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Gestao e Manuseio de Deposito de Mineiro
Tipologia: Trabalhos
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Erguendo pilares para o desenvolvimento DIVISÃO DE ENGENHARIA ENGENHARIA DE MINAS PERIODO: PÓS LABORAL CADEIRA: Mineração á Céu Aberto 4° Ano 1° Semestre DETERMINAÇÃO DO ÂNGULO GERAL DO TALUDE NA M INERAÇÃO Á CÉU ABERTO E SUAS RESTRIÇÕES Tete, 2025
Discentes: AMANDIO T ONY FERNAN DO DA SILVA DETERMINAÇ ÃO DO ÂNGUL O GERAL DO T ALUDE NA MIN ERAÇÃO Á CÉ U ABERTO E SUA S RESTRIÇÕES Trabalho de inves tigação científica a ser apresentad o no Instituto Supe rior Politécnico d e Tete na cadeir a de Mineração á Céu Aberto, divis ão de Engenhari a, no curso de Eng enharia de Mina s, orientado pel o docente da ca deira MSc. Ro drigues Mário, no âmbito de avaliaç ão para obtenção de classificação. Docente: MSc. R odrigues Mário
Figura 1 - Representação de u m talude e seus bancos ........... ........................................... 7 Figura 2 - Diferentes ângulos g erais de talude aplicados a dife rentes sectores da cava… Figura 3: a) Incremento na esc avação de estéril para aprofun damento da cava. b) Cavas incrementais com o aprofunda mento do minério..................... ....................................... 14 Figure 4: Elementos geométric os de uma cava a céu aberto .. ........................................ 14 Figure 5: a) Corte duma frente geral de desmonte num único degrau b)Frente de desmonte por degraus múltiplo s ............................................... ...................................... 15 Figure 6: c) Frente corrida ou paralela. d)Frente em bl ocos múltiplos em cada degrau....................................... .................................................. .................................... 16 Figure 7: Posições relativas das frentes de desmonte e das vias principais de transporte.................................. .................................................. .................................... 16 Figure 8: Componentes dum tal ude e seus ângulos .................. ................................. 18 Figure 9: Largura mínima das á reas de trabalho (desmonte me cânico)................... 20 Figure 10: Largura mínima das áreas de trabalho (desmonte c om explosivos) ........ 21
Figura 11 - Redistribuição das tensões horizontais d evido a escavação da cava ......................................... .................................................. ................................... 22
A geometria do ângulo da c ava é a forma como se apre senta a configuração final de umaminacomeça ndo poralturadetalude s, áreadetrabalh o, acessos , disponibilizando condições que permitam a exploração do recurso. A exploração di z-se a céu aberto quando as esca vações são realizadas na su perfície terrestre para a extra cção de minerais que estão há po uca profundidade ou que faz em contacto com o ar livre. Para que a actividade seja exe cutada e produção seja pr ognosticada é preciso faz er o dimensionamento das frente s no planeamento estratégic o, táctico e operacional. De acordo com Costa (
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1.2. Objectivos 1.2.1. Objectivo geral ➢ Estudar as concepções necessárias ao da determinação do ângulo geral do talude na mineração á céu aberto e suas obstruções. 1.2.2. Objectivos específicos ➢ Abordar sobre geometria da cava; ➢ Apresentar métodos de determinação do ângulo da cava final; ➢ Definir a optimização de cava á céu aberto; ➢ Falar do dimensionamento dos degraus. 6
Figura 1 - Representação de um talude e seus bancos. Fonte: S ME Handbook, adaptado. Os principais factores que influe nciam na determinação da geo metria das bancadas são: características do depósito (v olume, teor, distribuição, etc.); selectividade na lavra e necessidade de blendagem; est abilidade dos taludes. O corpo de minério é lavrado d e cima para baixo em uma séri e de camadas horizontais de dureza uniforme, conhecida s como bancadas, ou bancos. Cada bancada tem uma 7
superfície superior e inferiores separadas por uma distância, que é igual à altura dos bancos. 2.1. Ângulo Geral de Talude De acordo com Armstrong (1990) os ângulos de talude são um dos principais elementos que afectam a geometria da cava de uma mina a céu aberto. O ângulo geral de talude pode ser definido como sendo o ângulo que uma recta que passa que passa pelo pé do banco mais profundo e pela crista do primeiro banco faz com o plano horizontal. Dependendo da variabilidade das condições geológicas dentro da cava, faz-se necessário trabalhar com mais de um ângulo geral de talude.
FUNDO DE Figura 2 - Diferentes ângulos gerais de talude aplicados a diferentes sectores da cava. Fonte: Adaptado de Armstrong (1990). A definição do ângulo geral de talude para os diferentes maciços que compõe a cava deve, portanto, ser feita de acordo com dados obtidos através de estudos geológicos e geotécnicos detalhados. Para Curi (2014) a definição correta do ângulo geral de talude apresenta-se como o primeiro grande desafio na definição dos parâmetros geométricos da cava. Esta definição pode tornar-se ainda mais complexa quanto mais heterogéneo for o maciço, especialmente quanto a presença de fracturas e descontinuidades. Sendo assim, para a elaboração de um projecto de mineração, é necessário o conhecimento dos parâmetros que reflectem o comportamento do maciço rochoso na área de influência de lavra, o que é feito por meio de trabalhos geotécnicos. 8
A inclinação geral da mina deve permitir um sistema de estradas, com uma inclinação entre as rampas, que se estende até a cava final, evitando que uma maior quantidade de estéril deva ser retirada até que se lavre o fundo da cava. Este ângulo formado entre as rampas é projectado desde o fundo da cava até a superfície original, no topo da bancada mais alta. A lavra inicia no topo da bancada mais alta e quando uma quantidade suficiente de área superficial é exposta, a lavra de uma nova bancada pode ser iniciada. Esse processo continua até que a elevação do fundo da bancada mais profunda é atingida, assim como o esboço da cava final. Para que se tenha acesso a diferentes bancadas uma estrada ou rampa deve ser construída. A extensão e inclinação dessa rampa dependerá dos tipos de equipamentos que serão utilizados. De um modo geral, o objectivo é encontrar um valor para o ângulo geral de forma que o talude permaneça estável durante toda a vida útil da mina, permitindo a continuidade das operações de lavra nos diferentes níveis da cava. Outro ponto importante a se considerar diz respeito à construção de rampas e vias de acesso. Segundo Oliveira (2016) a inclinação do ângulo geral deve ser tal que permita a introdução de um sistema de rampas e estradas conectando os vários níveis de operação dentro da cava, sem que isso implique em uma maior quantidade de estéril removida para se chegar ao fundo da cava. De um ponto de vista económico, o ideal seria que o ângulo geral de talude fosse o mais íngreme possível. Isto porque, quanto maior o ângulo, menor é a quantidade de blocos estéril que se deve remover para que seja possível a lavra de um bloco de minério. Tal facto tem implicações directas no custo unitário de lavra, o qual considera, além de outros fatores, o custo de remoção de estéril. Curi (2014) afirma, portanto, que a definição correta do ângulo geral de talude, além de garantir a segurança na lavra, constitui um dos condicionantes essenciais da rentabilidade do empreendimento de mineração. 2.2. Métodos de determinação do ângulo da cava final em mineração a céu aberto 2.2.1. Método tradicional A determinação da cava final óptima de uma jazida e os valores correspondentes à sua tonelagem recuperável e teores associados, segundo os padrões tradicionais, exigem 10
definições de critérios que conciliem os aspectos económicos e físicos envolvidos, onde: a) O critério económico, comummente adoptado para que se estabeleça o contorno óptimo da cava final, diz respeito a maximização do valor total líquido do corpo de minério, ou seja, o contorno deve ser expandido até os limites em que o valor económico dos últimos cortes da lavra deixe de ser compensador. Tecnicamente, este critério é referido como break even stripping ratio”. Onde: V – valor do produto (receita); Ca – custo de lavra a céu aberto + custo de beneficiamento; L – lucro desejado e; Cd’ – custo de remoção e deposição de rejeito Esta relação refere-se ao incremento da relação estéril-minério em cada fase de aprofundamento da lavra a céu aberto, utilizada nos limites da cava final e não deve ser confundida com a relação estéril-minério global, que deve ser sempre menor, caso contrário, não haverá lucro na operação (Soderberg e Rausch, 1968 in Lopes, 2012). 2.3. Fases da determinação da geometria do ângulo da cava Segundo o autor Teófilo Aquino Vieira da Costa (2009), compilado na sua dissertação de mestrado propõe algumas fases que sublinham a determinação geométrica duma cava a céu aberto: I. Primeira fase Nesta fase principiante, são realizados os levantamentos de dados e obtidas informações básicas da geologia estrutural, hidrogeologia e do tipo rochoso. Essas informações são essenciais para a construção dos modelos geológicos, geotécnicos e hidrogeológicos, que servirão de pano de fundo para a definição de “Domínios litogeomecânicos”. II. Segunda fase 11
VI. Sexta fase Esta corresponde a última fase dos trabalhos da geometria, onde são utilizados todos os conhecimentos adquiridos durante os anos de operação da cava e todos os sistemas de estabilização, monitoramento e drenagens instalados para que a cava possa, da melhor maneira possível, ser reintegrada às condições ambientais das suas áreas circunvizinhas. 2.4. Optimização na geometria da cava Foram desenvolvidos procedimentos que resultem na chamada cava óptima. O óptimo seria definido como a configuração resultante de um algoritmo que apresentasse: ➢ Máxima lucratividade; ➢ Maior valor presente líquido; ➢ Maior aproveitamento dos recursos minerais. Dentro dessa concepção de optimização existe uma série de algoritmos desenvolvidos que se propõem a atingir os objectivos acima apresentados, porém os métodos que alcançaram a maior popularidade e consequente implementação computacional foram a técnica dos cones flutuantes e o algoritmo de Lerchs-Grossmann. Invariavelmente esses algoritmos contam com modelos de blocos e para cada bloco é atribuído um valor monetário líquido (de ganho ou de perda). Desde que o valor do bloco seja uma função do preço do minério e dos custos de processo, a cava projectada com esse conjunto de valores fixos, tornar-se-á obsoleto com o passar do tempo, quando os preços ou os custos sofrerem mudanças. ➢ Os parâmetros económicos são sistematicamente modificados, um de cada vez, e uma cava é projectada após cada mudança. ➢ A saída da análise de projecto é uma série de cavas na qual cada cava possui seu próprio potencial de ser minerada sob condições económicas específicas. ➢ A análise de projectos de cava nada mais é do que uma parametrização respeitando os aspectos económicos. 13
