Desenvolvimento mineiro

DESENVOLVIMENTO MINEIRO - HISTÓRICO
Introdução
A mineração juntamente com a agricultura é considerada a primeira empreitada do homem.
Ambas, certamente, ocupam juntas a indústria primária básica da civilização. Outra forma de
expressar a fundamental importância da mineração em ambas, antiga e moderna cultura é
lembrar que a natureza é uma fonte limitada de recursos naturais ou caminha para gerar novas
riquezas.
Desde os tempos pré-históricos, a mineração tem sido essencial para a existência do homem.
Devemos entender aqui, como mineração a extração de toda substância mineral ocorrida
naturalmente, na forma de sólido líquido e gás, da Terra, para propósitos utilitários. Por
utilitários, podemos entender as necessidades humanas essenciais e anseios que são
unicamente encontrados nos minerais através da história.
Tabela 1.1 - Uso dos minerais pelo homem
Necessidades ou Usos Propósitos Época
ferramentas e utensílios alimentação e proteção Pré - História
Armas caça, defesa e proteção Pré - História
Ornamentos e decoração jóias, cosméticos, tintas Antiguidade
Moedas monetário Moderna
Estruturas proteção, transporte Moderna
Energia calor, eletricidade Média
Máquinas indústria Moderna
fusão nuclear energia, guerra Moderna
Muitas das idades culturais do homem estão associadas com os minerais e seus derivados.
Elas incluem a idade da Pedra (4000 AC), Bronze (4000 1500 AC), idade do Ferro (1500 AC
a 1780 DC), Idade do Aço (1780 a 1945) e era Nuclear (desde 1945). Não é coincidência que
muitos marcos da história da humanidade, viagem de Marco Polo à China, Vasco da Gama à
África e Índia, descoberta do Novo Mundo por Colombo, corrida do ouro para a Califórnia,
África do Sul, Austrália, Canadá, Entradas e Bandeiras no Brasil, Alasca, foram executadas
graças à procura e valor dos minerais. Pode-se também observar que os minerais mais
precisamente a mineração estão associados com a ascendência de grandes civilizações. Como
exemplo, temos a expansão do Império Romano até a Espanha e Inglaterra, a conquista das
Americas pelos espanhóis e portugueses, a colonização da África e parte da Ásia e mais
recentemente os cartéis do petróleo.
Desenvolvimento Tecnológico da Mineração
Para entender a moderna prática da indústria mineral é interessante traçar a evolução da
tecnologia mineral, que tem um paralelo com a evolução e desenvolvimento da civilização.
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Pode-se afirmar que a mineração iniciou-se no paleolítico a 450.000 anos atrás . De fato, não
existiam dados substantivos que comprovem, mas algumas seixos tem sido encontrados com
os fósseis de homens da antiga idade da pedra. Eles eram extraídos e trabalhados para as mais
diversas necessidades como utensílios de caça e armas. Já no início da idade da pedra o
homem começa a lavrar corpos subterrâneos em aberturas sistemáticas. mineradores
subterrâneos empregavam métodos rústicos de controle em ventilação, iluminação e quebra
de rocha. Minas subterrâneas atingiram profundidades de 250 metros nos tempos Egípcios.
Minerais metálicos sempre atraíram a atenção do homem desde a pré - história. Inicialmente
os metais foram usados na sua forma nativa, provavelmente obtidos pela lavagem de
cascalhos dos rios em depósitos de pláceres. Com o advento das idades do Bronze e do Ferro,
o homem descobriu a fusão, levando-o a reduzir minérios a metal nativo ou formar ligas.
O primeiro fato tecnológico notável, que mudou mineração, foi a descoberta do modo de
quebrar a rocha, através de fendas ou falhas no maciço rochoso e depois como as ferramentas
feitas de ossos, madeira e da própria pedra não eram suficientes para quebra da rocha, surgiu
a Técnica da fratura a rocha por aquecimento, seguido de um imediato resfriamento. Nenhum
outro avanço tecnológico foi de tal importância, até o uso da pólvora no século 17
Devido a rudeza e periculosidade dos trabalhos, escravos e prisioneiros eram frequentemente
empregados nos trabalhos mineiros. Os egípcios foram os primeiro a descrever atividade de
mineração. Entretanto, o sucesso maior é creditado aos romanos. Usando sua famosa
habilidade de colonização, os romanos estabeleceram a industria de mineração que se
desenvolveu e prosperou através do império.
Um notável desenvolvimento político em 1185 ampliou a mineração e o status dos mineiros
quando o bispo de Trend autorizou a mineração em seus domínios. O grande impacto gerado
pela necessidade do uso dos minerais, entretanto, foi registrado pela revolução industrial.
Juntamente com acrescente demanda por minerais, ocorreu um espetacular incremento na
tecnologia de mineração, especialmente em conceitos científicos e mecanização, que tem
continuado até os dias atuais. Estas teorias, vieram a formar a coluna vertebral da metodologia
com a qual nos, subsequentemente, lidaremos.
Não é possível precisar cronológicamente todos os desenvolvimento tecnológicos da
mineração, mas alguns dos mais marcantes, que tiveram impacto na indústria ou na
civilização de um modo geral, são numerados na tabela 1.2. Elas culminam no lançamento da
moderna mineração, para o começo do século 20, com o advento da mecanização, produção
em massa, computação e questões ambientais.
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Tabela 1.2 - Desenvolvimento Cronológico da Mineração
Data Evento
450.000 AC início da mineração - Paleolítico - ferramentas de pedra
40.000 trabalhos subterrâneos - mina de hematita - Swaziland, África
30.000 potes de argila queimados, usados na Checoslováquia
18.000 possível uso do ouro e cobre na forma nativa
5.000 marcas de fogo usado pelos egípcios para quebra de rocha
4.000 uso de metais fabricados - Idade do Bronze
3.400 Primeiras anotações sobre a mineração, Egípcios no Sinai
3.000 provável 1ª fundição de cobre com carvão pelos chineses.
início do uso de instrumentos de ferro pelos egípcios
2.000 conhecimento de artefatos de ouro, Peru
1.000 aço usado pelos gregos
100 DC crescimento da indústria mineral no Império Romano
122 carvão usado pelos romanos
1185 autorização do Bispo de Trend para minerar em seus domínios
1524 primeira referência a mineração no Novo Mundo, Cuba
1550 Primeiro uso de bomba de poço, Checoslováquia
1556 primeira publicação técnica, De Re Metallica, na Alemanha por
Georgius Agrícola
1627 primeiro explosivo usado em minas da Europa, Hungria
( possível primeiro uso na China )
1700 Descoberta de ouro nas Minas Gerais - Ouro Preto, Sabará, Mariana pelos
bandeirantes
1716 primeira Escola de Minas, Checoslováquia
1780 início da Revolução Industrial,
1800 Corrida do Ouro na Califórnia
1815 Humphrey Davy inventa lâmpada de segurança na Inglaterra
1867 invenção da Dinamite, por Nobel
1903 era da mecanização e produção em massa
Estágios na vida da mina
A sequência das atividades envolvidas numa mineração moderna é frequentemente
comparado aos estágios da vida de uma mina. Estes são quatro: prospecção, exploração,
desenvolvimento e lavra. Prospecção e exploração, para a mineração atual são ligadas e
algumas vezes combinadas. Geólogos e engenheiros de minas dividem responsabilidades para
com esses dois estágios. Do mesmo modo, desenvolvimento e exploração são intimamente
relacionados, sendo usualmente considerados constituir a mineração propriamente dita e são a
principal ocupação do engenheiro de minas.
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Tabela 1.3 - Estágios na vida de uma mina
estágio / nome
projeto
procedimento duração
(anos)
custo / custo
unitário (US$)
Prospecção a- prospecção por métodos
diretos: físicos, geológicos
1 - 3
anos
1 - 5 milhões ou 2 -
50 cent./t
b- fotografias aéreas, mapas,
geofísica satélites e subterrânea,
análise etc.
Exploração definição do valor e extensão do
minério
2 - 5 0,5 - 10 milhões ou
10 cent. - $1/t
a- amostragem
b- reserva e teor
c- avaliação do depósito
tomada de decisão
Desenvolvimento preparação para lavra 2 - 5 10 a 250 milhões
ou 25 cent. - $5/t
a- aquisição dos direitos de lavra
b- EIA e estudos tecnológicos
c- abertura de acessos, sistemas
de transporte
d- localização da usina de
tratamento, pilhas de estéril,
barragens de rejeito etc.
Lavra produção 10 - 30 5 - 50 milhões/ a ou
1,8 - $90/t
a- método de lavra - fatores
b- métodos de lavra - tipos
Fechamento da
mina
trabalhos de recuperação da área
degradada, uso futuro da área,
revegetação
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DESENVOLVIMENTO MINEIRO
Define-se como trabalho de abertura de uma jazida, para as atividades de lavra. Desta forma
o acesso a jazida precisa ser obtido pelo descapeamento, ou seja, retirada o solo ou rocha de
cobertura, para expor o minério próximo da superfície para a lavra a céu aberto, ou pela
escavação de aberturas da superfície para a profundidade em depósitos profundos para serem
lavrados por métodos subterrâneos.
Em ambos os casos, certos trabalhos de desenvolvimento preliminares, tais como aquisição de
direitos minerários e financiamento, provisão de estradas de acesso e outros transportes,
fontes de energia, manuseio do minério, instalações de tratamento, depósito de estéril (eis) e
barragens de rejeitos etc., precisam preceder, ou caminhar paralelamente à lavra. O
descapeamento, tem um ciclo de operações para desmonte e manuseio do estéril, idêntico ao
empregado nas operações de lavra propriamente dito. Considerações econômicas determinam
a relação estéril / minério.
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O desenvolvimento para lavra subterrânea é geralmente mais complexo e caro. Requer um
cuidadoso planejamento e projeto dos acessos, segurança e estabilidade. A abertura principal
para a superfície é, geralmente, através de shafts, que podem ser de seção circular ou
retangular, verticais ou inclinados, e de tamanho suficiente para permitir a passagem de
homens e equipamentos e minério. Em terrenos acidentados, aberturas horizontais
denominadas áditos ou túneis, podem ser usados para atingir o corpo do minério.
Pela definição, a etapa de desenvolvimento antecede à lavra, entretanto, esta divisão não é
cronológicamente definida, sendo o desenvolvimento realmente concluído somente quando a
jazida é exaurida ou fechada. As razões pelas quais desenvolvimento e lavra caminham em
sequência mas sobrepondo-se, são de natureza administrativa e tecnológica. (1) O
investimento para desenvolvimento é muito grande para ser realizado por inteiro, de uma só
vez, sem retorno financeiro e (2) é impossível desenvolver completamente uma mina, sem
executar a lavra em determinados pontos. Da mesma forma como a pesquisa continua durante
a lavra, o desenvolvimento ocorre concomitantemente com esta. A tese de um limitado
desenvolvimento, a despeito da lavra, é amplamente defendida na mineração. Há um
argumento contrário, que advoga a favor do máximo desenvolvimento antes da primeira
produção, visto que para uma eficiente produção uma jazida requer que todos os acessos e
instalações superficiais estejam preparadas antes que algum minério seja produzido. Muitos
equívocos em projetos mineiros remontam da pressa e avareza na lavra de uma jazida. Desta
forma, uma regra do desenvolvimento é que uma satisfatória locação de capital de trabalho
seja designada para este propósito, de modo a permitir que um máximo de desenvolvimento
antes do início da lavra. Em termos de engenharia é o mesmo que dizer que uma ótima taxa de
desenvolvimento - lavra para maximizar o lucro total, precisa ser determinado para cada novo
projeto mineiro. Outra regra estabelece que o desenvolvimento deve ser executado para
acessar a máxima quantidade de minério, para um mínimo de desenvolvimento de aberturas.
Uma exceção à regra ocorre em minas lavradas pelo método de câmaras e pilares, comumente
usadas para carvão e não metálicos, onde o desenvolvimento de aberturas, assemelha-se às
aberturas para lavra, porém com um custo maior.
Desenvolvimento - Conceitos Gerais
Do ponto de vista físico da abertura de uma mina, o principal propósito do desenvolvimento é
prover acesso à jazida, permitindo a entrada de mineiros, equipamentos, suplementos, energia,
ventilação e saída de minério e estéril produzido. Antes do início da fase de lavra, o
desenvolvimento é limitado, tanto quanto possível, à construção de aberturas primárias ou
principais. Na lavra a céu aberto, o acesso ao minério coberto pelo estéril ou solo de
superfície, é obtido pelo decapeamento. Em minas subterrâneas, aberturas de pequeno
tamanho são feitas a partir da superfície para interceptar o corpo de minério e eventualmente
conectá-los com grandes aberturas de lavra. Outras atividades relacionadas ao
desenvolvimento são trabalhos preparatórios, estruturas, pessoal e serviços que suportam a
lavra e, usualmente, as funções de processamento.
Fatores Influenciantes no Desenvolvimento Mineiro
Após a fase de exploração, uma série de fatores vêem influenciar no desenvolvimento de uma
mina, sendo organizados em três categorias.
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Localização
Minerações são abertas onde existe uma jazida, e nem sempre isso é um ítem vantajoso.
Poucos, por exemplo, estão idealmente localizados do ponto de vista econômico, outros com
relação a fontes de insumos ou mercado. Desta forma, a geografia exerce uma forte influência
na abertura de uma mina. Entre os efeitos da localização temos:
1 - Facilidade de transporte do produto para o mercado consumidor e insumos para a mina;
2 - Disponibilidade de mão de obra qualificada e serviços de suporte (moradia, educação,
lazer, saúde etc.);
3 - impactos operacionais e psicológicos das condições climáticas;
Reconhecendo que estes fatores são nativos, um adequado gerenciamento deve compensar as
Desvantagens da localização, como por exemplo de fornecimento de benefícios e vantagens
aos funcionários etc.
Fatores Geológicos e Naturais
A natureza e os processos geológicos combinam para governar o aspecto chave de um
desenvolvimento mineiro, especialmente com relação a abertura de acessos e locação de
instalações de superfície. Vários fatores são apresentados aqui, entre eles:
1) topografia e tipo de solo;
2) relação espacial - tamanho, forma, atitude etc. da jazida, incluindo profundidade;
3) considerações geológicas ( mineralogia, petrografia, estrutura, gênese, gradiente de
temperatura, presença de água etc.)
4) propriedades mecânicas das rochas (resistência, elasticidade, plasticidade, dureza,
abrasividade etc.);
propriedades química e metalúrgica do minério.
Estes fatores exercem também uma forte influência na seleção do método de lavra
Fatores Sociais - Econômicos - Políticos e Ambientais
Fortemente relacionados a fatores externos, estes fatores exercem grande influência no
desenvolvimento e operação da mina. São, de certo modo, difíceis de quantificar, entre eles:
1) características demográficas e ocupacionais da população local (força de trabalho);
2) mercado ( determina a escala de produção, continuidade da operação etc.);
3) estabilidade política;
4) legislação ambiental;
5) outras restrições governamentais aplicadas à indústria mineral
Sequência de Desenvolvimento
• Adoção do plano de aproveitamento econômico como documento, sujeito à modificação
com o progresso do desenvolvimento;
• Confirmação do método e plano geral de lavra,
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• Financiamento, baseado nos custos estimados do plano de aproveitamento econômico;
• Aquisição da terra e dos direitos minerários, quando necessário;
• Elaboração dos Estudos de Impactos Ambientais (EIA) e Relatório de Impacto Ambiental
(RIMA);
• Obtenção da licença dos orgãos ambiental e mineral;
• Provisão dos acessos de superfície, transporte, comunicação e energia;
• Planejamento e construção da usina, incluindo todas as instalações de apoio técnico e
administrativo;
• Planejamento e construção do depósito de estéril e barragem de rejeitos;
• Seleção dos equipamentos para desenvolvimento e lavra;
• Construção dos acessos e aberturas principais para o minério;
• Recrutamento e seleção da força de trabalho
• Fechamento da mina
Escolha entre Lavra a Céu Aberto e Lavra Subterrânea
Uma série de fatores devem ser considerados na escolha entre os métodos a céu aberto e
métodos subterrâneos. A seguir são descritos alguns destes fatores:
Produção
Diferentes métodos de lavra são usados para diferentes bens minerais. Por exemplo, ferro,
cobre, fosfato, manganês, bauxitas etc, são, principalmente, lavrados por métodos a céu
aberto, enquanto que ouro, níquel, zinco, etc., são, frequentemente, lavrados por métodos
subterrâneos. A tabela II apresenta o nº de minas nos países capitalistas que produzem mais
que 150.000 t/ano de minério (excluído carvão). A tabela II cobre cerca de 90% das minas em
produção no mundo que aumentaram de 1900 x106 t/a para 2500 x 106 t/ano durante o
período de 1968 a 1977.
A tabela II mostra que o acréscimo na produção das minas não é devido a um acréscimo no nº
de minas, mas sim devido a acréscimo no tamanho da minas. O nº de grandes minas
aumentou, enquanto que durante o mesmo período o número de minas de tamanho médio e
pequeno permaneceu constante ou declinou um pouco. Existem duas razões para o aumento
das minas a céu aberto. A primeira é que uma grande parte do aumento de produção vem de
novas minas especialmente de países desenvolvidos, onde há um aumento na taxa de
produção das minas a céu aberto. A segunda razão é que os métodos a céu aberto são
considerados mais vantajosos que os subterrâneos em termos de recuperação, controle de teor,
economicidade, flexibilidade, segurança e ambiente de trabalho.
Desenvolvimento da Produtividade
O rápido desenvolvimento tecnológico durante as últimas décadas resultou num considerável
acréscimo da produtividade. Esta produtividade é maior em grandes minas que em pequenas
minas e muito maior em minas a céu aberto que em minas subterrâneas. Numa mina a céu
aberto existem menos restrições na introdução de grandes equipamentos com alta capacidade,
enquanto que em algumas minas subterrâneas é limitado devido a trabalhos em locais estreitos
ou de pouca espessura (veios).
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Custos de Desenvolvimento
Normalmente os custos para lavra a céu aberto são muito menores que os custos para lavra
subterrânea. A exata relação da quantidade de estéril que precisa ser removida no método a
céu aberto, do método de lavra subterrânea a ser empregado, etc.
A alta produtividade dos equipamentos a céu aberto implicam em baixos custos. O maior nº
de minas a céu aberto e a maior quantidade de minério extraído, possibilitam a fabricação de
um maior nº de equipamentos, reduzindo os custos de produção. Também o mercado para
equipamentos de lavra a céu aberto é grande, visto que estes equipamentos, em geral, podem
ser usados para outros propósitos, como por exemplo, abertura de estradas, construção de
hidroelétricas, etc. Um exemplo, apesar que em ordem inversa, foi a compra dos caminhões
de 120 t utilizados na construção de Itaípu, pela Fosfértil.
Por certo os custos de lavra são diferentes em diferentes minas, dependendo do método de
lavra, tipo de minério, etc. Na tabela III há uma comparação hipotética de uma mina a céu
aberto com uma produção anual de 6,5 milhões de t/ano de minério e aproximadamente a
mesma quantidade de estéril, e uma mina subterrânea com 2 milhões de t/ano de minério e
método de lavra por câmara e pilares. Pode-se observar que pela tabela III, que os custos
subterrâneos são maiores que os custos a céu aberto. Os baixos custos dos métodos a céu
aberto possibilitam a lavra de partes do minério que não seriam apropriados para a lavra
subterrânea e um menor teor de corte que os praticados por métodos subterrâneos.
Apesar da taxa de desenvolvimento da produtividade ter sido satisfatória para métodos
subterrâneos, considera-se geralmente que os custos de lavra aumentam mais rapidamente nos
métodos subterrâneos que nos a céu aberto. Existem duas razões para isto. Primeiro, é
possível aumentar a produção, mais em minas a céu aberto que em minas subterrâneas e o
equipamento necessário em minas subterrâneas para um aumento de produção é mais caro em
termos de capacidade unitária que um correspondente equipamento de lavra a céu aberto.
Riscos de Acidentes
Um importante fator diz respeito ao risco de ao risco de acidentes em mineração. Para o
mineiro, a frequência de acidentes por hora trabalhada é de grande importância. a figura
abaixo mostra a frequência de acidentes por 100.000 h trabalhadas em minas a céu aberto e
subterrânea na Suécia. Pela figura as minas a céu aberto são mais apropriadas, ou seja,
apresentam um menor nº de acidentes. Entretanto, para uma empresa de mineração como um
todo, a frequência de acidentes por tonelada de minério produzido é de maior interesse. Deste
ponto de vista os métodos subterrâneos são menos favoráveis. Em adição os acidentes em
minas subterrâneas tendem a ser mais sérios que os a céu aberto.
Demanda de Energia
A energia nas minas é necessária nas etapas de furação desmonte, carregamento, britagem
primária, transporte de material para a superfície, ventilação e bombeamento. Algumas vezes
(especialmente em minas subterrâneas e em algumas minas a céu aberto em cava profunda) o
minério é no interior de modo a reduzir custos de transporte. A tabela IV, resume o consumo
de energia elétrica e óleo combustível nas minas.
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Problemas Ambientais
Em minas a céu aberto, tanto homens quanto equipamentos são diretamente afetadas pelas
variações climáticas. Em minas subterrâneas existem problemas de ventilação, explosão,
queima de combustíveis, poeira, emissão de rádio, umidade, e uma rejeição humana geral por
trabalhos subterrâneos. A demanda para um aumento do ambiente subterrâneo é crescente.
A lavra a céu aberto, entretanto, afeta consideravelmente o ambiente vizinho. O estéril e os
rejeitos gerados devem ser locados em algum lugar. Para um engenheiro de minas uma cava,
um depósito de estéril etc., podem ser muito bonito, mas o mesmo não é para as pessoas de
um modo geral. Discussões sobre o ambiente afetam principalmente novas minas e são mais
intensas e restritivas em áreas onde a população não é utilizada nas atividades de lavra, ou
seja, não depende economicamente da mineração.
Zonas de Segurança
Em minerações próximas a centros urbanos, por exemplo existem delimitações de uma zona
de segurança, principalmente devido ao potencial de perigo da detonações. Minas
subterrâneas, a despeito da subsidência, apresentam neste caso maiores vantagens que as
minas a céu aberto.
Perdas de Minério
As perdas de minério em minas subterrâneas são geralmente maiores que em minas a céu
aberto. Em minas a céu aberto é possível recuperar 90 a 95% do minério, sendo o resto, em
geral, transportado para o depósito de estéril. As perdas de minério em lavra subterrânea
dependem do método utilizado e dos custos associados com a recuperação do minério
adicional. Métodos de corte e enchimento (cut-and-fill) frequentemente possibilitam pouca
perda de minério, enquanto que câmaras e pilares, frequentemente implicam em 40% de perda
de minério.
Fatores Psicológicos
Muito frequentemente decisões e desenvolvimento tecnológicos são controlados por fatores
subjetivos. Minerações a céu aberto dão uma impressão de ordem , flexibilidade e
produtividade. Isto em geral, é mais difícil de se ver em atividades subterrâneas. Neste ponto
a lavra a céu aberto é mais favorável. É comum encontrarmos uma quantidade de atitudes
negativas em termos de lavra subterrânea.
Principais Vantagens e Desvantagens da Lavra a Céu Aberto e Subterrânea
Custo de Lavra - Exceto em casos raros, os custos relativos são significativamente mais
baixos na lavra a céu aberto.
Taxa de Produção - todos os métodos de lavra a céu aberto (exceto pedreiras), a taxa de
produção é de moderada a alta. Em minas subterrâneas de baixa a moderada (exceto para
caving e métodos sem suporte).
Produtividade - Métodos a céu aberto são mais produtivos que os subterrâneos.
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Investimento de Capital - Geralmente grandes para lavra a céu aberto, porém maiores para
lavra subterrânea. Equipamentos de superfície são geralmente mais caros, entretanto o
desenvolvimento subterrâneos é mais caro.
Taxa de Desenvolvimento - Mais rápida para lavra a céu aberto.
Profundidade - limitada para lavra a céu aberto, limitada para métodos subterrâneos sem
suporte, ilimitada para com suporte.
Seletividade - Geralmente baixa para lavra a céu aberto, variável para subterrânea.
Recuperação - Geralmente alta para lavra a céu aberto, variável para subterrânea.
Diluição - Geralmente menor para subterrânea, exceto para caving
Flexibilidade - subterrânea tende a oferecer mais flexibilidade que a céu aberto, embora a
lavra a céu aberto possa ser mais adaptável a mudanças.
Estabilidade das Aberturas - Geralmente maior para céu aberto; mais difíceis de obter e
manter em lavra subterrânea.
Riscos Ambientais - Substancialmente maiores para lavra a céu aberto.
Disposição de Estéril - Pode ser um problema maior para lavra a céu aberto que para
subterrânea.
Saúde e Segurança - Amplamente superior para lavra a céu aberto.
PLANEJAMENTO E DESIGN DO PIT (CAVA)
Uma das mais difíceis tarefas no desenvolvimento de uma mina a céu aberto é o design ou
projeto do pit final. Em geral existem três grupos de fatores envolvidos (Soderberg and
Rausch, 1968; Atkinson, 1983).
1. Fatores geológicos e naturais: condições geológicas, tipos de minérios, condições
hidrológicas, topografia e características metalúrgicas do minério;
2. Fatores econômicos: teor do minério, reserva de minério, relação estéril/minério, teor de
corte, custos operacionais, custo do investimento (taxas de juros), lucro desejado, taxa de
produção e condições do mercado;
3. Fatores tecnológicos: Equipamentos, talude do pit, altura do banco, grade da estrada,
limites de propriedade, limites do pit.
ABERTURA DE ACESSOS - LAVRA A CÉU ABERTO
Introdução
A mineração a céu aberto requer, no mínimo, uma via ou mais, dependendo da configuração
do corpo, para lavrar o depósito até a profundidade do pit final. Em geral, existem três
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considerações a serem tomadas na construção de uma estrada final. Estes fatores são o grade
(inclinação ou rampa), a largura e a locação.
O grade ou inclinação é melhor determinado através de gráficos de desempenho dos
caminhões com respeito a velocidade e freagem. Como regra geral, o melhor grade está na
faixa de 8 a 12%, que é a taxa normal permitida para resistência a rolagem. Em condições
climáticas severas (neve, chuvas) a tendência é pela redução da inclinação.
A largura da estrada é determinada elo tipo de transporte selecionado. A regra geral é projetar
estradas com largura não inferior a 3 e 1/2 a largura da unidade de transporte. Este valor deve
ser levemente acrescido nas curvas. Outros detalhes como características do material
transportado, canaletas, bueiros, valetas, super elevação etc, devem seguir os padrões normais
de construção de estradas.
A locação da estrada final é talvez a tarefa mais difícil. Existem dois aspectos a serem
considerados. O primeiro é o tempo no qual a estrada será locada. Idealmente, deve ser locada
tão logo quanto possível, de modo a evitar construções temporárias. A estrada final irá,
certamente, delimitar o limite do banco em cada horizonte, com o progresso da lavra até
atingir a profundidade final do pit.
Na figura a seguir é visto que uma maior quantidade de estéril precisa ser removida capa,
banco por banco, para expor a parede do pit final. Pode-se observar, que a remoção de estéril,
banco a banco, até o limite final do pit é contrário a prática econômica mineira. Neste caso
particular, a remoção de estéril na capa, torna-se menor e a prática normal deve ser removê-la
até o limite final do pit em bancos conforme o avanço em profundidade. Portanto a lógica
locação da estrada deverá ser estabelecida imediatamente para permitir o progresso da lavra.
Se o acesso ao pit é feito na capa, então várias estradas temporárias deverão ser requeridas ou
um considerável descapeamento ou remoção de estéril deverá ser executado para locar a
estrada final nas vizinhanças da capa com o pit final.
O segundo aspecto na locação da estrada final é estabelecer a posição desta relativa ao contato
estéril/minério. A largura da estrada normalmente excede a largura da berma final e
consequentemente se a estrada é para ser posicionada de tal forma que nenhuma porção do
minério seja abandonado, então uma remoção adicional de estéril é necessário. De fato, a
estrada precisa ser posicionada baseada na condição de que o minério representa o lucro da
operação e o estéril um ítem de custo. Através de métodos de tentativas e erros ou
computacionais, é possível determinar a posição ótima de locação da estrada no contato
estéril/minério. Existe um limite ótimo ou relação estéril/minério, que pode ser considerada
tolerável para o posicionamento da estrada.
Objetivos do projeto (design) de estradas
Boas estradas de rodagem são um dos mais importantes requerimentos na prática de minas a
céu aberto, e seu lay-out constitui uma importante tarefa. Uma estrada deve ser projetada num
local que permita a remoção de material ao longo de uma curta e rápida rota no pit. A estrada,
teoricamente ideal, para remoção de "x" toneladas de material de um certo nível dentro do pit,
será a estrada que inicia no centro de gravidade do volume a ser removido, e eleva
imediatamente e continuamente para um máximo gradiente aceitável, até atingir a borda do
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pit. É claro, ser economicamente inviável um grande número de estradas no pit. Os principais
objetivos do projeto de estradas para minas a céu aberto são:
• Eficiência das operações mineiras;
• Segurança
Fatores a serem considerados no design de estradas em minas a céu aberto
• Custo mínimo para transporte de minério e estéril para fora do Pit, ao longo da vida útil da
mina;
• Mínimo de tráfego, máxima segurança e rápido acesso para as operações mineiras;
• Restrições à áreas de instabilidade de taludes;
• Vida útil longa da estrada. Isto implica na redução dos custos de construção, operação e
demanda de material para construção
Outros fatores incluem a localização do corpo de minério, usina de tratamento, pátio de
estocagem, depósito de estéril, restrições ambientais etc. Todos estes fatores têm direta
relação com o Lay-out, geometria e materiais de construção da estrada
Seleção do lay-out da estrada
• Características físicas do depósito. Ex. depósitos em estratos ð Zig - zag
• Tamanho do Pit e distância de transporte. Ex. grande Pit e distância ðEspiral
• Áreas com potencial de instabilidade de taludes. Ex. evitar espiral
Geometria das estradas
É claro, ser economicamente inviável um grande número de estradas no pit. Na prática é
adotado um número mínimo de estradas para reduzir custos de rodagem, execução e
manutenção. portanto é comum ter um ou dois sistemas de rampas principais, das quais cada
banco é acessado para lavra. É recomendável, sempre que possível, que dois acesso sejam
projetados para alguma área da mina, de modo a evitar paradas de produção, quando um
acesso e interrompido.
Estradas em Pit em geral são construidas em linha única e única direção de tráfego, ou duas
linhas e duas direções de tráfego, visando uma baixa densidade de tráfego e ou devido a
problemas de espaço.
O nº de linhas pode ser determinado pela expressão:
n
Td
v
b
=
1000
onde n = número de linhas por única direção de viagem
v = velocidade Km/h
T = densidade de tráfego (veículos/hora)
db= distância segura entre caminhões
12

A distância segura entre caminhões dependerá do tempo de reação do motorista (usualmente
2,0s)
db
v v
Ct i= + ± +
2 0
3 6 254 5 0
2.
. ( ) .
onde :
db = distância segura
Ct = coeficiente de adesão (menos que 1 unidade)
i = inclinação ( expressa em fração )
2,0 = tempo de reação do motorista ( usualmente 2,0 s)
5,0 = distância permitida
Largura da estrada
Tabela I - Largura mínima da estrada
Nº de linhas x largura máx. do veículo
1 2
2 3.5
3 5
4 6.5
Super Elevação
Existem limitações práticas a super elevação das estradas em minas, visto que os caminhões
trafegam a baixas velocidades nas curvas acentuadas causando :
• sobrecarga no lado interno dos pneus;
• em áreas de gelo, neve e chuvas intensas os caminhões tendem a deslizar para dentro da
curva
Tabela II - Taxas de Super - elevação
Vel. do caminhão (Km/h) 15 25 35 40 50 > 60
Raio (m)
< 15 40 40
30 40 40 40
50 40 40 40 50
75 40 40 40 40 60
100 40 40 40 40 50 60
200 40 40 40 40 40 50
300 40 40 40 40 40 60
13

Um método alternativo cálculo da super elevação das estradas é dado pela equação:
2
e
S
R
=
67
onde:
e = super elevação, mm
S = velocidade, km/h
R = raio interno da curva, m
Em condições razoávelmente secas, e, pode ter um valor máximo de 90 mm/m, entretanto
onde a estrada está sujeita ao gelo, neve ou lama, o valor de e, não deve exceder a 60 mm/m.
Em circustâncias totalmente adversas o máximo valor de e deve ser inserido na equação
acima e o valor da velocidade máxima permitida deve ser calculada
Gradientes
O gradiente máximo pode ser estabelecido entre 10 e 15% ( 6 a 8,5º), entretanto quando
considerado o fator economia de devido ao tranporte ascendente e a segurança do transporte
descendente, o gradiente máximo para muitas situações é em torno de 8,5% (4,5º). Por razões
de segurança e drenagem a cada 500 ou 600m de gradiente severo, deve-se incluir seções de
50 m com gradientes de 2% (1º).
Estradas ou vias de acesso são um dos mais importantes fatores no planejamento da Cava. Sua
presença deve ser incluída na fase inicial do processo de planejamento, visto que elas podem
afetar significativamente o talude geral e este tem um importante efeito na reserva. De um
modo geral o ângulo de talude geral podem ser definidos anteriormente à inclusão das
estradas, no caso de um design preliminar da cava. Entretanto, a introdução das estradas numa
etapa posterior pode significar uma grande remoção de estéril não planejada ou a perda de
alguma parte da jazida computada. Por outro lado, um talude mais suave pode ser adotado
inicialmente, o qual inclui uma estrada. Entretanto, esta atitude poderá implicar numa
remoção de estéril além da necessária.
Atualmente, a utilização de caminhões, os quais apresentam grande flexibilidade e habilidade,
tem suplantado as dificuldades resultantes de um inadequado ou mal planejamento das cavas.
Entretanto, como as cavas tendem a ser mais profundas e as pressões para corte dos custos é
crescente, a abertura de vias de acesso certamente exigirá mais atenção dos engenheiros de
minas envolvidos no planejamento das cavas (pits)
Existem importantes questões que precisam ser respondidas quando da locação de estradas em
mineração ou na Cava (Pit), entre elas:
A primeira decisão a ser tomada é onde será a saída ou saídas da estrada na cava. Isto
dependerá da localização do britador primário e do depósito de estéril.
Deverá haver mais de um acesso? Mais de um acesso certamente permitirá maior flexibilidade
de operação, mas o custo de decapeamento adicional pode ser alto.
A(s) estrada(s) serão externas ou internas às paredes da cava? Ela(s) será(ão) temporária(s) ou
semi-permanente(s) ?
A estrada será em espiral ao redor da cava?......
Quantas linhas a estrada terá? A regra geral para duas direções de tráfico é: Largura da estrada
≥ 4 x largura do caminhão. A adição de uma linha extra para aumentar a velocidade de
14

tráfico e portanto a produtividade implicará também num acréscimo do custo de
decapeamento.
Qual será a inclinação (grade) da estrada? Um número de minas operam com uma inclinação
de 10% (ascendente ou descendente). Uma inclinação de 8% é preferível visto que ele ....
Qual deverá ser a direção do tráfego?
Esboço de uma Rampa em Espiral dentro da Cava (Pit)
A adição de uma estrada na cava envolve a movimentação da parede desta e, portanto, a perda
de algum material (geralmente minério). Já, quando a adição da estrada é do lado externo dos
limites da cava, ocorre um incremento do material (geralmente estéril). O exemplo a seguir
considera o primeiro caso, ou seja dentro dos limites da cava. A cava consiste de quatro
bancos cujas cristas são mostradas na figura 1. As cristas e os pés são mostradas na figura 2.
A dimensão, crista à crista, corresponde a 18 metros, a altura do banco é de 9 metros e a
largura da estrada a 27 metros e uma inclinação de 10%. A estrada será locada ao norte da
parede da cava. A face do banco tem um talude de 56º.
Etapa de Construção
Etapa 1- O projeto deste tipo de estrada começa pela base. A rampa descerá para os níveis
inferiores ao longo das paredes Norte e Este. O ponto A é selecionado conforme a figura 3.
15
Figura 2 – Crista (linha cheia e Pé (linha tracejada) de uma cava.
Figura 1 – Linhas de crista dos quatro bancos de uma cava.

Etapa 2 - O local onde a rampa encontra a crista do banco superior é determinado
considerando-se a altura do banco (h) e a inclinação (i%) da rampa. A distância horizontal (l)
a ser percorrida pelo caminhão até o próximo nível será :
(%)
100
i
h
l =
O ponto b na crista do próximo banco superior é locado através de uma régua ou compasso.
Os pontos c e D são locados de forma similar.
Etapa 3 - Os seguimentos da estrada com base na sua linha de centro, comprimento aparente
(la) é maior que o seguimento crista a crista (lc). O ângulo θ que a estrada faz com a linha da
crista é:
θ = −
sen 1 d
l
onde d = distância entre os níveis
então o comprimento aparente é dado pela expressão:
la
lc
=
cosθ
Como la ≅ lc, na prática considera-se lc=la=l. Desta forma linhas de comprimento l,
perpendiculares aos pontos marcados anteriormente nas cristas, são tracejadas paralelas às
cristas, conforme a figura 4.
16
Figura 3 – Início da Rampa no ponto A

Etapa 4 - A linha a - a’ é estendida para oeste da cava. Primeiramente ela é traçada paralela à
crista superior e depois como as linhas da cava descrevem uma curva, a linha a - a’, fará um
transição com a linha da crista original, conforme figura 5. O projetista, em geral, tem alguma
flexibilidade para decidir como esta transição ocorrerá. Uma vez esta transição ter sido feita,
as demais linhas serão traçadas paralelas à primeira.
Etapa 5 - As linhas externas da cava original são removidas, As linhas da crista resultante com
a rampa incluída são mostradas na figura 6.
17
Figura 4 - Seguimentos de linha tracedos paralelamente às linhas de crista.
Figura 5 – Construção das novas linhas de crista
Figura 6 – Idem figura 5

Etapa 6 - A rampa é estendida da crista do banco mais baixo até o fundo da cava. As linhas do
pé dos bancos são adicionadas para auxiliar o processo, Figura 7. Na figura 8 os taludes dos
bancos são tracejados para facilitar a visualização. Os cortes da estrada são mostrados nas
linhas da crista.
Rampa em Espiral - fora dos limites originais da Cava (Pit)
Etapa 1 - O processo de abertura da estrada começa na crista do banco superior, figura 1.
18
Figura 7 – Cava modificada pela inclusão da rampa
Figura 8 – Adição dos pés dos bancos

Etapa 2 - A partir da interseção do comprimento de arco da crista, pontos A,B,C e D, linhas
de comprimento aparente, correspondente à largura da estrada são traçadas perpendiculares às
respectivas linhas de crista. Em seguida uma linha paralela à crista e na direção da rampa,
taçada à partir da extremidade da linha correspondente à largura da estrada, figura 2.
19

Etapas 3 e 4 - À partir da crista do banco inferior, uma linha curva é traçada de modo à
conectar a nova crista à original (velha). As porções restantes da nova crista, são traçadas
paralelas à primeira crista (banco inferior), figura 3.
Etapa 5 - Remoção das linhas estranhas ao novo design, figura 4.
Etapa 6 - Os pés dos bancos são adicionados e a rampa é extendida até o fundo da cava.
20

Seleção de Equipamentos de lavra
Princípios Fundamentais
O principal objetivo na seleção de equipamentos é o de assegurar, na medida do possível, que
a mina seja provida de recursos para capacitá-la a fornecer minério da melhor qualidade, a um
baixo custo por tonelada, para a usina de tratamento por um longo e contínuo período.
A seleção de equipamentos de mineração é um dos fatores de primordial importância nas
etapas de transformação da lavra de um bem mineral numa operação econômica. Deste modo,
a seleção dos equipamentos deve ser tratada com muito cuidado, visto que decisões incorretas
nesta etapa podem prejudicar muitas ou todas as vantagens de um cuidadoso projeto e
planejamento da ótima geometria do pit e estabilidade dos taludes.
De um modo geral, o processo de seleção pode ser dividido nos seguintes estágios :
• Tipo de equipamento exigido;
• Tamanho e/ ou número de equipamentos;
• Tipo específico do equipamento;
• Especificações dos equipamentos ( desempenho, manutenção)
• Seleção dos fabricantes ou fornecedores
Requerimento Geral
Para se chegar a conclusão da 1ª etapa na seleção de equipamentos de lavra, um grande
número de informações sobre a jazida, o esboço do pit e operações devem ser conhecidas.
Com relação ao corpo do minério e usina de tratamento, faz-se necessário conhecer o tipo de
processo utilizado, a massa de minério a ser tratada por dia, por hora, o grau de controle de
qualidade requerido para a alimentação da usina.
Os fatores que dizem respeito ao minério e precisam ser conhecidos são:
• A taxa alimentação de minério, requerida e permitida, pela usina, por carregamento
individual, por hora, por turno, por dia etc.;
• A blendagem requerida para controle do teor do minério ou balanço dos constituintes do
mesmo;
• Tipo de segregação requerida para evitar misturas indesejáveis;
• A rota e a distância percorrida pelo minério;
• A diferença de cota entre o ponto de carregamento e o ponto de descarga do minério;
No caso do estéril o problema é de certo modo mais simples, entretanto deve-se saber:
• A relação estéril/minério;
• A forma como o estéril ocorre no jazimento, se externo ou sobre o corpo, se intercalado
etc.
Deve-se conhecer, ainda, a natureza física do minério e estéril, tais como, densidade in situ e
empolada, compactibilidade, umidade, dureza, abrasividade, grau de fragmentação,
resistência à compressão etc.
22

Em geral os equipamentos de lavra estarão envolvidos nas atividades de desmonte,
carregamento e transporte do minério e estéril da mina.
Tamanho e/ou número de equipamentos
Duas questões são primordiais
1 - Qual o número ideal de cada tipo de equipamento ?
Como exemplo, o seguinte pode ser sugerido como considerações preliminares no esforço de
minimizar a quantidade de equipamentos:
• Uma perfuratriz para cada escavadeira;
• Uma escavadeira para cada tipo de material, isto é, uma para minério e outra para estéril;
• Três ou quatro caminhões para cada escavadeira.
Entretanto, existem numerosos fatores a serem considerados em cada caso, como por exemplo
:
• É possível reduzir o número de perfuratrizes se um máquina de capacidade
suficientemente alta e de alta mobilidade é adotada;
• Mais carregadeiras podem ser necessárias, se é exigido blendagem ou segregação;
• O número de caminhões é usualmente ditado pela distância de transporte, e, idealmente,
nem deve um caminhão esperar para ser carregado, nem deve uma escavadeira esperar por
um caminhão vazio.
2 - Qual o tamanho ideal do equipamento ?
Seguindo a premissa de que os custos operacionais são altos e que continuarão a subir e que
equipamentos para uma adequada operação são escassos e serão mais ainda no futuro, todo o
esforço deve ser feito para maximizar o tamanho do equipamento. É significante observar que
embora haja uma grande diferença no investimento inicial, os trabalhos de operação e
manutenção requeridos, são aproximadamente os mesmos para diferentes tamanhos de um
mesmo equipamento, como por exemplo :
escavadeiras de 4 1/2 jc e 15 jc
caminhões de 25 e 100 t
Tipo Específico de Equipamento
Nesta fase de seleção de equipamentos de lavra , a experiência é de suma importância, sob
todos os aspectos. Especificações de fabricantes serão de muita utilidade , mas devem ser
usadas prudentemente. Por outro lado, certos detalhes técnicos e dados de desempenho dos
equipamentos somente serão encontrados nos impressos dos fabricantes.
Descrição Detalhada das Especificações dos Equipamentos
23

O objetivo da descrição detalhada das especificações é assegurar:
• Que o equipamento cotado corresponderá àquele necessário e desempenhará a função
desejada;
• Que as proposições e especificações fornecidas pelos fornecedores ou fabricantes
permitirão significativas comparações de custos e méritos dos vários equipamentos
específicos
Geralmente estas especificações devem ser descritas em duas partes para melhor atingir o
resultado desejado. A primeira deve descrever todos os requerimentos, com respeito ao
desempenho, capacidade, força, peso, tamanho etc. A segunda parte deve descrever
separadamente todos os ítens desejáveis de um equipamento ideal, que permita melhor, segura
e econômica operação, fácil manutenção e reduzidos custos de reparos. Esta parte deve incluir
também alternativas para o equipamento especificado, tais como pneus ou esteiras, diferentes
motores etc.
Estas etapas devem permitir uma fácil comparação quando no levantamento de custos das
várias máquinas e ainda uma avaliação de vários ítens como investimento inicial,
desempenho e custos operacionais das várias unidades, que precisam então ser relacionadas a
todos os fatores econômicos da operação.
Seleção do Fabricante
Um cuidadoso estudo comparativo das diversas propostas recebidas dos fabricantes permitirá
uma análise com relação a custos e adaptabilidade técnica e, ainda, um estudo da relativa
facilidade ou dificuldade de manutenção e reparos.
Deverá também, ser feita uma avaliação da reputação e tomada de opinião sobre os vários
fabricantes e fornecedores em relação aos serviços técnicos prestados, disponibilidade e
custos de peças e garantias.
Seleção com Relação ao Valor Atual
Um dos critérios de seleção consiste em se determinar os valores atuais das séries de
desembolsos ocorrentes durante a vida da mina, para cada uma das alternativas tecnicamente
viáveis, a uma determinada taxa anual de desconto e escolher a alternativa que apresentar
menor valor atual.
Sendo um estudo comparativo, é necessário que as grandezas a serem comparadas sejam
equivalentes. Esta equivalência é obtida considerando-se, para cada alternativa os
investimentos e custos operacionais ocorrentes durante a vida da mina e referentes a produção
de uma quantidade constante de minério bruto, colocado à boca do britador primário. os
investimentos e custos operacionais a partir deste ponto são constantes, pois o processo de
beneficiamento independe da alternativa em análise, não afetando o estudo comparativo.
Também, os equipamentos de apoio às diversas alternativas não devem ser considerados, pois
seu peso se fará sentir igualmente em cada uma delas.
Deste modo, após dimensionamento dos equipamentos, calcula-se o custo operacional
correspondente a cada alternativa. Tais custos referem-se ao minério à entrada do britador
primário, neles incluídos os relativos à remoção de estéril. Assim são determinados:
24

• Custos operacionais anuais para cada alternativa;
• Investimentos a serem realizados ao longo da vida da mina, resultantes da reposição de
equipamentos retirados de operação por terem atingido os limites de sua vidas úteis;
• Datas de reposição da cada equipamento, para as dadas alternativas
Torna-se, então possível montar um cronograma financeiro, onde aparecem os desembolsos a
serem realizados durante a vida da mina, ano por ano. Estes desembolsos são constituídos
pelo investimento inicial, das reposições e eventuais ampliações do número de equipamentos,
das perdas de equipamentos, aos quais se dá um valor residual e que aparece como entrada de
caixa e dos custos operacional que podem ser crescentes com a vida da mina, no caso em que
as distâncias de transporte tornam-se maiores, exigindo um maior número de equipamentos de
transporte.
Com base no cronogramas financeiros de casa alternativa, determinam-se os respectivos
valores atuais, uma determinada taxa de desconto. A alternativa que apresentar um menor
valor atual será a escolhida.
A solução final tomando-se em conta todos os fatores econômicos será baseada então no
balanço dos seguintes fatores:
• investimentos;
• adaptabilidade técnica;
• considerações de manutenção e reparos;
• aprovação dos fabricantes ou fornecedores;
• valor atual
Equipamentos de Perfuração, Carregamento e Transporte
Equipamentos de Perfuração
O procedimento para a seleção de um equipamento de perfuração em particular para um
mineração a céu aberto, geralmente, envolve os seguintes itens:
• determinação e especificação das condições dentro das quais o equipamento será usado,
tais como tipos de serviços, horas de trabalho, local, condições climáticas etc.;
• estabelecimento dos objetivos para os ciclos de produção de desmonte, considerando
restrições de escavação e carregamento, capacidade do britador, cota de produção,
geometria do pit, fragmentação, lançamento etc.;
• Baseado nos requerimentos de desmonte, determinação do tipo de broca, tamanho,
profundidade e inclinação do furo, carregamento etc.;
• determinação dos fatores de perfurabilidade das rochas e seleção do método de perfuração
que parece exequível;
• especificação e comparação dos parâmetros de performance incluindo custos. Os itens de
maior custo são os bits, depreciação do equipamento, manutenção, energia e fluidos;
• seleção dos sistemas de perfuração que melhor satisfaça todos os requerimentos e que
tenha o menor custo total.
25

Carregamento
Diversos equipamentos desempenham esta função. Abaixo são listados alguns equipamentos
bem como os critérios ou fatores que influem na escolha de um em relação aos outros.
Escavadeiras
Os fatores que devem ser considerados na seleção de escavadeiras em relação a outros tipos
de equipamentos de carregamento são:
• A escavadeira é de certo modo inflexível na sua operação, ou seja, é um equipamento
básico de carregamento e/ou escavação;
• Devido ao seu alto custo comparativamente, são normalmente limitadas a projetos de
longa vida. A vida econômica de uma escavadeira é em torno de 40.000 horas ou mais e
portanto deve ser usada para operar por um longo período, de modo que seus benefícios
de baixo custo operacional possam ser sentidos. Visto que a maior parte da amortização de
um equipamento se dá geralmente no dois ou três primeiros anos de operação, um curto
tempo de operação de uma escavadeira não é recomendado. Também é virtualmente
impossível negociar ou vender uma escavadeira no meio de seu tempo de vida, deixando
um zero valor residual;
• Devido a sua baixa mobilidade, uma escavadeira é confinada para operar em pequenas
áreas de uma mina, ou geralmente fixada em locais de carregamento. Uma única
escavadeira seria normalmente excluída quando se faz necessário uma lavra seletiva ou
uma blendagem;
• Os cuidados com a distribuição elétrica e manejo dos cabos de linha, utilizados pelas
escavadeiras merecem devida consideração no planejamento de um adequado sistema de
distribuição elétrica;
• O uso de motores elétricos e sofisticados sistemas de controle permitem às escavadeiras
uma segurança e eficiência operacional, excepcionalmente altas. A maioria dos controles
vitais da escavadeira está numa cabine geralmente pressurizada, com filtros de ar, que a
permite operar dentro de condições mais favoráveis que outros equipamentos;
• As escavadeiras têm excelente habilidade para escavação devido ao seu peso, tração e alta
capacidade de deslocamento do guindaste.
• Devido a sua lenta movimentação as escavadeiras têm uma distinta vantagem em relação
aos equipamentos sobre pneus em locais onde as condições do solo são normalmente
negativas aos pneus;
• Dada a grande facilidade de operação, a fadiga do operador é bastante reduzida, não
acarretando grandes efeitos na produção das escavadeiras.
A aplicação das escavadeiras pode ser sumarizada como:
Vantagens
• Construção robusta e bastante adequada para escavações de material de dureza
relativamente alta e serviços de carregamento;
• Excelentes segurança e eficiência;
• Baixo custo operacional em projetos de longa duração.
26

Desvantagens
• Pouca flexibilidade e mobilidade;
• Alto investimento inicial
Considerações a serem feitas na seleção de um tipo específico
Os seguintes pontos são de importância na seleção das escavadeiras:
• Produção diária requerida;
• Tonelada total a ser movimentada;
• Tamanho da área onde irá operar;
• Número de faces a ser trabalhada;
• Capacidade dos caminhões. Como regra geral uma escavadeira deve ter de 3 a 5 passes
para carregar um caminhão. Esta, entretanto, não é uma regra fixa e varia com a distância
de transporte;
• Disponibilidade requerida. Grandes escavadeiras, geralmente, são mais disponíveis que
pequenas escavadeiras;
• Tipo de material a ser carregado. Se o material é pouco fragmentado a eficiência da
caçamba é baixa, sendo necessário grandes escavadeiras para manter a requerida produção
Pás Carregadeiras
A seleção de pás carregadeiras sobre pneus ou esteiras como carregamento primário deve ser
baseado nas seguintes condições:
• Onde a mobilidade é requerida devido às operações em diverso bancos e onde é
necessário blendagem do material;
• Onde a expedição de capital para um equipamento de carregamento mais caro
(escavadeira), não é justificado. A vida útil de uma escavadeira é de 40.000 horas contra
10.000 horas para uma carregadeira.
Comparação entre Escavadeiras e Pás Carregadeiras
• Quando se lavra um material com um demanda flutuante, o relativo baixo custo de
investimento e mercado das carregadeiras favorecem sua escolha;
• A operação de uma pá carregadeira é mais simples, ou seja requer menos habilidade do
operador que uma escavadeira;
• As carregadeiras geralmente podem trabalhar independentes de equipamentos auxiliares;
• Quando escavadeiras e carregadeira são consideradas como equipamentos primários de
carregamento, o retorno nos investimentos devem ser considerados . A alta produção e
baixo investimento relativo podem favorecer às carregadeiras;
• O investimento médio anual para carregadeiras é geralmente menor;
• Quando as carregadeiras são forçadas a escavar material, a produção cai e os custos por
tonelada sobem muito. A escavação de um banco deve ser reservada para as escavadeiras.
Buckets Wheels
27

Avanços recentes no design e construção destas escavadeiras têm permitido escavação de
materiais de dureza média. O mercado mundial de mineração, entretanto, tem sido lento para
aceitar este equipamento de alta produção e baixo custo. Talvez devido a tradição de usar
escavadeiras e draglaines e/ou a falta de informações com relação a operação, design e custo.
De certo, escavadeiras e draglaines não podem ser substituídos por Bucket Wheels em todos
os casos, más dentro de condições apropriadas podem ter uma performance superior às outras
convencionais e simultaneamente permite uma significante economia operacional.
Dentre os fatores a serem considerados para a seleção de bucket wheels temos:
• Custo - como as peças do equipamento são caras, requer longo período de amortização
para ser economicamente viável. Os custos de operação são difíceis de estabelecer e
dependem da recomendação de fabricantes sobre planos e estimativas de manutenção;
• Tipo de material a ser manejado - São mais apropriadas para depósitos espessos de
materiais inconsolidados ou semi- consolidados;
• Produtividade - apropriada quando se requer uma alta produção;
• Planejamento da mina - requer um cuidadoso design e planejamento da mina para que se
possa alcançar uma ótima produção e baixo custo;
• Sistema de transporte - apropriada para correias, caminhões e vagões.
Draglaines
A seleção de Draglaines é analisada considerando os seguintes fatores, tais como:
• remoção de material dentro d'água;
• minérios suficientemente moles;
• operações em subníveis;
• carregamento em grandes equipamentos
• capacidade de remoção de solos semi-consolidados;
• grande capacidade;
• habilidade para trabalhos em locais lamacentos e em condições instáveis;
• capacidade de executar em uma única operação a remoção e empilhamento do material
28

Apresenta as seguintes desvantagens para a seleção :
• alto investimento inicial;
• aplicação restrita;
• não opera em terrenos inclinados;
• necessidade de boa fragmentação das rochas para uma eficiente remoção.
Equipamentos de Transporte
Caminhões
Como critério geral, para seleção de caminhões, os seguintes pontos devem ser levados em
consideração :
• Material a ser manejado e métodos de carregamento empregado;
• Possíveis restrições de espaço para manobras, pontes, extensão e largura das estradas de
transporte, cabos suspensos etc.;
• O efeito de rampas acentuadas, particularmente quando carregado;
• Padronização e possíveis combinações de novos caminhões;
• Flexibilidade requerida, isto é, vários trabalhos que poderão ser requeridos a fazer.
Scrapers
Atualmente o movimento de material da mina tem sido maior, usando-se rápidos push-loaded
scrapers, que outros sistemas. As vantagens econômicas deste sistema são tais que sua
benéfica aplicação suplanta a grande extensão das atuais condições encontradas no campo. A
chave para a econômica aplicação de scrapers, deve-se a facilidade deste na obtenção da
carga, produzindo um carregamento a um custo relativamente baixo, comparado a outras
formas de carregamento.
29

Em geral os scrapers podem escavar seu próprio carregamento, transportá-lo a uma
velocidade de 30 - 35 Km/h efetivamente espalha-lo no depósito.
Skips Inclinados
O poço mineiro pode ter diferentes funções, não excluyentes entre si:
• Para a extracção do mineral do interior da mina
• Para a entrada e saída do pessoal e o acesso de maquinaria e
materiais
• Como condução para a ventilaçao
• Como passo para as diversas conduções necessárias para o
funcionamento da mina:energia elétrica, ar comprimido e desagüe
De todas elas a mais importante é a extracção, sendo o motivo principal
de seu desenho e construção. Não obstante, o habitual é que o poço
cumpra com várias delas, sobretudo a ventilación. No caso de minas com
mais de um poço é costume que um disso se dedique em exclusiva à
extracção e os demais ao resto de funções. Por tal razão aquele se
denominaprincipal, maestro, ou de extracção e o resto, auxiliares.
Podem ser considerados em minas pequenas, profundas, lavradas em flanco, onde as estradas
para caminhões são proibitivamente longas, inclinadas e de difícil manutenção.
Trata-se normalmente de uma instalação permanente ou semi-permanente, devendo por esta
razão ser locada em local fora da área de lavra. A inclinação da instalação, por outro lado,
deve ser cuidadosamente projetada, de forma que deslocamentos da parede não afetem o
lastro no qual está fixo o skip.
Os questionamentos para seleção de um sistema de skips são :
• Existe um local apropriado para instalação de uma estrutura permanente ou semi-
permanente ?
• A jazida contribui para um transporte a um ponto central ?
• A estabilidade e inclinação do talude e adequa para a instalação do sistema ?
• O tamanho do material fragmentado a ser transportado e adequado para transporte por
skips ?
• O transporte pode ser executado por outros meios mais econômicos ?
Correias Transportadoras
A demanda das indústrias, de um modo em geral, por altas taxas de manuseio de materiais e
baixos custos, tem tido um significante efeito no desenvolvimento tecnológico das correias
transportadoras. Esses avanços tecnológicos tem possibilitado, não somente, alcançar
aceitação como o método preferível de movimentação de materiais soltos, mas também a ser
usada para transporte destes materiais a longa distância, particularmente em áreas de relevo
ondulado.
30

Como vantagens das correias transportadoras, pode-se citar :
• Excelente para relevos acentuados e longa distância;
• Alta capacidade;
• Requer pouca supervisão e manutenção;
• Baixo custo por tonelada transportada;
• Fácil operação
As desvantagens do sistema de transporte por correias são:
• Alto custo inicial;
• Sistema permanente ou semi-permanente;
• Granulometria do material limitada a finos ou rocha britada
Trens
A introdução de outros sistemas de transporte tem suplantado a utilização de trens dado a
preferência e melhor aplicabilidade de dos outros sistemas às exigências de cada projeto de
mineração.
Se é mantida uma alta produção para uma grande distância, o transporte por trem tem um
menor custo por tonelada transportada que outros sistemas. Entretanto, rápidos movimentos
de tráfego dentro e fora da mina, requerem linhas duplas para abastecimento da linha
principal. As curvas devem ser cuidadosamente esboçadas e o alinhamento dos trilhos e
superfície devem ser mantidos constantes se se deseja uma máxima eficiência.
O sistema de transporte por trens apresenta as seguintes vantagens :
• Baixo custo de transporte onde exigências de produção e volumes justificam sua
instalação;
• Alta capacidade;
• Carregamento simples por escavadeiras e bucket wheels;
• Transbordamento mínimo de material;
• Mínima manutenção;
• Podem ser controlados por controle remoto;
• Controle de tráfego simples.
O sistema de transporte por trens apresenta as seguintes desvantagens :
• Investimento inicial alto;
• Limitadas a longas estradas, planas com inclinação máxima de 3%;
• Inflexibilidade do sistema;
• Necessidade de dispositivos especiais de descarregamento;
• Não apropriado para transporte de estéril, devido a dificuldade de espalhamento deste.
31

PROCEDIMENTOS ADOTADOS NA ESCOLHA DE LOCAIS PARA CONSTRUÇÃO DE
DEPÓSITOS DE ESTÉREIS E BARRAGENS DE REJEITOS
Introdução
No passado, pouca consideração era dada no planejamento e construção de depósitos de
estéreis e barragens de rejeitos. O procedimento padrão consistia na seleção de um local e um
método que pudesse minimizar a distância de transporte do estéril ou rejeito, da fonte
geradora ao depósito ou barragem, e ainda, minimizar os custos de construção. Aplicações
indiscriminadas desta prática frequentemente resultaram em dispendiosos remanejamentos,
questionável estabilidade, desastres ecológicos, perda de equipamentos, instalações, e, quando
não, perda de vidas humanas.
A seleção de um local apropriado para construção de um depósito de estéril ou barragem de
rejeito envolve considerações de ordem econômica, técnica, ambiental e social. Tais fatores,
após análise em separado devem ser avaliados conjuntamente, a fim de se determinar uma
área, onde os objetivos econômicos e técnicos ( estabilidade etc.), sejam maximizados e os
impactos ambientais minimizados. Por outro lado, estes fatores são interrelacionados, pois o
mérito de um depende fundamentalmente do nível de estudo adotado na avaliação dos demais.
Por exemplo, a escolha de um local em função apenas do fator econômico, distância de
transporte, pode não ser viável do ponto de vista técnico ou ambiental. Desta forma, é
necessário adotar uma série de análises econômicas, investigações geotécnicas e ambientais
dos possíveis locais alternativos.
Por motivos de ordem econômica, um depósito de estéril deve ser locado o mais próximo,
possível do centro de massa do estéril a ser lavrado, respeitando-se os limites do pit final e
procurando compatibilizar a forma do depósito a ser formada com o relevo do terreno
disponível de modo com que este depósito seja permanentemente estável. Da mesma forma, a
localização de uma barragem de rejeitos deve ser tal, que os custos para construção da mesma,
transporte dos rejeitos (bombeamento ou gravidade), sejam mínimos, respeitando-se as
condições de segurança e ambientais.
Os requerimentos ambientais têm sido tão importantes com respeito a depósitos de estéreis
e/ou barragens de rejeitos, que a localização de um adequado depósito ou barragem tem
grande importância na elaboração de um projeto de lavra e tratamento de minérios.
Do ponto de vista ambiental dois procedimentos precisam ser tomados. O primeiro refere-se a
um estudo prévio das áreas disponíveis. É necessário conhecer se determinado local é
designado a parques (nacional, estadual ou municipal ), reserva ecológica, se é um sítio
arqueológico ou histórico, se é nascente de alguma bacia hidrográfica etc. Tais locais
precisam ser previamente identificados e listados, pois necessitam da liberação de orgãos
cabíveis. O segundo procedimento refere-se a listagem e classificação dos possíveis impactos
ambientais, causados pelo depósito ou barragem a serem construidos numa determinada área.
O local a ser escolhido deverá ser aquele onde os impactos ambientais sejam mínimos.
Estudos Geotécnicos
32

A seleção prévia dos locais para construção de depósitos e/ou barragens é feita com base nas
investigações preliminares das áreas. Uma vez definido os possíveis locais, detalhadas
investigações são necessárias a fim de que se possa determinar o local que se enquadre dentro
dos requisitos econômicos, ambientais e de segurança. Sendo assim, a elaboração de um
criterioso programa se faz necessário, onde os principais fatores a serem analisados são a
topografia, o clima, a geologia, hidrogeologia, hidrologia, sismíca, estratigrafia, propriedades
físicas e químicas dos solos e das rochas etc. Tais fatores são normalmente correlacionados
como parte das investigações de engenharia, geralmente tratados, coletivamente, como
estudos geotécnicos do local.
Os estudos geotécnicos podem ser feito em dois estágios. O primeiro estágio refere-se
usualmente às investigações preliminares do local, de modo a possibilitar uma avaliação
superficial do local. Deste modo, torna-se possível a realização de comparações entre locais
alternativos, de forma que o mais adequado seja selecionado para uma investigação detalhada.
O segundo estágio usualmente refere-se a uma detalhada investigação geotécnica do local,
cobrindo todos os ítens anteriormente citados em detalhes suficientes para a execução do
esboço do depósito de estéril e/ou barragem de rejeito, de forma econômica, segura e
ambientalmente satisfatória, que satisfaça todos os regulamentos exigidos.
A primeira etapa das investigações preliminares dos possíveis locais envolvem a coleta de
todos os dados disponíveis da área. Estes dados incluem, mapas topográficos, fotografias
aéreas, clima (registros de temperatura, precipitação, vento, radiação solar e evaporação), rede
hidrográfica, geologia regional e mapas geológicos, hidrogeologia, sísmica etc. Em conjunção
com a coleta e estudo dos dados acima mencionados, inclui uma interpretação fotoaérea para
determinar a geologia local da área proposta. Os fatores geológicos que podem afetar o
esboço do depósito e/ou barragem, e, portanto, devem ser avaliados incluem, evidências de
deslizamentos de terra, evidências de plano de falhas nas rochas, evidências de falhas,
provável permeabilidade das rochas etc. O exame local em combinação com a interpretação
fotoaérea, normalmente, propicia uma boa avaliação preliminar da geologia local.
A confecção de mapas topográficos em pequena escala fornecerá dados para estudo da área ao
redor da cava e locação dos possíveis locais do depósito e/ou barragem. São também úteis
para fazer, estimativas preliminares dos volumes dos referidos depósitos, tamanho da área,
provável direção de fluxo de águas subterrâneas e superficiais e possíveis efeitos do depósito
ou barragem nas proximidades da cava, usina ou outras áreas operacionais. Os dados sobre o
clima e cursos d'água, quando combinados com dados topográficos, possibilitam uma
avaliação preliminar da drenagem característica dos locais. Isto fornece ao projetista
informações sobre o volume médio dos cursos d'água superficiais provenientes das chuvas.
A combinação das informações coletadas com os dados publicados e as investigações locais
podem não ser suficientes para permitir uma completa avaliação dos méritos dos locais pré-
estabelecidos. Em alguns casos, fatores óbvios como abatimentos de solo ou ocupação de
grandes áreas podem eliminar um local. Em outras instâncias a vegetação superficial e/ou
depósitos podem mascarar as condições locais, tal que posteriores trabalhos de campo sejam
requeridos antes do proposto local ser efetivamente avaliado. Nestes casos, a próxima etapa
das investigações preliminares, envolverá coletas de amostras, através de abertura de
trincheiras e furos de sondagem e, talvez, trabalhos preliminares de geofísica.
33

Com base nas investigações geotécnicas preliminares do local, é possível avaliar de um ponto
de vista geotécnico, a relativa capacidade dos locais alternativos examinados. Entretanto,
deve-se observar que, devido a vários fatores que impactuam a seleção do local para o
depósito de estéril e/ou barragem de rejeitos, o local mais apropriado do ponto de vista
geotécnico, pode não ser o mais satisfatório, por outras razões como proximidade com áreas
habitadas, conflitos com outros usos da área, restrições ambientais etc. Consequentemente, a
importância de se considerar mais que um possível local e avaliar a capacidade de cada um é
óbvio.
Uma vez concluídos os estudos geotécnicos preliminares e a definido o local, compatível
como todas as exigências necessárias, faz-se necessário a realização de detalhadas
investigações geotécnicas. O principal objetivo de uma detalhada investigação geotécnica
deve incluir a determinação da:
• estratigrafia do local, incluindo profundidade, espessura, continuidade e composição de
cada estrato;
• geologia local, incluindo história de deposição erosão, glaciação, cobrindo ítens como
canais encobertos, estruturas de colapsos, cavernas, movimentos tectônicos e falhas,
planos de cisalhamento etc. Deve-se fazer um mapa geológico do local;
• hidrogeologia do local, incluindo definição de todos os aquíferos, determinação da
espessura dos sedimentos inconsolidados, determinação de sistemas de fluxo de água
subterrânea local e regional, pressão piezométrica nos aquíferos;
• propriedades geotécnicas do solo, como, umidade, granulometria, testes de consolidação,
compressão triaxial e ou testes de cisalhamento, testes de permeabilidade, capacidade de
troca iônica de argilas (quando propostas como camada impermeável ). Para as rochas
deve-se incluir testes de cisalhamento ao longo de camadas fracas e permeabilidade dos
vários estratos.
PILHAS DE ESTÉRIL - PLANEJAMENTO E CONSTRUÇÃO
INTRODUÇÃO
Com a exaustão das jazidas de minério de alto teor e consequente aumento no consumo de
matéria-prima, o homem se viu obrigado a lavrar depósitos de baixo teor e mais profundo.
Estes depósitos quando economicamente viáveis necessitam, regulamente, de uma grande
remoção de material estéril para que se possa ter acesso ao minério e início das atividades de
lavra. Entretanto, a atividade de remoção e posterior deposição do material estéril num dado
local envolve custos, planejamento e controle da construção. Apesar de sua primeira
implicação ser econômica, o seu planejamento visa, também, encontrar um meio de manejá-lo
de forma responsável, segura e ambientalmente satisfatório.
No passado, o estéril removido nos trabalhos de lavra era simplesmente basculado em pontos
de aterro, nas encostas ou terrenos circunjacentes às minas, formando pilhas de maneira
desordenada, em condições precárias de estabilidade. Comumente estes locais eram chamados
de bota-fora. A década de 80, notabilizou-se pela disposição controlada e planejada dos
novos depósitos de estéril e pela recomposição dos depósitos mal formados, aliado a uma
recuperação ambiental das áreas degradadas pela mineração. Hoje, além das exigências de
ordem ambiental, questões sociais e de segurança, é sabido que construir adequadamente um
34

depósito de estéril é certamente menos trabalhoso e oneroso, que corrigir um depósito em
processo de ruptura generalizada.
O planejamento de um depósito de estéril não é, geralmente, tão detalhado como um projeto
de lavra. Isto é natural, visto que o objetivo primeiro da mineração é a produção do melhor
minério possível para ser processado. O desenvolvimento de uma mina depende em geral da
remoção de estéril, deste modo, promover um gerenciamento do depósito de estéril, pode
significar a diferença entre o lucro e o prejuízo e o planejamento do depósito deve,
frequentemente, reclamar mais atenção do que o esperado.
MODELOS DE PLANEJAMENTO
O planejamento de um depósito de estéril envolve a projeção num dado espaço do material
estéril removido da mina. Os modelos, em geral, podem ser algo como um simples
conhecimento que existe um local fora da área da mina para deposição de todo o estéril
removido, até a detalhados simulações em computador ou maquetes do futuro depósito.
O primeiro destes modelos, pode ser chamado como "Modelo de Confiança". Este é baseado
na confiança de que existe um depósito suficiente para depositar todo o estéril. Em geral, não
é um mal modelo para ser usado nos estágios iniciais da lavra, quando usualmente um certo
vale ou uma área próxima à mina possa ser designada como destino para o estéril inicial
transportado. A pressão para a abertura da mina usualmente limita os esforços, nos estágios
iniciais, para o planejamento do depósito, a não ser que haja restrições de propriedades ou
questões ambientais que seiamente restrijam a dispoisção de estéril. Portanto, devido aos
esforços primários serem impletados no suplimento de minério, o modelo de confiança não é
comumente mudado, até que o espaço para o depósito ou problemas com transporte de
estéril, requeiram um modelo melhor.
O segundo e mais comum tipo de modelo é o da "Capacidade Final". Nese modelo, o depósito
e locado num mapa topográfico dentro da área de servidão, e os volumes dos espaços
disponíveis são medidos para determinar qual a capacidade final do depósito. Indicações de
estradas são também feitaspara prover o melhor uso do espaço disponível. Este é um bom tipo
de modelo, onde pode-se ter um conhecimento das potencialidades e limites das diversas
áreas disponíveis. A disvantagem de se depender exclusivamente deste método é que ele não
mostra o que ocorrerá na sequência de deposição e a capacidade final pode não ser atingida a
não ser que o método de disposição e a sequência sejam considerados.
O detalhado layout ou "Map Layout Model", usualmente, segue o modelo da capacidade final,
quando acumulações de estéril atingem o estágio, onde sequências de deposição afetarão os
custos ou onde, existe uma variedade de produtos que precisam ser depositados em diferentes
áreas. Como exemplo pode-se citar uma dada ocasião onde diferentes partes do deposito
podem receber estéril de diferentes áreas de modo a equilibrar a distâncias de transporte.
Algumas vezes, a menor distância de transporte não é a melhor, se ela enche uma área que
deverá ser reservada para fazer uma futura estrada muito melhor. Outra razão para um
detalhado layout deve a produtos contaminados que devem ser colocados fora da drenagem,
ou onde existe segregação de material de baixo teor ou marginal, que poderão vir a ser
aproveitados no futuro. Considerações deste tipo levam a divisão do palnejamento em
estágios sequênciais, preferívelmente relatadas para definir perídos de deposição.
35

Modelos de escala física são poucos usuais no planejamento atual. Tais modelos são algumas
vezes usados na explicação para a diretoria ou outras pessoas, muitas vezes leigas, os sobre os
problemas ou requerimentos de um depósito. Em geral, podem ajudar na visualização de
problemas, que por outro modo, podem passar despercebidos ou serem subestimados. As
principais desvantagens de modelos tridimensionais é o tempo e esforços envolvidos na
construção deles.
Modelos computacionais do depósito de minério são bastante comuns, principalmente em
muitas minas metálicas. Entretanto o uso de computadores para deposição de estéril é pouco
aplicado, por uma variedade de razões, entre elas : os depósitos de estéreis, em geral não
requerem um detalhado banco de dados e são relativamente fáceis de serem traçados
graficamente. Por outro lado, em trabalhos futuros o emprego de computadores no
planejamento e construção de depósitos de estéreis têm sido visto como uma importante
ferramenta, principalmente com relação à simulação de estradas de transporte.
CONFIGURAÇÃO DO DEPÓSITO
A configuração geometria do depósito depende amplamente da topografia da área onde o
depósito será construído. Outro importante fator é a forma como o depósito é construído.
Algumas das possíveis configurações dos depósitos são apresentadas a seguir.
Se a região é moderadamente plana e a espessura do depósito não é tão grande, os depósitos,
espalham-se, deixando uma geometria de um grande leque, usualmente com algumas curvas.
Em geral estes grandes depósitos em leque podem estender, cobrindo grandes áreas com
talvez alguns quilómetros de perímetro. A limitação na extensão lateral é, se não há
considerações de limite de propriedades, uma função da distância de transporte, desta forma,
chegará um tempo, onde será mais barato elevar o depósito e transporte para cotas superiores,
que estender o depósito por toda a extensão da área da mineração. O processo de deposição
em sucessivas camadas num depósito em leque, produz o que chamamos de depósito
laminado. Estes são caracterizados por camadas com algum grau de classificação, similares
aos depósitos sedimentares criados pela natureza. Se são construídos por caminhões, as
maiores camadas normalmente chegam a atingir de 6 a 60 metros de espessura. Dentro destas
camadas está uma série de camadas inclinadas causada pelo fluxo de material abaixo do
talude do depósito com o avanço deste. Desta forma, são formadas camadas cruzadas que
podem ser classificadas de fine a grossas, apresentando diferentes graus permeabilidade de
acordo com a direção destas. Se o depósito é feito por scrapers, as camadas podem variar de
dezenas de centímetros de espessura.
Depósitos em terraços são construídos também pela deposição ao redor de um depósito mais
elevado ou curtas paradas da crista do depósito inferior durante um overlay. O efeito de
ambos os métodos é produzir um depósito em escadas ou terraços com desníveis capazes de
servir como estradas acesso ou como plataformas para vegetação. Tais terraços são também
valiosos no controle da erosão e fluxos d'água.
Em regiões montanhosas a configuração comum se dá na forma de cunhas. A altura do talude
à jusante pode atingir de 300 a 600 m com uma área mais larga na base ou pé deste. Tais
depósitos frequentemente apresentam grande capacidade e podem ser bastante estáveis se as
condições do solo ou rocha dentro do depósito são favoráveis. Se existem construções
próximas ao depósito, tais como estradas ou vilas, medidas especiais de segurança, tais como
36

bermas de contenção devem ser requeridas para limitar os efeitos do rolamento de rochas e
deslizamentos de solo. Uma variação usual de depósitos em cunha é o livre basculamento em
encostas. Esta configuração é de limitada aplicação e pode ter sérias consequências
ambientais.
E, finalmente existe o depósito em cava, ou backfill dump. O backfilling tem sido bastante
comum e importante em muitos seguimentos da indústria mineral, tais como minas de urânio
com uma série de pit vizinhos que podem ser individualmente enchidos, ou em depósitos
estratificados (carvão), onde há um progressivo descapeamento e deposição do material estéril
nas porções descobertas que ficou na retaguarda, ou em minas subterrâneas onde o
enchimento pode ser usado como suporte. Em grandes minas metálicas, o enchimento é pouco
apropriado, devido a longa vida útil da mina, onde o alargamento e aprofundamento do pit
ocorre de forma gradual até atingir a exaustão da jazida.
ESTUDO PRELIMINAR
A escolha de locais mais favoráveis para a disposição de estéreis, deve levar em
consideração a distância de transporte, estradas de acesso, capacidade de armazenamento,
aspectos hídricos, declividade das encostas, necessidade de desmatamento, implicações com
áreas rurais ou urbanas a jusante etc. E, também, que não comprometa a continuidade da
lavra, instalações de tratamento de minério ou expansões futuras. Para execução de tais
estudos, faz-se necessário um mapeamento geológico / topográfico detalhado, enfatizando os
cursos da água, nascentes, áreas pantanosas, perfil dos talvegues principais etc. Faz-se
também importante ter um conhecimento da hidrologia e hidrogeologia da região, regime de
chuvas, medição das vazões perenes, características da bacia de constituição, vazões de pico,
fluxo de águas subterrâneas etc. Condições hídricas desfavoráveis podem inviabilizar um
local aparentemente promissor. De maneira geral, por motivos econômicos, costuma-se
depositar esses materiais em encostas o mais próximo possível de áreas de lavra, muitas vezes
por simples basculamento em ponta de aterro. A disposição indiscriminada, sem atentar para
os problemas geotécnicos envolvidos, tende a acarretar uma série de problemas ecológicos,
tais como:
• Instabilidade dos depósitos, causando danos pessoais e a propriedade;
• Erosão de superfície por águas pluviais, podendo acarretar problemas estéticos e de
estabilidade, assoreamento e eventualmente poluição química de cursos de água;
• Erosão eólica da superfície, com grande formação de poeira;
• Modificação danosa das características fisiológicas locais.
Obs. Uma operação de lavra envolve, geralmente, a movimentação de dezenas de milhões de
toneladas de estéril, acarretando a formação de depósitos que chegam a atingir alturas de
taludes de centenas de metros. Essas grandes massas tendem a agravar sobremaneira os
problemas ambientais retrocitados.
INVESTIGAÇÕES DE CAMPO
Através de investigação de campo, via sondagens, poços e trincheiras, são coletadas amostras
para determinação, em ensaios de laboratório, dos parâmetros geotécnicos do material estéril
e capacidade de suporte dos solos da fundação. Estes ensaios compreendem:
37

• análise da composição do solo e das rochas;
• índices físicos;
• massa específica natural e saturada;
• cisalhamento;
• coesão;
• ângulo de atrito.
Tais investigações devem vir acompanhadas de uma descrição geológica e geotécnica.
DENSENVOLVIMENTO DO PROJETO
Por fim, após tais investigações, entra-se na fase de desenvolvimento do projeto, onde são
delineadas todas as feições geométricas desde o dimensionamento da drenagem da fundação,
até a proteção final das bermas e o acabamento paisagístico. Um ítem de suma importância
refere-se a análise da estabilidade do depósito e de sua fundação. Esta análise baseia-se em
dados obtidos durante o estudo preliminar e principalmente nas investigações de campo. Em
algumas circunstâncias, seções de ensaio são construídas no campo, amostras são coletadas e
analisadas em laboratórios e simulações de várias hipóteses de ruptura para as diversas
geometrias (alturas e inclinações) dos depósitos sob diferentes condições (material seco e
saturado) devem ser realizadas. A questão da estabilidade é um aspecto que deve ser
assegurado durante as fases de construção, bem como após a finalização das atividades
mineiras. A instabilidade em depósitos de estéril incrementa os custos operacionais sob os
seguintes aspectos:
• indenização de acidentes pessoais;
• indenizações e recuperações de propriedades;
• perda ou dano em equipamentos;
• danificações de estradas de acesso, linhas de energia e de instalações mineiras;
• paralisação da produção para limpeza e correção das instabilidades;
• adoção de medidas estabilizadoras para impedir a continuidade dos fenômenos de
instabilidade e permitir a retomada segura do lançamento do estéril;
• limpeza e recuperação do meio ambiente.
ESTABILIDADE DE UM DEPÓSITO DE ESTÉRIL
O estéril de mineração, de uma forma geral, é constituído por solo, rocha sã e alterada, cujas
relações recíprocas (minério ou estéril), dependem do estágio da mineração ou de alterações
no planejamento da lavra decorrente de considerações econômicas. O material apresenta uma
distribuição granulométrica ampla, com partículas de dimensões de argila variando até
matacões.
Em maciços de solos ou fragmentos de rocha admite-se a validade da equação que define a
resistência a cisalhamento:
S = c + ( σ - u ) tgφ
Nessa equação "c" e "φ" são, respectivamente, a coesão e o ângulo de resistência a
cisalhamento, que dependem principalmente do tipo de material e do seu estado de
compactação. " σ " é a pressão total normal à superfície de cisalhamento, e "u" é a pressão
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neutra que se desenvolve nos poros do material; essa última pode ser gerada por compressão
do material, durante o seu adensamento, ou lençóis de água no seu interior. O método de
formação do maciço influi nos parâmetros "c" e "φ" no que tange à sua compactação. Ao
contrário de obras de engenharia civil, onde se especificam o grau de compactação e o teor de
umidade, trabalhando-se com rolos compactadores e camadas de espessura pequena; em
pilhas de estéril costuma-se trabalhar com camadas que podem atingir até vários metros, sem
controle de umidade, e com compactação produzida apenas pelo tráfego de construção
(caminhões e tratores).
De maneira geral, a deposição em camadas mais espessas é mais vantajosa economicamente.
Em contrapartida, isso acarreta uma diminuição dos parâmetros de resistência "c" e "φ"
afetando também a pressão neutra "u" , de uma forma que pode inclusive ser mais sensível.
Com efeito, camadas mais espessas são mais compressíveis. Dessa maneira, em casos onde o
estéril é pouco permeável, o teor de umidade é relativamente elevado, e as velocidades de
alteamento da pilha são altas, a compressão da água intersticial pode acarretar pressões
neutras muito elevadas. A observação direta deste fenômeno é feita através de piezômetros
instalados em pontos do maciço criteriosamente escolhidos (estes mediriam as pressões
neutras, permitindo adaptações do projeto ou do método construtivo).
TIPOS DE RUPTURA
As rupturas observadas são condicionadas pela ação de um ou mais dos seguintes fatores:
• fundações com baixa resistência ao cisalhamento;
• inclinação das superfícies de deposição;
• altura e ângulo de inclinação da pilha;
• pressão da água na fundação e/ou no corpo do depósito;
• características de resistência dos materiais constituintes do depósito.
Basicamente, as rupturas podem ser enquadradas num dos seguintes tipos:
a) Rotacional
São características de materiais coesivos com componentes de atrito. Podem abranger o corpo
do depósito e as fundações.
b) Quase Planar
São características de material secos, sem coesão, formados pelo lançamento de material no
ângulo de repouso.
c) Planar
É uma modificação do tipo rotacional. Pode ser causada pela presença de material fraco
abaixo da face de avanço. Tais materiais poderiam ser:
• zonas intemperizadas correspondentes ao encobrimento de faces antigas que sofreram
inteperismo;
• estratos de material fino lançado e incluído em pilhas de material mais grosseiro e
resistente.
39

CARACTERIZAÇÃO DAS FUNDAÇÕES
A estabilidade de um depósito de estéril pela fundação é condicionada por fatores tais como:
a) inclinação e forma da superfície das encostas
Encostas regulares e côncavas são mais favoráveis para deposição do que encostas convexas e
irregulares. Quanto inclinação, de uma forma geral, encostas com 10 graus são consideradas
planas, acima de 10 graus são consideradas íngremes;
b) ocorrência de tálus e movimentos superficiais nas encostas
A sobrecarga decorrente do lançamento de estéril sobre encostas com depósitos de tálus
apresentam movimento de rastejo, poderiam induzir ou acelerar processos de instabilização da
própria pilha de estéril, e mesmo das encostas de todo o vale;
c) surgências de água e drenagens perenes
Visto que a estabilidade é influenciada pelas condições das pressões neutras, deve-se evitar a
construção de depósitos de estéril interceptando talvegues perenes e surgências de água
significativas. Em caso alternativo, a ação da água poderá ser minimizada através da adoção
de um sistema de interceptação e desvio dos talvegues naturais, ou através da construção de
uma drenagem de base adequada;
d) porte da vegetação
Principalmente em encostas íngremes, a não remoção da vegetação densa (mata), poderá
desenvolver uma superfície mais fraca no contato do depósito de estéril com o terreno natural.
Tal superfície pode ser o condicionante de instabilidade;
e) matéria orgânica e estratos "moles"
Mesmo em encostas planas a presença de camadas fracas poderá induzir movimentações de
massa ao longo da base da pilha de estéril. Recomenda-se a remoção de solos orgânicos
fracos quando estes atingem uma espessura superior a 0,3 m. Muitas vezes, entretanto, a
remoção pode representar custos elevados, podendo ser economicamente inviável. Nesse caso
a estabilidade deverá ser analisada e certos recursos utilizados como:
• Suavização de taludes e emprego de bermas de equilíbrio;
• Deposição controlada em camadas de pequena espessura, minimizando-se a velocidade de
alteamento;
• Deposição de material drenante sobre a fundação para facilitar o adensamento;
f) permeabilidade
g) compressibilidade
A presença ao longo da encosta de deposição de horizontes de compressibilidade muito
diferentes, poderá causar recalques diferenciais significativos no corpo da pilha com
consequente desenvolvimento de trincas de tração. Por ocasião de grandes precipitações,
poderão ocorrer aumento de pressões neutras em tais trincas, suficientes para levarem à
ruptura porções significativas do depósito;
h) resistência ao cisalhamento
No caso da resistência ao cisalhamento da fundação ser menor do que o material constituinte
do depósito de estéril, a geometria do aterro será condicionada pela fundação. Em caso
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contrário, as características de resistência dos materiais do depósito serão os condicionantes
de sua geometria.
CARACTERIZAÇÃO DOS MATERIAIS CONSTITUINTES DE UM DEPÓSITO DE
ESTÉRIL
As características de resistência do depósito são condicionadas por fatores tais como:
• tipo e qualidade do material lançado;
• método de construção e equipamentos utilizados;
• resistência dos materiais à degradação por agentes químicos e atmosféricos;
• selagem de porções externas decorrentes de ações intempéricas;
• nível da água;
• teor de umidade;
• estado de compactação (a compactação pode ser controlada por mudanças de equipamento
e por procedimentos de manuseio que influenciam fatores, como: fragmentação, mistura
de solo e rocha, segregação e manuseio seletivo de um horizonte particular, drenagem
afetando teor de umidade etc.);
• grau de alteração;
• presença de argilo-minerais.
A deposição de materiais obedece a critérios de qualidade dos mesmos, ou seja, materiais de
estabilidades inferiores (baixo ângulo de atrito, alta umidade e alta percentagem de argilas)
não devem ser depositados em contato com o terreno natural ou nos taludes finais das
bancadas.
PROCESSO CONSTRUTIVO
De um modo geral a formação ordenada de depósitos de estéreis deve compreender seguintes
pontos básicos.
DESMATAMENTO
A área escolhida deve ser objeto de desmatamento, destocamento e remoção de toda madeira
e resíduos florestais. Este procedimento se faz necessário de modo a evitar a formação de
camada orgânica em decomposição por motivos já explicados anteriormente. Caso haja a
remoção também do solo rico em húmus, reaproveita-lo como suporte da vegetação na
superfície final do depósito.
41

DRENAGEM DE FUNDAÇÃO
Para calcular a vazão de infiltração são necessários dados como: permeabilidade média do
solo, gradiente hidráulico do local a se drenar (perda de carga por comprimento do talvegue),
além da área. de posse deste dados a vazão infiltrante é encontrada utilizando a lei de Darcy
ou ábacos apropriados.
Lei de Darcy
K
Qi
A
=
k = coeficiente de permeabilidade em m/s;
Q = vazão infiltrante em m/s;
i = gradiente hidráulico
i = dh / l onde: dh = perda de carga,
l = comprimento talvegue,
e, A = área em m2
;
O dimensionamento dos drenos de profundidade também leva em conta os mesmos dados,
mas com uma preocupação a mais. O dreno deve possuir espaços vazios suficientes pequenos
entre os materiais constituintes deste, para não carrear partículas muito finas de solo para seu
interior e ao mesmo tempo vazios grandes que permitiram o fluxo de água. Torna-se
necessário, então, um filtro de areia (ou material que funcione similarmente; ex. manta
geotextil) em torno do dreno, que impeça a entrada de finos e a colmatagem. Sua utilização
exigirá uma análise granulómetrica e a observação quanto ao grau de pureza e qualidade de
aplicação.
Os drenos podem assumir a forma de um lençol, cobrindo o terreno natural ou de trincheiras a
uma certa profundidade, preenchidas por manilhas porosas envoltas em brita e areia (podem
vir a ser recobertas com a manta geotextil).
Quanto aos cursos de água que percorrem o local selecionado para a disposição do estéril,
estes devem ser captados na cota e vazão máxima possíveis e desviados. Isto a meia encosta,
para fora da área a ser ocupada. Pode-se promover o escoamento a céu aberto através de
calhas resistentes a erosão caso a cota final do depósito for superior a cota de desvio.
Como conclusão da drenagem de fundação, constrói-se uma barragem de enrocamento ao
sopé da futura pilha com todos os seus detalhes construtivos. Os drenos da fundação passam
sob a barragem com descarga a jusante, sem risco de terem suas saídas obstruídas.
DISPOSIÇÃO DO MATERIAL
A geometria e a configuração que estes depósitos podem assumir depende largamente da
topografia da área e do modo como será construído. A maioria dos depósitos de estéreis são
construídos por unidades móveis com o basculamento direto do material nas encostas (ponta
de aterro). O estéril basculado flui pela encosta assumindo um ângulo de repouso (37 graus
em média para materiais não-coesivos), ocorrendo ainda uma segregação do mesmo material,
onde os fragmentos grosseiros "escoam" para a base e os finos ficam na parte superior do
talude. Isto gera um ângulo ligeiramente mais íngreme no topo do que na base do talude. Na
42

berma inferior, tratores espalham o material e desta forma o depósito progride com uma
elevação razoavelmente uniforme.
É um método apropriado para terrenos de fundação relativamente competentes e que
demandam pouco ou quase nenhum trabalho de preparação. Neste caso, as distâncias de
transporte iniciais são menores, fator relevante se considerado os altos investimentos iniciais
de implantação de uma mineração. Outra forma de lançamento é o ascendente. Neste o
depósito é alteado do fundo do vale para as cabeceiras, ou seja, de jusante para montante. É o
procedimento adotado quando o local de deposição apresenta topografia muito íngreme, ou, o
material lançado apresenta propriedades mecânicas muito baixas, ou ainda, ocorrem materiais
incompetentes cuja remoção seja impraticável. Este processo exige uma aplicação imediata de
recursos para a construção de acessos até o fundo do vale e, também, da drenagem da base.
Nesta foram de desenvolvimento, nos estágios iniciais, as distâncias de transportes são
maiores.
Em regiões moderadamente planas, o depósito de estéril estende-se lateralmente pelo local
denominado para o propósito, obtendo a aparência de um grande leque. A limitação de sua
extensão lateral é uma função da distância de transporte. Desta forma, a partir de uma
determinada extensão é economicamente preferível elevar o depósito e o transporte para cotas
superiores do que estendê-lo por toda área. Em qualquer procedimento, se há alguma
evidência de civilização abaixo do depósito, tais como estradas ou construções, medidas
especiais como bermas de contenção podem ser requeridas para limitar os efeitos do
rolamento de rochas e deslizamentos de solos.
Outro prático depósito de estéril que merece um comentário, se dá pelo enchimento de
porções da cava já lavradas, desta forma diminuindo as distâncias de transporte entre as
frentes de remoção e os pontos de descargas de estéreis e também não necessitando de uma
preparação de outro local para o depósito. Ambientalmente também é favorável, pois alteraria
menos a fisiográfia do local.
ACABAMENTO
DRENAGEM SUPERFICIAL
A principal razão da existência de uma drenagem de superfície é a erosão. A erosão é um
processo de transporte de massa onde o meio transportador é a água, o ar e o gelo, sendo que
no nosso clima predominam os processos transportados pela água. Os processos erosivos
iniciam-se pelo impacto da massa aquosa com o terreno, desagregando suas partículas. Esta
primeira ação de impacto é complementada pela ação do escoamento superficial, a partir do
acúmulo de água em volume suficiente para propiciar o arraste das partículas liberadas. As
diversas forma de erosão podem ser descritas como:
• Erosão laminar - acorre quando o escoamento da água, encosta abaixo, "lava" a superfície
do terreno como um todo, transportando as partículas sem formar canais definidos.
• Erosão em sulcos - ocorre por concentração do fluxo d'água em caminhos preferenciais,
arrastando as partículas e aprofundando os sulcos, podendo formar ravinas com alguns
metros de profundidade.
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