos de Exploração são mais seguros. Locais com rochas instabilizadas são notados com maior facilidade e o problema pode ser prontamente sanado com relativa facilidade. Os operadores são também mais facilmente vistos pelos seus superiores. Trabalhando-se com grandes equipamentos tem-se um número menor de operários melhor preparados, sendo mais fácil de serem administrados;
• A exploração a céu aberto é mais compatível com operações selectivas. O controle dos teores torna-se mais fácil, deixando para trás alguns blocos de minérios mais pobres ou removendo-os como material estéril;
• O custo unitário da exploração a céu aberto costuma ser apenas uma fracção do custo de uma lavra subterrânea, sendo a mesma explorada em profundidades menores;
• na exploração a céu aberto existe a ausência de problemas envolvendo a ventilação do local de trabalho.
Vantagens e Desvantagens do Método de
Exploração a céu Aberto
Desvantagens
•
Turbação da superfície do terreno, ou seja, em um
empreendimento mineral a céu aberto a degradação do
meio ambiente é considerável;
•
Numa exploração a céu aberto existe uma grande
emissão de poeira, ruídos e diversas vibrações
decorrentes das detonações;
• A exploração a céu aberto tem a necessidade de
movimentação de uma grande massa de material estéril.
Vantagens e Desvantagens do Método de
Exploração a céu Aberto
• PESQUISA- Conjunto de conhecimentos, ferramentas e
técnicas utilizadas para a descoberta e localização do
corpo mineralizado
• PROSPECÇÃO-Reconhecimento geral de uma jazida
mineral, sua avaliação, determinação da extensão e valor
económico do minério localizado.
• EXTRAÇÃO-Exploração do minério
Desenvolvimento de uma Mina
•DESCOBERTURA:
–Remoção do solo (vegetal e estéril)
•OPERAÇÕES UNITÁRIAS:
–Desmonte de rochas
–Carregamento
–Transporte
Operações Unitárias
Desmonte de Rochas:
•Desmonte Mecânico
–Intermitente
–Contínuo
Características do Desmonte Mecânico:
Limitado à remoção do solo vegetal, cobertura de rochas
de pouca e dureza média principalmente se bastante
intemperizadas ou fracturadas.
-Auxiliada por ripagem ou por explosivos.
•Características do Material Desmontado
–Empolamento
–Ângulo de repouso
Equipamentos de Desmonte Mecânico:
•INTERMITENTE Equipamentos cíclicos: são intermitentes, de
concha simples (únicas) e realizam a escavação segundo um
ciclo bem definido. Nesta categorias encontram: draglines,
shovels, pás carregadeiras, scrapers, tratores de lâmina ou
esteira(rippers), etc.
–Shovel, Dragline, Retroescavadeira
•CONTÍNUO: possuem conchas múltiplas que realizam
escavação contínua. Nesta categorias e encontram: bucket
wheel, bucket chain e os“mineradores contínuos
–Escavadeira de rodas(Bucket wheel excavator) E Mineradores
contínuos
Equipamentos Auxiliares e Específicos
•Trator de Esteira(bulldozer)com ou sem
ripper
•Motorscraper
•Caminhões
•Outros
Selecção e Dimensionamento dos equipamentos:
•JAZIDA
–Características do solo e rochas
–Método de lavra a ser empregado
–Escala de produção
•EQUIPAMENTO
–Capacidade Volumétrica da Caçamba
–Capacidade Mássica do Equipamento
–Ciclos Operacionais
Equipamentos de escavação de conchas simples:
Shovel (Pá) hidráulica
Mecanização e Equipamentos
Retroescavadeira
Mecanização e Equipamentos
Conchas Múltiplas
Mecanização e Equipamentos
Equipamentos Auxiliares e Específicos
Bulldozer
Mecanização e Equipamentos
Equipamentos Auxiliares e Específicos
Mecanização e Equipamentos
Equipamentos Auxiliares e Específicos
PÁ
Escavações Mineiras a céu Aberto:
Trincheira: é uma escavação com a secção
transversal em forma de trapézio destinada a
abertura da jazida para a sua extracção, drenagem e
exploração.
Canteira: conjunto de escavações mineiras para a
extracção de minério a céu aberto, e estas podem
atingir uma profundidade até 500 m. pág.21
Escavações Mineiras
Escavações Mineiras
Escavações Mineiras
por bancadas
•
ℎ𝐵 - Altura da bancada;
•
𝑏 - Largura da bancada;
•
𝛼𝐵 - Ângulo da face da bancada (Ângulo do Talude);
•
𝛼𝑅 - Ângulo de inter-rampa;
•
𝛼0 - Ângulo global da cava/encosta;
•
ℎ𝑅 - Altura máxima da inter-rampa;
•
𝑟 - Largura da rampa;
•
ℎ0 - Altura máxima global da cava/encosta.
Escavações Mineiras
por bancadas
Escavações Mineiras
por bancadas
hB-A altura das bancadas é determinada, geralmente em função do tamanho do equipamento de escavação e carregamento, das características do maciço, das exigências de selectividade e do resultado
b-A largura da bancada 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 (DNPM, 2004).
De acordo com Torres (2013) a largura das bancadas estão directamente ligadas à altura das mesmas.
Equação 4.4.1.1
b = 4,5m + 0,3.h𝑏
Onde: b - Largura da Bancada; hb - Altura da bancada adoptada.
Segundo o DNIT (2009) a largura do patamar de um corte deve possuir no mínimo 4 m de comprimento, visando à segurança do empreendimento e do operador que executa o corte.
Escavações Mineiras
por bancadas
𝛼𝐵-Ângulo da Face da Bancada (Ângulo do Talude)
Por princípio, um ângulo de talude deve ser tal que permita a continuidade das operações que se realizam em seu nível ou em níveis inferiores e superiores. Ou, em outras palavras, um talude deve permanecer estável enquanto durarem as operações de lavra e após seu fechamento (DNPM, 2004). Portanto deve-se ter em conta os parâmetros geotécnicos envolvidos.
Ângulos de taludes:
Padrões usuais das inclinações de acordo com Marangon. Fonte: (MARANGON, 2010). 45º - No caso de solos não coesivos ou coesivos médios;
60º - No caso de solos coesivos resistentes; 80º - No caso de rocha.
As rampas devem ter uma inclinação no máximo de 20% e normalmente próximo a 12% (TORRES, 2013).
