3.1) INTRODUÇÃO:
MINERAÇÃO (LAVRA) – É a fase do verdadeiro aproveitamento industrial da jazida, isto é, o conjunto de trabalhos de desmonte e extração do material visado e das operações necessárias à manutenção da segurança desses serviços, incluído aí os cuidados com a proteção da natureza que impõem serviços de recuperação das agressões indispensáveis provocadas pela mineração, com vistas a minimizar os impactos e evitar a degradação e poluição do meio ambiente. Pode também ser chamada de EXPLOTAÇÃO.
Pelo caráter relativo do conceito de minério, o que é minério hoje, pode não o ser amanhã e o que não é minério, nas atuais condições econômicas e de mercado, pode vir a se tornar minério. Assim, evidencia-se que a mineração é uma etapa do desenvolvimento econômico, no processo civilizatório que o homem criou para seu sistema de sobrevivência. Como tal, deve ser reconhecida legalmente e constar dos planos de desenvolvimentos regionais dos governos, com o peso que lhe é devido neste papel de suporte da civilização que desempenha. É bom lembrar o que diz a sabedoria popular:...”minério não dá duas safras” ...- são recursos esgotáveis que devem ser aproveitados em certo estágio de desenvolvimento econômico da região e que podem ser perdidos e deixarem de gerar riquezas para a humanidade, se não o forem em época adequada. Lembrar o conceito dinâmico de ...conservação dos recursos minerais...
Posto que no item sobre desenvolvimento ficou caracterizada a imprecisão dos termos e das definições legais, repetiremos para enfatizar o seguinte:
“Entende-se por explotação (lavra) o conjunto de operações coordenadas, com a finalidade de aproveitamento industrial da jazida, desde a extração das substancias minerais úteis que contiver, até o beneficiamento das mesmas”...Notar: ...a começar da extração das substancias minerais úteis... e também: ...até o beneficiamento...
3.2) OS MÉTODOS DE EXPLORAÇÃO
CONCEITUAÇÃO – Método de lavra é a coordenação do conjunto do trabalho, para a retirada mais completa, mais econômica, mais segura e mais rápida do minério ou massa mineral. Obviamente o método mais eficaz para certa situação será aquele que minimize os problemas atendendo aos requisitos acima citados.
O objetivo da mineração é, pois, a extração de substâncias minerais, segura e econômica. As jazidas são usualmente irregulares em forma, espessura, profundidade e valor do minério (teores). Usualmente só uma porção próxima à superfície em um corpo de minérios é economicamente minerada a céu aberto, podendo ser então lavrada em cava ou em flanco pelos sistemas convencionais de lavra a céu aberto, seguindo-se com lavra subterrânea (Figura 1). Para completar a extração do minério da jazida podem ser empregados métodos da lavra subterrânea. Noutros casos o corpo de minério é profundo e não é econômica a lavra a céu aberto, restando então apenas o recurso de lavra subterrânea (Figura 2). O sistema de lavra mais eficaz para dada situação associa requisitos diversos para minimizar os problemas, fazendo o controle do terreno (paredes e céu de mina; fraturamento e recalque), ao tempo em que remove para a superfície o minério desmontado, na razão desejada, atendendo ás imposições econômicas de gerar a margem de lucro desejada, para que a lavra continue e remunere o capital empregado.
O desenvolvimento de um método de lavra é governado por fatores geológicos, ambientais, recursos disponíveis e a tecnologia acessível.
Conforme o tipo de mineração devemos considerar os métodos de Exploração a céu aberto e os métodos de Exploração subterrânea.
Dentre os de lavra a céu aberto devem ser destacados, pelas peculiaridades, os de lavra de pláceres, lavra de petróleo, lavra de enxofre, lavra na plataforma continental, etc.
Sondagem Subterrânea
PLANTA: Pesquisa no Nível: sondagem rotativa Sondagem rotativa em superfície
Sondagem rotativa em superfície Sondagem rotativa Galeria de pesquisa subterrânea de detalhe Sondagem Subterrânea NÍVEL I NÍVEL II Corpo de Minério Corpo de Minério Poço Corpo de Minério Corpo de Minério Proto-minério Teor baixo bBaixobaix osecundári a
PERFIL mostrando corpos de minério não aflorantes. Sondagens rotativas: de superfície e subterrânea.
FIGURA 2 – Preparação para a lavra: Pesquisa e desenvolvimento em
mina subterrânea (corpos não aflorantes).
Os métodos de lavra subterrânea são agrupados nas categorias: Métodos de lavra das minas carvoeiras, métodos de lavra das minas metálicas e métodos de lavra das minas de minerais industriais.
SUBTERRÂNEA
Métodos de lavra das minas metálicas; Método a das minas carvoeiras; Métodos das minas de urânio;
Métodos das minas de minerais industriais; Métodos das minas de gemas;
Métodos das minas de pedras ornamentais...
3.2.2) SELEÇÃO DOS MÉTODOS DE EXPLORAÇÃO
A seleção de um método particular para dado corpo de minério é determinada pela comparação entre as limitações e aplicabilidade entre os diferentes métodos. Não há nenhum critério definitivo que possa atender a todas as variações que ocorram na natureza. Usualmente, vários métodos são mais ou menos aplicáveis às características do depósito (teor, tamanho, forma, mergulho e atitude do corpo de minérios, resistência do minério e das rochas encaixantes, etc...). Desses, será escolhido um ou, será derivado outro que melhor atenda às condições geológicas, econômicas e locais. Comumente, o método empregado será uma adaptação das várias práticas. Suponha-se que para dada situação existam dois métodos que possam ser aplicados: o método A, de maior recuperação e que fornece a tonelagem T e o lucro L, e o método B, de menor recuperação fornecendo a tonelagem T’ e o lucro L’, sendo T >T’ e L >L’. Neste caso, os dois métodos se equivalerão quando: TL = T’L’ ou, T’/T = L / L’ podendo-se escrever:
(T – T’) / T = (L’- L) / L; (T – T’) é o que se deixa de retirar se o método B fosse aplicado.
T é o que se poderia retirar aplicando o método A. (T – T’) / T = X é a relação de perda, mas:
X = (L’- L) / L é a proporção que pode ser economicamente abandonada aplicando-se o método B e que depende de (L’- L) / L.
Esta relação é chamada de REGRA DE SMITH e permite uma comparação entre métodos aplicáveis à situação. Vê-se que, aumenta para uma determinada diferença (L’- L), quando L’ for menor. Daí se conclui que a relação de material que pode ser economicamente abandonada decresce para materiais mais pobres (para despesas unitárias de lavra, o lucro diminui). Sob determinadas condições, um método de baixo custo, com reduzida extração pode dar maior lucro total que um método de maior recuperação. Sob outras condições, o oposto pode ocorrer. Obviamente, para as minas marginais que operam na dependência da variação positiva do preço do minério no mercado, não se vai mudar o método com esta oscilação, mas fazer-se um acompanhamento cuidadoso da varia-
ção de mercado e das possibilidade de operação, podendo-se ampliar ou reduzir a produção antes de decidir por suspender a lavra. (A ferramenta moderna para esta escolha é a árvore de decisões - A.I.).
Exemplo de aplicação da Regra de Smith:
Suponha-se que há uma diferença de R$10,00 nos lucros obtidos com um outro método. Diga-se o método A, tem lucro de R$50,00 e o método B, lucro de R$40,00. Os métodos se equivaleriam se a diferença entre ambos fosse de 0,2 ou de 20% do método mais barato em relação ao mais caro. No caso de lucros de R$20,00 e R$10,00, a diferença permissível seria de 50%, isto é, os dois métodos se equivaleriam em lucros quando o mais barato fornecesse apenas metade da extração fornecida pelo mais caro. A mineração, ao tornar utilizável riqueza contida em uma jazida mineral, é impulsionada pelo lucro e só assim se sustenta na concorrência de mercado.
3.2.3) FATORESQUE INFLUENCIAM A APLICABILIDADE DOS MÉTODOS DE
EXPLORAÇÃO
São os seguintes: forma, tamanho, regularidade, mergulho do corpo, o caráter mineralógico e valor do minério, distribuição do minério econômico, resistência e características físicas do minério e das encaixantes, principalmente a capa, relação da jazida com a superfície e com outros corpos ou com corpos e poços existentes na mesma propriedade, classe e capacitação do trabalhador disponível, disponibilidade financeira, legislação trabalhista, etc.
Esses fatores são interdependentes e a sua importância é variável. Os minérios de alto valor usualmente requerem um método seletivo e de custo relativamente alto, para uma completa extração. Os minérios de baixo valor pedem usualmente um método debaixo custo que pode conduzir a uma extração relativamente baixa. Se possível estes métodos devem ser planejados de modo que os minérios pobres e pilares, deixados no primeiro serviço, possam ser recuperados futuramente, caso desejado, pois, os progressos em mineração e nos processos metalúrgicos, constantemente tendem ao aproveitamento de minérios com teores cada vez mais baixos. Também, períodos de altos preços de metais podem permitir a lavra de minérios abandonados em períodos de preços mais baixos.
- Comprimento, largura e espessura do minério determinam as dimensões possíveis das aberturas necessárias à recuperação da RESERVA LAVRAVEL e as características geomecânicas do maciço, minério e encaixantes, definem o quanto desta reserva poderá ser lavrado com o método escolhido (RESERVA RECUPERÁVEL).
- Mergulho do depósito, determina o maior ou menor aproveitamento da força da gravidade na operação.
- Mergulo do corpo de minério, determina o uso da gravidade nas operações.
- Profundidade de operação, permite notar que geralmente o fraturamento se acentua com a profundidade e as aberturas via de regra se tornam mais frágeis e tendem a ser necessário o emprego de enchimento ou abatimento.
- Fator tempo e alterabilidade permitem verificar que a tensão / deformação, ou melhor, a resistência das rochas, tende a diminuir com o tempo e com a alteração das rochas (oxidação, etc...).
- Teor de minério: minérios de baixo teor, baixo valor, exigem métodos menos seletivos, portanto, menores recuperações, enquanto o contrário ocorre para minérios de alto teor e alto valor.
- Disponibilidade de capital: os investimentos iniciais na mina são altos, embora os custos de produção sejam baixos. Se o minerador não tem capital suficiente para escolher um método de maior lucro total, mas que exija maior capital inicial, escolhe um método de menor lucro final porém, que lhe dê retorno mais rápido. Isto é, que inicie a produção mais cedo.
- Proximidade de outros corpos de minério: se as aberturas forem próximas a outros corpos de minério, pode haver concentração de tensões e desenvolvimento de grandes esforços próximo aos serviços, o que exigirá construção de fortes pilares, uso de enchimento ou outras obras de sustentação e que podem onerar bastante os custos.
-.Tensões e características geomecânicas do minério e das encaixantes podem influenciar na competência, subsidência, facilidade de furação, características de fragmentação, meios adequados de remoção do desmontado, sistema de ventilação e de bombeamento para esgotamento da mina. As características geomecânicas incluem:
Tipo de rocha;
Tipo e extensão das alterações geológicas;
Superfícies de menor resistência, tais como planos de aleitamento,
estratificação, xistosidade, clivagem mineral consistente, falhas, foliação, juntas, cavidades, espaçamentos e configuração presente da estrutura da rocha, tensões tectônicas;
Fragilidade das paredes do depósito e das próprias formações nas escavações;
Tendência do material valioso para produzir finos e lamas (ouro);
Tendência à oxidação esquentando o minério (chama sulfídrica –SO2).
Tendência a formação de massas compactas ou se aglomerar após o desmonte;
Presença de inchamento no chão de mina;
Abrasão, friabilidade, possibilidade de estouro de rochas nas aberturas com grandes tensões;
Ocorrência de água: porosidade e permeabilidade do minério e das encaixantes,
etc...
3.2.4) PRINCÍPIOS FUNDAMENTAIS DA LAVRA SUBTERRÂNEA
A estratégia utilizada em qualquer método particular de lavra envolverá um ou mais fatores táticos que definirão o proceder básico a ser empregado e que costuma ser conhecido como princípios da lavra subterrânea.
Quando se executa uma abertura no terreno, ela tem que ser mantida enquanto nela se trabalhar, por certo tempo, suportando as encaixantes, às vezes, o próprio minério, durante a lavra. Geralmente há necessidade de usar madeira, como meio de suporte, em terrenos pouco resistentes (pouco fortes) para se manterem, seja localmente (servir como suporte para os operários, segurar trechos mais instáveis), seja sistematicamente (quando constitui parte integrante do método e impõe grande quantidade).
Independente desse suporte temporário, de pouca área, é necessário cogitar-se manutenção geral dos serviços subterrâneos, quando a área lavrada se amplia. Daí a ocorrência de três princípios fundamentais para a explotação subterrânea:
1) ABANDONO DE PILARES (com freqüente necessidade de perda parcial de minério). 2) ENCHIMENTO COM ESTÉRIL DAS ABERTURAS EXECUTADAS
(propiciando suporte permanente das encaixantes e prosseguimento do desmonte). 3) ABATIMENTO CONTROLADO DO CÉU DE MINA (fechando, desta forma as
aberturas desnecessárias e possibilitando a extensão da lavra).
Pode, em alguns casos, haver combinações destes princípios.
3.2.5.1) ABANDONO DE PILARES:
Assim caracterizado porque o minério é parcialmente abandonado. A superfície e rocha sobre-jacentes ao minério são suportadas por pilares permanentes deixados no corpo de minério. Entre os pilares são feitas escavações de câmaras ou alargamentos, sendo incompleto o desmonte do minério. É pois, um método de abandono parcial da reserva lavravel, parte da jazida que é perdida nesta fase da lavra.
APLICABILIDADE: A aplicação do princípio pode ser:
IMPOSTA – é a única forma de preservar o céu de mina e terrenos superiores não muito espessos (obras superficiais próximas, camadas submarinas capeadas por formações impermeáveis, rios ou águas subterrâneas, poços ou galerias principais de transporte a serem mantidas, etc.).
CONVENIENTE – menor despesa que com enchimento ou abatimento, sobretudo em jazidas marginais ou material de reduzido valor (sal, gesso, calcário, etc.).
QUANTIDADE DE MINÉRIO ABANDONADA – Depende de muitos fatores: 1 – Profundidade dos serviços;
2 – Altura e largura da escavação;
3 – Resistência do chão e do céu de mina e também, do material que constitui o pilar;
4 – Método de desmonte; 5 – Área dos trabalhos;
6 – Alteração do céu e do minério, etc. Comumente, 25% a 30% são perdidos.
DISPOSIÇÃO DOS PILARES: - Sistemática ou não, neste caso dependem de contingências ocasionais, por exemplo, deixam-se como pilares, nervos, minério menos potente ou, mais pobres, etc.
FORMA – Variável: longos, circulares (minas metálicas, sendo comum a concordância superior em abóbada, com uma ligeira cinta de minério, denominada “cabresto”), retangulares (minas carvoeiras), em zig-zag, etc.
DIMENSÕES:- Varia com os fatores mencionados na “quantidade de minério abandonada”. Em mina metálica, o diâmetro é no mínimo igual à altura. Podem ser grosseiramente calculadas (HATON, 2O Vol., pg. 407) ou dimensionados usando critérios
estatísticos associados aos critérios de resistência da mecânica das rochas. A prática de cada mina bem como a analogia com outras minas é que conduz, em geral, a dimensões iniciais, devendo-se fazer os ajustes necessários, com o monitoramento dos pilares já executados, ao longo do tempo, para se chegar a dimensões seguras.
Em alguns casos os pilares assumem tais dimensões, que é mais razoável considerar as aberturas como vazios ou salões num corpo de minério, os pilares é que são contínuos e não as aberturas.
RECUPERAÇÕES ULTERIORES: Nesse caso, os pilares são ditos provisórios e a recuperação é feita associando-se enchimento ou abatimento. Em alguns casos, posterior esmagamento dos pilares ocorre inevitavelmente. Existem métodos mais novos que já incorporam este fato á fase principal de extração.
APLICAÇÕES: raras, executadas em alguns casos isolados de imposições. Só em material de muito baixo valor.
3.2.5.2) ENCHIMENTO DAS ABERTURAS
Enchem-se as aberturas feitas com estéril, conservando o céu sem abatimento. Assim, as aberturas são preservadas e oferecem um permanente suporte para as encaixantes. Pode ocorrer quase simultaneamente com a escavação, e, nesse caso, serve de suporte aos trabalhos, possibilitando operações acima ou abaixo, como o desmonte, transporte, etc., sendo parte integrante do método de lavra ou, em fase posterior (havendo segurança inicial por pilares naturais ou artificiais, cavilhamento, etc. e ulterior enchimento para controle geral do terreno).
APLICABILIDADE: em minérios valorosos, onde e recuperação justifique as despesas acarretadas: desmonte, transporte e colocação ou, quando é imposto por outros motivos (segurança, paredes forçadamente desmontadas, etc.).
VANTAGENS: boa segurança, alta recuperação.
DESVANTAGENS: causa recalque (não preservando integralmente o céu e rochas sobre-jacentes imediatas).
TIPOS DE ENCHIMENTO: a seco e a úmido (hidráulico); parcial ou total.
A seco:
MATERIAIS – argila, cascalho, areia e escória, rejeitos de engenho (raud), carvões finos, alvenaria.
ORIGEM: - Interna (locais, de desenvolvimento, de pedreiras internas, de antigos enchimentos);
- Externa (rejeitos de engenho, resíduos metalúrgicos, capeamento de serviços iniciais, desmonte a propósito, etc.).
INTRODUÇÃO: é feita através de poços e galerias normais; poços especiais, furos largos de sonda, “caídas” especiais de enchimento – canos naturais, conduzidos por tubulações especiais.
COLOCAÇÃO: - Em geral o enchimento deve descer e cair normalmente, ser paleado, ser colocado por enchedoras mecânicas ou pneumáticas ou tubulações, hidraulicamente. – Geralmente os métodos de lavra com enchimento, são ascendentes (o operário e os serviços ficam sobre o enchimento). Há casos de enchimento descendentes, sendo o enchimento começado de cima para baixo (serviços abaixo dele). Quando se requer madeiramento: quando o carvão se inflama por fendilhamento, etc. Neste caso, emprega-se chão de madeira, de concreto, como baemprega-se de enchimento, feito das tiras superiores para as inferiores.
A úmido (HIDRÁULICO)
O enchimento é arrastado por uma corrente fluida sob pressão, deposita-se em “cercos” previamente preparados ou em fundos de aberturas. Esses cercados ou aberturas apresentam no fundo um meio filtrante por onde percolará a água que, após escoamento, é conduzida a câmaras especiais e bombeamento para fora.
MATERIAL EMPREGADO: areia ou rejeito de tratamento (comumente também transportado hidraulicamente), ou escórias granuladas. (Argila é inconveniente; assenta muito lentamente e muita lama seria arrastada pela água de decantação, deixando a camada impermeável e a água do enchimento colocado nas camadas de cima, não percolaria). O material deve ser graduado a menor de 2”, comumente.
INSTALAÇÕES: compreende uma fonte de suprimento com adequada capacidade, geralmente superficial, uma usina de preparação de polpa (tremonha de alimentação, sistema de classificação, agitadores, espessadores, dosadores de densidade de polpa, sistema de adição de cimento) e de bombeamento, tubulação forte e resistente à pressão do sistema e à abrasão, na condução do enchimento em suspensão na polpa (canos de aço com diâmetro de 4” a 7”. Se o diâmetro for pequeno pode ocasionar obstrução e se for muito grande, oferece pequena velocidade e conseqüente deposição de material na tubulação chegando à obstrução. A tubulação deve ir diminuindo de diâmetro terminando ao final com um bico de lançamento de polpa. Curvas, tês, registros, válvulas e conexões são empregados para permitir as manobras necessárias à operação do sistema (Haton, 2o
vol., pág. 81). Merecem especial atenção esses materiais pelo desgaste que sofrem na operação, e portanto, são de aço especial, ferro fundido branco e, ou, tem revestimento de borracha e admitem tampões para desentupimento.
EXTENSÃO DO TRANSPORTE HORIZONTAL: Depende de vários fatores que afetam a perda de carga (natureza do material transportado, diâmetro da tubulação, quantidade e ângulo das curvas, válvulas, tês, pressão no sistema, densidade de polpa, etc). Haton deduz uma fórmula, que relaciona o comprimento em extensão, relacionando o comprimento com a altura estática, com a seguir:
(L / H) ≤ [d / k (v2)] – 1
L = comprimento em extensão; H = altura estática;
d = densidade de polpa;
k = coeficiente experimental (comumente entre 0,01 e 0,03);
v = velocidade média que deve ser superior à velocidade crítica (velocidade abaixo da qual, o material sólido da polpa sedimenta e não é arrastado pelo fluxo que faz o transporte) que é da ordem de 3m/s.
Na prática L chega a valer 12H, sendo mais comumente entre 7 e 10H, podendo chegar a 6 ou 5H). O método apresenta vantagens por ser o transporte em polpa bem barato e prático.
RECALQUE DOS ENCHIMENTOS: O material ao ser desmontado sofre empolamento, comumente, 30 a 100%. Após deposição, há o recalque. Este atinge de 50 a 75% (não para as argilas). O inconveniente do recalque é que acarreta vazios, não impede o abatimento, atenua-o. Havendo abatimento, há fraturamento no terreno, podendo penetrar água, os carvões se inflamarem. Segundo estudo feito por Fayol, o abatimento se desenvolve segundo um domo elipsoidal cujo eixo se desvia segundo a normal à estratificação (isto é, o eixo do domo fica entre a vertical e a normal aos estratos, refratando-se no mesmo sentido desta). A altura do domo diminui com o enchimento um menor recalque. Pilares decompõem o domo em outros menores. A altura do domo não cresce indefinidamente com a extensão da abertura (fato contestável). Daí são deduzidas regras para o traçado de pilares de proteção para obras superficiais ou poços (Haton, pág. 164 – 2o vol.).
Atualmente, manifestam-se tendências de se controlar a entrada de polpas na abertura a ser preenchida por meio de controle remoto, operando-se da superfície. Outra novidade é a introdução de cimento para dar consistência ao enchimento, depois de colocado, consolidando-o para oferecer maior resistência no suporte. A densidade de polpa também está sendo modificada de acordo com a situação e, estudos mais avançados, permitem o emprego de técnica de bombear enchimento em forma de pasta, com até 85% em sólidos contra o máximo de 65%, nas polpas convencionais.
LIMITAÇÃO DO MÉTODO: o minério deve ter valor suficiente para justificar a aplicação do método (que é cara).
3.2.5.3) ABATIMENTO CONTROLADO
Neste princípio, desiste-se da conservação da abertura ou, céu de mina, ou do próprio minério que é forçado ou, ajudado a esboroar (desabar), controladamente.
EXECUÇÃO: pode-se efetuar o simples abatimento do céu após a retirada do minério (abatimento do céu - “cover caving”), ou o próprio desmonte do minério pode ser feito com o (abatimento do minério – “ore caving”). Neste último caso, uma pequena porção do minério é escavada e o material superior é instabilizado e forçado a se abater, com as devidas precauções, sendo o processo repetido nas seções adjacentes. Em outros casos, sucessivas porções de jazida são solapadas e o minério se bate pelo seu próprio peso junto coma rocha sobrepostas (abatimento em bloco – “block caving”). Na aplicação comum do princípio, o céu vai sendo abatido sistematicamente, a uma certa distância da frente. Em outros casos, todo um alargamento é executado e depois abatido (a lavra é semelhante ao método de recalque, com posterior abatimento).
A produção superior do abatimento será maior ou menor, conforme o empolamento das rochas, podendo ou não atingir a superfície. Sendo H – altura afetada, h – altura do desmonte, n – o coeficiente de empolamento, tem-se: Hn = H + h, de onde se tira: H = h / (n – 1), (valor que tende para ∞; quando n = 1, não há empolamento).
APLICABILIDADE: comumente é aplicado em camadas; maciços ou grandes vieiros, com minério e céu fraco ou fraturado (céus fortes, significando que o material de que se constitui pode ser estável para aberturas até certo limite de vão livre, onde se provoca a instabilização pela execução de aberturas com vãos maiores empregando geralmente desmonte a explosivo para descalçar o terreno, com o propósito de abater o material sobreposto que deixa de ser auto-suportável em grandes áreas). Em situações de recuperação depilares, submetidos a elevadas pressões, com riscos de queda brusca ou, ocasionalmente apresentando lançamento violento e instantâneo do material (out-burst) ou, estouro de rocha (rock burst), nas minas metálicas (exemplo da Mina Caraíba, onde se aplicou método inadequado à jazida). Quando em camadas de mergulho médio a baixo, principalmente em carvoeiras, deve-se reforçar bastante o escoramento na linha a ser mantida e, abater o céu com a retirada do escoramento, ou com a execução de furo e desmonte com explosivo, na parte que já não precisa ser mantida, quando a capa não necessita ser preservada. Como nestas frentes de lavra há grande concentração de tensões, o abatimento provoca alívio destas, colocando a frente de tensões para longe dos serviços, mas, alguns problemas são freqüentes, tais como, nas carvoeiras, “out-burst”, invasões de gases e perigo de explosões da atmosfera de mina, e de rock burst, nas metálicas. Pode ser empregado em diversas circunstâncias, mas, usualmente em jazidas de grandes ares. As CONDIÇÕES IDEAIS é se ter um céu de solidez média, capaz de se manter sem sustentação uns 3 a 4m , durante suficiente tempo, e prevenindo sua queda por estalos, ou “embarrizamento”, etc. Em alguns casos, um céu que penda, sob áreas moderadas, e que assente gradualmente, pode até auxiliar o desmonte da frente. Em outros casos, porém, é preciso que o céu se quebre nitidamente (breack clean) à distância moderada da face, o que é de grande vantagem para aliviar a pressão e simplificar o controle do abatimento. Este controle é de suma importância na aplicabilidade da mecanização. – Se o céu tender a se manter mal ou se quebrar bruscamente, deve ser escorado e estivado antecipadamente (carvoeiras).
O madeiramento denota o brusco reviramento dos esteios, esses são comumente contraventados. A recuperação de madeira é quase sempre possível, e o esboroamento do céu é regulado a uma distância constante da frente, reforçando-se o escoramento. Às vezes é deixada uma pequena camada de carvão junto ao céu, para protegê-lo do ar e umidade, quando estes acarretem esfoliação e desintegração das rochas. Também as condições do chão podem influir; se pouco resistente, requer maiores pilares e menores aberturas, especialmente se o minério é duro e o céu resistente. A pressão tende então a afundar os pilares e o chão “incha”. O ideal será um chão firme.
Da mesma forma, um minério ou carvão fraco, requer maiores pilares. Nos carvões fracos é preferível um processo de desmonte total (paredes longas, “long wall”), mas este requer um céu relativamente firme.
CONDIÇÕES ECONOMICAS E DE SEGURANÇA: Além de não acarretar a perda dos pilares. O principio evita despesas de enchimento apresentando ainda uma alta recuperação. É pois, barato e também é seguro; fornece minério limpo.
DESVANTAGEM: requer muito desenvolvimento prévio (metálicas) ou muito madeiramento, (carvoeiras), a ventilação é mais difícil o que irá acarretar perigo de incêndio nas carvoeiras. Todavia é o que oferece menores índices de acidentes. Não é indicável em minas grisuosas (devido aos vazios do esboroado que podem acumular gases explosivos e expulsá-los depois bruscamente ou, com o recalque progressivo e variação da pressão atmosférica ou, mesmo desabamentos). Deve ser descendente (no carvão) exigindo madeiramento forte sob os anteriores, esboroados. Isso porque no caso do carvão, só pode ser empregado abatimento do céu e nunca o do próprio carvão. Portanto, no caso de tiras, deve ser usado descendentemente (sem o que, seriam esboroadas as tiras superiores). Naturalmente, pode-se passar à tira seguinte, em cada elemento horizontal, antes que uma tira esteja toda extraída.
3.3) MÉTODOS DE EXPLOTAÇÃO DAS MINAS SUBTERRÂNEAS METÁLICAS
3.3.1) Os métodos de lavra subterrânea são organizados pela conciliação de uma série de fatores inerentes à situação da jazida com os princípios da lavra subterrânea, já comentados e podem ser englobados na seguinte chave de classificação:
1) ALARGAMENTOS MANTIDOS (suported stopes)
São aqueles em que a abertura ou escavação resultante após a retirada do minério permanece auto-suportada ou escorada. Isto é, o teto ou o céu permanece suportado por pilares naturais ou são artificialmente escorados.
1.1) – Alargamentos abertos (open stopes):
São aqueles em que a abertura ou escavação resultante após a retirada do minério permanece auto-suportada ou escorada, mas vazias. Isto é, o teto ou o céu permanece suportado por pilares naturais ou são artificialmente escorados. Permanecem naturalmente abertos e vazios: câmaras, salões, quartos, galerias, e outros e podem ser escorados artificialmente para se manter aberto. Nestas condições os terrenos devem ser fortes. Podem ser:
1.1.1) - Sem suportes ou pilares (ou com poucos): a) – Assistemático (gophering)
b) – Lavra frontal (breast)
c) – Lavra descendente (underhand) d) – Lavra ascendente (overhand) e) – De recalque (shrincage) f) – De sub-nível (sub-level) g) – Em funil (underground glory)
1.1.2) – Com pilares (sistematicamente dispostos): a) - Cachoeira e pilares (room and pillar) b) – Salões e pilares (pillars and chambers) Os pilares podem ser recuperados em outra etapa.
1.2) - Alargamentos emadeirados (timbered stopes):
Empregam escoramentos artificiais, principalmente madeira para prover a sustentação necessária das aberturas. São alargamentos:
1.2.1) - Com esteios (stulled stopes)
1.2.2) – Com estruturas retangulares (square set stopes):
a) Frente horizontal (flat back ou steped-face overhand-stopes) b) Em domo (domed ou pyramid)
c) Frente inclinada (rill) d) Frente vertical (vertical face) e) Descendente (underhand) f) Mitchel (Mitchel slicing)
Podem ter o madeiramento recuperado em etapas posteriores.
1.3)- Alargamentos enchidos (com enchimento ou aterro – “filled stopes”): As aberturas são realizadas com ou sem suportes artificiais e são enchidas ao mesmo tempo ou são enchidas subseqüentemente à retirada do minério: retira-se o minério da abertura e enche-se em seguida, com estéril ou rejeito ou, material de empréstimo. Pode-se ter:
1.3.1) – Enchimento simultâneo:
a) – Corte e enchimento (cut and fill)
Corte horizontal e enchimento
Corte inclinado e enchimento
Corte estagiado e enchimento
b) – Desmonte seletivo (resuing)
Tiras ascendentes
Tiras descendentes
1.3.2) – Enchimento Posterior (são os métodos de lavra de alargamentos abertos que, em fase subseqüente, procede-se o enchimento das escavações).
Quando se usa rejeito de engenho o enchimento é hidráulico. Quando ao se lavrar deixou-se pilares no minério, costuma-se fazer preparação por baixo e encher-se os alargamentos adjacentes para prover a sustentação necessária à retirada do pilar e recuperação do material útil que contiver, permitindo assim manter a estabilidade da mina durante a lavra. Vê-se que estes métodos podem funcionar como complemento a outros métodos, numa fase posterior à fase principal de lavra. Esta seria a fase de recuperação de pilares e reservas deixadas para trás por imposições diversas, e é elevada normalmente em retirada.
2) – ALARGAMENTOS ABATIDOS (caved stopes):
Sucessivas porções do minério são escavadas por baixo, deslocadas e abatidas para dentro destas escavações, permitindo que o material que esteja por cima da escavação inicial caia nela e seja retirado. Este material fragmentada que está dentro das escavações serve de sustentação própria para as partes superiores. São aplicáveis apenas quando as rochas que estiverem acima puderem ser abatidas. Isto pressupõe que não se pode lavrar abaixo de cidades ou de rios e mares, ou melhor, quando o abatimento não pode se propagar até a superfície. Só são aplicáveis quando o abatimento puder se propagar até a superfície sem causar problemas. Pode-se ter:
2.1) – Abatimento do céu (top-slicing 2.1.1) – Por tiras horizontais:
a) – Em direção (drift slicing)
b) – em travessa (crosscut-slicing)
c) – Em câmaras (room-slicing)
d) – Radial (radial-slicing)
2.1.2) – Por tiras inclinadas (inclined top-slicing)
2.2) – Abatimento parcial do minério ou por sub-nível (sub-level caving) 2.3) - Abatimento em bloco (block caving)
2.3.1) – Por blocos retangulares, sucessivos: 2.3.2) – Por painéis estagiados:
a) – Transversais
b) – Longitudinais
2.3.3) – Sem divisão retangular, em recuo.
A seleção do método de lavra para dado corpo é ajudada pelo entendimento das limitações e das aplicações de cada método. Não há uma fórmula exata para se cobrir todas as variações possíveis nos depósitos de minério, e assim, um dado método de lavra se aplica a vários tipos de jazidas, como também, para um dado corpo de minério existem vários métodos que lhe podem ser aplicados. Aquele que melhor atender às condições geológicas, econômicas e locais será o método adotado. Assim, vários métodos podem ser aplicados ao tipo de minério, ao teor, tamanho, forma, atitude do corpo, aos esforços no corpo de minério e nas paredes, e neste caso, outros fatores de ordem superior é que irão definir qual deles será o empregado. O método ideal é aquele que der grandes produções com pequeno número de horas de trabalho e garanta a regularidade da produção, propicie pequeno consumo de energia e material, ao mesmo tempo em que dê suficiente segurança aos trabalhadores e tenha também influência positiva no meio ambiente e ao futuro desenvolvimento da mina e da região de sua influência.
Para a escolha é bom lembrar que a estratégia utilizada em qualquer método particular envolverá um ou mais fatores táticos que definirão o proceder básico que está contido nos princípios da lavra subterrânea. O conjunto de métodos apresentados pode ser visualizado melhor no esquema a seguir:
CLASSIFICAÇÃO DOS MÉTODOS DE EXPLOTAÇÃO SUBTERRÂNEA
1) - Alargamentos Mantidos ou Suportados, (com ou sem pilares)
2) - Alargamentos Abatidos (ou não mantidos) Abertos com sustentação natural
(com ou sem abatimento subseqüente)
Abertos com sustentação artificial (com ou sem abatimento subseqüente)
Abatimento do Céu Abatimento por sub-nível Abatimento em blocos
Descendente Ascendente Frontal Emadeirados Enchidos
Esteiado Estrutura retangular Corte e Enchimento Sub-nível Recalque Frente horizontal Recalque Frente corrida Descendente Ascendente
Frente Corrida Tiras Horizontais (Frente estagiada)
3.3.2) CUSTO COMPARATIVO DOS DIVERSOS MÉTODOS DE LAVRA
Os custos de lavra podem variar gradativamente com as condições específicas dos depósitos.
Os exemplos a seguir, são de custos médios na América do Norte no inicio da década de setenta. Os custos da lavra a céu aberto incluem transporte ao britador, enquanto que os custos de lavra subterrânea são custos de aberturas apenas tais como, perfuração e desmonte a explosivos., etc. e não incluem o transporte do minério à superfície.
MÉTODO CUSTO COMPARATIVO
CÉU ABERTO 1,00 (unidades por tonelada)
ABATIMENTO EM BLOCOS 2,25 (unidades por tonelada)
SUBNÍVEL 5,00 (unidades por tonelada)
CÃMARAS E PILARES 6,00 (unidades por tonelada)
RECALQUE 6,00 (unidades por tonelada)
ABATIMENTO POR SUBNÍVEL 7,50 (unidades por tonelada)
CORTE E ENCHIMENTO 12,00 (unidades por tonelada)
EMADEIRADO: ESTRUTURA RETANGULAR
19,00 (unidades por tonelada)
DESCENDENTE COM ENCHIMENTO 21,00 (unidades por tonelada)
MINAS DE CARVÃO 2,50 (unidades por tonelada)
3.4) CARACTERÍSTICAS DOS PRINCIPAIS MÉTODOS DE EXPLOTAÇÃO
SUBTERRÂNEA
3.4.1) ALARGAMENTOS MANTIDOS ABERTO
CONCEITO - Alargamento mantido aberto é aquele em que uma parede ou teto (céu de mina) não é suportada senão, para controlar localmente algum terreno frágil e instável. Assim pressupões-se que os métodos de modo geral não lançam mão de suportes artificiais. A sustentação do terreno é feita com o abandono de pilares, sistemática ou, assistematicamente. Cavilhamento associado à colocação de telas de aço pode ser usado para controlar a fragilidade local no terreno.
Os métodos expostos a seguir, na realidade, não chegam a se constituir métodos de lavra mas, técnicas especiais de progresso das frentes de desmonte que, funcionam como métodos auxiliares, permitindo lavrar regiões em que se torne adequada a sua aplicação.
APLICAÇÕES – O alargamento mantido aberto, de um modo geral, requer céu e minério fortes. O corpo de minério pode ter qualquer mergulho e qualquer potência mas, as tiras são limitadas ao comprimento econômico devido ao transporte ou á imposição de colocação de esteios, cavilhas, abandono de pilares, (caso de potências grandes onde não é fácil a sustentação). No caso de lavra descendente, o minério pode ser fraco contanto que o céu de mina seja forte.
São amplamente indicados para várias e diferentes condições de mergulho e extensão da jazida, características do material e teor do minério.
Pressupõe usualmente, minério e encaixantes fortes.
Desde que pilares sejam utilizados para suporte de minério ou como teto, esta parte da reserva não é recuperada se o valor do minério for baixo. Porem, se o valor for alto deverá ser incorporado ao sistema de lavra, algum método de recuperar os pilares, usualmente realizado após completada a abertura de uma área.
Possibilidade de mineração seletiva variável com o mergulho: mergulho suave e alto grau de seletividade são possíveis.
A classificação subterrânea do minério é possível em depósitos tabulares estreitos mas limitada à extensão em mergulho.
3.4.1.1) EXPLOTAÇÃO DESCENDENTE
CONCEITO: (a face de desmonte está abaixo do perfurador). Conecta-se o nível de cima com o de baixo por uma descida iniciando-se a lavra em degraus, do nível de cima para o de baixo. O minério desmontado é arremessado pelos degraus (bancos) formados (figura 4) sucessivamente, até atingirem a decida e, posteriormente, o nível inferior, com mínimo de transporte mecânico e utilização da gravidade (Figura 3).
APLICAÇÃO: É mais aplicado a jazidas com 40ª a 60o. A espessura ideal é de 3 m .è
muito usado como método auxiliar do desmonte para áreas de mina em que as condições sejam bastante favoráveis.
VANTAGENS: - alto rendimento na perfuração;
- pequeno consumo de material para suporte; - uso da gravidade para transporte de material; - furação para baixo;
-menor perda com finos.
DESVANTAGENS: - seleção no alargamento é difícil, principalmente para mergulhos mais acentuados;
- alguns perigos para os homens que trabalham nos bancos inferiores com dificuldade de acesso;
- pequena possibilidade de separar estéril do minério desmontado; - todo minério desmontado converge para o chute inferior o que
limita a extração e pode interferir no manuseio econômico.
GALERIA DE ACESSO (CABECEIRA) INICIO DO ALARGAMENTO
Frente estagiada em cascata
Fundo do alargamento Passagem de minério geralmente terminada com chute
GALERIA DE TRANSPORTE (CENTRAL)
Figura 3: CARACTERÍSTICA DE ALARGAMENTOS TÍPICOS DE LAVRA DESCENDENTE
3.4.1.2) EXPLOTAÇÃO ASCENDENTE
CONCEITUAÇÃO: (a face de desmonte está acima do furador). É um método de lavra limitado a minérios auto-suportáveis na frente de desmonte, isto é, fortes,com mergulho maior que 60o
sendo aplicáveis também ao caso de mergulhos entre 30e 60o , requerendo nestes casos suporte para
nível inferior com o superior, passando-se sucessivamente para as tiras superiores. Na primeira tira, na abertura do alargamento, fazem-se chutes e paliçadas de 5 em 5m e entrada lateral para o pessoal. Lavra-se a primeira reta enchendo-se os carros com o desmontado nos chutes que terminam na central de transporte ou em galerias a ela conectadas. O chute é protegido por pilar ou lastro de madeira. Nas demais tiras é necessário construir suporte para a furação (plataformas) estivadas que também suportam as paredes (mergulho de 40 a 60o). A altura vertical das estivas é de 2,5 a 3m e são
colocadas à distância de 1,6 a 2m. É possível usar-se platô com 7,6m. Estas técnicas são usadas em mergulhos fortes. (Figura 4).
APLICAÇÃO: as mesmas da lavra descendente.
VANTAGENS: - Permite lavra partes altas e com altos intervalos de nível. - É possível a seleção sistemática do minério.
- É possível alguma seleção sistemática do desmontado: o alargamento permite isto.
- O trabalho é seguro e as condições de aplicação mais elásticas.
- O deslocamento do minério para o nível inferior se dá por gravidade. Existem vários chutes e o escoamento não se estrangula como na lavra descendente.
DESVANTAGENS: O rendimento de perfuração é reduzido.
Em mergulhos superiores a 45o necessita uso de plataformas para
furação.
Uso de muito material de suporte. Grandes perdas com finos.
Galeria de acesso (cabeceira) Fundo do alargamento
Subida de acesso Frente estagiada
Inicio do alargamento
Galeria de transporte (às vezes é a central de transporte do nível)
Figura 4: CARACTERÍSTICA DE ALARGAMENTOS TÍPICOS DE EXPLOTAÇÃO ASCENDENTE
3.4.1.3) EXPLOTAÇÃ FRONTAL
CONCEITO: - Este é um método de desmonte do terreno em qualquer sistema de abertura. O avanço próximo à horizontal mantém uma face vertical ou FRONTAL no minério com, usualmente 3 a 3,6m de altura, ou menos, tendo sido desmontado do topo até o chão. Neste caso è um método aplicado a corpos com até cerca de 6m de potência. Usualmente o teto é suportado por pilares permanentes ou, semi-permanentes. Os pilares são às vezes reforçados. A percentagem de minério abandonado nos pilares depende de:
- As características do teto que determinarão o vão máximo tolerável sem escoramento, isto é, a distância entre pilares.
O caráter do chão, quando friável implica em pilares de grandes áreas, bastante próximos e sua resistência não pode ser ultrapassada.
PLANTA: Pilares assistemáticos PERFIL: Corpo estreito, único desmonte.
Figura 5 – CARACTERÍSTICA DA LAVRA FRONTAL
(camada horizontal de pequena a média potencia).
PERFIL: Potencia média, desmonte em bancos. Minérios fortes determinarão a reação mínima dos pilares para resistirá à pressão das rochas sobrepostas.
A profundidade onde se encontra o alargamento é que determinará o peso total a ser suportado pelos pilares.
Em jazidas tabulares com menos de 3,6 a 4,5 metros de espessura. O método
assemelha-se a passagem de grandes galerias cortadas entre minérios, com intervalos deixados como pilares. (Figura 5).
CAMARAS (SALÕES) E PILARES: - é alargamento típico de lavra frontal mais sistemática do que no caso anterior. Os salões e os pilares são geralmente retangulares e planejados com certa regularidade matemática. Os pilares podem ser deixados como suportes permanentes ou recuperados posteriormente (normalmente no retorno). O tamanho dos salões depende de vários fatores entre os quais , a resistência á deformação dos materiais do teto, a profundidade dos trabalhos, a largura necessária para operação do maquinário, vida do salão, espessura do corpo de minério, etc. A Figura 6 apresenta a visualização de um exemplo de alargamento por salões e pilares. Um outro exemplo refere-se á mina de urânio do Distrito do Lago Eliot, Canadá, cujo plano geral do alargamento é apresentado a seguir. Neste caso, as áreas de lavra são divididas em salões retangulares, com espaçamento regular em corpo de minério inclinado, separados por pilares. Os salões são iniciados com a introdução de uma subida piloto acompanhando o mergulho do corpo, de onde partem cortes cruzados, como mostra a Figura 7. Como a lavra avança com a perfuração, detonação e remoção do minério desmontado, cada salão guarda aproximadamente as dimensões de 20m de largura, 76 m de comprimento por 48m de altura, com inclinação de 19o. O teto do salão é reforçado
Centra de transportes
Pilar no minério Linha de trem
Minério Encaixante Perfuração de tôpo em face frontal.
com cavilhas espaçadas regularmente em uma rede padronizada. Os pilares tem de 4,o a 6,0 m de largura e se estendem por todo o comprimento do salão. A extração do minério em DENILSON era aproximadamente de 68% na primeira vez e atingia 80% com as outras etapas de lavra, com a recuperação dos pilares à época (década de 1970).
Figura 6 – LAVRA FRONTAL NO MÉTODO DE SALÕES E PILARES (frente em Cascata).
Figura 6 – LAVRA FRONTAL NO MÉTODO DE SALÕES E PILARES (frente em Cascata). Seqüência de recuperação de pilares, Mina de Denílson.
APLICAÇÕES: - O método é aplicado em:
Corpos de minério pouco valiosos que permitem consideráveis perdas do minério em pilares.
Depósitos com espessura que não excedam 60 metros. Depósitos espessos podem ser lavrados, mas as perdas em pilares e os danos no teto devido ao fraturamento podem ser grandes. A segurança não é boa.
Corpos horizontais e de mergulho moderado, não excedendo 40o.
Minério, capa e lavra firmes para minimizar o uso de pilares. Não é usado para minas de grande declive.
G A L E R I A DE A C E S S O (PIAS)
Motor de raspador a cabo
A LA R G A M EN TO T ER M IN A D O S A LÃ O Concha do raspador Pil ar se nd o re cup ewa do Decida de minério Foros de desmonte
Desenvolvimento Produção Salão vazio Recuperação de pilares Travessa
G A L E R I A DE A C E S S O (PIAS)
Galeria de furação
Figura 7 – LAVRA FRONTAL. ALARGAMENTO TÍPICO DE SALÕES E PILARES.
VANTAGENS:
Baixo custo.
Possibilidade de seleção do minério no alargamento, abandonando-se
desmontado estéril que foi classificado np salão.
Possibilidade de completa mecanização na perfuração, carregamento e uso de equipamentos com esteira.
A lavra é iniciada rapidamente. DESVATAGENS:
Grandes perdas de minério com pilares.
Perigo e possibilidade de abatimento das paredes. Se as paredes são fissuradas e apresentam juntas paralelas e fendas, há possibilidade de se desprenderem em grandes pedaços.
Galeria de perfuração
Anela de desmonte com Furação Radial
TRAVASSAS com pontos de extração
PONTOS DE EXTRAÇÃO: subidas alargadas da galeria de furação
LAPA CAPA Dierção de lavra Sentido do avanço. PILAR CAMARA (SALÃO) Galeria de acesso e Ventilação
3.4.1.4) MÉTODO DE SUBNÍVEL (Alargamento aberto – “sublevel open stopes”)
CONCEITUAÇÃO: - É também um método de lavra ascendente de alargamento aberto. O minério é lavrado a partir de sub-níveis, estes previamente abertos e sistematicamente dispostos sustentados por pilares. As dimensões do alargamento são determinadas pelas características do minério. O método comporta inúmeras variantes. É de baixo custo por tonelada extraída.
APLICABILIBILIDADE: - Na situação ideal, o método requer:
Céu e chão fortes, corpos potentes e minério firme.
Minério de teor baixo e uniforme: o método não é seletivo.
Indicado para corpos homogêneos, de contatos regulares de grande mergulho. DESENVOLVIMENTO:
PRINCIPAL: - Acesso: É locado e executado o poço vertical (PV) ou inclinado (PI), geralmente na lapa, mas ocorre também na capa ou de transição. O corpo é dividido verticalmente em níveis (N1, N2,...) de onde partem a conexão principal (CP), a travessa principal (TP) e conexões; cabeceira principal (central de transportes - CT). São assim definidos e materializados os níveis, concluindo-se o desenvolvimento principal. Figuras 8 e 9. A Figura 2 apresenta uma situação em que este método poderia ser aplicado.
Figura 8 – CARACTERÍSTICA DO ALARGAMENTO MANTIDO ABERTO, LAVRADO POR SUB-NÍVEL (sublevel open stopes).
Minério desmontado Central de transporte - CT Cabeceira de pefuração - cf Acesso ao alargamento Subnível – SN2 Subnível - SN2 Subida - S MINÈRIO LAPA CAPA Travessa de extração - TE Ponto de Extração- PE Perfuração Radial
Figura 9 – PLANTA E PERFIL GERAL mostrando o DESENVOLVIMENTO: PRINCIPAL – PV e centrais (cabaceira) na lapa. LATERAL, (S, cf, CE) no corpo; (T, ST) da lapa até o corpo.
LATERAL: - Da central de transportes (CT) partem travessas (T) dividindo o corpo de minério em blocos que são materializados pelos contatos, por estas e pelas subidas (S) de acesso aos sub-níveis (passagem de homens, materiais e ventilação) executadas no minério ou no contato com a lapa.
SN1 SN2 SN3 CT CT S ST N200 D
Perfil Geral CD
CAPA
LAPA
c S N100 c CPV
TP S cf TP T CP CP ST CE CE 50 a 100 m S TP PV CP CT T TPlanta – Corte EF ;
Corte GH
E F
G H
c
D
Partem também, a pequenas distancias regulares, subidas-travessas (ST) por onde será retirada a produção. As subidas são interligadas por cabeceiras de furação (cf) que dividem o nível em sub-níveis (SN1, SN2...) e materializam os limites de perfuração. As subidas-travessas (ST) executadas para servirem descida de minério desmontado, ao atingirem o primeiro sub-nível (SN1), são alargadas na sua parte superior, preparando o cone de extração (CE) que converge para o ponto de extração (PE), terminados ou não por chutes (c), nos pontos de carregamento. Quando o carregamento é mecanizado as subidas travessas são normalmente substituídas por curtas subidas e não há chute no final. Está assim terminado o desenvolvimento do alargamento que fica preparado para iniciar a lavra. Figuras 9 e 10. Algumas variações podem ser vistas a seguir.
SN1 SN2 SN3 CT CT S ST N1 N2 50 a 100 m ST S S TP PV CP CT T T
Planta: corte EF
Figura 10 – Esquema de um alargamento típico de lavra por subnível em alargamentos mantidos abertos. Cone de Extração N2 ST T T A B
Projeção vertical do corte longitudinal CD D E F Perfil AB
LAPA
CAPA
CAPA
LAPA
C CSubida (chaminé - sr)de preparação de corte Galeria de perfuração
Pilar de teto
Galeria de acesso para perfuracão perfuraçãodeerbbbbperfuraçãoperf uraçaoperfuraçaooerfuraçãoparape
rfuração Galeria de transporte
Ponto de extração - PE
Perfuração por dentro do alargamento - no minério
Perfuração de fora do alargamento - na lapa VARIAÇÕES NA EXECUÇÃO DE ALARGAMENTOS DE SUBNÍVEL
Alargamento cf
Galeria de acesso à perfuração de pilar – na lapa
Pilar de teto em perfuração
cf no teto Pilar de teto Câmara de perfuração N1 N3 Travessa de carregamento Perfuração de cone de extração Galeria de extração – N2 Descida de estéril Perfuração de desmonte do alargamento Perfil Extração e transporte Extraçãoe transporte Descida de estéril Pilar Planta da seção AA Sentido de desmonte Galeria de perfuração Pilar de teto
Galeria acima dos cones de extração
Seção longitudinal
PE S
Limite de corte inferior
Seções Transversais
A
LAVRA (MINERAÇÃO); - Inicia-se com o alargamento da subida travessa, no seu acabamento, geralmente executado do primeiro sub-nível (cf) e continuando do seguinte modo:
a) Deixam-se pilares de proteção, aproximadamente 3 a 4m da subida (s). b) Faz-se furação descendente em volta de (ST), preparando a caída de minério.
c) Executa-se uma pequena travessa (tsr) até os contatos com a capa e a lapa e uma chaminé (sr) no teto da galeria (cf), sendo esta é alargada até as dimensão da largura do alargamento, preparando a face livre para o desmonte maciço do minério.
d) Faz-se furação ascendente e descendente (no exemplo da Figura 10, furação radial), em sucessivos leques para desmontar o minério. Esta furação, apenas ascendente no primeiro sub-nível, deve atingir a metade do primeiro intersubsub-nível, e nos demais, a metade dos intersubníveis, a partir do segundo, tanto ascendente como descendentemente. Notar que os furos radiais não devem atingir as encaixantes. O fogo é dado primeiro descendente e depois ascendente
e) Feito o alargamento inicial, procede-se a furação radial nas demais galerias de furação, iniciando-se em cada uma, como descrito na abertura da face livre e continuando a iniciando-seqüência.
f) A cada 10m de avanço do desmonte em cada galeria de desmonte, inicia-se o desmonte do sub-nível superior. No último sub-sub-nível deixa-se um pilar de proteção (tira) do sub-nível de cima, que pode ser recuperado em outra fase da lavra.
g) O minério pode ser desmontado em maior granulometria e os pilares podem ser recuperados em fases posteriores.
VANTAGENS:
O método é seguro, trabalha-se com céu e chão firmes e com fácil acesso.
Pouco ou nenhum consumo de escoramento.
Pode dar grande produção em muitas frentes de desmonte trabalhando simultaneamente.
A força de gravidade auxilia a fraturar e quebrar o material na queda, diminuindo o consumo de explosivos.
O método é bastante flexível. DESVANTAGENS:
O método não oferece seletividade e por isto requer minério homogêneo.
Requer grande investimento inicial com desenvolvimento, antes que possa produzir.
Requer maior ventilação (maior volume de ar por tonelada produzida).
Deixa grandes áreas abertas e não abatidas.
Há perdas e diluição do minério. Se o minério tem tendência a se fraturar em grandes blocos tem-se que fazer fogo secundário em nível de grelhas cima das subidas-travessas, exigindo um desenvolvimento desses níveis.
VARIANTES: - Existem muitas e algumas se referem ao número, dimensões e posicionamento das galerias. Outras são referentes à furação, radial longa, Sistema ALDEMAC (vertical paralelo), Sistema NORANDA (anel vertical), Sistema HOLDEN (radial horizontal), etc.
3.4.1.5) MÉTODO DE RECALQUE
CONCEITUAÇÃO: - E um método de lavra ascendente intermediário entre os de alargamentos mantidos abertos e os de alargamentos enchidos embora, após a retirada do desmontado, confirme-se a condição de alargamentos abertos. O minério desmontado fica parcialmente retido no alargamento servindo de suporte aos operários na perfuração, já que o método é ascendente. Há sempre uma produção aproximadamente constante que é função do empolamento do minério (cerca de 35% do desmontado) durante a fase da lavra em que se procede a furação nas frentes. Com o término dos serviços no alargamento, o minério lavravel sendo todo desmontado, o alargamento é esvaziado a uma taxa de retirada bem maior, retirando-se o desmontado que servia de suporte aos trabalhos dentro do alargamento, esvaziando-se. O alargamento pode ser enchido após a conclusão da extração.
APLICABILIDADE:
Corpos fortemente mergulhantes e/ou com potencia até 15m.
Minérios que não suportam aberturas largas.
Corpos bastante regulares em teor, forma e com paredes que não apresentem esfoliação na operação para evitar perdas e contaminações.
Mergulho superior a 60o permitindo a descida natural do desmontado.
Características físicas e mineralógicas do minério devem permitir e prevenir o recalque: isto é, não deve empastar formando massas compactas e nem ser sulfetado para evitar a combustão espontânea (liberação de SO2 e formação de H2SO4).
Os limites do depósito devem ser bem regulares
Em veios estreitos a extração é praticamente completa. DESENVOLVIMENTO:
PRINCIPAL: - Acesso, conexões e central comumente próximo ao corpo de minério, freqüentemente esta no corpo correspondendo aos níveis, semelhante à divisão vertical dos alargamentos de sub-nível. Figuras 11 e 12: central na lapa, próximo ao corpo de minério.
LATERAL: - Subidas executadas até o nível superior dividem os blocos. Pode-se preparar o alargamento de dois modos:
a) – deixa –se um espaço com minério sem desmontar com espessura mínima correspondente a duas alturas da galeria de transporte e inicia-se a ligação (cabeceira) entre as subidas que definem os limites do alargamento. Da central, nestes casos no minério, várias subidas são executas e alargadas ao encontrarem a cabeceira formando-se assim, passagem para o desmontado entre pilares abandonados no minério e instalam-se os chutes. Há variante que dispõe de uma cabeceira para fogo secundário e grelhas de bitolamento do minério, comumente chamada de nível de grelha (NG). Figuras 12, 13 e 14.
b) – procede-se, como relatado em lavra ascendente (figura 4), retirando-se uma tira acima da central, alargada até os contatos (o corpo com até 3m de potencia) e, após retirado o desmontado e destruída a subida neste local (que vai ser reconstituída com fogueiras ou outro sistema de proteção artificial desta passagem de homens e ventilação para o alargamento), instalam-se paliçadas deixando-se a espaços regulares, chutes que são instalados nestes pontos onde se reforça o escoramento (pontos de carregamento). Figura 15. Está preparado o alargamento para a lavra.
LAVRA:
Preparado o alargamento inicial e os chutes de descarga na central, prossegue-se com furação estagiada, corrida ou ascendente conforme a variante de furação de desmonte adotada, lembrando de preparar e dar continuidade à passagem de pessoal emadeirada e revestida. À medida que o minério vai sendo desmontado e se acumula no fundo do alargamento, vai sendo retirado pelos chutes tendo o cuidado de deixar uma altura de 2 a 3m para acesso do pessoal de perfuração. Enquanto há minério a desmontar no intersubnível, retira-se parte do minério (cerca de 30%). Ao se esgotar o minério “in sito” do alargamento, programa-se a extração total do material desmontado retido no alargamento, em ritmo mais acelerado, completando-se, com o transporte do produzido, a lavra do alargamento. A furação pode ser horizontal, ascendente ou corrida mas, o desmonte é ascendente (progresso da lavra). As variantes são devido ao modo de acesso às frentes e à ventilação, ou como foi visto ao emprego chutes em de paliçadas ou entre pilares.
Figura 11 – PLANTA E PERFIL GERAL mostrando o DESENVOLVIMENTO: PRINCIPAL – PV e centrais (cabaceira) na lapa. LATERAL, (S, cf, CE) no corpo; (T, ST) da lapa até o corpo.
J
I
CP CE CT CT S ST N200 DPerfil Geral IJ
CAPA
LAPA
c ST N100 c CPV
TP S TP T CP CE CE 50 a 100 m ST STP
Planta – Corte EF;
Corte GH
E F G H S c Pilar Pilar T CT T T T CP
VANTAGENS:
Baixo custo no desenvolvimento e boa recuperação.
Pequena despesa com madeiramento.
Ventilação de baixo custo.
Trabalho simples e fácil, dispensa a movimentação de desmontado junto as frentes de desmonte (paleamento e outros).
Desenvolvimento simples e rápido. Rapidez no inicio de produção.
Permite lavrar com menor investimento que no outros métodos.
Grandes blocos podem ser rebentados no alargamento prevenindo o entupimento dos chutes.
Grande número de homens pode trabalhar com segurança no alargamento. Minério in sito Minério desmontado deixado no alargamento CAPA LAPA Passagem de homens e ventilação (emedeirada) Perfuração horizontal Perfuração ascendente Subida de exaustão Frente de desmonte Ponto de extração Galeria de transporte Travessa de carregamento Pilar Minério in sito
Método de Recalque em veio espesso Método de Recalque Método de Recalque Carregamento – Central na Lapa Carregamento – Central no Minério Método de Recalque Método de Recalque
30
x
Minério in situ Minério
in situ Minério desmontado Minério desmontado Pilar Passagem de homens e ventilação Acesso para perfuração Perfuração para desmonte Nível de grelha e fogo secundário Raspador a cabo Grelha Passagem de CT Perfil YY PLANTA
DETALHE DE NÍVELDE GRELHA MINA ALASCA JUNEAU
CAMARA DE GRELHA E FOGO SECUNDÁRIO FOGACHO TRILO DE AÇO GRELHA PERFIL
CT Seção AA Projeção longitudinal
DESVANTAGENS:
Ocorre sempre esfoliação do estéril e conseqüente diluição do minério.
Não se pode selecionar minérios diferentes no alargamento: iniciado o alargamento tem que ser continuado e são rígidas as suas condições de aplicação.
Difícil de lavrar zonas ricas e o desmonte deve ser relativamente fino para não entupir os chutes.
Requer armazenamento temporário do minério desmontado acarretando ônus (juros e desvalorização).
Não se aplica a minérios sulfetados.
Há possibilidade de perda de minério junto às paredes,áreas não exploradas.
Às vezes é necessário encher o alargamento prevenindo abatimento.
VARIANTES: Existem algumas e mais se prendem à locação e ao modo de desenvolver lateralmente as jazidas. Há o sub-recalque aplicável a mergulhos menores que exigem raspadores acionados por guinchos.
COMPARAÇÃO ENTRE O MÉTODO DE SUBNÍVEL E O MÉTODO DE RECALQUE.
a) – Vantagens do Método de Sub-nível sobre o Método de Recalque
Há menor risco de fogo para minérios sulfetados.
Menos consumo de explosivos.
É mais flexível.
O acesso às frentes é mais fácil.
Usa poucos homens na perfuração que pode ser mecanizada. A furação longa é mais eficiente.
b) – Vantagens do Método de Recalque sobre o Método de Sub-nível
Requer menor e mais rápido desenvolvimento.
As paredes do alargamento são suportadas pelo minério, diminuindo a
contaminação.
O minério pode ser fragmentado mais fino no alargamento.
O método pode ser usado em rochas mais frágeis.
Requer menor investimento inicial para colocar os alargamentos em produção.
3.4.2) ALARGAMENTOS SUPORTADOS
CONCEITO: - São aqueles utilizados quando as paredes de rocha ou, de minério são fracas ou, os alargamentos auto-suportáveis falharem tornando-se necessário algum escoramento para a sustentação da mina. Nestes locais, para evitar a queda de rochas para dentro das escavações ou o estreitamento e até obstrução das passagens de minério, ou quando o dimensionamento de pilares de segurança no minério confiscarem grande parte da reserva lavravel a ponto de comprometer a rentabilidade do sistema, a sustentação passa a ser reforçada ou totalmente substituída por sistemas de escoramento artificial. Durante muitos anos a madeira e foi o único material empregado para este fim em corpos estreitos que não se adequassem ao método de recalque, mas com o encarecimento e mesmo, por razões ambientais, outros materiais e, até o próprio material saído de pedreiras internas desenvolvidas na mina para este fim (alvenarias de pedra), passaram a substituir a madeira e hoje ela é pouco empregada. Com o aprofundamento da mina e o aumento do custo de escoramento, surgiram métodos alternativos de escoramentos.
Nos últimos 45 anos passados a tendência pelo emprego de madeira foi mudada para o emprego de métodos de corte e enchimento que evoluíram bastante pelos seguintes fatos:
