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DESENVOLVIMENTO DE MINA

HISTÓRICO Introdução A mineração juntamente com a agricultura é considerada a primeira empreitada do homem. Ambas, certamente, ocupam juntas as indústrias primárias básicas da civilização. Outra forma de expressar a fundamental importância da mineração em ambas, antiga e moderna cultura é lembrar que a natureza é uma fonte limitada de recursos naturais ou caminha para gerar novas riquezas. Desde os tempos pré-históricos, a mineração tem sido essencial para a existência do homem. Devemos entender aqui, como mineração a extração de toda substância mineral ocorrida naturalmente, na forma de sólido líquido e gás, da Terra, para propósitos utilitários. Por utilitários, podemos entender as necessidades humanas essenciais e anseios que são unicamente encontrados nos minerais através da história. Tabela 1.1 - Uso dos minerais pelo homem

Necessidades ou Usos Propósitos Época

Ferramentas e utensílios alimentação e proteção Pré - História Armas caça, defesa e proteção Pré - História Ornamentos e decoração jóias, cosméticos, tintas Antiguidade Moedas monetário Moderna Estruturas proteção, transporte Moderna Energia calor, eletricidade Média Máquinas indústria Moderna Fusão nuclear energia, guerra Moderna

Muitas das idades culturais do homem estão associadas com os minerais e seus derivados. Elas incluem a idade da Pedra (4000 AC), Bronze (4000 1500 AC), idade do Ferro (1500 AC a 1780 DC), Idade do Aço (1780 a 1945) e era Nuclear (desde 1945). Não é coincidência que alguns marcos da história da humanidade: viagem de Marco Polo à China, Vasco da Gama à África e Índia, descoberta do Novo Mundo por Colombo, corrida do ouro para a Califórnia, África do Sul, Austrália, Canadá, Entradas e Bandeiras no Brasil, Alasca, foram executadas graças à procura e valor dos minerais. Pode-se também observar que os minerais, mais precisamente a mineração, estão associados com a ascendência de grandes civilizações. Como exemplo, temos a expansão do Império Romano até a Espanha e Inglaterra, a conquista das Americas pelos espanhóis e portugueses, a colonização da África e parte da Ásia e mais recentemente os cartéis do petróleo.

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Desenvolvimento Tecnológico da Mineração Para entender a moderna prática da indústria mineral é interessante traçar a evolução da tecnologia mineral, que tem um paralelo com a evolução e desenvolvimento da civilização. Pode-se afirmar que a mineração iniciou-se no paleolítico a 450.000 anos atrá. De fato, não existiam dados substantivos que comprovem, mas alguns seixos têm sido encontrados com os fósseis de homens da antiga idade da pedra. Eles eram extraídos e trabalhados para as mais diversas necessidades como utensílios de caça e armas. Já no início da idade da pedra o homem começa a lavrar corpos subterrâneos em aberturas sistemáticas. Mineradores subterrâneos empregavam métodos rústicos de controle em ventilação, iluminação e quebra de rocha. Minas subterrâneas atingiram profundidades de 250 metros nos tempos Egípcios. Minerais metálicos sempre atraíram a atenção do homem desde a pré - história. Inicialmente os metais foram usados na sua forma nativa, provavelmente obtidos pela lavagem de cascalhos dos rios em depósitos de pláceres. Com o advento das idades do Bronze e do Ferro, o homem descobriu a fusão, levando-o a reduzir minérios a metal nativo ou formar ligas. O primeiro fato tecnológico notável, que mudou mineração, foi a descoberta do modo de quebrar a rocha, através de fendas ou falhas no maciço rochoso e depois como as ferramentas feitas de ossos, madeira e da própria pedra não eram suficientes para quebra da rocha, surgiu então a técnica da fratura a rocha por aquecimento, seguido de um imediato resfriamento. Nenhum outro avanço tecnológico foi de tal importância, até o uso da pólvora no século XVII. Devido à rudeza e periculosidade dos trabalhos, escravos e prisioneiros eram frequentemente empregados nos trabalhos mineiros. Os egípcios foram os primeiro a descrever atividade de mineração. Entretanto, o sucesso maior é creditado aos romanos. Usando sua famosa habilidade de colonização, os romanos estabeleceram a indústria de mineração que se desenvolveu e prosperou através do império. Um notável desenvolvimento político em 1185 ampliou a mineração e o status dos mineiros quando o bispo de Trend autorizou a mineração em seus domínios. O grande impacto gerado pela necessidade do uso dos minerais, entretanto, foi registrado pela revolução industrial. Juntamente com acrescente demanda por minerais, ocorreu um espetacular incremento na tecnologia de mineração, especialmente em conceitos científicos e mecanização, que tem continuado até os dias atuais. Estas teorias vieram a formar a coluna vertebral da metodologia com a qual nos, subsequentemente, lidaremos. Não é possível precisar cronológicamente todos os desenvolvimentos tecnológicos da mineração, mas alguns dos mais marcantes, que tiveram impacto na indústria ou na civilização de um modo geral, são numerados na tabela 1.2. Elas culminam no lançamento da moderna mineração, para o

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começo do século 20, com o advento da mecanização, produção em massa, computação e questões ambientais. Tabela 1.2 - Desenvolvimento Cronológico da Mineração

Data Evento

450.000 AC Início da mineração - Paleolítico - ferramentas de pedra 40.000 Trabalhos subterrâneos - mina de hematita - Swaziland, África 30.000 Potes de argila queimados, usados na Checoslováquia 18.000 Possível uso do ouro e cobre na forma nativa 5.000 Marcas de fogo usado pelos egípcios para quebra de rocha 4.000 Uso de metais fabricados - Idade do Bronze 3.400 Primeiras anotações sobre a mineração, Egípcios no Sinai 3.000 Provável 1ª fundição de cobre com carvão pelos chineses.

Início do uso de instrumentos de ferro pelos egípcios 2.000 Conhecimento de artefatos de ouro, Peru 1.000 Aço usado pelos gregos 100 DC Crescimento da indústria mineral no Império Romano 122 Carvão usado pelos romanos 1185 Autorização do Bispo de Trend para minerar em seus domínios 1524 Primeira referência a mineração no Novo Mundo, Cuba 1550 Primeiro uso de bomba de poço, Checoslováquia 1556 Primeira publicação técnica, De Re Metallica, na Alemanha por

Georgius Agrícola 1627 Primeiro explosivo usado em minas da Europa, Hungria

(possível primeiro uso na China ) 1700 Descoberta de ouro nas Minas Gerais - Ouro Preto, Sabará, Mariana

pelos bandeirantes. 1716 Primeira Escola de Minas, Checoslováquia 1780 Início da Revolução Industrial, 1800 Corrida do Ouro na Califórnia 1815 Humphrey Davy inventa lâmpada de segurança na Inglaterra 1867 invenção da Dinamite, por Nobel 1903 era da mecanização e produção em massa

Estágios na vida da mina A sequência das atividades envolvidas numa mineração moderna é frequentemente comparada aos estágios da vida de uma mina. Estes são quatro: prospecção, exploração, desenvolvimento e explotação. Prospecção e exploração, para a mineração atual são ligadas e algumas vezes combinadas. Geólogos e engenheiros de minas dividem responsabilidades para com esses dois estágios. Do mesmo modo, desenvolvimento e exploração são intimamente relacionados, sendo usualmente considerados constituir a mineração propriamente dita e é uma das principais ocupações do engenheiro de minas.

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Tabela 1.3 - Estágios na vida de uma mina

Estágio Procedimento Duração Custo

Prospecção

a- prospecção por métodos diretos: físicos, geológicos

1 - 3 anos 1 - 5 milhões

ou 2 - 50 cent./t

b- fotografias aéreas, mapas, geofísica satélites e subterrânea, análise etc.

Exploração

Definição do valor e extensão do minério

2 - 5 0,5 - 10

milhões ou 10 cent. - $1/t

a- amostragem b- reserva e teor c- avaliação do depósito tomada de decisão

Desenvolvimento

Preparação para lavra

??

10 a 250 milhões

ou 25 cent. - $5/t

a- aquisição dos direitos de lavra b- EIA e estudos tecnológicos c- abertura de acessos, sistemas de transporte d- localização da usina de tratamento, pilhas de estéril, barragens de rejeito etc.

Explotação

Produção

10 - 30

5 - 50 milhões/ a ou 1,8 -

$90/t a- método de lavra - fatores b- métodos de lavra - tipos

Fechamento da mina

Trabalhos de recuperação da área degradada, uso futuro da área, revegetação

?? ??

INTRODUÇÃO AO DESENVOLVIMENTO MINEIRO Define-se como o trabalho de abertura de uma jazida, para as atividades de lavra. Desta forma o acesso à jazida precisa ser obtido pelo descapeamento, ou seja, retirada o solo ou rocha de cobertura, para expor o minério próximo da superfície para a lavra a céu aberto, ou pela escavação de aberturas da superfície para a profundidade em depósitos profundos para serem lavrados por métodos subterrâneos. Em ambos os casos, certos trabalhos de desenvolvimento preliminares, tais como aquisição de direitos minerários e financiamento, provisão de estradas de acesso e outros transportes, fontes de energia, manuseio do minério, instalações de tratamento, depósito de estéril (eis) e barragens de rejeitos etc.,

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precisam preceder, ou caminhar paralelamente à lavra. O descapeamento tem um ciclo de operações para desmonte e manuseio do estéril, idêntico ao empregado nas operações de lavra propriamente dito. Considerações econômicas determinam a relação estéril / minério. O desenvolvimento para lavra subterrânea é geralmente mais complex, caro e requer um cuidadoso planejamento e projeto dos acessos, segurança e estabilidade. A abertura principal para a superfície é, geralmente, através de shafts, que podem ser de seção circular ou retangular, verticais ou inclinados, e de tamanho suficiente para permitir a passagem de homens e equipamentos e minério. Em terrenos acidentados, aberturas horizontais denominadas áditos ou túneis, podem ser usados para atingir o corpo do minério. Pela definição, a etapa de desenvolvimento antecede à explotação, entretanto, esta divisão não é cronológicamente definida, sendo o desenvolvimento realmente concluído somente quando a jazida é exaurida ou fechada. As razões pelas qual desenvolvimento e lavra caminham em sequência, mas sobrepondo-se, são de natureza administrativa e tecnológica: (1) O investimento para desenvolvimento é muito grande para ser realizado por inteiro, de uma só vez, sem retorno financeiro e (2) é impossível desenvolver completamente uma mina, sem executar a lavra em determinados pontos. Da mesma forma como a pesquisa continua durante a lavra, o desenvolvimento ocorre concomitantemente com esta. A tese de um limitado desenvolvimento, a despeito da lavra, é amplamente defendida na mineração. Há um argumento contrário, que advoga a favor do máximo desenvolvimento antes da primeira produção, visto que para uma eficiente produção uma jazida requer que todos os acessos e instalações superficiais estejam preparados antes que algum minério seja produzido. Muitos equívocos em projetos mineiros remontam da pressa e avareza na explotação de uma jazida. Desta forma, uma regra do desenvolvimento é que uma satisfatória locação de capital de trabalho seja designada para este propósito, de modo a permitir que um máximo de desenvolvimento antes do início da lavra. Em termos de engenharia é o mesmo que dizer que uma ótima taxa de desenvolvimento - explotação para maximizar o lucro total, precisa ser determinado para cada novo projeto mineiro. Outra regra estabelece que o desenvolvimento deva ser executado para acessar a máxima quantidade de minério, para um mínimo de desenvolvimento de aberturas. Uma exceção à regra ocorre em minas lavradas pelo método de câmaras e pilares, comumente usado para carvão e não metálicos, onde o desenvolvimento de aberturas assemelha-se às aberturas para explotação, porém com um custo maior. Desenvolvimento - Conceitos Gerais Do ponto de vista físico da abertura de uma mina, o principal propósito do desenvolvimento é prover acesso à jazida, permitindo a entrada de mineiros, equipamentos, suplementos, energia, ventilação e saída de minério e estéril

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produzido. Antes do início da fase de explotação, o desenvolvimento é limitado, tanto quanto possível, à construção de aberturas primárias ou principais. Na lavra a céu aberto, o acesso ao minério coberto pelo estéril ou solo de superfície, é obtido pelo decapeamento. Em minas subterrâneas, aberturas de pequeno tamanho são feitas a partir da superfície para interceptar o corpo de minério e eventualmente conectá-los com grandes aberturas de explotação. Outras atividades relacionadas ao desenvolvimento são trabalhos preparatórios, estruturas, pessoal e serviços que suportam a lavra e, usualmente, as funções de processamento. Fatores Influenciantes no Desenvolvimento Mineiro Após a fase de exploração, uma série de fatores vêem influenciarem no desenvolvimento de uma mina, sendo organizados em três categorias. Localização Minerações são abertas onde existe uma jazida, e nem sempre isso é um ítem vantajoso. Poucos, por exemplo, estão idealmente localizados do ponto de vista econômico, outros com relação a fontes de insumos ou mercado. Desta forma, a geografia exerce uma forte influência na abertura de uma mina. Entre os efeitos da localização temos:

1) Facilidade de transporte do produto para o mercado consumidor e insumos para a mina;

2) Disponibilidades de mão de obra qualificada e serviços de suporte (moradia, educação, lazer, saúde etc.);

3) Impactos operacionais e psicológicos das condições climáticas;

Reconhecendo que estes fatores são nativos, um adequado gerenciamento deve compensar as Desvantagens da localização, como por exemplo, de fornecimento de benefícios e vantagens aos funcionários etc.

Geológicos e Naturais A natureza e os processos geológicos combinam para governar o aspecto chave de um desenvolvimento mineiro, especialmente com relação a abertura de acessos e locação de instalações de superfície. Vários fatores são apresentados aqui, entre eles:

1) Topografia e tipo de solo; 2) Relação espacial - tamanho, forma, atitude etc. da jazida, incluindo

profundidade; 3) Considerações geológicas ( mineralogia, petrografia, estrutura, gênese,

gradiente de temperatura, presença de água etc.) 4) Propriedades mecânicas das rochas (resistência, elasticidade,

plasticidade, dureza, abrasividade etc.);

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Sociais - Econômicos - Políticos e Ambientais Fortemente relacionados a fatores externos, estes fatores exercem grande influência no desenvolvimento e operação da mina. São, de certo modo, difíceis de quantificar, entre eles:

1) Características demográficas e ocupacionais da população local (força de trabalho);

2) Mercado ( determina a escala de produção, continuidade da operação etc.);

3) Estabilidade política; 4) Legislação ambiental; 5) Outras restrições governamentais aplicadas à indústria mineral

Sequência de Desenvolvimento Adoção do plano de aproveitamento econômico como documento, sujeito à

modificação com o progresso do desenvolvimento; Confirmação do método e plano geral de lavra, Financiamento, baseado nos custos estimados do plano de aproveitamento

econômico; Aquisição da terra e dos direitos minerários, quando necessário; Elaboração dos Estudos de Impactos Ambientais (EIA) e Relatório de

Impacto Ambiental (RIMA); Obtenção da licença dos orgãos ambiental e mineral; Provisão dos acessos de superfície, transporte, comunicação e energia; Planejamento e construção da usina, incluindo todas as instalações de

apoio técnico e administrativo; Planejamento e construção do depósito de estéril e barragem de rejeitos; Seleção dos equipamentos para desenvolvimento e lavra; Construção dos acessos e aberturas principais para o minério; Recrutamento e seleção da força de trabalho

Fechamento da mina Escolha entre Lavra a Céu Aberto e Lavra Subterrânea Uma série de fatores deve ser considerada na escolha entre os métodos a céu aberto e métodos subterrâneos. A seguir são descritos alguns destes fatores: Produção Diferentes métodos de lavra são usados para diferentes bens minerais. Por exemplo, ferro, cobre, fosfato, manganês, bauxita etc, são, principalmente, lavrados por métodos a céu aberto, enquanto que ouro, níquel, zinco, etc. , são, frequentemente, lavrados por métodos subterrâneos. Existem duas razões para o aumento das minas a céu aberto em relação às subterrâneas. A primeira é que uma grande parte do aumento de produção

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vem de novas minas especialmente de países desenvolvidos, onde há um aumento na taxa de produção das minas a céu aberto. A segunda razão é que os métodos a céu aberto são considerados mais vantajosos que as subterrâneas em termos de recuperação, controle de teor, economicidade, flexibilidade, segurança e ambiente de trabalho. Desenvolvimento da Produtividade O rápido desenvolvimento tecnológico durante as últimas décadas resultou num considerável acréscimo da produtividade. Esta produtividade é maior em grandes minas que em pequenas minas e muito maior em minas a céu aberto que em minas subterrâneas. Numa mina a céu aberto existem menos restrições na introdução de grandes equipamentos com alta capacidade, enquanto que em algumas minas subterrâneas é limitado devido a trabalhos em locais estreitos ou de pouca espessura ( veios). Custos de Desenvolvimento Normalmente os custos para lavra a céu aberto são muito menores que os custos para lavra subterrânea. A exata relação da quantidade de estéril que precisa ser removida no método a céu aberto, do método de lavra subterrânea a ser empregado, etc. A alta produtividade dos equipamentos a céu aberto implica em baixos custos. O maior número de minas a céu aberto e a maior quantidade de minério extraído, possibilitam a fabricação de um maior número de equipamentos, reduzindo os custos de produção. Também o mercado para equipamentos de lavra a céu aberto é grande, visto que estes equipamentos, em geral, podem ser usados para outros propósitos, como por exemplo, abertura de estradas, construção de hidroelétricas, etc. Um exemplo, apesar de que em ordem inversa, foi à compra dos caminhões de 120 t utilizados na construção de Itaípu, pela Fosfértil. Por certo os custos de lavra são diferentes em diferentes minas, dependendo do método de lavra, tipo de minério, etc.. Os baixos custos dos métodos a céu aberto possibilitam a lavra de partes do minério que não seriam apropriados para a lavra subterrânea e um menor teor de corte que os praticados por métodos subterrâneos. Apesar da taxa de desenvolvimento da produtividade ter sido satisfatória para métodos subterrâneos, considera-se geralmente que os custos de lavra aumentam mais rapidamente nos métodos subterrâneos que nos à céu aberto. Existem duas razões para isto. Primeiro, é possível aumentar a produção, mais em minas a céu aberto que em minas subterrâneas e o equipamento necessário em minas subterrâneas para um aumento de produção é mais caro em termos de capacidade unitária que um correspondente equipamento de lavra a céu aberto.

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Riscos de Acidentes Um importante fator diz respeito ao risco de ao risco de acidentes em mineração. Para o mineiro, a frequência de acidentes por hora trabalhada é de grande importância. Entretanto, para uma empresa de mineração como um todo, a frequência de acidentes por tonelada de minério produzido é de maior interesse. Deste ponto de vista os métodos subterrâneos são menos favoráveis. Em adição os acidentes em minas subterrâneas tendem a ser mais sérios que os a céu aberto. Demanda de Energia A energia nas minas é necessário nas etapas de perfuração, desmonte, carregamento, transporte de material para a superfície, ventilação, bombeamento, etc. Algumas vezes (especialmente em minas subterrâneas e em algumas minas a céu aberto em cava profunda) o minério é no interior de modo a reduzir custos de transporte. Problemas Ambientais Em minas a céu aberto, tanto homens quanto equipamentos são diretamente afetados pelas variações climáticas. Em minas subterrâneas existem problemas de ventilação, explosão, queima de combustíveis, poeira, emissão de rádio, umidade, e uma rejeição humana geral por trabalhos subterrâneos. A demanda para um aumento do ambiente subterrâneo é crescente. A lavra a céu aberto, entretanto, afeta consideravelmente o ambiente vizinho. O estéril e os rejeitos gerados devem ser locados em algum lugar. Para um engenheiro de minas uma cava, um depósito de estéril etc., podem ser muito bonito, mas o mesmo não é para as pessoas de um modo geral. Discussões sobre o ambiente afetam principalmente novas minas e são mais intensas e restritivas em áreas onde a população não é utilizada nas atividades de lavra, ou seja, não depende economicamente da mineração. Zonas de Segurança Em minerações próximas a centros urbanos, por exemplo, existem delimitações de uma zona de segurança, principalmente devido ao potencial de perigo das detonações. Minas subterrâneas, a despeito da subsidência, apresentam neste caso maiores vantagens que as minas a céu aberto. Perdas de Minério As perdas de minério em minas subterrâneas são geralmente maiores que em minas a céu aberto. Em minas a céu aberto é possível recuperar 90 a 95% do minério, sendo o resto, em geral, transportado para o depósito de estéril. As perdas de minério em lavra subterrânea dependem do método utilizado e dos custos associados com a recuperação do minério adicional. Métodos de corte e enchimento (cut-and-fill) frequentemente possibilitam pouca perda de minério,

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enquanto que câmaras e pilares, frequentemente implicam em 40% de perda de minério. Principais Vantagens e Desvantagens da Lavra a Céu Aberto e Subterrânea Custo de Lavra - Exceto em casos raros, os custos relativos são significativamente mais baixos na lavra a céu aberto. Taxa de Produção - todos os métodos de lavra a céu aberto (exceto pedreiras), a taxa de produção é de moderada a alta. Em minas subterrâneas de baixa a moderada (exceto para caving e métodos sem suporte). Produtividade - Métodos a céu aberto são mais produtivos que os subterrâneos. Investimento de Capital - Geralmente grandes para lavra a céu aberto, porém maiores para lavra subterrânea. Equipamentos de superfície são geralmente mais caros, entretanto o desenvolvimento subterrâneo é mais caro. Taxa de Desenvolvimento - Mais rápida para lavra a céu aberto. Profundidade - limitada para lavra a céu aberto, limitada para métodos subterrâneos sem suporte, ilimitada para com suporte. Seletividade - Geralmente baixa para lavra a céu aberto, variável para subterrânea. Recuperação - Geralmente alta para lavra a céu aberto, variável para subterrânea. Diluição - Geralmente menor para subterrânea, exceto para caving Flexibilidade - subterrânea tende a oferecer mais flexibilidade que a céu aberto, embora a lavra a céu aberto possa ser mais adaptável a mudanças. Estabilidade das Aberturas - Geralmente maior para céu aberto; mais difíceis de obter e manter em lavra subterrânea. Riscos Ambientais - Substancialmente maiores para lavra a céu aberto. Disposição de Estéril - Pode ser um problema maior para lavra a céu aberto que para subterrânea. Saúde e Segurança - Amplamente superior para lavra a céu aberto.

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PLANEJAMENTO E DESIGN DO PIT (CAVA) Uma das mais difíceis tarefas no desenvolvimento de uma mina a céu aberto é o design ou projeto do pit final. Em geral existem três grupos de fatores envolvidos.

1) Fatores geológicos e naturais: condições geológicas, tipos de minérios, condições hidrológicas, topografia e características metalúrgicas do minério;

2) Fatores econômicos: teor do minério, reserva de minério, relação estéril/minério, teor de corte, custos operacionais, custo do investimento (taxas de juros), lucro desejado, taxa de produção e condições do mercado;

3) Fatores tecnológicos: Equipamentos, talude do pit, altura do banco, grade da estrada, limites de propriedade, limites do pit.

ABERTURA DE ACESSOS - LAVRA A CÉU ABERTO Introdução A mineração a céu aberto requer, no mínimo, uma via ou mais, dependendo da configuração do corpo, para lavrar o depósito até a profundidade do pit final. Em geral, existem três considerações a serem tomadas na construção de uma estrada final. Estes fatores são o grade (inclinação ou rampa), a largura e a locação. O grade ou inclinação é mais bem determinado através de gráficos de desempenho dos caminhões com respeito a velocidade e freagem. Como regra geral, o melhor grade está na faixa de 8 a 12%, que é a taxa normal permitida para resistência a rolagem. Em condições climáticas severas (neve, chuvas) a tendência é pela redução da inclinação. A largura da estrada é determinada elo tipo de transporte selecionado. A regra geral é projetar estradas com largura não inferior a 31/2 a largura da unidade de transporte. Este valor deve ser levemente acrescido nas curvas. Outros detalhes como características do material transportado, canaletas, bueiros, valetas, super elevação etc, devem seguir os padrões normais de construção de estradas. A locação da estrada final é talvez a tarefa mais difícil. Existem dois aspectos a serem considerados. O primeiro é o tempo no qual a estrada será locada. Idealmente, deve ser locada tão logo quanto possível, de modo a evitar construções temporárias. A estrada final irá, certamente, delimitar o limite do banco em cada horizonte, com o progresso da lavra até atingir a profundidade final do pit. A locação da estrada deverá ser estabelecida imediatamente para permitir o progresso da lavra. Se o acesso ao pit é feito na capa, então várias estradas

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temporárias deverão ser requeridas ou um considerável descapeamento ou remoção de estéril deverá ser executado para locar a estrada final nas vizinhanças da capa com o pit final. O segundo aspecto na locação da estrada final é estabelecer a posição desta relativa ao contato estéril/minério. A largura da estrada normalmente excede a largura da berma final e consequentemente se a estrada é para ser posicionada de tal forma que nenhuma porção do minério seja abandonada, então uma remoção adicional de estéril é necessário. De fato, a estrada precisa ser posicionada baseada na condição de que o minério representa o lucro da operação e o estéril um ítem de custo. Através de métodos de tentativas e erros ou computacionais, é possível determinar a posição ótima de locação da estrada no contato estéril/minério. Existe um limite ótimo ou relação estéril/minério, que pode ser considerada tolerável para o posicionamento da estrada. Objetivos do projeto (design) de estradas Boas estradas de rodagem são um dos mais importantes requerimentos na prática de minas a céu aberto, e seu lay-out constitui uma importante tarefa. Uma estrada deve ser projetada num local que permita a remoção de material ao longo de uma curta e rápida rota no pit. A estrada, teoricamente ideal, para remoção de "x" toneladas de material de certo nível dentro do pit, será a estrada que inicia no centro de gravidade do volume a ser removido, e eleva imediatamente e continuamente para um máximo gradiente aceitável, até atingir a borda do pit. É claro, ser economicamente inviável um grande número de estradas no pit. Os principais objetivos do projeto de estradas para minas a céu aberto são: Eficiência das operações mineiras; Segurança Fatores a serem considerados no design de estradas em minas a céu aberto Custo mínimo para transporte de minério e estéril para fora do Pit, ao longo

da vida útil da mina; Mínimo de tráfego, máxima segurança e rápido acesso para as operações

mineiras; Restrições à áreas de instabilidade de taludes; Vida útil longa da estrada. Isto implica na redução dos custos de

construção, operação e demanda de material para construção. Outros fatores incluem a localização do corpo de minério, usina de tratamento, pátio de estocagem, depósito de estéril, restrições ambientais etc. Todos estes fatores têm direta relação com o Lay-out, geometria e materiais de construção da estrada.

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Seleção do lay-out da estrada Características físicas do depósito. Ex. depósitos em estratos Zig - zag Tamanho do Pit e distância de transporte. Ex. grande Pit e distância

Espiral Áreas com potencial de instabilidade de taludes. Ex. evitar espiral Geometria das estradas É claro, ser economicamente inviável um grande número de estradas no pit. Na prática é adotado um número mínimo de estradas para reduzir custos de rodagem, execução e manutenção. Portanto é comum ter um ou dois sistemas de rampas principais, das quais cada banco é acessado para lavra. É recomendável, sempre que possível, que dois acessos sejam projetados para alguma área da mina, de modo a evitar paradas de produção, quando um acesso e interrompido. Estradas em Pit em geral são construidas em linha única e única direção de tráfego, ou duas linhas e duas direções de tráfego, visando uma baixa densidade de tráfego e ou devido a problemas de espaço. O nº de linhas pode ser determinado pela expressão:

nTd

v

b

1000

onde n = número de linhas por única direção de viagem v = velocidade Km/h T = densidade de tráfego (veículos/hora) db= distância segura entre caminhões

A distância segura entre caminhões dependerá do tempo de reação do motorista (usualmente 2,0s)

dbv v

Ct i 2 0

3 6 254 5 02.

. ( ) .

onde : db = distância segura

Ct = coeficiente de adesão (menos que 1 unidade)

i = inclinação ( expressa em fração ) 2,0 = tempo de reação do motorista ( usualmente 2,0 s) 5,0 = distância permitida

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Largura da estrada Tabela I - Largura mínima da estrada

Nº de linhas x largura máx. do veículo

1 2 2 3.5 3 5 4 6.5

Super Elevação Existem limitações práticas a super elevação das estradas em minas, visto que os caminhões trafegam a baixas velocidades nas curvas acentuadas causando: sobrecarga no lado interno dos pneus; em áreas de gelo, neve e chuvas intensas os caminhões tendem a deslizar

para dentro da curva Tabela II - Taxas de Super - elevação

Vel. do caminhão (Km/h) 15 25 35 40 50 > 60

Raio (m)

< 15 40 40 30 40 40 40 50 40 40 40 50 75 40 40 40 40 60 100 40 40 40 40 50 60 200 40 40 40 40 40 50 300 40 40 40 40 40 60

Um método alternativo cálculo da super elevação das estradas é dado pela equação: 2

eS

R

67

onde:

e = super elevação, mm S = velocidade, km/h R = raio interno da curva, m

Em condições razoávelmente secas, e, pode ter um valor máximo de 90 mm/m, entretanto onde a estrada está sujeita ao gelo, neve ou lama, o valor de e, não deve exceder a 60 mm/m. Em circustâncias totalmente adversas o máximo

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valor de e deve ser inserido na equação acima e o valor da velocidade máxima permitida deve ser calculada. Gradientes O gradiente máximo pode ser estabelecido entre 08 e 12% (4 a 6,5º), entretanto quando considerado o fator economia de devido ao tranporte ascendente e a segurança do transporte descendente, o gradiente máximo para muitas situações é em torno de 8,5% (4,5º). Por razões de segurança e drenagem a cada 500 ou 600m de gradiente severo, devem-se incluir seções de 50 m com gradientes de 2% (1º). Estradas ou vias de acesso são um dos mais importantes fatores no planejamento da Cava. Sua presença deve ser incluída na fase inicial do processo de planejamento, visto que elas podem afetar significativamente o talude geral e este tem um importante efeito na reserva. De um modo geral o ângulo de talude geral pode ser definido anteriormente à inclusão das estradas, no caso de um design preliminar da cava. Entretanto, a introdução das estradas numa etapa posterior pode significar uma grande remoção de estéril não planejada ou a perda de alguma parte da jazida computada. Por outro lado, um talude mais suave pode ser adotado inicialmente, o qual inclui uma estrada. Entretanto, esta atitude poderá implicar numa remoção de estéril além da necessária. Atualmente, a utilização de caminhões, os quais apresentam grande flexibilidade e habilidade, tem suplantado as dificuldades resultantes de um inadequado ou mal planejamento das cavas. Entretanto, como as cavas tendem a ser mais profundas e as pressões para corte dos custos é crescente, a abertura de vias de acesso certamente exigirá mais atenção dos engenheiros de minas envolvidos no planejamento das cavas (pits) Existem importantes questões que precisam ser respondidas quando da locação de estradas em mineração ou na Cava (Pit), entre elas: A primeira decisão a ser tomada é onde será a saída ou saídas da estrada na cava. Isto dependerá da localização do britador primário e do depósito de estéril.

1) Deverá haver mais de um acesso? 2) A(s) estrada(s) será externa ou interna às paredes da cava? Ela(s) será

(ão) temporária(s) ou semi-permanente(s)? 3) A estrada será em espiral ao redor da cava? 4) Quantas linhas a estrada terá? 5) Qual será a inclinação (grade) da estrada? 6) Qual deverá ser a direção do tráfego?