Transcript Sublevel Stoping

Método de lavra:
Sublevel Stoping
(UFRGS/DEMIN - material de divulgação interna)
Sublevel Stoping
Sublevel Stoping
Considerações sobre o método:
-o sublevel stoping é considerado um método
de extração de média a larga escala;
-outras denominações para o método
(variações): bighole open stoping, long-hole ou
blasthole stoping.
Sublevel Stoping
Condições do depósito para aplicação:
-resistência do minério: moderada a alta;
-resistência da encaixante: moderada a alta;
-forma: tabular ou lenticular, espesso (6 – 30m) e
extenso longitudinalmente;
-mergulho: > 45o, preferivelmente 60o – 90o;
-boa uniformidade de teores e espessuras de
minério;
-profundidade
do
depósito:
moderada,
preferivelmente < 1,2km.
Sublevel Stoping
Sublevel Stoping
Duas versões são comuns para o método:
-usando furação em leque (ring-drilling version) na
produção, com furos de pequeno diâmetro (2-3”). Aqui,
apenas o drift do subnível precisa ser aberto durante os
trabalhos no stope;
-usando furação paralela (parallel drilling) na
produção, com furos de grande diâmetro (até 7,5”) e
maior comprimento. Deve-se abrir um slot horizontal para
o posicionamento da perfuratriz. Isto é feito alargando o
drift do subnível em toda a largura do stope.
Furação em leque
Furação Paralela (multilevel blasthole stoping)
Figura 2
Painel alto: Bighole open stoping
Animação de atividades de desenvolvimento e
produção no Sublevel Stoping:
\vídeos\sls.exe
Características do Método Sublevel Stoping
Vantagens
- Moderada a alta produtividade por homem-turno
- Moderado custo de lavra (relat. = 0.4)
- Moderada a alta taxa de produção
- Apropriado à mecanização
- Baixa exposição a condições inseguras
- Possibilidade de operações unitárias simultâneas
- Razoável recuperação (75%); diluição moderada
(até 20%).
Características do Método Sublevel Stoping
Desvantagens
- Desenvolvimento lento e complexo e com alto
custo (porém parte é feito em minério)
- Método não seletivo
- Furação de produção longa requer alinhamento
cuidadoso (pequeno desvio nos furos)
- Grandes desmontes que podem causar
vibrações excessivas, deslocamentos de ar e
danos estruturais.
Sublevel Stoping
Considerações
 o principal critério para aplicação do método é
haver minério e encaixante competentes, limites
regulares para o minério e inclinação do footwall
que exceda o ângulo de repouso do minério
fragmentado (>50o, em geral).
Sublevel Stoping
-drill, blast e loading são feitas
independentemente;
-grande parte do minério é removido do stope à
medida que este vai sendo detonado, deixando o
stope aberto.
-a recuperação pode chegar a 100% se os pilares
puderem ser recuperados;
O método Sublevel pode operar com (fig. abaixo) ou
sem recuperação de pilares.
Sublevel Stoping
-desenvolvimento:
rampas e shafts no footwall,
vias de transporte de minério na base do
stope, em minério ou estéril;
raises ascendentes são abertos para conexão
com o nível superior e permitir ventilação;
Sublevel Stoping
-opções de desenvolvimento:
overhand ...
underhand ...
Sublevel Stoping
sublevel overhand
Sublevel Stoping
underhand
Sublevel Stoping
underhand
Sublevel Stoping
Slot:
é um espaço destinado à expansão da rocha
por onde começa a extração no stope do
sublevel convencional. O slot vai do nível de
extração ao teto do stope. É aberto a partir de
um slot raise, podendo ser executado de várias
maneiras (raising convencional, raise boring,...).
Slot inicial 
Sequência de desenvolvimento
no stope
slot raise
Desenvolvimento do
slot…
Stope em produção…
Configuração dos stopes
A geometria dos stopes e pilares deve
adequar-se à distribuição espacial de minério.
A posição e forma dos pilares será
determinada por dados geotécnicos e modelos de
mecânica de rochas para o maciço. A altura do
stope normalmente não excede 150 metros.
Preenchimento posterior (backfill) dos stopes
pode ser feito para melhorar suporte das paredes e
recuperação dos pilares. Cablebolts também são
usados.
Configuração dos stopes
Inclinações intermediárias do stope podem provocar
problema de estabilidade no hangingwall e diluição.
Configuração dos stopes
A definição do volume total e forma dos stopes é de grande
importância para o método SLOS. Stopes maiores em geral
apresentam maior produtividade, porém com maior risco de
instabilidade e com acréscimo de diluição.
Uma das opções mais usadas para dimensionamento de
stopes é a abordagem empírica denominada “stability graph
method”.
Neste método, a estabilidade de um stope aberto é expressa
em função de dois parâmetros: Raio Hidráulico (RH) e número de
estabilidade N’, ambos relacionados com o teto ou parede lateral da
escavação.
Referências para o “stability graph method”:
The stability graph method for open-stope design; Underground Min.
Methods: Eng. Fundamentals and International Case Studies, 2001,
W.A.Hustrulid & R.Bullock; Chapter 60, p. 513-520.
Configuração dos stopes...
O Raio Hidráulico de uma face ou parede lateral do stope é igual a
área superficial da face dividida pelo seu perímetro.
RH = Área / Perímetro
O número de estabilidade N’ é obtido a partir de:
 Q é o índice de classificação geomecânica do NGI (Instituto Geotécnico da
Noruega).
Configuração dos stopes...
Gráfico de estabilidade: os valores calculados para RH e N’
definem se uma face específica será estável, instável ou sofrerá
abatimento (caving).
Configuração dos stopes...
Parâmetros de ajuste A, B e C:
Configuração dos stopes...
Exemplo de uso de método:
Considere uma situação onde stopes são escavados em
rocha competente (RQD=60), com quatro conjuntos dominantes de
juntas (Jn=15), os quais são planares e sem alteração (Ja=1.0;
Jr=1.0). O minério apresenta resistência à compressão uniaxial de
120 MPa, enquanto que o máximo stress é 24 MPa (determinado por
modelos numéricos). A face crítica a ser analisada é apresentada no
próximo slide. O conjunto de juntas crítico forma um ângulo de 85o
com a face do stope, que possui dimensões de 15m x 38m .
Parâmetros de ajuste:
Fator A = 0.45;
Fator B = 0.85;
60 1.0
N' 
 0.45 0.85 7.0  10.7
Fator C = 7.0.
15 1.0
HR 
38 15
 5 .5
30  76
Configuração dos stopes...
O ponto (N’, HR) no gráfico de estabilidade apresenta-se no
limite entre as zonas estável e instável, o que indica que o raio
hidráulico 5.5 representa a máxima dimensão prudente a ser
aplicada ao stope.
Configuração dos stopes...
O ponto (N’=10.7; HR=5.5) no gráfico de estabilidade
Configuração dos stopes
Se o stope apresenta uma configuração que indica
grande possibilidade de abatimento, existem alternativas de
projeto para torná-lo mais estável.
Exemplo: diminuir seu volume ou deixar pilares no interior do
stope ...
Configuração dos stopes
Outra alternativa para melhorar a estabilidade: reforçar
a(s) face(s) do stope com cablebolts ...
Os stopes podem também receber enchimento (backfill)
após a extração do minério.
Enchimento dos stopes* ...
Serve para alívio e redistribuição de tensões no maciço.
Ao serem deixados vazios, os stopes podem iniciar um processo
de caving, que quando iniciado é dificil de parar e muito da infraestrutura de mina e reservas podem ser perdidas.
Os enchimentos comuns são CHF (cemented hydraulic fill) e
Paste Fill. Uma vantagem do paste fill é que há pouca água para
drenar, comparando com CHF.
*Sloane, L., 2010. Sublevel open stoping: design of the O640, L651 and N659 sublevel open
stopes in the 3000 orebody of the Mount Isa copper mines, Queensland, Australia.
Department of Mining, University of Pretoria.
Enchimento dos stopes ...
Uma vez que o stope está vazio, ele é bloqueado na parte
inferior, com a construção de barricadas (bulkheads) .
É também equipado com drenos que conectam-se com a parte
interna do stope e permitem a drenagem da água.
O enchimento do stope em curto período de tempo produz
grandes pressões nos bulkheads, que podem romper-se, com
risco para instalações e pessoal.
Paste fill é mais seguro pois em caso de ruptura de bulkheads o
material espalha-se por menores distâncias, devido à menor
quantia de água na composição.
Configuração dos stopes
Para verificar as diferenças
entre
volume
do
stope
projetado/realizado
e estimar a
diluição
envolvida
no
processo,
existem hoje os dispositivos CMS
(Caving Monitoring System) .
São dispositivos laser que fazem uma
varredura do vazio interno do stope.
Uma definição para diluição:
Diluição = (ton estéril produzido) / (ton de minério
planejado)
Configuração dos stopes
O número de stopes, dimensões
e seqüência de mineração devem
relacionar-se
à
produção
diária
programada de tal modo que bastem
60% a 80% dos stopes desenvolvidos
para cumprí-la.
Os stopes restantes devem estar
disponíveis para produção se algum
dos stopes planejados estiver fora de
ação.
Stopes extras também proporcionam
flexibilidade para manter relativamente
constante o teor de alimentação da
planta.
Vista interna de um stope já lavrado 
Drawpoints
Extraído de:
Wise,J.J., 1982, “Loading and hauling equipment for
use in caving and sublevel stoping”. Design and operation
of caving and sublevel stoping mines. p.683-691.
Drawpoints são elementos básicos de desenvolvimento
usados nos métodos sublevel stoping, sublevel caving,
block caving, shrinkage, VCR e outros.
Podem estar posicionados:
-nos subníveis de produção, quando usa-se sublevel caving;
-na base do nível ou do corpo de minério, quando usa-se
block caving, sublevel stoping e VCR.
Drawpoints
Sublevel Stoping
Equipamentos predominantes para carga e transporte
usados em drawpoints até a década de 50:
-scrapers/slushers
-overshot loaders
-transporte sobre trilhos.
Características destes equipamentos:
-mudança demorada de um local de operação para outro,
podendo levar à baixa utilização;
-equipamentos desenhados para operar em planos
horizontais, que devem ser interligados por raises.
Raises são caros e inadequados para mover
equipamentos de grande porte.
Sublevel Stoping
Após a década de 50:
-rampas de acesso entre níveis, com uso de equipamentos
sobre pneus (LHD’s) e de maior produtividade, para
carga/transporte de minérios, pessoal e materiais.
-furação longa e de grande diâmetro, ocasionando a
mecanização do desenvolvimento de estruturas do
drawpoint.
Conseqüências do uso de equipamentos sobre pneus:
-necessidade de galerias com maior seção, pois os
equipamentos são maiores;
-desenvolvimento de rampas em espiral onde o declive deve
ser escolhido criteriosamente;
-manutenção de rodovias, drenagem, melhor ventilação e
manutenção mecânica mais técnica.
Sublevel Stoping
As LHD’s:
-permitiram o desenvolvimento de rampas de
acesso mais inclinadas (menores custos de
desenvolvimento) e proporcionaram melhor
utilização dos equipamentos;
-usadas junto com perfuratrizes sobre pneus,
simplificam o desenvolvimento dos drawpoints,
reduzindo o tempo de execução (ver figs.
próximo slide).
Sublevel Stoping
Fatores básicos para o sistema sobre pneus:
-drawpoint drifts com largura suficiente para LHD’s;
-ventilação adequada para diesel;
-grande intervalo entre drawpoints;
-sistema de transporte longo em cotas variadas, ou
orepass levando ao sistema de transporte longo
em cotas inferiores;
-vários locais de trabalho distantes (para máquinas
diesel).
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Método de lavra:
Shrinkage stoping
(UFRGS/DEMIN - material de divulgação interna)
Shrinkage stoping
Método de configuração em stopes
no qual o minério é removido em fatias
horizontais, de baixo para cima. Parte do
minério detonado é deixado acumulado
até o stope ser completamente minerado.
O minério fragmentado é então totalmente
removido.
Shrinkage
Shrinkage
Shrinkage
• Método de lavra ascendente
• O minério desmontado é usado temporariamente como
enchimento para sustentação das paredes do stope e
plataforma de trabalho para os mineiros.
• Em geral a perfuração é feita sobre o minério desmontado
utilizando perfuratrizes manuais (jacklegs).
• O minério desmontado permanece dentro do bloco até que
este atinja seu limite superior. Por causa do empolamento,
30 a 40% deve ser retirado pelos chutes ou drawpoints para
criar espaço para o próximo desmonte.
• O espaço entre o minério desmontado e o teto a desmontar
é de 1,8m a 2,2 m.
• O Shrikage em geral é utilizado em corpos verticais ou
subverticais com espessura entre 2 e 20 m. Nos corpos
de maior potência, os blocos podem ser dispostos
transversalmente.
•As entradas para os mineiros são feitas a partir de
chaminés laterais ao bloco.
• Dependendo das qualidades mecânicas da rocha, a
distância entre níveis varia de 30 a 90 m e entre pilares
laterais 30-100 m. Os drawpoints são dispostos a cada
7-10 m.
Vantagens:
- Permite lavrar corpos estreitos.
- Baixo custo de desenvolvimento
- Equipamentos simples para perfuração e
carregamento.
Desvantagens:
- O minério desmontado permanece como
material de enchimento.
- O controle do teor do minério pode ser difícil.
- Não é um método de alta produção.
- Problemas de segurança de pessoal que
trabalha dentro do stope.
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Método de lavra:
Vertical Crater Retreat (VCR)
(UFRGS/DEMIN - material de divulgação interna)
VCR - Vertical Crater Retreat
Introdução
 Vertical Crater Retreat (VCR) ou Vertical
Retreat Stoping utiliza furação paralela,
vertical, descendente e cargas esféricas
concentradas para fragmentar o minério
(desmonte por crateramento);
 O avanço do desmonte no stope é de baixo
para cima;
 O minério é recuperado na parte inferior do
bloco;
 Parte do minério detonado permanece no
stope servindo como suporte.
Aplicação
 Em corpos de mergulho acentuado
(condições iguais às consideradas para
o método Sublevel Stoping).
 Exige menos estabilidade da rocha
encaixante;
 Stopes podem receber backfill após a
extração do minério.
Seqüência de desenvolvimento dos stopes...
• Galerias de transporte são escavadas ao longo
do corpo de minério, no nível dos drawpoints;
• Arranjo de drawpoints é criado na porção
inferior do stope;
• Stope é realçado (undercut);
• Acesso superior (overcut) é escavado para
permitir furação e carregamento de
explosivos.
Ver ilustrações no arquivo ...
\complementos\vcr\grandtargetmine.ppt
Produção
• Furação a partir do nível superior.
• A detonação desmonta fatias
ascendentes a partir do fundo do bloco.
• É retirado minério suficiente para abrir
espaço para o próximo desmonte.
Produção
• Geometria da carga de explosivos:
L:D ≤ 6:1 (comprimento:diâmetro)
• A furação é de grande diâmetro (DTH
ou tophammer – 100 a 165mm) e
preferencialmente vertical;
Produção
• O método possibilita redução no
desenvolvimento em relação ao SLS
- não precisa fazer o slot inicial do stope
-furação mais longa
• A razão de carga e a fragmentação
do minério são maiores que no
blasthole stoping
Vantagens
 Altas taxas de produção; boa
recuperação.
 Apropriado à mecanização.
 Método seguro com boa ventilação.
Desvantagens
 Requer extensa preparação e
desenvolvimento.
 Perfuração complexa e onerosa.
 Minério retido no bloco até o desmonte
final.
 Nas detonações de produção há risco de
danos às paredes dos stopes.
VCR
A técnica de crateramento vertical
(VCR) pode ser usada para:
• Criar slot inicial no SLS;
• Confeccionar raises;
• Recuperar pilares.
VCR - How It Works
• Uses cratering theory
– Developed by Livingston
1962
– Charges 1 to 6 x hole
diameter
– Placed at optimum distance
from surface
• Loaded from top of hole
• Gravity moves rock down
– Away from hole
– Providing a new face
VCR …
• Holes drilled form
development
heading(s) down to
development
– Large diameter
– Accurate
• Blasting progresses
upwards in layers
How Cratering Works
N = E W1/3
Where:
N is the critical distance
(maximum for cratering);
E is a constant for a given
explosive-rock
combination;
W is the weight of the
explosive charge.
Best Efficiency at 0.58 N.
Loading
•
•
•
•
•
Lower plug and tie off
Drop rock to seal plug
Sand stemming
Load explosive
Sand stemming above
– Drops out of hole
after blast
• Alternate use water
above
Luosavaara Mine Example
165 mm Holes 100 m depth max deviation 1m.
ANFO 3.3 x 4 m staggered pattern
Max size required 0.75 m ; K50 12-14 cm
Luossavaara Tests
Continuação...
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