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7/23/2019 aulaintrodPlanejLavraSub14

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Lavra Subterrânea

(Projeto e Planejamento)José Margarida da Silva

PPGEM

2014MIN 745



Sumário

• Introdução• Decisão: lavra a céu aberto x subterrânea• Desenvolvimento subterrâneo• Projeto de Lavra Subterrânea

• Planejamento de lavra Subterrânea• Seleção do Método de Lavra• Dimensionamento e disposição de realces• Dimensionamento de Frota

• Transporte:Fluxo por gravidade• Mecanização e Automação• Seleção de Suporte• Impactos Ambientais• Fechamento de Mina



Introdução• Lavra subterrânea – tende a crescer proporcionalmente

(Peursum, 2007; Silveira, 2000; Zablocki, 1997; Carter,1996, Hennies, 1996);

• tendência de maiores dimensões das aberturas, commaiores necessidades de suporte;

• aumento do conhecimento acerca das característicasmecânicas e do comportamento dos maciços rochosos.

• Número de profissionais de mineração especializados emplanejamento diminuindo, questões regulatórias, custos seelevando mais rápido que a demanda;

• Minas a céu aberto podem passar ao subsolo ou à “soluçãomista” (como Black Angel, Belmont, Caraíba, Kiruna, Santa

Bárbara, Chuquicamata, Palabora e outras);• Ouro e prata, dentre os metálicos, continuam com preço de

venda interessante;• Tecnologia deve tomar posição mais vital nas operações de

suporte à mineração.



Mineração

• custo de investimento crescente,• longo período pré-produção,• recursos não renováveis,

• alto risco,• impactos ao meio-ambiente.

O que torna mais importante o projeto e oplanejamento da extração dos minérios;• 3 a 5% do custo.



Mineração

• Aproveitamento de um bem exaurível e nãorenovável;

• Significativo prazo de maturação de projetos e

materialização de instalações,• Busca da maximização econômica do VAL

(valor atual líquido) dos benefícios futuros,durante toda a vida do empreendimento (mina).

• Alternativas de aproveitamento: lavra integral,lavra ambiciosa, lavra criteriosa.



Implantações e Projetos

• Diversos tiveram início nos últimos anos (Mina Santa Helena, cobre-ouro, Rio Branco – MT; Mineração Serabi, ouro, Moraes de Almeida – PA; LAMIL, agalmatolito, MG; Mina Engenho D´Água, ouro, Rio Acima – MG, Mina Córrego do Sítio, ouro, Santa Bárbara – MG),

• Foram/serão expandidos (Mina Cuiabá, ouro, Sabará – MG; KidCreek, Canadá; Caraíba, Jaguarari – BA, El Teniente – Chile-cobre),

• estão em andamento, em desenvolvimento (Mina Córrego do Sítio II,ouro, Santa Bárbara – MG; Mineração Vila Nova, cromita, Marzagão

– PA; Marikana, África do Sul; Ouro Fino, Jaguar, Itabirito-MG; Pilar,Jaguar, Santa Bárbara-MG; Serra Pelada, ouro-PA; Caetité – urânio-BA)

• noticiados para início (interligação de minas de ouro Palmital eMarzagão, Jaguar, com Mina Santa Isabel, Itabirito – MG; MinaPedra Branca, ouro, AP; Lagoa Seca, Belo Horizonte - MG, dolomita; Argyle, diamante, Carpathian Gold, Riacho dos Machados-MG);

• em estudo (Chuquicamata, Chile; gipsita em Camamu-BA, Lamego,Sabará-MG; Morro da Mina, manganês, Conselheiro Lafaiete – MG);

• potencial para início/expansão da lavra subterrânea, concomitanteou pós-céu aberto (Belmont, esmeralda, Itabira – MG, Dolores, ouro,

México, Las Cruces, Espanha, Rustenburg, platina, África do Sul) .



Classificação de métodos

Deslocamentos

Energia armazenada

Métodos sem suporte artificial Suportados Abatimento

Métodos de lavra subterrânea

Room-and-

pillarSublevel and

longhole open

stoping

Cut-and-fill

stoping

Shrink

stopingVCR

Stoping

Longwall

mining

Sublevel

caving

Block

caving



Câmaras e pilares



Subníveis

com pilares



Corte eenchimento

ascendente



Passagem de minério

Perfuração

Desenvolvimento

Zona abatida

Lavra: desmontee carregamento

Nível principal de transporte

11

LAVRA SUBTERRÂNEAMétodos para forte mergulho – abatimento em subníveis



Maquinário concebido exclusivamente para o método13

MÉTODOS DE LAVRA SUBTERRÂNEAPara baixo mergulho – Lavra por frente longa



• Lavra frontal: corpos até 20º,

camadas espessura até 2,4m;• Opção depende da

profundidade do depósito, daresistência do minério econdições do teto;

• perfuração manual,equipamentos sobre pneus(LHD, rastelo, carro 1t),vagonetas e chutes;

• pilares, naturais ou artificiais;• rafa antes do explosivo;• meio econômico de lavrar

corpos estreitos profundos;• método seletivo.

Perfuração manual

inclinada frontal

14

MÉTODOS DE LAVRA SUBTERRÂNEAPara baixo mergulho – Lavra por alargamentos abertos



Lavra ascendente

• perfuração manual(plataforma, pilha dematerial, pranchões);

• Frente: 45 a 60o;

• jumbo, eventualmente napreparação de níveis;

• carregadeira de descargatraseira, chute e vagoneta;

• Configuração: degrauinvertido;• pilares ou esteios;• pontos de carregamento

em intervalos.

• fluorita, EMITANG (RJ). 15

LAVRA SUBTERRÂNEAMétodos para forte mergulho – alargamentos abertos



Lavra descendente

• Iniciada da porção superior,bancos 1,8 m altura por 1,2 mlargura, ângulo geral 60o.

• perfuração manual,

plataforma de trabalho éminério,• lavra em degrau direito;

pontos de carregamento a

cada 6-7,5 m;• pilares eventuais, nãorecuperáveis.

• Mina Santa Catarina

(Votorantim). 16

Métodos para forte mergulho – alargamentos abertos



Minério

deixadono realce

Passagem

de pessoale ar

Travessas de carregamento

Galeria de transporte17

LAVRA SUBTERRÂNEAMétodos para forte mergulho – lavra por recalque



Manuseio de material

trolley



Projeto e Planejamento

• Projeto – conjunto de estudos para implantação;• Planejamento - etapa importante na mineração,

pois define estratégia de operação para otimizaçãoglobal do processo (redução de custos, qualidadedas matérias-primas, maior confiabilidade,questões ambientais, entre outros).

• Planejamento de mineração: longo, médio e curto

prazos, programação de lavra, manutenção,indicadores de desempenho, padronização deprocedimentos.

• “Projeto perfeito é anti-econômico”



Planejamento

• Melhor arranjo para aberturas para alcance dominério com custo mais baixo, com maiorsegurança.

• Necessário: localizar minério, quais rochas aatravessar, quantidade de água que pode fluir noavanço, como suportar o teto, prover o ar e retirá-lo, melhor forma de mover pessoas e materiais

com segurança e custo efetivo.(Caldwell, sd)



Fases e Estágios• Planejamento: estudo conceitual, estudo preliminar,

viabilidade (feasibility );

• Implementação: projeto e construção;• Produção: comissionamento, início, operação,...,

fechamento.• Os projetos mineiros são desenvolvidos por

equipes multidisciplinares (geólogos, engos deminas, mecânicos, especialista de mecânica derochas etc), passando por vários estágios deevolução (Silveira e Girodo, 1991; Caldwell);

• Avaliação preliminar, pesquisa de jazida, pesquisadetalhada da jazida, projeto básico, detalhado (ouexecutivo), seguido da implantação, pré- operação(“start-up” ) e plena operação.



Melhoria do planejamento (“otimização”)

Objetivos individuais (Pelley, 1994 citado por Kazakidis et

al , 2002) – usualmente não complementares e, dealguma forma, conflitantes:

• Máxima taxa de extração global,

• Desenvolvimento e sustentação de taxa de extração

hábil,• Mínimo custo unitário,

• Mínimo tempo e custo de desenvolvimento,

• Provimento de estratégia de controle de teor,

• Mínimo de custos e problemas de controle de teto.Incerteza associada com diversas fontes de fatores

internos: condições do maciço, confiabilidade doequipamento, necessidade de infra-estrutura e

desempenho da extração) e externos.



Plano de mina

• Viabilidade econômica de extração do minério;

• Criação e melhoria de acessos;• Caracterização de planos de médio e longo prazo;

• Implementação de padronização na produção;

• Análise e atualização do projeto e padronização em

bases econômicas;• Estudo posterior do recurso para controle do ciclo.

• Pressões: lucratividade e atendimento a expectativas deacionistas.

(Peursum, 2007)



Acesso principal

• O planejamento do desenvolvimento primário deuma jazida é usualmente realizado apenas umavez durante a vida da mina.

• Não otimizá-lo causa desvantagens ao longo detoda a vida útil e pode levar a custos maiores.(Moser, 1996)

• Tipo, número, forma e dimensão das aberturasprincipais são decididas ao tempo em que éescolhido o sistema de manuseio de materiais.

• Após decisão, mudanças são caras e

geralmente complicadas, principalmente emminas de vida útil pequena.(Hartman e Mutmansky, 2002). “crown pillar” ou “laje”: separação da mina a céu

aberto – 10 a 50 m, em média 20 m.



Acesso principalFatores de decisão:

• profundidade,• forma e tamanho do depósito,• topografia de superfície,

• condições geológicas e naturais dominério e rocha encaixante,

• método de lavra,

• taxa de produção.• Custos: US$ 1/t a mais a cada 500 m de

rampa; poço – vida útil mínima 2.000 dias

de operação (Netto, 2010).



Taylor

O ã d



Opção de acessoshafts or declines?

7 passos

- presença de trilhos – não -> poço- qualidade do maciço – pior -> poço

- capeamento aluvionar – maior -> poço- presença de céu aberto – não + profundidade (máxima emínima ) – maior -> poço

- produção – maior -> poço, menor -> rampa

(Mining Magazine, maio/1997).

Comparações



Comparações

Mina subterrânea• Plano inclinado + correia transportadora – mais barato

que poço + içamento• Rampa + equipamento móvel - mais barato que poço +

içamento• Túnel: adequado para região montanhosa.

(Hartman e Mutmansky, 2002)• Correia – a partir de 1.800 t/ dia, até 800 m

profundidade, inclinação 30%;• Poço – até 2.000 t/ dia, acima 250 m profundidade,

produções acima – maiores profundidades;• Rampa - até 2.000 t/ dia, até 350 m profundidade,

maiores produções, menor profundidade.(Taylor, 1972 ou De la Vergne, 1997)



Histórico de estudos

• 1961, Rist: modelo para número de trens notransporte de mina subterrânea, usandotécnicas de Monte Carlo.

• 1964, modelo de Rist ampliado por Harvey.• 1964: Elbrond - modelo de simulação de

sistema de transporte por trens para mina

subterrânea de ferro da LKAB, Kiruna,Suécia.




• 1968, Bucklen, Suboleski et al : simulaçãode transporte por trens em minassubterrâneas.

• 1969, Suboleski e Lucas: programaSimulator 1 - operações em minassubterrâneas do método de câmaras epilares.

• 1970, Wilke: simulação para estudarsistema de transporte por trens em minasubterrânea de carvão na Alemanha.




• 1975, Redling - SIGUT para modelagem desistemas de correias transportadoras, carregamentoe transporte, tratando dados de naturezaestocástica, minas subterrâneas de carvão, Alemanha.

• 1976, Wilke et al - simulação para determinar se ocritério de despacho melhoraria a eficiência de umsistema subterrâneo de carregamento e transportepor trens.

• 1976, Bobilier, Kahan et al : GPSS para simulartransporte por trens em minas subterrâneas.• 1982, Steiker: GPSS para simular sistema de

transporte em mina subterrânea.



Histórico de estudos• 1994, Hunt - SLAMSYSTEM para simular sistema de

transporte em mina subterrânea do Colorado.• 1996, Runciman, Vagenas e Newson- WITNESS,simularam diversas operações em uma minasubterrânea, superando as expectativas.

• 1998, Konyukh - GPSS/H e Proof Animation para

escolher tecnologia de transporte mais produtiva ecompor sistema sem gargalos, minas subterrâneas daRússia.

• 1998, Knights e Muñoz - SLAM – II para modelar tempoperdido em filas em sistema de carregamento etransporte semi-automatizado de mina subterrânea.

• 1998, Quesada et al - simulação e animação SIMAN e ARENA para modelar produtividade de LHD’s em minasubterrânea.

• 2008 – Souza – proposta de simulação no transporte damina subterrânea Jacobina, ouro, BA.

T l i A li ti



Tecnologia e Aplicativosno planejamento e controle

• A evolução é mais homogênea quandoprojetos conjuntos definem metas.

• Projeto na Suécia (anos 70, séc XX);

• Projeto DEEPMINE- África do Sul (Durrheim,2000);

• Projeto da rede AMIRA (2006/2009);

• Neme (2009): uso do SURPAC emdesenvolvimento;

• Oliveira et al. (2008): Vulcan no controle da

diluição, junto com CMS.



Informatização noplanejamento de mina

• Principais módulos dos aplicativos: banco dedados geológicos, modelagem, composição,análise, criação de modelo, projeto.

• Na lavra subterrânea, a otimização do projeto epadronização das minas por meio de aplicativoscomerciais está menos disponível do que para alavra a céu aberto.

• Existe uma necessidade reconhecida demelhoria das ferramentas computacionais para embasar o planejamento, o projeto e a operaçãode minas subterrâneas.



Planejamento de mina subterrânea• Considerações no planejamento de mina

subterrânea devem vir de várias fontes.

• Informações geológicas, estruturais emineralógicas devem ser coletadas primeiro e

combinadas com dados de recursos e reservas.

• Estas informações conduzem a seleçãopreliminar de um método de lavra potencial edimensionamento da produção da mina.

• Planejamento do desenvolvimento, seleção deequipamento, tudo conduzindo a uma análiseeconômica do cenário do planejamento da mina.



Planejamento de lavra subterrânea

• Não se pode, entretanto, assumir que aseqüência descrita garantirá a melhoroperação possível, a menos que o melhorplanejamento possível seja conduzidocorretamente.

• ordem crescente de precisão das

informações;

• ordem decrescente da participação de

pessoal do nível superior e sênior.



Planejamento de mina subterrânea

• Processo iterativo que requer a visão dasvárias opções e determinação de qualrealiza a melhor solução no longo prazo.

• O planejamento de cavas, e suaconseqüente otimização, em minas a céuaberto ou subterrâneas, é uma tarefa

crítica que é realizada principalmente comajuda de ferramentas computacionais deúltima geração que ajudam a projetarsoluções que minimizam custos e

integram informações valiosas.



Seleção do Método de Lavra

• Preliminar – métodos candidatos;

• Metodologias – empíricas e numéricas (UBC).

Exemplo:

Mina Gualcamayo (Argentina)

- reserva 83 Mt, teor 2,7 g/t,

- foram consideradas as opções de lavra por corte eenchimento e uma lavra frontal (câmaras e pilares).Entre as vantagens, a lavra por corte e enchimento foiescolhida pela velocidade

(Equipo Minero, jun-2009, p. 4).



Planejamento de mina subterrâneaExemplos de estudos

• Mina Neves Corvo (Portugal, pirita): realceexperimental – instrumentação e modelagemnumérica;

• Mina do Moinho (Portugal): definição de pilares e

enchimento posterior, para recuperação parcial.• Projeto da Mina Efemçukuru (Turquia, ouro) -britagem subterrânea e transporte por correia àsuperfície (Engineering & Mining Journal, 2008).

• Mina Argyle, diamante (Austrália) – pré-viabilidadeem 2003, abertura de rampa exploratória 2,5 km,1:6, suporte de aço nos 135 m iniciais, a 85 mabaixo da cava a céu aberto; adiado em 2009

(argylediamonds.com.au, 2010).



Planejamento de mina subterrânea

Exemplos de alterações

• Caraíba: monitoramento a laser (CMS),modelagem via aplicativo,estimativa,mudanças no método de lavra,na dimensão do realce, no desmonte esuporte.

• Crixás: estudo e alteração do método delavra (custo x recuperação de minério).



Dimensionamento de realces• Lavra por abatimento: alternados nos níveis;

Mina de Urucum: subdivisão do corpo de minérioem 3 faixas sub-horizontais, de 800 m delargura, na lavra por câmaras e pilares.

• Definição se deveu à grande área e demaisparâmetros geométricos e contribuiu paramelhor adequação às metodologias de lavra, àsoperações de ventilação e transporte dominério.

• No desenvolvimento, foi locado túnel na lapa;painel de 800 m x 800 m, com distância lateralde 400 m.



Operações de lavra

• in pit crushing: reduzir custo de transporte de material(exemplos de britagem dentro da mina: Andina, Chile;Baltar, Brasil; Kidd Creek, Otijhase, Canadá).

Planta dentro da mina – Central Rand Gold, África do Sul (Engineering and

Mining Journal, jul-ago 2009);- Andina (Chile; Lisboa, 2009).

• Distância econômica de transporte com LHD: 250 m(Lisboa, 2009).

Mecanização e automação – Estudo de Caso



Mecanização e automação – Estudo de Caso

Mina Finsch (África do Sul) – diamante• Sistema de manuseio de minério tem CMS (Cavity

Monitoring System) para planejamento das atividades dodia, divisão nos turnos de trabalho, orientações para LHDs.• Registro de todos os movimentos do equipamento.• Fornece informações para outros sistemas de controle:PCS – Production Control System;

MCS – Mission Control System.• Sala de controle na superfície - operador controla

caminhões e LHDs.

Benefícios

• aumento do índice de utilização dos equipamentos(caminhões e LHDs),• maiores velocidades de transporte aumentaram a

produção;• maior estabilidade das escavações, redução do risco de

dano ao trabalhador

F h t



Fechamento

Exemplos Processo de Fechamento de Mina

alguns exemplos de atitudes:• a deposição de estéril em frentes já lavradas emgalerias subterrâneas, na Mina Belmont, Itabira-MG;

• selamento da entrada da mina com concreto, naCompanhia Catarinense.

(In The Mine, 2009)

• Mina São Bento (Penna, 2007) – será reaberta pela AngloGold,

• Deposição na Carbonífera Criciúma.

Referências



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