Apostila de Lavra Subterrnea

by Jlio Czar

Recife, 21 de maio de 2008

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DESENVOLVIMENTO SISTEMTICO

Elementos estruturais envolvidos:

- Poos, tneis, plano inclinado, galerias principais, transversais, acesso produo, chamins, passagens de minrio, passagem de material de enchimento, etc.

Definio: servios mineiros empreendidos para facultar a lavra de uma jazida. Constituem a terceira fase da minerao:

Prospeco => Explorao => Desenvolvimento => Lavra

Finalidade: preparao para a lavra; servios necessrios para sua eficincia e segurana: vias de acesso, transporte, ventilao, esgotamento de gua, diviso do corpo em unidades de desmonte, depsitos e silos, etc.

Freqentemente os desenvolvimentos ocorrem simultaneamente lavra e podem possuir caractersticas exploratrias do corpo mineral;

Explorao => desenvolvimento: basta que o corpo esteja convenientemente explorado e que se conheam suas caractersticas (potncia, mergulho, distribuio de teores, etc);

A lavra iniciada to logo o desenvolvimento esteja suficientemente adiantado para permitir os trabalhos de explotao, ou seja: foi atingida a frente de lavra, foram construdas as vias de transporte dos produtos, existe ventilao adequada. O incio da lavra importante para amortizar os investimentos no desenvolvimento da mina;

Os acessos geralmente so de dimenses maiores e mais regulares que as aberturas exploratrias e normalmente so locados no estril.

Tipos de desenvolvimento:

- Cu aberto ou subterrneo; - Prvios ou simultneos lavra; - Sistemticos ou supletivos; - Produtivos ou obras mortas; - Puros ou exploratrios

Desenvolvimento sistemtico:

Executado em coordenao com o mtodo de lavra escolhido e com a produo diria visada;

Prover acesso aos vrios horizontes da jazida (para desmonte; transporte de material desmontado; entrada de pessoal, equipamentos e materiais; passagem de reenchimento; ventilao; esgotamento; etc);

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Dividir o corpo de minrio em unidades de desmonte; Prover aberturas ou depsitos (para manobras, colocao de guinchos, bombas,

transferncia de minrio, oficinas subterrneas, refeitrios, chutes, etc.)

2 grupos principais de servios:

- Vias principais de acesso - Desenvolvimento lateral (ligao das vias principais de acesso e os demais servios

mencionados Ex: travesses)

Desenvolvimento supletivo:

Ditado por convenincias locais; Pode resultar de imposio (Ex: necessidade de proviso de entrada para enchimento,

ventilao, esgotamento, etc).

Quando executar? O desenvolvimento s dever ser iniciado aps a obteno da concesso de lavra e da imisso de posse da jazida.

Desenvolvimento x Lavra

H um desenvolvimento simultneo, acompanhando a lavra da jazida (sistemtico) a medida das convenincias e imposies locais (supletivo) Pode ser sistemtico ou supletivo. O desenvolvimento s cessa com a prpria lavra.

Na minerao subterrnea os acessos principais costumam ser prvios mas h sempre desenvolvimentos que ocorrem paralelamente lavra.

A importncia do desenvolvimento grande pois o mesmo afeta diretamente o custo de produo, a produtividade alcanada nos realces e a segurana e higiene na lavra.

Desenvolvimentos principais (vias de acesso e algumas subsidirias): Condicionados pelos princpios fundamentais da lavra mas oferecem certa

flexibilidade quanto aos mtodos de lavra: vrias mudanas so possveis com a evoluo da lavra aps a abertura dos acessos.

Em alguns casos impossvel a mudana no que se refere s divises das unidades de desmonte, traado das centrais de transporte, transferncias, chutes, etc.

Os acessos dependem da produo diria planejada, meios de transporte utilizados, veculos em circulao no subsolo, equipamentos empregados na lavra, etc.

Em lavra subterrnea a adaptao muito difcil e onerosa, quase sempre impondo a construo de novos acessos.

Finalidades do desenvolvimento sistemtico

- Acesso jazida (poos, galerias principais, planos inclinados, tneis);

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- Penetrao at encontrar o corpo mineral a ser lavrado (poos cegos, galerias estreitas);

- Fracionamento da jazida em vrios setores de produo (galerias de nvel, galerias principais).

Vias de acesso

So desenvolvimentos bsicos que permitem atingir a jazida em um ou vrios horizontes e o escoamento das substncias teis desmontadas. Normalmente requerem complementao por desenvolvimentos subsidirios.

Ex: Tnel => acesso direto a um nico nvel Poo => acesso direto a vrios nveis

Em muitos casos a finalidade de uma via de acesso apenas ventilao ou esgotamento (via de acesso subordinada).

Tipos de acesso:

a) Terrenos planos ou pouco inclinados

1) Corpos verticais ou horizontais => poo vertical 2) Corpos inclinados => poo vertical (lapa, capa ou transio); poo composto

(vertical seguido de parte inclinada obsoleto)

b) Terrenos acidentados - Poo vertical (lapa, capa, transio, no minrio) - Plano inclinado (lapa, capa, no minrio) - Tnel (cabeceira, travessa)

Rampas helicoidais acesso supletivo de homens e equipamentos descidos e subidos em nibus e caminhes.

Nmero mnimo de acessos em funo da segurana e ventilao: 2 (dois), s vezes 1 acesso destinado somente ventilao. Freqentemente h vrios acessos importantes da mesma natureza ou de tipos diferentes.

Tendncia mais recente: descer minrio para um nvel inferior atravs de cadas de minrio (ore passes) onde o mesmo britado, escoado por correias transportadoras atravs de plano inclinado, mesmo em terrenos planos e corpos horizontais (desde que no muito profundos).

Escolha do tipo de acesso

1) Preliminarmente: jazida est explorada ou no?

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2) Os acessos sero traados no estril ou no minrio?

No minrio: - servios fornecem material til que pode minorar as despesas envolvidas - material geralmente mais macio que encaixantes (escavao mais barata) - necessidade de deixar pilares de proteo no minrio - ficam sujeitos interferncias ocasionadas durante a lavra

No estril: - galerias podem ser mais retas e menos extensas (transporte mais rpido) - so mais regulares e evitam imobilizao de minrio em pilares laterais - a regularidade favorece muito a ventilao - os greides so mais uniformes -> menor custo de manuteno - maior facilidade de execuo de chutes para o minrio - requerem travessas para atingir o minrio nos pontos desejados

3) Tnel X Poo vertical

Opo depende das condies topogrficas locais e profundidade do minrio.

Tnel: - execuo mais rpida e mais barata que os poos verticais - servem de drenagem dos terrenos mais altos - no requerem guinchos nem torres de extrao - prospectam as rochas encaixantes (tneis-travessa) - podem facilitar o transporte para o exterior da mina (emprego de veculos pneumticos,

correias transportadoras, cabos sem fim, tubulao de polpa, carros de mina, com grande flexibilidade de meios).

- Para extrao de minrio em nveis inferiores ao tnel so necessrios guinchos (a abertura de casas de guincho em subsolo muito cara)

Poo vertical: - mais curto do que o tnel - conservao mais barata - velocidade de transporte maior - possui maior capacidade especfica de transporte (ton extravel/m2 de seo vertical) - deve-se evitar terrenos desfavorveis (depresses, drenagem, etc)

H casos de tneis supletivos para ventilao, drenagem, etc => ditos

4) Poo vertical X Plano inclinado

A tendncia atual pende para o poo vertical a menos que possam ser utilizadas correias transportadoras ou no caso de corpos pouco inclinados e a baixa profundidade.

Caso especial de rampas helicoidais para acesso de grandes equipamentos em minas subterrneas altamente mecanizadas.

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Fatores determinantes:

- profundidade a atingir - mergulho da jazida - extrao diria de minrio e necessidades de material e pessoal - prazo disponvel para execuo do acesso - natureza do terreno a atravessar - disponibilidade de recursos financeiros e tcnicos - ocorrncia de gua - tradio local e mo-de-obra disponvel

Genericamente:

Plano inclinado:

- corpos aflorantes com mergulho at 50o; - usualmente abertos na lapa (distante de 5 a 15 metros do corpo de minrio); - declividade to uniforme quanto possvel; - emprego de skips prprios para declividades maiores que 20o; - emprego de correias transportadoras para declives at 18o, se for vivel britagem

subsolo; - emprego de caminhes, carretas, etc para mergulho at 12o.

Comparao:

- Custo de execuo: maior no poo vertical (poo vertical mais curto mas exige maior extenso de travessas para alcanar o corpo de minrio).

- Capacidade especfica: maior no poo vertical (maior velocidade de trfego). Chega a 2.000 m/min (material) e 1.000 m/min (pessoal) no poo vertical e 600 m/min no plano inclinado.

- Instalaes: poo vertical requer menor extenso de cabos, encanamentos, transmisses eltricas, menos madeira para segurana. Impe porm guinchos e cabos mais fortes, torre superficial de extrao e guias para os skips e gaiolas (mais baratas que nos planos inclinados).

- Custo operacional: menor no poo vertical (menor extenso, economia nos trilhos, roletes de apoio, rodas, mancais, eixos, etc). Maior velocidade de trfego nos poos verticais. Despesas suplementares nas travessas exigidas podem suplantar as economias no poo vertical.

- Manuteno: menor no poo vertical (afeta o custo operacional da mina). Em terrenos instveis o custo de manuteno pode tornar o plano inclinado proibitivo.

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- Profundidade: se grande pode impor tambores de guincho demasiado grandes nos planos inclinados mais longos. Para profundidades at 500 m e mergulho de at 50o o plano inclinado , geralmente, mais econmico no cmputo final.

- Prazo de operao: o nmero de travessas no poo vertical impe maior tempo e o desenvolvimento dever ser antecipado lavra. O prolongamento do plano inclinado mais fcil do que o poo vertical. O poo vertical normalmente terminado antes de iniciar a lavra. As travessas e demais desenvolvimentos subsidirios so feitos medida das necessidades.

Fatores que influenciam o desenvolvimento sistemtico (7):

1. Topogrficos

- somente grandes ravinas podem justificar tneis de extrao - mergulho no grande: tnel ou poo vertical - mergulho entre 50 60o : poo vertical ou plano inclinado - mergulho < 12o: poo vertical, poo inclinado para transporte com caminhes, correias

transportadoras, etc - Excluses: tnel em terreno plano; planos inclinados para corpos profundos

2. Geolgicos

- natureza e condio geomecnica dos terrenos atravessados (falhados, aqferos, etc) - importncia da explorao mineral

3. Distribuio de teores

- ocorrncia de concentraes valiosas na jazida, especialmente faixas ricas (ore shoots), influenciam diretamente a locao dos desenvolvimentos sistemticos

4. Profundidade da jazida

- pouco profunda: < 500 m - medianamente profunda: 500 1.000 m - profunda: > 1.000 m

5. Transporte do minrio

- o sistema de transporte afeta a regularidade, locao e quantidade de vias de acesso - o transporte est intimamente ligado ao tipo de carregamento subterrneo do material

desmontado

6. Drenagem e esgotamento

7. Ventilao

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- problemas de ventilao (carvo, profundidade, calor) podem exigir grande circulao de ar fresco e exigir vias duplas, triplas, qudruplas, maior regularidade, trechos mais retos, reduo de estrangulamentos e chutes, etc

Nmero e locao das vias de acesso

Objetivo:

Obter transporte rpido e econmico, boa ventilao, eficiente esgotamento de gua, rpido acesso de homens e materiais s frentes de trabalho, etc.

Nmero:

Mnimo 2 (segurana e ventilao)

Pode resultar de fatores impostos (segurana, ventilao mnima ou esgotamento) ou fatores econmicos (extrao diria requerida, caractersticas do corpo de minrio, natureza do transporte subterrneo, locao do acesso em superfcie, mtodo de lavra, limite da propriedade ou concesso).

Extrao diria visada:

Funo da capacidade do tnel ou poo.

Caracterstica do corpo de minrio:

Evitar transporte horizontal excessivamente longo.

Natureza do transporte:

Distncia econmica de transporte, tipo de equipamento, locao deve coincidir com o centro de gravidade da massa mineral.

Locao superficial:

Evitar reas com possibilidade de inundao, represamento de gua e outras eventualidades (desabamentos, etc). As entradas devem ter rea livre para as construes superficiais e para as instalaes de beneficiamento.

Mtodos de lavra:

Condicionam o tipo de vias de acesso (forma, nmero, etc).

Obs: Esquemas acadmicos (Joaquim Maia, pgs. 39-41) Classificao geomecnica de macios rochosos.

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A melhor classificao seria conhecer:

- as propriedades mecnicas do macio, - as propriedades das rochas, - as descontinuidades.

Como isso praticamente impossvel se fizeram classificaes que diferenciam os macios em diversas categorias de qualidade.

Origem: execuo de tneis.

Nessas classificaes se utilizaram diversos critrios que relacionam as condies particulares de escavao que se vai realizar com as condies que apareceram em outras obras subterrneas j realizadas.

Com as experincias citadas e com o ndice de qualidade do macio rochoso se estimam os mtodos de escavao mais adequados e as necessidades de sustentao (escoramento).

Atualmente iniciou-se a relacionar as classificaes dos macios rochosos com certos parmetros mecnicos (mdulos e resistncia triaxial).

Para classificar um determinado macio rochoso, divide-se este previamente em domnios estruturais, cada um dos quais ter caractersticas similares como litologia, espaamento entre juntas, etc. O limite de um domnio estrutural pode coincidir com falhas geolgicas ou diques.

Classificao de Terzaghi (1946)

Para uso na estimao dos carregamentos que so suportados por arcos de ao em tneis. Indica que, do ponto de vista da engenharia, mais importante o conhecimento do tipo e freqncia dos defeitos da rocha do que o tipo de rocha que vai aparecer na obra.

Esta classificao divide os macios rochosos em 9 tipos, segundo o estado de fraturamento da rocha. Leva em conta a disposio da estratificao em relao ao tnel do ponto de vista de desplacamentos. Assim tem-se:

- Se a estratificao vertical em geral o teto ser estvel, existindo risco de cada de blocos em uma altura de 0,25.B (B a altura do tnel).

- Se a estratificao horizontal, de grande potncia e com poucas juntas, o tnel ser estvel.

- Se a estratificao horizontal, de pequena potncia ou com muitas juntas, no existir estabilidade. Ento se desenvolvem rupturas no teto formando um arco sobre o tnel, com uma largura igual a do tnel e uma altura igual a metade da largura. Esta instabilidade prosseguir seu curso at que seja detida por meio de escoramento.

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Os 9 tipos de terreno resultante dessa classificao so:

Classe Tipo de rocha Carregamento na rocha (Hp) ft 1 Dura e intacta Zero 2 Dura estratificada ou xistosa 0 0,5 B 3 Compacta com juntas moderadas 0 0,25 B 4 Moderadamente fraturada. Blocos. 0,25 B 0,35 (B + Ht) 5 Muito fraturada (0,35 1,10) (B + Ht) 6 Completamente fraturada, sem meteorizao 1,10 (B + Ht) 7 Rocha comprimida, profundidade moderada (1,10 2,10) (B + Ht) 8 Rocha comprimida, grande profundidade (2,10 4,50) (B + Ht) 9 Rocha com dilatao, expansiva > 250 ft

Os critrios de descrio das rochas so os seguintes:

Rocha intacta: contm poucas juntas ou fraturas. O teto se mantm aps detonao durante muitas horas ou dias.

Rocha estratificada: consiste em estratos individuais com pequena ou nenhuma resistncia separao ao longo do contato entre eles. O estrato pode ou no ser atravessado por juntas transversais. Nessas rochas o desprendimento de blocos muito comum.

Rocha moderadamente diaclasada. Blocos e capas: contm juntas e pequenas fraturas mas os blocos existentes entre as juntas esto intimamente interrelacionados de tal forma que as paredes laterais no precisam de suporte. Nessas rochas so encontradas condies de caimento rpido.

Rocha muito fraturada: quimicamente intacta e possui aspecto de rocha triturada. Se os fragmentos so de tamanho areia de granulometria fina e sem cimentao posterior, a rocha que se encontra abaixo de lenos fretico apresenta propriedades de uma areia saturada.

Rocha completamente fraturada: a rocha vai invadindo lentamente o interior do tnel sem aumento perceptvel do volume.

Rocha fluente: a rocha vai invadindo o interior do tnel provocando fortes tenses laterais.

Rocha expansiva: a rocha avana pelo interior do tnel devido principalmente a expanso. A capacidade de expanso dos estratos est limitada aquelas rochas que contm minerais argilosos.

Classificao de Protodyakonov (f)

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Os terrenos so classificados por meio de um parmetro f, que o coeficiente de resistncia. Tendo em conta esse coeficiente e as dimenses do tnel, se definem as cargas de clculo para dimensionar o escoramento. Assim resulta:

Categoria Descrio F 1. Excepcional

Quartzito, basalto e rochas de resistncia excepcional

20

2. Alta resistncia Granito, arenitos silicticos e calcrio competente

15 20

3. Resistncia mdia Calcrio, granito alterado e arenitos Arenitos mdios e ardsia Arenitos frouxos, conglomerados friveis Xistos e margas compactas

8 6 5 4 3

4. Resistncia baixa Calcrio, margas, arenitos friveis, cascalho cimentado Cascalho compacto e argilas pr-consolidadas

2

1,5

5. Resistncia muito baixa Argilas e cascalhos argilosos Solos vegetais, turfas e areias midas Areias e cascalhos finos Loess

1 0,6 0,5 0,3

O coeficiente f definido pela frmula:

f = c/ 10 Sendo:

c- resistncia a compresso simples da rocha, expressa em MPa

Classificao de Deere (RQD rock quality designation)

O RQD um ndice que leva em considerao o percentual de recuperao de testemunho recuperado em sondagem com dimenses maiores que 10 cm. Esse ndice muito fcil de ser obtido mas pode levar a erros j que a recuperao de testemunhos depende do tipo de mquina de perfurao e da prpria habilidade do operador.

Os testemunhos devem ter no mnimo 50 cm de dimetro e ser extrado com tubo porta-testemunho duplo com perfurao a diamante.

RQD = 100 x comp furo em pedaos > 100 mm () Comprimento da furao

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- Esta classificao apropriada para rochas pouco resistentes. - Limitaes: no considera propriedades importantes das massas rochosas como

tamanho das descontinuidades, rugosidade e orientao dos planos das juntas nem o material de preenchimento das descontinuidades.

- A classificao baseada no RQD somente tem certa garantia em macios rochosos regularmente fraturados e sem argila em suas descontinuidades.

RQD Qualidade da rocha < 25 Muito fraca

25 50 Fraca 50 75 Regular 75 90 Boa

90 100 Muito boa

Relao entre RQD e necessidade de escoramento em funo da largura do tnel.

1 5 10 15 largura tnel (m) 100 sem suporte ou com aparafusamento local 75 aparafusamento padro 50 (4 a 6 ft entre centros)

25 suporte de ao (vigas) 0

Classificao de Bienawski (RMR rock mass rating)

Esta classificao se baseia no rock mass rating (RMR) que faz uma estimao da qualidade do macio rochoso tendo em conta os seguintes fatores:

Resistncia da rocha matriz Condies do fraturamento Efeito da gua Posio relativa do fraturamento em relao a escavao

Esses fatores so quantificados mediante uma srie de parmetros que so determinados atravs de ensaios de laboratrio, avaliaes de campo e tabelas, cuja soma nos fornece o ndice de qualidade RMR, que varia entre 0 e 100.

Os parmetros bsicos da classificao so:

1. Resistncia da rocha intacta.

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2. Qualidade da rocha (RQD)

3. Espao entre juntas (descontinuidades juntas, falhas, camadas)

4. Condio das juntas (descontinuidades): rugosidade, condio das paredes, presena de material de preenchimento das descontinuidades, tamanho e abertura.

5. Condies da gua subterrnea (vazo que entra dentro da escavao ou razo de presso na junta / tenso principal maior..

Alm disso leva-se em considerao um ajuste para orientao das juntas (favorvel ou desfavorvel).

Classificao geral de Bienawski:

RMR < 20 21 40 41 60 61-80 81 100 Classe V IV III II I

Descrio Muito fraca Fraca Regular Boa Muito boa ngulo de frico < 30o 30 35o 35 40o 40 45o 45o

Coeso (kPa) < 100 100 150 150 200 200 300 > 300 Tempo mdio para ruptura 10 minutos 5 horas 1 semana 6 meses 10 anos

Abertura 0,5 m 1,5 m 3 m 4 m 5 m

Relao entre RMR e tempo de resistncia de uma escavao sem suporte no subsolo

Comprimento sem sustentao (m)

50 80 10 60 muito 40 boa boa 5 20 regular

fraca muito 60 fraca 40 20 0 1 hora 1 dia 1 ms 1 ano 10 anos

(tempo de resistncia)

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Classificao de Barton, Lien e Lunde (Classificao Q)

Essa classificao se baseia num ndice de qualidade Q, obtido a partir de 6 parmetros que levam em considerao uma srie de caractersticas do macio rochoso. O ndice Q definido como:

Q = RQD x Jr x Jw Jn Ja SRF Onde: RQD - rock quality designation Jn - ndice de fraturamento Jr - ndice de rugosidade das juntas Ja - ndice de alterao das juntas Jw - fator de reduo devido a presena de gua SRF - stress reduction factor, fator de reduo devido ao tensionamento do macio

Os 3 parmetros bsicos da frmula so:

1. Tamanho do bloco (RQD / Jn) 2. Resistncia ao cizalhamento entre blocos (Jr / Ja) 3. Estado tensional do macio rochoso (Jw / SRF)

Considerando os intervalos de variao dos parmetros que definem o ndice de qualidade Q , este pode ter valores que variam entre 0,001 e 1000.

Segundo esses valores, os macios rochosos se classificam em 9 categorias:

Valor de Q Tipo de rocha 0,001 0,01 Excepcionalmente fraca

0,01 0,1 Extremamente fraca 0,1 1 Muito fraca 1 4 Fraca 4 10 Regular 10 40 Boa

40 100 Muito boa 100 400 Extremamente boa 400 1000 Excepcionalmente boa

Pode-se realizar uma correlao entre a necessidade de suporte em uma escavao subterrnea e o valor do ndice de qualidade Q, atravs da dimenso equivalente De, que a dimenso mxima permitida para aberturas subterrneas sem escoramento.

A dimenso equivalente calculada atravs da seguinte frmula:

De = vo, dimetro ou altura das parede (m)

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ESR (escavation support ratio)

O ESR pode ser avaliado a partir das seguintes categorias de escavao:

Categoria de escavao ESR A - aberturas temporrias de minerao 3 5 B - aberturas permanentes de minerao, tneis verticais, galerias e alargamentos para frentes largas, tneis de gua para hidroeltrica

1,6

C - silos de armazenamento, plantas de tratamento de gua, tneis de rodovia pequenos, pequenas cmaras abertas e tneis em projetos hidroeltricos

1,3

D estaes de energia, portais de tnel, intersees , tneis de rodovia 1,0 E estaes subterrneas de energia nuclear, fbricas, instalaes esportivas e pblicas subterrneas, estaes de metr

0,8

Relao entre a dimenso equivalente mxima de uma escavao subterrnea sem suporte e o ndice de qualidade

Excepcionalmente Extremamente Muito Fraca Regular Boa Muito Extremamente Excepcion. fraca fraca fraca boa boa boa De 100 Suporte necessrio 50

10 5 1 Suporte no necessrio 0,5 0,1

0,001 0,005 0,01 0,05 0,1 0,5 1 5 10 50 100 500 Q

Assim tem-se que o mximo vo suportado sem escoramento deve satisfazer a seguinte relao:

Vo mximo = ESR x De

Consideraes Finais:

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Os sistemas mais recomendados so os de Barton (Q) e Bienawski (RMR) pois os mesmos incluem informao suficiente para proporcionar concluses realistas dos fatores que influem na estabilidade de uma escavao subterrnea.

A classificao de Bienawski enfatiza mais a orientao e inclinao das caractersticas estruturais no macio rochoso enquanto no considera o estado tensional da rocha.

A classificao de Barton no inclui um termo relacionado com a orientao das juntas mas considera as propriedades das famlias de juntas mais desfavorveis mediante os parmetros relacionados com a rugosidade e alterao das juntas, que representam a resistncia ao cizalhamento do macio.

Quando se trabalho com terrenos extremamente frgeis a classificao de Bienawski no d bons resultados e ento se recomenda a utilizao da classificao de Barton.

PROPRIEDADES NDICE DAS ROCHAS:

Porosidade: identifica a proporo relativa entre slidos e vazios.

= Vp : volume de poros Vt volume total

Rochas sedimentares: (0 a 90%); arenito 15% => diminui com a idade e profundidade (devido a compactao).

Rochas vulcnicas: podem apresentar alta porosidade devido aos stios (vazios) deixados pelos gases vulcnicos. O sistema de poros geralmente no bem conectado.

Rochas gneas e metamrficas: uma larga poro do espao dos poros composta de fraturas planares chamadas fissuras. Nas rochas gneas a porosidade geralmente menor que 1 a 2%. Com o intemperismo a porosidade tende a aumentar para 20% ou mais.

Medio da porosidade:

1. Medio da densidade 2. Medio do contedo de gua aps saturao em gua 3. Contedo de mercrio aps saturao com Hg usando injeo sob presso 4. Medio do volume de slidos e volume de ar nos poros usando a lei de Boyle

Densidade: d informao sobre os constituintes mineralgicos e gros. O peso especfico a razo entre a densidade () e o peso especfico da gua (w). = w . G, sendo G a gravidade especfica (massa).

A densidade, ou peso unitrio () o peso especfico (P/V), pois w = 1.

seca = G . w . (1 n)

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Relaes seca = w / (1 + w) ; w = contedo de gua n = (w . G) / (1 + w . G)

A densidade est relacionada com a resistncia das rochas e mineralogia, no caso do carvo com o contedo de cinzas e teor de kerognio nos depsitos petrolferos. Pode-se medir a densidade de uma rocha cortando-se um pedao do testemunho de sondagem, calculando seu volume a partir da suas dimenses e pesando o mesmo.

Permeabilidade: avalia a intercomunicao entre os poros.

A medio da permeabilidade de uma amostra de rocha tem relao direta com problemas prticos: bombeamento de gua, leo ou gs para dentro ou para fora de uma formao porosa; drenagem de uma cmara profunda; medio de gua que entra em um tnel; etc.

A permeabilidade fornece informaes sobre o grau de intercomunicao entre os poros ou fissuras, uma parte bsica na estrutura de uma rocha. A variao da permeabilidade com a mudana na tenso normal, especialmente quando a tenso muda de compresso para trao, avalia o grau de fissuramento da rocha.

qx = fluxo na direo x (cm3/s)

Lei de Darcy (at 20o): qx = k . dk/dx . A k = carga hidrulica (cm) A = rea seo transversal x (cm2) = viscosidade (kg/cm2.s)

Outros fludos ou T > 20o: qx = K/ . dp/dx . A p = presso do fludo = . h (kg/cm2)

K = cm2 (Darcy)

A permeabilidade pode ser determinada em laboratrio medindo-se o tempo de um volume calibrado de fludo para passar atravs de uma amostra quando uma presso constante de ar atua sobre a superfcie do fludo. Uma alternativa de gerar um fluxo radial num testemunho de sondagem preparado com um furo coaxial no centro. Uma vantagem do teste de permeabilidade radial, em adio a sua capacidade em distinguir fluxos em fissuras de fluxo em poros o fato que gradientes de fluxo muito largos podem ser gerados, possibilitando medies de permeabilidade na regio de milidarcys.

Rochas densas (granito, basalto, calcrio cristalino) usualmente exibem uma permeabilidade muito pequena em amostras de laboratrio mas testes em rochas in situ mostram permeabilidades significantes. A razo para essa discrepncia usualmente atribuda s direes regulares de juntas abertas a fraturas atravs do macio rochoso. Quando existem 3 direes perpendiculares de fraturas com paredes paralelas, todas com idnticas aberturas e espaamento, a permeabilidade do macio expressa teoricamente por:

k = . e3 S: espaamento entre fraturas

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6 S e: abertura das fraturas (separao)

Resistncia: determina a capacidade atual da matriz rochosa de manter seus componentes juntos. O problema que determinaes de resistncia de rocha usualmente necessitam cuidadoso levantamento de testes e preparao de amostras, e os resultados so muito sensveis ao mtodo e forma de carregamento.

Ensaios geomecnicos:

Compresso uniaxial L D/L => 2 a 3

Co = C1 . (0,778 + 0,222 D/L) D C1 = valor da resistncia quando D /L = 1

Compresso puntiforme (Point load index Is) P

P = carregamento para ruptura Is = P / D2 D = dimetro do testemunho de sondagem D

c = (14 + 0,175 . D) . Is

Compresso diametral (Ensaio brasileiro) W A fratura devida tenso normal de tenso uniforme. D

y = W.(3.R2 + y2) / pi.R.(R2-y2)

1 = 3.W/pi.R ; 2 = 0 ; 3 = - W/pi.R

1 + 3.3 = 0 => em termos de critrio de Griffith a fratura ocorre sob condies de transio de colapso por trao em um valor onde a tenso principal menor corresponde resistncia trao uniaxial.

Compresso triaxial

A presso de confinamento p gera uma componente axial de fora que reage contra o carregamento aplicado pela fora P. P

Levando em conta a presso nos poros da rocha: p p

1 = 1 p ; 2 = 2 - p ; 3 = 3 - p

A tenso 1 no tem importncia no experimento

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Trao direta

Muito difcil de ser realizado e normalmente no so executados. O ensaio muito influenciado pelo tamanho do espcime ensaiado.

Flexo

Determina-se os valores da resistncia trao das rochas ou o mdulo de ruptura. W Mdulo de Young mdio: Em = W.l3 / 6.Iy

Mdulo de ruptura: F = W.l.yo / 2.l l I momento de inrcia da seo circular: I = pi . R4 / 4

retangular: I = 6.h3 / 12

yo distncia do eixo neutro ao ponto carregado da seo

Cizalhamento direto

Constantes elsticas:

= L E = (deformao especfica longitudinal) L

ESTABILIZAO DE GALERIAS

O principal objetivo na estabilizao de galerias a manuteno dessas aberturas subterrneas aps as mesmas sofrerem carregamentos do macio rochoso que a envolve e reage contra a perda de equilbrio devido a execuo da mesma.

O escoramento deve ser projetado para resistir deformaes induzidas pelo peso das rochas fragmentadas no cone superior s aberturas bem como pelas deformaes induzidas pelo reajuste do campo de tenses das rochas que envolvem a escavao. de amplo conhecimento que as rochas em geral resistem bem compresso e mal trao.

Material utilizado:

- madeira, - ao, - metais, - rochas.

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A madeira, apesar de ser o tipo de escoramento mais ultrapassado entre os disponveis atualmente, ainda amplamente difundida, principalmente pelo seu baixo custo, pouco peso, fcil transporte e por ser um timo indicador de sinais prvios de fadiga.

O principal inconveniente da madeira a escassa resistncia putrefao, que faz com que perca sua resistncia ao longo do tempo e a sua j baixa resistncia natural compresso e flexo. O impregnamento da madeira com substncias adequadas se faz necessrio para que retarde o apodrecimento.

Ainda devem ser tomadas as seguintes precaues: - as madeiras devem ser cortadas no inverno; - a madeira deve ser deixada para secar durante 4 a 6 meses; - o prumo deve ser retilneo e sem ns; - os mesmos devem ser convenientemente estocados, ao abrigo da umidade e calor.

importante frisar a necessidade de um profundo conhecimento dos parmetros geomecnicos das rochas envolvidas, bem como a finalidade da galeria cujo escoramento ser dimensionado.

Igualmente importante considerar-se, na fase de projeto, todas as alternativas possveis quanto ao escoramento, seja quanto s suas dimenses ou afastamento, seja quanto ao material empregado (madeira, ao, concreto, etc).

Metodologia de clculo para dimensionamento de escoramento com madeira:

Para se dimensionar um escoramento do tipo convencional, o primeiro passo consiste em determinar-se a carga a ser suportada pelo escoramento. Para tanto calcula-se o peso das rochas do domo (semi-elipse de presses) que efetivamente atuam sobre o escoramento. So duas as frmulas empregadas para esse fim:

P = .pi.100.a.L 4.r Onde: r - coeficiente de coeso molecular das rochas do domo a - flexa mxima da viga L - largura da galeria - densidade das rochas

P = L2. 4.tg Onde: - ngulo de atrito interno das rochas do teto.

Como se trata de dimensionamento deve-se trabalhar sempre com a hiptese mais desfavorvel, visando maior segurana.

Para efeitos de clculo se considera a carga como uniformemente distribuda sobre a viga:

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q = P / L

Segundo Protodyconov as presses das rochas atuantes sobre galerias horizontais podem ser determinadas baseando-se na teoria do arco natural (parablico):

2.a1

m

b

h

2.a

A altura do arco natural b, calculada pela frmula:

b = a / Fs Onde: a - meia largura da escavao Fs - fator de esforo de Protodyconov

Quando h uma diferena entre as densidades das rochas superior camada e a prpria camada, faz-se a seguinte correo desta altura:

ho = . b

Onde: - densidade da rocha do teto (t/m3) - densidade da rocha escavada (t/m3)

A rea da parbola calculada por:

S = 4/3 . a1 . ho

a1 corresponde a metade da base da parbola e calculado por:

a1 = a + h . tg(pi/4 - /2) Onde: - ngulo interno de frico

O peso a ser sustentado por metro de galeria ser:

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P = S . . 1 (t/m)

Pela frmula P(x) = . ho . (1 x2/a2), podemos calcular o vetor mdio, transformando em carga uniformemente distribuda. Para isso admite-se que a carga mdia esteja a uma distncia x = 1/3 . a

Dimensionamento do escoramento necessrio:

No dimensionamento de prumos verticais leva-se em considerao 2 aspectos: 1. possibilidade de ruptura por compresso simples, 2. possibilidade de ruptura por flambagem dos prumos.

No primeiro caso pode-se utilizar a seguinte expresso de forma a obter-se o dimetro mnimo dos prumos necessrio para escoramento:

c = Pq . s A Onde: c - resistncia compresso simples Pq - carga em cada um dos prumos s - coeficiente de segurana A - rea da seo transversal do prumo

Outra forma de clculo para o dimensionamento dos prumos verticais a seguinte:

Esforos atuantes: q

L

q.L/2

Diagrama das solicitaes:

Normais Cortantes Fletores

q.L/2 + - -

q.L2/8 - -

q.L/2

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Prumos verticais:

Compresso: F = q.L/2 c = F . => r = F . pi . r2 pi . c

Considerando o coeficiente de segurana s

Dimetro mnimo: Dmn = s . F . pi/4 . c

Considerando que, empricamente, para no haver flambagem na madeira seu comprimento no dever ser superior a 12 vezes o dimetro tem-se:

Lmx = 12 . Dprumo

A expresso que nos indica a carga mxima para ocorrer flambagem :

Pf = E . I . (pi/h)2 Onde: E - mdulo de elasticidade I - momento de inrcia H - altura do prumo

Quando a carga atuante sobre o prumo for menor que a carga mxima admitida no ocorre flambagem e o dimensionamento do dimetro do prumo est correta.

Outra maneira de efetuar o clculo para flambagem levando em considerao o coeficiente de esbeltez do prumo (). Para isso supem-se que, de acordo com a resistncia dos materiais, o coeficiente de esbeltez da pea seja inferior ao coeficiente de esbeltez limite, ou seja:

< lim lim = 100 para a madeira

Neste caso resolve-se o problema atravs de frmulas empricas, como a Tetmajer: Pcr = A . (1 - 2 . )

Onde:

Pcr - carga crtica de flambagem 1, 2 - constantes caractersticas do material

O coeficiente de esbeltez da pea obtido da seguinte forma:

= Lfl . mn

Onde:

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Lfl - comprimento de flambagem, para prumos bi-apoiados = altura do prumo (h) mn - raio de girao mnimo que, para peas de seo = R/2

Para a madeira, os coeficientes 1 e 2 valem respectivamente: 293 e 1,94.

Para obteno do dimetro do prumo, volta-se expresso de Tetmajer, resolvendo essa equao em R uma vez que todos os outros parmetros envolvidos so conhecidos.

A seguir testa-se a validade da aplicao da frmula de Tetmajer verificando se:

= Lfl / (R/2) < lim = 100

Se > lim, o dimetro ser obtido a partir da aplicao da frmula de Euler:

Pcr = pi2 . E . Jmn (Lfl )2 Onde:

E - mdulo de elasticidade do material Jmn - momento de inrcia axial

Se < 1,5 teremos ruptura por compresso simples antes que ocorra flambagem e a frmula para clculo do dimetro do prumo :

Pcr = Prup = rup . A

Para o dimensionamento das vigas, verifica-se sua resistncia ao momento fletor. Para vigas bi-apoiadas, com carga uniformemente distribuda, teremos:

Mmx = 1/8 . q . L2

O dimetro das vigas calculado pela expresso:

Mmx . R = f . I Onde: f - resistncia flexo simples I - momento de inrcia

Para o caso de perfis metlicos calcula-se seu mdulo de resistncia flexo, W, por:

W = s . Mmx L Onde: S - coeficiente de segurana L - tenso limite para o ao

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Calculando-se W, seleciona-se um perfil que apresente um valor de W prximo ao calculado, em tabelas apropriadas.

Consideraes gerais sobre escoramento com madeira:

Para o dimensionamento correto dos prumos em escoramentos de minas subterrneas devemos levar em considerao dois aspectos bsicos: - possvel ruptura por compresso simples - possvel ruptura por flambagem

Confirmando-se a aplicabilidade da frmula de Tetmajer (flambagem no elstica), uma vez que o coeficiente de esbeltez da pea (prumo) situa-se dentro dos parmetros de validade da referida frmula (1,5 < < lim = 100, madeira), calcula-se o dimetro mnimo do prumo e aps o coeficiente de segurana, comparando-se esse com os requisitos do projeto.

Atravs da frmula de Tetmajer recalcula-se o dimetro dos prumos para que esteja satisfeita a condio de projeto em termos de coeficiente de segurana, respeitando a condio emprica, segundo a qual, para evitar flambagem nos prumos a altura mxima da ordem de 12 vezes o dimetro calculado.

Para selecionar corretamente os materiais a serem empregados em um escoramento, necessrio conhecer as caractersticas geomecnicas do jazimento, a funo desempenhada pela galeria, sua vida til, bem como aplicar de forma conveniente o binmio ECONOMIA e SEGURANA.

Uma vez escolhido o escoramento em madeira algumas consideraes so necessrias: - necessrio dispor de quantidade suficiente de madeira para eventuais contratempos.

Deve-se dispor de um parque de armazenamento onde a madeira fique resguardada da chuva ou do excesso de sol. O armazenamento feito colocando-se a madeira de p ou apoiada em cavaletes, evitando seu contato com o solo.

- Deve-se preencher os espaos vazios entre o escoramento e as paredes da galeria, bem como entre o escoramento e o teto colocando-se madeiramento disposto longitudinalmente no lado externo do escoramento.

- Deve-se impregnar a madeira com agentes qumicos (fungicidas) visando impedir seu apodrecimento prematuro (que ocorre principalmente em ambientes midos e escuros).

- Afim de garantir um emprego correto da madeira, deve-se adaptar suas dimenses s condies de explotao.

- Em um escoramento bem dimensionado pode-se romper de 5 a 10% das escoras colocadas, valor esse confirmado em observaes de campo.

Escoramentos especiais:

Macacos de teto do tipo comum de frico:

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A fora de unio entre as duas partes principais do prumo metlico a soma das foras de atrito entre as peas superiores (puno) e a pea de fecho por um lado e entre a pea superior e a cunha do outro. O corpo superior desliza com relao ao corpo inferior, chegando a afundar (ceder) neste quando a presso do teto (P) ultrapassa as foras de atrito. As foras de atrito so o produto da fora de aperto, normal ao corpo inferior, pelo coeficiente de atrito f entre as superfcies de contato (= 2.P.f). Como o valor de f para o ao de 1/3, o deslizamento se produzir para uma carga C = 2/3 . P

Sendo F a fora de aperto teremos: F = P . [tg + tg( + )] onde tg = f e = ngulo das cunhas. Na prtica as cunhas dos macacos de teto possuem entre 8 e 12o, o que facilita o ajuste e melhora a resistncia do prumo metlico. A carga no prumo metlico aumenta a medida que desliza o corpo superior no inferior. O contrrio acontece com o prumo de madeira que rompe logo que for ultrapassada a carga de ruptura. Um prumo metlico que resiste a 70 t/m2 e est a 700 m de profundidade, pressionado pelo macio com uma carga de 700 . 1 m2 . 2,5 t/m3 = 1.750 ton. Se 1.750 ton so 100%, 70 ton correspondem a 4% da carga total do teto. O restante transferido para o macio cujo momento de inrcia suporta as presses exercidas. Normalmente a presso do teto transmitida a uma barra metlica de 1,25 m de comprimento (mdia) que por sua vez transmite a presso do teto cabea do prumo metlico. Os prumos de teto de frico sofrem um pequeno aperto no teto contra as barras metlicas. Aps o ajuste inicial o teto que vai trabalhando e dando o aperto gradual. Normalmente os macacos de frico so de fcil manejo e pesam entre 40 e 60 kg. Permitem uma grande segurana de operao, aumentando o rendimento da mina e economizando muita madeira transportada visto que os prumos permanecem junto s frentes e s sobem 1 ou 2 vezes por ano para pequenos reparos. As perdas de prumo so prximas a 2% ao ano e em alguns casos raros ultrapassam 5% ao ano.

Macacos hidrulicos de teto

um tipo mais aperfeioado que o anterior cujo comando pode ser manual ou atravs de uma central de bombeamento na frente, usando lquido comprimido contendo leo ou emulso, com gua em pequena quantidade (0,5 a 5%) e lquidos anti-corrosivos.

A vantagem sobre o sistema de frico serem de sistema fechado com ventil de presso, robustos e onde a presso inicial (10 a 20 ton) j dada no momento de assentamento, no permitindo assim que o teto trabalhe. So mais robustos e suportam presses de 40 70 ton/m2. O seu custo 2 a 3 vexes maior que o de frico sendo maiores os custos de manuteno e necessita operrios mais especializados.

Macacos de teto automovveis (self advancing)

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So macacos inteiramente automovveis que trabalham num s conjunto de 3 a 4 fileiras de prumos tipo hidrulicos. Podem trabalhar num s conjunto de 4, 6 e at 8 unidades sincronizadas. Trabalham com o auxlio de uma central de bombeamento com gua ou emulso, 1 a 2 % de leo e a adio de lquido anti-corrosivo a 230 kg/cm2. O avano se faz sincronizado com o deslocamento do maquinrio de operao na frente como um todo, obtendo-se economia de mo-de-obra e aumento de rendimento e de segurana nas operaes na frente. O conjunto (couraa) desliza e caminha perpendicularmente face, avanando, abaixando ou alongando as hastes hidrulicas componentes de cada conjunto e empurrando o maquinrio todo para frente com uma presso de servio determinada. Esse conjunto encouraado ao se deslocar vai deixando cado o teto logo atrs da ltima fileira de prumos. Suportam enormes presses reguladas atravs de manmetros ultrapassando s vezes 80 ton/m2. So de custo elevado, exigindo alta manuteno e operrios bastante especializados. So utilizados normalmente em minas de grande produo e altos rendimentos principalmente em pases de alto custo de mo-de-obra ou escassez da mesma.

Perfis metlicos fixos e arcos metlicos de desenho especial

Esses perfis so empregados no subsolo face sua alta resistncia e capacidade de suportar as tenses e compresses exercidas pelas galerias. So normalmente usados perfis rgidos robustos tipo I, duplo T, trilhos recozidos e outros tipos com sistema articulado.

Em galerias com presses maiores, galerias de longa durao e longwalls de avanamento, onde a curva de presses exerce na frente e na retaguarda por determinados perodos de tempo, so necessrios perfis especiais de alto coeficiente de alongao, que permitem que o teto trabalhe sem fechar a galeria. Em geral trabalham com as coletas por frico que so fortemente apertadas entre si pr chaves e reforadas com grampos e parafusos (braadeiras). Esses perfis s se deslocam e deslizam mediante enormes presses do teto e paredes, permitindo que o sistema trabalhe em conjunto com diminuio da seo da galeria, sem fech-la, at que se acomodem e cessem s presses normais do macio.

O enchimento em cima dos perfis pode ser feito com madeira, placas de concreto, telas metlicas, perfis, etc. No Brasil o uso proibitivo face ao seu elevado custo e necessidade de importao.

Parafusos de teto

Existem hoje vrios tipos de tirantes com caractersticas prprias e resistncias diversas, indicados para diversos tipos de rocha. Antigamente era utilizado um tipo que empregava uma cunha, que pr impacto no fundo do furo e ainda pr efeito do avano do passo das roscas do parafuso, comprimia s laterais de ao ou de bronze fortemente contra as paredes do furo de broca executado. Hoje, emprega-se um tipo de cone que, aps, se abre e preso, podendo ser usado com ou sem resina de pega rpida ou cimento.

Em tetos fissurados ou folhelhos compactos so usados parafusos de teto com emprego de resinas especiais de pega rpida (5 a 10 minutos). Esto tendo aplicao cada vez maior

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favorecendo a sustentao das rochas do teto e paredes de galerias, diminuindo ou eliminando as elevadas despesas com suportes caros de madeira que atrapalham e obstruem a passagem nas galerias.

Os parafusos de teto de 5/8de dimetro e

coquilha de 32 mm resistem, em ao

comum, carga de ruptura de 7,51 ton e em

ao especial a 13,625 ton.

Para cargas dinmicas necessria aplicar 1/5 (20%) da carga de ruptura.

Ancoragem em rocha firme

Os parafusos de teto trabalham ou pelo regime de compresso de vrias vigas de menor seo ou ento por compresso da rocha de contorno arciforme contra o macio rochoso inalterado. Para tetos mais moles a inclinao dos parafusos deve ser maior. Em tetos de folhelhos muito moles e fraturados (Minas de Charqueadas RS) os parafusos de teto so de aplicao duvidosa.

Reenchimento hidrulico ou pneumtico

Usam-se os materiais constitudos de refugos de pedra de mina, de lavadores e escrias de alto forno.

O reenchimento pneumtico emprega ar comprimido para transportar o material britado em pequenos fragmentos mido atravs da mquina, usando telas de papel armado ou telas metlicas para sustentar o material logo atrs da ltima linha de macacos de teto.

No reenchimento hidrulico uma mquina hidrulica lana o material com 50% de gua em mistura (bomba de lamas especial) da face, atravs de telas armadas contra a ltima fila de escoramento metlico, afim de evitar que o material slido reflua, formando uma verdadeira barragem. A gua decanta e o material slido permanece atravs das barragens sofrendo a compactao gradual do teto.

DESMONTE EXPLOSIVO E DESMONTE MECNICO

Desmonte explosivo:

Arenito ou folhelho

carvo

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Embora o desmonte mecnico tenha evoludo muito nas ltimas dcadas, dando melhores produtividades e custos de produo inferiores, o desmonte explosivo uma opo para rochas mais duras e resistentes. A mecanizao depende no s da tecnologia possvel mas tambm das caractersticas do jazimento. O que interessa que o trabalho seja o mais econmico possvel dentro das normas de segurana.

As rochas de baixa resistncia possuem capacidade de autosustentao pequena necessitando de escoramento logo aps de aberta a escavao. Quanto melhor for o teto, mais favorecido fica o emprego de explosivos pois as exploses afetam a estabilidade das rochas do teto originando condies inseguras nas frentes e criando riscos de acidentes graves devido queda de pedras. Na prtica a resistncia de uma rocha freqentemente no coincide com sua estabilidade. Rochas resistentes podem ser instveis (arenito muito fraturado) e outra estvel pode no ser resistente.

O desmonte propriamente dito tem uma fase prvia de preparao e uma posterior de reorganizao da frente, operaes essas executadas de forma cclica:

PREPARAO DO DESMONTE => DESMONTE EXPLOSIVO => REORGANIZAO DA FRENTE

- rafa - detonao - ventilao da frente - furao - carregamento do minrio/rocha - carregamento dos furos - transporte - escoramento das escavaes - amostragem

Algumas operaes podem no ser encontradas em determinadas minas como pr exemplo a rafa, escolha manual de pedras, carregamento direto no local de desmonte e escoramento.

No caso de tetos instveis, a falta de escoramento rpido da escavao, o uso incorreto do explosivo, furao mal executada ou falta de limpeza rpida podem ocasionar o prejuzo do rendimento da frente. A furao para fins de dinamitao uma operao muito importante no ciclo de desmonte explosivo; baixos rendimentos na furao significam atrasar as operaes subseqentes e prejuzos produo.

Perfuratrizes:

As perfuratrizes a percusso usadas para fazer a furao podem ser classificadas em manuais e montadas sobre colunas.

A jacklag (martelete) possui um cilindro telescpico estendido a ar comprimido. A aplicao normal a furao de furos inclinados at 45o com a horizontal. Algumas so autoretrteis com dimetros de furos usuais entre 1 at 2e comprimentos em torno de 2,5 m.

Os stopers so usados para furao vertical ou sub-vertical (entre 45 e 90o) e uma perfuratriz percussiva rigidamente montada sobre um cilindro pneumtico. So mais

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vantajosas em raises ou subidas e em reas onde o espao limitado. Podemos encontr-las em minas de carvo que usam parafusos de teto. O comprimento das brocas geralmente pequeno (0,5 a 1,5 m). Os custos operacionais do stoper so normalmente mais altos que os da jacklag devido s freqentes trocas de brocas e difceis condies operacionais. O dimetro dos furos varia entre 6 e 8 cm.

As sinkers so perfuratrizes manuais usadas para furao descendente de pequeno dimetro. O peso geralmente maior que as outras perfuratrizes pois ele usado para dar parte do empuxo sobre a broca.

As drifters so perfuratrizes pesadas, percussivas ou rotopercussivas, usualmente montadas sobre colunas ou bases mveis. A montagem sobre colunas a mais usual em pequenas minas com problemas de espao. A furao bem mais rpida mas a perda de tempo com a montagem das colunas pode eliminar essa vantagem. So mquinas destinadas fundamentalmente a trabalhar com montagem e furos prximos da horizontal. Consumo de ar: 140 250 cfm a 90 psi

Dimetro do furo e nmero de furos:

Existe uma relao geomatemtica entre a rea da seo e o nmero de furos a serem executados e tambm entre o nmero de furos e o dimetro deles. Quanto maior for a rea da seo, maior deve ser o nmero de furos para o mesmo dimetro de furao; aumentando-se o dimetro do furo, diminui-se o nmero de furos necessrios. Partindo da constatao de empregarmos cartuchos de 25 mm, pode-se reduzir de 30 a 40% o nmero de furos se empregarmos cartuchos de 30 mm. Alm disso o tempo empregado nas operaes de carregar os furos diminui na mesma proporo.

A maioria dos compressores para minas subterrneas localiza-se em superfcie e a furao executada a distncias variveis da fonte de ar, devendo-se considerar a perda de presso devido ao atrito nas canalizaes, curvas e vlvulas. Essa perda deve ser minimizada usando-se uma canalizao com dimetro adequado para a vazo exigida na frente. A presso de trabalho deve estar situada entre 80 e 100 psi. Trabalhar com presso inferior baixa a rotao e o rendimento da perfuratriz. Em presses maiores, h elevao da velocidade, acentuado desgaste das peas e menor rendimento energtico. O consumo de ar tambm aumenta com a altitude.

Os lubrificadores de linha proporcionam automticamente um suprimento uniforme de leo atomizado na mangueira de ar da perfuratriz e so instalados a 1,2 a 3 m da perfuratriz. A capacidade geralmente permite trabalhar pelo menos 1 turno inteiro, uma vez que o lubrificador esteja ajustado ao fluxo necessrio.

Perfuratrizes eltricas para minrio de baixa resistncia

Na furao em minas de carvo se usa uma perfuratriz manual, eltrica, com brocas helicoidais (tipo Auger) e bits especiais. um equipamento leve (5 a 10 kg) com potncias baixas. O bit removvel e evacua a poeira. As brocas helicoidais so fornecidas com comprimento entre 0,6 e 1,8 m. A retirada da poeira de furao se faz a seco, os detritos

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caem na sada do bit sem produzir nuvens de poeira. A afiao muito importante do ponto de vista do rendimento e tambm dos custos de material. Em carvo as brocas podem agentar umas 20 reafiaes e furar um total de 1.000 m. No carvo a velocidade de furao da ordem de 2 a 3 m/min.

Desmonte mecnico

O desmonte mecnico tende cada vez mais a suplantar o desmonte a explosivo, essencialmente por razes de produtividade, pela melhoria nas condies de trabalho e segurana, suprimindo a operao de perfurao, relativamente demorada e que exige pessoal experiente.

Os limites do desmonte mecnico se referem as rochas excessivamente duras e abrasivas.

H dois tipos de mquinas de desmonte mecnico encontradas nas modernas frentes largas (longwall): a cortadeira de tambor (shearer) e a plaina (plow).

Cortadeira de tambor (shearer):

A cortadeira de tambor de uso mais generalizado porque possui uma aplicabilidade mais ampla. Desmonta rochas com dureza de at 500 bar com espessuras de 1,5 3,5 m. A cada passe que a shearer d na frente ela corta uma fatia de cerca de 70 cm, geralmente pegando toda a altura da camada. Sua velocidade mxima de corte pode chegar a 6 m/min, com uma velocidade efetiva mdia de 2 m/min, dependendo da resistncia da rocha. A cortadeira pode ser de tambor simples ou duplo. A vantagem das cortadeiras de tambor duplo que cortam nos dois sentidos da frente, o que evita dela andar em vazio. A importncia desse equipamento decorre de sua alta capacidade de produo de forma contnua. As produes mdias obtidas em geral esto entre 500 e 1.000 ton/turno de 8 h. Os bits encaixados nos tambores executam o desmonte e seu consumo varia de acordo com a dureza e abrasividade da rocha a desmontar. H dois tipos fundamentais: tipo lpis e tipo faca. Bits gastos precisam ser trocados afim de no forar a mquina. A diminuio da velocidade de rotao do tambor cortador benfica pois permite diminuir bastante as vibraes da mquina e melhorar o rendimento. A operao feita com 2 homens, 1 no tambor dianteiro e outro no traseiro (inferior da camada).

Plaina (plow):

A plaina um equipamento de desmonte mecnico usada em carves de resistncia muito baixa ou submetidos a grandes presses em profundidade, em camadas de espessura inferior a 1,5 m. Colocar uma plaina para desmontar carvo duro, camadas com intercalao de estril duras ou com espessura acima de 1,6 m correr o risco de prejuzo. A evoluo tecnolgica poder tornar a plaina aplicvel para espessuras maiores que 1,5 m. Da mesma maneira que a shearer, as plainas trabalham com escoamento simultneo do material desmontado. As plainas empregam um conjunto esttico de bits, ao contrrio das shearer que so dotadas de tambores em rotao. Outra diferena que as plainas so comandadas distncia, de uma das extremidades da frente, ao passo que os operadores da shearer acompanham a mquina.

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Desmonte mecnico de galerias:

So utilizadas mquinas de abertura de galerias (MAGs) de dois tipos: ataque pontual (Alpine, Dosco) e ataque integral (Marietta, Heliminier).

As mquinas de ataque integral so aplicveis a galerias de seo retangular e com teto capaz de auto-sustentar pelo menos um avano de 1,5 m.

As mquinas de ataque pontual podem ser usadas tanto em galerias de seo retangular como circular.

O desmonte pode ser feito de modos diferentes: se as rochas so brandas, o corte circular completo no sentido anti-horrio pode ser o modo mais rpido. Outra forma fazer cortes horizontais sucessivos at abater toda a seo.

Deve-se ter cuidado para no trabalhar com bits gastos ou quebrados. Os mesmos podem ser reafiados vrias vezes otimizando o seu consumo. Outro cuidado: perda dos bits; alm do valor material eles podem causar danos na planta de beneficiamento e por isso so usados detectores de metal.

O combate poeira feito por meio de sprays localizados na cabea cortante da mquina.

A vazo da ordem de 50 ton/h.

Rafadeiras:

O desmonte explosivo pode ser precedido por uma operao chamada de rafa que consiste em fazer um corte, geralmente horizontal, na base da camada de carvo, criando-se uma face livre a mais para facilitar o desmonte e economizar explosivo. O corte aberto tem aproximadamente 15 cm de altura e 1,2 2 m de profundidade ao longo de toda a frente ou galeria.

Esse equipamento possui um corpo retangular longo em cuja extremidade fixada uma barra cortadeira, que fixada em ngulo reto durante a operao. Sua movimentao de um extremo a outro da frente se faz com a trao por cabo preso numa das extremidades. Sua velocidade bastante baixa o que retarda o desmonte.

A finalidade bsica criar mais uma face livre, economizar explosivos e melhorar a granulometria do carvo.

O corte tem 15 a 17 cm de altura, profundidade normalmente igual profundidade dos furos e velocidade da corrente entre 180 330 m/min (facilita a retirada de poeira.

O uso de mquinas mecnicas no desmonte de carvo determina um aumento significativo na proporo de finos cujo consumo pode ser problemtico pois incorporam muita gua devido maior superfcie de contato. O ideal consumir esses finos na boca da mina ou fazer a aglomerao dos mesmos.

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ABERTURA RPIDA DE GALERIAS

A necessidade de abrir galerias com a maior rapidez possvel cada vez mais premente. Novas frentes tem que ser preparadas para equipamentos de alto investimento e elevada capacidade de produo. Caso no houver sido concluda a preparao de uma nova frente ou bloco, o equipamento fica parado e a produo cai drsticamente.

A tendncia a se minerar cada vez mais em subsolo se deve ao esgotamento das reservas cu aberto e introduo de novas tcnicas de minerao subterrnea.

A simples disponibilidade de uma MAG no significa uma alta taxa de avano. O fato das velocidades de avano em galerias horizontais passarem de 1 a 2 m/dia para valores dez vezes superiores, exige a introduo de novas atitudes de trabalho. Envolve o desmonte mecnico, limpeza da frente (escoamento do material desmontado), escoramento do teto, suprimento de materiais e ventilao.

Com o aumento das velocidades de avano torna-se mais necessrio se fazer o reconhecimento geolgico das formaes atravessadas afim de caracterizar a distncias de at 100 m frente, detectando falhas, zonas perturbadas, litologias encontradas e condies hidrogeolgicas dos terrenos frente. Outro aspecto fundamental consiste em sistematizar as rochas em classificaes com aplicao direta nos trabalhos de engenharia que serve para o projeto dos trabalhos de escavao, pois facilita a misso de adaptar a tecnologia s rochas atravessadas.

Nas rochas sedimentares as tcnicas de avano rpido de galerias possuem maiores possibilidades de mecanizao do que em rochas eruptivas e duras. Em regra, as mquinas so providas de braos para o carregamento das rochas desmontadas de forma que promovem trabalho contnuo. No caso de galerias com seo circular, a altura de escavao geralmente superior camada de carvo. Isso significa que o estril do teto misturado com o minrio, baixando a qualidade do ROM. Quando as rochas do teto so resistentes e abrasivas, interessante abrir galerias de seo retangular.

O mtodo de avano com desmonte a explosivos, para se adaptar a elevadas velocidades de avano, deve prever a realizao de 3 a 4 pegas de fogo por dia. As operaes fundamentais so: furao, carregamento dos furos, detonao, ventilao, limpeza da frente, escoramento e montagem das vias frreas provisrias. No caso de abertura com mquinas as operaes de furao, carregamento e ventilao so eliminadas sendo substitudas pela operao de corte.

Distribuio do tempo disponvel tpico das MAGs:

- Escoramento: 40% - Corte de rocha: 30% - Servios auxiliares: 12% - Enchimento do teto: 10% - Manuteno eletromecnica: 8%

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O material desmontado pelas mquinas pode ser constitudo de estril ou carvo. As mquinas possuem braos que desviam e recolhem o material da frente, passa para um sistema de transporte de calhas com ps de arraste central ou envolvente e da para a parte de trs da mquina. Da em diante h vrias alternativas: carros de mina, correia transportadora extensvel, pequenas carregadeiras combinadas com correia transportadora, shuttle cars, calhas transportadoras e correias transportadoras.

Escoramento:

Essa operao ocupa grande parte do tempo num turno de trabalho nas frentes de avano. No caso de utilizar-se arcos metlicos essa operao pode ocupar 50% do tempo. Em terrenos muito fraturados ou rochas de resistncia muito baixa, podem ocorrer caimentos porque o domo de presses se forma imediatamente.

Dois princpios so vlidos:

1. No escorar mais do que o necessrio, 2. Reduzir ao mnimo os tempos que decorrem entre a abertura de um novo trecho de

galeria e a colocao do escoramento.

Os tempos de manuteno da estabilidade dos terrenos em volta das galerias tanto menor quanto menos resistentes forem as rochas, exigindo simultneamente tipos de suportes mais reforados e mais prximos.

O espaamento entre conjuntos de arcos deve ser otimizado em relao ao condicionamento geolgico da mina. Alm dos arcos, preciso instalar o revestimento que pode ser de tela metlica, placas metlicas ou madeira. Os dois primeiros so recomendados para galerias permanentes e o ltimo para galerias secundrias.

Sobre a madeira pode-se encher com pedras o espao vazio. O enchimento sobre o escoramento desempenha um importante papel, opondo-se aos primeiros deslocamentos das rochas em direo galeria aberta.

Em galerias de seo retangular utiliza-se um escoramento com prumos e barras de madeira ou metlicas, completado com telas metlicas e, em alguns casos, com parafusos de teto (tirantes). Normalmente o teto das minas de carvo, se so profundas, exigem muito tempo e cuidado, ocupando a maior parte do tempo com o seu controle.

A velocidade de avano est fortemente ligada ao tipo de escoramento usado e estabilidade das rochas do teto.

Planejamento das operaes:

O avano de uma MAG implica numa srie de operaes que devem ser executadas corretamente. Se formos instalar uma correia transportadora a galeria precisa estar muito bem alinhada. O suprimento de materiais fundamental para o bom andamento dos trabalhos. A falta de arcos, de telas, de bits ou outro material paralisar os trabalhos e a

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galeria no poder ser avanada. Outro aspecto importante com relao abertura de travesses ligando duas galerias paralelas. As MAG no so recomendadas para abrir travesses perpendiculares, exigindo muita manobra e perdendo-se muito tempo, prejudicando o avano das galerias.

Uma soluo espaar o mximo possvel estes travesses, minimizando a distncia entre galerias, abri-los a fogo e usar pequenas carregadeiras ou calhas para o transporte. Quando se usar mineradores contnuos para abrir os travesses, estes devem ser inclinados.

CARREGAMENTO E TRANSPORTE

Freqentemente o fator determinante para uma mina dar lucro ou prejuzo o escoamento rpido do minrio e do estril das frentes de produo at a superfcie. Muito importante tambm o abastecimento de materiais at as frentes de trabalho de modo que o processo de produo no seja interrompido. atravs do uso eficiente geralmente de uma combinao de carros de mina, correias transportadoras e veculos montados sobre pneus, que as operaes mineiras subterrneas tem podido competir com a minerao bem atrativa cu aberto.

O transporte em subsolo apresenta algumas diferenas com relao superfcie: - as galerias na mina devem ter dimenses as menores (estabilidade); - no subsolo no existe ar em abundncia, de modo que no se pode contaminar o

ambiente com gases txicos e fumaa e o transporte por mquinas de combusto interna deve ser adaptado para esse particular;

- difcil muitas vezes consertar os equipamentos de transporte; - na mina a manobra com vagonetas mais difcil que na superfcie e por isso usam-se

vagonetas e locomotivas que no necessitem ser invertidas, podendo ser acopladas em qualquer posio;

- desejvel concentrar a produo num nico nvel ou zona da mina, de modo que se possa substituir as manobras manuais por transporte mecnico;

- somente equipamentos fortes e compactos so adequados para esses trabalhos mineiros, uma vez que essas mquinas esto sujeitas a choques e devem ter operao simples. Mecanismos delicados e complicados no so recomendados em subsolo.

Os aspectos que condicionam a escolha so: produo exigida, tipo de material extrado, distncia de transporte, contorno da rede de galerias e condies locais (camada, inclinao, etc). O transporte em subsolo deve caracterizar-se pela continuidade operacional, uma vez que a velocidade limitada.

Classificao do transporte subterrneo:

a) Transporte primrio: desempenha a funo de coletar as produes nas vrias frentes existentes: cmaras, galerias de desenvolvimento, stopes ou alargamentos, frentes largas, etc. Curtas distncias.

b) Transporte secundrio: o transporte intermedirio entre os coletores ou transportadores de frente e o transporte principal. Distncia mdia.

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c) Transporte principal: possuem a capacidade de transporte maior pois se destina ao escoamento da produo global da mina. Longas distncias.

d) Extrao: a extrao do minrio se faz atravs de poos verticais ou planos inclinados usando-se respectivamente o sistema de gaiolas, skips ou correias transportadoras. A eficincia do transporte no subsolo est condicionada ao bom funcionamento do sistema de extrao.

O plano inclinado tem maior eficincia porque:

1. pode ser equipado com correia transportadora que proporciona um escoamento contnuo da produo,

2. favorece o acesso do pessoal s frentes atravs de sistemas de transporte especiais e rpidos;

3. o abastecimento de materiais feito em melhores condies, principalmente os de maior porte;

4. a manuteno do plano inclinado menor e mais fcil e eventuais consertos e verificaes podem ser feitas sem interromper a extrao;

5. possui seo til maior que os poos verticais e h menos obstrues.

Transporte primrio:

Nas frentes de produo, o transporte comea com o desmonte a explosivo que projeto o material a curta distncia. No caso de desmonte mecnico, o transporte inicial acoplado no prprio equipamento da frente.

a) Calhas de corrente e ps de arrasto (panzer)

No caso de frentes largas o transporte na face feito por panzers. Esse suficientemente robusto para resistir aos choques de blocos de minrio desmontados a fogo. No caso de desmonte mecnico com shearers e plainas, estas mquinas se deslocam apoiadas no panzer.

As partes mveis do panzer so duas correntes ligadas entre si pelas ps de arrasto a intervalos regulares (+/- 1 m). O minrio conduzido pelas ps de arrasto, que devem ser suficientemente resistentes para no dobrarem. Em cada uma de suas extremidades, a p fixada corrente por uma ligao (elo falso) que a parte mais delicada do equipamento mvel. Esse elo tem a funo de fixar a p nas correntes, ligar dois elementos ou elos da corrente e guiar as partes mveis na calha.

Uma calha compreende: uma chapa sobe a qual desliza o minrio e a parte superior da equipagem mvel. Sobre a chapa, as bordas laterais que impedem que o minrio caia pelos lados e que guiam o equipamento mvel e, embaixo da chapa, um espao livre limitado por guias para a passagem das partes mveis no retorno.

Os flancos da calha devem ser lisos no caso de servir de apoio s mquinas de desmonte (longwall). O conjunto deve ser rigorosamente indeformvel e muito robusto.

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O comprimento das calhas de panzer de 1,5 m, que concilia dois limites: calha longa: mais rgida, desgasta menos e mais barata; calha curta: mais fcil de manusear e permite encurtamento. Admite-se que as calhas podem ter um desalinhamento de at 4%.

A cabea motora se caracteriza pela sua excepcional robustez. A carcaa monobloco em construo soldada. Nos flancos so aparafusados um ou mais redutores. A velocidade do motor, a relao de reduo do redutor, o nmero de dentes da engrenagem e o passo da corrente determinam a velocidade da equipagem mvel. As cabeas motoras podem se montar indiferentemente nas extremidades a montante ou a jusante do panzer, ou nas 2 extremidades simultneamente. Pode-se instalar de 1 4 motores sobre um panzer.

Um s transportador pode ser suficiente para uma frente larga de 220 m na horizontal. Permite transportar grandes volumes de minrio (mais de 250 tph).

No clculo da potncia deve-se tomar em conta os seguintes dados: comprimento do transportador, inclinao do terreno, peso da equipagem mvel, vazo necessria, coeficientes de atrito, carga dos produtos sobre o transportador. Os clculos so vlidos para o panzer perfeitamente alinhado, na vertical e horizontal, e que funcione a velocidade constante. prudente adotar um coeficiente de segurana (2 ou 3) tendo em conta os picos da produo, atritos anormais e mesmo deficiente ventilao dos motores.

A potncia pode ser dividida em 3 componentes:

a) Potncia necessria para seu deslocamento vazio: W1 = F1 . v ; F1 = P1 . f1 75 Onde: v => (velocidade); P1 = > (peso peas mveis); f1 => (coeficiente de atrito ferro-ferro)

b) Potncia necessria para transporte de minrio: W2 = F2 . v ; F2 = P2 . f2 75 Onde: P2 => peso minrio = Q . L

3600 . v f2 => coeficiente de atrito ferro-minrio L => comprimento

c) Potncia correspondente ao desnvel: W3 = Q . H 270 Onde: H => desnvel Q => vazo de minrio, tph

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Exemplo:

Comprimento: 100 m; velocidade: 0,64 m/s; peso partes mveis: 19 kg/m; vazo: 200 tph.

P1 = 2 . 100 m . 19 kg/m = 3.800 kg ; f1 = 0,3 => F1 = 3.800 . 0,3 = 1.140 kg

W1 = 1.140 . 0,64 / 75 = 9,7 cv

P2 = 200.000 tph . 100 m / 3.600 . 0,64 m/s = 8.700 kg ; f2 = 0,4 => F2 = 8.700 . 0,4 = 3.480 kg

W2 = 3.480 . 0,64 / 75 = 29,7 cv

Wt = W1 + W2 = 9,7 + 29,7 = 39,4 cv

No motor, para rendimento de 80%, a potncia ser: 39,4 / 0,8 = 49,3 => 50 cv, aplicando um coeficiente de segurana de 2, teremos: potncia = 100 cv.

O grave inconveniente do panzer que consume muita energia uma vez que os atritos so de deslizamento e no de rolamento. Alm disso esses atritos causam rudos, desgaste de material e formao de finos. Os panzers devem ser usados nas frentes de alta produo, pois os custos fixos so muito altos.

O avano dos panzers nas frentes de longwall mecanizadas feito pelos macacos de teto automovveis. No caso de no ser mecanizadas, o rechego feito pelos homens com ajuda de ferramentas como a talha. muito importante manter o panzer alinhado.

O panzer alm do transporte pode auxiliar no transporte de material e servir de apoio para a mquina de desmonte mecnico. O panzer utilizvel em inclinaes de 30o descendente ou 15o ascendente. A vazo diminui assim que a inclinao aumenta. Em rampa ascendente, a potncia disponvel limita a vazo. O panzer no utilizvel para o transporte de minrio pulverulento, grudentos ou abrasivos: se o minrio pulverulento, a vazo do panzer pequena; se o minrio colante, h risco de bloquear a equipagem mvel.

Ainda nas frentes largas, atuando como intermedirio entre o panzer da frente e a correia transportadora do painl encontramos o repartidor. As correias transportadoras no se prestam a receber diretamente uma vazo varivel ou de blocos grandes. Da a idia de intercala entre a frente e a CT um transportador rstico fazendo ao mesmo tempo o papel de repartidor.

Para o carregamento vrias alternativas so possveis, alm da manual (paleao):

a) Uso de carregadeiras pequenas do tipo Bob Cat, LHD, de descarga lateral: o raio de ao da carregadeira limitado ao comprimento do cabo eltrico que a alimenta e economicidade do ciclo.

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b) Uso de shuttle cars: esses veculos sobre pneus, integrantes dos chamados conjuntos mecanizados, realizam o carregamento em feeders breakers que alimentam a correia transportadora do painl.

Transporte sobre pneus:

Devido s condies especiais nas minas subterrneas, o uso de transporte sobre pneus est sujeita a uma srie de restries: espao, rampas, produo descontnua, gases de combusto, etc. Constituem-se num sistema ideal em pequenas minas, em trajetos variveis e complexos, desde que o piso da mina no seja argiloso demais e que haja boa drenagem.

As rampas mximas (dependem da natureza do piso) situam-se entre 18 e 25%. No caso de planos inclinados de acesso temos 20% (piso seco concretado), 17% (condies mdias, veculos especiais) e 14% (condies normais, todos os veculos).

Shuttle cars:

No mtodo de cmaras e pilares com uso de conjuntos mecanizados os shuttle cars realizam o transporte secundrio entre as frentes de produo e a correia transportadora do painel. Os shuttle cars so veculos automotores sobre pneus. Podem ser eltricos (com cabo de arrasto), a bateria ou a diesel. O volante e o painel de controle esto localizados na lateral do carro, cujo espao central destinado para receber o minrio. A existe uma correia transportadora que abrange o comprimento total do veculo. Essa CT que descarrega o minrio nos pontos de transferncia. O carregamento pode ser feito por um loader ou por uma mquina de abertura de galeria (MAG).

Quanto maior for o shuttle car menos interrupes e manobra na frente so necessrios. Veculos com trao em duas rodas so vantajosos onde o piso bom e onde as rampas so menores que 10%.

Os limites de velocidade so de 6 mph (10 km/h) . A maioria dos veculos com cabo de arrasto so concebidos para andar de 6,5 7,5 mph (10,5 12 km/h) em piso plano e carregados.

As CTs descarregadoras largam de 4 a 6 ton em cerca de 30 Seg. A capacidade de transporte depende da distncia de transporte , trajeto de transporte, posio e mtodo de transporte, seo til, habilidade do operador, carga til e manuteno.

Os shuttle car com cabo de arrasto tem aproximadamente 150 m de cabo fornecido para transporte. Na prtica, a distncia real de transporte no deve exceder 120 m. Distncias grandes tendem a avariar o cabo.

Os shuttle car a bateria ou diesel no tem problemas com cabos, mas apresentam consumo de combustvel e bateria. O ciclo de trabalho tambm aumenta com a distncia.

Em relao manobrabilidade do shuttle car, se eles tiverem dimenses e capacidade de transporte grandes e no houver condies boas de se deslocarem rapidamente da frente at

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os pontos de descarga e vice-versa, a operao estar prejudicada. Carros menores com capacidade menor podem permitir mais viagens por turno e vencer trajetos mais complicados.

A capacidade do sistema de transporte em escoar a produo definida pela carga til. O enchimento dos carros um aspecto importante: se forem mal cheios h uma capacidade ociosa, se forem cheios demais, pode-se espalhar material no trajeto e prejudicar a circulao.

LHD (load-haul-dump)

As LHDs so mquinas que carregam, transportam e descarregam minrio. Possuem 4 rodas, de dimenses apropriadas para o subsolo, com caamba frontal. So bem mais compridas que largas o que ajuda a contrabalanar o peso de minrio na caamba.

A LHD capaz de vencer rampas at 45.

As LHDs possuem uma distncia econmica mxima de transporte, a qual depende da carga til, da velocidade, das rampas, entre outros fatores. LHDs de 1 jd3 90m; 2 jd3 - 150 m e 5 jd3- 300 m.

As velocidades de trajeto em mdia so de 6 8 mph (10 13 km/h), reduzindo-se a velocidade em galerias estreitas.

Os veculos de reserva so previstos na base de 20% da frota at 20 unidades ou 10% em frotas com mais de 40 unidades.

As LHDs permitiram o desenvolvimento de mtodos de lavra em rampas, permitindo que o equipamento se mova entre nveis.

Correias Transportadoras:

A correia transportadora pode funcionar em inclinaes variadas, ascendente ou descendente, dentro dos limites em que os materiais transportados no deslizem espontneamente sobre a fita (para carvo: +/- 18%). Nas minas de carvo as CTs so empregadas em: - planos inclinados: a inclinao do acesso deve ser compatvel com os limites citados; - galerias principais: comum concentrar a produo de vrias frentes numa nica CT at

o poo de extrao; - galerias de painel: deve-se ter em mente que a capacidade de produo de uma frente de

longwall depende mais de um bom escoamento do que a capacidade de desmonte da cortadeira.

Uma CT compem-se fundamentalmente dos seguintes elementos: tambor de acionamento, na cabea motora (extremidade onde o minrio descarregado); tambor de cauda (alimentao); tambor de encosto, levantam a fita de baixo aproximando-a da superior e aumentam o ngulo de enrolamento em torno do tambor motor; roletes de apoio das fitas;

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infra-estrutura que suporta o conjunto e dispositivos de tensionamento que assegura fita uma tenso necessria operao da CT (automticos e contra-peso).

As cabeas motoras comportam o conjunto de acionamento, motor, redutor e tambores de acionamento. O movimento da fita obtido por tracionamento, sem deslizamento, da correia em um ou vrios tambores de acionamento .As CTs principais, de grande porte, exigem espaos e bases especiais. Fazem parte do conjunto de acionamento os redutores, acoplamento hidrulico, motor e quadro de comando.

A fita ou cinta constituda por um certo nmero de bandas de tecido (lonas) impregnadas sob presso de uma mistura apropriada de borrachas, que assegura a aderncia das lonas entre si (colagem) e protegidas exteriormente contra a umidade e a abraso por um recobrimento de borracha. Aps alguns incndios passou-se a desenvolver correias em PVC com fibra sinttica e mais recentemente, de uma correia armada com cabos de ao (tipos prova de fogo). As lonas do correia a sua resistncia mecnica trao. A resistncia da correia a soma das resistncias das lonas que as constituem. O clculo de uma correia deve ser feito com um coeficiente de segurana elevado, da ordem de 12 a 16.

O uso de correias transportadoras estreitas demais pode ser problemtico se a granulometria do estril/minrio for relativamente grande, provocando a queda de material pelos bordos. Uma CT mais larga, por outro lado, encarece a instalao de transporte. Correias mais estreitas admitem maiores velocidades, dentro de certos limites razoveis, que preciso respeitar para evitar trasbordamento.

Infra-estrutura o conjunto de suporte mecnicos da fita. Inclui as estruturas metlicas, os roletes, cavaletes de tensionamento, suportes, cabos, correntes e outros acessrios. Os princpios bsicos so: reduo do peso e obstruo do espao pelos elementos afim de permitir um transporte e manuseio fceis; montagem rpida e, de preferncia, sem ferramentas.

a) Infra-estrutura a cabo: um cabo (ao galvnizado de 24 a 27 mm de ) estendido entre dois pontos fixos (cavalete de tensionamento) distncia de 150 m . Os suportes dos cabos so espaados de 9 a 12 m e suportam o conjunto. Para compensar as variaes de flecha, os suportes dos roletes so regulveis na altura.

b) Infra-estrutura a correntes: uma corrente de 18 mm estendida entre 2 pontos fixos e suspensa a intervalos regulares no teto. Esse tipo de soluo requer teto suficientemente resistente para suportar as foras dinmicas (peso da infra-estrutura e do minrio sendo transportado).

O dimetro e comprimento dos roletes so estabelecidos em funo das cargas a transportar, segundo as vazes e velocidades possveis. A carga repartida razo de 50 70% no rolete central e 15 25% em cada um dos roletes laterais. A inclinao dos roletes tem uma influncia importante na capacidade de transporte da CT.

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Uma CT bem montada e operada deve estar bem alinhada, o eixo da correia deve coincidir com o eixo de transporte, admitindo-se apenas pequenos desvios laterais. O maior desgaste da fita se produz nos pontos de alimentao ou carregamento. O modo de carregamento um fator determinante da longevidade da fita. Os pontos de carregamento devem sempre que possvel distribuir a carga (minrio) na velocidade da fita e paralelamente direo da CT, manter a altura de queda o menor possvel e equipar os pontos de carregamento com rolos de impacto. Quando o minrio no cai sobre o eixo da CT, a fita desvia. As conseqncias de um carregamento errado so a queda de material pelos bordos e a descentralizao da CT causando atrito lateral.

Uma correia bem instalada e operada nas condies especificadas praticamente no exige manuteno. Todo desgaste anormal provm de um defeito de instalao ou de utilizao. No se deve submeter a CT a freqentes liga/desliga pois geralmente a CT est carregada e arrancar nessas condies sobrecarrega o motor podendo danific-lo. A prpria fita fica submetida a tenses que causam a sua fadiga, reduzindo sua vida til. Para limpar a fita pode-se usar escovas, lavagem, ar comprimido, raspagem, etc.

Os 3 motivos principais nas interrupes na produo so: - 50% - Pontos de transferncia (alimentao): nos pontos de transferncia ocorrem

transbordamentos de minrio. Podem ser causados por uma vazo excessiva de minrio (pico), blocos grandes demais, ou ambos;

- 25% - Subdimensionamento: resulta na sobrecarga da correia, transbordamentos e estrangulamento do sistema de transporte. Quando o silo no evacua a produo com a necessria rapidez ou quando excessivamente pequeno;

- 25% - Manuteno eletromecnica: representa paradas causadas por uma manuteno inadequada da CT: emendas mal feitas, ruptura da fita, problemas eltricos, desalinhamento, etc.

A eficincia do sistema de transporte condicionada por uma exigncia essencial: a instalao de silos de estocagem corretamente dispostos e dimensionados. Se os silos no aumentam a capacidade de escoamento dos transportadores, eles aumentam a capacidade do sistema como um todo.

Transporte sobre trilhos:

Atualmente as locomotivas so empregadas principalmente no transporte de material e pessoal. Para o transporte de minrio se utilizam cada vez mais as correias transportadoras. O transporte de minrio por locomotivas otimizado quando os volumes a transportar so grandes e as distncias longas (> 3 km em subsolo). O limite de rampa atual est em torno de 7% e uma velocidade mxima de 25 km/h no transporte de pessoal .

A via frrea consiste bsicamente em: leito, trilhos, dormentes e meios de fixao. uma estrutura que recebe a presso das rodas do trem mvel e transmite ao solo. A distncia entre os frisos internos dos trilhos a largura da linha (bitola), normalmente entre 600 e 900 mm.

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Em condies normais, d-se s galerias de transporte uma leve inclinao no sentido do movimento das vagonetas cheias, de tal modo que o esforo desenvolvido para o deslocamento dos cheios igual subida dos vazios. A inclinao definida por i = h / l (mm/m) e deve assegurar um escoamento normal da gua, por isso d-se a ela uma rampa no inferior a 3 ou 4 mm/m.

Os dormentes so geralmente de madeira e colocados de 1,2 a 1,6 m de distncia. A via frrea deve assegurar uma circulao normal da composio com a velocidade mxima permitida no percurso.

A manuteno das linhas tem um papel importante pois a falta de cuidado pode conduzir a descarrilamentos dos vages e vagonetas e das locomotivas podendo gerar acidentes graves, danificao dos equipamentos, escoramento (caimentos) com interrupo na produo e abastecimento.

As vagonetas destinadas ao transporte de produtos compem-se de uma caixa, de um chassis, do rodado e de encaixes. O peso do minrio transportado na vagoneta sua carga til ou sua capacidade. O volume da caixa sua capacidade geomtrica. O peso prprio da vagoneta seu peso morto.

Para o transporte de materiais empregam-se carros de mina especiais (trleys); para o pessoal, usam-se vages apropriados com bancos e teto. As vagonetas mais encontradas nas minas possuem capacidades entre 0,5 e 3 ton. As menores so para aquelas que precisam ser manobradas pelos mineiros, enquanto as maiores so usadas no transporte principal. Para grandes minas so empregados vages de 12 at 28 ton de capacidade.

As vagonetas so especificadas pela sua capacidade em volume. A tonelagem transportada numa vagoneta se obtm multiplicando o volume pela densidade aparente do minrio ou estril.

Uma das vantagens das vagonetas que permitem uma lavra seletiva, separando a pedra do minrio, com extrao separada.

As vagonetas so descarregadas em viradores ou com descarga lateral. O transporte se faz por vagonetas isoladas ou por comboio (trem).

O nmero de vagonetas num comboio depende da potncia das locomotivas e da organizao das frentes.

Na trao por cabos, as vagonetas s