Método de lavra: Longwall

(UFRGS/DEMIN - material de divulgação interna)

Longwall

Longwall

•

O Longwall é um método muito antigo, originado em minas de carvão da Europa no século XVII;

•A aplicação mais importante do Longwall

relaciona-se à mineração de carvão;

•Boa parte da produção de carvão de países como

USA, Austrália e China são obtidas por Longwall.

Longwall

•

Condições de aplicabilidade do método: Corpos estratiformes tabulares, pouco espessos, horizontalizados (inclinação até 20°); Distribuição uniforme de espessuras/teores; Alto grau de continuidade do corpo de minério; Descontinuidades geológicas (p.ex. falhas) são altamente prejudiciais ao método; Aplicável em rochas duras (minas metalíferas) e frágeis (carvão).

Longwall

•

Longwall em rochas duras: neste caso, o método deve manter a integridade do piso e do teto; capa e lapa devem ser compostas por rocha dura e competente. Suporte temporário (próximo à face) e permanente (p.ex. prumos de madeira e/ou pilares de concreto) são usados para prevenir descontinuidades no stope.

Longwall em carvão

“No longwall aplicado à mineração de carvão, não é mantida a integridade do teto imediato acima do carvão recém-minerado. Este teto deve desplacar do teto principal, separando-se em blocos e caindo no vazio deixado atrás da linha de suportes automarchantes. O processo de desplacamento é acompanhado por empolamento (aprox. 50%) e o teto imediato ocupa o vazio deixado pelo carvão minerado, atuando como um leito natural contra o qual o teto principal converge. O maior papel do teto imediato é desplacar e empolar, preenchendo o vazio minerado e retendo a convergência do teto principal, mantendo sua integridade.” Ref.: Brady & Brown, 1993, Rock mechanics for underground mining, cap.12.4.6.

LW em carvão

Longwall em carvão

Longwall em carvão

•

Condições preferidas (além das já citadas): -teto imediato do carvão constituído de folhelhos, siltitos ou outras rochas frágeis, com fraturamento suficiente para produzir desplacamento; -teto principal competente, que possa deformar sem romper sobre o teto imediato já desabado.

-piso competente para suportar o esforço produzido pelos macacos;

Longwall em carvão

•

Situações em que há vantagem na aplicação do LW em relação ao C&P: -teto ruim (frágil), inviabilizando parafusamento de teto; -grandes profundidades (p.ex. além dos 500m), provocando muita perda de carvão em pilares; -espessura reduzida de camadas de carvão.

Tipos de Longwall

•Longwall em avanço •Longwall em recuo

Longwall em avanço

Longwall em recuo

Longwall em recuo Setup room: local onde a face de longwall inicia a operação; Recovery room: local onde o longwall finaliza e os equipamentos são removidos do painel; Barrier pillar: pilares para proteger eixo principal e galerias de bleeder.

Vantagens do LW em carvão

•

Recuperação no painel maior que câmaras e pilares;

•Alta taxa de produção e produtividade - acima de

100 ton/homem/turno de “face productivity” – a mais alta dos métodos underground;

•Os menores custos de produção em minas

subterrâneas (ao lado do block caving);

• Maior facilidade de treinamento de mão-de-obra. • Adequados às más condições do teto; • Geralmente produz carvão de melhor qualidade

(menor diluição);



Vantagens ...

• Melhores condições de ventilação e controle na

eliminação de gases e poeiras;

•Bom controle de subsidência. •É mais seguro - os trabalhadores ficam todo o

tempo sob escoramento do teto.

Desvantagens

•Não opera bem em camadas de espessura

irregular;

•Paradas resultam em grande variação na produção

(alta produção / baixa disponibilidade);

•Descontinuidades geológicas (falhamento ou

problemas com o teto) podem causar longas paralizações;

•Controle de poeira normalmente difícil; •Problemas de emissão de metano em condições de

alta produção;

•Variação e intermitência na produção entre

frentes simultâneas causam sobrecarga no sistema de escoamento da mina;



Desvantagens

•Impacto nas construções da superfície

(subsidência);

•Alto investimento inicial em equipamentos; •Significativo desenvolvimento na preparação dos

painéis de lavra;

•Necessidade de um teto imediato que desabe após

a retirada dos macacos de sustentação;

•Grande demora para troca de painel; •Rock burst: problema em grande profundidade

p.ex. além dos 750m.

Equipamentos básicos do Longwall (carvão)

AFC = Armored Face Conveyor

Equipamentos do método LONGWALL em carvão

Equipamentos do método LONGWALL em carvão

Equipamentos do método LONGWALL em carvão (shearer)

Longwall em Carvão: operação

A lavra é feita com o auxílio de cortadores giratórios que vão fragmentando a camada de carvão.

O carvão cai sobre uma calha de transporte e é transferido para um transporte contínuo.

• Uma característica

muito atraente deste método é o sistema de proteção de teto que proporciona total segurança aos operadores.

• Os macacos

hidráulicos avançam à medida que a camada de carvão é lavrada, criando um espaço sem sustentação na parte de trás que cai aliviando os esforços sobre o sistema.

Após o término da mineração no painel, é necessário fazer a mudança do equipamento.

Esta mudança leva de 10 a 30 dias para ser efetuada e é feita, em média de 1 a 3 vezes por ano.

Equipamentos do método LONGWALL em carvão (plough)

Dimensões típicas de um painel de Longwall:

Extensão de painel: 900 – 5300m ; Larg. da gal. da face: 2,4 – 3,6m ; Comprimento da face: 200 – 360m ; Altura: 0,9 – 4,5m ; Espessura de corte: 80 – 800mm ; Profundidade: 60 – 800m .

Capital p/longwall:

US$ 30 milhões para equipamentos de uma face; Necessidade de grandes reservas mínimo de 50 milhões de toneladas; Produção de uma frente 2 – 6 milhões de ton / ano; Regime de trabalho de uma shearer 200 - 500 minutos/dia.

Comparação com uma frente operando com continuous miner ...

Capital de US$ 3 – 5 milhões; Produção de 0.3-0.8 milhões de t/ano; 3 continuous miners são necessários no desenvolvimento de uma frente LW; Continuous miner é flexível, podendo ser facilmente aproveitado em outras reservas.

Longwall: exemplos

• A mina de

Kuhntown (Pensilvânia) alcança uma produção de até 46.000t/d de minério, lavrando uma camada de 900mm de carvão, cortando a uma taxa de 2.700t/h.

Longwall: exemplos

Mina no Colorado opera com produção de até 4.500t/h, atingindo 22.700t/dia em uma camada de carvão de 1,07m de espessura.

A cortadeira possui potência de corte de 1.100kW, movendo se de 8 a 12m/min ao longo da face.

Longwall: exemplos



Longwall experimental na Mina Leão I – Rio Grande do Sul, década de 80.

-extensão do painel = 800m -largura da face = 70m -altura de camada = 2m

Longwall: exemplos

Equipamentos na Mina do Leão I: - 1 cortadeira de duplo tambor (300 hp), diâmetro de 1,09m; - 54 macacos hidráulicos automarchantes tipo “chock” (6 pernas, 240t de capacidade) - 1 panzer de frente 65hp, com 64m de comprimento e capac. 600t/h; - galerias laterais do painel desenvolvidas por Roadheader; - produção diária da ordem de 800t.

Longwall: Leão I

Longwall: Leão I

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Longwall em Rocha Dura

Neste caso, o método deve manter a integridade do piso e do teto; capa e lapa devem ser compostas por rocha dura e competente. Suporte temporário (próximo à face) e permanente (p.ex. prumos de madeira e/ou pilares de concreto) são usados para prevenir descontinuidades no stope.

Utilizado em depósitos metalíferos; difere bastante do Longwall para carvão.

Longwall em Rocha Dura

• A lavra avança

ao longo do strike, com o desmonte da face feito com o auxílio de explosivos. O minério desmontado é recolhido com um scraper e levado até um orepass.

Longwall em Rocha Dura

• Durante o trabalho do scraper, o teto é

escorado com suportes provisórios que são posteriormente substituídos por suportes permanentes de concreto.



Informações adicionais sobre o método LW em carvão na internet ...

Wollongong University-Austrália

www.ouw.edu.au/eng/current/longwall

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Método de lavra: Sublevel Caving

(UFRGS/DEMIN - material de divulgação interna)

Sublevel Caving

Tópicos Características do corpo mineral e do método de lavra -Desenvolvimento Produção -Equipamentos utilizados

Características do método...

No Sublevel Caving

o processo de fragmentação do e o minério é feito por explosivos (

induced caving

) minério é detonado com furação em leques ascendentes. O estéril sobrejacente deve desabar à medida que o minério é removido.

Características do corpo mineral e da encaixante

•

massivo e/ou tabular (inclinações variadas são permitidas);

•

mergulho > 50º caso não seja espesso;

•

corpo mineral competente com rocha encaixante (capa) fraturada ou fraturável;

•

lapa estável para desenvolvimento dos acessos;

•

o método requer uma estabilidade mínima para o corpo de minério, pois as galerias de subnível devem ser auto suportantes, podendo receber atirantamento rotineiro;

•

significativa diluição, muito sensível à pouca fragmentação;

Características do corpo mineral e da encaixante

•

superfície passível de subsidência;

•

a rocha da capa deve acompanhar o minério numa derrubada contínua, produzindo subsidência na superfície. A condição ideal é que a encaixante fragmente-se em blocos maiores que o minério desmontado, para facilitar a separação no fluxo ao drift de extração.

Alternativas de design para mergulhos e espessuras variadas do corpo de minério

C

orpo de minério tabular e espesso faz com que todas as galerias de produção estejam sempre no minério, evitando leques de perfuração incompletos (perda de minério), galerias abertas no estéril (problemas no suporte do teto e gastos), perdas junto à la pa.

Alternativas de design para mergulhos e espessuras variadas do corpo de minério Perdas de minério

Design: transverse sublevel caving – para corpos espessos

Design: transverse sublevel caving

neste caso, as galerias de produção (drifts) são perpendiculares ao strike do minério; as recuperações de lavra são maiores que no layout longitudinal.

Design: longitudinal sublevel caving – para corpos estreitos e com mergulho acentuado

Desenvolvimento no Sublevel Caving

O método exige significativo desenvolvimento, sendo parte em minério (em minas de alta produção, 6% do minério total extraído vem do desenvolvimento). O custo/ton de minério no desenvolvimento é várias vezes maior que na produção. Deve-se maximizar produção e minimizar desenvolvimento. O corpo de minério é dividido em painéis cuja altura varia de 50 a 250 m de altura, dependendo da escala de produção e da reserva por metro vertical.

Cada painel é dividido em subníveis espaçados de 20 a 30 m (aumentando o espaçamento entre subníveis minimiza-se o desenvolvimento), que serão lavrados sucessivamente no sentido descendente.

Desenvolvimento no Sublevel Caving

O nível inferior do painel é caracterizado por uma galeria principal de transporte, que serve a todos os “orepasses”, ligando-se às instalações do poço de extração. O acesso aos subníveis é feito por uma rampa situada entre as extremidades do corpo de minério. A rampa é ligada à galeria de transporte de cada subnível. Esta galeria de transporte de cada subnível deve acompanhar o contato da lapa a uma distância de 15 a 20 m.

Desenvolvimento no Sublevel Caving

No

transverse sublevel

, crosscuts atravessam o depósito, indo até o hanging wall; o desenvolvimento fica no footwall. Iniciando se na galeria de transporte, são abertas galerias de produção distantes centro-a-centro de 15 a 25 m , paralelas entre si, estendendo se até o contato com a lapa. Possuem dimensões (larg x altura) 5x4 m; 6x5 m; 7x5 m. Das galerias de subnível, o minério logo acima é perfurado com longholes e furação em leque.

Produção no Sublevel Caving

A produção tem início quando as galerias de um subnível alcançam o contato posterior.

Essas galerias não entram em produção em geral ao mesmo tempo, mas não devem recuar de forma desordenada. Em algumas minas adota se o recúo de modo que as suas extremidades estejam grosseiramente contidas em um plano.

Em outros casos,o recúo é feito de forma que as galerias de produção mais distantes dos “orepasses” sejam as primeiras a chegarem a galeria principal.

Uma das maneiras de iniciar o desmonte é criar uma face livre (slot de alívio) com um padrão de furação ascendente até uma inclinação de aprox. 80º a 90º.

Outra maneira é abrir o slot a partir de um raise.

Produção no Sublevel Caving (...continuação)

Equipamentos utilizados para perfuração de produção (ascendente): carretas com 2 lanças, com hastes seccionadas e coroas de até 115 mm. Atualmente, as perfuratrizes utilizadas são eletro-hidráulicas e DTH’s.

A furação visando a produção é efetuada na forma de leques irradiados das galerias do subnível. Os furos feitos são longos (até 50 m de comprimento) e utiliza-se neste processo perfuratrizes “longholes”.

O carregamento é feito por dispositivos pneumáticos. ANFO é o explosivo mais comum. No caso de explosivos encartuchados, utiliza-se um dispositivo semelhante, dotado de lâminas para romper o cartucho.

Produção

LHD’s realizam o carregamento, transporte e descarga final do minério nos “orepasses”, sendo os subníveis projetados para a melhor eficiência das carregadeiras.

As operações de perfuração e de carregamento são executadas independentemente e em níveis diferentes.

Devido ao grande número de galerias de subnível há muitas frentes de produção O consumo de explosivo é alto, devido ao fato do desmonte ser realizado contra a massa de rocha fragmentada.

Equipamentos de desenvolvimento e produção

Produção

Deve se ter cuidado na retirada do minério dos drawpoints (é preciso controlar teores nos pontos de carga): -retirada de pouco material provoca baixa recuperação; retirada de muito material provoca diluição excessiva.

Há um teor de corte determinado abaixo do qual não se remove mais minério no crosscut e deve-se detonar novo leque.

No projeto dos drifts de produção, o Sublevel Caving utiliza os princípios do “escoamento gravitacional”

do minério desmontado, com subseqüente desabamento das rochas encaixantes.

Abordagens usadas para a questão de escoamento gravitacional: A modelos físicos em escala B-experimentos de campo em escala real C modelos matemáticos/numéricos.

As soluções encontradas até o momento não são totalmente satisfatórias do ponto de vista da otimização do escoamento gravitacional do minério.

A-

Exemplo de teste com modelos físicos em escala:

Estes modelos são os mais antigos, feitos com partículas (p.ex. areia), escoando em recipientes de pequeno tamanho.

Dois fatores importantes relacionados com diluição e recuperação de minério (*) : - Largura (c) da galeria de extração; - Afastamento (V) entre leques de produção

.

(*) Ver artigo: Theory and pratice of very-large-scale Sublevel Caving. Underground Min. Methods: Eng. Fundamentals and International Case Studies, 2001, W.A.Hustrulid & R.Bullock. Chapter 46, p.381-384.

Largura (c): A galeria de produção deve ser tão larga quanto possível; Quando o teto da galeria é côncavo, o escoamento de minério é bastante centralizado e ineficiente nas laterais, exigindo galerias mais próximas. A quantia de minério fora do alcance das LHD’s aumenta com o acréscimo da altura da galeria de produção. Portanto, a altura deve ser tão baixa quanto possível.

Exemplos de configurações antigas de galerias de produção ...

B-

Experimentos em escala real:

São executados diretamente em minas subterrâneas, onde colocam-se marcadores ( a detonação.

markers

) numerados, para serem recuperados e contados após

Um experimento recente mostra que o fluxo de minério é formado principalmente pelo material acima do drawpoint, mas ele não é muito previsível.

(Quinteiro, C R, Larsson, L and Hustrulid, W A., 2001. Theory and practice of very large scale Sublevel caving. Underground Min. Methods- Eng. fundam. and Intern. Case Studies SME)

Experimentos em escala real:

Recentemente, minas de Sublevel Caving têm aumentado o espaçamento lateral entre drifts e o intervalo entre subníveis.

Isto tem aumentado a produção, mas também aumentado a diluição.

Existem ainda várias questões pendentes sobre qual o melhor design de produção neste método.

C-

Modelos matemáticos/numéricos:

Existem diversos modelos numéricos sendo pesquisados para explicar a influência das variáveis principais do método. Entre os principais há o PFC – código numérico desenvolvido pelo grupo Itasca desde a década de 1990. PFC = Particle Flow Code.

Princípios de escolha da configuração das galerias de produção:

-

a idéia de minimização de custos de produção leva a empregar o máximo espaçamento vertical entre subníveis (atualmente em torno de 30m);

-

fator fundamental para obter máximo espaçamento entre subníveis … capacidade de perfurar e carregar furos longos, retilíneos e de grande diâmetro;

-

o maior diâmetro de furo possível, que permite perfuração e carregamento, é o ideal (o máximo hoje é 115mm);

Princípios de escolha da configuração das galerias de produção

:

-

galerias grandes (7x5m, p.ex.) permitem o uso de hastes de perfuração longas e furos mais retilíneos (poucas hastes fornecem maior rigidez à coluna de perfuração). Há projetos de leques com furos de até 50m de comprimento;

Princípios… -

distância entre planos de leques (B): depende do diâmetro do furo (D) e do tipo de explosivo. Estimativa inicial para ANFO … B = 20 D.

Para explosivos de maior energia … B = 25 D.

Assumindo D=115mm e emulsão como explosivo, tem-se B ≈ 3m.

Princípios… -

Número de furos no leque: deve se seguir a relação S/B ≈ 1,3 ; onde S é a distância entre as extremidades de furos vizinhos em um mesmo leque. No presente caso (B=3m), S é 4m.

Princípios… -

Intervalo entre subníveis: é escolhido baseado na máxima capacidade de perfuração e na capacidade de manter o alinhamento satisfatório dos furos.

Como exemplo, assume-se 25m.

Princípios… -

Espaçamento lateral entre galerias de produção: faz se um ângulo de 70 figura A1 no próximo slide).

o entre o canto superior da galeria de referência e o ponto médio da galeria do subnível logo acima (este é o ângulo de mínima movimentação teórica esperada para o minério detonado). O espaçamento centro-a-centro resultante entre galerias laterais é aprox. 22m (ver Esta configuração inicial (Figura A1) foi adaptada na década de 1990 para tornar-se mais prática do ponto de vista operacional (Figura A2).

Figura A1 Figura A2

Princípios… -

Para a adaptação: efetuam-se furos laterais com 55 o de inclinação. Função destes furos … fragmentar o minério que encontra-se na inclinação aproximada de 70 o e reduzir o comprimento dos furos centrais (mais longos) do leque. Furos com inclinação menor que 55 o são difíceis de carregar com explosivos, devido ao ângulo de repouso do minério no drawpoint.

Princípios… -

Os leques podem ser verticais ou inclinados (geralmente usa-se α de 70 a 80 o com a horizontal). A maior inclinação melhora a estabilidade do teto do drawpoint e facilita o acesso para carregamento dos furos com explosivo.

Vantagens

Alta taxa de produção; Muitas e eficientes frentes de lavra simultâneas; Possibilidade de alto grau de mecanização; Método seguro para operadores.

Desvantagens

diluição pode ser alta (15-30%) e recuperações moderadas (75-85%); subsidência na superfície; -consumo elevado de explosivos; -alto custo de desenvolvimento; grande intensidade de furação e desmonte para gerar um produto granular adequado para fazer fluir o minério; -o controle do teor de cut-off pode resultar em baixa recuperação de minério.

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Método de lavra: Block Caving

(UFRGS/DEMIN - material de divulgação interna)

Block Caving

Block Caving*:

Método no qual volumes de rocha são deixados sem sustentação e sofrem abatimento sob o peso fragmenta-se fraturamento e o escoamento do obtidos por resultantes de próprio; a rocha sobrejacente juntamente com o minério. O minério são ação da gravidade e por esforços tensão tectônica e litostática.

* Tradução: Abatimento por blocos.

Block caving

Block caving

Evolução histórica do método…

Final do séc. xix:

block caving aplicado em minas de ferro em Michigan-USA;

Início do séc. xx:

block caving aplicado nos USA para minério de ferro e cobre em estados do lado oeste;

Década de 20:

block caving inicia no Canadá e Chile;

Década de 50:

block caving inicia no sul da África, em minas de diamante e asbestos;

Evolução histórica do método…

Início da década de 60:

veículos LHD desenvolvidos para mineração subterrânea;

1970:

LHD’s usadas com block caving na mina El Salvador, Chile;

1981:

panel caving mecanizado introduzido no minério primário de El Teniente, Chile;

Anos 90:

Planejamento de nova geração de minas com maior altura de bloco e corpos de minério mais resistentes (p.ex. Northparkes, Palabora).

Minas em operação, fechadas e planejadas usando o método…

Dados de algumas minas que usam block caving ...

Condições do depósito resistência do minério: fraca a moderada, preferivelmente minério macio ou friável com fraturamento intenso; resistência da encaixante: similar ao minério, interface distinta entre minério/estéril; mergulho: verticalizado é melhor, mas pode ser plano se o depósito for espesso; forma: grande extensão em área e grande espessura (>30 metros); distribuição uniforme e homogênea de teores (método adequado a baixos teores); -profundidade: moderada (>500m e <1200m).

Princípios do método… No método block caving, o minério é movimentado por abatimento (caving) para uma cavidade formada quase sempre sem o emprego de perfuração e detonação. Furação e desmonte são usadas no estabelecimento do “realce” inicial.

A base do minério é escavada removendo sua sustentação, isto resulta no fraturamento do minério que migra para o vazio realçado e de onde é, a seguir, removido.

Metodologia do block caving: -desenvolver, abaixo do painel a ser minerado, um layout de extração de minério; acima do nível de extração, um horizonte de “undercut” (realce) vai proporcionar a face livre inferior ao corpo de minério, ocasionando o desabamento; pilares temporários no horizonte de “undercut” são removidos e o colapso do minério inicia; o minério abatido empola e preenche o vazio do “undercut”;

-remove-se material fragmentado no horizonte de extração, induzindo fluxo de minério e perda de suporte do minério ainda não-abatido que também fica sujeita ao desabamento; progresso vertical do “caving” está relacionado com a extração de minério fragmentado e seu empolamento.

Durante o fluxo do minério fragmentado há redução do tamanho dos blocos.

Fragmentação primária é feita por processo mecânico natural, com vantagem em termos de custos. Às vezes usa-se explosivos na produção, fazendo furos longos e espaçados para induzir fraturamento.

Questões básicas de geomecânica para o método: 1. caveability 2. mine design 3. fragmentação e controle de extração 4. subsidência associada

1.Caveability: O processo ainda não é muito bem entendido, mas sabe-se quais os principais fatores envolvidos.

O caving é definido principalmente pela qualidade da rocha (RMR, Q, etc.) e seu raio hidráulico – RH.

O requisito básico para o método funcionar é que o abatimento (caving) ocorra. O abatimento do minério é resultado da ação da força da gravidade, sendo influenciado por: padrão de fraturamento do meio...

para bom fraturamento, pelo menos 2 famílias de juntas sub verticais cruzadas entre si e 1 família horizontal;

distribuição de tensões no domínio a ser minerado.

Não é fácil prever se ocorrerá abatimento, nem qual a fragmentação resultante.



Uma regra prática: para um corpo de minério ser passível de abatimento, aprox. 50% dos fragmentos devem ter dimensão máxima de 1,5m.

Há várias classificações geomecânicas para fazer a previsão de caving e fragmentação. As mais usadas: sistema RMR, sistema Q, classificação de Laubscher(1981) .

Parâmetros geomecânicos verificados em algumas minas :



Palabora Mine (cobre) na África do Sul … MRMR entre 57 70, o qual está entre os mais altos valores para block caving (este método não é aconselhado quando MRMR > 50).



Henderson Mine (molibdênio) em Denver- USA … com RMR de 27 a 60.



Northparkes (cobre ouro) na Austrália … apresenta RMR entre 33-54, para o Lift 1 (parte superior do corpo de minério).



El Teniente, Chile … MRMR entre 55-74, para várias litologias da área de lavra (andesitos, dioritos, brechas).

Obs.: Classificação RMR -Desenvolvida por Bieniawski -Varia de 0 – 100 Principais parâmetros: RQD (Rock Quality Designation) Espaçamento entre descontinuidades Resistência à compressão uniaxial da rocha Qualidade das descontinuidades Presença de água no maciço rochoso Orientação das descontinuidades em relação a orientação da escavação Classificação MRMR (desenv. por Laubscher; pag. 413 SME book) Similar ao RMR, porém inclui stress induzido por mining and blasting no cálculo do parâmetro MRMR.

2.Design de mina: Elementos principais no estabelecimento do layout de mina … 2.1. Possível divisão da área a ser minerada divisão em blocos separados por pilares de segurança, a serem minerados sequencialmente; divisão em blocos sem pilares, com mineração contínua.

2.2. Seleção do sistema de extração de minério O sistema de extração é complexo, de preparação demorada e onerosa. Usualmente requer vários anos de trabalho até ser colocado em produção.

a)sistema tradicional por gravidade; b)sistema por slusher; c)sistema por LHD ´s.

a)sistema tradicional por gravidade - ideal para minérios muito fragmentados;

•

sistema de carga e transporte desenvolvido sob cada bloco

•

são abertos orepasses e finger raises com grelhas

•

no nível das grelhas a fragmentação é controlada

•

finalmente é feito o realce sob o bloco onde inicia a fragmentação e migração do minério através do undercut e grelhas até o nível de transporte.

Sistemas de extração de minério por gravidade

Sistemas de extração de minério por gravidade

b)sistema por slusher para minérios medianamente ou pouco fragmentados;

•

o desenvolvimento é simplificado pela omissão do nível das grelhas. Os cones de migração de minério ligam-se diretamente aos pontos de descarga.

•

o elevado desgaste nos pilares de descarga requer revestimento muito resistente em concreto.

Sistemas de extração de minério

c)sistema por lhd ´s - sistema mais moderno, para minério pouco fragmentado.

Oferece maior produtividade, design mais simples do drawpoint, elimina a necessidade de um orepass para cada drawpoint, porém precisa de área de galeria maior (custos de escoramento!) devido ao tamanho dos equipamentos.

Sistema de extração de minério por LHD’s

Vista isométrica de um sistema de extração de minério por LHD`s :

Vista em planta do nível de extração de minério para um sistema com LHD`s :

Drawpoints

2.3. Localização das instalações permanentes O block caving é usado geralmente em rochas de baixa resistência, mas os desenvolvimentos e aberturas de produção (drawpoints, etc.) devem ser mantidos em locais onde a rocha possui melhor qualidade.

2.4. Outros aspectos importantes … tamanho de drawpoint, espaçamento

(fragmentos pequenos implica em drawpoints mais próximos)

, geometria dos pilares, seqüência e direção de mineração.

Parâmetros típicos de projeto …

Parâmetros típicos de projeto …

3.Fragmentação e controle de extração: A fragmentação é difícil de prever e influi na escolha do sistema de extração de minério e no espaçamento entre drawpoints.

A taxa de extração de minério afeta a fragmentação: extração muito rápida ...

extração muito lenta ...

extração muito rápida pode criar espaços vazios nas proximidades da superfície do realce; os fragmentos de minério tornam-se maiores pois sofrem menor carga imposta pela massa de material desabado sobrejacente; para melhor fragmentação a altura da pilha de minério desabado deve ser maximizada; extração muito lenta pode provocar compactação do minério e reestabelecer, localmente, estruturas estáveis.



Modos de observação de progresso do caving: ver SME Min.Eng. Handbook, 1992, pg.1820.



Acidente em Northparkes (1999) por colapso repentino do minério em processo de abatimento.

Exemplos de fragmentação obtida em algumas minas ...

Mina

Grace Urad Clímax El Salvador Bell Mine Com rastelamento Com Trav Carregamento

Tamanho do fragmento médio D 50 mm

1.500 700 350 Minério fino

Espaçamento entre os pontos de drenagem (m)

6,0 x 9,0 9,0 x 9,0 10 x 10 7,6 x 7,6 12,2 x 12,2

Exemplos de fragmentação inferida a partir de testemunhos de sondagem ...

Tipos de fragmentação:

•

In situ …

representada pelos blocos que estão naturalmente presentes na rocha antes das atividades de mineração; •

Primária …

representada por blocos na vizinhança da cavidade de abatimento e que separam-se do maciço intacto quando o abatimento é iniciado; •

Secundária …

ocorre quando os blocos de fragmentação primária movem-se para os drawpoints.

Exemplos de fragmentação observada em drawpoints:

Northparkes E26, Austrália Esmeralda Sector, El Teniente Mine, Chile

Distribuição cumulativa de fragmentação verificada

em Premier Mine, South Africa:

4.Subsidência associada: a subsidência é descontínua e afeta grandes áreas da superfície; a geometria final da área subsidente é bastante variada, dependendo de ...

resistência do minério; resistência do overburden; presença de feições estruturais significativas (diques, falhas, p.ex.); profundidade da mineração; declividade natural da superfície.

Exemplos de subsidência - kimberlitos na África

Exemplos de subsidência – Mina El Salvador, Chile

Exemplos de subsidência – San Manuel Mine, USA

Vantagens do Block Caving

•

taxa de produção maior que qualquer outro método subterrâneo ñ-carvão

•

alta produtividade

•

menor custo de produção dos métodos subterrâneos, ao lado do Longwall (p.ex. custos de produção de U$ 6.0/t na Premier Mine-South Africa)

•

Alta recuperação ( 90% ou mais), mas com diluição significativa

•

a produção (não o desenvolvimento!) é executado por abatimento; i.e. não há necessidade de furação e detonação

•

pode ser altamente mecanizado

•

boa ventilação e segurança para operários

Desvantagens

•

desmoronamento e subsidência em larga escala

•

alta diluição

•

o controle da retomada é crítico para o sucesso do método

•

o desenvolvimento é lento

•

alto custo de operações de suporte

•

abatimento e fragmentação difícil de predizer e controlar

•

método com pouca flexibilidade e não seletivo

•

possibilidade de oxidação do minério devido o longo tempo de percolação de água

Referências importantes …

-the International Caving Study (ICS) Stages I and II (ICS II sponsors: Codelco Chile, De Beers Consolidated Mines, LKAB, Newcrest Mining Limited, Northparkes Mines, Rio Tinto Technical Services, Sandvik Tamrock, WMC Resources Limited); -the ICS I monograph,

Block Caving Geomechanics

, published by the JKMRC, 2003;

-Proceedings, MassMin 2000

, Brisbane;

-Proceedings, MassMin 2004

, Santiago, and PowerPoint presentations made to that conference;

-Rock Mechanics for Underground Mining

, 3rd edition, by B H G Brady and E T Brown, 2004; -Block Caving Geomechanics by E T Brown; -trabalhos individuais de G P Chitombo, B A Eadie, G E Flores, N J Harries, E Hoek, A Karzulovic, D H Laubscher, A Logan, A Moss, I A Oñederra and I Ross.

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