ResumoEsse trabalho aborda alguns aspectos que precisam ser considerados na seleo do mtodo de lavra. A escolha do mtodo uma das decises mais importantes que so tomadas durante o estudo de viabilidade econmica. Na fase de planejamento, a seleo baseada em critrios geolgico, social, geogrfico e ambiental, todavia as condies de segurana e higiene devem ser garantidas durante toda a vida til da mina. Os aspectos relativos estabilidade da mina, recuperao do minrio e produtividade mxima tambm devem ser considerados.

possvel a aplicao de vrios mtodos em uma operao de mina. A deciso do melhor mtodo no uma tarefa fcil, pois depende de conhecimento multidisciplinar e da experincia da equipe de planejamento. Por essas razes, a escolha do mtodo de lavra mais uma arte que uma cincia.

Palavras-chave: seleo, mtodo de lavra, produtividade.

AbstractThis paper deals with some aspects that need to be considered in the selection of a mining method. The choice of the method is one of the most important decisions made during the feasibility studies. In the planning stage, the selection is based on the geological, social, geographical and environmental criteria, however, the health and safety conditions must be maintained during the useful life of the mine. The aspects related to the mine stability, ore recovery and maximum productivity must also be considered.Several methods are possible to be applied in mining operation. The decision of the best method is not an easy task, since it depends on a multidisciplinary knowledge and the ability of the mine planners. Therefore, the choice of the mining method is more an art than a science.keywords: selection, mining method, productivity.Minerao

1. Introduo

A seleo do mtodo de lavra um dos principais elementos em qualquer anlise econmica de uma mina e sua escolha permite o desenvolvimento da operao. Numa etapa de maior detalhe, pode constituir-se como fator preponderante para uma resposta positiva do projeto. A seleo imprpria tem efeitos negativos na viabilidade da mina.

A minerao uma atividade que praticada em todo mundo e as tcnicas de extrao empregadas esto em constante evoluo. Embora seja possvel destacar cerca de dez mtodos de lavra principais, provavelmente existem mais de trezentas variaes. Os mtodos so limitados pela disponibilidade e desenvolvimento dos equipamentos e, como todos os fatores que influenciam em sua seleo, devem ser avaliados levando-se em conta os aspectos tecnolgico, social, econmico e poltico; a escolha do mtodo de lavra pode ser considerada tanto uma arte como uma cincia.

Nas ltimas dcadas, o desenvolvimento da Mecnica das Rochas tem permitido avanos significativos nas tcnicas analticas que possibilitam a deciso preliminar sobre a escolha do mtodo de lavra. Infelizmente, as informaes geotcnicas raramente so obtidas durante os estgios iniciais de delimitao do depsito e estimativa das reservas. comum a utilizao de sondagem a diamante, embora freqentemente no sejam feitas anlises de resistncia e outras. Dados mais detalhados, como, por exemplo, caractersticas do macio que variam com o tempo, conseqncias da exposio das rochas s condies ambientais da mina e seqncia de extrao mais adequada, s estaro disponveis durante a fase de lavra.

Comumente o mtodo de lavra designado como sendo a tcnica de extrao do material. Isso define a importncia de sua seleo, j que todo o projeto elaborado em torno da tcnica utilizada para lavrar o depsito. Os trabalhos de infra-estrutura esto diretamente relacionados com o mtodo. Embora possam ocorrer modificaes durante os servios de lavra, implicando custos adicionais, essas alteraes, geralmente, no produziro um projeto timo em termos de eficincia operacional, porm, caso seja imperioso essa mudana, ser preciso estabelecer um mtodo que possua maior flexibilidade em termos de variaes na tcnica de extrao. O emprego do termo "tcnica de extrao" reflete os aspectos tcnicos da seleo do mtodo, que parte fundamental da anlise, dimensionamento dos equipamentos, disposio das aberturas e seqncia de lavra.

A maioria das minas utiliza mais de um mtodo de lavra na sua operao. Um dado mtodo pode ser mais apropriado para uma zona do depsito, todavia em outras partes seu emprego pode no ser a melhor opo.

A seleo do mtodo de lavra pode ser dividida em duas fases:

1. Avaliao das condies geolgicas, sociais e ambientais para permitir a eliminao de alguns mtodos que no estejam de acordo com os critrios desejados. 2. Escolha do mtodo que apresente o menor custo, sujeito s condies tcnicas que garantam uma maior segurana.

2. Objetivos da seleo do mtodo de lavraOs principais objetivos da seleo do mtodo esto relacionados com os aspectos ambientais, econmicos e sociais.

1. Ser seguro e produzir condies ambientais adequadas para os operrios.

2. Os impactos causados ao meio ambiente devem ser reduzidos.

3. Permitir condies de estabilidade durante a vida til.

4. Assegurar a mxima recuperao de minrio com mnima diluio.

5. Ser flexvel para adaptar s diversas condies geolgicas e infra-estrutura disponvel.

6. Permitir atingir a mxima produtividade reduzindo, conseqentemente, o custo unitrio.

No estudo da variao do mtodo de lavra, todos os objetivos devem ser assegurados e a nica diferena a quantidade de detalhes envolvidos em sua definio. Isto expresso em termos de uma seqncia de extrao mais especfica, maior detalhamento nas dimenses das aberturas e disposio do projeto.

3. Caractersticas fsicas e geolgicas do depsito 3.1 Geometria do depsitoAs caractersticas fsicas do depsito limitam as possibilidades de aplicao de alguns mtodos de lavra. A profundidade e a extenso do capeamento fornecem uma indicao preliminar sobre a aplicabilidade de tcnicas de lavra a cu aberto.

O mergulho do corpo um fator importante que influencia tanto na seleo do mtodo como na escolha dos equipamentos, podendo ser definidos como suave (horizontal a 20), mdio (20 a 50) e ngreme (50 a vertical).

A espessura do depsito e a sua forma tambm permitem a excluso de determinados mtodos. Os depsitos so classificados como estreito ( 100m) (Nicholas, 1968). Depsitos muito estreitos, do tipo veio (< 3m) podem inviabilizar o uso de mtodos altamente mecanizados, visto que sua aplicao no permite o controle do teor e exige uma largura mnima para operao. Os mtodos de lavra de baixo custo unitrio podem ser aplicados a depsitos minerais espessos (ou quando o valor do minrio e o custo podem suportar uma alta diluio).3.2 Consideraes sobre o minrioA seleo do mtodo de lavra tambm condicionada pelo teor do minrio e sua distribuio espacial. Como os limites da mineralizao geralmente no so identificveis, possvel se obterem vrias reservas em funo de diferentes teores de corte. Sua reduo gradual causa o aumento das reservas. Por exemplo, um depsito do tipo veio com alto teor e baixa tonelagem pode passar ao tipo massivo com baixo teor. O valor do produto e o custo de extrao determinam a quantidade e o teor a ser lavrado. Depsitos com alto teor, estreito e de baixa tonelagem, indicam mtodos de baixo investimento e mo-de-obra intensiva. O tamanho do depsito diretamente proporcional sua mecanizao.

O teor e a distribuio do minrio influenciam na seleo do mtodo de vrias formas:

a) Quando o depsito tem contornos irregulares, pode ser necessria a escolha de um mtodo mais flexvel, para permitir a implementao de mudanas rpidas, de forma a possibilitar uma melhor disposio das frentes, resultando em uma maior recuperao do minrio.

b) Na lavra subterrnea, a disposio dos pilares que sero abandonados afetam a recuperao da lavra (Nilsson, 1975).

c) Em geral, um depsito irregular raso pode ser lavrado por um mtodo a cu aberto.

d) Veios mineralizados paralelos e pouco espessos apresentam diferentes alternativas:

Veios distantes - mo-de-obra intensiva com equipamentos de pequeno porte.

Veios prximos - maior mecanizao para permitir a extrao simultnea. 3.3 gua superficial ou subterrneaUma das consideraes mais bvias sobre as guas de superfcie. Se lagos e rios que recobrem o corpo de minrio no podem ser drenados, os mtodos de lavra que iro resultar em subsidncia na superfcie devem ser desconsiderados. A existncia de guas superficiais e os custos de drenagem podem influenciar na deciso de lavrar o depsito por mtodo a cu aberto ou subterrneo.

A presena de gua subterrnea tem uma influncia direta sobre a determinao do talude mximo da escavao. Os mtodos subterrneos devem ser preferidos quando estruturas de rochas impermeveis isolam o depsito dos aqferos em camadas de rochas subjacentes. Comumente feita a instalao de piezmetros aproveitando-se dos trabalhos de sondagem, alm de se realizarem ensaios de bombeamento para definir o afluxo de gua (Hansen, 1982). A quantidade de gua prevista na mina afeta a seqncia de lavra e pode limitar o nmero de aberturas. Quando as guas fluem na mina, deve-se prover drenagem, alm de cuidado suplementar no seu tratamento antes do esgotamento.3.4 Consideraes geotcnicasNo desenvolvimento de um projeto de minerao, as caractersticas do macio rochoso relacionado com as propriedades permeabilidade, deformabilidade, resistncia, etc. constituem a base geotcnica para a seleo do mtodo de lavra, devendo ser consideradas no estgio preliminar do projeto.

Nesse trabalho, sero abordados alguns dados geotcnicos que devem ser obtidos e os principais efeitos das caractersticas do macio que precisam ser observados no projeto da mina.

O objetivo da avaliao geotcnica prever o comportamento do terreno quando as escavaes so executadas e como elas afetaro a segurana e economicidade do projeto. Ela pode iniciar-se com a aplicao de mtodos geofsicos e mapeamento regional para analisar a geologia estrutural procurando determinar feies estruturais (falhas, dobras, diques, etc.) que tenham dimenses prximas s do depsito.

Uma caracterstica importante do macio rochoso seu estado de tenso in situ. Em geral, essa avaliao exige medies que nem sempre so possveis durante o estudo preliminar de viabilidade. Nesses casos, a informao disponvel no local e a interpretao dos ciclos tectnicos so indispensveis para definir a direo da tenso dominante (Laubsher, 1981).

A caracterizao do macio permite a construo de um modelo que objetiva prever os efeitos causados pela escavao. Algumas propriedades e caractersticas do macio devem ser analisadas:

1. O RQD, que calculado a partir das medidas do testemunho de sondagem, pode ser usado para determinar o ndice de escavabilidade (Nicholas, 1968).

2. Nos mtodos de realce, as caractersticas da rocha determinam as dimenses dos sales e dos pilares.

3. As fraturas principais, a resistncia ao cisalhamento, o comprimento e espaamento de juntas e a hidrologia definem as geometrias potenciais de ruptura das escavaes.

4. Outras consideraesA seleo do mtodo de lavra est condicionada pela estabilidade poltica do Pas, principalmente para projetos que exigem grandes investimentos com longo prazo de retorno. O tipo e a espessura do capeamento tambm influenciam na deciso de utilizar um mtodo de lavra a cu aberto ou subterrneo.

Alguns mtodos de lavra no devem ser aplicados devido exposio do minrio a alteraes fsico-qumicas que resultem em problemas (oxidao, cimentao, etc.) na seqncia da operao. o caso, por exemplo, da deposio de material que permanea em uma pilha de estoque durante um perodo de tempo prolongado.

A radiatividade dos minrios aumenta com o incremento da superfcie especfica, nesse caso, devem ser evitados mtodos onde os operrios permaneam sobre grandes quantidades de material desmontado.4.1 Consideraes sociais e geogrficasComo mencionado anteriormente, os mtodos de lavra dependem diretamente dos equipamentos disponveis. Em geral os mtodos de alta produtividade necessitam de equipamentos mais sofisticados que requerem mo-de-obra especializada na sua operao e manuteno. A minerao em regies remotas raramente desperta o interesse de operrios qualificados, alm de dificultar a sua permanncia. Isso tem influncia direta nos custos e na produtividade. Um outro problema exigir servios adequados de assistncia tcnica dos fabricantes de equipamentos.

A minerao pode produzir um maior bem-estar social em regies pouco desenvolvidas, empregando trabalhadores menos qualificados. Nesse caso, os mtodos de lavra so do tipo trabalho-intensivo utilizando-se equipamentos de fcil operao. Em situaes especiais, os parmetros sociais podem ser os fatores decisivos na forma de lavrar um depsito por mtodos de lavra a cu aberto ao invs de subterrneo.

A localizao geogrfica do depsito afeta a escala de operao, j que ela depende do desenvolvimento tecnolgico. Uma operao em grande escala exige infra-estrutura adicional, enquanto uma de pequena escala pode ser feita por um programa sazonal de operao.4.2 Consideraes ambientaisConsiderando os critrios relacionados com o meio ambiente, pode-se decidir lavrar um depsito por mtodos de lavra subterrnea. Isso porque, geralmente, os mtodos de lavra a cu aberto resulta em maiores impactos ambientais, provenientes principalmente do maior volume de material manuseado, que exige a implantao de grandes bota-foras alterando a topografia da regio.

A escolha do mtodo de lavra deve adequar-se s normas ambientais especficas de um pas. Em particular, os regulamentos referentes poluio das guas podem limitar o processo de beneficiamento do material. Em determinados casos, os efluentes podem apresentar um padro de qualidade melhor que aquele da alimentao da usina. Isto implicar um custo adicional, resultando no aumento do teor de corte com a conseqente reduo das reservas.

Como mencionado anteriormente, a subsidncia deve ser estimada. Isto pode resultar na excluso das tcnicas de abatimento, exceto em climas ridos onde a aplicao desses mtodos poderia trazer benefcios a longo-prazo devido ao aumento na capacidade de armazenamento de gua (Laubsher, 1981).

As condies de trabalho dependem fundamentalmente do mtodo de lavra. Este deve rigorosamente assegurar uma boa higiene e segurana operacional. A emisso de poluentes por equipamentos a diesel e os elevados custos de combustvel e ventilao podem conduzir adoo de tcnicas menos flexveis de extrao utilizando-se de equipamentos eltricos.4.3 Consideraes econmicas e financeirasFeitas as consideraes dos aspectos tcnicos envolvidos no processo de seleo do mtodo de lavra onde, geralmente, mais de um possvel para se proceder extrao do material, realiza-se a anlise de critrios econmicos e financeiros. A importncia destes fundamental na escolha do mtodo, visto que o mais adequado aquele que apresente o menor custo unitrio.

Os custos de cada mtodo devem ser definidos e a forma tradicional de determin-los atravs da apropriao de seus componentes individuais. A deciso final sobre a escolha do melhor mtodo deve ser baseada em mais de um critrio de avaliao econmica. Deve tambm ser considerada a situao financeira da empresa, tendo em vista a necessidade de grande inverso de capital numa atividade reconhecidamente sujeita a riscos elevados.

As variaes de preos do metal e/ou custos de lavra e beneficiamento podem impor alteraes no teor de corte e na taxa da produo. O mtodo de lavra deve ser suficientemente flexvel para poder ajustar-se a uma dada variao econmica.

5. Minerao a cu aberto ou subterrneaExistem essencialmente cinco situaes possveis na lavra de depsitos:

1. A cu aberto: a cava determinada levando em considerao o talude, o valor do minrio e a quantidade de material a ser removida.

2. A cu aberto seguindo-se um estgio de transio lavra subterrnea: a profundidade final da cava definida pelos custos previstos da lavra subterrnea.

3. Subterrnea.

4. Subterrnea, podendo passar a cu aberto: raramente acontece quando se seleciona um mtodo de lavra durante a anlise de viabilidade. No obstante, se tais mudanas forem previsveis, o projeto original deve ser tal que a transio seja realizada de forma mais simples possvel.

5. Simultaneamente por combinaes de mtodos de lavra a cu aberto e subterrnea.

A definio entre um mtodo a cu aberto ou subterrneo se baseia sobre o critrio econmico. A metodologia adotada em determinado setor da jazida aquela que apresenta o menor custo unitrio, considerando-se todos os condicionantes operacionais.

Na anlise simplificada, a relao auxiliar envolve custos, quantidade dos materiais extrados e preos que so praticados na venda do minrio lavrado por cada mtodo. Sendo assim, dispondo-se da relao de estril a ser removida (k), seu custo unitrio (c) e os preos do minrio lavrado por um mtodo subterrneo (s) e a cu aberto (a), ento a relao estril: minrio mxima, em que haveria mais economicidade na lavra a cu aberto, obedece equao (1).

(1)

Todavia, para exprimir a relao econmica do descapeamento, que traduz os limites da cava, deve-se considerar o preo do minrio recupervel e seu custo, o lucro operacional que esperado e o custo de manuseio do capeamento. Chamando de k' essa nova relao, tem-se:

(2)

onde, p o preo do produto; a' o custo operacional de produo a cu aberto; c' o custo de manuseio de estril e l o lucro operacional.

A relao entre k e k' sugere a metodologia que deve ser adotada:

Se k' > k, a jazida pode ser lavrada parte a cu aberto e parte subterrnea.

Se k' < k, apenas o mtodo a cu aberto indicado.

Essa anlise simplificada e o ponto da transio deve incluir a considerao dos seguintes fatores:

a) As consideraes tcnicas previamente detalhadas para a seleo de um mtodo de lavra (social, financeira, econmica, geotcnica, etc.).

b) Incertezas dos teores, custos, preos e dos taludes da cava.

c) A programao de reinvestimento em equipamentos.

d) As dimenses do pilar de coroamento, que requerido para manter a estabilidade do terreno.

e) A possibilidade de se usarem mtodos e equipamentos combinados de lavra a cu aberto e subterrnea.

Em passado recente, a situao descrita na letra e raramente ocorria. Mas previsto que os equipamentos utilizados na lavra subterrnea continuaro a evoluir buscando apresentar capacidades da produo mais elevadas, similares aos maiores equipamentos aplicados em mina a cu aberto. Isto eventualmente pode conduzir a "novos mtodos" que permitam um modelo hbrido de lavra de um depsito capaz de gerar retorno financeiro mais elevado.

6. ConclusesO mtodo sinnimo de tcnica de extrao de material e o projeto da mina uma funo da seleo da tcnica de extrao. Essa tcnica deve ser selecionada para depsitos individuais, fazendo-se consideraes s situaes existentes durante o estudo de viabilidade. O conhecimento atualizado e a estimativa sobre as tendncias futuras da lavra, equipamentos e mtodos so necessrios, visto que estes evoluem com o progresso tecnolgico dos equipamentos de minerao.

O projeto da mina deve ser flexvel para permitir o desenvolvimento do sistema de extrao. O uso de novos equipamentos ou a mudana para um outro mtodo devem ser desconsiderados se caso o mesmo no permita modificaes estruturais.

Durante a avaliao das reservas, o custo associado com a obteno de informaes geotcnicas mnimo, se comparado com os benefcios que esses mtodos podero fornecer no desenvolvimento do projeto.

Geralmente, os acessos e a infra-estrutura necessria so permanentes durante a vida da mina, devendo ser consideradas como exigncias para se desenvolverem operaes em grande escala.

A operao de uma mina exige grandes investimentos e envolve conhecimento multidisciplinar, razes pelas quais a seleo do mtodo de lavra no deve ser responsabilidade de um nico indivduo. A deciso sobre o mtodo est diretamente relacionada qualidade da informao, que baseada na experincia do pessoal envolvido em projetos similares de engenharia.

Referncias BibliogrficasHANSEN, D. E., LACHEL, D. J. Orebody ground conditions. In: HUSTRULID, W. A. (ed.) Underground Mining Methods Handbook. Society of Mining Engineers of AIME, 1982. p. 39-69, ISBN 0-89520-049-X.[Links]

LAUBSHER, D. H. Selection of mass underground mining methods. Chapter 3. In: Design and operation of caving and sublevel stoping mines, Society of Mining Engineering of AIME, 1981. p. 23-38, ISBN 0-89520-287-5.[Links]

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