T2 - Lavra a Céu Aberto

Curso Técnico de Mineração
TOMO II
LAVRA A CÉU ABERTO

Prof: Luciano Pena

Capítulo I

Métodos de Lavra a Céu Aberto


1. Definições
2. Métodos de Desmonte a Céu Aberto

2.1- Rocha Ornamental
2.2- Rocha Industrial

2.2.1- Massas Minerais Coerentes
2.2.2- Massas Minerais Incoerentes

3. Sistema e Circuito de Transporte
4. Sistema e Circuito de Esgoto
5. Abastecimento de Energia, Ar Comprimido e Água Industrial

5.1- Abastecimento de Energia Elétrica
5.2- Abastecimento de Ar Comprimido
5.3- Abastecimento de Água Industrial

6. Anexos Mineiros

6.1- Aterros de Terras de Cobertura
6.2- Aterros de Estéreis (Depósitos)
6.3- Bacias de Lamas
6.4- Bacias de Rejeitos
6.5- Bacias de Decantação
6.6- Instalações Sociais

7. Regras de Segurança e Sinalização

7.1- Regras de Segurança
7.2- Sinalização

8. Casos Práticos

1. Definições
Para melhor compreender as regras de boa prática no desmonte a céu aberto, torna-se necessário introduzir as definições de conceitos, princípios e regras fundamentais da lavra mineira.
No que diz respeito aos conceitos fundamentais da lavra, torna-se importante definir o que se entende por lavra e quais os tipos existentes, introduzindo o conceito de método de lavra e por último o de método de desmonte.
Lavra é a atividade posterior à pesquisa exploração, abrangendo o reconhecimento, a preparação e a extração do minério bruto, do solo ou subsolo. Esta pode ser de quatro tipos:
• Subterrânea;
• A céu aberto;
• A partir de perfurações;
• Hidráulica.
A lavra diz-se subterrânea quando as escavações realizadas para a lavra do minério não estão em contato com o ar livre, encontrando-se rodeadas pelos terrenos do subsolo.
A lavra diz-se a céu aberto quando as escavações realizadas para a lavra do minério estão em contato com o ar livre. É o caso das pedreiras e minas a céu aberto.
A lavra por perfuração acontece quando a jazida, embora subterrânea, é explorada sem necessidade de se abandonar a superfície, por exemplo a partir de sondagens (caso de algumas lavras de minerais uraníferos, sal gema, petróleo, etc.).
A lavra hidráulica, que pode ser tanto subterrânea como a céu aberto, consiste em utilizar a força hidráulica (essencialmente água) nas frentes de trabalho para o desmonte do minério.
Método de lavra pode-se definir como o conjunto de processos utilizados e de soluções adotadas para a remoção da substância útil contida numa fração da jazida.
Este conceito é mais geral que o método de desmonte pois engloba os seguintes elementos fundamentais:
• Domínio dos terrenos;
• Tipo de preparação;
• Posição das vias de transporte;
• Forma, extensão, orientação e sentido de progressão da frente de desmonte;
• Modo de evacuação dos produtos;
• Tratamento dos vazios da lavra;
• Desenvolvimento na horizontal e na vertical, da lavra.
Assim pode-se dizer que o método de lavra engloba operações de desmonte, domínio de terrenos, estradas, preparação, remoção, etc. Método de desmonte é definido como o conjunto de processos utilizados para proceder ao arranque do minério do maciço. Trata-se de um conceito mais restrito que o de método de lavra, pois engloba apenas o conjunto de operações necessárias à extração da substância útil da frente de trabalho.
Uma vez compreendidos os conceitos de método de lavra e método de desmonte, torna-se fundamental compreender os princípios e regras fundamentais que regem a lavra.
Os princípios fundamentais da lavra são:
• Segurança;
• Economia;
• Bom aproveitamento da jazida.
• Proteção Ambiental;
A segurança é o primeiro e o mais importante princípio fundamental da lavra a respeitar ("safety first"), estando relacionada com o princípio referido anteriormente.
Para que uma lavra possa decorrer com normalidade e eficiência os trabalhadores deverão sentir-se seguros, e com condições que lhes permitam desempenhar os trabalhos adequadamente. Caso tal não aconteça, resultará numa menor otimização do trabalho com o conseqüente aumento dos custos de lavra, o que vai contra o primeiro princípio enunciado.
A economia é um princípio fundamental já que uma jazida só será explorável se a sua lavra for rentável. Deste modo há que dedicar particular atenção a todos os fatores susceptíveis de se traduzirem em abaixamento de preços de custo do minério extraído, como sejam por exemplo, a boa organização e otimização do trabalho e a procura de melhores soluções técnicas.
O bom aproveitamento da jazida é importante pois não se deve esquecer que a indústria mineira se caracteriza pelo esgotamento progressivo do seu objeto. Tal significa que a riqueza mineral, salvo raras exceções, não se regenera, sendo por conseguinte esgotável.
Torna-se por isso indispensável que a boa técnica mineira se baseie no bom aproveitamento das jazidas. Para tal é necessário ter em consideração inúmeros aspectos resumidos nas regras fundamentais da lavra, a seguir enunciadas.
A proteção ambiental é cada vez mais essencial em qualquer projeto de lavra, na medida em que é necessário preservar o meio que nos rodeia para as gerações seguintes. Por conseguinte qualquer plano de lavra deverá adotar medidas e sistemas de proteção do ambiente, bem como um plano de recuperação ambiental e paisagística.
As principais regras da lavra são:
• Equilíbrio entre os princípios fundamentais;
• Boa aplicação do método de lavra;
• Economia global;
• Minimização de custo de operações diferentes;
• Aperfeiçoamento permanente;
• Aproveitamento racional das condições naturais.
Uma primeira análise dos quatro princípios anteriormente enunciados poderá levar à conclusão de que atuam em sentido inverso, já que uma lavra muito segura pode ser cara e de mau aproveitamento, ou que uma lavra muito econômica pode ser perigosa e ambientalmente predatória.
Por conseguinte pode-se referir que uma das características que melhor define a perfeição de uma lavra mineira é o grau de equilíbrio conseguido entre os 4 princípios fundamentais.
A boa aplicação do método de lavra é importante, sendo considerado bom método todo aquele que é seguro, tenha um bom rendimento econômico, aproveite bem a jazida e proteja o ambiente circundante.
O que se torna fundamental é a sua correta aplicação, sendo preferível um método regular, bem aplicado e com continuidade, do que um método "ótimo", mas que é mal compreendido, imperfeitamente aplicado ou deficientemente gerido.
A economia global é uma regra importante na medida em que qualquer tentativa exagerada de minimização de custos numa dada operação (por exemplo no desmonte) irá refletir-se de uma forma negativa numa operação subseqüente (por exemplo na britagem). Deste modo o esforço que tende à redução do preço de custo do produto deve ser feito de um modo geral considerando o circuito global (lavra-beneficiação) e não apenas uma parte.
O aperfeiçoamento permanente é sem dúvida uma regra que condiciona todo o processo técnico e/ou humano. Por conseguinte deve merecer a maior atenção no ramo mineiro e não ser desconsiderado, como o é, na maioria dos casos.
O aproveitamento de fatores naturais, ocorrentes na área da jazida, pode determinar substanciais economias, caso sejam tomadas em consideração na aplicação do método de lavra.





2. Métodos de Desmonte a Céu Aberto
A lavra a céu aberto pode ser feita por:
• Bancos (bancada);
• Arranque de pequenas ou grandes massas;
Nas explorações a céu aberto a dimensão dos bancos deve garantir a execução das manobras com segurança, obedecendo às seguintes condições:
• A altura dos bancos não deve ultrapassar 15 m, mas na configuração final, antes de se iniciarem os trabalhos de recuperação paisagística, esta não deve ultrapassar os 10 m;
• Na base de cada banco deve existir um patamar, com, pelo menos, 2 m de largura, para permitir, com segurança, a execução dos trabalhos e a circulação dos trabalhadores, não podendo na configuração final esta largura ser inferior a 3 m, tendo em vista os trabalhos de recuperação;
• Os trabalhos de arranque num banco só devem ser retomados depois de retirados os escombros provenientes do arranque anterior, de forma a deixar limpos os pisos que os servem;
• Relação entre o porte da máquina de carregamento e a altura da frente não inferior a 1.
Sendo a lavra a céu aberto feita, na sua grande maioria, por bancos, é necessário a existência, de acordo com a lei em vigor, de um plano de trabalhos contendo os seguintes elementos:
• altura das frentes de desmonte (bancos);
• largura das bases dos bancos;
• planos de fogo, caso existam;
• situação das máquinas de desmonte em relação à frente e as condições de sua locomoção;
• condições de circulação das máquinas de carregamento, perfuração e transporte;
• condições de circulação dos trabalhadores;
• configuração da escavação durante os trabalhos e no final dos mesmos, devendo-se ter em conta a estabilidade das frentes e taludes;
• e local de deposição de eventuais materiais e terras de cobertura, área e forma a ocupar por estes.
Os métodos de desmonte a céu aberto podem ser:
• Flanco de encosta;
• Cava (abaixo da superfície).

Figura 1- Típico Desmonte em Encosta


Figura 2- Típico Desmonte em Cava
O método de desmonte está essencialmente dependente das características da lavra, pelo que o método usado para explorações de rocha ornamental será completamente diferente do usado em explorações de rochas industriais.
Assim, dado o fato de as operações inerentes ao método de desmonte dos dois tipos de lavra serem diferentes, optou-se por tratá-los separadamente.

2.1- Rocha Ornamental

Nas explorações de rocha ornamental programa-se o desmonte de blocos primários, blocos esses que são definidos consoante as características do maciço, as produções requeridas, mão de obra e equipamentos disponíveis.
Entende-se por tempo de desmonte de um bloco primário o tempo necessário à lavra até à retirada completa do estéril e do minério gerado pelo mesmo. A lavra de um bloco primário faz-se em 6 operações fundamentais, as quais se dividem por sua vez em operações secundárias.
As operações fundamentais após a limpeza da rocha útil, são:
• Furação;
• Corte;
• Tombamento (Derrube);
• Esquartejamento;
• Extração;
• Acabamento.
A definição de cada uma das operações deve constar no plano de lavra e tem por objetivo o aproveitamento máximo de blocos de dimensão comercial.
O desmonte inicia-se com a operação de furação (Figura 3), sendo os furos realizados com o objetivo de definir materialmente a área do bloco primário e a largura das fatias, isto é a dimensão do bloco a desmontar.
Após a execução dos referidos furos é introduzido o fio helicoidal diamantado, roçadora ou jato hidráulico com vista à realização do corte de levante (corte de fundo). Em seguida, para individualização do bloco primário, são realizados os cortes laterais.
Uma vez terminada a individualização do bloco primário, procede-se ao corte do bloco em fatias que definem o bloco maior transportável, com a operação de esquartejamento.
Após as fatias se encontrarem plenamente individualizadas, são derrubadas sendo os blocos transportados por grua ou através de outro equipamento de transporte se a corta estiver ligada ao exterior por rampa. Se o material exceder em peso a capacidade da grua, as dimensões forem superiores ao arco máximo da monolâmina, ou apresentar irregularidades excessivas, serão esquartejados na pedreira.

Figura 3 - Operações fundamentais e acessórias de desmonte de rocha ornamental (Granito)
O derrube de uma fatia é realizado com o auxílio de uma almofada ou macaco hidráulico, que originam o desequilíbrio da fatia até esta cair numa "cama" previamente realizada. A cama tem uma dupla função: amortecer o impacto da queda da fatia derrubada, minimizando a quantidade de fraturas induzidas pelo choque, e ajudar posteriormente a operação de esquartejamento, permitindo a passagem do fio adiamantado, sem que seja necessário proceder a nova furação. A cama é normalmente construída com terra, fragmentos de rochas e pneus velhos.

Figura 4 - Pormenor da operação de derrube de uma fatia
O esquartejamento é sem dúvida a operação crítica no que diz respeito ao correto planejamento das operações. Este é bastante influenciado pelas características de fraturas do bloco, operações anteriores e posteriores, e pelo mercado.
O desmonte termina com a limpeza da frente retirando-se o estéril para a pilha com o recurso da pá carregadeira, e elevando o minério para o parque de blocos por grua ou "dumper".
Pelo fato de os blocos apresentarem dimensões e formas muito variadas, torna-se necessário efetuar uma operação de acabamento. Esta operação, realizada pela monolâmina, tem por objetivo a correção total dos blocos transportados, com vista a posterior comercialização ou a serragem.

Figura 5 - Operações fundamentais de uma lavra de rocha ornamental (Mármore)
Quer a corta quer a frente em flanco de encosta terão uma inclinação que está limitada pelas características geomecânicas do maciço, sendo esta inclinação função da relação altura/patamar (ver Figura 6).

Figura 6 - Inclinação do talude

2.2- Rocha Industrial

A indústria de rocha industrial, ao invés da indústria extrativa de rocha ornamental, realiza o desmonte do minério com arranque por explosivos no caso de massa mineral consistente, ou por arranque direto ou hidráulico em massas incoerentes.
Por conseguinte as operações fundamentais de uma lavra de rocha industrial são totalmente diferentes das operações realizadas numa lavra de rocha ornamental (ver Figura 7).

Figura 7 - Operações fundamentais de uma lavra de rocha industrial

2.2.1- Massas Minerais Coerentes
Neste tipo de explorações são realizados na frente de desmonte pegas de fogo com o intuito de proceder ao arranque do minério. A realização destas pegas de fogo obedece a determinados critérios e fatores que determinam a concepção e eficiência da mesma.
Quando existe compartimentação geológica é indispensável introduzir a sua presença na previsão da fragmentação, em virtude de as descontinuidades dos maciços rochosos serem responsáveis por distribuições irregulares da energia explosiva, quer absorvendo, quer dispersando as ondas da explosão através de fendas pré-existentes na vizinhança dos furos.
O diâmetro das cargas explosivas deve ser tão próximo quanto possível do diâmetro dos furos, no caso de explosivos encartuchados, não deve ser nem tão pequeno que impeça o desenvolvimento completo da detonação, nem tão grande que possa originar vibrações, sopros exagerados, ou mesmo o fenômeno da sobrefraturação da rocha remanescente.
Em seguida é apresentada uma figura onde pode observar a configuração de uma típica lavra a céu aberto.

Figura 8 - Típica lavra de rocha industrial a céu aberto
Na etapa de estabelecimento do diagrama de fogo deve-se ter em atenção fatores importantes como:
• Produção por pega de fogo;
• Diâmetro do furo;
• Comprimento do furo;
• Subfuração;
• Inclinação do furo;
• Distância (afastamento) à face livre;
• Nº de furos;
• Espaçamento entre furos;
• Atacamento;
• Carga específica;
• Consumo específico.

Figura 9 - fatores importantes numa pega de fogo a céu aberto
(Extraído de EXPLOSA, 1994)
O diâmetro do furo depende das propriedades da rocha a ser desmontada, do grau de fragmentação pretendido, da altura da bancada, e está normalmente condicionado ao tipo de equipamento disponível.
Após a seleção do diâmetro do furo, dimensiona-se o comprimento mais adequado para o diâmetro escolhido e para as condições existentes, tendo em consideração a inclinação destes, a altura da bancada e a subfuração.
A subfuração, que varia consoante à distância à face livre e inclinação dos furos, facilitam a execução do plano de fogo. No caso de não ser feita a subfuração, a base da bancada não será arrancada segundo um ângulo de 90º, originando por isso um repé.

A- Furo Vertical B- Furo Inclinado
J - Subfuração
B - Distância à face livre
T – Tampão L - Altura da bancada
H - Comprimento do furo
PC - Comprimento da carga
P – Detonador
Figura 10 - Nomenclatura de um furo
(Adaptado de ATLASCOPCO)
O uso de furos inclinados é uma prática bastante comum nas pegas de fogo, uma vez que apresenta algumas vantagens, tais como:
• bancadas mais seguras;
• melhor fragmentação;
• maior produção;
• diminuição do consumo de explosivo;
• menores vibrações.
O ajustamento da distância à face livre e o espaçamento entre furos permite melhorar os resultados de fragmentação e arranque da rocha, que se traduzem numa diminuição do consumo específico de explosivo.
O tampão deve ter um comprimento semelhante ao valor da distância à face livre de modo a não originar blocos de grandes dimensões provenientes da parte superior da bancada, não devendo ser muito inferior pois nesse caso existe a possibilidade dos gases da explosão se escaparem e provocarem projeções além da perda do efeito da expansão gasosa sobre a rocha.

Figura 11 - Componentes principais de um Jumbo de furação de bancada
(Adaptado de Tamrock, 1984)
Deve ser realizado com material de granulometria fina ou com material destinado para o efeito, tal como argila, areia não silicosa, pó da furação, água em manga de plástico, etc.
Nos diagramas de fogo a céu aberto a energia do explosivo necessária para que se produza a ruptura da rocha não é constante em toda a altura da bancada. Com efeito as tensões libertadas pela detonação devem ser superiores à resistência da rocha ao longo da bancada, especialmente na sua base.
Por tal razão a carga de fundo (ver Figura 9) possui geralmente maior energia que a carga de coluna, embora a dimensão desta última dependa da altura da bancada.
O tampão, embora seja muitas vezes esquecido, é uma operação muito importante. Se esta operação não for corretamente executada pode acontecer que se originem no interior do furo vazios, o que origina uma grande quebra no rendimento do explosivo, devido à perda de eficiência por parte deste.
Outro aspecto importante a evitar é a folga (desacoplamento), que se define pela relação entre os diâmetro dos furos e o diâmetro das cargas explosivas, a qual deve ser o mais próximo possível da unidade, para a qual contribuirá uma boa compactação do explosivo do furo.
O consumo específico pode definir-se como a relação entre o peso de explosivo utilizado na pega de fogo e o volume total de rocha desmontada.
No que concerne ao dimensionamento dos diagramas de fogo, este tem sido elaborado por diversas fórmulas envolvendo os respectivos parâmetros geométricos, algumas com certo fundamento científico, mas quase todas baseadas em relações empíricas.
Existem também ábacos e até réguas de cálculo construídos para o mesmo fim, mas quase todos estes métodos apresentam o inconveniente de desprezarem um grande número de variáveis que influenciam o fenômeno de desmonte. Assim, é habitual algumas dessas fórmulas pretenderem aplicar-se a todos os tipos de rocha, outras não introduzem indicações sobre as propriedades do explosivo, etc.
A principal razão para que existam tais expressões aproximadas deve-se à complexidade, variabilidade e elevado número de parâmetros que influem nos resultados de um desmonte.
ATEHISON considerou a existência de 20 parâmetros distintos que têm influência decisiva nos desmontes, dividindo-os em 3 grupos:
• Parâmetros relativos ao explosivo: densidade, velocidade de detonação, pressão de detonação, impedância de detonação, volume de gases libertados e energia disponível.
• Parâmetros respeitantes ao carregamento dos explosivos nos furos: diâmetro e comprimento dos furos, natureza do tampão, espaço livre entre o explosivo e paredes do furo, tipo de encurvamento e ponto de iniciação.
• Parâmetros relativos à rocha: densidade, velocidade sísmica, impedância característica, índice de absorção de energia, tensão de ruptura à compressão e à tração, heterogeneidade e estrutura do maciço rochoso.
Além destes há a considerar certos fatores externos (como por exemplo, a natureza e toxicidade dos fumos e a resistência do explosivo à umidade existente no interior dos furos) que podem ditar a escolha de tipos de explosivos em contradição com as regras gerais. Por conseguinte, o recurso às fórmulas empíricas e ao trabalho por tentativas são muitas vezes as únicas soluções disponíveis para projetar adequadamente um desmonte, face à dificuldade intrínseca do problema.
A Figura 12 apresenta as especificações geométricas principais de um desmonte em bancadas, com a respectiva legenda explicativa.

Figura 12 - Especificações Geométricas dos Esquemas de Fogo para Desmontes em Bancadas
(Adaptado de Gama, C. Dinis , 1988)


Em seguida são apresentadas as relações numéricas lineares, onde as letras têm o significado referido na Figura 12.



A = KA x d
(25 £ KA £ 40)
S = KS x A (1.25 £ KS £ 5)
h = Kh x A (1.5 £ Kh £ 4)
G = KG x A (0.2 £ KG £ 0.5)
T = KT x A (0.5 £ KT £ 1)

Segundo a ordem indicada, a partir do conhecimento do diâmetro dos furos determina-se o afastamento das cargas, e este último permite calcular os restantes parâmetros geométricos do diagrama de fogo.
De salientar que o processo de seleção do tipo de explosivo a utilizar em determinado desmonte deve ser coerente com o seu mecanismo de atuação após a detonação, e com a reação da rocha aos correspondentes efeitos mecânicos.
Em relação o diâmetro das cargas explosivas, a sua escolha deve atender a diversos fatores, entre os quais, a salientar:
• tão próximo quanto possível do diâmetro dos furos (no caso de explosivos com forma geométrica fixa).
• diâmetro nem tão pequeno que impeça o desenvolvimento completo da detonação, nem tão grande que possa originar vibrações, sopros exagerados, ou mesmo o fenômeno de sobrefraturação da rocha remanescente.
2.2.2- Massas Minerais Incoerentes
A lavra de massas minerais incoerentes pode ser feita por desmonte direto ou desmonte hidráulico.
O desmonte direto pode ser manual ou mecânico e consiste em atacar diretamente à frente de desmonte de modo a individualizar o minério. Por conseguinte a sua utilização está limitada a massas minerais que sejam facilmente desagregadas.
São várias as explorações de massa mineral por desmonte direto mecânico, sendo a lavra de argila, areia e outros materiais de construção as mais comuns.
Nas explorações de argila, areia, cascalho ou quaisquer outras massas de fraca coesão, devem ser observadas as seguintes regras:
• Se a lavra não for feita por bancos, o perfil da frente não deve ter inclinação superior ao ângulo de talude natural do terreno;
• Se a lavra for feita por bancos, a sua base horizontal não pode ter, em nenhum dos seus pontos, largura inferior à altura do maior dos dois bancos que separa, e as frentes não podem ter inclinação superior à do talude natural;
• Se o método de lavra exigir a presença normal de trabalhadores na base do banco, a sua altura não pode exceder 2 m.
O desmonte hidráulico consiste em utilizar a força hidráulica (essencialmente água) nas frentes de desmonte para a desagregação do minério (Figura 13).
De todos os sistemas de lavra existentes, o hidráulico é o único que permite combinar o desmonte de um material, o seu transporte para uma estação de tratamento e sua recuperação nessa mesma estação, assim como o posterior escoamento dos resíduos com a energia obtida por um fluxo de água.
Aplica-se fundamentalmente onde os materiais são desagregados por ação de água à pressão, como as aluviões de ouro, cassiterita, diamantes, ilmenita, rútilo, zircônio; formações argilosas, arenosas e outras.
Os equipamentos hidráulicos são equipamentos de desmonte, constituídos por uma lança ou canhão orientável, de largo diâmetro, que projeta um jato de água sobre o maciço rochoso, que permite desagregar e arrastar os materiais, cujo estado de consolidação é apropriado para tal finalidade.
A utilização destes equipamentos tem as seguintes vantagens:
• Desmonte contínuo do material a explorar;
• Infra-estrutura mineira reduzida;
• Equipamentos mais econômicos;
• Menores necessidades de pessoal e com menor especialização;
• Baixo custo de operação.
Os inconvenientes principais são:
• Condições específicas do material a desmontar;
• Grandes necessidades em caudal e pressão de água;
• Necessidade de grandes áreas para retenção de resíduos;
• Escassas probabilidades de seletividade;
• Aplicabilidade do sistema quando o processo de tratamento posterior é feito em via úmida;
• Condições topográficas adequadas para a circulação dos materiais desmontados;
• Disposições restritivas sobre contaminação e impacto ambiental.

Figura 13 - Desmonte Hidráulico
Na realização do desmonte hidráulico devem ser observadas as seguintes regras:
• Os operários e os equipamentos que efetuam o desmonte devem estar protegidos por uma distância adequada de forma que os possíveis desmoronamentos e deslizamentos do talude não os atinjam;
• É proibida a entrada de pessoas não autorizadas nos taludes onde se realiza o desmonte hidráulico;
• O pessoal, no desmonte hidráulico deve estar provido de equipamento específico e adequado para serviços em condições de alta umidade;
• Para instalações do desmonte hidráulico que funcionam com pressões de água acima de 10 Kg/cm2 devem ser cumpridas as seguintes regras adicionais:
a) os tubos, os acoplamentos e os suportes das tubagens de pressão devem ser apropriados para esta finalidade (certificados dos fornecedores, provas aleatórias);

b)deve existir um suporte para o equipamento

c) a instalação deve ter um dispositivo para desligar a bomba de pressão em caso de emergência, podendo este ser acionado pelo pessoal que estiver a trabalhar com o equipamento.
De acordo com as características mecânicas do maciço rochoso existem dois esquemas de lavra básicos:
• Desmonte direto do material que se encontra na frente de trabalho;
• Desmonte do material, após uma previa desagregação;
O princípio geral de trabalho quando é possível desmontar o maciço diretamente, corresponde ao seguinte esquema operativo:
• Projeção do jato sobre o pé do talude de modo a criar uma sobreescavação do mesmo até que se origine a queda do talude;
• O material desmontado é submetido à ação do jato de modo a promover a sua desagregação e escoamento ao longo do canal de transporte;
• Uma vez limpa a frente, o equipamento é aproximado da nova frente de trabalho, repetindo-se o ciclo.
As distintas possibilidades de posicionamento do equipamento dão origem as três esquemas de lavra, segundo as direções relativas do jato projetado e da polpa escoada (ver Figura 14):
a. Em direção
b. Em contracorrente
c. Misto


Legenda:
1- Equipamento
2- Tubagem de alimentação
3- Canal de transporte
4- Captação 5- Estação de bombeamento
6- Tubagem da polpa
7- Polpa
Figura 14 - Diferentes desmontes hidráulicos
O desmonte em direção é caracterizado pela direção de circulação da polpa coincidir com a direção do jato de água projetado, sendo aplicado sobre frentes com altura inferior a 8 m.
O desmonte em contracorrente aplica-se fundamentalmente em grandes frentes de trabalho que podem variar entre os 20 a 30 m, sendo esta a altura máxima permitida por motivos de segurança.
O desmonte misto é utilizado quando se aplicam vários equipamentos na mesma frente de trabalho, permitindo o arranque do material situado na zona intermédia de dois equipamentos.


3. Sistema e Circuito de Transporte
O sistema e circuito de transporte em minas a céu aberto dependem de inúmeros fatores, sendo de realçar os seguintes:
• Tipo de lavra;
• Condições de trabalho;
• Produção;
• Características do material desmontado.
Os referidos fatores, associados a muitos outros, vão determinar o modo como as operações de perfuração, carga e transporte se desenrolarão, o modo como estas se conjugam ao longo da vida da lavra, bem como o tipo de sistema adotado.
O sistema e circuito de transporte pode ser de dois tipos:
• Contínuo;
• Cíclico.
Nas operações contínuas em que certas máquinas combinam ou realizam simultaneamente o arranque e a remoção, as operações de corte, perfuração e uso de explosivos são eliminados, sendo o arranque e a carga (extração) realizados numa única ou simples função, a escavação.
A adoção de um sistema contínuo, em lavra a céu aberto, está essencialmente dependente da inclinação dos taludes, ou seja, da profundidade da lavra e da coesão e granulometria do material (ver Figura 15).

Figura 15 - Sistema contínuo
Nas operações mineiras de superfície ou a céu aberto, os equipamentos mais comuns em sistema contínuo são as correias (ou telas) transportadoras e os minerodutos.
No caso das operações cíclicas, as máquinas normalmente realizam em simultâneo as operações de carga e transporte, denominando-se por vezes máquinas de remoção.
Dependendo do tipo de sistema existente são empregues diferentes equipamentos para a realização do transporte.
No caso dos sistemas cíclicos os equipamentos mais utilizados são os dumpers, as pás mecânicas, e as gruas, sendo esta última determinante quando os trabalhos se desenvolvem em profundidade (ver Figura 16).

Figura 16 - Sistema cíclico
Para que o transporte em explorações a céu aberto seja feito em segurança, devem ser observados os seguintes pontos:
• Devem ser balizados os limites exteriores das bancadas utilizadas como estradas;
• A largura mínima das vias de trânsito deve ser 2 vezes maior que a largura do maior veículo utilizado, no caso de um via única, e 3 vezes no caso de vias duplas;
• É proibido o tráfego de veículos quando a visibilidade for 2 vezes inferior à distância mínima de travagem do veículo, rodando a velocidade máxima permitida;
• Circulação perto do talude, devendo a demarcação ser visível de modo a evitar a queda do veículo;
• Deve existir um regulamento interno de circulação e as vias devem ter sinalização adequada;
• A circulação em via dupla nas cortas deve fazer-se de modo que os veículos carregados circulem na parte interior da bancada, isto, é no lado da frente do banco (ver Figura 17);

Figura 17 - Circulação em via dupla





4. Sistema e Circuito de Esgoto
A presença de água nas explorações causa problemas ao nível da produção, estabilidade de taludes, segurança, controle de poluição e por conseguinte no custo de lavra.
A realização das operações de esgoto tem como objetivo a combinação dos seguintes aspectos:
• Melhorar a estabilidade dos taludes;
• Melhorar as condições de trabalho;
• Proteger a qualidade da água e dos aqüíferos.
Para além dos referidos problemas as atividades decorrentes de explorações podem produzir alterações no regime das condições hidrogeologias e da qualidade da água. Quando se atinge o nível freático nas explorações a céu-aberto pode haver grande afluência da água, sendo necessário recorrer ao bombeamento, que por sua vez pode provocar alterações no nível piezométrico e diminuir a quantidade de água disponível para as populações e culturas vizinhas da área em lavra.
Por conseguinte, todas as informações úteis à posição, extensão e profundidade dos antigos trabalhos e das acumulações de água, nomeadamente camadas aqüíferas reconhecidas e fontes naturais à superfície que existam no perímetro ou na vizinhança de uma lavra, devem ser registradas em mapas atualizados.
Outra medida importante é a realização prévia de estudos geotécnicos e hidrogeológicos que permitam prever o comportamento dos terrenos, bem como a realização de sondagem de reconhecimento.
No que respeita à operação de esgoto são vários os sistemas a adotar para o correto desvio e captação das águas com vista à sua completa remoção da lavra mineira:
• Valas de drenagem na zona envolvente à área de lavra;
• Valas de drenagem nos patamares e fundo da lavra;
• Furos subhorizontais para drenagem das águas subterrâneas do interior do talude;
• Poços verticais realizados na área envolvente à lavra;
• Poços verticais realizados nas bancadas ou no fundo da lavra;
• Combinação dos sistemas anteriores;
A seleção de um sistema e circuito de esgoto adequado é crucial para o sucesso da operação, dependendo este dos seguintes fatores:
• Geologia e hidrogeologia do local;
• Magnitude do sistema;
• Método de lavra;
• Custo.
Valas de drenagem na zona envolvente da área de lavra
O referido método deve ser aplicado quando o aqüífero é de baixo caudal. O método é pouco oneroso, e deve ser realizado em conjunto com a drenagem da água superficial.
O circuito consiste em captar a água nas valas de drenagem existentes à volta do perímetro da lavra, por onde são conduzidas por gravidade para uma depressão de modo a serem coletadas. Após decantação, as águas podem ser utilizadas na rega de itinerários, lavagem de caminhões ou conduzidas para a bacia hidrográfica.

Figura 18 - Sistema de drenagem por valas de drenagem na zona envolvente da área de lavra

Valas de drenagem nos patamares e no fundo da lavra
O sistema e circuito de esgoto é em tudo semelhante ao anterior. A diferença reside apenas no tipo de aqüífero; enquanto que as valas à superfície são na sua grande maioria aplicadas na drenagem de aqüíferos não confinados, as valas nos patamares e no fundo da lavra são usadas para a drenagem de aqüíferos confinados.
As águas são coletadas, sendo em seguida conduzidas para uma bacia de decantação no fundo da lavra de modo a serem posteriormente bombeadas para uma bacia no exterior.

Figura 19 - Sistema de drenagem por valas de drenagem nos patamares e no fundo da lavra

Furos subhorizontais
Este método torna-se bastante eficaz quando a água subterrânea afeta a estabilidade de um dado talude.
O método consiste na realização de furos subhorizontais no maciço através dos quais são normalmente, embora não seja necessário, introduzidos tubos de PVC. Estes furos apresentam uma ligeira inclinação (2 a 5º) de modo a que a drenagem se possa fazer por gravidade.
Os drenos podem ser furados a partir do fundo da lavra, ou de uma bancada, mas sempre a partir do ponto mais baixo do aqüífero a ser drenado.
O circuito do referido sistema é simples e semelhante aos anteriores. A água que sai dos furos é drenada por valas de modo a ser coletada num ponto baixo, onde é em seguida bombeada para o exterior da lavra.
As principais vantagens deste sistema são a rapidez de execução, o relativo baixo custo de instalação, o consumo de energia nulo, pois a drenagem faz-se por gravidade, o baixo custo de manutenção e a longa durabilidade e flexibilidade.
A principal limitação no uso do referido sistema é o fato de só poder ser economicamente efetuado apenas depois da escavação estar realizada, e não antes desta. Em muitos casos, o tempo necessário para a instalação de um sistema eficaz é suficiente para que ocorram desabamentos nos taludes.

Figura 20 - Sistema de Drenagem por furos subhorizontais

Poços verticais realizados na área envolvente à lavra
A drenagem através de poços verticais é um sistema bastante utilizado. A água pode ser retirada por bombeamento, sendo o caso mais comum é o uso de bombas submersíveis.
A grande vantagem deste sistema é a possibilidade de retirar a água antes de iniciar os trabalhos de lavra, prevenindo assim a contaminação da água e anulando qualquer interferência desta com as operação mineiras. A possibilidade de drenar vários aqüíferos com um único poço, obtido por este sistema, não é imediatamente conseguido através dos outros métodos referidos.
A grande desvantagem do sistema é o custo de energia necessário para efetuar a operação, principalmente quando se trata de um aqüífero de elevado caudal sobre uma camada impermeável.
Poços verticais realizados nas bancadas ou no fundo da lavra
Os aspectos técnicos do presente sistema são em tudo semelhantes ao anterior.
A vantagem na realização dos furos no fundo da lavra, consiste na diminuição da coluna de água a ser bombeada, o que resulta numa diminuição de custos de energia.
As desvantagens residem no difícil acesso ao local onde os furos serão realizados, e na interferência com as operações mineiras.
Combinação dos sistemas anteriores
Em muitos projetos de esgoto, são usados dois ou mais sistemas referidos anteriormente, podendo-se simultaneamente combinar as vantagens dos vários métodos e minimizar as suas desvantagens, obtendo-se uma otimização da operação de esgoto.








5. Abastecimento de Energia, Ar Comprimido e Água Industrial
5.1- Abastecimento de Energia Elétrica

Sendo a energia elétrica a fonte principal de explorações mineiras, o abastecimento de energia torna-se uma operação de extrema importância.
Esta é responsável pelo acionamento e funcionamento de várias instalações e equipamentos que realizam operações vitais para a realização das operações de desmonte, extração, esgoto, etc.
O desenvolvimento da utilização da eletricidade tem sido bastante grande, sendo hoje em dia, a fonte de energia mais usada nas diferentes explorações.
O seu desenvolvimento deve-se a inúmeros fatores:
• Rendimento (8 vezes superior ao do ar comprimido);
• Custo de energia;
• Custo de manutenção;
• Regularidade de marcha;
• Potência;
• Facilidade de estabelecimento de ligações:
a) facilidade de ligar vários equipamentos utilizados;
b) limitação de esforços;
c) telecomando;
• Permite o controle remoto, ou seja o controle à distância e monitorização de máquinas e equipamentos;
• Automação.
No entanto, apesar de tantas vantagens, a eletricidade apresenta uma série de desvantagens face ao ar comprimido, sendo eles:
• Segurança:
a) risco de eletrocussão;
b) risco de incêndio;
c) risco do grisu (faíscas);
• Custo elevado da aparelhagem elétrica;
• Dificuldade de eletrificar os aparelhos de movimento alternado.
A maioria dos sistemas de abastecimento de energia elétrica são constituídos pelas seguintes componentes:
• Fontes de alimentação de corrente alterna;
• Fontes de alimentação de corrente contínua;
• Linhas de transmissão;
• Transformadores;
• Retificadores;
• Condensadores de correção;
• Condensadores de sobretensão.
Toda a lavra deve apresentar plantas dos esquemas de abastecimento de energia elétrica onde estejam, pelo menos, representado:
• a ligação da energia da companhia ao transformador principal da mina;
• o cabo de alimentação principal;
• o esquema elétrico de alimentação das instalações em subsolo e superfície
• as transmissões, linhas e cabos de tensão;
• Painéis.
O licenciamento e fiscalização das instalações elétricas, bem como dos respectivos anexos, rege-se pela legislação vigente para as demais instalações elétricas, da competência da direção Geral de Energia.
O projeto das instalações elétricas é entregue no Instituto Geológico e Mineiro (I.G.M.).
As instalações elétricas tem de obedecer aos regulamentos de segurança do domínio da eletricidade, sendo a destacar, entre outros, os seguintes pontos:
• Nas instalações e nos serviços de eletricidade, devem ser observadas no projeto, execução, operação, manutenção, reforma e ampliação, as normas técnicas oficiais estabelecidas pelo órgão competente e, na falta destas, as normas internacionais vigentes;
• Todas as partes das instalações elétricas a serem operadas, ajustadas ou examinadas devem ser projetadas, executadas e dispostas de maneira que permita um espaço suficiente para trabalhar em segurança e de modo que seja possível prevenir, por meios seguros, os perigos de choque elétrico e de todos os outros tipos de acidentes;
• Todas as instalações elétricas devem estar convenientemente protegidas contra impactos ocasionais, água, poeira, animais e influência de agentes químicos;
• Os cabos e linhas elétricas, especialmente no subsolo, devem ser dispostos de modo que não sejam danificados por qualquer meio de transporte, lançamento de fragmentos ou pelo peso próprio;
• Redes elétricas, transformadores, motores, máquinas e circuitos elétricos, devem ser equipados com dispositivos de proteção automáticos ou fusíveis para os casos de curto circuito, sobrecarga, queda de tensão e/ou fase;
• Toda a rede elétrica deve possuir ligação à terra, em intervalos definidos, conforme o projeto, devendo os pontos de ligação estar assinalados;
• Todos os dispositivos de proteção ao sistema elétrico devem ser inspecionados regularmente, de acordo com as instruções do fabricante e normas técnicas vigentes;
• A pedreira deve ser dotada de instalações de emergência que, por motivos de segurança, garantam o funcionamento de equipamentos de transporte de pessoal, de esgotos e de iluminação coletiva.
Na realização de trabalhos do tipo elétrico devem ser observados, entre outros, os seguintes pontos:
• A instalação, a operação e a manutenção de instalações elétricas devem ser executadas apenas por pessoal qualificado, treinado e com autorização do responsável da pedreira;
• Deverá conhecer perfeitamente os procedimentos para realizar qualquer tipo de reparação ou modificação que afete uma instalação elétrica;
• Deve ter à sua disposição elementos de proteção e isolamento, tanto pessoal como material, adequados ao tipo de tensão da instalação;
• É estritamente proibido trabalhar numa instalação elétrica com tensão;
• A autorização e responsabilidade, tanto do corte como restabelecimento da tensão numa instalação elétrica objeto de revisão ou reparação;
• Evitar a existência de lamas ou fogo nas proximidades dos transformadores de modo a prevenir incêndios;
• Os trabalhos sobre linhas elétricas aéreas só se realizarão após garantia de que os circuitos estão fora de serviço;
• Na presença de tempestades devem ser interrompidas quaisquer atividades em linhas elétricas aéreas;
No que respeita a inspeções, devem ser observados os seguintes pontos:
• As inspeções a instalações elétricas devem ser efetuadas, sempre que possível, em conjunto, pelas entidades competentes.
• Sempre que a entidade inspetora determine a aplicação de medidas que possam acarretar a paragem total ou parcial da laboração, deve o IGM ser ouvido previamente.

5.2- Abastecimento de Ar Comprimido

Nas explorações a céu aberto, o ar comprimido tem várias aplicações, sendo de referir a sua utilização no acionamento de ferramentas (martelos, etc.), de motores (bombas, etc.).
As suas principais vantagens são:
• As máquinas e ferramentas a ar comprimido são robustas, e por conseguinte apresentam um bom tempo de vida e baixo custo de manutenção;
• As canalizações de ar comprimido são menos delicadas que as transmissões elétricas;
A sua utilização tem porém, alguns inconvenientes. A principal é o fato de o seu rendimento de utilização ser muito baixo, podendo em alguns casos atingir 30%, valor este correspondente à diferença entre a energia fornecida ao compressor e a energia libertada no aparelho utilizador.
Por conseguinte, e embora o ar comprimido tenha ainda utilizações dificilmente substituíveis, tende a ser cada vez mais preterido em favor da energia elétrica.
Uma boa eficiência das máquinas utilizadas só pode ser obtida se as redes de distribuição que as alimentam forem concebidas de modo a poder fornecer-lhes, à pressão devida, ar de boa qualidade.
Para que tal seja obtido, uma rede de distribuição deve oferecer as seguintes garantias:
• Pequena queda de pressão nas tubagens, para que as máquinas utilizadas possam ser alimentadas à pressão devida;
• Rigorosa estanquecidade, segurança de funcionamento e baixo custo de manutenção;
• Eliminação da água de condensação, com o objetivo de evitar diluição das lubrificações e a formação de gelo nas condutas e mecanismos;
• Custo de instalação o mais baixo possível.
Uma inadequada rede de distribuição de ar comprimido originará elevadas despesas de energia, baixa performance dos equipamentos originando um fraca produção.
No que respeita aos compressores devem ser observadas as seguintes regras de segurança:
• Os compressores e respectivos equipamentos de condução e distribuição de ar comprimido utilizados devem observar as normas específicas de segurança e obedecer aos modelos aprovados nos termos da legislação em vigor;
• Os compressores e respectivos equipamentos de condução e distribuição de ar comprimido devem ser periodicamente examinados, de acordo com as instruções do fabricante, de modo a mantê-los em perfeitos estado de funcionamento;
• Só pode ser usado óleo cujo valor da temperatura do ponto de inflamação seja indicado e garantido pelo fabricante;
• As operações de manutenção devem ser anotadas no livro de registro.
De salientar que a instalação de compressores é precedida da respectiva licença, concedida pelo Instituto Geológico e Mineiro (IGM). Depois da montagem deverá ser requerida uma vistoria e prova da instalação e do reservatório de ar comprimido.
Nas redes de ar comprimido é de máxima conveniência a intercalação de separadores de água de condensação (portadores), para que esta não chegue aos locais de utilização onde, por um lado, prejudica a lubrificação das máquinas utilizadas, arrastando o óleo lubrificante, e, por outro, por congelamento, devido ao arrefecimento provocado pela expansão do ar.
As mangueiras e os seus acessórios são outra componente importante nas redes de distribuição, uma vez que estabelecem a ligação entre máquinas e ferramentas que utilizam o ar comprimido e a rede de distribuição. Estas, pelo fato de introduzirem perdas de carga apreciáveis e proporcionais ao seu comprimento, devem ser o mais curtas possíveis.
Sendo destinadas, geralmente, a permitir o fácil deslocamento das ferramenta e equipamentos pneumáticos, ao longo dos locais de trabalho, há a necessidade de que tenham a robustez e a resistência ao desgaste suficientes para que possam ser arrastadas, sem grandes preocupações ao longo dos pisos irregulares e muito abrasivos.




Legenda:
1. Compressor
2. Reservatório de ar
3. Misturador 4. Portador com coletor de poeiras
5. Jumbo de furação
Figura 21 - Abastecimento de ar comprimido
Outro ponto fundamental no abastecimento de ar comprimido é a manutenção das redes de distribuição de ar comprimido. A manutenção consiste, essencialmente, em verificar e garantir a sua estanquecidade com o objetivo de minimizar as fugas.
As fugas mais importantes, que podem atingir facilmente 25% do débito dos compressores, são as pequenas fugas. Estas são, normalmente, as responsáveis pelo essencial das perdas globais das redes uma vez que, ao contrário das grandes, são mais difíceis de detectar.

5.3- Abastecimento de Água Industrial

O abastecimento de água industrial é importante na medida em que esta é utilizada durante a lavra em várias aplicações, pelo que projeto da rede e dimensionamento da mesma deve ser feito de acordo com as necessidades da lavra.
A rede de abastecimento de água industrial pode ser feita:
• Por sondagens;
• Por captações;
• Pela rede pública.
A primeira opção é usada no caso de a zona onde a lavra está inserida não ter uma cursos de água importantes ou próximos da lavra, mas tem aqüíferos subterrâneos próximos da área circundante, pelo que se realizam as referidas sondagens.
Caso a lavra esteja situada numa zona onde a rede hidrográfica é extensa, são realizadas captações junto dos cursos de água com vista ao abastecimento de água em quantidades suficientes. Esta opção pode ser em muitos casos a mais vantajosa do ponto de vista econômico, na medida em que são efetuados apenas investimentos ao nível da rede.
Quando não é possível realizar nenhuma das anteriores opções, o abastecimento de água deverá ser feita pela rede pública sendo esta a solução mais onerosa.
As redes de abastecimento são na sua maioria constituídas por tubos galvanizados (de modo a conferir melhor resistência), tubos esses que se colocam no chão descendo ao longo do patamares até atingir o fundo da lavra, de modo a servir as frentes de desmonte.
A sua manutenção não deve ser descurada pois a existência de fugas, implica a existência de água ao longo dos trabalhos, com o conseqüente aumento de custo na operação de esgoto.
No que respeita às suas aplicações esta desempenha um papel importante nas frentes de desmonte, sendo no caso das explorações de rocha ornamental com uso de fio diamantado de extrema importância pois é usada no arrefecimento do fio quando da operação de corte. Por conseguinte a rede de abastecimento deverá ser projetada até às várias frentes de desmonte.

6. Anexos Mineiros
6.1- Aterros de Terras de Cobertura

Nas explorações a céu aberto as terras de cobertura devem ser retiradas para uma distância de segurança suficiente do bordo superior da lavra, deixando-se livre uma faixa com a largura mínima de 2 m, a circundar e limitar o referido bordo.
Deste modo deve ser garantido o armazenamento do solo de cobertura tanto quanto possível próximo do seu estado inicial, tendo em vista a posterior reconstituição dos terrenos e da flora, de modo a se proceder à adequada aplicação das técnicas e normas de higiene e segurança, e ao cumprimento das apropriadas medidas de proteção ambiental e recuperação paisagística.
Por conseguinte a localização do aterro está dependente da forma final da escavação.

6.2- Aterros de Estéreis (Depósitos)

As rochas estéreis provenientes de explorações a céu aberto depositam-se, geralmente, em montes que constituem os depósitos.
A escolha de um local para o dimensionamento e construção de uma depósitos deve-se basear, entre outros, em critérios da seguinte natureza:
• Técnicos;
• econômicos;
• Ambientais;
• Socioeconômicos.
Para a construção de uma depósitos, para além dos referidos critérios, é preciso ter em atenção vários fatores, tais como:
Local de implantação
Entre os critérios específicos mais importantes encontram-se os limites da área mineralizada, à distância de transporte desde a lavra até ao depósitos, que afeta o custo total da operação, a capacidade de armazenamento necessária, que vem imposta pelo volume total de estéril a transportar, e as alterações potenciais que podem produzir-se sobre o meio natural e as restrições ecológicas existentes na área onde a depósitos é realizada.
Por conseguinte, a seleção da área de implantação de uma depósitos obedece a um número de objetivos, sendo a destacar os seguintes:
• Minimizar os custos de remoção;
• Obter a integração e restauração da estrutura, no final da lavra;
• Garantir a drenagem;
• Minimizar a área afetada;
• Evitar a alteração e impacto em locais e espécies protegidas.
Dimensão e forma
A dimensão dos depósitos está dependente do volume de estéril que é preciso retirar para a extração do minério. Tal quantidade de material depende, nas minas a céu aberto, não só da estrutura geológica da jazida e da topografia da área, como também do valor econômico do mineral e dos custos de extração do estéril.
Em relação à lavra da jazida, os depósitos podem-se classificar em dois tipos: interiores, quando se encontram dentro do vazio criado pela lavra; exteriores, quando se encontram em terrenos contíguos à lavra.
Atendendo às formas naturais do terreno e às condições normais de lavra, o tipo de depósitos mais freqüentes são os exteriores, sendo a destacar os seguintes tipos: em vale; em flanco de encosta; em altura.


Geologia e capacidade
No que respeita ao local onde a depósitos será realizada, é necessário proceder a uma investigação de campo que corrobore, por um lado, a não existência de mineral no subsolo, que poderia ser potencialmente explorável no futuro, e por outro, permitir a obtenção de amostras e informação sobre as características geotécnicas dos materiais que constituem a base do depósito.

Método e sistema de construção
De acordo com a seqüência de construção, em terrenos inclinados (o caso mais comum), os tipos de depósitos que se podem distinguir são quatro:
• livre;
• por fases;
• com dique de retenção no pé do talude;
• por fases ascendentes sobrepostas.

Figura 22 - Tipos de depósitos segundo a seqüência de construção
A formação livre só é aconselhável em depósitos de pequenas dimensões e quando não existe o perigo de derrocada de blocos. Caracteriza-se por apresentar um talude coincidente com a inclinação máxima que permita a estabilidade dos taludes, e por apresentar uma acentuada separação granulométrica do estéril ou acumulação de blocos no sopé.
Este método, embora seja o mais utilizado até à data, apresenta-se como o mais desfavorável do ponto de vista geotécnico.
As depósitos por fases proporcionam fatores de segurança mais elevados, uma vez que os taludes finais são mais baixos. A altura total pode estar limitada por fatores associados ao acesso aos níveis inferiores.
Quando os estéreis não são homogêneos e apresentam diferentes litologias e características geotécnicas, pode ser conveniente a construção de um dique no pé do talude com o estéril de maior dimensão e resistência, de modo a que atuem como obstáculo ao escorregamento do restante material depositado.
O tipo de construção por fases ascendentes sobrepostas confere uma maior estabilidade, uma vez que se diminuem os taludes finais e se obtém uma maior compactação dos materiais.
Por tudo isto se constata que a seqüência de construção de uma depósitos incide diretamente sobre a estabilidade das referidas estruturas e sobre a economia da operação, sendo necessário na maioria dos casos chegar a uma solução de compromisso entre ambos os fatores.

6.3- Bacias de Rejeito

A função principal destas estruturas consiste em armazenar permanentemente os estéreis sólidos e reter temporariamente os efluentes líquidos provenientes das instalações de tratamento.
Quando os referidos efluentes contêm contaminantes tóxicos, as presas devem ser projetadas para armazenar a água durante um largo período de tempo, até que se degradem as substâncias químicas nocivas, ou até que a água se evapore.
As bacias de lamas diferem dos aterros de estéreis convencionais em três aspectos básicos:
• As bacias de lamas armazenam tanto sólidos como líquidos;
• Em muitos casos, as próprias lamas são utilizadas como material de construção devidamente preparados;
• As bacias são construídas, normalmente, por etapas seguindo o desenrolar das operações;
De referir que nas últimas décadas observou-se um enorme progresso no projeto e construção de bacias de lamas, no que respeita ao campo da hidrologia e geotecnia. Tal avanço deve-se principalmente às exigências de segurança e proteção ambiental que estão, nos dias de hoje, inerentes a qualquer projeto mineiro.
Na tabela seguinte são apresentados os diversos fatores que influenciam o dimensionamento e construção de uma bacia de lamas:
Tabela: fatores que influenciam o dimensionamento e construção de bacias de lamas
fatores Locais Características das lamas Características dos efluentes Limitações Ambientais
Geologia Produção de resíduos Características
Químicas:
- pH
- cátions metálicos
- potencial
- oxidação/redução
- toxicidade Qualidade do ar
Sismicidade Granulometria Produção de efluentes Qualidade das águas superficiais
Topografia Quantidade em argila Capacidade de circulação Qualidade das águas subterrâneas
Rede de drenagem Composição química Necessidades de evaporação Necessidade de recuperação
aqüíferos subterrâneos Densidade das lamas Drenagem da água superficial
Precipitações Lixiviabilidade
Evaporação
Disponibilidade dos terrenos
Preço dos terrenos
No que respeita aos fatores locais, constata-se que os critérios para o dimensionamento e construção de uma bacia de lamas são, por razões ambientais, mais abrangentes, envolvendo mais do que apenas a proximidade à lavra e topografia dos terrenos.
A topografia é um fator básico e determinante que está relacionado com a altura e dimensão das bacias.
A disponibilidade dos terrenos é também decisiva, na medida em que o tamanho das bacias está dependente do custo dos terrenos, da necessidade e/ou custo da impermeabilização do mesmo e da sua recuperação final.
Ao construir-se uma bacia de lamas são vários os fatores a considerar no âmbito da geologia e sismicidade da área em questão. Deve ser feito um estudo como objetivo de determinar se existem falhas potencialmente ativas, e no caso de ser uma zona ativa em termos sísmicos, dever-se-á avaliar o comportamento dinâmico das bacias.
Outros fatores que se devem considerar na concepção de bacias de lamas são relativos à disponibilidade de materiais de construção, à capacidade de suporte, drenagem da base de apoio e qualquer existência de fraturamento e/ou falhas geológicas na área envolvente.
A permeabilidade do terreno que constitui a base da bacia pode ter um peso determinante sobre os custos de construção e aptidão dessa área para a criação de uma bacia de lamas, pois a infiltração dos efluentes é inadequada do ponto de vista ambiental.
Como foi referido as características das lamas são importantes uma vez que se estas apresentarem determinadas propriedades físicas e químicas podem ser usadas para construir a própria bacia de lamas. A sua utilização na construção de bacias de lamas deve ser feita sempre que possível, já que tal medida trás enormes vantagens quer do ponto de vista econômico como ambiental.
Nas figuras seguintes são apresentados os métodos seguros e inseguros de construção de bacias de lamas para o tipo de construção mais usual (construção a montante).

Figura 23 - Método seguro de construção a montante


Figura 24 - Método inseguro de construção a montante
As características dos efluentes são outro conjunto de fatores importantes para o correto dimensionamento e construção de uma bacia de lamas, sendo os mais importantes a quantidade de efluentes, o seu caudal e gradiente hidráulico.

Figura 25 - Construção a montante com ciclones


Figura 26 - Construção a jusante com ciclones
Tal como foi referido anteriormente, a construção é realizada por etapas e no caso das lamas serem empregues na construção, as unidades de tratamento têm que operar um dado período de modo a ser produzido o material necessário que permita a conclusão da mesma.
Por esta razão a bacia é na maioria dos casos construída com o estéril da própria lavra, ou com o estéril existente na depósitos.

6.4- Bacias de Rejeitos

Uma significativa melhoria nas operações mineiras e processos metalúrgicos deu origem a que os trabalhos mineiros se efetuem mesmo com baixos teores, criando um problema difícil de resolver: qual o destino a dar aos rejeitados.
Os rejeitados são normalmente transportados hidraulicamente para a bacia de decantação, numa concentração que ronda os 40% de sólidos em peso.
As bacias de rejeitados são uma estrutura importante em qualquer lavra mineira na medida em que cada vez se pretende uma laboração com custos mínimos, sendo o tratamento e conseqüente recirculação de águas um ponto importante para a obtenção de tais objetivos.
O tratamento dos rejeitos líquidos, incluindo água poluída, deve ser executado em instalações e através de processos adequadamente projetados e aprovados pelas entidades competentes.
No entanto ao armazenamento de rejeitos em forma de polpa está sempre associada uma potencial poluição que varia consoante o tipo de lavra mineira, podendo em alguns casos ser bastante grave.
Por conseguinte estas bacias são estruturas importantes que envolvem dois aspectos que dizem respeito à saúde pública. O primeiro aspecto diz respeito à estabilidade estrutural da bacia e a possível libertação, caso ocorra um acidente, de um grande volume de água e/ou de fluidos rejeitados. O segundo aspecto diz respeito a uma possível contaminação dos cursos de água e aqüíferos subterrâneos, caso os rejeitos atravessem a bacia e se infiltrem no terreno.
As normas de segurança e ambientais face à poluição podem ter um elevado impacto no projeto, e, em particular, na realização de medições de controle da infiltração, exigidas por lei.
Estas são bastante importantes na minimização do risco de contaminação ou poluição, pois quanto maior for a quantidade de água recirculada, menor será a quantidade de rejeitos líquidos que necessitarão de tratamento e/ou armazenamento.
Quando a recirculação completa não for possível, os rejeitos líquidos que estiverem fora dos limites e padrões estabelecidos pela legislação vigente de proteção ao meio ambiente devem ser recolhidos e tratados, antes de serem lançados nos corpos receptores.
Deste modo a construção e manutenção de bacias de rejeitados deve ser feita de acordo com as normas vigentes, tendo sempre presente que a operação a um custo mínimo está sempre associado a uma possível contaminação e/ou poluição do meio ambiente.
Vários métodos de construção foram desenvolvidos de modo a maximizar o condicionamento de rejeitados e outros produtos, podendo ser agrupados em três grandes grupos:
• Construção a montante;
• Construção a jusante;
• Construção central (variante da construção a jusante);
Embora os rejeitados estejam longe de ser considerados material ideal para a construção de bacias, estes são na maioria das vezes utilizados pelo fato de serem o material mais disponível e simultaneamente mais barato.
Por conseguinte a construção de bacias utilizando rejeitados deve obedecer aos seguintes pontos:
• separação dos rejeitados em areias e polpas, sendo apenas as areias usadas como material de construção;
• controle das operações de separação das areias, de modo a garantir que a areia obtida esteja de acordo com as exigências de calibre e permeabilidade;
• Instalação de drenos e filtros internos de modo a prevenir fugas, e baixar o nível freático no interior dos taludes de areia;
• compactação das areias de modo a aumentar a sua densidade. Tal medida aumenta a resistência das areias à liquefação quando de pequenos tremores de terra e permite usar com segurança taludes mais altos e abruptos;
• proteção de superfícies facilmente erodíveis com vegetação, materiais grosseiros ou mesmo blocos de estéril.
O uso de blocos de estéril e material excedente proveniente da lavra e cujo transporte seja economicamente viável podem, na maioria dos casos, ser utilizado na construção de bacias de decantação conferindo-lhes uma maior estabilidade.
No entanto na maioria dos casos a disponibilidade deste tipo de material não coincide com a necessidade de elevar a bacia de modo a manter o topo acima dos rejeitados. Por conseguinte é usual combinar-se rocha estéril com areia de rejeitados de modo a produzir uma bacia segura e econômica.
Construção a Montante
Este é o método mais antigo de construção de bacias, sendo o método mais barato de despejo de rejeitados.
A construção consiste em colocar material, para montante, em cima do material já existente, elevando assim os taludes da bacia. O material usado para o efeito são na maioria dos casos rejeitados da bacia anterior que entretanto secou, repetindo-se o ciclo.
Deste modo, à medida que a altura da bacia aumenta, o dique vai-se movendo para montante encontrando-se apoiado nos rejeitados anteriormente depositados.

Figura 27 - Construção a montante
As vantagens do presente método são o seu baixo custo e rapidez de construção. No entanto todas as variantes deste método têm a grande desvantagem de todas as bacias serem construídas em cima de rejeitados previamente depositados, que não se encontram devidamente consolidados.
Construção a Jusante
Os métodos de construção a jusante são relativamente recentes, sendo o método o culminar de tentativas de desenvolvimento de bacias maiores e mais seguras.
O seu método de construção é em tudo semelhante ao anterior variando apenas a direção de construção e/ou desenvolvimento.
Todas as variantes deste método têm um ponto em comum, uma vantagem face ao método anterior, o fato de serem construídas na direção jusante e por conseguinte terem fundações previamente preparadas e não rejeitados previamente depositados.
As vantagens do presente método, para além da anterior, são: o controle de compactação e colocação dos materiais poder ser realizado ao longo das operações de enchimento; a possível instalação de sistemas internos de drenagem à medida que a bacia é construída, o que melhora a sua estabilidade; o fato de a bacia poder ser projetada e construída para qualquer grau de segurança, incluindo resistência a tremores de terra, a possibilidade de esta poder ser elevada, com um mínimo de alterações e problemas, acima do valor inicialmente previsto no projeto.

Figura 28 - Construção a jusante
Esta última vantagem torna-se muito importante na indústria mineira, na medida em que por vezes a vida da lavra é acrescida por novas descobertas de minério, melhorias no método de lavra ou aumento das cotações do metal.
A grande desvantagem de todos os métodos de construção a jusante é o enorme volume de areias necessário para construir a bacia.
Construção Central
Este é uma variante do método anterior, sendo a única diferença o fato de o topo da bacia não se mover para jusante mas sim verticalmente.
Este método permite que se eleve a bacia de um modo mais rápido e com recurso a menos material (areia).

Figura 29 - Construção central

6.5- Bacias de Decantação

Em qualquer lavra as águas poluídas quer física quer quimicamente não podem ser lançadas na bacia hidrográfica sem terem sido sujeitas à operação de neutralização e decantação de modo a obterem-se as condições mínimas na legislação em vigor.
Assim, no tratamento dos rejeitos líquidos, incluindo as águas da lavra e de drenagem, devem ser esgotadas todas as possibilidades técnicas e econômicas, de forma a maximizar a quantidade de água a ser recirculada.
Quando a recirculação completa não for possível, os rejeitos líquidos que estiverem fora dos limites e padrões estabelecidos pela legislação vigente de proteção ao meio ambiente, são então recolhidos e tratados em bacias de decantação, antes de serem lançados na bacia hidrográfica.
O tratamento dos rejeitos líquidos deverá ser executado através de processos adequadamente projetados e aprovados pelos órgãos competentes.
Um outro aspecto importante é a dimensão das referidas bacias, que devem ser projetadas e protegidas de modo que as águas superficiais não prejudiquem o seu funcionamento.
No que concerne ao controle dos depósitos e bacias de decantação devem ser observados os seguintes pontos:
• Todos os depósitos e bacias de decantação de estéril, rejeitos e produtos, bem como as suas instalações devem ser controlados regularmente.
• Quando forem construídas barragens para bacias de decantação a montante de áreas habitadas ou cursos de águas, deve ser feita a monitorização constante da barragem de modo a prever situações de emergência.
• Qualquer ocorrência que afete a segurança dos depósitos e bacias de decantação deve ser corrigida e comunicada diretamente ao I.G.M.

6.6- Instalações Sociais

As instalações sociais são parte integrante dos anexos mineiros, e variam não só com a dimensão, localização geográfica e tipo de lavra, como também com o número de trabalhadores.
No que respeita às obrigações da entidade empregadora tem-se que:
• Cabe à empresa assegurar-se de que os empregados admitidos encontram-se aptos a realizar os trabalhos de lavra;
• A entidade empregadora deve adotar medidas de higiene e de segurança adequadas à prevenção de doenças de trabalho, devendo garantir o imediato atendimento ao acidentado, de acordo com a legislação vigente;
• A entidade empregadora deve garantir a higiene e segurança dos trabalhadores, devendo existir instalações sanitárias para o efeito;
• A entidade empregadora deve manter em boas condições de higiene e funcionamento as instalações sanitárias regulamentares, devendo haver no mínimo um sanitário por cada 5 trabalhadores;
• Sempre que os trabalhadores estejam sujeitos a molhar-se ou a sujar-se em demasia, terão direito ao uso de vestuário e calçado apropriados, a fornecer gratuitamente pela empresa. Caso se torne necessário deverá existir vestiários nas instalações sanitárias;
• As explorações que empreguem 50 ou mais trabalhadores devem dispor de um posto para primeiros socorros, devendo este se situar em local central relativamente às instalações da lavra e obedecer às seguintes condições:
- ser espaçoso;
- ser mobiliada de maneira adequada ao fim a que se destinam, compondo-se pelo menos de sala de espera, sala de curativos, gabinete e casa de banho;
- proporcionar acesso fácil a uma maca transportando uma pessoa;
- estar isolado dos locais destinados a outros fins;
- ser utilizado unicamente para os primeiros socorros e assistência a sinistrados;
- ter boas condições ambientais de temperatura, ventilação e iluminação;
- dispor de água quente e fria.
• Nas explorações com mais de 500 trabalhadores, as instalações do posto de primeiros socorros deve ser composta de instalações e material de acordo com a lei vigente;
• Os trabalhadores devem ter à sua disposição instalações onde haja água potável em quantidade suficiente;
• Em todas as explorações deve existir pelo menos 1 socorrista;
• Em locais de trabalho com risco para a saúde do trabalhador, a empresa deve possuir um sistema de monitorização do ambiente e controle dos parâmetros que afetam a saúde do trabalhador.
Além dos casos referidos podem existir, consoante o número de trabalhadores e localização da lavra, outras instalações tais como:
• cantina;
• hospital;
• escola;
• edifício de habitação;
• escritórios;
• pré-fabricados;



7. Regras de Segurança e Sinalização
7.1- Regras de Segurança
A segurança em explorações mineiras a céu aberto está diretamente relacionada com a configuração e organização das mesmas, com a utilização dos equipamentos e máquinas empregues e com produtos como os explosivos.
As regras de segurança têm como principal objetivo o controle e minimização dos riscos e doenças profissionais característicos das explorações a céu aberto.
No sentido de atingir esse objetivo principal, as regras de segurança devem ter em consideração, bem como respeitar e transmitir à entidade empregadora, um conjunto de premissas em seguida enumerados:
• Preservar a integridade dos trabalhadores e de outras pessoas envolvidas;
• Organizar o trabalho de modo a que o risco seja mínimo;
• Colocar a prevenção à frente da correção;
• Possuir os equipamentos de proteção coletiva necessários;
• Possuir instalações de higiene e instalações sociais para os trabalhadores;
• Possuir os equipamentos de proteção individual necessários;
• Informar e dar formação aos trabalhadores sobre os riscos que correm no seu posto de trabalho;
• Possuir primeiros socorros;
• Usar sinalização adequada;
• Conhecer e cumprir a legislação vigente.
Em seguida são apresentadas regras gerais de segurança a serem observadas com vista à prevenção de acidentes comuns.
No que concerne à prevenção da queda de equipamentos ou de cargas, devem ser observadas as seguintes regras de segurança:
• Não exceder a capacidade do equipamento;
• Distribuir bem a carga;
• Utilizar vias de circulação com pisos em bom estado o pouco inclinadas;
• Proceder à verificação diária e inspeção periódica dos equipamentos de extração, carregamento e transporte;
• Substituir periodicamente os cabos de aço da grua em com freqüência os cabos auxiliares que abraçam os blocos.
Os atropelamentos podem ser evitados quando observados as seguintes regras de segurança:
• Manutenção periódica e adequada das pás, retro e dumpers;
• Sinalizar com sinais de perigo as zonas de movimentação de máquinas;
• Usar sinalização sonora de marcha atrás nos equipamentos.
De modo a prevenir o desabamento de terras e queda de blocos dos taludes devem ser observadas as seguintes regras de segurança:
• Limpar a terra existente na bordadura da escavação até distâncias de pelo menos 2 m;
• Sanear os taludes;
• Trabalhar o mínimo possível junto dos taludes e só quando não existir outra alternativa
• Usar capacete;
• Usar botas de proteção.
Para evitar a queda de pessoas de escadas, precipícios e no mesmo nível devem ser observadas as seguintes regras de segurança:
• Fixar as escadas de mão, de modo a não poderem escorregar, tombar ou oscilar;
• Colocar as escadas de mão, de modo a que estas ultrapassem em pelo menos 1 m o limite superior do local a atingir;
• Utilizar escadas fixas com proteções laterais para o acesso dos trabalhadores ao interior da pedreira;
• Colocar vedação com altura superior a 90 cm junto às zonas de precipício;
• Manter o piso das zonas de passagem regular e não escorregadio;
• Desimpedir de obstáculos as zonas de passagem;
• Usar calçado com sola antiderrapante.
De modo a prevenir pancadas de pérolas adiamantadas ou de fragmentos resultantes de um rebitamento devem ser observadas as seguintes regras de segurança:
• Evitar que existam pessoas a trabalhar nas imediações da máquina, em direções coincidentes com a do corte;
• Manejo de explosivos por pessoa habilitada com célula de operador;
• Respeitar os diagramas de fogo;
• Usar capacete;
• Usar botas de proteção.
As regras de segurança a serem observadas com vista à prevenção de entalamentos e cortes, são:
• Realizar uma manutenção periódica dos equipamentos;
• Utilizar ferramentas em perfeitas condições;
• Usar luvas;
• Usar capacetes;
• Usar botas de proteção.
A prevenção do ruído é obtida quando observadas as seguintes regras de segurança:
• Utilizar equipamentos mais modernos e menos ruidosos;
• Reduzir os tempos de exposição;
• Usar auriculares adequados.
As poeiras podem ser minoradas quando observadas as seguintes regras de segurança:
• Usar sistemas de captação de poeiras;
• Usar sistemas de perfuração a úmido
• Regar periodicamente as vias de circulação;
• Usar máscaras de proteção.
As regras de segurança a serem observadas com vista à prevenção de vibrações, são:
• Utilização de martelos pneumáticos mais recentes;
• Não utilizar cargas de explosivo excessivas.
De modo a evitar o risco de eletrização (eletrocussão, queimaduras, etc.) devem ser observadas as seguintes regras de segurança:
• Realizar uma manutenção periódica aos circuitos e quadros elétricos da lavra;
• Não permitir que os cabos elétricos passem por zonas susceptíveis de serem descarnados;
• Não colocar os quadros elétricos móveis em zonas que possam ficar submersos.
As regras de segurança a serem observadas com vista à prevenção de riscos químicos (contato com lubrificantes), são:
• Armazenamento dos lubrificantes e substâncias afins em locais próprios;
• Evitar a existência deste tipo de substâncias em locais em que as pessoas têm que tocar com as mãos;
• Usar luvas.
De modo a prevenir o risco de incêndio ou explosão devem ser observadas as seguintes regras de segurança:
• Armazenamento de combustíveis, explosivos e lubrificantes em locais apropriados;
• Sinalizar adequadamente os locais de armazenamento das substâncias atrás referidas com sinais de proibição e de perigo, adequados;
• Manter fechado o acesso aos locais de armazenamento destas substâncias.
A transmissão de doenças podem ser prevenidas quando observadas as seguintes regras de segurança:
• Utilizar copos individuais para os trabalhadores ingerirem água;
• Possuir instalações sociais e de higiene limpas e em bom estado.
Nas explorações a céu aberto é de salientar a importância dos riscos mecânicos pelo fato de estarem na origem da maior parte dos acidentes que se registram nas pedreiras, sendo responsáveis por quase todos os acidentes mortais que aí se verificam.
Deste tipo de riscos destacam-se os seguintes:
• Queda de blocos;
• Queda de máquinas;
• Desabamento e projeção de pedras de grandes dimensões.
Além dos riscos mecânicos, o ruído, as vibrações e as poeiras, estas últimas assumindo especial importância nas explorações de granito devido ao problema da silicose, são também riscos a considerar e a combater prioritariamente a outros também apresentados.

7.2- Sinalização
A sinalização visual de segurança, de uso obrigatório nos locais de trabalho de acordo com a legislação vigente, tem por função chamar à atenção de forma rápida e eficaz, os trabalhadores e outras pessoas, para objetos e situações que poderão provocar determinados perigos.
Serve ainda para indicar a posição de dispositivos que sejam importantes do ponto de vista de segurança, bem como recomendar formas de atuação.
Os sinais de segurança devem ser colocados juntos dos locais de trabalho, de um modo bem visível, devendo estes ter as dimensões indicadas na legislação. Os sinais existentes devem ser capazes de informar sobre os principais riscos existentes, bem como facultar as informações necessárias numa situação de emergência.
Em seguida é apresentada a sinalização de segurança comum a todas as explorações.

Figura 30 - Sinalização de Segurança


Figura 31 - Sinalização de Segurança (cont.)


Figura 32 - Sinalização de Segurança (cont.)




















8. Casos Práticos
Quanto a casos práticos são muitos os existentes em Portugal, dado o grande número de explorações a céu aberto existentes em todo o país, pelo que o exemplo a apresentar deve ser o mais idêntico e fidedigno possível de uma típica lavra de rocha industrial existente em Portugal.
No que respeita a pedreiras de rocha ornamental temos as várias explorações de mármore na zona de Estremoz, Borba e Vila Viçosa.
As inúmeras pedreiras de calcário, cujos desmontes, abastecem as fábricas de cimento são um vivo exemplo de uma típica lavra a céu aberto de rocha industrial.
Para que o exemplo fosse o mais real possível optou-se pela apresentação de um caso concreto, aplicado por uma das empresas mais conceituadas no ramo e que mais estudos tem desenvolvido no sentido de otimizar as várias pegas de fogo aplicadas nas suas explorações a céu aberto.
Por conseguinte o exemplo apresentado refere-se a uma pega de fogo aplicada numa lavra a céu aberto pertencente ao Grupo Cimpor.
O diagrama de fogo para desmonte de calcário é o seguinte:
Carga por furo = 31 Kg. Volume desmontado por furo = 4 x 4.5 x 10 m
Carga específica = 0.172 Kg/m3 = 0.064 Kg/t
Em seguida são apresentados os diagramas de fogo e o esquema de carregamento dos furos.

Figura 33 - Diagrama de Fogo


Figura 34 - Esquema de Carregamento dos Furos


Capítulo II

Perfuração, Desmonte e Transporte


1. PLANO DE FOGO

1.1. Explosivos
1.2. Acessórios
1.3. Malha de perfuração
1.4. Fogo secundário
1.5. Cálculo de volume
1.6. Cálculo de tonelagem

2. DIMENSIONAMENTO DE FROTA

2.1. Produção
2.2. Capacidade de carga e transporte
2.3. Tempo de ciclo
2.4. Sistema de fila fixa
2.5. Sistema de fila única
2.6.



Capítulo III

Geotecnia


1. GEOTECNIA

1.1. Conceito
1.2. Importância
1.3. Cálculo de Q e RMR
1.4. Elementos característicos da fórmula
1.5. Descrição de testemunho
1.6. Confeccionar seção geotécnica (prática em sala)

2. xxxxx


2.1. MANUAL


2.2. MECANIZADO POR TIRAS


3. MECANIZADO POR SUBNÍVEIS


Capítulo IV

Projeto de Lavra a Céu Aberto


2. TOPOGRAFIA
3. MALHA DE SONDAGEM
4. DESCRIÇÃO DOS FUROS DE SONDA
5. SEÇÕES VERTICAIS
6. SEÇÕES HORIZONTAIS
7. CÁLCULO DO PIT FINAL

7.1. Ângulo de face do talude
7.2. Ângulo do talude geral
7.3. Dimensionamento da berma

8. TRAÇADO DE RAMPA

8.1. Elementos característicos da fórmula
8.2. Descrição de testemunho
8.3. Confeccionar seção geotécnica (prática em sala)

9. VIDA ÚTIL

9.1. Cálculo do volume
9.2. Escala de produção
9.3. Vida útil



1. TOPOGRAFIA





2. MALHA DE SONDAGEM



3. DESCRIÇÃO DOS FUROS DE SONDA

CAMPANHA DE SONDAGEM

Descrição dos furos de sonda (log de sondagem) – Seção A – A’

Furo Contato do topo
Elevação (m) Topo da litologia Coordenadas observação
Leste Norte Elevação
F1 885 NA NA-BOCA DO FURO
805 XISTO
760 ARENITO
730 CALCÁRIO
680 SULFETO MINÉRIO
665 SILTITO
635 METABÁSICA
600 NA

F2 875 NA NA-BOCA DO FURO
870 XISTO
825 ARENITO
800 CALCÁRIO
750 SULFETO MINÉRIO
735 SILTITO
705 METABÁSICA
665 NA

F3 855 CALCÁRIO NA-BOCA DO FURO
820 SULFETO MINÉRIO
805 SILTITO
775 METABÁSICA
730 NA

F4 830 METABÁSICA NA-BOCA DO FURO
800 NA

F5 NA
F6 NA
F7 NA




CAMPANHA DE SONDAGEM

Descrição dos furos de sonda (log de sondagem) – Seção B – B’

Furo Contato do topo
Elevação (m) Topo da litologia Coordenadas observação
Leste Norte Elevação
F8 885 NA NA-BOCA DO FURO
805 XISTO
760 ARENITO
730 CALCÁRIO
680 SULFETO MINÉRIO
665 SILTITO
635 METABÁSICA
600 NA

F9 875 NA NA-BOCA DO FURO
870 XISTO
825 ARENITO
800 CALCÁRIO
750 SULFETO MINÉRIO
735 SILTITO
705 METABÁSICA
665 NA

F10 855 CALCÁRIO NA-BOCA DO FURO
820 SULFETO MINÉRIO
805 SILTITO
775 METABÁSICA
730 NA

F11 830 METABÁSICA NA-BOCA DO FURO
800 NA

F12 NA
F13 NA
F14 NA



CAMPANHA DE SONDAGEM

Descrição dos furos de sonda (log de sondagem) – Seção C – C’

Furo Contato do topo
Elevação (m) Topo da litologia Coordenadas observação
Leste Norte Elevação
F15 905 NA NA-BOCA DO FURO
805 XISTO
760 ARENITO
730 CALCÁRIO
680 SULFETO MINÉRIO
665 SILTITO
635 METABÁSICA
600 NA

F16 880 NA NA-BOCA DO FURO
870 XISTO
825 ARENITO
800 CALCÁRIO
750 SULFETO MINÉRIO
735 SILTITO
705 METABÁSICA
665 NA

F17 855 CALCÁRIO NA-BOCA DO FURO
820 SULFETO MINÉRIO
805 SILTITO
775 METABÁSICA
730 NA

F18 830 METABÁSICA NA-BOCA DO FURO
800 NA

F19 NA
F20 NA
F21 NA

T3 - Lavra Subterrânea

Curso Técnico de Mineração

TOMO III
LAVRA SUBTERRÂNEA





Prof: Luciano Pena

TOMO III

LAVRA SUBTERRÂNEA


Capítulo I

Métodos de Lavra Subterrânea



1. ABERTURAS SUBTERRÂNEAS

Aberturas com desenvolvimento linear

Poços: verticais, inclinados
Rampas: produção, exploratória
Galerias: Horizontais - túneis, cabeceiras, travessas
Inclinados ou verticais - Raises de ventilação, passagens de minério ou estéril, passagens de pessoal.


Aberturas com desenvolvimento em volume

Alargamentos ou realces - extração de minério
Câmaras para utilidades diversas - silos, salas de máquinas, oficinas...



2. PRINCÍPIOS DE LAVRA SUBTERRÂNEA

Abandono de Pilares: Estes métodos têm como reforço principal das encaixantes os pilares de rocha constituídos por minério ou estéril quando possível. Existem diversos tipos de pilares estruturais, os mais comuns são: Sill Pillar (Pilar de base), Crown Pillar (Pilar de teto) e Rib Pillar (Pilar lateral ou vertical).

Enchimento: Os métodos que utilizam deste princípio são porque possuem encaixantes de qualidade ruins e necessitam de um preenchimento das escavações das áreas de lavra (onde foi retirado o minério). Os principais tipos de enchimento são:

Back Fill: Enchimento hidráulico a base de rejeito deslamado da planta de beneficiamento. É introduzido na mina por tubulação e logo após drenado para adquirir a resistência necessária para suportar as encaixantes e movimentação de equipamento sobre ele.

Paste Fill: Enchimento hidráulico a base de rejeito da planta de beneficiamento com adição de cimento Portland (comum). É introduzido na mina por tubulação e não necessita de desaguamento para adquirir a resistência necessária para suportar as encaixantes ou movimentação de equipamentos.


Desenho esquemático de acessos e atividades de uma mina subterrânea (Cortesia Atlas Copco)

Rock Fill: Enchimento a base de rocha estéril desmontada das frentes de desenvolvimento. Este tipo de enchimento é transportado para os locais de destino através de carregadeiras e ou caminhões, sendo basculado no local e logo após espalhado por equipamentos novamente.

Abatimento Controlado do Teto: Estes métodos aplicam o conceito de redistribuição das tensões. Necessitam de rochas com características específicas para sofrerem abatimento logo após a lavra. O abatimento do teto e das encaixantes atua como enchimento das cavidades subterrâneas fazendo o reforço das encaixantes.

3. CLASSIFICAÇÃO DOS MÉTODOS DE LAVRA SUBTERRÂNEA

Alargamentos Auto-Suportantes (ou com suportes naturais):

Lavra por Recalque (Shrinkage Stoping);
Lavra por Subníveis (Sublevel Stoping);
Lavra por Câmaras e Pilares (Room and Pillar);


Alargamentos Suportados (ou com suportes artificiais):

Lavra por Corte e Enchimento (Cut and Fill);
Lavra por Long Wall;


Alargamentos Abatidos:

Abatimento por Subníveis (Sublevel Caving);
Abatimento em Blocos (Block Caving);

4. ANÁLISE DOS MÉTODOS DE LAVRA

Roteiro geral para análise dos métodos de lavra subterrânea:

Características gerais;

Condições de aplicação;

Tipos de depósito;

Mergulho do corpo;

Características geomecânicas: minério e encaixantes;

Forma do corpo;

Valor unitário;

Lavra e produção;

Arranjo geral das frentes de desmonte;

Equipamentos;

Produtividade;

Custo unitário;

Seletividade;

Diluição;

Recuperação

Segurança;

5. MÉTODOS DE LAVRA

5.1. LAVRA POR REALCE ABERTO (OPEN STOPING)



Características Gerais

Pertencente a categoria dos Alargamentos Auto-Suportantes.
Minério desmontado é totalmente transportado.
Qualidade do minério depende da estabilidade do maciço.
Sempre deve ser mantida uma condição segura do teto, para execução das operações de perfuração e detonação.
Sempre haverá uma face livre para o desmonte.

Condições de aplicação do método

Tipos de depósito: Veios, camadas ou maciços.

Mergulho do corpo: Médio à forte, (deve permitir o escoamento por gravidade do minério).

Características Geomecânicas;

Minério: Quanto às características geomecânicas o método é bem flexível.
Encaixantes: Não devem ser muito friáveis para minimizar a diluição do minério.

Forma do corpo: Não há restrições quanto a forma do corpo, porém para corpos irregulares pode-se recupera menos ou diluir mais.

Valor unitário do minério: Não há restrições, porém se o valor unitário for muito alto, deve-se deixar menos pilares ou aumentar a diluição, o que for mais econômico e seguro para as operações.

Lavra e produção

Arranjo geral das frentes de lavra;


Desmonte com face plana (“Flat back stope”) vertical ou ligeiramente inclinada (>= 80º, com a horizontal) para o fundo da galeria: Desmonta-se uma tira por vez, de uma extremidade a outra do corpo de minério.


5.2. LAVRA POR SUBNÍVEIS (SUBLEVEL STOPING)

Características principais

Pertencente a categoria dos Alargamentos Auto-Suportantes.
Método desenvolvido especialmente para utilizar equipamentos de furação longa. Operações totalmente mecanizadas.
A furação é feita a partir de subníveis igualmente espaçados, que vão sendo lavrados, o minério não permanece armazenado nos realces, sendo escoado imediatamente após o desmonte dos blocos.
Na Lavra por Subníveis a furação é vertical (ascendente ou descendente), não existe furação frontal.

Condições de aplicação do método:

Tipos de depósito: Veios, camadas e maciços.

Mergulho do corpo: Médio à forte (deve permitir que o minério escoe por gravidade).

Características Geomecânicas;

Minério: O método é bastante flexível.
Encaixantes: Não devem ser muito friáveis para não causar diluição.

Forma corpo: Não há restrições, porém para corpos irregulares recupera-se menos.

Valor unitário do minério: Idem ao método de Recalque.

Lavra e Produção

Arranjo geral das frentes de desmonte: Na Lavra por Subníveis usam-se normalmente três tipos de arranjo:

Desmonte com face plana: Mais segurança, maior consumo de explosivos (uma face livre).


Desmonte com faces escalonadas normais: Mais segura para rochas com características geomecânicas instáveis, menor consumo de explosivos (duas faces livres).

















Desmonte com faces escalonadas invertidas: só deve ser aplicado se as características geomecânicas da rocha permitirem, neste caso, o gasto de explosivos é reduzido (duas faces livres), porém as lajes ficam em balanço.























Equipamentos;

Perfuração: Método desenvolvido para equipamentos de furos longos;
A furação pode ser vertical (ascendente ou descendente) paralela, em leque ou radial.

Ex: Perfuratrizes montadas em chassi portátil (furação paralela), ou, fan drill (furação em leque) e ring drill (furação radial).

Carregamento e Transporte:


Chutes (descarga direta).......Caminhão


Carregadeiras frontal.............Caminhão


LHD.....................................Caminhão
LHD


Produtividade: Método de alta produtividade, devido a mecanização das operações.

Custo unitário de lavra: Baixo, devido a alta produtividade.

Seletividade: Método pouco seletivo.

Diluição: Os fatores que mais causam a diluição são os mesmos do método de Recalque.

Recuperação: A única parte do que não é recuperada é aquela que constitui a estrutura de sustentação.

Segurança: Deve-se atender as especificações geomecânicas para desmonte com face escalonada, e evitar exposição de operários ao realce. Como medida de segurança utiliza-se carregadeiras de controle remoto.



5.3. LAVRA POR CORTE E ATERRO (CUT AND FILL)

Características gerais

Pertencente a categoria dos Alargamentos Suportados. O minério é desmontado em tiras do teto e a plataforma de trabalho é o enchimento estéril, que serve também como sustentação permanente das encaixantes. O enchimento pode ser mecânico ou hidráulico:

Enchimento mecânico
Feito através de máquinas, com o estéril do desenvolvimento da mina, ou material de empréstimo, quando o estéril não é suficiente.

Enchimento hidráulico
Feito com auxílio hidráulico. Existem dois tipos básicos. Em ambos o material utilizado, geralmente é o rejeito da usina de beneficiamento, que retorna ao interior da mina por meio de caminhões ou tubulações com destino ao interior dos realces.
“Back fill”: O material é classificado, para retirada das partículas finas (lama), propiciando uma drenagem mais eficiente do material a ser consolidado, alcançando assim as características específicas para fornecer a sustentação das encaixantes e/ou servir como plataforma de trabalho.
“Paste fill”: O material não adquire as características especificadas apenas com a drenagem, sendo necessário a adição de agregados (cimento, escórias, etc) para promover o aumento da resistência e reduzir o tempo de cura do material a ser consolidado.


Condições de aplicação do método

Tipos de depósito: Veios, camadas e maciços.

Mergulho do corpo: Não há restrições ao mergulho do corpo. Pois existem arranjos possíveis p/ corpos de mergulho fraco à forte.

Características geomecânicas;

Minério: Não há restrições.
Encaixantes: Não há restrições.

Forma do corpo: O método não cria restrições a forma do corpo, para vãos muito grandes, pode-se deixar pilares intermediários de minério ou artificiais, para promover a sustentação.
Para veios muito estreitos deve-se ter abertura mínima para a operação dos equipamentos de lavra.

Valor unitário do minério: O método de corte e enchimento possibilita uma maior recuperação da reserva, porém acrescenta os custos de enchimento.
Este método deve ser utilizado para minérios de alto valor unitário que pagam a operação de enchimento e representam perdas significativas quando não são recuperados.

Lavra e Produção

Arranjo geral das frentes de desmonte: Utilizam-se os mesmos arranjos da Lavra por Recalque (Shrinkage Stoping).
Desmonte com face plana (“flat back stope”);
Desmonte com face estagiada (“stepped back stope”);
Desmonte com face corrida (“rill stope”);

Equipamentos;

Perfuração: Utiliza-se perfuratrizes manuais para baixas taxas de produção. Para altas taxas, utilizam-se perfuratrizes sobre coluna de avanço, ou jumbos de desenvolvimento.

Carregamento / Transporte:

Chutes (descarga direta).............................Caminhão


Carregadeira Frontal.....................................Caminhão


LHD.............................................................Caminhão



Produtividade: Método de produtividade moderada, quando comparado ao método de subníveis, pois a operação de enchimento representa uma operação a mais que algumas vezes é feita com os próprios equipamentos da lavra.

Custo unitário de lavra: O custo unitário é mais alto quando comparado com outros métodos, devido aos custos da operação de enchimento.

Seletividade: O método permite abandonar blocos estéreis, para serem utilizados como enchimento.

Diluição: Os fatores que mais causam a diluição são: furação mal feita, “overbreak” e retirada do material de enchimento das plataformas de trabalho.

Recuperação: O método apresenta altas recuperações, pois os vazios são compensados pelo enchimento.

Segurança: O método garante a sustentação da estrutura através do enchimento, e estruturas de sustentação (Pilares) possibilitando a formação de vãos com alturas menores.





5.3.1. MANUAL

Características Gerais

Pertencente a categoria dos alargamentos suportados.
Minério desmontado é totalmente transportado.
Qualidade do minério depende da estabilidade do maciço.
Sempre deve ser mantida uma condição segura do teto, para execução das operações de perfuração e detonação.
Sempre haverá duas faces livres para o desmonte.

Condições de aplicação do método

Tipos de depósito: Veios, camadas ou maciços.

Mergulho do corpo: Médio à forte, (não necessita o escoamento por gravidade do minério).

Características Geomecânicas;

Minério: Quanto às características geomecânicas o método é bem flexível.
Encaixantes: Não devem ser muito friáveis para minimizar a diluição do minério.
Necessário a estabilidade do teto.

Forma do corpo: Não há restrições quanto à forma do corpo, porém para corpos irregulares pode-se recuperar menos ou diluir mais. Tetos muito largos perdem a estabilidade.

Valor unitário do minério: Não há restrições, porém pode-se deixar pilares ou aumentar a diluição, o que for mais econômico e seguro para as operações.

Lavra e produção

Arranjo geral das frentes de lavra;


Desmonte com face plana (“Flat back stope”) vertical ou ligeiramente inclinada (>= 80º, com a horizontal) para o fundo da galeria: Desmonta-se uma tira por vez, de uma extremidade a outra do corpo de minério.




5.3.2. MECANIZADO POR TIRAS

Características Gerais

Pertencente a categoria dos alargamentos suportados.
Minério desmontado é totalmente transportado.
Qualidade do minério depende da estabilidade do maciço.
Sempre deve ser mantida uma condição segura do teto, para execução das operações de perfuração e detonação.
Sempre haverá duas faces livres para o desmonte.

Condições de aplicação do método

Tipos de depósito: Veios, camadas ou maciços.

Mergulho do corpo: Médio à forte, (não necessita o escoamento por gravidade do minério).

Características Geomecânicas;

Minério: Quanto às características geomecânicas o método é bem flexível.
Encaixantes: Não devem ser muito friáveis para minimizar a diluição do minério.
Necessário a estabilidade do teto.

Forma do corpo: Não há restrições quanto à forma do corpo, porém para corpos irregulares pode-se recuperar menos ou diluir mais. Tetos muito largos perdem a estabilidade.

Valor unitário do minério: Não há restrições, porém pode-se deixar pilares ou aumentar a diluição, o que for mais econômico e seguro para as operações.

Lavra e produção

Arranjo geral das frentes de lavra;


Desmonte com face plana (“Flat back stope”) vertical ou ligeiramente inclinada (>= 80º, com a horizontal) para o fundo da galeria: Desmonta-se uma tira por vez, de uma extremidade a outra do corpo de minério.





5.3.3. MECANIZADO POR SUBNÍVEIS

Características Gerais

Pertencente a categoria dos alargamentos suportados.
Minério desmontado é totalmente transportado.
Qualidade do minério depende da estabilidade do maciço.
Sempre deve ser mantida uma condição segura do teto, para execução das operações de perfuração e detonação.
Sempre haverá duas faces livres para o desmonte.

Condições de aplicação do método

Tipos de depósito: Veios, camadas ou maciços.

Mergulho do corpo: Médio à forte, (necessita o escoamento por gravidade do minério).

Características Geomecânicas;

Minério: Quanto às características geomecânicas o método é bem flexível.
Encaixantes: Não devem ser muito friáveis para minimizar a diluição do minério.
Necessário a estabilidade do teto.

Forma do corpo: Não há restrições quanto à forma do corpo, porém para corpos irregulares pode-se recuperar menos ou diluir mais. Tetos muito largos perdem a estabilidade.

Valor unitário do minério: Não há restrições, porém pode-se deixar pilares ou aumentar a diluição, o que for mais econômico e seguro para as operações.

Lavra e produção

Arranjo geral das frentes de lavra;


Desmonte com face plana (“Flat back stope”) vertical ou ligeiramente inclinada (>= 80º, com a horizontal) para o fundo da galeria: Desmonta-se uma tira por vez, de uma extremidade a outra do corpo de minério.



5.4. LAVRA POR RECALQUE (SHRINKAGE STOPING)

Características Gerais

Pertencente a categoria dos alargamentos suportados.
Minério desmontado é armazenado no realce ao invés de ser totalmente transportado.
Minério armazenado tem função estrutural (estabilidade do maciço), e também funciona como plataforma de trabalho.
Desta forma, sempre deve ser mantida uma certa distância entre teto e plataforma de trabalho, para execução das operações de perfuração e detonação e servir como face livre para o desmonte.
Para manter tal distância, retira-se uma quantidade de minério igual ao empolamento do material desmontado.

Condições de aplicação do método

Tipos de depósito: Veios, camadas ou maciços.

Mergulho do corpo: Médio à forte, (deve permitir o escoamento por gravidade do minério).

Características Geomecânicas;

Minério: Quanto as características geomecânicas o método é bem flexível.
Encaixantes: Não devem ser muito friável para minimizar a diluição do minério.

Forma do corpo: Não há restrições quanto a forma do corpo, porém para corpos irregulares recupera-se menos.

Valor unitário do minério: Não há restrições, porém se o valor unitário for muito alto, deve-se utilizar algum método de enchimento, pois o valor paga a operação de enchimento (maior recuperação).

Lavra e produção

Arranjo geral das frentes de lavra;


Desmonte com face plana (“Flat back stope”): Desmonta-se uma tira por vez, de uma extremidade a outra do corpo de minério.























Desmonte com face estagiada (“Stepped back stope”): Desmonta-se várias tiras por vez, têm-se mais faces livres e por conseqüência menor consumo de explosivo.






Desmonte com face corrida ou inclinada (“Rill stope”): Desmonte de tiras inclinadas, uma ou mais por vez.



Equipamentos;

Perfuração: Inicialmente é difícil mecanizar a operação de perfuração, pois a plataforma de trabalho é o próprio minério desmontado.
Os equipamentos mais utilizados são as perfuratrizes manuais Stopper e Jack-Leg; Nesse caso homens e equipamentos trabalham no interior dos realces/blocos de lavra. Atualmente pode ser utilizada uma variação, em que equipamentos mais modernos e produtivos de perfuração permanecem fora das frentes de desmonte.

Carregamento/Transporte: Podem ser utilizadas várias combinações;

Chutes (descarga direta)...........Caminhão

Carregadeiras frontais.............Caminhão


LHD........................................LHD
Caminhão

Produtividade: Produtividade fica comprometida se houver falta de mecanização das operações de perfuração e desmonte.

Custo unitário de lavra: Intermediário entre os métodos de lavra subterrânea.

Seletividade: Exitem métodos para retirada de bolsões de estéril, tornando a lavra seletiva, mas o processo é trabalhoso.

Diluição: Os fatores que mais causam contaminação são: furação mal feita, “overbreak’s”, atrito do minério ao escoar no interior dos realces e desplacamento das encaixantes no final de vida dos realces.

Recuperação: As partes que não são recuperadas são aquelas que constituem a estrutura de segurança.

Segurança: O método garante a estabilidade através do minério desmontado nos realces, que têm função estrutural. Fatores que podem provocar acidentes:desplacamento de minério do teto do realce (quando operadores trabalham no interior dos mesmos), e não escoamento do minério nos chutes (engaiolamento).


5.5. LAVRA POR ABATIMENTO DE BLOCOS

Características gerais

Pertencente a categoria dos Alargamentos Não Suportados .
O minério é abatido de forma natural do teto.


Dimensionamento dos Pilares

Os principais parâmetros de dimensionamento de pilares verticais estão relacionados com o vão escavado (largura, comprimento e altura). Existem outros parâmetros tais como qualidade do maciço rochoso, estruturas presentes nas rochas. A escavação pode ser preenchida ou não após a retirada do minério, mas isso não é fator condicionante para continuidade da lavra.
As características técnicas de dimensionamento a serem consideradas são: geometria do corpo (largura, altura e comprimento), condições geomecânicas do minério e encaixantes.


Condições de aplicação do método:

Tipos de depósito: Veios, camadas e maciços de espessuras variáveis ou constantes

Mergulho do corpo: Existem restrições ao mergulho do corpo. Corpos com mergulho alto são exigidos. Características geomecânicas;

Minério: Tem de ser fraturado e permitir quedas de blocos.
Encaixantes: Adequado que sejam auto-suportantes.

Forma do corpo: Deve ser vertical ou de grande espessura
Valor unitário do minério: Este método pode ser utilizado para minérios de valores unitários de baixo a alto, devido ao baixo custo de produção, principalmente perfuração e desmonte. Este método proporciona alta produtividade.

Lavra e Produção

Equipamentos

Perfuração: Utilizam-se perfuratrizes para furação e detonação de grandes blocos que impedem o escoamento do minério.

Valores médios.
Carregamento / Transporte:

Chutes (descarga direta).............................Caminhão


Carregadeira Frontal.....................................Caminhão


LHD.............................................................Caminhão



Produtividade: Método de alta produtividade devido a uma baixa taxa de desmonte por fogo. Não tem ciclos operacionais para perfuração, desmonte, carregamento e transporte. Para altas produções o método requer poucas frentes de trabalho.

Custo unitário de lavra: O custo unitário é mais baixo quando comparado com outros métodos, devido a alta produtividade.

Seletividade: O método não é seletivo, pois não permite abandonar blocos estéreis durante a queda dos blocos.

Diluição: Este método não permite controle de diluição.

Recuperação: O método apresenta alta taxa de recuperação, pois não deixa pilares.

Obs.: Recuperação = Reserva lavrável / Reserva geológica

Segurança: O método garante segurança dos operadores nas galerias de acesso.








5.6. LAVRA POR CÂMARAS E PILARES (ROOM AND PILLAR)

Características gerais

Pertencente a categoria dos Alargamentos Suportados (ou com suportes naturais).
O minério é desmontado em avanços frontais. De acordo com o avanço da lavra são abandonados pilares estruturais (Rib Pillars/ Pilares verticais) em locais previamente determinados que têm a função de estruturar as encaixantes.


Dimensionamento dos Pilares

Os principais parâmetros de dimensionamento de pilares verticais estão relacionados com o vão escavado (largura, comprimento e altura). Existem outros parâmetros tais como qualidade do maciço rochoso, estruturas presentes nas rochas e associação com os suportes selecionados e se a escavação será preenchida ou não após a retirada do minério.
As características técnicas de dimensionamento a serem consideradas são: geometria dos pilares, seção (largura x comprimento) e altura dos pilares.
O projeto de pilares de um determinado nível de lavra deve ser executado antes da lavra, sendo necessário por algumas vezes uma relocação deste para maior aproveitamento da lavra. Este procedimento ocorre devido a uma melhor informação de campo do minério, que não pôde ser obtida durante as pesquisas de detalhamento.
Ainda deve ser considerada a necessidade de suporte para reforço dos pilares, em situações onde ocorram fraturas, falhamentos, juntas e/ou outras estruturas que por algum motivo possam a vir causar algum tipo de desestruturação da estrutura dimensionada.
Este procedimento permite que a lavra por câmaras e pilares torne-se extremamente seletiva.


Classificação dos pilares:

Naturais: são constituídos pelo abandono de rochas mineralizadas ou estéreis do maciço escavado.

Artificiais: constituídos de estruturas metálicas ou de madeira (fogueiras). São instalados e fabricados sob medida de acordo com o dimensionamento prévio.

Condições de aplicação do método:

Tipos de depósito: Veios, camadas e maciços de espessuras variáveis ou constantes

Mergulho do corpo: Existem restrições ao mergulho do corpo. Corpos com mergulho baixo são adequados. Para mergulhos fortes (acima de 40º aproximadamente) os pilares tornam-se altos e tendem a ter menor estabilidade e dificuldade de verticalização centralizada.

Características geomecânicas;

Minério: Não há restrições.
Encaixantes: Não há restrições.

Forma do corpo: O método não cria restrições a forma do corpo, para vãos muito grandes, deixam-se pilares intermediários de minério ou artificiais, para promover a sustentação, em trechos de pouca espessura a lavra ocorre sem abandono de pilares.

Valor unitário do minério: Este método deve ser utilizado para minérios de valores unitários médio a baixo, devido ao abandono de pilares, ou em situações onde a geomecânica estabeleça a necessidade desta metodologia.

Lavra e Produção

Arranjo geral das frentes de desmonte:

Desmonte com face plana (“flat back stope”) com perfuração para desmonte frontal ou ascendente.

Equipamentos

Perfuração: Utiliza-se perfuratrizes manuais para baixas taxas de produção. Para taxas maiores, utilizam-se perfuratrizes sobre coluna de avanço, ou jumbos de desenvolvimento.
Neste método a perfuração é sempre frontal ou ascendente de comprimento curto.
Obs.: Perfuratrizes manuais: 1m e 2,4m / Jumbos: entre 2,4m e 5,5 m.

Valores médios.
Carregamento / Transporte:

Chutes (descarga direta).............................Caminhão


Carregadeira Frontal.....................................Caminhão


LHD.............................................................Caminhão



Produtividade: Método de produtividade moderada, quando comparado ao método de subníveis, pois a perfuração curta representa uma baixa taxa de desmonte por fogo. Para altas produções o método requer muitas frentes de trabalho (desmonte).

Custo unitário de lavra: O custo unitário é mais alto quando comparado com outros métodos, devido a baixa produtividade.

Seletividade: O método é o mais seletivo, pois permite abandonar blocos estéreis durante a relocação de pilares durante a fase de lavra.

Diluição: Método considerado de baixa diluição. Os fatores que mais causam a diluição são: furação mal feita e “overbreak”.

Recuperação: O método apresenta baixa taxa de recuperação, pois os pilares representam perda de reserva.

Obs.: Recuperação = Reserva lavrável / Reserva geológica

Segurança: O método garante através dos pilares boa sustentação, possibilitando a formação de vãos menores, porém existe a desvantagem da operação de lavra acontecer dentro dos realces expondo os mineiros a queda de blocos do teto.



Capítulo II

Ciclos Operacionais (ou operações unitárias)





















1. CARACTERÍSTICAS DOS CICLOS OPERACIONAIS

Pela própria definição os ciclos operacionais precisam ser fechados ao longo de um ou mais turnos. É importante notar que cada ciclo demanda um tempo de execução e uma seqüência pré-definida. Esta seqüência não deve ser alterada sob pena de prejudicar a operação posterior.

Alguns tempos são definidos por lei, como é o caso de ventilação que deve ser de uma hora entre a detonação e a reentrada da turma. Outros são definidos levando-se em consideração volume das operações, porte dos equipamentos, tempo de deslocamento, etc.

O tempo máximo utilizado, comumente, na frente de serviço é de seis horas. Para um dia de trabalho, são três turnos, ou seja, dezoito horas por dia. Outras seis horas são divididas em três períodos de duas horas cada. O intervalo entre turnos, normalmente, é utilizado para ventilação.


2. CICLOS OPERACIONAIS

Em minas subterrâneas as operações chamadas de unitárias se dividem, basicamente em:

Perfuração,
Carregamento de explosivo e detonação,
Ventilação,
Abatimento de choco,
Limpeza ou carregamento de material extraído,
Reforço de teto,
Topografia / medição,


2.2. PERFURAÇÃO

Operação responsável por perfurar a rocha proporcionando o carregamento de explosivo e posterior detonação e desmonte.


Projeto de perfuração de rampa com projeção cotada e consumo de explosivos



Projeto de perfuração de rampa com projeção cotada e seqüência de detonação





Serviços de apoio aos trabalhos de perfuração de desenvolvimento e lavra


Equipamento de perfuração para grandes seções (> 4,0 x 4,0 m2) Bit de perfuração


2.3. CARREGAMENTO DE EXPLOSIVO E DETONAÇÃO

Operação responsável por preencher os furos com explosivos e proporcionar a detonação.

2.4. VENTILAÇÃO

Operação responsável por fazer a limpeza dos gases tóxicos das frentes de serviço. O pessoal só deve retornar às atividades quando o ar estiver em condições mínimas de higiene e limpeza. Todos os níveis de tolerância devem estar atendidos.

2.5. ABATIMENTO DE CHOCO

Operação responsável por dar segurança à continuidade aos serviços posteriores. Eliminar todos blocos instáveis do teto e paredes da galeria.

2.6. LIMPEZA OU CARREGAMENTO DO MATERIAL EXTRAÍDO

Operação responsável por retirar o material da frente detonada e transportá-lo ao local adequado até seu processamento ou disponibilização comercial.

2.7. REFORÇO DE TETO

Operação responsável por garantir a estabilidade do teto e paredes através de ferramentas de suporte, garantindo segurança às operações posteriores.

2.8. TOPOGRAFIA / MEDIÇÃO

Operação responsável por orientar as operações de perfuração de rocha e medir periodicamente os trabalhos de desenvolvimento e lavra.