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LAVRA DE MINA A CÉU ABERTO

Lavra

Entende-se por lavra ao conjunto de trabalhos objetivando a retirada mais completa, mais econômica, mais segura e mais rápida do minério ou massa mineral. A sistematização e coordenação desses trabalhos é denominados método de lavra.

É a segunda fase legal da mineração e que, do ponto de vista de execução, se divide em duas fases, que são o desenvolvimento e a lavra ou exploração.

  1. Desenvolvimento:

A extração das substâncias úteis de uma jazida não pode ser iniciada imediatamente e nem sempre nos locais onde se cortou a mesma ou a colocou a descoberto. Se a extração se iniciasse imediatamente, o acesso às partes mais afastadas do local de extração resultaria extraordinariamente difícil ou quase impossível, o que exige uma prévia preparação dentro de um determinado planejamento, preparação esta que se denomina desenvolvimento.

Como é fase que envolve grandes despesas, por segurança, ela só deve ser iniciada após a certeza da posse da jazida. Seu planejamento deve ser condicionado ao tipo de lavra que se irá executar.

1.1- Tipos de Desenvolvimento:

Os desenvolvimentos podem ser agrupados nos seguintes tipos:

  1. A céu aberto ou subterrâneo - conforme sejam executados na superfície ou no interior dos terrenos. Em geral, está intimamente ligado com o tipo de lavra, se a céu aberta ou subterrânea.

  2. Prévios ou simultâneos com lavra – se executados antes que se inicie a lavra, como condição para esta, ou se efetuados à medida que a lavra prossegue, mantendo uma adequada quantidade da jazida desenvolvida para se permitir à lavra regular, sem interferência dos serviços, porém sem exageros de desenvolvimento, resultando em grandes investimentos prematuros, sem nenhum reembolso imediato. Em alguns casos, esta simultaneidade pode ser forçosa, por exemplo, em serviços de lavra a céu aberto nos quais o estéril deva ser lançado nos trechos já lavrados, evitando-se longos transportes para as pilha de estéril.

  3. Sistemáticos ou supletivos – se são empreendidos segundo um plano geral, em coordenação com o método de lavra, ou feitos ocasionalmente, para atender a conveniências ou imposições locais, tais como o previmento de vias de ventilação ou esgotamento, saídas de emergência, etc. Mais freqüentemente decorrerá de conveniência econômica.

  4. Produtivos ou obras mortas – conforme forneçam substâncias úteis ou estéril, segundo sua locação na jazida, nas encaixantes ou em terrenos vizinhos. O fornecimento de material útil seria desejável, por compensar, parcial ou totalmente, as despesas da execução; mas, excluídos os trabalhos de estabelecimento de unidades de desmonte ou frentes de lavra, as finalidades principais dos desenvolvimentos – transportes rápidos e eficientes, ventilação, drenagem, etc – impõem regularidade de traçados e distanciamento dos locais de desmonte, conduzindo comumente à locação no estéril, isto é, a obras mortas. Estas, pela maior regularidade, menor custo de manutenção, não imobilização de minério como piso ou pilares de proteção, etc, são comumente mais econômicas, embora não forneçam recuperações imediatas, por fornecimento de minério.

  5. Puros ou exploratórios – segundo tenham ou não finalidade subordinada de completar a exploração da jazida, para fornecimento de maiores detalhes do corpo; não devem ser confundidos com os de exploração pura, que podem ocorrer simultaneamente com os de desenvolvimentos ou com os de lavras, mas cuja finalidade é o conhecimento da jazida.

1.2 – Vias de Acesso:

As vias de acesso são desenvolvimentos básicos que permitem atingir a jazida em um ou vários horizontes, e o escoamento das substâncias desmontadas. Quando da sua escolha e locação devem ser levadas em conta, entre outras condições, a topografia local, a morfologia da jazida, o tipo de lavra, a independência na extração das safras, os custos, a produção desejada, etc.

a) Acessos em serviços superficiais:

Em lavra a céu aberto, as vias de acesso são, comumente, simples estradas principais, convenientemente construídas para possibilitar a lavra dos diversos bancos, que verticalmente dividem e jazida. Em certos casos especiais outros acessos, que não as estradas, podem ser utilizados, como túneis, planos inclinados, poços verticais e, até mesmo, simples furos de sonda (lavra de petróleo e gases, sais solúveis, etc.).

O traçado desses acessos requer conhecimento bem detalhado da jazida, dependendo fundamentalmente da topografia, como já foi dito das produções visadas, dos equipamentos utilizados no transporte, etc. que serão condicionadores das larguras, greides, raios de curvatura, etc.

Os diferentes tipos de acesso, em lavra a céu aberto, podem ser agrupados em:

a.1) Sistema de zig-zag ou serpentina:

A estrada de acesso se desenvolve por vários lances, com declividade compatível com o tipo de transporte. Os diversos lances são concordados por curvas de grande ou pequeno raio, plataformas horizontais ou plataformas de reversão de marcha. Apresentam a vantagem de imobilizarem pequena área horizontal, com a desvantagem de uma baixa velocidade de transporte.

a.2) Sistema de via helicoidal contínua:

Usado para jazida de grande área horizontal, em cavas profundas, este sistema se constitui numa via contínua, em hélice, apresentando lances planos e outros em declividade. O acesso é executado à medida que vão sendo extraídas as fatias horizontais, compreendidas no núcleo da hélice.

a.3) Sistema de planos inclinados e céu aberto:

Sistema aplicável a jazidas de pequena área horizontal, em cavas profundas. A inclinação dos planos vai desde a valores compatíveis com o uso de correias transportadores até a cerca de 80 graus, para o uso de equipes que trafegam sobre trilhos. O minério dos bancos é descarregado em chutes que alimentam as equipes e estes, por sua vez, basculam em chutes fora da cava, que alimentarão trens ou caminhões.

a.4) Sistema de suspensão por cabos aéreos:

Aplicável a cavas profundas e de pequena área horizontal, tal sistema, hoje em desuso, foi muito utilizado nas minas de diamantes de Kimberley. O minério é carregado em caçambas içáveis e despejado em chutes superficiais, para posterior transporte. Os cabos de suspensão se estendem sobre a cava, suspensos por uma ou várias torres especiais. Fig. 6.

a.5) Sistema de poço vertical

Um o mais poços verticais, próximos da cava, são ligados aos bancos por travessas dotadas de chutes, para carregamento de equipes que farão o transporte vertical, descarregando em silos na superfície. O sistema tem produção diária limitada, mesmo que o transporte horizontal, até aos chutes do poço, se faça por pás carregadoras. Fig. 7.

a.6) Sistema de adito inferior

Utilizável para minas lavradas em flanco ou, em casos que a topografia permite, para lavra em cava. Consiste de um adito sob o minério, associado e uma caixa de minério que se liga aos vários bancos por travessas. Do adito minério é transportado para chutes externos, por veículos compatíveis com as dimensões de sua seção.

a.7) Sistema de funil:

Consta de um poço inclinado ou vertical, na encaixante, conectado ao corpo de minério por uma travessa da qual partem subidas até varar na superfície. O minério é desmontado no fundo da cava em cones concêntricos com as subidas, comumente verticais, sendo dispensado o uso de bancos. Por estas subidas o minério atinge a travessa, indo ter ao poço, donde é içado para a superfície. Existem outros sistemas iguais, que abrangem toda a área da cava. Tal sistema foi parcialmente usado pela Meridional de Lafaiete, na lavra de manganês. Fig. 9.

b) Acessos em serviços subterrâneos:

São os mesmos vistos na exploração subterrânea (poços verticais ou inclinados e túneis), distinguindo-se daqueles mais pela finalidade que pela natureza, embora sejam, normalmente, de maiores seções, maior regularidade de tração e locação diversa dos de pesquisa.

A opção por este ou por aquele tipo de acesso, de um modo geral, pode ser assim resolvida:

b.1) Em terrenos planos ou pouco acidentados:

b.1.1) Corpos verticais ou horizontais – poço vertical, fora do corpo.

b.1.2) Corpos inclinados – poço vertical (na capa, na lapa, de transição); no plano inclinado, na lapa ou no corpo.

b.2) Em terrenos acidentados:

Poço vertical, poço inclinado ou túnel, na capa, na lapa ou no corpo.

1.3 – Divisão da jazida

A lavra de uma jazida de razoável potência, extensão e extensão em profundidade requer que se tomem unidades menores para desmonte e manuseio o material desmontado. Portanto, terminada a exploração, é necessário iniciar-se o desenvolvimento mais amplo e volumoso da jazida, tornando-a facilmente acessível, dividi-la em setores apropriados à lavra, os quais se podem então arrancar progressiva e sistematicamente, racionalizando, assim, as operações de extração.

Assim, a divisão de uma jazida formará uma unidade própria, que deverá obedecer aos seguintes requisitos:

  • Acesso fácil;

  • Transporte fácil (ferramentas, máquinas, escoramentos, pessoal, etc.);

  • Arranque independente, a ser executado por determinado número de mineiros;

  • Extração dos minérios fácil;

  • Ventilação independente (para minas subterrâneas), etc.

a) Divisão vertical da jazida:

A divisão vertical é obtida mediante planos horizontais, abstratos, denominados níveis. Poucas são as jazida que podem ser lavradas sem antes dividi-las em pisos ou níveis. Apenas as horizontais ou as de pouca potência e mergulho fogem a esta regra.

Numa lavra, a céu aberto, estes níveis correspondem aos bancos de lavra e seu distanciamento é a própria altura dos bancos. Numa mina subterrânea, os níveis são materializados por cabeceiras e travessas, ligando a via principal de acesso ao corpo, ou dentro do corpo. O espaço compreendido entre dois níveis consecutivos é denominado internível. É claro, portanto, que a designação mineira de nível corresponde aos serviços executados a partir do horizonte de referência no internível adjacente. A separação entre níveis varia de uns poucos metros até cerca de 30 m ou mais, em lavra a céu aberto e entre 15 m e 150 m, em lavra subterrânea.

Nas minas subterrâneas é comum haver nova subdivisão dos níveis, por outros planos horizontais, resultando os subníveis. Por sua vez, cada subnível, ou um nível não subdividido, pode sofrer novas divisões verticais, com alturas menores, correspondentes às atingíveis no desmonte de cada lance, denominadas tiras ou retas.Em casos mais raros, a divisão em tiras pode ser feita por planos inclinados, paralelos às paredes do corpo. São as tiras inclinadas, cujas alturas correspondem às atingíveis no desmonte de cada lance.

Os diversos níveis são designados, comumente, em ordem descente, por algarismos cardinais e, às vezes, por suas cotas. Os subníveis são designados, normalmente, pela ordem de lavra, por algarismos ordinais e, de modo análogo, são designadas as tiras.

b) Divisão horizontal da jazida:

Os bancos, em lavra a céu aberto, e as próprias tiras, em lavra

subterrânea, constituiriam unidades ainda muito volumosas para desmonte subterrâneo pois, embora limitada, a seção horizontal se estenderia por toda a largura e pela extensão do corpo, no horizonte considerado. E não só haveria muita dependência dos trabalhos de lavra numa frente única, como as necessidades normais de blendagem (mesclagem) dos produtos não se tornariam possível.

No caso de lavra por bancos, a céu aberto, os blocos ou setores de lavra costumam ser marcados a tinta na fase do próprio banco, estabelecendo-se os limites dos diversos blocos. Na lavra subterrânea a divisão é obtida por planos verticais, abstratos, ou materializados nos seus traços nos planos horizontais por galerias. Em casos mais raros esses planos podem ser inclinados, em vez de verticais. As massas de mineral delimitadas por esses planos verticais e por dois níveis sucessivos são denominados blocos quarteirões ou setores de lavras. Excepcionalmente, esses blocos podem ser delimitados por dois subníveis sucessivos, ou mesmo, por duas tiras sucessivas. Os blocos são verticalmente subdivididos em massas menores, constituindo os painéis.

No caso das minas subterrâneas, cada setor de lavra constitui uma unidade independente, com seu pessoal próprio. Além disso, os diferentes setores de lavra devem estar de tal forma dispostos, que o trabalho de um deles não vá influir nos outros. Um setor de lavra deve ser suficientemente grande para que o arranque do mineral útil aí contido reembolse todos os investimentos nele efetuados, incluindo os trabalhos e desenvolvimento. Por outro lado, não deverá ser maior que o necessário, para que o transporte não resulte demasiadamente difícil e o acesso do pessoal às frentes não seja excessivamente fatigante, nem requeira demasiado tempo.

2- Lavra

A extração industrial das substâncias minerais úteis de uma jazida (sua lavra) pode ser efetuada por trabalhos a céu aberto, por trabalhos subterrâneos ou por uma combinação de ambos.

A opção de se lavrar a céu aberto ou subterraneamente depende de se ultrapassar ou não a relação de mineração limite (relação estéril/minério limite ), número adimensional que expressa uma relação entre massas ou entre volumes.

Esta relação é um dos valores fundamentais de qualquer planejamento de lavra, bem como os denominados teores de corte (para a mesma jazida haverão teores de corte diferentes, se ela for lavrada a céu aberto ou subterraneamente, admitindo como tecnicamente viável ambos esses tipos de lavra), os teores mínimos ou marginais, etc.

A nível de toda a jazida, a opção de lavra será obtida através de análise das expressões:

ExpressãoOpção

CMs > CMca + RCe (1) Lavra a céu aberto

CMs = CMca + RCe (2) Lavra indiferente

CMs < CMca + RCe (3) Lavra subterrânea

Onde:

CMs – custo de lavra subterrânea de 1 t de minério, incluindo os custos operacionais de desmonte, carregamento, britagem do minério é transporte do mesmo até a usina de concentração;

CMca – custo de lavra a céu aberto de 1 t de minério, incluindo os custos operacionais de desmonte, carregamento, britagem e transporte até a usina de concentração;

Ce – custo de lavra do estéril, incluindo seu desmonte, carregamento, britagem e transporte até o “bota-fora”;

R – relação de mineração ou relação estéril/minério, que representa o número de unidades de estéril a remover para cada unidade de minério lavrada a céu aberto.

A condição limite é obtida da relação (2), denominada ralação de mineração limite e que vale RL= CMs – CMca.

Ce

A opção de lavra se referida, para a mesma jazida, a blocos de decisão de lavra, envolveria outras considerações, para as quais se definem:

  • Teor de corte (céu aberto):

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