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optimização do desmonte numa mina a céu aberto com aplicação

1. Pequeno lt 0 1m 10 M dio 0 1 a 1m 20 Grande gt 1m 50 JPO Orientac o dos planos Horizontal 10 Inclinac o normal frente livre 20 Direc o normal frente livre 30 Inclinagao coincidente com a frente livre 40 SGI Influencia da densidade SGI 25 SG 50 SG densidade do material em t m3 RSI Dureza da Rocha RC Resist ncia a compress o simples em Mpa RSI 0 05 RC O indice de arranque permite tamb m determinar o consumo especifico de explosivo CE e o factor de energia FE atrav s das seguintes express es ANFO kg E EA 0 004 x BI Equa o 28 FE 0 015 BI Equac o 29 Estas equa es s o apenas uma aproxima o realidade No entanto as caracter sticas geomec nicas s o na pr tica dif ceis de interpretar e apresentam uma infinidade de particularidades que por vezes ultrapassam qualquer tentativa de quantifica o 4 9 1 BREVE DESCRI O DA GEOLOGIA ESTRUTURAL No que respeita ao comportamento da geologia estrutural do terreno este apresenta se em estruturas horizontais e sub horizontais com possancas entre camadas de aproximadamente 6m 88 Optimiza o do Desmonte numa mina a c u aberto com aplica o de Air Decks No que respeita a geologia do terreno esta caracteriza se por rochas do tipo sedimentar com baixo grau de metamorfismo Sao perfeitamente identificaveis a olho nu as diversas camadas sedimentares p
2. ear 132 Tabela 34 Esquema do carregamento Normal vs Modifica o Tipo 1 143 Tabela 35 Compara o entre os Blocos Normais vs Modifica es do Tipo 145 Tabela 36 Compara o de custos Tipo Normal vs Modifica o Tipo I 146 Tabela 37 Custo estimado do consumo de Air Decks ira 146 xxii Optimiza o do Desmonte numa mina a c u aberto com aplica o de Air Decks Tabela 38 Resultado Econ mico da aplica o de Air Decks ao fim de um ano de produ o adas 147 Tabela 39 Compara o entre Normal e Altera o Tipo ll oooooooccccnccccnnoccccccncnnnncnnnonnnannnnnos Tabela 40 Compara o entre os Blocos Normais vs Modifica es do Tipo Il 151 Tabela 41 Compara o de custos Tipo Normal vs Modifica o Tipo 152 Tabela 42 Custo estimado do consumo de Air Decks ira 152 E A A RP Gut dea ER 152 Tabela 44 Compara o entre Normal e Altera o Tipo III eeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeees 155 Tabela 45 Compara o entre os Blocos Normais vs Modifica es do Tipo Ill 157 Tabela 46 Compara o de custos Tipo Normal vs Modifica o Tipo III 158 Tabela 47 Custo estimado do consumo de Alr DecCkS oooocccccccocococococononononono nono non nn nn nnnnnnnno 158 O 159 Tabela 49 Bl
3. Aplicar t cnicas de desmonte inovadoras que melhorem o processo de desmonte na sua globalidade ou seja do ponto de vista t cnico e econ mico Para que tal seja poss vel necess rio ter em conta algumas premissas que neste caso concreto s o as condicionantes do planeamento mineiro que nos obriga a ter uma produ o em cont nuo ou seja desmontar um determinado volume de material mensalmente independentemente das condicionantes que possam existir As garantias de um n vel de fragmenta o determinado que se contrap e preserva o dos teores dos blocos que s o objecto de desmonte Apresentar modifica es aos diagramas de fogo que conciliado com as t cnicas inovadoras possam permitir o melhoramento deste processo e a consequente optimiza o importante ter presente que uma solu o t cnica que se revele positiva para o processo tem que ser sustentada por uma quantificac o econ mica O trabalho na realidade a apresentac o de um caso de estudo te rico pr tico onde s o apresentados sete blocos tipo maci os rochosos com todas as caracter sticas e o seu modo de desmonte numa mina s quais se v o apresentar modifica es com a aplica o de Air Decks que visam preservar os mais poss vel os teores do bloco ap s arranque Este trabalho est dividido em dois grandes grupos os estados da Arte que s o a perfura o e o arranque o caso de estudo que ser objecto de modifica o an li
4. Estes dados de caracterizac o geomec nica permitem determinar tr s par metros o ndice de arranque BI 50 5 o consumo espec fico de explosivo CE 0 20 kg ANFO t o factor de energia FE 0 76 MJ t Frente Livre gt q Fig 45 Bloco Esquema de Perfura o O Bloco apresenta uma geometria trapezoidal superficie com apenas uma frente livre que corresponde ao lado maior do trap zio identificado na fig n por uma linha mantendo a mesma configura o geom trica em profundidade Para a perfura o o Bloco apresenta 203 furos com uma orienta o vertical um di metro correspondente de 127 mm uma profundidade de 7 metros dos quais 1 metro corresponde a subfura o O n mero total de metros furados de 1421m aos quais corresponde uma malha de perfura o de 3 7 4 7 m por furo o que perfaz uma rea de 17 39 m Globalmente o Bloco apresenta uma rea de 3530 17 m ao qual corresponde um volume total de perfura o de 24711 19 m O tempo m dio de perfura o para este Bloco ronda os 27 m h totalizando 52 63 h O elemento de perfura o utilizado um bit de bot es do tipo normal ver cap tulo III Estes dados encontram se na Tabela 16 98 Optimiza o do Desmonte numa mina a c u aberto com aplica o de Air Decks Tabela 16 Bloco Par metros geomec nico e caracter sticas da Perfura o Bloco Normal Valores Unidades q De
5. Optimiza o do Desmonte numa mina a c u aberto com aplica o de Air Decks 5 3 4 2 TEORES DO BLOCO O Bloco IV apresenta duas categorias de teores Alto M dio Baixo Teor e material de escombreira Ganga identificadas na fig 17 respectivamente a rosa amarelo verde e azul O Bloco apresenta na sua maioria um baixo teor ver Fig 58 Fig 58 Bloco IV Comportamento dos Teores 5 3 4 3 ESQUEMA DE CARREGAMENTO O Bloco IV carregado segundo as mesmas condi es do Bloco no entanto devido as caracter sticas da geometria e por consequ ncia do volume apresenta quantidades totais diferentes O esquema de carregamento apresenta se identificado na Fig 59 Fig 59 Bloco IV Esquema de Carregamento dos furos 116 Optimiza o do Desmonte numa mina a c u aberto com aplica o de Air Decks O Bloco IV na sua totalidade apresenta os seguintes valores quantidade de explosivo 12618 72kg com um tamponamento correspondente a 11064 24kg Na Tabela 25 apresentam se mais detalhadamente todos os dados Tabela 25 Caracteristicas do Carregamento Tamponamento Altura 2 20 m Densidade do tamponamento 2 20 g cm Emuls o Altura 4 80 m Densidade do explosivo 1 15 g cm VOD emuls o 5000 00 m s Volume de coluna emuls o 0 0610 m furo Volume tamponamento 0 0279 m furo Carga de coluna emul 70 10 kg furo 5 Peso do tamponamento 61 47 kg furo Carga de explosivo por metro de furo 10 01 k
6. o mais eficiente em rochas compactas e homog neas do que nos maci os que se apresentam muito fissuradas o que provoca uma natural perda da energia til Teoricamente a detona o tem um efeito de expans o cil ndrica de que como consequ ncia decorre dilata o do furo sendo criado um processo de rotura radial que d lugar forma o de planos de rotura verticais concordantes com o eixo do furo 4 7 2 1 CONFINAMENTO DO EXPLOSIVO Para obter o melhor confinamento poss vel necess rio que o explosivo seja introduzido no furo de forma a contactar o mais poss vel com a parede interior No caso de o explosivo estar solto dentro do furo evidenciar um baixo grau de confinamento devido ao facto de apresentar um maior n mero de vazios dentro do furo No caso dos explosivos a granel esta quest o de confinamento deixa de ser uma preocupa o porque as emuls es s o expansivas aumentam o seu volume ap s o carregamento 4 7 2 2 FRENTE LIVRE fundamental para que exista um aproveitamento optimizado da onda de choque a presenca de interface Terra Ar Esta interface vai permitir a reflex o da onda de choque gerada pela explos o e promover a fragmentac o Se a frente livre for insuficiente ou inexistente vai permitir que as ondas de compress o viajem livremente sem se reflectirem O resultado ser apenas a propagac o de ondas s smicas 69 Optimiza o do Desmonte numa mina a c u aberto com ap
7. o do Desmonte numa mina a c u aberto com aplica o de Air Decks 7 Trabalhos Futuros O trabalho desenvolvido permite do meu ponto de vista desenvolver duas areas de estudo relacionadas com o processo de Desmonte Ao longo das ltimas duas d cadas t m se desenvolvido projectos de optimizac o na rea do desmonte de rocha Estes projectos visam a optimizac o principalmente na melhoria das fragmenta es na redu o do tempo global do desmonte e na capacidade de reduzir custos No meu entender as duas principais reas de investigac o encontram se divididas entre o desenvolvimento de produtos que permitam aumentar rendimentos reduzindo custos e entre o desenvolvimento de t cnicas que reduzam o tempo de execuc o das tarefas Estas duas reas t m como objectivo comum tornar poss vel s explorac es produzir ao menor custo ou seja torn las sustent veis com este objectivo que ap s a realizac o deste trabalho e apresentando algumas das mais valias da aplica o de air decks no desmonte de rocha sugiro a cria o desenvolvimento de um produto que potencie o conceito air deck Este produto dever ser sujeito an lise do seu comportamento no terreno com o objectivo de ser comprovado a sua real mais valia A metodologia de pr corte entre faces de blocos de teores diferentes pode ser objecto de estudo para reduzir a mistura de teores durante o processo de desmonte Este m todo pode apresentar mais valias
8. Comportamento da geologia estrutural do maci o ambas as camadas apresentam a mesma espessura tipo Ae B A subst ncia til apresenta se no maci o sem uma particular distribui o Como comparac o o min rio est distribuido na jazida como se fosse uma pluma de contaminac o onde se depositou nos intersticios das rochas sedimentares Nas estruturas do tipo A o teor por vezes superior n o sendo regra O comportamento metalogen tico da subst ncia til n o se encontra dentro do mbito deste trabalho 89 Optimiza o do Desmonte numa mina a c u aberto com aplica o de Air Decks 90 Optimiza o do Desmonte numa mina a c u aberto com aplica o de Air Decks 5 CASO DE ESTUDO APRESENTA O DE UM CASO TE RICO PR CTICO E ALTERA ES DE OPTIMIZA O DO PROCESSO DE DESMONTE COM A APLICA O DE AIR DECKS 5 1 INTRODU O O caso de estudo que ser tratado no decorrer deste cap tulo tem como principal meta perceber o funcionamento de uma explora o mineira a c u aberto na etapa de perfura o e arranque Ser analisado o processo de desmonte procurando adequ lo distribui o dos teores ou mais concretamente aplicar t cnicas que permitam preservar os teores que se apresentam nos blocos que ser o sujeitos ao arranque Desta forma ser o analisados todos os procedimentos que antecedem o arranque de rocha por exemplo divis o de teores configura o de carregamento diagrama
9. o e tritura o Os explosivos lentos estendem se numa gama que vai desde as p lvoras compostos pirot cnicos at propulsores para artilharia A sua aplicabilidade na actividade mineira nos dias de hoje praticamente nula Os explosivos r pidos dividem se em dois grandes grupos de acordo com as suas caracter sticas e aplicabilidade os prim rios e os secund rios Os prim rios caracterizam se pela sua grande capacidade energ tica e sensibilidade S o utilizados como iniciadores para detonar os secund rios porque possuem apenas um regime de decomposi o explosiva o regime detonante Os secund rios s o utilizados para realizar o trabalho de arranque s o menos sens veis que os prim rios no entanto apresentam maior trabalho til Os explosivos de aplica o industrial dividem se em dois grupos os agentes explosivos e os convencionais Os agentes explosivos s o misturas de compostos que somente ap s a sua mistura deixam de ser inertes salvo algumas excep es Os mais comuns s o os seguintes ANFO ALANFO HIDROGELES EMULS ES HEAVY ANFO 58 Optimiza o do Desmonte numa mina a c u aberto com aplica o de Air Decks Os explosivos convencionais necessitam de subst ncias sensibilizadoras das misturas como o caso por exemplo de Gelatinosos Pulverulentos Explosivos de Seguran a Para os objectivos propostos para este trabalho apenas ser aprofundado o caso das e
10. o subterr nea Em ambos os casos a execuc o dos trabalhos de explorac o precedida por algumas fases que permitam a sua realiza o tais como a aquisi o de concess es de explora o obtenc o de financiamento para iniciar a explorac o execuc o de acessibilidades ao local da mina fontes de energia instalac o das lavarias de reas de deposic o de ganga e de barragens de decanta o estas ac es preliminares devem preceder a actividade de explora o do min rio A remo o do material est ril que recobre o corpo mineralizado inicia se sendo o ciclo de opera es id ntico ao do min rio No entanto o factor econ mico determina um r cio stripping ratio entre a quantidade de overburden a remover e a quantidade de min rio O r cio pode variar entre 38 e 1 m tonelada no caso do carv o devido ao seu baixo valor de mercado em rela o aos min rios met licos deve ser de um para um 1 1 m tonelada e no caso dos min rios n o met licos a rela o entre 0 1 m tonelada No caso da explora es a c u aberto para ouro em solos a estimativa varia entre 3 a 10 g tonelada 10 Optimiza o do Desmonte numa mina a c u aberto com aplica o de Air Decks A etapa do desenvolvimento para explora es subterr neas geralmente mais complexa com custos de opera o superiores O desenvolvimento requer um planeamento cuidadoso e layout de acessos permanentes com um grande n vel de seguran a
11. um par metro que permite avaliar a rapidez que todo o conjunto de perfura o martelo vara e bit consegue atingir de cada vez que entra em contacto com o maci o Esta velocidade avalia a ac o neste caso de rotopercuss o sempre que esta se d A unidades que se utilizam para este tipo de velocidade s o o cm min Por outro lado a velocidade de perfura o a quantidade de metros que o equipamento consegue perfurar numa hora de trabalho est mais relacionada com o rendimento do equipamento mais do que a capacidade de penetra o Para determinar a velocidade de penetra o comum utilizar o M todo da Energia Especifica desenvolvido pelo U S Bureau of Mines Atrav s deste m todo a velocidade de penetra o calcula se da seguinte forma 48 Py R VP M e Tx D2 E Equa o 5 VP Velocidade de penetra o cm min Py Pot ncia do martelo kgm min Re Rendimento da transmiss o 31 Optimizagao do Desmonte numa mina a c u aberto com aplicac o de Air Decks D Di metro do furo cm E Energia espec fica por unidade de volume kgm cm 3 7 TIPOS DE EQUIPAMENTOS DE PERFURA O A C U ABERTO Ao longo do segundo cap tulo foi abordado o tema da perfura o no que diz respeito ao seu modo como esta se executa e as opera es b sicas envolvidas Por outro lado o cap tulo est deliberadamente orientado para a perfura o a c u aberto nomeadamente a rotopercutiva Nest
12. Bloco V Normal Valores Unidades e Densidade da rocha 2 20 g cm E JPO 20 g JPS 20 E RMD 50 amp RSI 6 8 SGI 5 5 Resist ncia Compress o Simples 120 Mpa E Bl 50 5 S CE Kg ANFO ton 0 20 S FE 0 76 MJ ton N de furos 258 Di metro 127 00 mm Sec o do Di metro 0 0127 m Altura 6 00 m E Subfura o 1 00 m gt Comprimento Total do furo 7 00 m 5 Metros de fura o 1806 00 m E MP 17 39 m furo Area Total 4486 62 m VP S subfura o 26919 72 m VP C subfura o 31406 34 m TMP 27 00 m h TFB 66 89 h Para a perfura o o Bloco V apresenta 258 furos com uma orienta o vertical um di metro correspondente de 127 mm uma profundidade de 7 metros dos quais 1 metro corresponde a subfura o O n mero total de metros furados de 1806 m aos quais corresponde uma malha de perfura o de 3 7 4 7 m por furo o que perfaz uma rea de 17 39 m Globalmente o Bloco apresenta uma rea de 4486 62 m ao qual corresponde um volume total de perfura o de 31406 34 m O tempo m dio de perfura o para este Bloco ronda os 27 m h totalizando 66 89 h O elemento de perfura o utilizado um bit de bot es do tipo normal cap tulo 3 Fig 16 5 3 5 2 TEORES DO BLOCO O Bloco V apresenta duas categorias de teores Baixo Teor e material de escombreira Ganga identificadas na Fig 62 respectivamente a verde e azul 120 Optimiza o do Desmonte numa mina a c u aberto com aplica o de Ai
13. and overburden cre broken ore eel al blastholes Y YY finger o xhausted miese grizzly level Er Sa wpo os transfer raise haulage level Fig 6 Sistema Block Caving Atlas Copco Sublevel Caving normalmente utilizado quando a minerac o de um deposito atrav s do m todo a c u a aberto deixa de ser economicamente rent vel caved hanging wall waste completed A E oa sublevel ee o 2 ar Se y E DO A 000 si 08 ago PA a LADA ROSS Das gs caved waste rock 9 OY On oo oU g 190 gO PROV obOS b Berge gajos OPS 0 o Do 09 cutoff 20 SN VA 1 slot PLL sas Fi ore gt E 1 I 1 err drawing E drilling ore pass ne L sublevel development footwall sublevel drift Fig 7 Sistema Sublevel Caving Atlas Copco A explora o desenvolve se posteriormente de forma subterr nea No inicio prepara o do Jazigo realizado uma rede de t neis em diferentes n veis e perpendicularmente ao corpo mineralizado Posteriormente o jazigo mineral explorado na vertical em retirada provocando o abatimento dos n veis superiores 18 Optimiza o do Desmonte numa mina a c u aberto com aplica o de Air Decks 2 4 OPERA ES UNIT RIAS NUMA EXPLORA O MINEIRA Durante as fases de desenvolvimento e explora o os min rios em rocha ou em solo s o extra dos da Terra atrav s de opera es unit rias Estas opera es s o etapas b sicas para remover o min rio dos
14. duos e instala es militares 2 2 FASES DE VALORIZA O DE UMA MINA Localizar e explorar um dep sito de minerais uma busca incessante da rea da geologia e das ci ncias da Terra Desta forma a Engenharia de minas abrange a rea de avalia o de reservas do planeamento do desenvolvimento e da explora o de um dep sito de min rio em qualquer circunst ncia enquanto que os campos do processamento refina o e fabrica o est o relacionados com as reas da Hidrometalurgia e da metalurgia A sequ ncia geral das fases da vida de uma mina pode ser comparada com as actividades cient ficas desenvolvidas na minera o moderna ou seja com as reas de conhecimento mineiro de que s o exemplo a geologia e a geof sica a engenharia de minas e a metalurgia As quatro etapas fundamentais encontram se referidas na Tabela 1 Esta pretende resumir algumas actividades realizadas durante as quatro Etapas As quatro Etapas incluem se em Fase n o produtiva e produtiva Apesar de ambas estas fases terem um objectivo comum que a potencialidade de abrir uma mina e consequentemente desenvolver uma explora o durante a fase n o produtiva apenas se analisam dados e efectuar simula es da potencialidade do corpo mineralizado para a explora o Na Fase produtiva ao mesmo tempo que se est o a realizar as infra estruturas de acesso mina pode eventualmente iniciar se uma pequena parte da explora o com o objecto de amortiz
15. e acoplamentos A os com baixa percentagem em carbono com protec o contra a corros o fundamental o conhecimento do terreno para fazer a melhor elei o dos elementos de perfura o dentro das gamas dispon veis pelas marcas Do mesmo modo importante conhecer as caracter sticas dos materiais para obter melhores rendimentos dos equipamentos Adaptador de Vara Acoplamento Vara Acoplamento Brocas Adaptador Vara Vara Vara bits NAL Mn O ES Fig 13 Elementos de perfurac o Atlas Copco 3 8 2 ELEMENTOS DE UNI O TIPOS DE ROSCAS As roscas s o elementos que permitem unir acoplamentos varas e bits O ajustamento entre estes elementos deve ser o mais eficiente para garantir a transmiss o de energia entre os diferentes elementos O ajustamento deve coexistir numa rela o ptima de aperto folga 35 Optimiza o do Desmonte numa mina a c u aberto com aplica o de Air Decks que permita para alem da transmiss o de energia o r pido encaixe da vara no shank assim como a r pida remo o da vara do furo O principal objectivo das roscas portanto permitir que uma transmiss o eficiente de energia se faca vara e ao bit pelo que aquelas devem apresentar determinado tipo de caracter sticas no que diz respeito ao ngulo de flanco e ao passo da rosca Para o mesmo di metro se obtivermos um passo maior juntamente com um flanco menor esta situa o permite uma f cil remo o da vara 3 8
16. o rastilho de seguran a Safety fuse apresentava se como um sistema de inicia o seguro A Nitroglicerina rapidamente conquistou o mundo e foram constru das em todo o mundo No entanto continuavam a existir alguns problemas na sua fabrica o explos es desastrosas na Europa e nos Estados Unidos alertaram para o perigo da sua produ o o que levou cria o de legisla o sobre a fabrica o deste produto Em alguns pa ses foi proibida a sua fabrica o e utiliza o devido aos perigos que apresentava Com o objectivo de tornar o manuseio da nitroglicerina mais seguro Alfred Nobel em 1866 descobriu que a Keiselguhr diatomite a terra de diatom cias ao absorver a nitroglicerina tornava a menos sens vel ao choque Alfred Nobel juntou estes dois materiais e inventou um cartuxo em papel ao qual chamou DYNAMITE Olofson 1988 Este explosivo apresentava um poder de detona o vinte vezes superior ao da p lvora O desenvolvimento da dinamite continuou e em 1875 introduziu a nitrocelulose e dissolveu a na nitroglicerina inventando desta forma os explosivos gelatinosos que nos tempos de hoje ainda s o dos bastante utilizados na rea dos explosivos civis Na d cada de 1920 foi introduzido o nitroglicol nas dinamites diminuindo assim o seu ponto de congelamento para treze graus Celsius Em 1964 na Su cia foi criado um novo processo de fabrica o da dinamite tornando o mais seguro tanto para fabricar como para
17. pot ncia ligado a um tubo de transmiss o Fig 28 Detonadores do tipo EZTL de 42ms 109ms e 100ms DYNO Nobel Estes conectores s o normalmente combinados com os anteriores detonadores com o sistema EZ Det Os conectores s o utilizados neste trabalho com o objectivo de sequenciar entre as linhas Com o objectivo de ser mais f cil a sua identifica o os elementos de conex o de superf cie apresentam uma cor que corresponde ao tempo de retardo como pode ser evidenciado na Tabela 8 64 Optimiza o do Desmonte numa mina a c u aberto com aplica o de Air Decks Tabela 8 Tipos de conectores EZ Trunkline DYNO Nobel gt Detonadores sistema EZTL Tempo de Retardo de Cor do conector Superficie miliseg _ 9 Verde 17 Amarelo 25 Vermelho 33 Verde 42 Branco 67 Azul 100 Preto 109 Preto 4 6 3 PRIMER OU INICIADOR A carga explosiva utilizada neste trabalho para iniciar o processo de detona o sao Primers do tipo Booster que se utilizam no fundo do furo Este tipo de primer permite conectar o detonador no Booster de forma a iniciar o arranque de rocha Fig 29 Cast Boosters TROJAN SPARTAN DYNO Nobel Os Primers sensiveis ao detonador de alta densidade sao constituidos por PETN e outros explosivos que conferem a capacidade de iniciador No caso especifico destes Boosters apresentam uma densidade de 1 65 g cm e com uma velocidade de 730
18. provocando deforma o el stica A onda chega por sua vez frente livre causando esfor os de tens o no maci o entre a frente livre e o furo Se a resist ncia tens o do maci o superada esta rompe pela zona de maior fraqueza burden dist ncia do primeiro furo frente livre Neste caso as ondas reflectidas s o ondas de tens o que retornam ao ponto de origem criando fissuras e gretas de tens o a partir dos pontos e planos de debilidade naturais do maci o Este fen meno designa se por crateriza o Praticamente em simult neo com um desfasamento de milissegundos o volume de gases gerado e em expans o penetra nas gretas formadas ampliando as por ac o de cunha e criando novas fissuras que produzem a fragmenta o efectiva do maci o Se a dist ncia entre o furo e a face livre est correctamente calculada o maci o entre estes dois pontos vai ceder e os gases que permanecem v o promover o movimento da zona afectada para a frente at perderem a for a expansiva por arrefecimento e por aumento de volume da cavidade formada no maci o Este movimento vai provocar o empilhamento do material Nesta etapa produz se a fragmenta o adicional devido ao impacto m tuo de blocos do maci o no ar A reac o do explosivo no furo muito r pida e o seu trabalho efectivo promove uma expans o dez vezes superior ao volume original necessitando aproximadamente entre 5 a 10 milissegundos Normalmente o trabalho de fragmenta
19. sendo avaliados todos os factores previsiveis de uma potencial operac o mineira no local Todo este procedimento chamado de estimativa de reservas ou exame de avaliac o de jazida de min rio Esta etapa termina com um estudo de viabilidade minuciosamente executado para determinar o potencial do dep sito com vista abertura de uma mina O resultado desta etapa a decis o entre avan ar com o projecto mineiro ou abandonar temporariamente o projecto importante referir o seguinte quando um projecto mineiro j se encontra nesta etapa pode no momento da sua execuc o ser inviabilizado devido a conjuntura econ mica ou devido a factores da pr pria reserva nomeadamente teores inferiores ao desejado Este trabalho pode consequentemente ficar durante d cadas em stand by Isto porque pode haver interesse de outras empresas na compra do projecto ou existir uma procura anos mais tarde do min rio que foi encontrado no local 2 2 3 DESENVOLVIMENTO A terceira etapa corresponde ao trabalho de abertura de um dep sito mineral para fins de explorac o Com esta etapa inicia se a minerac o Para aceder a jazida esta pode ser realizada de duas formas por remoc o do overburden a partir da superf cie no caso de dep sitos que se encontram a poucos metros de profundidade e desta forma por a descoberto o min rio ou pela abertura de pocos que permitem aceder em profundidade massa mineralizada e a partir dai iniciar os trabalhos de explora
20. 1 00 m 0 50 m 50 00 1 00 m 0 50 m 50 00 1 00 m 0 50 m 50 009 Comprimento Total do furo 7 00 m 6 50 m 7 00 m 6 50 m 7 00 m 6 50 m Metros de fura o 1306 00 m 1677 00 m 7 14 1771 00 m 1644 50 M 7 14 1862 00 m 1729 00 m 7 14 12082 00 m 11219 00 m MP 17 39 m2 furo 17 39 M2 11 84 m2 furo 11 84 m2 11 84 m2 furo 11 84 M2 Area Total 4486 62 M2 4486 62 m2 2995 52 M2 2995 52 M2 3149 44 M2 3149 44 M2 VP S subfura o 26919 72 m3 26919 72 m3 17973 12 m3 17973 12 m3 18896 64 m3 18896 64 m3 VP C subfura o 31406 34 M3 29163 03 m3 7 14 20968 64 m3 19470 88 m3 7 14 22046 08 m3 20471 36 m3 7 14 167953 73 m3 155957 04 m3 TMP 27 00 m h 27 00 m h 30 00 m h 30 00 m h 30 00 m h 30 00 m h TFB 66 39 h 62 11 h 7 14 59 03 h 54 82 h 7 14 62 07 h 57 63 h 7 14 419 35 h 389 40 h Tamponamento Altura 2 20 m 2 00 m 9 09 2 20 m 2 00 m 9 09 2 20 m 2 00 m 9 09 Densidade do tamponamento 2 20 g cm3 2 20 g cm3 2 50 g cm3 2 50 g cm3 2 50 g cm3 2 50 g cm3 Air Deck 0 80 m 0 80 m 0 80 m Emulsio Altura 4 80 m 3 70 m 22 92 4 30 m 3 70 m 22 92 4 80 M 3 70 mMm Densidade do explosivo 1 15 g cm3 1 15 g cm3 1 15 g cm3 1 15 g cm3 1 15 g cm3 1 15 g cm3 VOD emuls o 5000 00 m s 5000 00 m s 5000 00 m s 5000 00 m s 5000 00 m s 5000 00 m s o Volume de coluna emuls o 0 0610 m2 furo 0 0470 m3 22 92 0 0498 m2 furo 0 0334 m3 0 0498 m3 furo 0 0334 m3 ES Volume tamponamento 0 0279 m3 furo 0 0254 m3 9 099 0 0223 m3 furo 0 0208 m3 9 09 6 0 0228 m3 furo 0 020
21. 20 g cm Emuls o Altura 4 80 m Densidade do explosivo 1 15 g cm VOD emuls o 5000 00 m s Volume de coluna emuls o 0 0610 m furo Volume tamponamento 0 0279 m furo Carga de coluna emul 70 10 kg furo 5 Peso do tamponamento 61 47 kg furo Carga de explosivo por metro de furo 10 01 kg m E TOTAIS Quantidade de explosivo 18086 83 kg Quantidade de Tamponamento 15858 74 kg Consumo Especifico s subfura o 0 67 kg m Consumo Especifico c subfura o 0 58 kg m Acessorios Detonadores EZ Det 258 uni Conectores EZTL 26 uni Booster 258 uni A Fig 63 apresenta o esquema de carregamento do Bloco V Fig 63 Bloco V Esquema de Carregamento dos furos 122 Optimiza o do Desmonte numa mina a c u aberto com aplica o de Air Decks 5 3 5 4 DIAGRAMA DE FOGO SEQU NCIA DE RETARDOS DE SUPERF CIE A sequ ncia do arranque realizada da frente livre para a ltima linha de furos e apresenta uma linha principal a partir da qual divide o arranque em dois momentos sim tricos de retardos de superf cie Fig 63 A linha principal laranja s o conectores com retardos de superf cie de 42ms e faz a liga o entre linhas Os retardos de superf cie de 17ms ligam os furos Com o sistema EZ Det permitido fazer a liga o desde o fundo de um furo ao retardo de superf cie do furo seguinte O Bloco apresenta as seguintes caracter sticas composto por 258 detonadores com sistema EZ Det 26 conec
22. 446 505 564 623 682 177 219 261 303 345 387 429 488 547 606 665 724 118 160 202 244 286 328 370 412 471 530 589 648 707 766 59 101 143 185 227 269 311 353 395 454 513 572 631 690 749 808 118 Optimiza o do Desmonte numa mina a c u aberto com aplica o de Air Decks 5 3 5 BLOCO V 5 3 5 1 CARACTER STICAS GEOMEC NICAS E ESQUEMA DE PERFURA O O comportamento geomec nico deste Bloco apresenta as seguintes caracter sticas uma densidade de 2 20 g cm ao qual corresponde um valor de RSI igual a 6 O valor de RMD apresenta uma classifica o de 50 Da mesma forma o espa amento entre planos de diaclases e a orienta o destas corresponde a um r cio igual a 20 O valor da influ ncia da densidade da rocha SGI apresenta um r cio de 5 O Bloco V apresenta uma geometria trapezoidal superf cie com apenas uma frente livre que corresponde ao lado maior do trap zio identificado na Fig 61 por uma linha mantendo a mesma configura o geom trica em profundidade Frente Livre Fig 61 Bloco V Esquema de Perfura o Os dados de caracteriza o geomec nica permitem determinar tr s par metros o ndice de arranque BI 50 5 o consumo espec fico de explosivo CE 0 20 kg ANFO t o factor de energia FE 0 76 MJ t 119 Optimiza o do Desmonte numa mina a c u aberto com aplica o de Air Decks Tabela 27 Par metros geomec nicos e caracter sticas da Perfura o
23. 5 1 2 5 5 1 3 TIPO i 5 5 1 4 5 5 1 5 5 5 1 6 il 5 5 1 7 5 5 1 8 5 5 1 9 5 5 2 5 5 2 1 5 5 2 2 MODIFICACAO MPO dE A is 141 AN LISE T CNICA DO COMPORTAMENTO DAS MODIFICA ES TIPO i 145 AN LISE ECONON MICA DO COMPORTAMENTO DAS MODIFICA ES 146 MODIFICA O DO TIPO a a ees GD eee als a 147 ANALISE tECNICA DO COMPORTAMENTO DAS MODIFICACOES TIPO il 151 AN LISE ECON MICA DO COMPORTAMENTO DAS MODIFICACOES TIPO 151 MODIFICA O DO TIPO Meana adi udao 153 AN LISE T CNICA DO COMPORTAMENTO DAS MODIFICA ES TIPO ill 157 AN LISE ECON MICA DO COMPORTAMENTO DAS MODIFICA ES TIPO 158 2 FASE DE MODIFICA ES sud 159 MODIFICA O BLOCO Il sans aid 159 MODIFICA O BLOCO llena 161 PI TE TE PT To 163 ER AP A E Te 165 xiii Optimiza o do Desmonte numa mina a c u aberto com aplica o de Air Decks INDICE DE FIGURAS Fig 1 M todo de explorac o subterr nea exemplos de estruturas desenvolvidas numa ls A AN 14 Fig 2 Esquema do sistema Sublevel Stoping Atlas CCOPCO ooooccccncccccccccncncccnnnnanancccnnninns 15 Fig 3 Esquema do sistema Longhole Stoping Atlas COPCO ceeeeeeeeeeeeeeeettteeeeeeees 16 Fig 4 Sistema de C maras e Pilares este esquema mostra pilares distribu dos de forma regular e em plena massa mineralizada H Hamrin Guide to Underground Minign Methods and Applications Stockholm Atlas Copco 1980
24. 5 2 3 DESMONTE tarada 94 5 2 4 DIAGRAMA DA EXPLORA O 96 5 3 CASO TEORICO PRACTICO s ssscsssssssssssesssessssressestesressentscrarsesseceaesesseoraesessearas 97 5 3 1 BLOCO deidades aldea 97 5 3 1 1 CARACTER STICAS GEOMEC NICAS E ESQUEMA DE PERFURA O 97 5 3 1 2 TEORES DO BLOCO gs aa a de dae e Bk a do tte aN 99 5 3 1 3 ESQUEMA DE CARREGAMENTO cocococococococoncoconononononononenenenoninininnnnonononononoss 100 5 3 1 4 DIAGRAMA DE FOGO SEQU NCIA DE RETARDOS DE SUPERF CIE 102 5 3 2 BLOCO lan AE 103 5 3 2 1 CARACTER STICAS GEOMEC NICAS E ESQUEMA DE PERFURA O 103 5 3 2 2 TEORES DO BLOCO iii 105 5 3 2 3 ESQUEMA DE CARREGAMENTO rea 106 5 3 2 4 DIAGRAMA DE FOGO SEQU NCIA DE RETARDOS DE SUPERF CIE 108 5 3 3 BLOCO UM sich cess taa 109 5 3 3 1 CARACTER STICAS GEOMEC NICAS E ESQUEMA DE PERFURACAO 109 5 3 3 2 TEORES DO BLOCO o aaa strada gpa sanada RSS aa UA aa 111 5 3 3 3 ESQUEMA DE CARREGAMENTO ea 112 5 3 3 4 DIAGRAMA DE FOGO SEQU NCIA DE RETARDOS DE SUPERF CIE 113 5 3 4 BLOCO Wisconsin date 114 5 3 4 1 CARACTER STICAS GEOMEC NICAS E ESQUEMA DE PERFURA O 114 5 3 4 2 TEORES DO BLOCO a AA pa SAG OA ee Bee 116 5 3 4 3 ESQUEMA DE CARREGAMENTO rea 116 5 3 4 4 DIAGRAMA DE FOGO SEQU NCIA DE RETARDOS DE SUPERF CIE 117 xi Optimiza o do Desmonte numa mina a c u aberto com aplica o de Air Decks 5 3 5 BLOCO Viana Ged Ae ee aa pa G
25. A linha de demarca o entre as duas primeiras etapas n o n tida As informa es nesta etapa s o executadas reduzindo a localiza o at jazida ou seja come a se com escalas grandes normalmente com prospec o realizada atrav s de m todos a reos at chegar ao dep sito Posteriormente para identificar a real riqueza da massa mineral s o realizadas an lise atrav s das amostrar recolhidas no campo Estas amostras podem ser obtidas por um esquema malha de sondagens ou por abertura de po os de sondagem abertura de t neis ou ainda por simples escava o Estes fragmentos s o submetidos a an lises qu micas a an lises por raio X a an lise no espectrofot metro ou an lises radiom tricas As amostras consistem em por es ou lascas dos afloramentos que permitam a an lise das suas caracter sticas f sico qu micas Nesta etapa a geof sica continua a acompanhar os trabalhos de avalia o de reservas para que o modelo que foi criado na etapa anterior seja ajustado realidade do campo Optimiza o do Desmonte numa mina a c u aberto com aplica o de Air Decks A partir do momento em que est o identificados os dep sitos a sua forma e estrutura e o valor potencial da jazida os ge logos e engenheiros de minas come am quase de forma simult nea a calcular a tonelagem os teores e riqueza do dep sito Desta forma estabelecido um valor financeiro do min rio e realizada uma estimativa de custos de operac o
26. A medida que a explora o avan a o planeamento geralmente encontra se sempre a frente alguns meses ou at mesmo anos da explora o O acesso principal da mina desde a superf cie at a jazida normalmente um po o que pode ser de sec o circular ou rectangular vertical ou inclinado slope e de tamanho suficiente para permitir a passagem de homens e m quinas Em reas de relevo ngreme realizam se aberturas galerias ou t neis em flanco de encosta para aceder ao dep sito A explora o de maci os ou de fil es horizontais normalmente met licos executada de forma horizontal e por n veis Estes n veis est o divididos por galerias e travessas e as frentes de ataque onde o min rio est a ser extra do no momento chamam se c maras O acesso entre os n veis inclinado O carv o e a maioria dos min rios n o met licos s o frequentemente encontrados sob a forma dos chamados dep sitos flat lying bedded sendo explorados pelo sistema de room and longwalls 2 2 4 EXPLORA O A explora o a quarta e ltima etapa da Minera o e est associada remo o do mineral da Terra em grande escala Embora a etapa do desenvolvimento seja necessariamente cont nua ao longo da vida da mina e transversal explora o a nfase na fase de explora o a produ o O desenvolvimento realizado com a anteced ncia suficiente para garantir que a produ o uma vez iniciada pode continuar de forma ininterru
27. Compara o entre Normal e Altera o Tipo III 120 Mpa 50 5 0 20 0 76 MJ ton 180 127 00 mm 0 0127 m2 6 00 m 1 00 m 7 00 m 17 39 m2 furo 3130 20 m2 18781 20 m3 14 29 21911 40 m3 27 00 m h 14 29 46 67 h 2 20 g cm3 0 0610 m3 furo 0 0279 m3 furo 70 10 kg furo 61 47 kg furo 10 01 kg m 120 Mpa 50 5 0 20 0 76 MJ ton 180 127 00 mm 0 0127 m2 6 00 m 0 00 m 6 00 m 1080 00 m 17 39 m2 3130 20 m2 18781 20 m3 18781 20 m3 27 00 m h 40 00 h 1 70 m 2 20 g cm3 0 80 m 3 50 m 1 15 g cm3 5000 00 m s 0 0445 m3 0 0216 m3 51 12 kg furo 47 50 kg furo 8 52 kg m 9201 15 kg 8549 64 kg 0 49 kg m3 0 49 kg m3 120 Mpa 50 5 0 20 0 76 MJ ton 258 127 00 mm 0 0127 m2 6 00 m 1 00 m 7 00 m 1806 00 m 17 39 m2 furo 4486 62 m2 26919 72 m3 31406 34 m3 27 00 m h 66 89 h 2 20 m 2 20 g cm3 4 80 m 1 15 g cm3 5000 00 m s 0 0610 m3 furo 0 0279 m3 furo 70 10 kg furo 61 47 kg furo 10 01 kg m 18086 83 kg 15858 74 kg 0 67 kg m3 0 58 kg m3 0 0127 m2 6 00 m 0 00 m 6 00 m 1548 00 m 17 39 m2 4486 62 m2 26919 72 m3 26919 72 m3 27 00 m h 57 33 h 1 70 m 2 20 g cm3 0 80 m 3 50 m 1 15 g cm3 5000 00 m s 0 0445 m3 0 0216 m3 51 12 kg furo 47 50 kg furo 8 52 kg m 13188 32 kg 12254 48 kg 0 49 kg m3 0 49 kg m3 32766 32 kg 30446 22 kg 155 Optimiza o do Desmonte numa mina a c u aberto com aplica o de Air Decks 5 5 1 8 AN LISE T CNICA DO COMPORTAMENTO DAS MODIFICA ES TIPO
28. DANING enrenar dotados recae A ein ne eS 38 Fig 16 Brocas de Perfura o normal Sandvik ria 39 Fig 17 Brocas de Perfura o em Cruz e X sandvik 40 XV Optimiza o do Desmonte numa mina a c u aberto com aplica o de Air Decks Fig 18 Brocas de Perfura o Retr cteis Sandvik 41 Fig 20 Esquema em que se identifica o momento de equil brio CJ 47 Fig 19 Representa o esquem tica da velocidade de detona o e velocidade de delagraciO east Fig 21 Esquema de um explosivo com detonador ooooocccccncccccncnananccnnnncnononananannnnnnnnonos 49 Fig 22 Etapas da iniciac o do detonador dentro do explosivo FC Frente de choque PCJ Ponto Chapman Jouguet occcccncococcccccccccconnnonnnnnnnnnnccnnnnnnnnncnnnnnccrnnnnnnnnncnnnnnccnnnnnnnnnnno 49 Fig 23 Esquema de um explosivo sobre o efeito da detona o 49 Fig 24 Representa o de um esquema de energias de explos o ooooooooccccccccccccnnnncccnnnss 52 Fig 25 Esquema da composi o b sica das emuls es ii 60 Fig 26 Cami o de carregamento de emuls o DYNO Nobel seeen 61 Fig 27 Detonadores com sistema EZ Det DYNO Nobel eee teeeeneeeeeeees 63 Fig 28 Detonadores do tipo EZTL de 42ms 109ms e 100ms DYNO Nobel 64 Fig 29 Cast Boosters TROJAN SPARTAN DYNO N
29. III As modifica es propostas no tipo Ill referem se aos blocos que apresentam apenas di metros de perfura o igual a 127 mm Posto isto apenas 3 dos 7 blocos apresentam esta caracter stica O motivo pelo qual s foram submetidos modifica o do tipo Ill os blocos IV e V deve se ao facto de considerar que a altera o proposta dos par metros de carregamento e de fura o adquada a estes blocos de acordo com as suas caracter sticas geologias Na Tabela 44 apresentam se os valores que permitem comparar o comportamento dos blocos I IV e V na situa o normal e com a proposta de modifica es do tipo III Os 3 blocos representam a produ o mensal de blocos com di metros de perfura o de 127 mm ou seja corresponde quantidade de blocos com as caracter sticas geol gicas deste tipo Tabela 45 Compara o entre os Blocos Normais vs Modifica es do Tipo Ill Totais Blocos Totais Blocos Varia o Normal Alterados s Metros de fura o 4487 00 M 3846 00 m 641 m Volume de Perfura o 78028 93 m 66881 94 m 11146 99 m Tempo Fura o dos Blocos 166 19 H 142 44 h 23 74 h Quantidade de explosivo 44936 66 Kg 32766 32 kg 12170 35 kg De acordo com o que foi proposto nas modifica es do tipo III est apresenta a elimina o da subfura o Como anteriormente foi referido ao eliminar a sub fura o necessitamos de um maior rigor no que respeita perfura o ou seja do ponto de vista o
30. IIl Esquema de Carregamento dos furos n 112 Fig 56 Bloco Ill Esquema de retardos de superf cie oooooooooncccccccccccconcnnccnnnnnccnnnnnnnnns 114 Fig 57 Bloco IV Esquema de Perfura o ccccececceeeceeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeees 115 Fig 58 Bloco IV Comportamento dos Teores ea 116 Optimiza o do Desmonte numa mina a c u aberto com aplica o de Air Decks Fig 59 Bloco IV Esquema de Carregamento dos uros eee eeeeeeeeeeeeeeeeeeeeees 116 Fig 60 Bloco IV Esquema de retardos de superf cie ee 118 Fig 61 Bloco V Esquema de Perfura o ee eeeeeerareeereeeerereas 119 Fig 62 Bloco V Comportamento dos Teores nn 121 Fig 63 Bloco V Esquema de Carregamento dos furos n 122 Fig 64 Bloco V Esquema de retardos de superf cie ee 123 Fig 65 Bloco VI Esquema de Perfura o eee eeeeeeerererrerees 124 Fig 66 Bloco VI Comportamento dos Teores 0 0 40 ccs ore dl 126 Fig 67 Bloco VI Esquema de Carregamento dos furos e 127 Fig 68 Bloco VI Esquema de retardos de superf cie ee 128 Fig 69 Bloco VII Esquema de Perfura o e eeeereeeereeeaeerrerans 130 Fig 70 Bloco VI Comportamento dos Teores snssesssessseassensseassesa seas c rn
31. Jes 20 20 50 00 50 50 50 20 20 RMD so so 50 00 so so so so so 3 RSI 6 6 7 00 7 7 7 6 6 Es SGI 5 5 12 50 13 13 13 s s Resist ncia Compress o Simples 120 Mpa 120 Mpa 140 00 Mpa 140 Mpa 140 Mpa 140 Mpa 120 Mpa 120 Mpa BI 50 5 50 5 74 75 74 75 74 75 74 75 50 5 50 5 E CE Kg ANFO ton 0 20 0 20 0 30 0 30 0 30 0 30 0 20 0 20 e FE 0 76 Mi ton 0 76 Mi ton 1 12 Mi ton 1 12 Mi ton 1 12 Mi ton 1 12 Mi ton 0 76 Mi ton 0 76 Mi ton N de furos 203 203 272 00 272 294 294 180 180 Di metro 127 00 mm 127 00 mm 115 00 mm 115 00 mm 115 00 mm 115 00 mm 127 00 mm 127 00 mm Sec o do Diametro 0 0127 m2 0 0127 m2 0 01 m2 0 0104 m2 0 0104 m2 0 0104 m2 0 0127 m2 0 0127 m2 Altura 6 00 m 6 00 m 6 00 m 6 00 m 6 00 m 6 00 m 6 00 m 6 00 m Subfuracao 1 00 m 0 50 m 50 00 1 00 m 0 50 m 50 00 1 00 m 0 50 m 50 00 1 00 m 0 50 m 50 00 Comprimento Total do furo 7 00 m 6 50 7 00 m 6 50 m 7 00 m 6 50 m 7 00 m 6 50 m Metros de fura o 1421 00 m 1319 50 m 7 14 1904 00 m 1768 00 m 7 14 2058 00 m 1911 00 m 7 14 1260 00 m 1170 00 m 7 14 2 MP 17 39 m2 furo 17 39 m2 11 84 m2 furo 11 84 m2 11 84 m2 furo 11 84 m2 17 39 m2 furo 17 39 m2 Area Total 3530 17 m2 3530 17 m2 3220 48 m2 3220 48 m2 3430 96 m2 3480 96 m2 3130 20 m2 3130 20 m2 VP S subfura o 21181 02 m3 21181 02 m3 19322 88 m3 19322 88 m3 20885 76 m3 20885 76 m3 18781 20 m3 18781 20 m3 VP C subfura o 24711 19 m3 22946 11 m3 7 14 22543 36 m3 20933 12 m3 7 14 24366 72 m3 22626 24 m3 7 14 21911
32. METODOS TRADICIONAIS DE EXPLORA O 2 3 1 METODO A C U ABERTO O m todo a c u aberto predominante em todo o mundo por exemplo nos Estados Unidos 85 das explora es s o a c u aberto excluindo a ind stria petrol fera e o g s natural Neste pa s 96 das explora es de minerais n o met licos s o a c u aberto em minerais met licos tem uma representa o de 87 e as explora es superf cie para extrair carv o representam 60 da totalidade Howard L Hartman 1987 Na minera o a c u aberto quando se trata de corpos mineralizados aflorantes ou pr ximos da superf cie o material geralmente extra do num sistema de bancadas com a utiliza o de explosivos para executar o arranque e meios mec nicos para remover o material abatido Se a espessura da massa mineral muito fina e o valor do min rio baixo em vez de se remover o overburden utiliza se um m todo que se chama augering um desmonte por grandes trados horizontais que permite a remo o exclusiva do min rio sem tocar na rocha encaixante Este m todo muito utilizado por exemplo para o carv o O equipamento auger veio revolucionar o m todo de extrac o do carv o A minera o a c u aberto em open pit ou open cast geralmente usada para explorar um dep sito pr ximo da superf cie da Terra ou nos casos em que exista um r cio baixo de stripping ou seja uma quantidade de material n o mineralizado cujos custos de remo o sejam
33. Por outro lado as varas est o sujeitas a constantes for as de impactos e por efeito deste fen meno ocorre a encurvadura da vara fundamental do ponto de vista operativo ter em conta este efeito devido ao facto de reduzir o tempo til de vida do adaptador de haste assim como todo o conjunto de encaixe quando se utiliza mais do que uma vara de perfura o A encurvadura da vara vai provocar no momento da execu o do furo um desvio consider vel do mesmo impedindo desta forma que o alinhamento dos furos seja o idealizado Os equipamentos modernos apresentam a possibilidade de utilizar varas com o acoplamento integrado o qual permite que o processo de encaixe no adaptador seja mais r pido e mais f cil Desta forma a transmiss o de energia melhor os furos apresentam se mais rectil neos e a opera o mais segura Na Tabela 3 est o referidos os di metros de varas em rela o com di metros de bits e o comprimento m ximo recomendado para os furos Os valores apresentados na Tabela 3 s o valores standard e permitem relacionar os elementos de perfura o indicados com alturas m ximas de bancadas Tabela 3 Rela o entre os di metros das varas o di metro das brocas e o comprimento do furo aconselh vel L pez Jimeno 2003 Di metro das Varas mm Di metro dos Bits mm Comprimento m ximo de furo m 25 38 41 48 51 6e8 28 38 41 48 52 8e10 32 48 51 57 64 76 12e15 35 64 70 76 89 102 15e18 45 76 89 102 115 1
34. a realizar O objectivo consiste em abrir espa os neste caso furos com distribui o espacial adequada ao maci o onde posteriormente se ir alojar o explosivo e os acess rios que facultaria a Detona o e a consequente fragmenta o de rocha Os sistemas de perfura o de rocha est o classificados de acordo com a sua aplicabilidade deste modo podemos dividi los da seguinte forma Mec nicos que inclui os mecanismos de percuss o rota o e Rotopercurs o T rmicos atrav s da emiss o de fluidos quentes y congela o Hidr ulicos que s o normalmente jactos de agua promovendo a eros o e a cavita o S nicos promovem a vibra o de alta frequ ncia Qu micos por dissolu o El ctricos normalmente por indu o magn tica S smico raio laser Nucleares Fus o e Fiss o Como se pode constatar existe um campo vasto de sistemas poss veis para a perfura o de rocha No entanto na Industria Mineira a perfura o realizada actualmente e de uma forma geral utilizando a energia mec nica Este facto deve se a v rios factores de ordem t cnica econ mica e de efici ncia 21 Optimiza o do Desmonte numa mina a c u aberto com aplica o de Air Decks Os principais componentes deste tipo de sistema mec nico de perfurac o sao os seguintes O equipamento de perfura o que a fonte de energia mec nica As varas como meio de transmiss o da energia mec nica
35. a c u aberto com aplica o de Air Decks Nota O processo de an lise e interpreta o de uma detona o ao longo de um furo n o linear e a sua an lise gr fica torna se mais complexa do que at agora foi demonstrada Do ponto de vista t cnico existem dois par metros a ter em conta em qualquer desmonte O tipo de geologia da zona circundante ao furo e a forma como distribu da a carga de explosivo ao longo do furo As condi es geol gicas circundantes apresentam de uma forma simplificada algumas situa es a ter em conta Num contexto de fissuras e diaclases naturais do maci o paralelas ao eixo do furo estas v o afectar o trabalho do explosivo no que respeita as fissuras radiais isto porque as interceptam Por outro lado as diaclases transversais permitem a fuga de gases diminuindo a energia menos comum mas poss vel de acontecer a comunica o entre furos por via destas fracturas o que pode bloquear e provocar falhas na pega de fogo No que diz respeito distribui o do explosivo ou da energia no furo esta n o uniforme ao longo do furo Nas explora es mineiras a c u aberto comum a aplica o de um booster de inicia o no fundo do furo e a coluna do furo ser carregada com explosivo a granel ou emuls o Nesta situa o obtemos um pico de energia no fundo do furo e posteriormente uma diminui o da energia ao longo do furo No caso de termos uma fractura ou diaclase transversal ao eix
36. a desenvolver rapidamente utens lios mais elaborados para a explora o e concentra o medida que descobre mais minerais bem como as aplica es poss veis A descoberta e utiliza o dos combust veis minerais como o carv o com a finalidade de produzir energia data do final do s culo XIII permitindo ao Homem dar outro salto significativo na evolu o da civiliza o que tem a sua maior express o no s culo XVIII com a Revolu o Industrial Em 1627 faz se a primeira utiliza o de explosivos numa mina na Hungria mas s mais tarde em 1850 em Fran a que aparece a primeira m quina de perfura o de rocha Alfred Nobel inventa em 1865 a dinamite J no s culo XX em 1950 inicia se o uso do ANFO na ind stria mineira Os per odos da Hist ria do Homem desde a Antiguidade at aos nossos dias est o associados e identificados a minerais ou seus derivados Eles incluem a Idade da Pedra Paleolitico Neolitico a Idade do Bronze 4000 a C a 1500 a C a Idade do Ferro 1500 a C a 1780 d C a Era do A o 1780 1945 e a Idade Nuclear desde 1945 Tamb m n o coincid ncia que muitos marcos na hist ria da humanidade viagem de Marco Polo China as viagens de Vasco da Gama para a frica e ndia a descoberta do Novo Mundo por Colombo tenham ficado ligados a minerais como o principal incentivo ou objectivo Rickard 1932 Os minerais e a minera o t m sido associados ao crescimento das grandes civ
37. a ser capaz de criar um sistema de fracturas extensas existindo suficiente g s a alta press o para obter a quantidade desejada de movimento do maci o O pico mais baixo de press o reduz a perda de energia explosiva associada ao excessivo esmagamento da rocha adjacente ao furo Este processo acrescenta apenas microssegundos ao evento e o observador n o notar nada de diferente acerca da explos o Cleeton Julien 5 4 1 2 APLICA O DE UM PRODUTO BASEADO NO CONCEITO AIR DECK Os primeiros air decks tinham a forma de uma c mara de bola de futebol eram introduzidos vazios nos furos e cheios com ar desde a superf cie utilizando um pequeno compressor de g s Este tipo de produto apenas podia ser utilizado na interface explosivo tampomento devido ao facto de n o aguentar mais do que o peso exercido pelo tamponamento Mais tarde foram desenvolvidos outros modelos designados de segunda gera o do tipo qu mico Eram compostos por uma saqueta de vinagre e por uma saqueta de bicarbonato selado dentro de um saco O saco era rebentado provocando uma reac o cujo resultado final n o era mais que di xido de carbono Este m todo ainda se utiliza para furos de grande di metro superiores a 200 mm A terceira gera o utiliza como componente um aerossol dentro de uma c mara de pl stico Para os di metros de furos normalmente usados na Europa 100 150mm o componente gasoso aerossol foi provado como sendo o que apresentav
38. a uma palavra inglesa stoping que se pode traduzir em portugu s por c maras subterr neas A actividade mineira em explora es subterr neas apresenta maior custo de explora o que as explora es a c u aberto Desta forma as minas subterr neas apresentam capacidades de extrac o de min rio inferiores e inevitavelmente maior risco laboral A op o subterr nea utilizada geralmente quando a quantidade de est ril existente sobre a massa mineralizada de tal ordem que inviabiliza a explora o a c u aberto Uma das grandes vantagens das minas subterr neas actualmente o menor impacto ambiental que provocam o que em determinadas circunst ncias acaba por ser determinante na elei o deste m todo As explora es subterr neas n o podem ser vistas como uma actividade de um passado remoto j que dep sitos muito importantes no mundo s o hoje em dia explorados atrav s deste m todo Por exemplo as minas de ouro de Witwatersrand frica do Sul as mais profundas do mundo El Teniente Chile em dimens o a maior mina do mundo e um exemplo nacional Neves Corvo Para abordagem dos sistemas de explorac o subterr nea importante introduzir alguns termos e conceitos A explorac o subterr nea apresenta uma maior complexidade e uma linguagem pr pria Termos b sico da lavra subterr nea Quando a explorac o realizada a cotas inferiores ao terreno base o acesso a frente de trabalho realiza se por um po
39. aplicac o de Air Decks Caracteristicas Geomecanicas o 10 ao o 5 T v a Arranque Densidade da rocha Resist ncia Compress o Simples BI CE Kg ANFO ton FE N de furos Di metro Sec o do Diametro Altura Subfura o Comprimento Total do furo Metros de fura o MP Area Total VP S subfura o VP C subfura o TMP TFB Tamponamento Altura Densidade do tamponamento Air Deck Emuls o Altura Densidade do explosivo VOD emuls o Volume de coluna emuls o Volume tamponamento Carga de coluna emul Peso do tamponamento Carga de explosivo por metro de furo TOTAIS Quantidade de explosivo Quantidade de Tamponamento Consumo Especifico s subfura o Consumo Especifico c subfura o 120 Mpa 50 5 0 20 0 76 MJ ton 203 127 00 mm 0 0127 m2 6 00 m 1 00 m 7 00 m 1421 00 m 17 39 m2 furo 3530 17 m2 21181 02 m3 24711 19 m3 27 00 m h 52 63 h 2 20 m 2 20 g cm3 4 80 m 1 15 g cm3 5000 00 m s 0 0610 m3 furo 0 0279 m3 furo 70 10 kg furo 61 47 kg furo 10 01 kg m 14231 11 kg 12478 00 kg 0 67 kg m3 0 58 kg m3 120 Mpa 50 5 0 20 0 76 MJ ton 203 127 00 mm 0 0127 m2 6 00 m 0 00 m 6 00 1218 00 m 17 39 m2 3530 17 m2 21181 02 m3 21181 02 m3 27 00 m h 45 11 h 1 70 m 2 20 g cm3 0 80 m 3 50 m 1 15 g cm3 5000 00 m s 0 0445 m3 0 0216 m3 51 12 kg furo 47 50 kg furo 8 52 kg m 10376 85 kg 9642 09 kg 0 49 kg m3 0 49 kg m3 Tabela 44
40. ccoccccccccncnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnos 16 Fig 5 Sistema tipo Shrinkage stoping H Hamrin Guide to Underground Minign Methods and Applications Stockholm Atlas Copco 1980 ccccccccccccncnnnnnnnnnnnnnononnnnnnnnnnnnnnnnnnos 17 Fig 6 Sistema Block Caving Atlas Copco eae nn nncnnnnno 18 Fig 7 Sistema Sublevel Caving Atlas COPCO ccoccocioooccconncnnnnconanonnnnncnnnnnnnanannncnnnnnnnnn 18 Fig 8 Cabe a de um Raise Boring 660 5876 SandVik ooooconnninncncccnnnnncinnnccaaancnnnnnnn 23 Fig 9 Sistema de funcionamento de um sistema Rotopercutivo manual do operador Saad 27 Fig 10 Modo de Limpeza do furo de um equipamento de perfura o a c u aberto OP SODi SanaViO den Sian Se NS CGE ee Mina E CEE O GE GR Sos catia Oe Pace Senra a a 30 Fig 11 Esquema de Tipos de equipamentos de perfura o a c u aberto L pez Jimeno Fig 12 1 DP800i martelo cabe a 76 127mm 2 DC302R martelo cabe a 28 64mm 3 DR560 martelo de fundo 115 216mm 4 D 600 martelo de fundo 89 190mm Equipamentos Sandvik A A TN 34 Fig 13 Elementos de perfura o Atlas COpco cccccccccccccceeceeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeseeeeeeeeeeess 35 Fig 14 Adaptadores de haste sandvik e Atlas Copco Os valores apresentados est o em O 36 Fig 15 Varas e acoplamentos do cat logo da Sandvik para elementos de perfurac o do tipo Bencir
41. com estudos anal ticos e an lises microsc picas das amostras de laborat rio por vezes as an lises laborat rio permitem descobrir aquilo que n o se consegue ver mesmo superf cie Uma ferramenta cient fica valiosa a utiliza o de pesquisa indirecta de corpos minerais tanto superf cie como em profundidade A ci ncia que permite executar os m todos indirectos a geof sica A geof sica permite detectar anomalias que n o s o mais que concentra es de minerais na Terra atrav s de m todos grav ticos sismicos magn ticos el ctricos electromagn ticos e radi metricos Estes m todos s o aplic veis no ar atrav s de transporte a reo na superf cie ou no subsolo A geof sica aplicada a partir do rastreio a reo permite identificar reas com potencial para serem prospectadas com informa es mais concretas e reduzir tempo na busca de novas jazidas minerais Actualmente e mais recentemente est a ser utilizada a geoquimica para analise de solos e guas Tamb m na rea da bot nica estudo do comportamento da vegeta o e identifica o de padr es de crescimento nas plantas existem actualmente centros de investiga o orientados para a prospec o 2 2 2 PESQUISA AN LISE E AVALIA O DAS RESERVAS A segunda etapa na vida da mina tem como objectivo determinar de uma forma t o precisa quanto poss vel o tamanho e o valor de um dep sito mineral utilizando t cnicas similares da prospec o
42. compensados pelo min rio a ser explorado Nas opera es a c u aberto consegue se atingir um grande n vel de produtividade um custo operacional baixo e um n vel de seguran a elevado Dentro do m todo a c u aberto existem variantes como por exemplo os m todos hidr ul cos de extrac o que dependem exclusivamente de gua ou outro l quido tal como em explora es de ferro sulfatos caulinos diamantes leo de antraceno entre outras subst ncias Trata se do m todo conhecido por Hydraulicking que utiliza altas press es para arrancar as massas mineralizadas Outros dos m todos de superf cie s o as dragagens que procedem a extrac o do min rio mecanicamente ou hidraulicamente em embarca es flutuantes 12 Optimiza o do Desmonte numa mina a c u aberto com aplica o de Air Decks Uma das formas historicamente mais conhecidas e mais antigas de explora o a c u aberto a garimpagem em que atrav s de artefactos rudimentares se procuravam minerais met licos preciosos principalmente ouro e minerais valiosos como os diamantes Por ltimo e mais complexo s o os m todos de minera o por solu o que incluem quer m todos de perfura o como po os de sal e processos de Frasch para lixiviar o enxofre quer extrac o por solventes in situ nas escombreiras aproveitando o min rio residual de minas abandonadas 2 3 2 METODO DE EXPLORA O SUBTERR NEA Na minera o subterr nea quase tudo se resume
43. consci ncia destes valores para rapidamente avaliar comportamentos do arranque A partir da Tabela 13 podemos avaliar outros parametros No capitulo seguinte ser o abordados par metros e vari veis do arranque que de forma directa ou indirecta tamb m interferem no arranque de rocha Esta opc o vem no sentido de tornar mais f cil a percepc o da sua influ ncia num caso te rico pr tico como o caso de estudo do que por descric o de conceitos e principios do arranque de rocha 4 9 CARACTERIZACAO GEOMEC NICA DOS MACICOS COM VISTA AO ARRANQUE Existem determinadas caracter sticas dos maci os rochosos que afectam de uma forma mais directa o arranque de rocha Essencialmente estas caracter sticas respeitam s resist ncias mec nicas das rochas orientac o e ao espacamento entre as descontinuidades dos macicos ao tipo de litologia e possanca dos materiais sedimentares s propriedades el sticas velocidade da propaga o da onda s smica e s anisotropias e heterogeneidades dos maci os Desta forma aplicam se actualmente t cnicas de caracterizac o geomec nica como as sondagens com recuperac o do testemunho e a an lise do seu comportamento mec nico o estudo da estrutura dos sistemas de descontinuidades e a an lise da s smica de refrac o com o objectivo de identificar as interfaces entre litologias e planos de descontinuidades Por outro lado em furos de produc o s o aproveitados os detritos da perfurac o p
44. de compress o e tens o da reflex o das ondas de choque relativas frente livre efeitos de corte e cisalhamento por movimentos de tor o entre furos carregados press o de gases aplicados sobre a rocha ruptura de material r gido por flex o e nuclea o de micro fracturas em fissuras e falhas dos maci os As teorias acima referidas est o baseadas em investiga es laboratoriais em modelos matem ticos e f sicos e em provas experimentais Os conceitos impl citos nestas teorias estimam que o processo ocorre em v rias etapas ou fases que se desenvolvem quase em simult neo num tempo extremamente curto de poucos milissegundos durante o qual ocorre a completa detona o de uma carga confinada fases essas que v o desde o inicio da fragmenta o ate ao total arranque do material desmontado 66 Optimiza o do Desmonte numa mina a c u aberto com aplica o de Air Decks Estas etapas s o A Detona o do explosivo gera uma onda de choque que se transfere ao maci o iniciando o rompimento A onda de choque n o se transfere totalmente ao maci o que pretende desmontar convertendo se parte dela Fig 30 Detona o da coluna de explosivo ac o da onda de choque onda de choque ao encontrar a interface Terra Ar reflecte se com invers o de tens es que iniciam o processo de fragmenta o do maci o Fig 31 Efeito da propaga o da onda de Choque no maci o adaptado Manual de ex
45. de fogo e que podem ser alterados Por outro lado nas etapas seguintes ser o propostas t cnicas que permitam melhorar o rendimento do arranque e se poss vel reduzir custos de opera o do processo Todas as altera es propostas ser o devidamente explicadas e analisadas e descartadas aquelas que do ponto de vista t cnico econ mico se demonstrarem menos v lidas O estudo est estruturado da seguinte forma Numa primeira fase apresenta o de sete blocos sujeitos a desmonte com as caracter sticas de perfura o e arranque de acordo com o modelo te rico pr tico Consequentemente analisado o processo de acordo com a metodologia presente referindo as vantagens e inconvenientes do caso em estudo Os blocos referidos representam blocos reais numa mina No entanto com o intuito de n o ferir susceptibilidades foram ligeiramente alterados no que respeita geometria e ao comportamento dos teores 91 Optimiza o do Desmonte numa mina a c u aberto com aplica o de Air Decks As alterac es efectuadas nao apresentam qualquer tipo de influ ncia no objectivo do estudo Numa segunda fase apresentac o de t cnicas de arranque que permitem melhorar o rendimento do Desmonte na sua globalidade do ponto de vista t cnico e econ mico com especial nfase para o sistema AD Air Deck Numa terceira e ultima fase ser o pospostas alterac es devidamente validadas com o objectivo de melhorar o rendimento global do desm
46. dep sitos juntamente com opera es auxiliares abastecimento de energia ventila o e esgoto As etapas de extrac o s o opera es de produ o que se encontram integradas num ciclo sendo as opera es unit rias que o integram acompanhadas de opera es auxiliares de apoio que permitem a sua execu o O ciclo de produ o emprega opera es unit rias que s o normalmente agrupadas em dois ramos principais o desmonte e a movimenta o de materiais O desmonte exige o recurso a diversos tipos de mecanismos no entanto em rocha geralmente realizado por meio de explosivos A movimenta o de materiais engloba a carga e o transporte Desta forma o ciclo de produ o b sico em minera o consiste nas seguintes opera es unit rias Tabela 2 Opera es principais de um ciclo Produtivo numa Explora o C u Aberto Subterr nea Perfura o Drilling Desmonte ou Arranque Carregamento e Detona o dos explosivos Blast Remo o Carga load e transporte Hauling Na minera o moderna e no futuro das explora es mineira a tend ncia para combinar estas opera es unit rias com vista redu o de tempos e custos Por exemplo os solos que apresentam alguma dureza podem neste momento ser escavados por uma m quina sem exigir nenhum tipo de perfura o ou arranque Em rocha muito fracturada existem equipamentos que mecanicamente conseguem carregar e transportar o material e
47. este trabalho assenta O sistema power plug apresentado na Fig 74 n o mais que uma estaca de madeira com uma base em polipropileno PVC e no topo um pequeno recipiente de PVC Neste recipiente s o colocados os detritos da perfura o criando desde a base onde assenta at ao topo do recipiente uma c mara de ar dentro do furo Fig 74 Power Plug system desenvolvido pela empresa Power Deck Este produto permite segundo a apresenta o feita pela pr pria empresa reduzir o consumo de explosivos diminuir as vibra es assim como a subfura o e as projec es a sua aplica o apresenta v rios benef cios como aumentar a fragmenta o e a redu o da quantidade de tamponamento A forma de aplicac o e as vantagens encontram se disponiveis no s tio da empresa 136 Optimiza o do Desmonte numa mina a c u aberto com aplica o de Air Decks 5 4 1 3 AN LISE QUALITATIVA DA APLICA O DE AIR DECKS O Gr fico 4 mostra os resultados obtidos por uma pesquisa na Austr lia O volume do air deck expresso em percentagem referida ao volume da coluna de explosivo mais air deck MEAN FRAGMENT SIZE AIR DECK VOLUME Gr fico 4 Analise do comportamento da fragmenta o em fun o da percentagem de c mara de ar num furo carregado Adaptado Quarry Managment April 1997 Cleeton Julien s nior lecturer at Doncaster College Com efeito esta a quantidade
48. fen menos de encurvadura e aquecimento e por isso desgastam se mais rapidamente Este gr fico permite identificar que a velocidade de penetra o aumenta at certo ponto com o aumento da for a de contacto Quando a press o de contacto aumenta demasiado a 29 Optimiza o do Desmonte numa mina a c u aberto com aplica o de Air Decks velocidade de penetra o diminui devido aos factores anteriormente referidos para press es excessivas 3 5 4 LIMPEZA DO FURO Com o objectivo de diminuir a acumula o de detritos produzidos pela perfura o no fundo do furo necess rio evacuar as part culas trituradas A n o evacua o dos detritos durante O processo vai provocar desgaste no bit diminuir e o rendimento do equipamento no sentido da diminui o da velocidade de penetra o A limpeza das part culas efectuada atrav s de fluido agua leos espumas etc ou ar Este fluido ar injectado sobre press o at ao fundo do furo atrav s das varas existindo no bit umas aberturas que permitem a expuls o do fluido ar A limpeza no caso mais comum realizada de dentro para fora o fluido ar sai pelo bit e o material expulso ao longo das paredes do furo As part culas que s o evacuadas do furo no caso de mina a c u aberto s o captadas pelo equipamento e reencaminhadas para um separador Este separador divide as part culas em duas gamas granulom tricas e tem duas sa das de evacua o Fig 10 Modo d
49. kg m 6 79 kg m 10 01 kg m 8 31 kg m 16 99 TOTAIS Quantidade de explosivo 14231 11 kg 10969 8382 kg 22 92 15584 95 kg 12013 40 kg 22 92 16845 49 kg 12985 07 kg 12618 72 kg 9726 93 kg 22 92 Quantidade de Tamponamento 12478 00 kg 11343 64 kg 9 09 15528 48 kg 14116 80 kg 9 09 16784 46 kg 15258 60 kg 11064 24 kg 10058 40 kg 9 09 Consumo Especifico s subfura o 0 67 kg m3 0 52 kg m3 22 92 0 81 kg m3 0 62 kg m3 22 92 0 81 kg m3 0 62 kg m3 0 67 kg m3 0 52 kg m3 22 92 Consumo Especifico c subfura o 0 58 kg m3 0 48 kg m3 16 99 0 69 kg m3 0 57 kg m3 16 99 0 69 kg m3 0 57 kg m3 0 58 kg m3 0 43 kg m3 16 99 Valores Unidades Valores Unidades 26 Valores Unidades Valores Unidades Valores Unidades Valores Unidades Valores Unidades Valores Unidades e Densidade da rocha 2 20 g cm3 2 20 g cm3 2 50 g cm3 2 50 g cm3 2 50 g cm3 2 50 g cm3 JPO 20 20 30 30 30 30 Jes 20 20 so so so so 5 RMD 50 50 50 50 50 50 3 RSI 6 6 7 7 7 7 s SGI 5 5 13 13 13 13 Resist ncia Compress o Simples 120 Mpa 120 Mpa 140 Mpa 140 Mpa 140 Mpa 140 Mpa BI 50 5 50 5 74 75 74 75 74 75 74 75 CE Kg ANFO ton 0 20 0 20 0 30 o 0 30 0 30 FE 0 76 Mi ton 0 76 Mi ton 1 12 Mi ton 1 12 Mi ton 1 12 Mi ton 1 12 Mi ton N de furos 258 258 253 253 266 266 Di metro 127 00 mm 127 00 mm 115 00 mm 115 00 mm 115 00 mm 115 00 mm Sec o do Diametro 0 0127 m2 0 0127 m2 0 0104 m2 0 0104 m2 0 0104 m3 0 0104 m2 Altura 6 00 m 6 00 m 6 00 m 6 00 m 6 00 m 6 00 m Subfura o
50. m Consumo Especifico c subfura o 0 58 kg m Acess rios Detonadores EZ Det 203 uni Conectores EZTL 23 uni Booster 203 uni A Fig 47 apresenta o esquema de carregamento do Bloco apenas na bordadura do bloco Este facto devesse a quest es apenas de desenho e visualiza o do bloco O bloco totalmente carregado Em todos os blocos que ser o tratados ao longo deste cap tulo sucede o mesmo Fig 47 Bloco Esquema de Carregamento dos furos 101 Optimiza o do Desmonte numa mina a c u aberto com aplica o de Air Decks 5 3 1 4 DIAGRAMA DE FOGO SEQU NCIA DE RETARDOS DE SUPERF CIE A sequ ncia do arranque realizada da frente livre para a ltima linha de furos e apresenta uma linha principal a partir da qual se divide o arranque em dois momentos sim tricos de retardos de superf cie Fig 47 A linha principal laranja que integra conectores com retardos de superf cie de 42ms faz a liga o entre linhas Os retardos de superf cie de 17ms ligam os furos de cada linha Com o sistema EZ Det permitido fazer a liga o desde o fundo de um furo ao retardo de superf cie do furo seguinte O Bloco apresenta as seguintes caracter sticas composto por 203 detonadores com sistema EZ Det 23 conectores do tipo EZ Trunkline e 203 primers do tipo Booster com a dura o do arranque de 1118ms Na Fig 48 apresenta se a configura o das liga es 656 Fig 48 Bloco Esquema de
51. mm os bits s o em X As brocas de perfura o em X s o mais r pidas e diminuem a tend ncia para formar sec es pentagonais em furos de grandes di metros Di metro D Brocas de Perfura o Cruz e X a mm in ee 2 ow e 64 21 2 D 16 3 Fig 17 Brocas de Perfurac o em Cruz e X sandvik 3 8 5 3 BROCAS RETR CTEIS Trata se de brocas com um desenho especial Os bits deste tipo apresentam na zona cil ndrica um estriado que se prolonga at base As brocas retr cteis s o usadas em formac es geol gicas onde existe o perigo de o furo ficar entupido Exemplos destes maci os s o as forma es que apresentam grande fractura o e zonas que interceptam contactos geol gicos O principal objectivo deste tipo de broa permitir que as paredes do furo sejam preservadas intactas impedindo assim que por encravamento no fundo do furo se percam varas durante O processo de perfurac o As estrias permitem que o bit execute a operac o em retrocesso para garantir que as paredes do furo se mant m intactas e que n o exista o perigo de desabamento 40 Optimiza o do Desmonte numa mina a c u aberto com aplica o de Air Decks Brocas de Perfura o Retr cteis 89 31 27 89 312 102 4 7300 alles i 115 41 2 115 41 2 ur Y Fig 18 Brocas de Perfura o Retr cteis Sandvik 3 9 C LCULO DE ELEMENTOS DE PERFURAC O CIRCUNST NCIAS OPERATIVAS No terreno importante conh
52. o Esta press o tamb m se designa por press o m xima de trabalho E representa se pela seguinte equa o VOD PD p o 1073 Equa o 15 4 5 4 PRESS O DO FURO a press o que os gases exercem sobre as paredes do furo antes de se iniciar a deforma o da rocha Esta press o depende em grande medida da densidade de carregamento dc No caso de um furo totalmente preenchido de explosivo a press o igual press o de explos o Em termos pr ticos a press o do furo mais lenta de que a press o de explos o A press o do furo representa 30 a 70 da press o de detona o A equa o que traduz a press o que o explosivo exerce no furo a seguinte PF PE de gt Equa o 16 A equac o s validade para densidades de carregamento muito baixas 4 5 5 CALOR DE EXPLOSAO o calor libertado pela reacc o de um explosivo ao ser activado Quando se produz a explos o a press o constante traduz se num trabalho de expans o ou compress o A primeira lei da termodin mica estabelece o seguinte 54 Optimiza o do Desmonte numa mina a c u aberto com aplica o de Air Decks Qe A U P V Equa o 17 Qe Calor libertado pela explos o U Energia interna do explosivo P Press o V Volume Como U PV refere se ao calor existente ou entalpia A entalpia uma grandeza f sica que permite medir a quantidade de energia do sistema A equa o pode ser tra
53. o comprimento da subfura o A Tabela 11 apresenta valores de J B para determinado tipo de contextos do terreno segundo os planos de estratifica o e a compet ncia mec nica do maci o rochoso Tabela 11 Rela o entre a subfura o e o comportamento dos maci os adaptado Manual de Perforaci n y Voladuras de Roca Lopez Jimeno 2003 Condi es do Terreno J B Estratificagao horizontal 0 Estratificac o subhorizontal 0 1 0 2 Rocha pouco competente Estratificac o subhorizontal 03 Rocha competente Estratificagao vertical e subvertical Rocha muito 0 4 0 5 competente Uma subfura o excessiva apresenta por conseguinte um aumento do custo de perfura o e de explosivo uma fragmenta o excessiva na zona abaixo da cota da base da bancada e 82 Optimiza o do Desmonte numa mina a c u aberto com aplica o de Air Decks dificuldades nas perfura es seguintes Nas zonas junto aos taludes a excessiva subfura o provoca instabilidade nos taludes com perigo de colapso e desmoronamento Para valores inferiores ao limite ptimo a subfura o apresenta consequ ncias como rep s e desn veis nas bancadas 4 8 6 AFASTAMENTO E ESPA AMENTO Considera se por afastamento a dist ncia m nima entre o eixo do furo e a frente livre O espa amento a dist ncia entre furos da mesma linha Ambos os factores dependem do di metro de fura o da altura da bancad
54. perfura o TMP para este Bloco tem um valor aproximado de 30m h o tempo de fura o TFB de 68 60h O elemento de perfura o utilizado um bit de bot es do tipo normal Estes dados encontram se na Tabela 22 110 Optimiza o do Desmonte numa mina a c u aberto com aplica o de Air Decks Tabela 22 Par metros geomecanicos e caracter sticas da Perfurac o Bloco Ill Normal Valores Unidades q Densidade da rocha 2 50 g cm z JPO 30 S JPS 50 E RMD 50 O RSI 7 8 SGI 13 3 Resist ncia a Compress o Simples 140 Mpa BI 74 75 5 CE Kg ANFO ton 0 30 FE 1 12 MJ ton N de furos 294 Di metro 115 00 mm Sec o do Diametro 0 0104 m Altura 6 00 m Subfura o 1 00 m 10 Comprimento Total do furo 7 00 m 5 Metros de furac o 2058 00 m E MP 11 84 m furo Area Total 3480 96 m VP S subfura o 20885 76 m VP C subfura o 24366 72 m TMP 30 00 m h TFB 68 60 h 5 3 3 2 TEORES DO BLOCO O Bloco lll apresenta duas categorias de teores Alto Teor e material de escombreira Ganga identificadas na Fig 54 respectivamente a rosa e azul O material de alto teor apresenta se nesta situac o particular do Bloco lll confinado entre materiais com caracter stica de ganga 111 Optimizagao do Desmonte numa mina a c u aberto com aplicac o de Air Decks Fig 54 Bloco III Comportamento dos Teores 5 3 3 3 ESQUEMA DE CARREGAMENTO O Bloco Ill carregado s
55. perfura o em bancada considerado o melhor m todo para desmonte de rocha j que disp e de uma frente livre para a projec o do material desmontado permitindo desta forma uma sistematiza o dos trabalhos um m todo que se utiliza em desmontes a c u aberto e com os furos verticais ou levemente inclinados Trabalho de perfura o de galerias e t neis um m todo de perfura o subterr neo tradicional que utiliza um diagrama de fogo que compreende um furo cego sem carga explosiva sendo a rocha e desmontada em fun o deste furo que funciona como a frente livre inicial A perfura o obrigatoriamente mecanizada devido sua especificidade recorrendo se utiliza o de Jumbos para a execu o destes trabalhos Os Jumbos 22 Optimiza o do Desmonte numa mina a c u aberto com aplica o de Air Decks normalmente apresentam mais que um braco para aumentar a velocidade hor ria de perfura o Trabalhos de perfura o de chamin s em trabalhos mineiros e de engenharia civil necess rio abrir chamin s de apoio as infra estruturas como por exemplo ventila o ou chamin s de produ o por onde circula o min rio Actualmente utilizado o m todo Raise Boring Fig 8 Cabe a de um Raise Boring 660 5876 Sandvik Trabalhos de perfura o com entubamento estes trabalhos t m a particularidade de serem executados quando sucede o caso de o maci o a ser perfurado possui
56. ponto intensificando se a toda a sec o do explosivo di metro Este processo desenrola se at atingir uma velocidade m xima de detona o que ao longo do explosivo se mant m 48 Optimiza o do Desmonte numa mina a c u aberto com aplica o de Air Decks em regime constante VOD velocidade a regime constante ou velocidade estavel de detonac o Explosivo detonador gt Fig 21 Esquema de um explosivo com detonador FC PCJ Fig 22 Etapas da inicia o do detonador dentro do explosivo FC Frente de choque PCJ Ponto Chapman Jouguet O processo de Detona o pode ser dividido em duas etapas principais o momento antes da reac o E para condi es de press o e temperatura naturais PoTo e o momento de ocorr ncia da reac o qu mica A reac o qu mica que ocorre em ZR zona de reac o gerada pela detona o para determinadas condi es de press o e temperatura P T press o e temperatura de reac o e d origem ao plano CJ limite entre a reac o e a explos o Por sua vez origina a explos o em ZE zona de explos o que ocorre a P T press o e temperatura de explos o O fen meno de explos o permite atingir Ps dando origem numa onda de choque a qual se designa por press o de trabalho ISSA ZR ZE v 7 EN Poy ya ZR ZE EN audi q 4 4 FC PC A NAC i OS PT P T PT Ps Fig 23 Esquema de um explosivo sobre o efeito da deto
57. que permitem a rotopercuss o classificam se em dois grupos 25 Optimiza o do Desmonte numa mina a c u aberto com aplica o de Air Decks Martelo cabe a estas perfuradoras realizam duas opera es b sicas a rota o e a precurs o Estas opera es s o realizadas fora do furo sendo a energia transmitida pelo martelo atrav s das varas at ao bit Os martelos podem ser pneum ticos ou hidr ulicos Actualmente poss vel identificar os dois tipos de funcionamento no mesmo martelo Martelo no fundo a rota o igual ao sistema com martelo cabe a no exterior do furo a percuss o realizada directamente no fundo do furo atrav s da cabe a de perfura o O mecanismo de rota o realizado hidraulicamente enquanto a precurs o pode ser ou pneum tica ou hidr ulica A perfura o Rotopercutiva apresenta as seguintes vantagens aplic vel a todo o tipo de rochas desde as menos competentes as mais duras gama de di metros de perfura o poss vel de utilizar grande Os equipamentos s o vers teis adaptam se a v rios tipos de trabalho e tem grande mobilidade Necessitam apenas de um operador para a manobrar A manuten o f cil e r pida 3 5 PRINCIPIOS DA PERFURA O ROTOPERCUTIVA A perfura o com rotopercuss o baseia se na combina o das seguintes ac es A Percuss o a ac o realizada pelo pist o que gera uma onda de choque transmitida ao bit atrav s da va
58. realizados todos da mesma forma sendo colocado um primer no fundo do furo ligado a um detonador que por sua vez se encontra ligado a um tubo de choque tamb m designado de tubo de 95 Optimiza o do Desmonte numa mina a c u aberto com aplica o de Air Decks transmiss o at superf cie O furo carregado com emuls o a granel O tamponamento do furo realizado com material proveniente dos detritos da perfura o drill cutting O esquema do diagrama de fogo utilizado em cunha ou em V esta configura o permite que o material forme a pilha em torno do eixo principal e desta forma movimentando se o menos poss vel Fig 43 lenan Op Og533 01d ap 0x13 Y Fig 43 Orientac o do Material ap s arranque adaptado Manual de explosivos Exsa No que respeita s ac es de carga e transporte do material estas n o ser o referidas devido ao facto de serem objecto de analise do trabalho em quest o 5 2 4 DIAGRAMA DA EXPLORACAO A explorac o desenvolve se da seguinte forma Fig 44 96 Optimiza o do Desmonte numa mina a c u aberto com aplica o de Air Decks Fig 44 Diagrama de fases da Explora o segundo os Blocos Esta figura permite comprovar que as tr s principais etapas da explora o est o interligadas entre si a sequ ncia da sua realiza o de cada etapa depende da realiza o da anterior Por exemplo no momento em que se est
59. retardos de superf cie Na Tabela 18 apresentam se os tempos de retardos de superf cie para cada furo ou seja o momento em que cada furo detona a partir do primeiro furo Estes valores s o em milissegundos 102 Optimiza o do Desmonte numa mina a c u aberto com aplica o de Air Decks Tabela 18 Bloco sequ ncia de retardos de superficie de cada furo do bloco 858 917 976 o 50 o o v o o E o bo fe a o kz 3 Q T 3 5 o a 875 934 892 5 3 2 BLOCO II 5 3 2 1 CARACTER STICAS GEOMEC NICAS E ESQUEMA DE PERFURA O Comportamento geomec nico do Bloco Il apresenta uma densidade de 2 50 g cm o que corresponde a um r cio de RSI igual a 7 o valor do r cio correspondente descri o do maci o rochoso RMD pouco compacto ao qual corresponde uma classifica o de 50 a classifica o para o espa amento entre planos de juntas JPS de 50 por outro lado a orientac o dos planos de juntas JPO corresponde a um r cio igual a 50 A influ ncia da densidade da rocha SGI traduz se em um r cio de 13 Os dados de caracterizac o geomec nica apresentam os seguintes valores o ndice de arranque BI 74 75 o consumo espec fico de explosivo CE 0 30 kg ANFO t o factor de energia FE 1 12 MJ t O Bloco Il apresenta uma geometria quadrangular superf cie que prolonga em profundidade com duas frentes livres representadas na Fig 49 por duas li
60. sujeita a carga Este factor uma das vari veis importante na selec o dos equipamentos de carga EFEITOS DA DETONA O NO FURO AC O MEC NICA Expans o dos gases Rotura Radial Plano de Rotura por Flex o aumento do volume do furo fissuras paralelas ao eixo Plano transcversal ao do furo eixo do furo Fig 35 Rotura Circular radial e transversal do furo adaptado Manual de explosivos EXSA 4 7 2 4 ROTURA RADIAL A press o dos gases no momento da detonac o quando estes se encontram confinados no furo varia entre 9 kbar e 275 kbar e atingem se temperaturas da ordem dos 600 graus c lsius Se considerarmos o efeito que a press o provoca em torno do eixo de um furo podem identificar se de um ponto de vista te rico as seguintes etapas de destrui o do maci o circundante ao furo carregado de explosivo que objecto de detona o 70 Optimiza o do Desmonte numa mina a c u aberto com aplica o de Air Decks Para a dist ncia igual ao di metro do furo at duas vezes o seu di metro a press o exercida pela expans o dos gases promove o fen meno de pulveriza o Para uma dist ncia de duas vezes o di metro do furo at 5 vezes o seu di metro o maci o apresenta fissuras e gretas correspondentes a zona de fissuras radiais que promovem fragmenta o fina a media Esta zona considerada a zona onde o material apresenta as condi es ideias de fragmenta o calculadas no diagra
61. 0 m seg com uma press o de detona o aproximada de 220 Kbars Estes iniciadores do tipo Booster do ponto da vista da aplicabilidade apresentam enormes facilidades e redu o de tempo de m o de obra se comparados com outro tipo de inicia o 65 Optimiza o do Desmonte numa mina a c u aberto com aplica o de Air Decks 4 7 MECANICA DE ROTURA ROCHA SOBRE A ACGAO DO EXPLOSIVO 4 7 1 TEORIA DO ARRANQUE DE ROCHA A fragmentac o de rocha por arranque compreende a acc o de um explosivo e por consequ ncia resposta do macico que afectado Para que seja poss vel esta interacc o s o analisados factores de tempo e factores termodin micos ondas de press o e conceitos da mec nica de rocha para obter o melhor rendimento poss vel do desmonte Este complexo mecanismo de interacc o alvo de v rias teorias explicativas Desta forma apresentam se as seguintes teorias Teoria de reflex o segundo esta teoria quando a onda de tens o em propagac o no maci o encontra uma interface Terra Ar sofre reflex o que tem como resultado a fracturac o e arranque da rocha Teoria da expans o de gases Teoria de torc o ou cizalhamento Teoria de craterizac o Teoria da energia da frente de onda de compress o e tens o Teoria de libertac o s bita de cargas Teoria de nucleac o de fracturas em falhas e descontinuidades Estas teorias baseiam se em crit rios de distribui o de energia ac o das for as
62. 128 1187 968 1027 1086 1145 985 1044 1103 1002 1061 1019 amp 3 E S a 3 E E o amp 169 Tabela 51 Bloco VII sequ ncia de retardos de superficie de cada furo 371 413 455 497 665 707 354 396 438 480 648 690 337 379 421 463 631 673 320 362 404 446 614 656 303 345 387 429 597 639 286 328 370 412 580 622 311 353 395 563 605 Bloco VII 967 1026 1085 984 1043 1001 o 50 o he q 3 E o b E m a o Ss 8 a oO E E q n Optimiza o do Desmonte numa mina a c u aberto com aplica o de Air Decks BIBLIOGRAFIA Aduvire O et al Aplicaci n de los indices geomecanicos en el arranque de rocas mediante excavaci n o voladura Investigaci n Minera n registro TT 076 Botelho de Miranda H S 1999 Sistem tica de calculo de diagramas de fogo preliminares para desmonte de rocha em degraus FEUP Cleeton Julien 1997 Air Deck techniques Improvement in costs and efficiency linked with use of gas bags Australia Quarry Management EXSA 4 Edicion Manual de Perforaci n y Voladuras de Rocas Floyd J L 2004 Power Deck Optimization Power Deck Company BLAST DYNAMICS Gustafsson R 1973 Swedish Blasting Technique SPI Gothenburg Sweden Hartman H L 1992 SME Mining Engineering Handbook 2 Edition Volume I Littleton Colorado Langefors U and Khilstr m B 1973 Voladura de Rocas URMO Lopez Jimeno E
63. 1986 Implantaci n de um m todo de calculo y dise o de voladura em Banco Tesis Doctoral E T S Ingenieros de Minas de Madrid Lop z Jimeno C et al 2003 Manual de Perforaci n y Voladuras de Rocas Madrid Espanha Lop z Jimeno C et al 2001 Manual de Sondeos Aplicaciones ETSI de Minas de Madrid Madrid Espanha Olofsson S O 1990 Applied Explosives Technology for Construction and Mining APPLEX rla Sweden Peters W C 1979 Exploration and Mining geology JOHN WILEY AND SONS SANDVIK TAMROCK CORP Rock Excavation Handbook Thomas L J 1979 Na introduction to mining Australia UNI N ESPA OLA DE EXPLOSIVOS 1981 Explosivos y Accessorios UNION ESPA OLA DE EXPLOSIVOS 2000 Manual de Empleo de Explosivos http www powerdeckcompany com powerDeckSystem html 171 http www miningandconstruction sandvik com Outubro 2011 http e geo ineti pt Dezembro 2011 http www dynonobel com Setembro 2011 http www ucm es info crismine Metodos_explotacion htm Julho 201 1
64. 3 ADAPTADORES DE VARAS O adaptador de vara shank o elemento que transmite a partir do martelo a energia de impacto a rotac o s varas e a forca de contacto O sistema de limpeza na maioria dos casos realizado atrav s do shank Neste adaptador de haste poss vel identificar um orif cio que se encontra entre as estrias e a rosca e que permite a entrado da agulha de limpeza e permitindo a remoc o ds detritos Na Fig 14 est o identificados alguns tipos de adaptadores de varas Os adaptadores variam quanto ao seu di metro e ao n mero de estrias que apresentam atrav s destas estrias que a energia de impacto e de rotac o transmitida s varas L400 L500 L550 Sandvik HL600 45 84 5 gt L gt Cop 1432 Atlas Copco HL550 SUPER Sandvik Fig 14 Adaptadores de haste sandvik e Atlas Copco Os valores apresentados est o em mm 36 Optimiza o do Desmonte numa mina a c u aberto com aplica o de Air Decks 3 8 4 VARAS DE PERFURA O As varas constituem um meio de prolongamento do martelo a cabeca Apresentam varias configura es tanto podendo ser de sec o hexagonal como circular As varas s o elementos de perfura o sujeitos a desgaste em duas localiza es A principal zona de desgaste da vara a rosca de encaixe ao adaptador de haste nos equipamentos de perfura o mais modernos e nos acoplamentos para equipamentos mais antigos
65. 3810 g 3810 3810 3810 A N o o 4200 4200 4200 4200 4560 4560 4560 E 4560 ES 4770 4770 4770 4770 4770 4770 ES 4770 amo E Ea E a E ee g 5130 5130 5130 202 g E E e E pa Es q q e A a o e A o a oS 5130 5130 5130 5130 8 17 7 31 E Pal E E EIDEIDEIZES E Po fel we Gl om fal ae ool om balm fel om ow Cro 9900 9900 9900 9900 9900 9900 202 9900 222 11430 11430 11430 11430 11430 11430 11430 192 11430 406 12180 12180 12180 12180 12180 12180 12180 E 12180 205 77 Optimiza o do Desmonte numa mina a c u aberto com aplica o de Air Decks 4 8 3 INCLINA O DOS FUROS Para perfura es em bancada frequente utilizar diferentes inclina es consoante os objectivos do arranque de rocha Alterar a inclina o dos furos apresenta alguns inconvenientes mas por vezes em bancadas de produ o torna se uma vantagem para o arranque e portanto uma vantagem global em todo o processo de desmonte e tamb m para a etapa seguinte de carga e transporte Salvo casos particulares a inclina o dos tiros vantajosa Nomeadamente em explora es mineiras onde o movimento do material em direc o a frente livre prejudicial pelo blending dos teores e por isso prejudicial nas etapas seguintes da explora o at mesmo depois na instala o de tratamento B e Fig 38 Efeito da perfura o inclinada e efeito da onda de choque provocada pela detona o
66. 40 m3 20346 30 m3 7 14 TMP 27 00 m h 27 00 m h 30 00 m h 30 00 m h 30 00 m h 30 00 m h 27 00 m h 27 00 m h TFB 52 63 h 43 87 h 7 14 63 47 h 58 93 h 7 14 68 60 h 63 70 h 7 14 46 67 h 43 33 h 7 14 Tamponamento Altura 2 20 m 2 00 m 9 09 2 20 m 2 00 m 9 09 2 20 m 2 00 m 9 09 2 20 m 2 00 m 9 09 Densidade do tamponamento 2 20 g cm3 2 20 g cm3 2 50 g cm3 2 50 g cm3 2 50 g cm3 2 50 g cm3 2 20 g cm3 2 20 g cm3 Air Deck 0 80 m 0 80 m 0 80 m 0 80 m Emuls o Altura 4 80 M 3 70 m 22 92 4 30 M 3 70 m 22 92 4 30 M 3 70 m 4 30 M 3 70 m 22 92 Densidade do explosivo 1 15 g cm3 1 15 g cm3 1 15 g cm3 1 15 g cm3 1 15 g cm3 1 15 g cm3 1 15 g cm3 1 15 g cm3 VOD emuls o 5000 00 m s 5000 00 m s 5000 00 m s 5000 00 m s 5000 00 m s 5000 00 m s 5000 00 m s 5000 00 m s o volume de coluna emuls o 0 0610 m3 furo 0 0470 m3 22 92 0 0498 m3 furo 0 0384 m3 22 92 0 0498 m3 furo 0 0384 m3 0 0610 m3 furo 0 0470 m3 22 92 gt Volume tamponamento 0 0279 m3 furo 0 0254 m3 0 0223 m3 furo 0 0208 m3 9 09 0 0228 m3 furo 0 0208 m3 0 0279 m3 furo 0 0254 m3 9 09 amp Carga de coluna emul 70 10 kg furo 54 04 kg furo 57 30 kg furo 44 17 kg furo 22 92 57 30 kg furo 44 17 kg furo 70 10 kg furo 54 04 kg furo 22 92 Peso do tamponamento 61 47 kg furo 55 38 kg furo 9 09 57 09 kg furo 51 90 kg furo 9 09 57 09 kg furo 51 90 kg furo 61 47 kg furo 55 88 kg furo 9 09 Carga de explosivo por metro de furo 10 01 kg m 8 31 kg m 16 99 3 19 kg m 6 79 kg m 16 99 8 19
67. 4436 62 26919 72 29163 03 27 00 62 11 253 115 00 0 0104 6 00 1 00 7 00 1771 00 11 84 2995 52 17973 12 20968 64 30 00 59 03 m2 furo m2 m3 m3 m h h 253 115 00 0 0104 6 00 0 50 6 50 1644 50 11 84 2995 52 17973 12 19470 88 30 00 54 32 34 m2 furo 266 115 00 0 0104 6 00 0 50 6 50 1729 00 11 84 3149 44 18896 64 m3 20471 36 m h 30 00 h 57 63 m2 m3 167953 73 m3 419 35 h Arranque Tamponamento Altura Densidade do tamponamento Air Deck Emulsio Altura Densidade do explosivo VOD emuls o Volume de coluna emuls o Volume tamponamento Carga de coluna emul Peso do tamponamento Carga de explosivo por metro de furo TOTAIS Quantidade de explosivo Quantidade de Tamponamento Consumo Especifico s subfuracao ecifico c subfura 1 70 2 20 m3 kg furo 50 kg furo kg m 2 20 2 50 m g cm3 15 g cm3 m s m3 furo m3 furo kg furo kg furo kg m 1 70 2 50 0 30 4 00 1 15 5000 00 0 0415 0 0176 47 75 44 12 7 35 12080 24 11161 10 0 67 0 62 5000 00 0 0498 0 0228 57 30 57 09 8 19 15241 16 15135 94 0 31 0 69 1 70 2 50 0 380 m 4 00 g cm3 m s m3 furo m3 furo kg furo kg furo kg m m g cm3 kg furo kg furo kg m 107104 56 kg 101343 64 kg 89253 80 78310 99 kg kg 143 Optimiza o do Desmonte numa mina a c u aberto com aplica o de Air Decks 5 5 1 2 AN LISE T CNICA DO COMPORTAMENTO DAS MOD
68. 47 50 kg furo Carga de explosivo por metro de furo 10 01 kg m 3 99 kg m 3 19 kg m 35 kg m 8 19 kg m 7 35 kg m 10 01 kg m 3 99 kg m TOTAIS Quantidade de explosivo 14231 11 kg 11359 26 kg 15584 95 kg 12987 46 kg 16845 49 kg 14037 91 kg 12618 72 kg 10515 60 kg Quantidade de Tamponamento 12478 00 kg 9642 09 kg 15528 48 kg 11999 28 kg 16784 46 kg 12969 81 kg 11064 24 kg 8549 64 kg Consumo Especifico s subfuracao 0 67 kg m3 0 56 kg m3 0 81 kg m3 0 67 kg m3 0 81 kg m3 0 67 kg m3 0 67 kg m3 0 56 kg m3 Consumo Especifico c subfura o 0 58 kg m3 0 52 kg m3 0 69 kg m3 0 62 kg m3 0 69 kg m3 0 62 kg m3 0 58 kg m3 0 52 kg m3 Valores Unidades Valores Unidades Valores Unidades Valores Unidades Valores Unidades Valores Valores Unidades Caracteristicas Geomecanicas Densidade da rocha JPS RMD RSI SGI Resist ncia Compress o Simples BI CE Kg ANFO ton FE 2 20 50 5 0 20 0 76 g cm3 50 5 0 20 0 76 2 50 13 140 74 75 0 30 1 12 140 74 75 0 30 1 12 g cm3 2 50 g cm3 140 74 75 0 30 1 12 Perfura o N de furos Di metro Sec o do Diametro Altura Subfura o Comprimento Total do furo Metros de fura o MP Area Total VP S subfura o VP C subfura o TMP TFB 258 127 00 0 0127 6 00 1 00 7 00 1306 00 17 39 m2 furo 4486 62 m2 26919 72 m3 31406 34 27 00 258 127 00 0 0127 6 00 0 50 6 50 1677 00 27 39
69. 655 cal g e 863 cal g A resist ncia agua excelente e normalmente utilizado para furos de m dio e grande di metro para explora es a c u 60 Optimiza o do Desmonte numa mina a c u aberto com aplica o de Air Decks aberto Estes dados s o fonte da Uni n Espa ola de Explosivos S A e podem ser consultados nos manuais de aplicac o de explosivos da empresa A aplica o de emuls es a granel como o caso deste trabalho apresenta in meras vantagens nomeadamente em quest es de manuseamento e seguran a visto que as misturas s o feitas em cami o e o carregamento do furo realizado a partir do mesmo Do ponto de vista log stico este tipo de aplica o reduz os custos de m o de obra e a consequente mecaniza o do processo permite carregar os furos com maior exactid o e rapidez Fig 26 Cami o de carregamento de emuls o DYNO Nobel 4 6 2 DETONADORES NONEL Os sistemas de inicia o com detonadores n o el ctricos t m o seu princ pio de funcionamento numa onda de choque de baixa velocidade de avan o que se movimenta ao longo de um tubo de pl stico tubo de transmiss o at ao detonador 4 6 2 1 TUBO DE TRANSMISS O O tubo de transmiss o um tubo de pl stico com uma espessura aproximada de 3mm que no seu interior contem uma substancia reactiva Este tubo uma vez activado transmite a onda de detona o com uma velocidade na ordem dos 2000 m s A onda de detona o que
70. 8 m3 E Carga de coluna emul 70 10 kg furo 54 04 kg furo 22 929 57 30 kg furo 44 17 kg furo 22 92 57 30 kg furo 44 17 kg furo ze Peso do tamponamento 61 47 kg furo 55 88 kg furo 9 09 57 09 kg furo 51 90 kg furo 9 09 57 09 kg furo 51 90 kg furo Carga de explosivo por metro de furo 10 01 kg m 8 31 kg m 16 99 8 19 kg m 6 79 kg m 8 19 kg m 6 79 kg m TOTAIS Quantidade de explosivo 18086 83 kg 13941 93 kg 22 92 14496 29 kg 11174 23 kg 22 92 15241 16 kg 11743 40 kg 107104 56 kg 82559 77 kg Quantidade de Tamponamento 15858 74 kg 14417 04 kg 9 09 14443 77 kg 13130 70 kg 9 09 15185 94 kg 13805 40 kg 101343 64 kg 92130 58 kg Consumo Especifico s subfura o 0 67 kg m3 0 52 kg m3 22 92 0 81 kg m3 0 62 kg m3 22 92 0 81 kg m3 0 62 kg m3 Consumo Especifico c subfuracao 0 58 kg m3 0 48 kg m3 16 999 0 69 kg m3 0 57 kg m3 16 99 0 69 kg m3 0 57 kg m3 149 Optimiza o do Desmonte numa mina a c u aberto com aplica o de Air Decks 5 5 1 5 AN LISE T CNICA DO COMPORTAMENTO DAS MODIFICA ES TIPO II O comportamento das modifica es do Tipo Il globalmente semelhante as modifica es do Tipo No entanto devido s altera es dos par metros de carregamento pode ser verificado na Tabela 40 uma redu o do consumo de explosivo para 82559 77 kg Esta redu o traduz se numa redu o comparativamente aos Blocos Normais de 24544 8 kg para um m s de consumo de explosivo Esta redu o deve se ao facto se sub
71. 8e22 51 89 102 115 127 25e28 Na Fig 15 apresentam se alguns tipos de varas com e sem acoplamento integrado 37 Optimiza o do Desmonte numa mina a c u aberto com aplica o de Air Decks Varas e Acoplamentos Bida IL D mm mm ft in mm Il 3660 12 52 4265 14 52 6095 20 52 T51 D 1 T5i s Extension rod T51 round 52 T51 k l 3660 12 52 4265 14 52 6095 20 52 n T51 oo Coupling sleeve T51 y 225 8718 71 225 878 76 Fig 15 Varas e acoplamentos do cat logo da Sandvik para elementos de perfura o do tipo Bench Drilling Se compararmos os elementos apresentados na Fig 15 com a Tabela 3 poss vel constatar que as varas da Tabela 3 s o aconselh veis para bits entre 76 e 115 mm e para profundidades m ximas entre 25 e 28 m 3 8 5 BROCAS DE PERFURACAO Os bits que se utilizam para a perfurac o pelo sistema rotopercutivo s o de dois tipos Bits de Bot es Bits de Pastilhas Do ponto de vista das caracter sticas do desenho existem alguns pontos importantes a referir Ambos os bits apresentam orif cios estrategicamente colocados normalmente na base por onde poss vel realizar a injec o do ar ou fluido de limpeza do fundo do furo 38 Optimiza o do Desmonte numa mina a c u aberto com aplica o de Air Decks Relativamente sua configura o estes bits apresentam uma forma ligeiramente c nica o
72. ATURAL 14 2 3 2 2 SISTEMA APOIADO DE FORMA ARTIFICIAL 17 2 4 OPERA ES UNIT RIAS NUMA EXPLORA O MINEIRA 19 A A E a o ba aos 21 347 INTRODUC AO gd 21 vii Optimiza o do Desmonte numa mina a c u aberto com aplica o de Air Decks 3 2 TIPOLOGIAS DE PERFURA O PARA O ARRANQUE DE ROCHA COM A O A A 22 3 3 APLICABILIDADE DOS DIFERENTES METODOS DE PERFURA O 23 3 4 METODO DE PERFURA O COM ROTOPERCUSSAO se ssesssesssesssteseeseesseee 25 3 5 PRINCIPIOS DA PERFURA O ROTOPERCUTIVA sssssssssssssesssessstssstesstesseeseee 26 3 5 1 PERCUSS O atas O pe A 27 3 5 2 O O A A ieiesak 29 3 5 3 FORCA DE CONTACTO an o os ee eves 29 3 5 4 EMPEZADO PURO ta a a ad cod ae does 30 3 6 VELOCIDADE DE PENETRA O eee 31 3 7 TIPOS DE EQUIPAMENTOS DE PERFURA O A CEU ABERTO 32 38 ELEMENTOS DE PERFURA O DE EQUIPAMENTOS A C U ABERTO COM MARTELO CADEC Ac ac iene RE aa 34 3 8 1 INTRODUCA sd aid a a LO a A 34 3 8 2 ELEMENTOS DE UNI O TIPOS DE ROSCAS i 35 3 8 3 ADAPTADORES DE VARAS ic nos o duos 36 3 8 4 VARAS DE PERFURA O rear teares a7 3 8 5 BROGAS DEPERFURA CDi eos ate eats Le 38 3 8 5 1 BROCAS DE BOE Sido ad 39 3 8 5 2 BROCAS DE PASTILHAS 39 38 53 BROCAS RETRACTED aeea Gi A E 40 3 9 C LCULO DE ELEMENTOS DE PERFURA O CIRCUNST NCIAS OPERATIVAS cria a naminiu Snan nia 41 viii Optimiza o do Desmonte numa mina a c u aberto com aplic
73. DE FORMA ARTIFICIAL Se as c maras de explora o s o apoiadas de forma artificial ou seja com recurso a equipamentos de suporte artificial os m todos utilizados s o os seguintes Lavra com armazenamento tempor rio de escombro shrinkage stoping este sistema tem a particularidade de o processo de desmonte ser realizado de baixo para cima O min rio desmontado serve de plataforma para os trabalhos de desmonte e o material a semelhan a dos m todos anteriores removido no piso inferior Fig 5 Sistema tipo Shrinkage stoping H Hamrin Guide to Underground Minign Methods and Applications Stockholm Atlas Copco 1980 A Lavra atrav s de c maras com enchimento cut and fill este m todo opera num sistema similar ao shrinkage stoping com a particularidade que o material para enchimento das c maras vem de fora normal utilizar para este tipo de enchimento os est reis da instala o de tratamento do min rio o que do ponto de vista ambiental traz enormes vantagens Por outro lado o Sistema Caving explora o por Desabamento pode ser realizado das seguintes formas 17 Optimiza o do Desmonte numa mina a c u aberto com aplica o de Air Decks Block caving o m todo mais utilizado para corpos mineralizados de grandes dimens es e de forma irregular sendo exemplos destas estruturas as massas do tipo p rfido cuprifero original surface overburden waste i gt caved waste
74. EQUACIO Lai a e bd ARS 87 EQUacaO 28 iii dassvaelomeenoiaswae dete Soa aaa dera Uno gaga id use a 88 Equa o 20 isis isis Gi ahaha 88 Optimiza o do Desmonte numa mina a c u aberto com aplica o de Air Decks 1 BREVE HIST RIA DA IND STRIA MINEIRA E CONTEXTUALIZA O DO TRABALHO 1 1 HIST RIA DA INDUSTRIA MINEIRA A ind stria mineira tem desempenhado ao longo dos tempos um papel preponderante no desenvolvimento e evolu o do Homem Desde os prim rdios Pr Hist ria que a vida do Homem est ligada depend ncia dos recursos minerais existentes no seu habitat para o fabrico de utens lios Numa primeira fase para a ca a Paleol tico mais tarde na agricultura Neol tico de modo a garantir a sobreviv ncia As primeiras tribos humanas tinham uma vida n mada pois viam se obrigadas a migrar para locais com solos f rteis e perto de dep sitos minerais que permitissem desenvolver um crescimento sustent vel Pode se dizer que os primeiros mineiros datam de 300 000 a C e procuravam essencialmente minerais n o met licos como o silex e mineral ides como a obsidiana vidro vulc nico que serviram para o fabrico dos primeiros instrumentos de corte e de ca a As primeiras escava es ter o sido feitas em superf cie abrindo po os de pequenas dimens es Posteriormente por volta 40 000 a C come aram os primeiros trabalhos rudimentares de extrac o por meio de galerias subterr neas de curta dist ncia Cerca d
75. IFICA ES TIPO Na Tabela 34 est o apresentados os valores comparativos dos Blocos desmontados de forma normal no caso de procedermos s modifica es propostas em 5 5 1 1 qual a varia o que ir amos obter Atrav s da Tabela 34 podemos verificar que a quantidade de metros de perfura o reduz 863 0 m na globalidade dos blocos apresentados Se por exemplo considerarmos os 7 blocos da produ o mensal de uma mina e tendo como valor aproximado a m dia de metros furados destes blocos que perfaz uma media de metros de fura o por bloco de 1726 m poupar amos por m s menos meio bloco de fura o Na globalidade de um ano com 12 meses conseguir amos poupar praticamente um m s de fura o ou seja 6 blocos Considerando a Modifica o do Tipo no que respeita ao volume com subfura o identificamos a poupan a de 11996 70 m no total dos 7 blocos Este valor refere se ao volume de subfura o que se consegue reduzir Se considerarmos um valor m dio de volume de subfura o por bloco 1713 81 e um consumo m dio de 0 64 kg m pela forma convencional estar amos a gastar a mais 1096 84 kg de explosivo por bloco apenas em subfura o A subfura o na pr tica uma fura o que se realiza nas pegas de fogo convencionais mas normalmente com uma profundidade excessiva n o tendo em conta o comportamento da geologia do terreno Este volume duplamente desmontado ou seja est constantemente sujeito a duas pegas de fogo
76. Manual de Perforaci n y Voladuras de Rocas Madrid Espanha oras iia 77 Tabela 10 Dimensionamento do Tamponamento de acordo com o di metro do furo adaptado Manual de Perforaci n y Voladuras de Roca Lopez Jimeno 2003 80 Tabela 11 Rela o entre a subfura o e o comportamento dos maci os adaptado Manual de Perforaci n y Voladuras de Roca Lopez Jimeno 2003 82 Tabela 12 Dimensionamento do Afastamento em fun o do di metro de perfura o e a densidade do material f representa o factor de multiplica o para determinar o afastamento adaptado Manual de Perforaci n y Voladuras de Roca Lopez Jimeno ZOO BY REPARO PRN RREO PORN RG RG PRN O RR PORRA RR AR SR ARES DAR 83 Tabela 13 Valores de Espa amento em fun o da densidade do material e do Afastamento adaptado Manual de Perforaci n y Voladuras de Roca Lopez Jimeno BOO A ba a E A teh det ee 85 Tabela 14 Classifica o de par metros geomec nicos para determina o do ndice de ATTAIN GUE iia ida 88 Tabela 15 Teores dos Blocos do Caso de estudo rrenan 95 xxi Optimiza o do Desmonte numa mina a c u aberto com aplica o de Air Decks Tabela 16 Bloco Par metros geomec nico e caracter sticas da Perfurac o 99 Tabela 17 Bloco Caracter sticas do CarregaMentO ooooococococonococonononnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnn
77. ODIFICA O TIPO As modifica es apresentadas no Tipo s o as seguintes A subfura o reduzida de 1 m para 0 5 m A carga de coluna reduzida de 4 8 m para 4 0 m O tamponamento reduzido de 2 2 m para 1 7 m O Air Deck apresenta um comprimento de 0 8 m 141 Optimiza o do Desmonte numa mina a c u aberto com aplica o de Air Decks Normal Modifica o Tipo Altura da Bancada Altura da Bancada de Transmiss o Tubo com d Subfurac o Subfurac o 0 5m 4990 y Fig 79 Esquema do carregamento Normal vs Modificac o Tipo 142 Optimizac o do Desmonte numa mina a c u aberto com aplicac o de Air Decks Valores Unidades Unidades Tabela 34 Esquema do carregamento Normal vs Modificac o Tipo Valores Unidades Valores Unidades Valores Unidades Valores Unidades Valores Unidadesji Valores Unidades 3 Densidade da rocha g cm3 2 50 g cm3 2 50 g cm3 2 50 g cm3 2 50 2 20 2 20 g cm3 JPO 20 30 00 30 20 pa JPS 20 50 00 50 20 RMD so 50 00 so so S RSI 6 7 00 7 6 s SGI s 12 50 13 Resist ncia Compress o Simples 120 140 00 140 2 BI 50 5 50 5 74 75 CE Kg ANFO ton 0 20 0 20 0 30 FE 0 76 0 76 ia N de furos 203 203 272 Di metro 127 00 mm 127 00 115 00 Sec o do Diametro 0 0127 m2 0 0127 0 01 Altura 6 00 m 6 00 6 00 ict Subfura o 1 00 m 0 50 1 00 S Comprimento Total do furo 7 00 m 6 50 7 00 6 50 Metros de fura
78. OGO SEQU NCIA DE RETARDOS DE SUPERF CIE A sequ ncia do arranque realizada da frente livre para a ltima linha de furos e apresenta uma linha principal a partir da qual divide o arranque em dois momentos sim tricos de retardos de superf cie Fig 72 1127 1068 1009 950 891 832 773 714 Fig 72 Bloco VI Esquema de retardos de superf cie 133 Optimiza o do Desmonte numa mina a c u aberto com aplica o de Air Decks A linha principal laranja s o conectores com retardos de superf cie de 42ms e faz a ligagao entre linhas Os retardos de superficie de 17ms ligam os furos Com o sistema EZ Det permitido fazer a ligac o desde o fundo de um furo ao retardo de superf cie do furo seguinte O Bloco VII apresenta as seguintes caracter sticas composto por 266 detonadores com sistema EZ Det 24 conectores do tipo EZ Trunkline 266 primers do tipo Booster com a durac o do arranque de 1127ms Em anexo apresenta se a sequ ncia de retardos de superf cie referente ao Bloco VII 5 4 AIR DECKS CONCEITOS E APLICABILIDADE NO CASO DE ESTUDO 5 4 1 INTRODU O A t cnica de air decking tem vindo a ser aplicada ao longo das ltimas duas d cadas em explora es a c u aberto em diversos pa ses No entanto na Europa e mais concretamente no Reino Unido tem sido aplicada esta t cnica para furos de pequeno di metro nos ltimos anos No processo de carregamento de furos com explosivos qualquer t cnica in
79. Os bits que transformam esta energia mec nica em energia incidente sobre a rocha da resultando a perfura o O meio que permite a evacua o do detritos do furo produzido pelo perfura o Este meio de limpeza pode ser um l quido um g s ou simplesmente ar comprimido Neste cap tulo irei apenas aprofundar o tema de perfura o a c u aberto pelo facto de corresponder ao mbito deste trabalho 3 2 TIPOLOGIAS DE PERFURA O PARA O ARRANQUE DE ROCHA COM EXPLOSIVO No que diz respeito aos trabalhos de perfura o para o efeito do Desmonte de rocha podem identificar se duas modalidades principais A Perfura o Manual realizada com equipamento ligeiro directamente manuseado pelos operadores utilizado em trabalhos de pequena dimens o e normalmente em locais de dif cil acesso para equipamentos pesados E tamb m utilizado em situa es onde n o se justifica economicamente a aplica o de equipamentos pesados A Perfura o Mec nica utiliza equipamentos de perfura o montados em ve culo mediante os quais os operadores facilmente os movimentam e controlam Estes ve culos podem ser de rastos ou de pneus e permitem a perfura o a partir de uma posi o c moda para o operador Os trabalhos de perfura o nomeadamente os mec nicos dividem se em v rias categorias consoante o trabalho a executar Esta classifica o permite numa primeira an lise determinar o tipo de equipamento de perfura o Trabalho de
80. PORTO FEUP FACULDADE DE ENGENHARIA UNIVERSIDADE DO PORTO OPTIMIZACAO DO DESMONTE NUMA MINA A CEU ABERTO COM APLICA O DE AIR DECKS PEDRO MIGUEL MARTINS CAVADAS Disserta o submetida para satisfa o parcial dos requisitos do grau de MESTRE EM ENGENHARIA DE MINAS E GEO AMBIENTE Orientador Professor Doutor Alexandre J lio Machado Leite Co Orientador Professor Doutor Henrique S rgio Botelho de Miranda FEVEREIRO DE 2012 MESTRADO EM ENGENHARIA DE MINAS E GEO AMBIENTE 2011 2012 DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA DE MINAS Tel 351 22 508 1986 Fax 351 22 508 1448 minas fe up pt Editado por FACULDADE DE ENGENHARIA DA UNIVERSIDADE DO PORTO Rua Dr Roberto Frias 4200 465 PORTO Portugal Tel 351 22 508 1400 Fax 351 22 508 1440 feup fe up pt http www fe up pt Reprodu es parciais deste documento ser o autorizadas na condi o que seja mencionado o Autor e feita refer ncia a Mestrado em Engenharia de Minas e Geo Ambiente 2011 2012 Departamento de Engenharia de Minas Faculdade de Engenharia da Universidade do Porto Porto Portugal 2012 As opini es e informa es inclu das neste documento representam unicamente o ponto de vista do respectivo Autor n o podendo o Editor aceitar qualquer responsabilidade legal ou outra em rela o a erros ou omiss es que possam existir Este documento foi produzido a partir de vers o electr nica fornecida pelo respectivo Autor De
81. R Ge 119 5 3 5 1 CARACTER STICAS GEOMECANICAS E ESQUEMA DE PERFURA O 119 5 3 5 2 TEORES DO BLOCO a puis o dar ads da a e DE dia CS 120 9 3 5 9 ESQUEMA DE CARREGAMENTO ra 121 5 3 5 4 DIAGRAMA DE FOGO SEQU NCIA DE RETARDOS DE SUPERF CIE 123 5 3 6 BLOCO asas sai ea a OS TOTO GO le ua ayaa es 123 5 3 6 1 CARACTER STICAS GEOMEC NICAS E ESQUEMA DE PERFURA O 123 5 3 6 2 TEORES DOBLOCO korsina ed a ea 125 5 3 6 3 ESQUEMA DE CARREGAMENTO errar 126 5 3 6 4 DIAGRAMA DE FOGO SEQU NCIA DE RETARDOS DE SUPERF CIE 128 5 3 7 BLOCO Vlad 129 5 3 7 1 CARACTER STICAS GEOMEC NICAS E ESQUEMA DE PERFURA O 129 5 3 7 2 TEORES DO BLOCO ue a asa SR USD UA sap 131 5 3 7 3 ESQUEMA DE CARREGAMENTO erra 132 5 3 7 4 DIAGRAMA DE FOGO SEQU NCIA DE RETARDOS DE SUPERF CIE 133 5 4 AIR DECKS CONCEITOS E APLICABILIDADE NO CASO DE ESTUDO 134 541 INTRODU O sara dee a ee pr aa econ 134 5 4 1 1 TEORIA DO FUNCIONAMENTO DO AIR DECK 134 5 4 1 2 APLICACAO DE UM PRODUTO BASEADO NO CONCEITO AIR DECK 135 5 4 1 3 AN LISE QUALITATIVA DA APLICA O DE AIR DECKS 137 5 4 1 4 APLICACAO NO CASO TEORICO PRATICO ssesssesssesssesssvsssvsssessseesseeees 138 5 5 MODIFICA ES INTRODU O eternas 139 5 5 1 4 FASE DE MODIFICA ES Leds db 141 xii Optimiza o do Desmonte numa mina a c u aberto com aplica o de Air Decks 5 5 1 1 5
82. SSAO A energia cin tica E transmitida pelo pist o desde o martelo at bit promove a desloca o da onda de choque a qual se efectua a alta velocidade a forma como se realiza este movimento depende do desenho do pist o Quando a onda de choque alcan a o bit uma parte da energia transforma se em trabalho permitindo a sua penetra o na rocha e a restante energia reflectida e retrocede s varas A efici ncia desta transmiss o de energia depende de v rios factores tais como o tipo de rocha a forma e dimens o do pist o as caracter sticas das varas e o desenho do bit Por outro lado importante ter em conta que os pontos de uni o das varas permitem a perda de 27 Optimiza o do Desmonte numa mina a c u aberto com aplica o de Air Decks energia a ser transmitida ao bit por reflex o e fricg o Esta energia convertida em calor e desgaste das pecas Na uni o entre o martelo e a vara a perda de energia varia entre 8 a 10 o que obriga o martelo a transmitir mais energia para permitir uma velocidade de perfurac o maior Nestes sistemas rotopercutivos a pot ncia de percuss o a que mais influencia tem sobre a velocidade de perfurac o A energia libertada pelo golpe de um martelo pode estimar se da seguinte forma 1 2 E 7 Mp Up Equac o 1 ou Ec Pm Ap Ip Equa o 2 My Massa do pist o Vp Velocidade m xima do pist o Pm Press o do fluido leo ou ar dentro do cilindro A
83. a o de Air Decks A 43 42 INTRODU O asia tna 45 4 3 TIPOS E CARACTERISTICAS DAS REAC ES QU MICAS ocoococociciccnnnocenononos 45 4 3 1 EQUA O DE CHAPMAN JOUGUE T coooocccccciccnconononocononononononinnoncnnaninininoss 48 4 4 CLASSIFICA O DOS EXPLOSIVOS QUANTO A VOD VELOCIDADE DE DETONA O aislada 48 4 4 1 PROCESSO DE DETONACAO cnica 48 4 4 2 TIPOS DE EXPLOSOES ii Ra 50 4 5 TERMOQUIMICA DOS EXPLOSIVOS ssssscssesesesesesesesesesresesesesesesteneneneeteeenarens 50 4 5 1 PRESSAO tal EA 52 4 5 2 PRESS O DE DETONAGAO c ccccccccccccsessssesessssesesesesessesecesessesesesesessenenenens 52 4 5 3 PRESS O DE EXPLOS O tee ale oes da 54 4 5 4 PRESS O DO FURO c cccsssssssesesescscecssscecscscscscssssssneecesesesesecseatscscstenenenenens 54 4 5 5 CALOR DE EXPLOS O sic cette iS 54 4 5 6 VOLUME DE EXPLOS O a 56 4 5 7 BALAN O DE OXIGENO ita ada e aa 56 4 5 8 ENERGIA MININMA DISPONIVEL eee 57 4 5 9 TEMPERATURA DE EXPLOS O cooocococcccccocococononocnononconononncanananonininaninicinanos 57 4 6 JEXPUOSIVOS curti a A RE AO da N 58 4 6 1 EMUESDES 2 e cane ora dor a len De a dor 59 4 6 2 DETONADORES NONEL c csesescscssscssssecsesesesesessseeneeeesesecesesscsesescessnenenenens 61 4 6 2 1 TUBO DE TRANSMISSAO cocconionccintinaisiin canada lancia adria cabana 61 4 6 2 2 DETONADORES E CONECTORES N O ELECTRICOS is 62 4 6 2 2 1 DETONADORES COM SISTEMA EZ DET oooncccnnncnnnnnonoconnnnnncn
84. a utilizado para explora es em que a instala o de tratamento ou se encontra muito longe da rea de explora o ou existe a necessidade por motivos de controlo de teores de armazenar o material em pilhas de material e ser carregado e transportado numa nova etapa Em opera es mineiras subterr neas o ciclo apresenta algumas diferen as nomeadamente no tamanho do equipamento O processo de desmonte mais exigente ou seja tem que ser adaptado ao equipamento de carga e transporte As opera es auxiliares s o fundamentais neste tipo de explora es de forma a garantir o dom nio dos tectos e contornos da escava o o escoamento de guas a ventila o o fornecimento de energia e as comunica es As opera es auxiliares visam garantir o bom funcionamento da mina quer do ponto de vista da regularidade do ciclo das opera es principais quer do ponto de vista das condi es de seguran a e ambientais O ciclo de opera es produtivas e a rotina di ria de uma explora o que planeada com algum tempo de anteced ncia t m por objectivo permitir que o processo de explora o se mantenha produtivo de forma cont nua e com o menor n mero de paragens indesejadas 20 Optimiza o do Desmonte numa mina a c u aberto com aplica o de Air Decks 3 PERFURA O DE ROCHA PRINCIPIOS BASICOS DA PERFURA O 3 1 INTRODU O A perfura o da rocha para fins de Desmonte de Maci os a primeira das opera es
85. a do grau de fragmenta o pretendido e das caracter sticas do maci o Por vezes o explosivo pode condicionar estes par metros Tabela 12 Dimensionamento do Afastamento em fun o do di metro de perfura o e a densidade do material f representa o factor de multiplica o para determinar o afastamento adaptado Manual de Perforaci n y Voladuras de Roca Lopez Jimeno 2003 Di metro Di metro mm oo meda ros to meda FERE 2200 2000 2660 soso 2850 PE A ETE Coe A A es mo rs oso ses eos esoo ass AAA AAA ba eee A A ss ww aso 400 saso ago seo 5250 eo ww ooo eso eso so como 5700 le 1wsw ams aro ess sso eseo som s 1wws es eso ess rms cmo cm eo zo s eoo sso zooo emo 750 e eo s eso es sos ero ese e as ez m cos eres 1000 ee1 we zw ero sw rez osso 10800 10125 naw amo rs 9330 esse 10885 12440 11663 e ws oso anso anes 14210 16240 15225 A Tabela 12 permite identificar o afastamento ideal segundo os par metros di metro e densidade do material 83 Optimiza o do Desmonte numa mina a c u aberto com aplica o de Air Decks E E o c vo 1 lt O mo 1 ov 20 2 c vo E a 200 300 Di metro do furo mm Gr fico 3 Rela o entre os di
86. a preservac o dos teores do Bloco Esta modifica o apresenta como elemento novo no diagrama de fogo a aplica o dos Air Decks Estas modifica es est o divididas em tr s tipos A primeira modifica o apresenta altera es ao n vel da subfura o da carga de coluna e do tamponamento No entanto difere da segunda modifica o devido ao facto de os valores considerados serem diferentes e atrav s desta situa o se poder analisar qual a solu o que maior vantagem apresenta no caso da sua aplicabilidade A terceira modifica o na continuidade das anteriormente referidas tamb m apresenta altera es nos mesmos par metros mas com a particularidade de anular por completo a subfura o Esta op o deve se ao facto do comportamento do maci o se apresentar em camadas horizontais e sub horizontais com pouca inclina o Esta modifica o apenas ser apresentada em tr s blocos pelo facto de estes blocos apresentarem do ponto de vista geomec nico um comportamento extremamente brando ou seja um material pouco competente As modifica es propostas neste trabalho s o poss veis devido a dois factores principais o facto de do ponto de vista geomec nico os dois tipos de materiais apresentados serem pouco competentes e pelo facto de o objectivo principal n o consistir em bons n veis de fragmenta o mas sim permitir a descoes o do material reduzindo a sua mistura blending ap s o arranque ser realizado 5 5 1 1 M
87. a maior qualidade e efici ncia O pl stico de alta resist ncia desenvolvido permite suportar cargas maiores de uma coluna de explosivos Convencional Air Decked Om Om Tamponamento Tamponamento 2m Bolsa de G s 5m Cam ra de Ar 7m 137 5 kg ANFO 112 5 kg ANFO 35 kg de Carga de 35 kg de Carga de 20m fundo 20m fundo 127 mm de di metro inclinac o de 15 Afastamento 5 0 m Espacamento 6 0 m Limestone Fig 73 Compara o entre Convencional e com a aplica o de Air Deck para furos com 127 mm de di metro Adaptado Quarry Managment April 1997 autor Cleeton Julien s nior lecturer at Doncaster College 135 Optimiza o do Desmonte numa mina a c u aberto com aplica o de Air Decks Actualmente desenvolvem se muitos produtos que pretendem obter melhores efeitos e melhores rendimentos das pegas de fogo Exemplo deste tipo de produto o sistema power plug desenvolvido pela empresa Power Deck Company Este tipo de produtos visa reduzir entre 10 a 50 o consumo de explosivo e por outro lado reduzir as vibra es em 75 e eliminar o efeito flyrock Este produto permite reduzir o consumo de explosivo mantendo inalterados os graus de fragmenta o e por vezes aumentando estes ultimos mas por outro lado reduz a quantidade de finos indesejados Este produto foi estudado por especialistas e utilizado em algumas minas que apresentam estruturas geol gicas muito semelhantes estrutura geol gica onde
88. a no sistema em leque ou radial e com duas frentes de ataque 15 Optimizagao do Desmonte numa mina a c u aberto com aplicac o de Air Decks Fig 3 Esquema do sistema Longhole Stoping Atlas Copco A lavra subterranea realizada mediante as modalidades de longhole stoping e sublevel essencialmente id ntico O que realmente muda sao os equipamentos de perfurac o e forma como realizado o arranque O m todo de c maras e pilares room and pillar utilizado em corpos horizontais de pequena espessura As c maras sao apoiadas por pilares para suster os tectos das c maras Estes podem estar dispostos de uma forma regular ou irregular Fig 4 Sistema de C maras e Pilares este esquema mostra pilares distribu dos de forma regular e em plena massa mineralizada H Hamrin Guide to Underground Minign Methods and Applications Stockholm Atlas Copco 1980 16 Optimizac o do Desmonte numa mina a c u aberto com aplicac o de Air Decks O m todo de camaras e pilares como se pode ver na Fig 4 um metodo que utiliza como estrutura de suporte material que pode ser mineralizado ou ganga dependendo da sua localizac o Normalmente e com o objectivo de aproveitar a maior quantidade de min rio os pilares vao sendo reduzidos no seu tamanho por exemplo 11 11 metros 7 7 metros 3 3 metros at que o o tecto devido s for as de compress o vai cedendo at ao seu abatimento 2 3 2 2 SISTEMA APOIADO
89. a perfurar o Bloco IV a equipa de ge logos est a executar a an lise de teores do Bloco Ill Por sua vez a equipa respons vel pelo arranque est a carregar o Bloco Il e a proceder ao seu arranque As equipas de carga e transporte j est o a carregar e a transportar o Bloco l Est sequ ncia minuciosamente programada pelo planeamento e executada pela explora o No caso de ocorrer algum problema numa destas etapas o processo atrasa revisto e representa custos de opera o prejudiciais Desta mesma forma o processo de abastecimento da instala o de tratamento pode ser posto em causa se o stock n o for suficiente durante o per odo de paragem 5 3 CASO TE RICO PR CTICO 5 3 1 BLOCO 5 3 1 1 CARACTER STICAS GEOMEC NICAS E ESQUEMA DE PERFURA O O comportamento geomec nico da estrutura tendo em conta o que foi tratado no cap tulo anterior cap tulo IV caracteriza se do seguinte modo apresenta uma densidade de 2 20 g cm o que corresponde a um r cio de RSI igual a 6 o valor do r cio correspondente descri o do maci o rochoso RMD pouco compacto ao qual corresponde uma classifica o de 50 A classifica o para o espa amento entre planos de juntas JPS e a orienta o dos planos de juntas JPO corresponde a um r cio igual a 20 O valor da influ ncia da densidade da rocha SGI apresenta um r cio de 5 97 Optimiza o do Desmonte numa mina a c u aberto com aplica o de Air Decks
90. a que a energia n o se cria nem se destr i apenas se transforma A lei da conservac o da Energia pode ser traduzida pela seguinte equac o Ep Ec Kee Equa o 10 Ep Energia potencial Ec Energia cin tica Kce Constante de energia No caso pr tico do Explosivo ap s ser iniciado pela detona o converte se em energia cin tica Pela facto de existir uma transforma o de energia nem toda a energia convertida em energia til para o objectivo do desmonte de um maci o rochoso Desta forma divide se esta transforma o de energia em duas partes a Energia til de trabalho que representa a energia que efectivamente foi utilizada para promover o rompimento e a Energia Perdida Este tipo de energia n o se perde transforma se em outras formas de energia ou mant m se na sua forma potencial devido ao facto de no processo termodin mico n o ter sido convertida 51 Optimiza o do Desmonte numa mina a c u aberto com aplica o de Air Decks Explos o Energia Util Energia Energia de Press o dos Vibra o T rmica da onda gases choque Energia n o aproveitada Luminosa Deforma o Elastica Rotura Expans o dos Gases Pilha de Material Fig 24 Representa o de um esquema de energias de explos o Fugas por Fissuras Escape de Diaclases Gases e Falhas flyrock Os explosivos civis devem possuir energia suficiente para que ap s a detona o esta po
91. a que lhe antecede e a nova pega de fogo isto obrigando a que se use duas vezes explosivo para o mesmo maci o Tabela 35 Compara o entre os Blocos Normais vs Modifica es do Tipo Totais Blocos Totais Blocos Varia o Normal Alterados as Valores Unidades Valores Unidades Valores Unidades Metros de furac o 12082 00 m 11219 00 m 863 00 m VP C subfurac o 167953 73 m3 155957 04 m3 11996 70 m3 Tempo Furac o dos Blocos 419 35 h 389 40 h 29 95 h Quantidade de explosivo 107104 56 kg 89253 80 kg 17850 76 kg Com a modifica o do tipo poss vel reduzir substancialmente o tempo de fura o dos blocos Neste caso para os sete casos apresentados a redu o de fura o de 29 95 horas ou seja para um m s de fura o poupar amos mais de um dia de trabalho til sem paragens Seguindo a l gica das anteriores an lises num ano de trabalho poupar amos 359 4 horas de fura o efectiva A quantidade de explosivo neste caso reduzida em 17850 76 kg Ao longo de um ano a redu o do consumo ser em termos m dios de 214209 12 kg Este valor de explosivo 145 Optimiza o do Desmonte numa mina a c u aberto com aplica o de Air Decks permite realizar aproximadamente dois meses de pegas de fogo Este valor representa uma redu o de aproximadamente 17 do consumo anual de explosivo 5 5 1 3 AN LISE ECONON MICA DO COMPORTAMENTO DAS MODIFICA ES TIPO A an lise dos custos de aplica o de a
92. air decks Com a reduc o das perdas energ ticas podemos preservar de alguma forma os taludes onde os desmontes s o realizados evitando desta forma desabamentos Fig 76 Esquema de uma detona o convencional adaptado Power Deck Company o contrario do que acontece com a Fig 76 que representa uma detonac o sem a aplica o de air decks 5 5 MODIFICA ES INTRODU O As altera es propostas neste caso de estudo apresentam se com o intuito de promover uma melhoria significativa no principal objectivo deste trabalho que consiste na diminui o do movimento ascendente excessivo do maci o sujeito detona o 139 Optimiza o do Desmonte numa mina a c u aberto com aplica o de Air Decks Desta forma s o propostas altera es que reduzam o efeito excessivo da explos o e que promovam apenas a descoes o do material visto este apresentar caracter sticas geomec nicas atractivas para o efeito A aplica o de t cnicas inovadoras como a aplica o de Air Decks tem por objectivo provar que para determinado tipo de explora es a c u aberto torna se num elemento tecnicamente ptimo e altamente rent vel do ponto de vista dos custos de opera o no que respeita globalidade do processo de Desmonte As modifica es propostas est o divididas em duas fases A primeira fase de modifica es consiste na altera o dos par metros do diagrama de fogo e est ordenada em 3 tipos de modi
93. ais utilizado em explora es a c u aberto independentemente da altura das bancadas e das reas de explora o No 24 Optimiza o do Desmonte numa mina a c u aberto com aplica o de Air Decks entanto para di metros superiores a 230 mm passa a ser mais eficaz a utiliza o de tricones O m todo de martelo no fundo utilizado para rochas que apresentam uma resist ncia compress o simples at 200 MPa rochas compostas principalmente por minerais ferromagnesianos e aluminosilicatos Devido ao facto de o martelo estar no fundo surgem algumas limita es no que diz respeito s dimens es dos di metros de perfura o variando estes entre 89 mm e 230 mm No entanto para determinado tipo de trabalhos e com o avan o da tecnologia actualmente poss vel encontrar no mercado di metros inferiores at 64 mm O m todo dos Tricones rotativos apresenta se balizado pelo di metro de perfura o podendo atingir dimens es que somente do avan o da tecnologia dependem O mesmo se passa no que diz respeito resist ncia compress o simples pode ser utilizado desde maci o rochosos de calc rio com valores de resist ncia que varia entre 10 e 20 MPa at massas mete ricas em que a composi o mineral gica met lica com grande resist ncia compress o A rota o com Tr pano utilizada em maci o que n o apresentem grande resist ncia a compress o Do ponto de vista de di metro de furo este varia entre o
94. ama de fogo Foram apresentados sete blocos que representam a realidade de uma explora o mineira a c u aberto que como consequ ncia foram o objecto de estudo que serviram de base ao trabalho realizado Este trabalho pretende demonstrar que a optimiza o de um processo de desmonte pode ser efectuada atrav s de t cnicas inovadoras como a aplica o de air decks e permite perceber na sua globalidade que as modifica es propostas t m potencial para ser aplicadas quer do ponto de vista t cnico como econ mico As modifica es propostas podem ser experimentadas na maioria das explora es que apresentam caracter sticas estruturais semelhantes independentemente da subst ncia til Desta forma as vantagens em que se podem traduzir est o relacionadas com o aumento da capacidade produtiva nomeadamente no que respeita ao tempo despendido aos volumes que podem ser incrementados ao rendimento da instala o de tratamento e por fim redu o de custos directos e indirectos O objectivo deste trabalho demonstrar que poss vel preservar os teores que se encontram em cada bloco independentemente da sua distribui o diminuindo consideravelmente a mistura de teores Concluindo inten o deste trabalho sensibilizar para um objectivo fundamental a necessidade de as explora es mineiras procurarem constantemente produzir mais com a maior efici ncia e qualidade e ao menor custo poss vel 163 Optimiza
95. ar o investimento que est a ser realizado Optimiza o do Desmonte numa mina a c u aberto com aplica o de Air Decks Tabela 1 Fases de valoriza o de uma mina Etapas da vida de uma mina Tipos de m todos de Explora o block caving Tipos de Equipamentos Monitoriza o do processo de Explora o Controlo do processo Operativo Controlo de custos Monitoriza o de teores tonelada Gest o de subempreitadas Etapas Procedimentos Tempo ge Execu o 1 Etapa Prospec o Deposito Mineral Geof sica de solo M todo Indirecto Geof sica do satelite Geoquimica Cartografia Antigas explorac es 1 3 anos An lise Hist rica Fotografia a rea s Cartografia antiga Arquivos legais 3 M todo Directo Fisica Geologia S 2 Etapa Pesquisa Analise e Avalia o 9 Corpo do Min rio A Sondagens Pesquisa Pocos Trincheiras Estimativa de Toneladas 2 5 anos o Teores tonelada Analise pela o Avalia o do Deposito Formula Hoskold Esta fase determina se o projecto tem viabilidade para prosseguir 3 Etapa Desenvolvimento Abertura da Mina Possuir os direitos de explora o Desenvolver projectos de sustentabilidade Abertura da Mina para iniciar o processo f Ambiental E Produtivo Executar infra estruturas de apoio 2 5 Anos Iniciar decapagens Construir a Planta de Tratament
96. ar um valor aproximado de 24544 8 kg por m s ou seja 294537 6 kg num ano Esta poupan a equivale a aproximadamente 3 meses de consumo de explosivo 5 5 1 6 AN LISE ECON MICA DO COMPORTAMENTO DAS MODIFICA ES TIPO II As modifica es do Tipo Il no que respeita ao seu comportamento econ mico podem ser facilmente visualizadas nas Tabela 41 Tabela 42 e Tabela 43 A varia o proposta pela modifica o tipo II difere do tipo como foi referido em 5 5 1 5 apenas no consumo de explosivo O valor de varia o mensal relativo ao custo de explosivo 151 Optimizagao do Desmonte numa mina a c u aberto com aplicac o de Air Decks aumenta relativamente ao tipo para 29454 ou seja poupamos mais 8033 o que significa que se estimarmos este valor para um ano de produ o e optarmos pelo tipo Il conseguimos obter menos 93396 Tabela 41 Compara o de custos Tipo Normal vs Modifica o Tipo II var uni var fumi ve fvat uni var uni var 167954 m3 Custos de Explosivo 12 107105 rg 128525 120 9255977 ke 99 072 43 133 va ECT Posse 355450 Na Tabela 42 est apresentado o valor unit rio dos air decks este valor inclui a sua aplica o e forma o s equipas de fogo para a sua aplica o Nesta tese n o foi tema de reflex o o custo associado ao tempo de carregamento das pegas de fogo devido sua complexidade e ao facto de n o se enquadrar no obj
97. ara uma an lise detalhada da caracterizac o geol gica dos macicos Com o objectivo de obter a melhor caracteriza o geomec nica dos maci os no que respeita ao sistema de descontinuidades para fins de arranque de rocha s o utilizadas t cnicas que permitem obter e quantificar determinado tipo de informa es com o prop sito de optimizar o processo global de desmonte Posto isto as principais informa es quantitativas s o orienta o que definida pela direc o e inclina o das estruturas O espa amento ou seja a dist ncia entre descontinuidades Persist ncia o comprimento observ vel da linha de descontinuidade Rugosidade a ondula o em rela o ao plano m dio das descontinuidades A abertura a distancia entre os limites das descontinuidades 86 Optimiza o do Desmonte numa mina a c u aberto com aplica o de Air Decks exist ncia de material no interior das descontinuidades percola o de fluidos como por exemplo gua mineral e hidrotermal As fam lias de descontinuidades grupos de descontinuidades com caracter sticas semelhantes As duas caracter sticas que maior influ ncia apresenta no que respeita ao sistema de descontinuidade s o a orienta o e o espa amento que m tuo Para a an lise destes dados existem representa es como por exemplo as projec es estereogr ficas Schmidt Lambert e as Rosas de direc o de descontinuidades Estes m tod
98. as part culas movimentam se no sentido contr rio reac o Por sua vez sendo menor que a velocidade do som neste caso trata se de uma deflagra o Se a velocidade de detona o for superior ou igual velocidade do som as part culas movimentam se na mesma direc o da detona o e desta forma trata se de uma detona o Os fen menos de Deflagra o e detona o apesar de serem reac es oxida o redu o diferem na velocidade com se propagam A deflagra o subs nica devido ao facto da sua onda de compress o ser de baixa intensidade Por outro lado na detona o a velocidade superior velocidade do som e promove uma onde de compress o num curto espa o de tempo de alta intensidade 4 4 CLASSIFICA O DOS EXPLOSIVOS QUANTO VOD VELOCIDADE DE DETONA O Os explosivos identificam se segundo a sua velocidade de detona o da seguinte forma Deflagrantes quando a velocidade de detona o inferior a 1000 m s Detonantes entre os 1000 m s e 1800 m s limite deflagra o Detona o Detonantes de regime normal velocidades superiores aos 1800 m s e 5000 m s categoria dos explosivos Civis 4 4 1 PROCESSO DE DETONA O O detonador ao ser iniciado gera uma onda de choque que rapidamente avan a ao longo do explosivo Esta onda ao atingir altas velocidades interage com a massa promovendo a reac o interna dos constituintes do explosivo esta reac o ocorre primeiramente num
99. assifica o n o est assente no tipo de bra o mas sim no tipo de martelo ligeiro m dio ou pesado Na Fig 12 poss vel identificar v rios tipos de equipamentos de perfura o referidos anteriormente na Fig 11 33 Optimiza o do Desmonte numa mina a c u aberto com aplica o de Air Decks Fig 12 1 DP800i martelo cabe a 76 127mm 2 DC302R martelo cabe a 28 64mm 3 DR560 martelo de fundo 115 216mm 4 D 600 martelo de fundo 89 190mm Equipamentos Sandvik Note se que a classifica o anteriormente referida na Fig 11 tende a ser alterada com o avan o da tecnologia Nestas condi es a Fig 11 serve apenas como refer ncia 3 8 ELEMENTOS DE PERFURA O DE EQUIPAMENTOS A C U ABERTO COM MARTELO CABE A 3 8 1 INTRODU O Como poss vel inferir do que antecede as classifica es atribu das perfura o v o ao encontro dos seus elementos de perfura o Factores como o mecanismo de perfura o rota o percuss o e rotopercuss o o tipo de martelo a cabe a ou de fundo as exig ncias do terreno pneus ou rastos e os di metros pretendidos bits tricones caracterizam o tipo de perfura o Quando se pretende realizar um trabalho de perfura o existem v rios factores outros a ter em conta no momento da elei o dos meios de perfura o pelo qual poss vel obter varias combina es Alguns dos factores que se deve considerar s o o di metro
100. cifico s subfura o 0 81 kg m3 Consumo Especifico c subfura o 0 69 kg m3 Acess rios Detonadores EZ Det 272 uni Conectores EZTL 31 uni Booster 272 uni A Fig 50 apresenta o esquema de carregamento do Bloco Il Fig 51 Bloco Il Esquema de Carregamento dos furos 107 Optimiza o do Desmonte numa mina a c u aberto com aplica o de Air Decks 5 3 2 4 DIAGRAMA DE FOGO SEQU NCIA DE RETARDOS DE SUPERF CIE 1043 1102 Fig 52 Bloco Il Esquema de retardos de superf cie A sequ ncia do arranque realizada a partir de uma das frentes livres para a ltima linha de furos e apresenta uma linha principal a partir da qual divide o arranque em dois momentos sim tricos de retardos de superf cie Fig 52 A linha principal laranja representa conectores com retardos de superf cie de 42ms e faz a liga o entre linhas Os retardos de superf cie de 17ms ligam os furos Com o sistema EZ Det permitido fazer a liga o desde o fundo de um furo ao retardo de superf cie do furo seguinte O Bloco Il apresenta as seguintes caracter sticas composto por 272 detonadores com sistema EZ Det 31 conectores do tipo EZ Trunkline 272 primers do tipo Booster com a dura o do arranque de 1102ms Na tabela apresentam se os tempos de retardos de superf cie para cada furo em milissegundos Em anexo apresenta se a sequ ncia de retardos de superf cie motivado pelo facto da sua dimens o ser
101. co Il tamb m maior Estes dados encontram se na Tabela 19 104 Optimiza o do Desmonte numa mina a c u aberto com aplica o de Air Decks Tabela 19 Par metros geomecanicos e caracter sticas da Perfurac o Bloco Il Normal Valores Unidades q Densidade da rocha 2 50 g cm z JPO 30 S JPS 50 E RMD 50 O RS 7 8 SGI 13 2 Resist ncia a Compress o Simples 140 Mpa Bl 74 75 5 CE Kg ANFO ton 0 30 FE 1 12 MJ ton N de furos 272 Di metro 115 00 mm Sec o do Diametro 0 0104 m Altura 6 00 m Subfura o 1 00 m 10 Comprimento Total do furo 7 00 m 5 Metros de furac o 1904 00 m E MP 11 84 m furo Area Total 3220 48 m VP S subfura o 19322 88 m VP C subfurac o 22543 36 m TMP 30 00 m h TFB 63 47 h 5 3 2 2 TEORES DO BLOCO O Bloco II apresenta tr s categorias de teores M dio Baixo Teor e material de escombreira Ganga identificadas na Fig 50 respectivamente a amarelo verde e azul Este Bloco apresenta na sua maioria um baixo teor 105 Optimiza o do Desmonte numa mina a c u aberto com aplica o de Air Decks Fig 50 Bloco Il Comportamento dos Teores 5 3 2 3 ESQUEMA DE CARREGAMENTO O Bloco Il carregado com emuls o um iniciador de fundo do tipo Booster e tamponado com material proveniente dos detritos da perfura o Caracterizando o carregamento do furo do fundo para a superf cie apresentam se os seguintes detalhe
102. com aplica o de Air Decks Fig 57 Bloco IV Esquema de Perfura o Para a perfurac o o Bloco IV apresenta 180 furos com uma orientac o vertical um di metro correspondente de 127 mm uma profundidade de 7 metros dos quais 1 metro corresponde a subfurac o O n mero total de metros furados de 1260m aos quais corresponde uma malha de perfura o de 3 7 4 7 m por furo o que perfaz uma rea de 17 39 m No seu todo o Bloco apresenta uma rea de 3130 20m ao qual corresponde um volume total com subfura o de 21911 40m O tempo m dio de perfura o TMP para este Bloco tem um valor aproximado de 27m h o tempo de furac o TFB de 46 67h O elemento de perfura o utilizado um bit de bot es do tipo normal Estes dados encontram se na Tabela 24 Tabela 24 Par metros geomecanicos e caracter sticas da Perfura o Bloco IV Normal Valores Unidades amp Densidade da rocha 2 20 g cm E JPO 20 S IPS 20 RMD 50 amp Rs 6 8 SGI 5 3 Resist ncia a Compress o Simples 120 Mpa S Bl 50 5 S CE Kg ANFO ton 0 20 S FE 0 76 MJ ton N de furos 180 Di metro 127 00 Mm Sec o do Diametro 0 0127 m Altura 6 00 m Subfura o 1 00 m 8 Comprimento Total do furo 7 00 m 5 Metros de fura o 1260 00 m 5 Mp 17 39 m furo a Area Total 3130 20 m VP S subfura o 18781 20 m VP C subfura o 21911 40 m TMP 27 00 m h TFB 46 67 h 115
103. com maior efic cia e por outro lado que a velocidade de penetrac o aumente A energia transmitida pelo martelo ao fundo do furo sob as formas de rotac o e percuss o e a forca de contacto exercida pelo martelo permite que seja permanente o contacto com o maci o que se pretende furar A for a de contacto uma ac o que permite que os fen menos de perfura o se realizem nas melhores condi es Desta forma poss vel identificar o que sucede quando a for a de contacto excessiva ou deficiente Para os casos em que a for a de contacto feed excessiva a consequ ncia imediata a diminui o da velocidade de penetra o O facto de existir uma maior press o dificulta o processo de introdu o e remo o de varas no furo Da mesma forma o excesso de press o aumenta o desgaste dos bits e provoca vibra es excessivas no equipamento Por vezes na pr tica necess rio aumentar as velocidades de penetra o para obter o maior n mero de metros por hora O que poss vel fazer aumentar a percuss o e desta forma aumentar o feed de uma forma proporcional Aumentar somente o feed vai provocar para al m do que foi referido anteriormente desvios no furo Este fen meno vai provocar no arranque de rocha com explosivos uma menor efici ncia deste processo principalmente se os furos forem inclinados No caso de a for a de contacto ser insuficiente a velocidade de penetra o diminui as varas est o sujeitas a
104. comprimento de 0 8 m As modifica es apresentadas na Fig 80 s o um a varia o das modifica es do tipo As altera es que destinguem o Tipo do Tipo Il s o ao nivel da carga de coluna que reduzida de 4 0 m para 3 7 m e o tamponamento aumentado de 1 7 m para 2 0 m Por outro lado mantem se inalterada subfura o e o comprimento do air deck 147 Optimiza o do Desmonte numa mina a c u aberto com aplica o de Air Decks Normal Modifica o Tipo Il Tamponamento Tamponamento m 0 85 sg 4 F F 25 e 5 8 rao j lt 0 y 3 Tubo de Transmissao o 2 com detonador 2 8 8 D o o o o to 1 ja E Sb Du mm mm 5 2 o 9 oO gt Y 3 3 A Fig 80 Esquema do carregamento Normal vs Modifica o Tipo Il As modifica es do Tipo Il s o apresentadas na Tabela 39 onde possivel comparar as varia es que ocorrem entre o caso Normal e as modifica es propostas no tipo Il 148 Optimizac o do Desmonte numa mina a c u aberto com aplicac o de Air Decks Valores Unidades valores Unidades _ valores Unidades wvalores J unidades _ valores unidades valores Unidades _ valores unidades Valores Unidades Tabela 39 Compara o entre Normal e Altera o Tipo Il e Densidade da rocha 2 20 g cm3 2 20 g cm3 2 50 g cm3 50 g cm3 2 50 g cm3 2 50 g cm3 2 20 g cm3 2 20 g cm3 JPO 20 20 30 00 E 30 30 20 20 S
105. consider veis no que respeita a todo o processo de explora o assim como na lavaria Outro dos esfor os que podem ser investidos nesta rea e relacionado com este trabalho a modeliza o de um desmonte in situ A modeliza o de um desmonte n o mais do que desenvolver uma ferramenta inform tica que permita ap s fura o a monitoriza o dos furos com sondas a simula o a 3D de um diagrama de fogo durante o processo de detona o As sondas permitem identificar as estruturas geol gicas dos maci os a 165 orientac o e direcc o real do furo o afastamento e espacamento real do furo entre outros Com o suporte de uma ferramenta inform tica seja poss vel prever o comportamento s smico da detona o o efeito de projec es e a disposi o da pilha de material ap s desmonte A configura o final da pilha de material muito importante quando se trata de minas com este tipo de geologia e com este tipo de explora o Optimiza o do Desmonte numa mina a c u aberto com aplica o de Air Decks ANEXOS 167 Tabela 49 Bloco Ill sequ ncia de retardos de superf cie de cada furo 392 1034 975 1017 1059 1101 958 1000 1042 1084 1126 1168 de Fogo 941 983 1025 1067 1109 1151 1193 1235 ncia do D Sequ Optimiza o do Desmonte numa mina a c u aberto com aplica o de Air Decks Tabela 50 Bloco V sequ ncia de retardos de superficie de cada furo do bloco 951 1010 1069 1
106. dade em direc o a frente livre projectando o material em v rias direc es provocando espalhamento e desordem na pilha de material desmontado Podem tamb m originar fen menos de catapultagem de blocos fly rock Na pr tica a redu o do afastamento est relacionado com a necessidade de obter fragmenta es mais repuxadas O espa amento est intimamente relacionado com o afastamento o di metro do furo a inclina o dos furos o esquema de perfura o desejado e as caracter sticas do maci o 84 Optimiza o do Desmonte numa mina a c u aberto com aplica o de Air Decks A malha de perfura o vai ditar a forma de c lculo do espa amento dependo se esta do tipo quadrado rectangular ou triangular Os valores apresentados na Tabela 13 apresentam se ideais para furos verticais e malhas triangulares O espa amento nesta tabela est calculado para densidades de rocha inferiores a 3 0 g cm S 1 15 B Equa o 25 E para densidades superiores a 3 0 g cm S 1 05 B Equa o 26 Tabela 13 Valores de Espacamento em fun o da densidade do material e do Afastamento adaptado Manual de Perforaci n y Voladuras de Roca Lopez Jimeno 2003 Dens gt 3 0 g cm43 Dens lt 3 0 ass DE PEN ENE EA EN RARA EEN E 85 Optimiza o do Desmonte numa mina a c u aberto com aplica o de Air Decks Os valores apresentados na Tabela 13 sao de extrema utilidade Na pr tica fundamental ter
107. de explosivos que pode ser removido do furo da explos o e substitu do por ar ou gua O gr fico indica que 30 40 da carga explosiva pode ser substitu do por um air deck sem que se registe uma significativa redu o da fragmenta o Estes resultados foram produzidos em experi ncias de laborat rio tendo sido largamente reportadas Experi ncias no RU confirmaram que volumes de air deck de 25 30 podem ser utilizados na maioria das rochas sem uma efectiva perda da fragmenta o Cleeton Julien 1997 Outro autor apresenta considera es acerca da aplica o de sistemas air decking Mesmo que o air deck seja utilizado sem qualquer redu o na profundidade do furo a poupan a l quida para reduzir custos de explosivo seria de 194 000 em 36 000 furos Actualmente est a ser considerada a aplica o dos Power Decks para min rio e controle de taludes Este estudo revelou benef cios de custo significativos que podem ser atribu dos aplica o de air decks Floyd John May 2004 Power Deck Optimization President Blast Dynamics Inc Barrick Paper A produ o de material com tamanhos superiores ao desejado uma consequ ncia inevit vel e at mesmo uma regra quando estamos a analisar um Diagrama de fogo Desta forma uma pega de fogo t pica pode produzir 10 15 de material que exige fragmenta o secund ria Esta situa o pode ser considerada de duas formas a primeira desprezando os sobre ta
108. de modifica es conseguimos reduzir o tempo global de Desmonte permitindo desta forma sujeitar este tipo de blocos segunda fase de modifica es ida o cis o Fig 84 Bloco VII a tracejado vermelho as duas pegas de fogo a realizar Na Fig 84 poss vel identificar as reas de material com subst ncia til para introduzir na lavaria Este procedimento no que respeita etapa de carga e transporte evita erros no carregamento do material Na pr tica mineira frequente o erro no carregamento de material nomeadamente em explora es a c u aberto esta modifica o evita o erro na medida em que claramente existe uma subst ncia til que se encontra desmontada e outra que est no seu estado natural Esta modifica o permite aumentar a efici ncia do processo na sua globalidade As modifica es propostas devem ser sujeitas a uma rigorosa an lise quantitativa Isto porque este tipo de modifica es altera em grande parte o funcionamento operacional numa explora o a c u aberto e por esse motivo a sua fundamenta o deve ser ponderada e numericamente verificada Optimiza o do Desmonte numa mina a c u aberto com aplica o de Air Decks 6 Conclus es Ao longo deste trabalho foram apresentadas propostas e sugest es que visam a melhoria significativa de todo o processo de desmonte desde a perfura o ao carregamento culminado na an lise do comportamento dos efeitos dos par metros do diagr
109. de perfura o que na pr tica devem ser ajustados em fun o do material existente para tamponar com o objectivo de evitar aumento de custos nesta etapa Por outro lado na linha de fura o junto s frentes livres o tamponamento deve ser pormenorizadamente avaliado no caso de a frente apresentar irregularidades e desta forma possuir grandes varia es no afastamento a frente livre desde o topo da bancada ao fundo do furo 4 8 5 SUBFURA O A subfura o o comprimento do furo que se encontra abaixo do n vel da base da bancada utilizada para promover o rompimento do maci o para obter bons n veis de fragmenta o e permitir movimento do bloco de modo a que os equipamentos de carga alcancem a cota de escava o pretendida No momento da explos o a subfura o permite obter uma rotura no fundo do furo em forma de cone invertido cujo ngulo varia de acordo com a estrutura do maci o e das tens es residuais O ngulo de rotura varia ente 10 e 30 O valor da subfura o calculado tendo em conta o afastamento frente livre O valor toma desta forma o valor J 0 3 B Equac o 24 A rela o entre a subfura o e o afastamento pode ser calculada da seguinte forma 81 Optimiza o do Desmonte numa mina a c u aberto com aplica o de Air Decks Sel tana gt 2 Altura da Bancada Subfura o Fig 39 Esquema de subfura o o ngulo de ac o da detona o varia com
110. decks tem um custo associado ao produto e sua aplicac o no terreno O valor unit rio apresentado uma estimativa de um valor que ap s algumas pesquisas foi poss vel constatar o seu preco m dio de mercado No entanto este valor est sujeito altera o da lei da procura e da oferta nomeadamente do mercado em que est inserido A Tabela 38 apresenta o total de furos realizados nos 7 blocos 1726 e os valores da tabela 146 Optimiza o do Desmonte numa mina a c u aberto com aplica o de Air Decks representam o seu custo mensal tendo por base o n mero de blocos Nesta tabela demonstra se uma estimativa anual do custo Tabela 38 Resultado Econ mico da aplica o de Air Decks ao fim de um ano de produ o 7 Blocos Mensal EE Ee Poupan a Anual Normal 178 911 59 2 146 939 09 72 492 00 227 747 05 Tipol 153 891 67 1 846 700 05 Se considerarmos que produ o anual corresponde um custo de 2 146 939 09 e que a poupan a anual ronda os 227 747 05 podemos considerar que anualmente com a aplica o da modifica o do Tipo poupamos aproximadamente ao longo do ano 11 dos custos globais de desmonte 5 5 1 4 MODIFICA O DO TIPO II As modifica es apresentadas no Tipo II s o as seguintes A subfura o reduzida de 1 m para 0 5 m A carga de coluna reduzida de 4 8 m para 3 7 m O tamponamento reduzido de 2 2 m para 2 0 m O Air Deck apresenta um
111. dicat ria Dedico esta tese ao meu Pai Engenheiro Domingos Ant nio Marques Cavadas pela formac o pessoal e acad mica que me permitiu sempre alcancar os meus objectivos Dedico a minha Mae Doutora Maria de Fatima Martins Cavadas que foi sempre o meu braco direito e que acredita no meu sucesso profissional como ningu m Dedico este trabalho aos meus irm os Afonso Cavadas e Goncalo Cavadas Por ltimo dedico esta tese aqueles que j n o est o presentes entre n s principalmente s minhas irm s e aos meus av s A maioria pensa com a sensibilidade eu sinto com o pensamento Para o homem vulgar sentir viver e pensar saber viver Para mim pensar viver e sentir nao mais que o alimento de pensar Fernando Pessoa Livro do Desassossego Optimiza o do Desmonte numa mina a c u aberto com aplica o de Air Decks Agradecimentos Em primeiro lugar quero agradecer ao meu orientador da FEUP Professor Doutor Alexandre Machado Leite o seu empenho na condu o deste trabalho e todas as sugest es dadas durante o seu per odo de realizac o De igual modo agradeco ao meu co orientador Professor Doutor Henrique Botelho de Miranda todo o seu apoio e dedicac o no acompanhamento que me deu desde o principio do trabalho Agrade o a todos os colegas de curso e amigos com quem convivi durante o meu percurso acad mico Agradeco de igual forma a Engenheira Silvia Antunes o seu apoio para arrancar com este pro
112. didade como o caso das estruturas filonianas A dimens o da galeria pode n o coincidir com o tamanho do fil o O arranque da massa mineralizada realizado mediante perfura o vertical com uma malha uniformemente distribu da e o acesso dos equipamentos de perfura o horizontal O min rio removido no n vel inferior e transportado atrav s de drifts galerias de transporte Long hole drilling and blasting Drill access 1 Drin access 2 Fig 2 Esquema do sistema Sublevel Stoping Atlas Copco poss vel entender atrav s da Fig 2 que o processo de Desmonte tem que desenvolver se de baixo para cima ou seja primeiro fura se carrega se e desmonta se no drill Access 2 e s depois no n vel de cima drill Access 1 O material regularmente removido atrav s as galerias de transporte e das travessas loading crosscuts A melhoria dos equipamentos de perfura o permitiu alcan ar dist ncias cada vez maiores superiores a 30 metros o que possibilitou a implementa o do sistema de explora o longhole stoping para corpos mineralizados de grandes dimens es e a que se estendem em profundidade Este m todo permite abrir c maras de dimens es de 50 metros de altura A diferen a relativamente ao m todo sublevel stoping consiste no tipo de Desmonte que realizado Este realizado todo de uma vez como se pode identificar na Fig 3 A perfura o realizad
113. dos furos a sua profundidade a estrutura geol gica em que est o enquadrados a resist ncia a abrasividade da rocha a pot ncia do martelo e o volume de metros c bicos pretendidos anualmente 34 Optimiza o do Desmonte numa mina a c u aberto com aplica o de Air Decks O aparelho de perfura o constitu do de uma forma gen rica pelo martelo o adaptador de vara elemento de transmiss o da energia shank os acoplamentos encaixes da vara ao adaptador e as varas as varas rods e as brocas bits Os materiais utilizados para o seu fabrico devem apresentar algumas caracter sticas como resist ncia fadiga flex o aos fen menos de percuss o ao desgaste de utiliza o nomeadamente em elementos de encaixe como os adaptadores e os acoplamentos e nas varas O fen meno da vibra o originada pela percuss o obriga a que os materiais resistam tamb m a este fen meno Os materiais utilizados na fabrica o apresentam caracter sticas espec ficas e s o sujeitos a tratamentos para minimizar os efeitos colaterais da perfura o podendo referir se os seguintes A o com altas percentagens em carbono permite diminuir o efeito dos impactos A os com baixa percentagens em carbono com tratamento de endurecimento superficial estes a os s o sujeitos a aquecimento r pido a 900 graus c lsius e arrefecimento brusco em gua Este tratamento aumenta a resist ncia fadiga sendo utilizado para varas
114. duzida da seguinte forma Qe A Hp Equa o 18 O calor de explos o em condic es de press o constante pode estimar se estabelecendo balan o t rmico da reac o multiplicando os calores de forma o dos produtos finais pelo numero de moles que cada um forma Hp explosivos Hp produtos Hp explosivos Equa o 19 De outra forma Qe Qp Qr Equa o 20 Qe Calor total de explos o libertado Qp Calor total Q Calor resultante dos produtos finais da reac o Exemplos de Calor de forma o para diferentes tipos de componentes 55 Optimiza o do Desmonte numa mina a c u aberto com aplica o de Air Decks Tabela 5 Calores de forma o de subst ncias constituintes dos explosivos Calor de Forma o Produtos kcal mol Nitrato de Am nio 87 3 Gas leo 7 0 Di xido de carbono 94 1 gua 57 8 Nitr genio 0 0 Nota Se existir liberta o de calor durante a reac o esta apresenta calor de forma o negativo reac o exot rmica Se necess rio introduzir calor para que seja poss vel a reac o esta considerada como tendo calor de forma o positivo reac o endot rmica 4 5 6 VOLUME DE EXPLOS O o volume ocupado pelos gases produzidos por um quilograma de explosivo medida em condi es normais de press o e temperatura Quando existe a necessidade de aumentar o calor de explos o utilizam se na pr tica aditivos para
115. e 8000 a C h registos de galerias interconectadas com noventa metros de profundidade A separa o e concentra o do min rio isto o tratamento mineral rgico primitivo data de 7000 a C Ao processo de concentra o e liberta o do cobre primeiro metal a ser testado seguiu se o do estanho do chumbo da prata do ouro e do ferro este s a partir de 1500 a C A tecnologia pirometal rgica que implica a submiss o de min rio a altas temperaturas aparece pela primeira vez no M dio Oriente por volta de 6000 a C As ligas met licas como o bronze come am a ser processadas a partir de 2000 a C a partir de xidos de estanho e sulfuretos de cobre como base e quantidades vari veis de elementos Optimiza o do Desmonte numa mina a c u aberto com aplica o de Air Decks como o zinco aluminio n quel entre outros sendo utilizados no fabrico de armas e instrumentos Na Gr cia Antiga as explora es mineiras datam de 600 a C Eram constru dos varios po os de acesso com sistemas rudimentares de ventila o atrav s de um m todo de explora o que ainda se usa actualmente o m todo de c maras e pilares A civiliza o Romana propulsionou a extrac o mineira com a cria o de dispositivos de remo o de gua das minas tais como a nora e o parafuso de Arquimedes que t m como base de funcionamento alguns dos princ pios matem ticos usados ainda em diversas reas da engenharia moderna O Homem come a
116. e PETN A pasta de retardo est envolvida numa c psula de alum nio Este elemento recebe a energia de inicia o desde o tubo de transmiss o atrav s de uma composi o iniciadora situada na parte superior do mesmo que garante a inicia o da mistura pirot cnica O amortecedor da onda de choque DIB tem tr s fun es principais distribuir a energia da onda de detona o desde o tubo de transmiss o a toda a superf cie da mistura pirot cnica que antecede a pasta de retardo Desta forma permite que a combust o seja mais est vel aumentando a precis o do tempo de retardo do detonador Por ltimo impede a propaga o inversa O elemento de borracha que colocado na parte superior da c psula do detonador assegura que o detonador est hermeticamente fechado e evita a condu o de electricidade est tica entre a c psula e o tubo de transmiss o Ni NSSSS SS SOS R SS ss Carga Base de Pasta de retardo Tubo de Transmiss o Pentrite PETN Vedante com aperto do tubo de Carga Prim ria transmiss o Nitreto de chumbo 62 Optimiza o do Desmonte numa mina a c u aberto com aplica o de Air Decks 4 6 2 2 1 DETONADORES COM SISTEMA EZ DET Os detonadores n o el ctricos do tipo EZ Det apresentam uma caracter stica diferente dos demais devido ao facto de reunirem no mesmo elemento um detonador de fundo com um retardo de superf cie O retardo est montado num conector EZ de fac
117. e Limpeza do furo de um equipamento de perfura o a c u aberto DP800i sandvik Para que a Limpeza do furo seja realizada de forma eficaz as velocidades de ascens o dos detritos variam no caso do ar como ve culo de transporte entre 15 e 30 m s Em alguns casos a limpeza do furo utilizada para realizar controlo de teores do material sendo uma pr tica comum dos ge logos de campo para identificarem ao pormenor os 30 Optimiza o do Desmonte numa mina a c u aberto com aplica o de Air Decks teores do bloco que esta a ser objecto de perfurac o Este m todo de log in permite identificar exactamente quais os teores do bloco segundo a malha de perfura o O material removido como detritos pode tamb m ser utilizado para realizar o tamponamento do furo no momento da coloca o do explosivo procedimento que permite reduzir custos globais no que diz respeito a todo o processo de desmonte 3 6 VELOCIDADE DE PENETRA O Quando se planeia a aquisi o de um equipamento de perfura o um dos principais factores a ter em conta a velocidade de perfura o Estas caracter sticas para elementos de perfura o rotopercutivos dependem de alguns factores como os seguintes Conhecimento da geologia do terreno Conhecimento do comportamento geomec nico Di metro e comprimento dos furos Objectivos da perfura o Condi es de trabalho Objectivos de efici ncia do trabalho A velocidade de penetra o
118. e item o objectivo apresentar os tipos de equipamentos que permitem a perfura o a c u aberto as condi es do terreno e os di metros pretendidos Na Fig 11 poss vel identificar os tipos de equipamentos que se utilizam Martelo hazel hazel 89 mm Bra o Fixo Martelo Fundo ee 83 108 mm Ligeiros j Martelo Cabe a Bra o Extens vel 64 89 mm Martelo Cabe a 89 127 mm Bra o Fixo Aid Fundo Aid 133 mm A Martelo Cabe a Bra o Extens vel 89 140 mm Equipamentos de Pesados Martelo de Fundo e Tricones 159 381 mm Perfur o a c u aberto Martelo Cabe a 38 89 mm Ligieiros hid Fundo hid 108 mm Martelo Fundo 114 165 mm Martelo de Fundo e Tricones 158 251 mm Fig 11 Esquema de Tipos de equipamentos de perfura o a c u aberto L pez Jimeno 2003 Na Fig 11 est o divididos os equipamentos de perfura o a c u aberto em duas categorias principais equipamentos que se movimentam sobre pneus e sobre rastos Os equipamentos sobre rastos s o mais utilizados em condi es em que os terrenos sobre os quais se movimentam apresentam irregularidades e dificuldades de locomo o para 32 Optimiza o do Desmonte numa mina a c u aberto com aplica o de Air Decks pneus Os equipamentos deste tipo s o de comum utiliza o na ind stria mineira especialmente nas explora es a c u aberto e com o objectivo de perfura es de produ o Estes equipamentos apresentam algumas desvan
119. eares Explos o por excesso de press o este tipo de explos o resulta da liberta o instant nea da energia gerada por um aumento de press o Normalmente acontecem com l quidos ou gases que se encontram armazenados a altas press es Normalmente um dos indicadores a passagem de regimes laminares a altamente turbulentos nos l quidos Nos gases o aumento de temperatura promove a agita o das part culas gasosas Explos o por igni o espont nea a igni o espont nea resulta de processos de oxida o lenta que se iniciam sem uma fonte de energia externa 4 5 TERMOQUIMICA DOS EXPLOSIVOS A energia do explosivo do ponto de vista termoqu mico apresenta se sobre a forma de calor Desta forma os explosivos civis permitem proporcionar ap s a detona o uma energia interna que permita o rompimento da rocha Para que o explosivo deforme o maci o rochoso tem que apresentar caracter sticas energ ticas que promovam a fragmenta o da rocha A energia que o explosivo possui antes de detonar chama se energia potencial 50 Optimiza o do Desmonte numa mina a c u aberto com aplica o de Air Decks A energia potencial transformada em energia cin tica ap s ser activado o explosivo pela detonac o A detonac o permite que a energia passe de um estado est tico a din mico A Lei da conservac o da energia estabelece que a quantidade total de energia num sistema isolado constante Esta lei demonstr
120. ecer os principais elementos de perfurac o para facilmente obter o melhor rendimento do equipamento que executa os furos O conhecimento da geologia do terreno permite eleger correctamente os elementos de perfura o Desta forma conhecer o tempo til de vida destes elementos torna se fundamental Para determinarmos o seu tempo til de vida temos que ter em considerac o v rios aspectos O volume de rocha a perfurar perfura o espec fica O comportamento geomec nico da rocha A vida til de uma vara est balizada por dois aspectos principais a abrasividade da rocha e o m todo de perfura o que utilizado Neste caso sabemos que o m todo com martelo a cabe a Por imposi o das marcas existem tamanhos estandardizado que nos obrigam a dimensionar com base nestes valores Para calcular uma estimativa dos elementos referidos ao longo do cap tulo apresentam se as seguintes equa es 41 Optimiza o do Desmonte numa mina a c u aberto com aplica o de Air Decks N mero de Brocas Ng V Fe Np Vg Equa o 6 N mero de Varas N Vr P L Ly x V 2Ly Ny Equa o 7 Adaptadores de Varas Ny Ny 1 5 N Equa o 8 L Profundidade do furo L Comprimento da Vara V Volume da rocha a desmontar P Perfura o espec fica Estas equa es permitem determinar o n mero de varas e na sequ ncia quantificar a vida til dos diferentes elementos refere
121. ecto do trabalho No entanto a aplica o dos air decks reduz consideravelmente o tempo de carregamento que pode ser estimado em 25 Esta varia o valida para carregamentos em que estamos a aplicar emuls o inject vel por cami o e para air decks de fundo ou de topo visto que para aplica es a meio torna o processo mais lento e de mais dif cil aplica o Tabela 42 Custo estimado do consumo de Air Decks 1726 3 50 6 041 00 72 492 00 Tabela 43 Resultado Econ mico da aplica o de Air Decks ao fim de um ano de produ o 7 Blocos Mensalj Custo Anual atin Normal 178 911 59 2 146 939 09 72 492 00 Tipoll 145 858 83 1 750 305 94 Se considerarmos que a produ o mensal corresponde a um custo de 2 146 939 09 e que a poupan a anual ronda os 324 141 15 obtemos uma redu o de custos anuais de 12 152 Optimiza o do Desmonte numa mina a c u aberto com aplica o de Air Decks 5 5 1 7 MODIFICA O DO TIPO III As modifica es apresentadas no Tipo III s o as seguintes A subfura o anulada A carga de coluna reduzida de 4 8 m para 3 5 m O tamponamento reduzido de 2 2 m para 1 7 m O Air Deck apresenta um comprimento de 0 8 m Normal Modifica o Tipo Ill Tamponamento Altura da Bancada Altura da Bancada Coluna de Explosivo Subfurac o 153 Optimizac o do Desmonte numa mina a c u aberto com
122. egundo as mesmas condi es do Bloco Il no entanto devido s caracter sticas do Bloco as quantidades totais variam O Bloco Ill na sua totalidade apresenta os seguintes valores quantidade de explosivo 16845 49 kg com um tamponamento correspondente a 16784 46 kg Fig 55 Bloco Ill Esquema de Carregamento dos furos 112 Optimiza o do Desmonte numa mina a c u aberto com aplica o de Air Decks Na Tabela 23 apresentam se mais detalhadamente todos os dados Tabela 23 Bloco Ill Caracter sticas do Carregamento Arranque Tamponamento Altura Densidade do tamponamento Emuls o Altura Densidade do explosivo VOD emuls o Volume de coluna emuls o Volume tamponamento Carga de coluna emul Peso do tamponamento Carga de explosivo por metro de furo TOTAIS Quantidade de explosivo Quantidade de Tamponamento Consumo Especifico s subfura o Consumo Especifico c subfura o Acess rios Detonadores EZ Det Conectores EZTL Booster 2 20 2 50 4 80 1 15 5000 00 0 0498 0 0228 57 30 57 09 8 19 16845 49 16784 46 0 81 0 69 293 293 m g cm m g cm m s m furo m furo kg furo kg furo kg m kg kg kg m kg m 3 3 uni uni 5 3 3 4 DIAGRAMA DE FOGO SEQU NCIA DE RETARDOS DE SUPERF CIE A sequ ncia do arranque iniciada a partir da frente livre apresenta uma linha principal a partir da qual divide o arranque em dois momentos sim tric
123. ela cor que apresentam As formacdes sedimentares presentes nesta mina caracterizam se por dois tipos de rocha arcoses e argilitos A arcose uma rocha sedimentar aren tica composta essencialmente por gr os de quartzo e feldspato em quantidades superiores a 25 de cor avermelhada a rosada Os gr os s o angulosos a subangulosos com um cimento que pode ser silicioso ou carbonatado e uma matriz constitu da por minerais de argila e micas Por vezes ocorrem fragmentos de rocha incorporados Pode apresentar estratificagao entrecruzada e ter forma lenticular A arcose tem origem na eros o e desintegra o de rochas gran ticas sendo caracter stica de ambiente continental O fraco rolamento dos gr os bem como a percentagem de feldspato encontrado na arcose resultado do curto transporte que os materiais sofrem desde que s o desagregados da rocha gran tica at altura em que s o depositados Isto n o chega a haver tempo suficiente nem transporte para que ocorra quer o forte rolamento dos gr os quer a altera o qu mica que transforma os feldspatos noutros minerais argilas por exemplo fonte ineti O argilito uma rocha sedimentar detr tica constitu da por minerais da granularidade do silte essencialmente argilas tende a n o ser muito estratificado apresentando se normalmente com estrutura maci a As estruturas na generalidade apresentam a seguinte configura o Fig 40 aprox 6m Fig 40
124. ela os valores inferiores a dois apresentam maus resultados de fragmenta o em qualquer situa o onde seja proposta o arranque por explosivos Para valores inferiores a tr s e superiores a dois os n veis de fragmenta o ser o bons e o maci o ap s sofrer o arranque apresentar boas condi es Estes valores de raz o de rigidez podem ser tidos em conta para explora es mineiras a c u aberto de minerais met licos e n o met licos e onde o controlo dos teores fundamental Os valores de rigidez aconselh veis para esta situa o apresentam se a verde na Tabela 9 76 Optimiza o do Desmonte numa mina a c u aberto com aplica o de Air Decks Nas explora es do tipo pedreira principal objectivo obter bons n veis de fragmenta o e desmontar a maior quantidade de material ao menor custo poss vel ou seja custos reduzidos de perfura o e de explosivo Para este tipo de explora o aconselh vel utilizar valores de rigidez que variem entre quatro e cinco importante ter em conta que para esta situa o a altura das bancadas normalmente grande e os desvios de perfura o ser o maiores quanto maiores forem as alturas das bancadas Tabela 9 Rela o entre a altura das bancadas e o afastamento face livre para di metros de Perfura o Raz o de Rigidez R R adaptado Manual de Perforaci n y Voladuras de Rocas Madrid Espanha Raz o de Rigidez Burden 3810 3810 3810 3810
125. elo modelo geol gico Por outro lado garante a exist ncia de material pronto a ser desmontado e carregado Este desfasamento permite tamb m planear os acessos dos equipamentos de carga e transporte frente de ataque dos blocos que j foram sujeitos ao arranque A an lise dos teores uma etapa interm dia entre a perfura o e o arranque Esta etapa aproveita os detritos provenientes da perfura o e analisa o material que removido do interior dos furos com vista verifica o da aproxima o ao modelo geol gico anteriormente concebido 94 Optimiza o do Desmonte numa mina a c u aberto com aplica o de Air Decks No entanto nesta explora o o processo de arranque realizado de forma independente do comportamento dos teores visto que s analisado em pormenor o comportamento dos teores ap s a perfura o e conclu da a sua an lise horas antes do arranque do bloco A an lise dos teores segue a divis o apresentada na Tabela 15 Tabela 15 Teores dos Blocos do Caso de estudo Alto Teor M dio Teor Baixo Teor Tamponamento Altura da Bancada com detonador Coluna de Explosivo Emuls o gran sae eee eee Carga iniciadora ou Primer Subfurac o Fig 42 Esquema de carregamento normal do caso de estudo O arranque desenvolve se em duas fases o carregamento dos furos e a elei o da sequ ncia de retardos do Diagrama de fogo Os carregamentos s o
126. em circuito engrenado em que umas etapas se desenvolvem em fun o das outras e medida que vamos avan ado ao longo da vida da mina Planeamento Curto Prazo Planeamento Medio Prazo Planeamento Longo Prazo Fig 41 Esquema de desenvolvimento do planeamento numa Mina 5 2 2 EXPLORACAO A etapa de explora o considerada a fase de produ o e de desenvolvimento da mina Esta etapa n o pode ser considerada isoladamente uma vez que depende do planeamento Por isto a explora o executada atrav s dos par metros e objectivos indicados pelo planeamento a curto prazo e com interfer ncia directa no mesmo Com o prop sito de localizar a explora o no contexto da Mina em estudo esta etapa tem como principal objectivo produzir em m dia um volume de material correspondente a 140 000 m no espa o de tempo de um m s laboral que no caso concreto tem entre 24 a 93 Optimiza o do Desmonte numa mina a c u aberto com aplica o de Air Decks 26 dias teis de trabalho por um per odo de 22 a 24 horas por dia dividido em dois turnos de 12 horas Estas sao as premissas temporais da explorac o que permitem jogar com todos os factores intervenientes na explorac o como por exemplo o equipamento as acessibilidades as reas de explorac o e a m o de obra entre outras No presente contexto e do ponto de vista do material sujeito a remoc o este divide se em 4 teores base alto teor m dio teor baixo t
127. enas apresenta dois teores alto teor e ganga Neste bloco poss vel realizar uma pega de fogo em duas fases uma primeira pega com o objectivo de remover o material que se encontra limitado pela linha cor de rosa alto teor e ap s a remo o do material alto teor uma segunda pega de fogo mais grosseira para o material que vai directamente para a escombreira A segunda pega de fogo pode ser realizada carregando apenas de dois em dois furos visto que a fura o total tem que ser obrigatoriamente realizada para se averiguar in situ qual o teor real do bloco Ao procedermos a este processo de carregamento vamos obter n veis de fragmenta o muito baixos No entanto como este material est ril e n o tem um valor intr nseco isso torna se numa mais valia econ mica bastante acentuada 159 Fig 81 Bloco III as linhas a tracejado correspondem ao limite ap s pega de fogo da zona que fica misturada com ganga e alto teor Inclusivamente este material como est ril pode ser aproveitado para realizar acessos rampas e enchimento ou seja material que est dentro da pr pria explora o pode servir de material inerte A utiliza o deste material de acordo com esta proposta reduz custos e tempo no sistema de carga e transporte Pd la o le mo PS a Poe ms a ne a is PEA OR RES Cao De a Co NA Es tals og E PE a NO A oe MB ae a MS a Be E AE EE E ra gale a one aes ase sak RE ee aer
128. eor e ganga 5 2 3 DESMONTE A explorac o est dividida em duas fases o desmonte e a carga e transporte do material A fase de Desmonte composta por tr s etapas bem definidas a perfurac o a an lise dos teores e o arranque A perfurac o realizada segundo os blocos definidos pelo planeamento de m dio e curto prazo e apresenta geometria variada O di metro de perfura o utilizado de 115 mm para a malha pequena e de 127 mm para a malha grande A malha de perfura o est definida segundo as condi es geol gicas e apresenta duas configura es 3 2 3 7 m para material mais resistente compress o simples e de 3 7 4 7 m para material com caracter sticas mais brandas A perfura o realizada para furos com 6 m de profundidade e com subfura o de 1 m ou seja na totalidade os furos apresentam uma profundidade de 7m No que diz respeito inclina o dos furos estes s o verticais com o objectivo de reduzir o movimento da pilha de material proveniente do arranque Quanto ao rendimento da perfura o este define para um dia de trabalho um limite m nimo de perfura o da ordem dos 500 m e um desempenho ptimo para valores superiores a 650m Estes valores correspondem a um volume de perfura o na ordem dos 140000 m Este procedimento permite garantir a exist ncia de blocos perfurados para an lise in situ por parte da equipa de geologia com o objectivo de obter a confirma o de teores apresentada p
129. erial de tamponamento com granulometria igual a do di metro poss vel reduzir o comprimento deste at 41 Deste modo o comprimento ptimo de tamponamento de um arranque deve ter em conta que o seu comprimento varia entre 20 a 25 di metros do furo Tabela 10 79 Optimizagao do Desmonte numa mina a c u aberto com aplicac o de Air Decks Tabela 10 Dimensionamento do Tamponamento de acordo com o di metro do furo adaptado Manual de Perforaci n y Voladuras de Roca Lopez Jimeno 2003 Comprimento do Comprimento do Diametro mm Ein pla Tamponamento Tamponamento mm 20 D mm 25 D 76 3 04 1520 1900 89 3 56 1780 2225 102 4 08 2040 2550 114 4 56 2280 2850 127 5 08 2540 3175 140 5 6 2800 3500 152 6 08 3040 3800 159 6 36 3180 3975 165 6 6 3300 4125 171 6 84 3420 4275 178 7 12 3560 4450 200 8 4000 5000 229 9 16 4580 5725 251 10 04 5020 6275 270 10 8 5400 6750 311 12 44 6220 7775 330 13 2 6600 8250 381 15 24 7620 9525 406 16 24 8120 10150 80 Optimiza o do Desmonte numa mina a c u aberto com aplica o de Air Decks E E o c o lt e o E le Le o c v E o le o 0 50 100 150 200 250 300 350 400 450 Di metro de Perfura o mm Gr fico 2 Comportamento do tamponamento em fun o do di metro do furo A Tabela 10 apresenta valores em fun o do di metro
130. esmonte Estes sete blocos representam a actividade mensal de uma mina onde se pretende optimizar o processo de desmonte aplicando o conceito de air deck A fase de estudo est dividida em dois momentos o primeiro momento relativo alterac o dos par metros do diagrama de fogo e no segundo momento uma sugest o de outro tipo de modifica es O objectivo principal do trabalho realizar desmonte numa mina a c u aberto reduzindo o efeito de mistura de teores melhorando os principais aspectos relacionados com a perfura o e o arranque de rocha nomeadamente os seguintes t cnicos e econ micos PALAVRAS CHAVE Mina Desmonte Perfurac o Air Deck Optimizac o Optimiza o do Desmonte numa mina a c u aberto com aplica o de Air Decks ABSTRACT This work aims to optimize the blast of an open pit mine and is structured into five chapters The first is related to a brief history of mining and context of work in mining especially with the exploration in a mine and particularly relates to a dismantling of its stages The second chapter presents the recovery phase of a mine and the types of operations both open pit and underground The blasting is divided into two stages drilling in the chapter number three and the blast in chapter four In these two chapters are the main features of these two steps thus allowing making known the concepts necessary to enter the fifth chapter In the fifth chapter presents a case study w
131. excessiva para o formato deste documento 108 Optimiza o do Desmonte numa mina a c u aberto com aplica o de Air Decks Tabela 21 Bloco Il sequ ncia de retardos de superf cie de cada furo do bloco 8 o 2 v 3 o E E bo 2 a o 3 3 3 2 5 El gt 3 3 5 3 3 BLOCO III 5 3 3 1 CARACTER STICAS GEOMEC NICAS E ESQUEMA DE PERFURA O O Bloco Ill apresenta as mesmas caracter sticas geomec nicas e os mesmos par metros de perfura o do Bloco Il No entanto a sua geometria diferente da que as caracter sticas globais sejam diferentes O Bloco Ill apresenta uma geometria trapezoidal superf cie com uma frente livre identificada na Fig 53 por uma linha com a designa o frente livre mantendo a mesma configura o geom trica em profundidade 109 Optimiza o do Desmonte numa mina a c u aberto com aplica o de Air Decks Frente Livre Fig 53 Bloco Ill Esquema de Perfura o Para a perfura o o Bloco Ill apresenta 294 furos com uma orienta o vertical um di metro correspondente de 115 mm uma profundidade de 7 metros dos quais 1 metro corresponde a subfura o O n mero total de metros furados de 2058m aos quais corresponde uma malha de perfura o de 3 2 3 7 m por furo o que perfaz uma rea de 11 84 m No seu todo o Bloco apresenta uma rea de 3480 96 m ao qual corresponde um volume total com subfura o de 24366 72 m O tempo m dio de
132. fica es Estas visam reduzir o impacto da explos o sobre o maci o promovendo a menor mistura poss vel e permitindo que o material apenas seja alvo de descoes o Nos tr s tipos de altera es ser o utilizados sempre os air decks com o intuito de demonstrar a sua import ncia e a melhoria quantitativa expect vel das altera es propostas 1 Fase de Mofica es Tipol Tipo Il Tipo Ill para todos os Blocos para todos os Blocos apenas para os Blocos IV e V Fig 77 Estrutura da primeira fase de alterac es Numa segunda fase de modifica es ser o apresentadas algumas alternativas para determinado tipo de blocos de acordo com a distribui o dos teores dos mesmos Esta fase pretende evidenciar que para al m da necessidade de reduzir o impacto da explos o evitando a mistura de teores provocada pelo arranque poss vel realizar outro tipo de altera es que sugerem maior efici ncia no comportamento dos teores ap s arranque Na Fig 78 apresentam se os dois blocos que ser o sujeitos a propostas de modifica o 2 Fase de Modifica es Bloco Ill Bloco VII Fig 78 Estrutura da segunda fase de modifica es 140 Optimiza o do Desmonte numa mina a c u aberto com aplica o de Air Decks 5 5 1 12 FASE DE MODIFICACOES A primeira fase de modifica es visa alterar alguns par metros da perfura o e do diagrama de fogo com o prop sito de melhorar o rendimento da pega de fogo para o efeito d
133. forma isolada nem uma actividade por si s precedida por uma investiga o geol gica dos dep sitos e por uma an lise econ mica que o aprova financeiramente Os min rios que s o explorados como os combust veis f sseis os min rios met licos e os n o met licos passam depois da extrac o por processos de Optimiza o do Desmonte numa mina a c u aberto com aplica o de Air Decks beneficia o O est dio onde este processo executado designa se por processamento mineral ou mineralurgia Os produtos resultantes destes processos est o sujeitos a esta beneficia o s o submetidos a processos de concentra o a refina o purifica o e fundi o para que seja poss vel a sua utiliza o pelo cliente que os comprasse sem os processos de mill and smelting os materiais extra dos pela minera o n o tem capacidade para ser vendidos Ocasionalmente a escava o na Terra efectuada para outros fins n o intimamente relacionados com a extrac o mineral mas que se torna poss vel atrav s do conhecimento absorvido pela extrac o mineral Estes trabalhos est o relacionados com obras de constru o civil em que o objectivo produzir aberturas em profundidade que apresentem um comportamento est vel e duradoiro no tempo Exemplos de obras civis que obrigam a utilizar os princ pios de escava o s o as constru es de t neis reservat rios de armazenamento subterr neo c maras de elimina o de res
134. g 70 respectivamente a rosa amarelo e azul Fig 70 Bloco VI Comportamento dos Teores 131 Optimiza o do Desmonte numa mina a c u aberto com aplica o de Air Decks 5 3 7 3 ESQUEMA DE CARREGAMENTO O Bloco VII ap s o carregamento de todos os furos apresenta os seguintes valores quantidade de explosivo 15241 16 kg com um tamponamento correspondente a 15185 94 kg O consumo espec fico deste Bloco de acordo com os dados apresentados de 0 69kg m Na Tabela 33 apresentam se os dados detalhadamente Tabela 33 Caracter sticas do Carregamento Tamponamento Altura 2 20 m Densidade do tamponamento 2 50 g cm Emuls o Altura 4 80 m Densidade do explosivo 1 15 g cm VOD emuls o 5000 00 m s Volume de coluna emuls o 0 0498 m furo Volume tamponamento 0 0228 m furo Carga de coluna emul 57 30 kg furo S Peso do tamponamento 57 09 kg furo amp Carga de explosivo por metro de furo 8 19 kg m amp TOTAIS Quantidade de explosivo 15241 16 kg Quantidade de Tamponamento 15185 94 kg Consumo Especifico s subfura o 0 81 kg m Consumo Especifico c subfurac o 0 69 kg m Acess rios Detonadores EZ Det 266 uni Conectores EZTL 24 uni Booster 266 uni Na Fig 71 apresenta se o modelo de carregamento do bloco 132 Optimiza o do Desmonte numa mina a c u aberto com aplica o de Air Decks Fig 71 Bloco VII Esquema de Carregamento dos furos 5 3 7 4 DIAGRAMA DE F
135. g m E TOTAIS Quantidade de explosivo 12618 72 kg Quantidade de Tamponamento 11064 24 kg Consumo Especifico s subfura o 0 67 kg m Consumo Especifico c subfura o 0 58 kg m Acess rios Detonadores EZ Det 180 uni Conectores EZTL 26 uni Booster 180 uni A Fig 60 apresenta o esquema de carregamento do Bloco IV apenas na bordadura do bloco Este facto deve se a quest es apenas de desenho e visualiza o do bloco O bloco totalmente carregado Em todos os blocos que ser o tratados ao longo deste cap tulo sucede o mesmo 5 3 4 4 DIAGRAMA DE FOGO SEQU NCIA DE RETARDOS DE SUPERF CIE Este Bloco apresenta se sem frentes livres pelo que a sequencia o foi considerada de forma aleat ria 117 Optimiza o do Desmonte numa mina a c u aberto com aplica o de Air Decks Fig 60 Bloco IV Esquema de retardos de superf cie A linha principal laranja representa conectores com retardos de superf cie de 42ms e faz a ligac o entre linhas Os retardos de superf cie de 17ms ligam os furos Fig 60 O Bloco IV apresenta as seguintes caracter sticas composto por 180 detonadores com sistema EZ Det 26 conectores do tipo EZ Trunkline 180 primers do tipo Booster com a durac o do arranque de 909ms Tabela 26 Tabela 26 Bloco IV sequ ncia de retardos de superf cie de cada furo do bloco 472 514 413 455 497 556 354 396 438 480 539 598 295 337 379 421 463 522 581 640 236 278 320 362 404
136. ica inma 131 Fig 71 Bloco VII Esquema de Carregamento dos furos cette eee ee teeter eeeeeeeeees 133 Fig 72 Bloco VI Esquema de retardos de superf cie e 133 Fig 73 Compara o entre Convencional e com a aplica o de Air Deck para furos com 127 mm de di metro Adaptado Quarry Managment April 1997 autor Cleeton Julien senior lecturer at Doncaster CONEDE uan iio ia 135 Fig 74 Power Plug system desenvolvido pela empresa Power Deck 136 Fig 75 Esquema de aplica o dos Air Decks e o efeito que promove no maci o adaptado Power Deck COMPR ads 139 Fig 76 Esquema de uma detona o convencional adaptado Power Deck Company 139 Fig 77 Estrutura da primeira fase de altera es rear 140 Fig 78 Estrutura da segunda fase de modifica es a 140 Fig 79 Esquema do carregamento Normal vs Modifica o Tipo ccceeeeeseeeeeees 142 xviii Optimiza o do Desmonte numa mina a c u aberto com aplica o de Air Decks Fig 80 Esquema do carregamento Normal vs Modifica o Tipo II 148 Fig 81 Bloco Ill as linhas a tracejado correspondem ao limite ap s pega de fogo da zona que fica misturada com ganga e alto teor essere 160 Fig 82 Bloco Ill zona de carregamento convencional de explosi
137. idade A estas condi es corresponde o chamado estado de detona o No plano CJ os gases encontram se no estado de hiper compress o As zonas de reac o dependem do tipo de explosivo em que se d a reac o Nos explosivos gelatinosos a zona de reac o muito menor do que em explosivos lentos como o ANFO Nota Os Produtos resultantes da reac o de oxida o redu o que ocorrem na deflagra o movem se no sentido contr rio ao da combust o No caso da detona o os produtos da reac o movimentam se no mesmo sentido da detona o 46 Optimizagao do Desmonte numa mina a c u aberto com aplicac o de Air Decks Velocidade de Detona o Vs Deflagrac o Detona o Transi o Velocidade de reac o Fig 19 Representa o esquem tica da velocidade de detona o e velocidade de deflagra o Velocidade de Detona o Detona o CJ Transi o o o o o o ho v D u D o gt Fig 20 Esquema em que se identifica o momento de equil brio CJ 47 Optimiza o do Desmonte numa mina a c u aberto com aplica o de Air Decks 4 3 1 EQUA O DE CHAPMAN JOUGUET VOD S W Equa o 9 A equa o evidencia que a velocidade de detona o igual soma da velocidade do som e a velocidade dos produtos resultantes da reac o a partir do momento em que se inicia da detona o Se a velocidade de detona o for inferior a S significa que
138. idade de aumentar o di metro de perfura o utilizado mas com o objectivo de manter o mesmo n vel de fragmenta o preciso aumentar o consumo espec fico de explosivo para que a zona de rotura acompanhe o aumento do di metro O tamponamento de superf cie varia com o di metro de perfura o devido ao facto de se mantivermos o mesmo tamponamento para di metros diferentes poder ocorrer a forma o de blocos de grandes dimens es ultraquebra retaguarda ou por outro lado flyrock catapultagem de pequenos blocos O efeito fragmenta o no arranque de rocha pode ser balizado da seguinte forma 75 Optimiza o do Desmonte numa mina a c u aberto com aplica o de Air Decks Com o objectivo de alterar o di metros e tendo sempre como vis o a melhor fragmentac o possivel existem factores de correlacionamento que nos permitem fazer uma pr an lise do comportamento da fragmentac o no caso da alterac o do di metro D e do comprimento da carga explosiva I Para raz es I D lt 60 o aumento do di metro vai favorecer a fragmenta o devido ao facto de a zona de rotura ser mais alargada e permitir chegar ao furo seguinte Para raz es de D gt 60 o aumento do di metro obriga a um consumo espec fico maior 4 8 2 ALTURA DA BANCADA A altura ptima de uma bancada para efeito de arranque determinada pela raz o de rigidez A rigidez determinada pela relac o entre a altura da bancada H e o afastamento cara l
139. il utilizac o Normalmente o conector de pl stico possui cor de acordo com o tempo de retardo que apresenta e varia de acordo com a marca Este tipo de detonadores apresenta a seguintes componentes um detonador de fundo de pot ncia n mero 8 um tubo de transmiss o o retardo de superf cie e o conector de tubos de transmiss o O retardo de superf cie basicamente um detonador de baixa pot ncia sem carga base PETN a sua func o apenas iniciar os tubos de transmiss o Estes detonadores s o utilizados na maioria dos arranques com sequenciac o Estes detonadores s o apenas utilizados para ligar furos da mesma fila Fig 27 Detonadores com sistema EZ Det DYNO Nobel Os tempos de retardos apresentados na Tabela 7 correspondem ao tempo de retardo de fundo ou seja ao tempo que o detonador demora e ao tempo de retardo de superf cie que o conector de pl stico demora a iniciar o tubo de choque Estes dados s o de refer ncia comercial da empresa de explosivos DYNO Nobel 63 Optimiza o do Desmonte numa mina a c u aberto com aplica o de Air Decks Tabela 7 Tipos de Detonadores EZ Det DYNO Nobel 17 350 25 350 42 350 17 500 25 500 42 500 4 6 2 2 2 CONECTORES COM SISTEMA EZ TRUNKLINE Os conectores ou ligadores EZ Trunkline s o elementos de retardo apenas de superf cie S o constitu dos por um conector de tubo de transmiss o EZ com um retardo de baixa
140. iliza es da hist ria De facto a expans o do Imp rio Romano a conquista da Am rica do Norte e do Sul por portugueses espanh is franceses e ingleses a coloniza o do continente africano e partes da sia por pot ncias europeias foram alimentadas pela riqueza mineral Na actualidade deparamos com um tipo diferente de imp rio um cartel econ mico que existe com o objectivo de controlar os pre os do petr leo a Organiza o dos Pa ses Exportadores de Petr leo OPEP N o poss vel fazer a cronologia de todos os desenvolvimentos da tecnologia de minera o mas alguns dos mais significativos pelo seu impacto na ind stria e civiliza o em geral s o enumerados na tabela elaborada por John Myers a qual culmina no lan amento da era da minera o moderna no in cio do s culo XX com o advento da Optimiza o do Desmonte numa mina a c u aberto com aplica o de Air Decks mecaniza o produ o em massa e outras t cnicas de redu o de custos e mais recentemente com a informatiza o avan os que tornaram poss vel a explora o mineira como se apresenta nos dias de hoje 1 2 CONTEXTUALI O DO TRABALHO Este trabalho surge a partir de experi ncias obtidas na rea mineira nomeadamente no desmonte de rocha Em concreto foram surgindo algumas quest es relacionadas com a optimiza o e an lise do processo de desmonte para as quais se procuram respostas relacionadas com tr s aspectos principais
141. ir decks por si s t o importante como a avalia o do seu comportamento para os fins propostos Este m todo como pode ser facilmente percepcionado nas Tabela 36 Tabela 37 e Tabela 38 A redu o dos metros de perfura o eliminando uma parte da perfura o permite reduzir no custo dos 7 Blocos em 3 599 Este valor refere se a uma estimativa apurada de custos directos associados ao processo de perfura o incluindo por exemplo o operador consum veis e pe as de desgaste entre outros A redu o do consumo de explosivo est associado a dois fen menos o primeiro redu o dos metros de perfura o e o segundo aplica o dos air decks Este valor para os 7 blocos apresenta um valor de redu o de 21 421 Tabela 36 Compara o de custos Tipo Normal vs Modifica o Tipo 43 188 257 051 a ae Corr de Pe o m0 Gina sera ms soaeee 03 cmo sere eusossereioso 126 1070s e ussese ize 107 105 importante referir que os 7 blocos neste caso te rico pr tico correspondem produ o mensal de uma mina Considerando esse facto interessante perceber qual o valor anual de redu o nos respectivos custos de perfura o e de explosivos De tal forma que a redu o anual de 43 188 para a perfura o e de 257 051 considerando as altera es do Tipo Tabela 37 Custo estimado do consumo de Air Decks me Gas eaama aia A aplicac o dos air
142. ith seven blocks subject to takedown These seven blocks represent the monthly activity of a mine where we want to optimize the process of blasting with the application of air deck concept The study case is divided into two phases firstly the modifications of parameters in the blasting diagram and secondly a suggestion of other type of modifications The main objective of the study is to perform dismantling a mine in the open reducing the effect of mixed levels improving the main aspects of drilling and the start of rock including the following technical and economic Optimiza o do Desmonte numa mina a c u aberto com aplica o de Air Decks NDICE GERAL AGRADECIMENTOS SE os RESUMO A is latas iii Ap RA OT a De A aU Sata s ohe cakes ara hoe dad ia ean nae ee V A ONIE E SAO AEAEE A AAO EE 1 1 1 HISTORIA DA INDUSTRIA MINEIRA sscssesssesssesssesssessscsssessuesssesstesstesseessesseeesseess 1 1 2 CONTEXTUALIGAO DO TRABALHO eee 3 r NINE O AEE st EES A EN o A A SR 5 Di INTRODU O ita a 5 2 2 FASES DE VALORIZA O DE UMA MINA 7 2 2 1 PROSPEC O carne saree R E ae hate este 8 229 PESQUISA AN LISE E AVALIA O DAS RESERVAS 9 29 3 DESENVOLVIMENTO 10 2 2 4 EXPLORA O te cree ae exter aun Car eos ale eses cane Bae 11 2 3 METODOS TRADICIONAIS DE EXPLORA O mamas 12 2 3 1 METODO A CEU ABERTO aereas 12 2 3 2 METODO DE EXPLORA O SUBTERR NEA 13 2 3 2 1 SISTEMA APOIADO DE FORMA N
143. ivre B quando a raz o H B grande o movimento provocado pelo arranque maior e a deformac o do macico mais f cil De acordo com Ash 1977 a relac o ptima desta raz o surge para valores superiores ou iguais a tr s Este autor refere ainda que raz es de rigidez iguais a um promovem fragmenta es grosseiras com a consequ ncia de subexacava o e principalmente ocorr ncias de rep s Com raz es de valor igual a dois este efeito diminu do e torna se ptima para valores de H B iguais ou superiores a 3 nomeadamente em explora es do tipo pedreira onde o objectivo a produ o de agregados e em explora es de carv o No que respeita explora o mineira refere os efeitos negativos que podem advir da utiliza o de raz es de rigidez igual ou superiores a tr s devido a dificuldades de alcance dos equipamentos de carga e do blending mistura consequ ncia da altura da bancada Posto isto e aproveitando esta interpreta o de Ash 1977 apresento a seguinte leitura para o efeito Tabela 9 Para o objectivo Desmonte no que diz respeito ao coeficiente de rigidez deve ser tido em conta o maior n mero de par metros com a maior capacidade de influ ncia neste coeficiente Desta forma apresento a tabela que refere para al m dos par metros anteriormente referidos como a altura da bancada e o afastamento o di metro de perfura o que n o pode ser visto de uma forma isolada nesta situa o Segundo esta tab
144. jecto e a forca que me deu durante a sua realizac o Um especial agradecimento ao meu estimado amigo e companheiro de longa data Engenheiro Joao Luis Ribeiro Pinto em quem sempre me apoiei A todos os familiares que me acompanharam na realizac o deste trabalho com um agradecimento muito especial a minha M e sem a qual n o seria poss vel a concretizac o do trabalho Um muito obrigado a todos os aqueles que acreditaram que este trabalho era poss vel Optimiza o do Desmonte numa mina a c u aberto com aplica o de Air Decks RESUMO Este trabalho pretende optimizar o processo de desmonte de uma mina a c u aberto e esta estruturado em cinco cap tulos O primeiro est relacionado com uma breve hist ria da ind stria mineira e a contextualizac o do trabalho na actividade mineira principalmente com a explora o numa mina e particularmente relacionada com uma das suas etapas o desmonte O segundo cap tulo apresenta as fases de valorizac o de uma mina e os tipos de explorac es que existem quer a c u aberto como em subterr neo O desmonte de rocha dividido em duas etapas a perfurac o apresentada no capitulo numero tr s e o arranque de rocha no capitulo quarto Nestes dois cap tulos est o referidos os principais aspectos das duas etapas permitindo desta forma dar a conhecer os conceitos necess rios para introduzir o quinto capitulo No quinto cap tulo apresenta se um caso de estudo com sete blocos sujeitos a d
145. lica o de Air Decks 4 7 2 3 AFASTAMENTO DIST NCIA DO FURO FRENTE LIVRE Tamb m conhecida por linha de menor resist ncia depende da dimens o do di metro de fura o Se a dist ncia for desadequada e maior que limites aconselhados a reflex o da onda ser m nima e inclusivamente a fragmenta o ficar limitada boca do furo como se ocorresse um fen meno de crateriza o No caso de as condi es serem adequadas a expans o dos gases sobre o maci o permitir a forma o de planos de rotura horizontais a partir da frente livre como resultado das for as de tens o provocadas no maci o quando este atinge o limite de deforma o el stica e rompe segundo planos horizontais Este processo designa se rotura por flex o O material fragmentado projectado acumulando se em forma de pilha de escombros que se estende nos p s da nova face livre que resultou do desmonte Este movimento de projec o que permite a forma o da pilha de material pronto a carregar designa se por spelling arremesso ou projec o o material que resulta do desmonte apresenta um volume superior que deve ser considerado para efeitos de cubicagem do material no momento de carga e transporte Este aumento de volume comparativamente ao do material in site caracteriza se mediante o chamado factor de empolamento Este aspecto apresenta um importante factor de c lculo no momento de medir a quantidade de rocha desmontada que ser
146. liminando a necessidade de perfurar e arrancar a rocha atrav s da aplica o de explosivos da resultando tempos de carga e transporte muito mais r pidos e custos menos onerosos O ciclo de opera es principais em superf cie e subterr neo destaca se principalmente pela escala do equipamento M quinas especializadas evolu ram para atender s necessidades exclusivas e as condi es dos dois m todos 19 Optimiza o do Desmonte numa mina a c u aberto com aplica o de Air Decks Na minerac o de superficie comega se por executar a perfurac o driliholes furos de mina com v rios mil metros de di metro executados por equipamentos m veis que combinam sistemas de rotac o e percuss o e destinados aplicac o de explosivos O explosivo introduzido em furos e seguidamente detonado provocando o arranque do corpo mineralizado Ap s a fase de desmonte o material encontra se pronto para ser carregado por escavadoras por p s carregadoras ou dragline dependendo das caracter sticas f sicas do material e natureza do jazigo O material normalmente carregado para unidades de transporte que podem ser vag es telas transportadoras ou cami es dumpers As principais opera es auxiliares em c u aberto s o a estabiliza o dos taludes e a drenagem de aguas de superf cie que normalmente s o realizadas em simult neo ou posteriormente Em algumas explora es podem acontecer dois ciclos de produ o Este sistem
147. m dio de perfura o para este Bloco ronda os 30 m h totalizando 59 03 h O elemento de perfura o utilizado um bit de bot es do tipo normal ver cap tulo III 124 Optimiza o do Desmonte numa mina a c u aberto com aplica o de Air Decks Tabela 29 Par metros geomec nicos e caracter sticas da Perfurac o Bloco VI Normal Valores Unidades q Densidade da rocha 2 50 g cm3 z JPO 30 S JPS 50 E RMD 50 O RSI 7 8 SGI 13 3 Resist ncia a Compress o Simples 140 Mpa BI 74 75 5 CE Kg ANFO ton 0 30 FE 1 12 MJ ton N de furos 253 Di metro 115 00 mm Sec o do Diametro 0 0104 m Altura 6 00 m Subfura o 1 00 m 10 Comprimento Total do furo 7 00 m 5 Metros de furac o 1771 00 m E MP 11 84 m furo Area Total 2995 52 m VP S subfurac o 17973 12 m VP C subfurac o 20968 64 m TMP 30 00 m h TFB 59 03 h 5 3 6 2 TEORES DO BLOCO O Bloco VI apresenta quatro categorias de teores Alto M dio Baixo Teor e material de escombreira Ganga identificadas na Fig 66 respectivamente a rosa amarelo verde e azul 125 Optimiza o do Desmonte numa mina a c u aberto com aplica o de Air Decks Fig 66 Bloco VI Comportamento dos Teores 5 3 6 3 ESQUEMA DE CARREGAMENTO O Bloco VI ap s o carregamento de todos os furos apresenta os seguintes valores quantidade de explosivo 14496 29 kg com um tamponamento correspondente a 14443 7Tkg O c
148. m furos onde ocorre a presenca de agua 4 8 4 TAMPONAMENTO Designa se por tamponamento a parte do furo que preenchida por material inerte O objectivo do tamponamento confinar o material explosivo dentro do furo Como consequ ncia permitir que o processo de fragmenta o se desenrole em condi es ideias evitando desta forma o escape de gases para a atmosfera O tamponamento diminui a quantidade de projec es de material e reduz consideravelmente a propaga o da onda a rea reduzindo os efeitos da onda de choque superf cie A extens o de tamponamento est intimamente ligada ao comprimento do furo e do respectivo di metro Outro dos factores a ter em conta a granulometria do material utilizado para executar o tamponamento Uma grande extens o do tamponamento num furo vai promover uma excessiva quantidade de blocos de grandes dimens es na parte superior da bancada O movimento do material para a frente da bancada ser menor tornando a pilha de material mais dif cil de ser carregada Registar se um n vel de vibra es elevado O material que se aplica para o tamponamento consiste normalmente em detritos da perfura o No entanto alguns autores consideram que o material angular proveniente de uma britagem como por exemplo as britas torna mais efectivo o tamponamento no que diz respeito resist ncia press o exercida pela explos o Segundo um estudo realizado por Otuonye com aplica o de um mat
149. ma EZ Det ver cap tulo III A Coluna de explosivo composta por emuls o com uma altura de 4 8m uma densidade de 1 15g cm ao qual corresponde um volume de 0 0610m furo e um peso de 70 10kg furo A concentra o linear de carregamento de 10 01kg m O Tamponamento devido ao facto de ser constitu do por detrito do pr prio maci o apresenta uma densidade de 2 20g cm A altura da coluna de tamponamento de 2 20m ao qual corresponde um volume de 0 0279m e 61 47kg furo Globalmente o Bloco ap s o carregamento de todos os furos apresenta os seguintes valores quantidade de explosivo 14231 11kg com um tamponamento correspondente a 12478 00kg O consumo espec fico deste Bloco de acordo com os dados apresentados de 0 58kg m Na Tabela 17 apresentam se os dados detalhadamente 100 Optimiza o do Desmonte numa mina a c u aberto com aplica o de Air Decks Tabela 17 Bloco Caracter sticas do Carregamento Tamponamento Altura 2 20 m Densidade do tamponamento 2 20 g cm Emuls o Altura 4 80 m Densidade do explosivo 1 15 g cm VOD emuls o 5000 00 m s Volume de coluna emuls o 0 0610 m furo Volume tamponamento 0 0279 m furo Carga de coluna emul 70 10 kg furo 5 Peso do tamponamento 61 47 kg furo S Carga de explosivo por metro de furo 10 01 kg m E TOTAIS Quantidade de explosivo 14231 11 kg Quantidade de Tamponamento 12478 00 kg Consumo Especifico s subfura o 0 67 kg
150. ma de fogo Para di metros superiores a 55 di metros do furo considera se que estamos na zona el stica de deforma o Esta zona tamb m importante porque condiciona a estabilidade de taludes em minas a c u aberto e no caso de minas subterr neas as paredes e tetos das c maras de explora o A propaga o da onda s smica provocada pela detona o deve ser controlada para evitar a deforma o el stica dos maci os por dois motivos garantir a estabilidade das forma es geol gicas circundantes e evitar a rotura do maci o reduzindo a perde de energia til por escape de gases Fig 36 1 Rotura Radial Di metro do Furo 2 Zona pulverizada 3 Zona Altamente triturada 4 Zona de fissura por tens o 5 Zona de deforma o el stica adaptado Manual de explosivos EXSA Estes fen menos que a detona o promove no maci o quer por expans o dos gases quer por deforma o por ac o da onda s smica permitem determinar de uma forma mais exacta a dist ncia entre furos num desmonte Se for adequada a dist ncia entre furos poss vel obter bons graus de fragmenta o por interac o entre os furos Se as dist ncias forem superiores ao desejado vai ocorrer um fen meno de crateriza o na boca do furo e blocos sobredimensionados entre os furos No pior dos casos os gases escapar se o pela boca do furo sem qualquer efeito de fragmenta o do maci o 71 Optimiza o do Desmonte numa mina
151. manhos e considerando que as pegas de fogo t m um rendimento entre 85 e 90 e a rotura secund ria ser um custo assumido pela pega de fogo a segunda 137 Optimiza o do Desmonte numa mina a c u aberto com aplica o de Air Decks forma e mais precisa considerar que numa pega de fogo de 10 000 m3 sao produzidos entre 1000 a 1500 m3 de sobre tamanhos e que para desmontar este material necess rio uma girat ria com martelo com um custo hor rio aproximado de 140 hora com operador e que para reduzi los ao tamanho ptimo necessito aproximadamente de 6h de trabalho o que perfaz um total de 840 A maior parte dos sobre tamanhos s o produzidos no espaco onde se encontra o tamponamento que varia entre 70 a 100 do afastamento frente livre Diminuir este valor pode reduzir a quantidade de sobre tamanhos mas aumenta certamente a quantidade de projec es flyrocks Com a colocac o de um air deck na interface explosivo tamponamento permite se que os gases do explosivo possam ocupar este espaco tendo sido poss vel inferir por pesquisas realizadas que a diminuic o de press o pelo facto da abertura de uma c mara de ar n o significativa para o efeito de fragmenta o Os sobre tamanhos s o reduzidos com este produto para percentagens da ordem dos 2 para um volume global a desmontar de 10 000 m3 os sobre tamanhos apenas representam 200m3 A aplica o de air decks tem sido vastamente apresentada em v rios congre
152. manusear e foi comercializado o DYNAMEX o primeiro explosivo considerado seguro No mesmo sentido em que se realizavam novos m todos de fabrica o da DINAMITE eram pesquisadas novas formas de iniciar os explosivos No in cio da d cada de 1920 foi introduzida a inicia o el ctrica e em 1922 inventado um detonador el ctrico com um segundo de atraso Na d cada 1940 inventado um detonador com 10 100 milissegundos de retardo Esta inven o foi de grande import ncia no desenvolvimento das novas t cnicas de inicia o Em 1955 Robert W Akre apresenta um trabalho sobre akremite no year s Coal Show nos Estados os Unidos A akremite era uma mistura de nitrato de am nio em esf rulas de carv o formando um agente explosivo A mistura era colocada em sacos de polietileno em ambiente seco nos furos Olofson 1988 No ano seguinte 1956 ANFO Ammonium Nitrate and Fuel Oil foi introduzido no mercado Norte Americano O sucesso do ANFO foi de tal ordem que em 1975 o consumo era de cerca um milh o de toneladas Olofson 1988 44 Optimiza o do Desmonte numa mina a c u aberto com aplica o de Air Decks Na d cada de 1960 foram desenvolvidos os hidrogeis e slurries e na d cada de 1970 foram desenvolvidas as emuls es No final da d cada de 1970 desenvolvem se os sistemas n o el ctricos de inicia o como o NONEL O consumo de dinamites prevaleceu durante a d cada de 1980 e em 1985 foi inventado
153. meter ao aumento do tamponamento para 2 0 m contrapondo se na Modifica o do Tipo aos 1 7 m de tamponamento Tabela 40 Compara o entre os Blocos Normais vs Modifica es do Tipo II Totais Blocos Totais Blocos Normal Alterados Varia o Valores Unidades Valores Unidades Valores Unidades Metros de fura o 12082 m 11219 m VP C subfura o 167953 7 m 155957 m Tempo Furac o dos Blocos 419 35 h 389 4 h Quantidade de explosivo 107104 6 Kg 82559 77 kg Na modifica o do Tipo Il n o se alterou a profundidade do furo mantendo o valor nos 6 5 metros dos quais 0 5 sao de subfurac o Este meio metro de subfurac o a semelhanga do que se realizou no primeiro tipo visa garantir que a inicia o da detona o se d o mais pr ximo da interface permitindo aproveitar da melhor forma a geologia O tipo e o tipo Il do ponto de vista da perfura o n o est o obrigados a grandes exig ncias operativas porque o potencial erro de perfura o colmatado pela verticalidade do mesmo e pelo meio metro de perfura o Apesar de os actuais equipamentos de perfura o permitirem contabilizar ao mil metro a dist ncia de perfura o n o garantem a total verticalidade do furo ocorrendo os desvios por inefici ncia operativa ou por comportamento in situ do maci o Concluindo esta modifica o mant m um comportamento semelhante ao tipo com a mais valia de ao longo de um ano de trabalho de desmonte conseguir poup
154. metros do furo e as dist ncias de Afastamento a frente livre Existem v rias maneiras de calcular o afastamento mas no geral os valores variam entre 25 a 40 di metros de furo como possivel verificar na tabela e gr fico acima referidos extremamente importante garantir que a dist ncia frente afastamento cumpre os requisitos m nimos para que o arranque tenha o rendimento pretendido No entanto o afastamento deve ser considerado ao longo de todo o furo e para isso importante ter em conta alguns aspectos Os principais aspectos est o relacionados com erros de posicionamento e a ocorr ncia de falta de paralelismo entre furos que se encontram na primeira linha da frente livre Outro dos factores est relacionado com a execu o do furo e principalmente com a per cia do operador ou seja os desvios realizados no momento da perfurac o As frentes livres normalmente j resultaram de outros arranques e por vezes surgem irregularidades que por sua vez condicionam em grande medida o afastamento Para arranques em que o afastamento excessivamente superior ao ideal os gases provenientes da explos o encontram grandes resist ncias para expandirem e por sua vez romper a rocha ocorrendo fen menos de grandes vibrac es devido ao facto de a energia que devia ser utilizada para romper e fragmentar a rocha se converte em energia s smica Para arranques em que o afastamento inferior ao ideal os gases libertam se a uma grande veloci
155. muls es O ANFO ser tamb m objecto de refer ncia no entanto devido ao grande conhecimento que existe sobre este explosivo n o ser objecto de descri o 4 6 1 EMULS ES As emuls es s o o grupo de explosivos industriais mais recentes no mercado e apresentam caracter sticas melhoradas relativamente a outros explosivos respectivamente na pot ncia e na resist ncia gua As emuls es s o muito utilizadas na ind stria mineira a c u aberto devido s caracter sticas intr nsecas do produto facilidade de manuseamento quando se trata de grandes quantidades de explosivo bem como rela o pre o qualidade As emuls es surgem na d cada de sessenta com a necessidade de existir um explosivo que apresentasse um processo de detona o recorrendo combina o de uma substancia oxidante com um combust vel mineral hidrocarbonetos A Tabela 6 demonstra a evolu o cronol gica dos explosivos com a sua componente oxidante combust vel e sensibilizadores Tabela 6 Tipos de explosivos industriais segundo a sua composi o t pica adaptado Manual de Perforacion y Voladura de Roca Lopez Jimeno 2003 TNT Nitrato de Monometilamina Aluminio em po Gasificantes 59 Optimiza o do Desmonte numa mina a c u aberto com aplica o de Air Decks As emuls es explosivas s o compostas por dois l quidos imisc veis gua e leos minerais em que a fase aquosa composta por sais inorg nicos oxida
156. n o entre os minerais feita da seguinte forma Min rio mineral que tem valor intr nseco suficiente para ser extra do com lucro Optimiza o do Desmonte numa mina a c u aberto com aplica o de Air Decks Escoria ou ganga minerais que nao t m utilidade nem valor suficiente para ser em explorados a ganga ou escoria representa tudo aquilo que vem com o min rio mas considerado desperd cio Quando relacionamos estas palavras do ponto de vista geol gico e econ mico os termos apresentam a seguinte distinc o Dep sito mineral ocorr ncia geol gica de minerais em forma relativamente concentrada com potencial de explorac o Min rio ocorr ncia econ mica de minerais que podem ser extra dos com lucro A subdivis o conveniente de minerais comerciais compreende tr s categorias principais sendo feita com base nas caracter sticas de utilidade Min rios met licos que incluem min rios de metais ferrosos ferro mangan s molibd nio e tungst nio metais b sicos cobre chumbo zinco e estanho metais preciosos ouro prata e platina e metais radioactivos ur nio t rio e r dio Min rios n o met licos fosfatos pot ssio rocha para obra civil areia cascalho sal enxofre e os diamantes industriais Os combust veis minerais mais conhecidos por combust veis f sseis incluem carv o petr leo g s natural e outros menos comuns S o consideradas fontes marginais a lignite o xisto betuminoso a
157. na o 49 Optimiza o do Desmonte numa mina a c u aberto com aplica o de Air Decks 4 4 2 TIPOS DE EXPLOS ES A Explos o um fen meno de natureza f sica resultante da liberta o de energia que pela sua velocidade se considera instant nea E um efeito provocado por uma reac o f sico qu mica de car cter exot rmico Existem v rios tipos de explos es que se definem tendo em conta a sua origem quantidade de energia libertada e altera es mec nicas que ocorrem devido s for as que acompanham a explos o Desta forma dividem se Explos o por decomposi o r pida refere se as explos es que se traduzem numa liberta o instant nea de energia gerada por decomposi o r pida de materiais inst veis Para que estas explos es possam ocorrer necess rio um produto inst vel explosivo e uma inicia o detonador Explos es por oxida o muito r pida a liberta o de energia gerada por oxida o muito r pida de um vapor g s Gris designa o da atmosfera das minas de carv o que sofrem fen menos de concentra o por metano Explos o Nuclear refere se liberta o de energia por fus o nuclear ou fiss o nuclear A fiss o nuclear a fractura do n cleo de um tomo Esta reac o liberta uma grande quantidade de energia que pode ser aproveitada para a produ o de bombas at micas ou aproveitada para energia el ctrica como no caso do principio utilizado nas centrais nucl
158. nciados Por outro lado as empresas que desenvolvem este tipo de elementos de perfura o apresentam tabelas da vida til como por exemplo Tabela 4 Vida til de elementos de perfura o a c u aberto com martelo cabe a Atlas Copco Vida til de elementos de perfura o em bancada em metros Tipo de Rocha Abrasivas Pouco Abrasivas Elementos Brocas de Pastilhas Vida de Servi o 200 400 800 1200 Brocas de Bot es Vida de Servi o Di metro gt 64 400 1000 1200 2500 Di metro lt 57 300 600 900 1300 Varas Vida de Servico 150 200 600 800 Adaptadores Vida de Servico Pneum ticas 1500 2000 Vida de Servico Hidr ulicas 3000 4000 42 Optimiza o do Desmonte numa mina a c u aberto com aplica o de Air Decks 4 ARRANQUE CONCEITOS E PRINC PIOS SOBRE DESMONTE DE MACI OS EM MINAS A CEU ABERTO 4 1 HIST RIA No inicio do s culo XVII introduzida a p lvora como principal m todo para promover o rompimento dos maci os rochosos na Industria Mineira na Europa Olofson 1988 O m todo anteriormente utilizado era o fogo que consistia no aquecimento da rocha atrav s de fogueiras as quais lavravam durante dias sendo posteriormente derramada gua O efeito produzido era de um choque t rmico que promovia o rompimento do maci o Este m todo era extremamente lento e com n veis de produtividade reduzidos A introdu o da p lvora na ind stria minei
159. nda RA ra a Sa 82 Fig 40 Comportamento da geologia estrutural do maci o ambas as camadas apresentam a mesma espessura tipo A e Biore oere e e ara a nea aa ar a aaraa a ERES 89 Fig 41 Esquema de desenvolvimento do planeamento numa Mina 93 Fig 42 Esquema de carregamento normal do caso de estudo eee eeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeees 95 Fig 43 Orienta o do Material ap s arranque adaptado Manual de explosivos Exsa 96 Fig 44 Diagrama de fases da Explora o segundo OS BIOCOG eceeeeeeeeeeeeeeteeeeeeeees 97 Fig 45 Bloco Esquema de Perfuragao cccccccccccceeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeees 98 Fig 46 Bloco Comportamento dos Teores rrenan 100 Fig 47 Bloco Esquema de Carregamento dos furos n 101 Fig 48 Bloco Esquema de retardos de superf cie eee 102 Fig 49 Bloco Il Esquema de Perfura o e eeeeaieeeaaaaaaaa aaa 104 Fig 50 Bloco Il Comportamento dos Teores era 106 Fig 51 Bloco Il Esquema de Carregamento dos furos eessen 107 Fig 52 Bloco Il Esquema de retardos de superf cie 108 Fig 53 Bloco Ill Esquema de Perfura o e eeeeeerereereeeererees 110 Fig 54 Bloco Ill Comportamento dos Teores eee e eee e eee eeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeees 112 Fig 55 Bloco
160. nde a parte mais larga est em contacto com o fundo do furo com o objectivo de evitar que o bit fique preso ao fundo do furo e torne mais dif cil a sua remo o 3 8 5 1 BROCAS DE BOT ES Este tipo de bits apresenta uns bot es compostos por carboneto de tungst nio que est o dispostos sobre a superf cie do bit Di metro D Brocas de Perfura o o AA 10 238 76 3 D 76 3 89 312 89 312 o EEE 102 4 102 4 o HERE 115 412 127 5 Fig 16 Brocas de Perfura o normal Sandvik Os bits de bot es s o mais favor veis para perfura es com rota o porque apresentam melhores performances no que diz respeito a velocidades de penetra o S o menos suscept veis ao desgaste devido a forma dos bot es Os di metros dos bits de bot es mais utilizados na Industria mineira para perfura es de bancada variam entre 51mm e 250mm 3 8 5 2 BROCAS DE PASTILHAS Estas brocas apresentam dois tipos de desenho os modelos em cruz e em X Ambos os modelos s o constitu dos por pequenas placas de carboneto de tungst nio diferindo na disposi o das placas Nos modelos em cruz est o dispostas em ngulo recto enquanto os modelos em X apresentam ngulos que variam entre os 75 e os 105 39 Optimiza o do Desmonte numa mina a c u aberto com aplica o de Air Decks No que diz respeito aos di metros os bits em cruz variam numa gama de 35 a 57 mm para valores superiores a 64 mm at 127
161. nhas que se interceptam identificadas pela denomina o frente livre 103 Optimiza o do Desmonte numa mina a c u aberto com aplica o de Air Decks Frente Livre Frente Livre Fig 49 Bloco Il Esquema de Perfura o Para a perfura o o Bloco Il apresenta 272 furos com uma orienta o vertical um di metro correspondente de 115 mm uma profundidade de 7 metros dos quais 1 metro corresponde a subfura o O n mero total de metros furados de 1904m aos quais corresponde uma malha de perfura o de 3 2 3 7 m por furo o que perfaz uma rea de 11 84 m No seu todo o Bloco apresenta uma rea de 3220 48 m ao qual corresponde um volume total com subfura o de 22543 36 m O tempo m dio de perfura o TMP para este Bloco tem um valor aproximado de 30m h o tempo de fura o TFB de 63 47h O elemento de perfura o utilizado um bit de bot es do tipo normal O Bloco Il apresenta um maior TFB para um volume inferior ao do Bloco Esta circunst ncia deve se a tr s factores a broca apresenta um di metro inferior o que torna o processo de fura o mais lento para evitar desvios do furo a malha de perfura o menor o que dificulta a mobilidade do equipamento o factor densidade que se traduz no SGl e a resist ncia compress o simples que do ponto de vista dos par metros geomec nicos RSI tornam o tempo m dio de perfura o maior e por conseguinte o tempo de fura o do Blo
162. nnns 101 Tabela 18 Bloco sequ ncia de retardos de superficie de cada furo do bloco 103 Tabela 19 Par metros geomecanicos e caracter sticas da Perfura o 105 Tabela 20 Bloco Il Caracter sticas do CarregaMentO ooooooccnnnonocococonononnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnns 107 Tabela 21 Bloco Il sequ ncia de retardos de superf cie de cada furo do bloco 109 Tabela 22 Par metros geomecanicos e caracter sticas da Perfura o 111 Tabela 23 Bloco Ill Caracter sticas do Carregamento 113 Tabela 24 Par metros geomecanicos e caracter sticas da Perfura o 115 Tabela 25 Caracter sticas do Carregamento ear 117 Tabela 26 Bloco IV sequ ncia de retardos de superficie de cada furo do bloco 118 Tabela 27 Par metros geomec nicos e caracter sticas da Perfura o 120 Tabela 28 Caracter sticas do Carregamento area 122 Tabela 29 Par metros geomec nicos e caracter sticas da Perfura o 125 Tabela 30 Caracter sticas do Carregamento eee 127 Tabela 31 Bloco VI sequ ncia de retardos de superficie de cada furo do bloco 129 Tabela 32 Par metros geomecanicos e caracter sticas da Perfura o 131 Tabela 33 Caracter sticas do Carregamento
163. no maci o As vantagens mais evidentes quando se recorre a inclina o dos furos s o a melhoria substancial da fragmenta o e a forma como se apresenta a pilha de material proveniente do arranque devido ao facto de o afastamento calculado superf cie manter se mais uniforme ao longo do furo O ngulo de projec o til aumenta com a inclina o do furo A subfura o menor e por isso sucede um maior aproveitamento da energia do explosivo O consumo espec fico de explosivo acaba por ser menor devido ao facto de a onda em propaga o afectar mais o bloco do que no caso dos furos verticais como se pode constatar na Fig 38 A inclina o reduz drasticamente o aparecimento de rep s Outras das vantagens indirectas quanto ao rendimento do arranque mas de igual import ncia a redu o do efeito de ultraquebra retaguarda no talude e o rendimento do equipamento de carga e transporte devido ao facto de a altura da pilha ser mais reduzida A perfura o inclinada apresenta alguns inconvenientes principalmente para furos de grandes profundidades e de grandes di metros de perfura o onde ocorrem desvios que diminuem o rendimento do arranque Do ponto de vista do equipamento verifica se um maior consumo de pe as de desgaste como varas brocas e shanks 78 Optimiza o do Desmonte numa mina a c u aberto com aplica o de Air Decks No que diz respeito a colocac o do explosivo torna se mais dificil nomeadamente e
164. nsidade da rocha 2 20 g cm z JPO 20 S JPS 20 E RMD 50 O RS 6 8 SGI 5 2 Resist ncia a Compress o Simples 120 Mpa Bl 50 5 5 CE kg ANFO ton 0 20 FE 0 76 MJ ton N de furos 203 Di metro 127 00 mm Sec o do Di metro 0 0127 m Altura 6 00 m Subfura o 1 00 m 10 Comprimento Total do furo 7 00 m 5 Metros de furac o 1421 00 m E MP 17 39 m furo rea Total 3530 17 m VP S subfura o 21181 02 m VP C subfura o 24711 19 m TMP 27 00 m h TFB 52 63 h 5 3 1 2 TEORES DO BLOCO O Bloco apresenta quatro categorias de teores Alto M dio Baixo Teor e material de escombreira Ganga identificadas na fig 5 respectivamente a rosa amarelo verde e azul O material de escombreira Ganga apresenta um teor suficientemente baixo para n o ser considerado min rio com capacidade de tratamento nas condi es econ micas e t cnicas actuais 99 Optimiza o do Desmonte numa mina a c u aberto com aplica o de Air Decks Fig 46 Bloco Comportamento dos Teores 5 3 1 3 ESQUEMA DE CARREGAMENTO O Bloco carregado com material explosivo a granel do tipo emuls o um iniciador de fundo do tipo Booster e tamponado com material proveniente dos detritos da perfura o Caracterizando o carregamento do furo do fundo para a superf cie apresentam se os seguintes detalhes A Inicia o realizada com Booster de 350g ligado superf cie atrav s de um detonador com siste
165. ntes as dimens es as energias e o tempo de dura o do processo Com o objectivo de identificar os principais factores apresenta se a Figura n respectivamente identificada Legenda H Altura da Bancada D Di metro do Furo L Comprimento do Furo d Di metro de Carga B Afastamento face livre ou frente S Espa amento LB Largura da bancada WB Comprimento da bancada Be Afastamento Efectivo ou pr tico Se Espa amento Efectivo ou pr tico T Tamponamento J Subfura o Comprimento de carga 0 ngulo de abertura 1 Rep 2 Cana vis vel do Furo 3 Cunha 4 Subexcava o 5 Gretas de trac o 6 Movimento sub horizontal provocado pelo arranque 73 Optimiza o do Desmonte numa mina a c u aberto com aplica o de Air Decks 7 Cratera da boca do furo 8 Carga desacoplada a WB Fig 37 Par metros do Diagrama de Fogo adaptado Lop z Jimeno Manual de Perforaci n y Voladuras de Rocas 4 8 1 DI METRO DO FURO Para muitos autores no que diz respeito aplicac o dos explosivos para arranque de rocha o di metro de perfurac o a base de um eficiente diagrama de fogo Do ponto de vista t cnico pr ctico o elemento ncora a partir do qual se determinam todos os outros factores control veis Deste ponto de vista torna se importante perceber quais as caracter sticas e factores q
166. ntes dissolvidos em gua e por um leo combust vel mineral proveniente de hidrocarbonetos A composi o das emuls es de acordo com o balan o de oxig nio obriga a que 6 da sua composi o seja leo e os restantes 94 sejam solu o saturada oxidante sobe a forma de micro gotas Os sensibilizadores representam uma parte importante no objectivo das emuls es como explosivo Desta forma para conseguir sensibilizar os explosivos necess rio um mecanismo f sico do tipo borbulhas de gases que ao serem comprimidas adiabaticamente produzem o fen meno de pontos quentes permitindo a inicia o destes e a consequente detona o Estes gasificantes s o constitu dos principalmente por poliestireno ou micro esferas de vidro NA nitrato de am nio ANFO 94 NA 6 Fuel Oil 81 EMULS O e 6 FO Fuel Oil 18 Agua 75 NA 6 FO 18 gua 1 0 Emusificante 1 Emulsificante Fig 25 Esquema da composi o b sica das emuls es A Fig 25 apresenta a composi o b sica de uma emuls o onde o maior constituinte o nitrato de am nio oxidante dissolvido em gua o fuel oil e o emulsificante que lhe confere as caracter sticas de emuls o altamente potente As caracter sticas das emuls es variam entre 65 e 72 de pot ncia relativa com densidades que variam entre 1 15 e 1 25 g cm A velocidade de detona o de 5 km s e o calor de explos o varia entre
167. o ie A ee i e E Es woes vie woot Mattes Fig 82 Bloco IIl zona de carregamento convencional de explosivo Optimiza o do Desmonte numa mina a c u aberto com aplica o de Air Decks 5 5 2 2 MODIFICA O BLOCO VII O bloco VII apresenta tr s tipos de teores ganga m dio teor e alto teor Este bloco comparativamente com o bloco Ill um bloco mais pobre no entanto devido sua distribui o de teores poss vel tamb m realizar altera es na configura o do diagrama de fogo Neste bloco podem se realizar duas pegas de fogo uma relativa ao material de m dio teor e outra relativa ao material de alto teor permanecendo intacta a ganga Fig 83 Bloco VII as linhas a tracejado correspondem aos limites ap s pega de fogo das zonas de mistura de teores Uma desvantagem neste tipo de sequ ncia de pegas de fogo encontra se na zona de delimita o de teores que inevitavelmente ficam misturados mas certamente ser menor a mistura do que se a pega de fogo for realizada na totalidade do bloco O objectivo manter o material do tipo ganga intacto para ser apenas desmontado e removido quando for necess ria a sua utiliza o para enchimento na execu o de acessibilidades Por vezes torna se pouco pr tica a sua realiza o porque obriga inevitavelmente ao aumento de um maior n mero de pegas de fogo e por consequ ncia a um maior tempo 161 No entanto se procedermos primeira fase
168. o Barragens 4 Etapa Explora o Mina E Comportamento da Geologia Geomec nica 8 Factores para eleger os m todos de Explora o E Econ micos Custo Amortiza es Y E C u Aberto Open pit Open Cast Subterr neo por exemplo c maras e pilares 7 30 Anos 2 2 1 PROSPEC O indirectas de prospec o A prospec o primeira fase deste longo processo a busca de minerais met licos e n o met licos Os dep sitos minerais s o encontrados superf cie ou em profundidade na Terra Para que seja poss vel encontrar estes dep sitos utilizam se t cnicas directas e Optimiza o do Desmonte numa mina a c u aberto com aplica o de Air Decks O m todo directo de prospec o est limitado a dep sitos aflorantes Consiste em exame visual da exposi o de um afloramento outcrop do dep sito ou de fragmentos soltos que devido a processos de meteora o se encontram nas imedia es dos afloramentos Outra das formas de utiliza o do m todo directo atrav s da fotografia a rea juntamente com mapas topogr ficos cartas geol gicas e conhecimento das estruturas do terreno cartografia geol gica pormenorizada O ge logo re ne estes dados para identificar potenciais dep sitos minerais com interesse econ mico Depois de estes dados estarem recolhidos necess rio realizar no campo um mapeamento da forma o rochosa e as suas estruturas particulares Estas duas fases s o depois complementadas
169. o shaft ou uma rampa decline spiral spiral Os po os t m como objectivo o acesso de mineiros mina a ventilac o mediante injecc o de ar desde a superf cie a todas a zonas da mina e o transporte do material desmontado As rampas por sua vez t m vindo a ser cada vez mais utilizadas recentemente devido s velocidades que se conseguem atingir nos ciclos de carga transporte descarga As rampas permitem o acesso directo frente de trabalho de maquinaria pesada Dentro de uma mina subterr nea temos as galerias que podem ser caracterizadas segundo a sua orientac o relativa massa mineralizada Se a sua direcc o sensivelmente paralela massa mineralizada designa se por drifts galerias de n vel ou pisos se s o perpendiculares chamam se cross cuts travessas 13 Optimiza o do Desmonte numa mina a c u aberto com aplica o de Air Decks A liga o entre os diferentes pisos de uma mina feita atrav s de po os chamin s verticais ou inclinados raise quando estas s o no sentido de baixo para cima e por winze se tem sentido de cima para baixo que servem para movimentar o min rio Os equipamentos mais comuns na minera o subterr nea s o as perfuradoras do tipo Jumbo os equipamentos carregadores transportadores tipo LHD load haul dump Velh outcrop Winze Loading pocket Fig 1 M todo de explora o subterr nea exemplos de estruturas desenvolvidas numa explo
170. o 1421 00 m 1319 50 1904 00 1170 00 2 MP 17 39 m2 furo 17 39 11 84 m2 furo m2 furo 17 39 m2 furo 17 39 Area Total VP S subfura o VP C subfura o TMP TFB Tamponamento Altura Densidade do tamponamento Air Deck 3530 17 m2 21181 02 m3 24711 19 m3 27 00 52 63 h 2 20 m 2 20 g cm3 3530 17 21181 02 22946 11 27 00 43 87 1 70 2 20 0 30 3220 43 m2 19322 88 m3 22543 36 30 00 63 47 m h 1 70 2 50 o so m2 ms m3 oo m h h 1 70 2 50 0 80 m g cm3 3130 20 m2 18781 20 m3 21911 40 m3 27 00 46 67 h m g cm3 3130 20 18781 20 20346 30 27 00 43 33 1 70 2 20 0 80 m g cm3 m Emuls o Altura 4 80 m 4 00 m 4 00 m m 4 00 m m 4 00 m Densidade do explosivo 1 15 g cm3 1 15 g cm3 1 15 g cm3 1 15 g cm3 1 15 g cm3 1 15 g cm3 1 15 g cm3 1 15 g cm3 VOD emuls o 5000 00 m s 5000 00 m s 5000 00 m s 5000 00 m s 5000 00 m s 5000 00 m s 5000 00 m s 5000 00 m s eo Volume de coluna emuls o 0 0610 m3 furo 0 0508 m3 0 0498 m3 furo 0 0415 m3 16 67 0 0498 m3 furo 0 0415 m3 0 0610 m2 furo 0 0508 m3 Volume tamponamento 0 0279 m3 furo 0 0216 m3 0 0228 m3 furo 0 0176 m3 0 0228 m3 furo 0 0176 m3 0 0279 m3 furo 0 0216 m3 Carga de coluna emul 70 10 kg furo 58 42 kg furo 57 30 kg furo 47 75 kg furo 57 30 kg furo 47 75 kg furo 70 10 kg furo 58 42 kg furo Peso do tamponamento 61 47 kg furo 47 50 kg furo 57 09 kg furo 44 12 kg furo 57 09 kg furo 44 12 kg furo 61 47 kg furo
171. o do furo esta energia dissipar se provocando uma fragmenta o indesejada na parte superior diaclase transversal funcionando como um corte de energia O objectivo conhecer da melhor forma poss vel a estrutura geol gica para virar esta situa o a nosso favor e evitar que a estrutura geol gica nos impe a de obter bons n veis de fragmenta o 4 8 FACTORES CONTROLAVEIS NO ARRANQUE EM EXPLORA ES A C U ABERTO Com o objectivo de realizar um diagrama de fogo para o arranque de rocha e os respectivos c lculos h vari veis poss veis de controlo e factores que devidamente ajustados permitem obter melhores rendimentos e arranques com elevado grau de precis o de acordo com os efeitos pretendidos Desta forma os factores control veis para a realiza o do Arranque podem ser divididos em tr s classes principais De ponto de vista da Geometria como por exemplo o di metro o afastamento o espa amento o comprimento do furo a subfura o e o tamponamento Do tipo de carga explosiva Explosivo por exemplo caracter sticas qu micas e f sicas energias pot ncias cargas de fundo Decks sistemas de inicia o 72 Optimiza o do Desmonte numa mina a c u aberto com aplica o de Air Decks Vari veis relacionadas com o tempo como os tempos de retardo e a sequ ncia de inicia o As classes dos factores control veis num diagrama de fogo est o organizadas segundo tr s aspectos importa
172. o que se pretende realizar Martelo na Cabe a Martelo no Fundo Tricones em Rota o Trepano com sistema de Rota o o a 2 a 2 a E a o x5 A n a lt 4 5 E 5 o o p 9 ce oO o A s E T 2 yn cH cc Perfura o manual 5 Bancadas grandes de altas produ es Bancadas de pequenas Bancadas m dias egimens es b4 Di metro do 2 33 38 Furo mm Gr fico 1 Relac o entre os m todos de perfurac o a Resist ncia da Rocha Compress o Simples RRCS e o di metro de perfurac o Desta forma atendendo s caracter sticas de resist ncia a compress o das rochas e ao di metro de perfura o poss vel balizar os campos de aplica o dos m todos referidos anteriormente como se pode identificar no gr fico No gr fico acima representado podemos identificar os diferentes m todos martelo na cabe a martelo no fundo os Tricones com rota o e o Trepano com sistema de rota o O gr fico relaciona os m todos com uma propriedade f sica das rochas a resist ncia compress o simples Por outro lado baliza estes m todos quanto ao di metro de perfura o e sua aplicabilidade em explora es a c u aberto No que diz respeito ao m todo com o martelo cabe a o gr fico indica que utilizado para rochas que apresentam uma resist ncia compress o at valores da ordem dos 500 MPa e para di metros de perfura o at 230 mm Este m todo o m
173. obel e 65 Fig 30 Detona o da coluna de explosivo ac o da onda de choque 67 Fig 31 Efeito da propaga o da onda de Choque no maci o adaptado Manual de OXPIOSIVOS EXSA ts s AE NRA DOS OS EDS DS a Bate 67 Fig 32 Rotura por expans o de gases adaptado Manual de explosivos EXSA 68 Fig 33 Expans o m xima adaptado Manual de explosivos EXSA 68 Fig 34 Pilha de Material adaptado Manual de explosivos EXSA 68 Fig 35 Rotura Circular radial e transversal do furo adaptado Manual de explosivos ead Cy e ala ema RE Ah EEE e e an e 70 Fig 36 1 Rotura Radial Di metro do Furo 2 Zona pulverizada 3 Zona Altamente triturada 4 Zona de fissura por tens o 5 Zona de deforma o el stica adaptado Manual de explosivos EXSA id iaa 71 xvi Optimiza o do Desmonte numa mina a c u aberto com aplica o de Air Decks Fig 37 Par metros do Diagrama de Fogo adaptado Lop z Jimeno Manual de Perforaci n Y Voladuras de ROCAS ido 74 Fig 38 Efeito da perfurac o inclinada e efeito da onda de choque provocada pela detona o NO MACICO cece ccc cccceeeeeeeeeeecceeeeeeeaeeeeeeeeeeaaesaaaeeeeeeeeeeeaaaaaaeeeeeeseeesaaeneeeeeeeeseeneae 78 Fig 39 Esquema de subfura o o ngulo de ac o da detona o varia com o comprimento da SUBIO snide Aad rn o dd a SD O
174. oco Ill sequ ncia de retardos de superficie de cada furo 168 Tabela 50 Bloco V sequ ncia de retardos de superf cie de cada furo do bloco 169 Tabela 51 Bloco VII sequ ncia de retardos de superf cie de cada furo 170 xxiii Optimiza o do Desmonte numa mina a c u aberto com aplica o de Air Decks NDICE DE EQUA ES A A 28 EQUACIO Lia A A EA E Ge AOA ens 28 EQUACAO ral 28 E ua o i 28 EQUA O Dia A A ee ia A ees 31 EQUA O Onirin aa T aves tii 42 AA AAN 42 Equa o Bi a at 42 EQUA O Vivi A A A ne aes 48 EQUA O Dia A as 51 Equacions donna ai aa diana cano E aa RUCA saia RAN e OR dna 53 Equa o 12 sastsasindnds a aaa eee eae 53 EQUA O VS a DS azar ES SARL ees a ees 53 Equa o AA a dna SR dual a pi Arda 54 Equa o Oki sanada serie no do nanda dh canta dei asia db PO dn asia annie AT ARA a 54 Equa o aa 54 Equa o ostras errado Sir agas A rare rrr ere ns rer e a UN DS 55 EQUA O 1622 as crete ste a ta ee e aa ha 55 EQU NAN NA NERD RES PER DSR CEDO GER RE ED IR RE ER OR OPTE 55 Equa o 20 gras gas A SA SO AGR asd SO ae ERE ESA A qa 55 Equa o Mia AA AA tds 57 EU A o baaa 57 Optimiza o do Desmonte numa mina a c u aberto com aplica o de Air Decks EQUA O 23 ament saias SS A a A GT ad Oe nh O q 57 Equa o Z4 amas sas pars nd tree id iaa ra a a dat 81 EQUACHO AS dada 85 Equa o 26 aa 85
175. om retardos de superf cie de 42ms e faz a liga o entre linhas Os retardos de superf cie de 17ms ligam os furos Com o sistema EZ Det permitido fazer a liga o desde o fundo de um furo ao retardo de superf cie do furo seguinte O Bloco VI apresenta as seguintes caracter sticas composto por 253 detonadores com sistema EZ Det 21 conectores do tipo EZ Trunkline 253 primers do tipo Booster com a dura o do arranque de 774ms Na Tabela 31 apresenta se a detalhadamente a sequencia o 128 Optimiza o do Desmonte numa mina a c u aberto com aplica o de Air Decks Tabela 31 Bloco VI sequ ncia de retardos de superf cie de cada furo do bloco E o wu q k E g bo e a o o a FS E 3 o q n 5 3 7 BLOCO VII 5 3 7 1 CARACTER STICAS GEOMEC NICAS E ESQUEMA DE PERFURA O O Bloco VII apresenta uma geometria trapezoidal a superf cie com apenas uma frente livre identificada na Fig 69 por uma linha mantendo a mesma configurac o geom trica em profundidade 129 Optimiza o do Desmonte numa mina a c u aberto com aplica o de Air Decks Fig 69 Bloco VII Esquema de Perfura o O Bloco VII apresenta as mesmas caracter sticas geomec nicas dos Blocos Il Ill e VI pelo que apenas se apresenta na tabela 19 juntamente com os par metros de perfura o No que respeita aos par metros para a perfura o o Bloco VI apresenta 266 furos com uma orienta o ver
176. onanononnnnnnnnononaconnnnnnnnnnns 63 Optimiza o do Desmonte numa mina a c u aberto com aplica o de Air Decks 4 6 2 2 2 CONECTORES COM SISTEMA EZ TRUNKLINE ssa 64 4 6 3 PRIMER QUINICIADOR cusco traida roo ota SEA 65 4 7 MEC NICA DE ROTURA ROCHA SOBRE A AC O DO EXPLOSIVO 66 4 7 1 TEORIA DO ARRANQUE DE ROCHA nono nnnnnnnnnn nano nnnno 66 4 7 2 DESCRI O DO PROCESSO DE ARRANQUE ccccoccccccncccononcocncincncoconinrononoos 69 4 7 2 1 CONFINAMENTO DO EXPLOSIVO coocoocccccocoonccccononncnncnnnoncnnnonannnoncnnnannnncnnnnnrs 69 4 7 2 2 FRENTE LU RE aid 69 4 7 2 3 AFASTAMENTO DIST NCIA DO FURO A FRENTE LIVRE 70 4 7 2 4 ROTURA RADIAL sta ii 70 4 8 FACTORES CONTROLAVEIS NO ARRANQUE EM EXPLORA ES A CEU ABERTO tinea ra ne aE O 72 4 8 1 DIAMETRO DO FURO 22 quo d gaia o as eure a 74 4 8 2 AT PUR A BANCADA E A talado dba 76 4 8 3 INCLINA O DOS PUROS dedo ed 78 4 8 4 a O NA 79 4 8 5 SUBRURA O e RA aa e 81 4 8 6 AFASTAMENTO E ESPA AMENTO 83 4 9 CARACTERIZA O GEOMEC NICA DOS MACICOS com vista aO ARRANQUE86 4 9 1 BREVE DESCRI O DA GEOLOGIA ESTRUTURAL 88 A EPE SPSS PAS SUS SE 91 51 INTRODU O iia 91 5 2 ENQUADRAMENTO DO CASO DE ESTUDO tes 92 5 2 1 PLANEAMENTO obres es brad rd o ne e ati e el Ed es Le a 92 Optimiza o do Desmonte numa mina a c u aberto com aplica o de Air Decks 5 2 2 EXPLORA O a Sao 93
177. onsumo espec fico deste Bloco de acordo com os dados apresentados de 0 69kg m Na Tabela 30 apresentam se os dados detalhadamente 126 Optimiza o do Desmonte numa mina a c u aberto com aplica o de Air Decks Tabela 30 Caracter sticas do Carregamento Tamponamento Altura 2 20 m Densidade do tamponamento 2 550 g cm Emuls o Altura 4 80 m Densidade do explosivo 1 15 g cm VOD emuls o 5000 00 m s Volume de coluna emuls o 0 0498 m furo Volume tamponamento 0 0228 m furo Carga de coluna emul 57 30 kg furo 5 Peso do tamponamento 57 09 kg furo 5 Carga de explosivo por metro de furo 8 19 kg m E TOTAIS Quantidade de explosivo 14496 29 kg Quantidade de Tamponamento 14443 77 kg Consumo Especifico s subfura o 0 81 kg m Consumo Especifico c subfura o 0 69 kg m Acess rios Detonadores EZ Det 253 uni Conectores EZTL 21 uni Booster 253 uni Na Fig 67 apresenta se o modelo de carregamento do Bloco VI Fig 67 Bloco VI Esquema de Carregamento dos furos 127 Optimiza o do Desmonte numa mina a c u aberto com aplica o de Air Decks 5 3 6 4 DIAGRAMA DE FOGO SEQU NCIA DE RETARDOS DE SUPERF CIE O Bloco VI semelhan a dos demais blocos apresenta caracter sticas pr prias na sua sequ ncia como se constata na Fig 68 Fig 68 Bloco VI Esquema de retardos de superficie A linha principal laranja s o conectores c
178. onte e se poss vel acrescentar mais valias nas etapas seguintes O caso apresentado na sua globalidade um caso te rico pr tico inspirado numa mina real explorada a c u aberto algures em Africa Em suma o objectivo optimizar o processo de desmonte na sua globalidade e facilitar as etapas que decorrem a jusante 5 2 ENQUADRAMENTO DO CASO DE ESTUDO 5 2 1 PLANEAMENTO O processo de explora o nesta mina encontra se dividido em duas etapas principais O planeamento da explora o a primeira etapa do processo e est subdividido em 3 fases O planeamento mineiro da explora o de curto prazo que determina as necessidades de explora o no que diz respeito ao abastecimento da instala o de tratamento mineral Esta fase do planeamento tem como principal objectivo garantir que o material necess rio para abastecer aquela instala o suficiente para a manter em funcionamento cont nuo Nesta etapa s o conhecidos atrav s de modelos geol gicos os locais onde a massa mineral se encontra e os teores com capacidade de explora o Com estas ferramentas poss vel determinar as reas de explora o Consequentemente feita uma previs o dos volumes necess rios e por conseguinte s o definidos os blocos que ser o desmontados Estes blocos est o associados s necessidades imediatas de abastecimento da instala o de tratamento e longevidade da mina de acordo com os par metros t cnico econ micos Do pon
179. os o adiab tica transfer ncia de energia sem mat ria com a produ o de g s O efeito da inicia o da carga explosiva produz um movimento ondulat rio que afecta toda a massa explosiva a qual se desintegra a velocidades entre os 1500 m s e os 7000 m s dependendo da composi o do explosivo e das suas condi es de inicia o Uma das caracter sticas da detona o o facto de a onda de choque gerada alcan a o n vel de equil brio relativamente s condi es de temperatura velocidade e press o mantendo as constantes durante todo o processo Na deflagra o por sua vez a onda de choque tende a diminuir medida que termina o processo Na detona o a turbul ncia provocada pelos produtos gasosos d origem forma o da onda de choque A regi o desta onda onde a press o se eleva rapidamente designa se por frente de choque Nesta frente ocorrem reac es qu micas que transformam progressivamente as subst ncias que constituem o explosivo nos seus produtos finais Na detona o imediatamente atr s da frente de choque que avan a ao longo do explosivo ocorre uma zona de reac o que na ltima etapa fica limitada por um plano ideal denominado Plano de Chapaman Jouguet CJ Este plano caracteriza se pelo momento de reac o em que esta atinge o equil brio A condi o de equil brio definida tendo em conta os par metros da velocidade temperatura press o dos gases composi o e dens
180. os de retardos No entanto devido configura o do Bloco Ill este obriga a que um dos lados necessite de conectores para fazer a liga o entre as linhas A linha principal laranja representa conectores com retardos de superf cie de 42ms e faz a liga o entre linhas Os retardos de superficie de 17ms cor azul ligam os furos O Bloco Ill apresenta as seguintes caracter sticas composto por 293 detonadores com sistema EZ Det 31 conectores do tipo EZ Trunkline e 293 primers do tipo Booster com a dura o total do arranque de 1302ms Fig 56 113 Optimiza o do Desmonte numa mina a c u aberto com aplica o de Air Decks Fig 56 Bloco Ill Esquema de retardos de superficie Em anexo apresenta se a sequ ncia de retardos de superf cie motivado pelo facto de a sua dimens o ser excessiva para o formato deste documento 5 3 4 BLOCO IV 5 3 4 1 CARACTER STICAS GEOMEC NICAS E ESQUEMA DE PERFURA O O Bloco IV apresenta as mesmas caracter sticas geomec nicas e os mesmos par metros de perfura o do Bloco No entanto a sua geometria diferente dai que as caracter sticas globais sejam diferentes O Bloco IV apresenta uma geometria rectangular superf cie prolongando se em profundidade Este bloco apresenta uma particularidade o facto de ser totalmente confinado identificada na Fig 57 114 Optimiza o do Desmonte numa mina a c u aberto
181. os permitem perceber melhor o comportamento das descontinuidades tendo sido utilizados para a caracteriza o do comportamento geomecanico no caso de estudo A constante busca de quantifica o das informa es geol gicas e do comportamento geomec nico das estruturas para promover bons n veis de fragmenta o e promover da melhor forma o arranque de rocha tem sido um processo evolutivo ao longo dos tempos Lilly 1986 1992 prop e para trabalhos realizados com materiais brandos e de alta dureza o ndice de Arranque Blastability Index Bl Este ndice obt m se atrav s do somat rio de cinco caracter sticas geomec nicas vindo traduzido pela equa o BI 0 5 RMD JPS JPO SGI RSI Equa o 27 em que RMD Descri o do maci o rochoso JPS Espacamento entre planos de descontinuidade JPO Orienta o dos planos de descontinuidade inclina o e direc o SGI Influ ncia da densidade do material RSI Dureza da Rocha Na Tabela 14 apresentam se os valores dos par metros que permitem determinar o ndice de Arranque para o caso em an lise 87 Optimiza o do Desmonte numa mina a c u aberto com aplica o de Air Decks Tabela 14 Classifica o de par metros geomec nicos para determina o do ndice de Arranque RMD Descri o do maci o rochoso Fri vel pouco consolidado 10 Diaclasado em Blocos 20 Pouco Massivo 50 JPS Espa amento entre planos
182. ovadora que permita reduzir custos directos associados aos mesmos e melhoramento da efici ncia do Diagrama de fogo geralmente pr tica a ter em considera o A aplica o dos air decks surge numa primeira an lise da necessidade de obter um melhor rendimento de uma pega fogo sempre que poss vel consumindo menos explosivo Em 1940 cientistas russos surgiram com a ideia de que usando cargas explosivas espa adas com aberturas de ar a efici ncia da explos o seria melhorada Algumas das pesquisas desenvolvidas na R ssia durante os anos 70 foram confirmadas por trabalhos desenvolvidos na Austr lia e nos EUA 5 4 1 1 TEORIA DO FUNCIONAMENTO DO AIR DECK Quando uma carga detonada num furo a press o que exercida inicialmente excede em larga medida as resist ncias din micas da rocha A onda de choque come a a propagar se pela rocha fragmentando a em pequenas dimens es Uma grande parte da energia de explos o gerada desperdi ada na rea circundante carga explosiva zona de pulveriza o Com a aplica o de espa os vazios air decks no topo a meio ou no fundo da coluna explosiva m ltiplas ondas de press o s o produzidas e permitem a extens o da dura o da sua ac o aumentado desta forma a extens o da propaga o de fissuras no maci o rochoso 134 Optimiza o do Desmonte numa mina a c u aberto com aplica o de Air Decks A reduzida press o de explos o causada pelo air deck continua
183. p Superf cie do pist o Ip Dist ncia do movimento do pist o dentro do cilindro Desta forma poss vel determinar a pot ncia de um martelo A potencia n o mais que a energia multiplicada pela frequ ncia de impactos ng 1 A 2 Ng k ente My ly Equa o 3 Py Ec ng Equa o 4 28 Optimiza o do Desmonte numa mina a c u aberto com aplica o de Air Decks O mecanismo de percuss o consome cerca de 80 da pot ncia total do equipamento 3 5 2 ROTACAO A rotac o que assegura a girac o o bit a medida que se v o realizando os sucessivos impactos tem por objectivo fazer com que aquele actue sobre os diversos pontos no fundo do furo facilitando a perfurac o A velocidade de rotac o varia de acordo com o tipo de rocha Desta forma velocidade ptima de rotac o velocidade para a qual se produzem os detritos de maior tamanho corresponde o melhor aproveitamento das superf cies livres criadas pelo impacto da percuss o No que diz respeito rotac o do bit esta varia consoante o tipo de bit Para bits de pastilhas as velocidades de rota o variam entre 80 e 150 r min Para bits de bot es e para di metros entre 59 e 89 mm as velocidades diminuem substancialmente entre 40 e 60 r min Neste tipo de bits quanto maior o di metro menor ser a velocidade de rotac o 3 5 3 FORGA DE CONTACTO O contacto ntimo entre o bit e o fundo do furo permite que a ac o de percuss o se realize
184. perativo importante referir que para executarmos fura o que intercepte a interface geol gica os equipamentos de perfura o t m que permitir analisar pelo menos a profundidade de perfura o ao cent metro Por outro lado os operadores t m que possuir experi ncia suficiente para sentir a mudan a de geologia Ao eliminarmos a subfurac o estamos a reduzir a quantidade metros de furac o mensalmente de acordo com os dados da tabela 641 m Se tomarmos este valor com uma m dia anual a redu o de metros por ano atinge valores na ordem dos 7692 metros Se cada bloco tiver um valor aproximado de 1000 metros de furac o podemos mais 7 blocos por ano Do ponto de vista da produc o estes valores s o muito importantes porque a etapa da perfurac o e do desmonte a primeira etapa produtiva de uma explorac o e quanto maior for o avan o relativamente as etapas que lhe sucedem maior ser a capacidade de resposta Conv m alertar para o facto que a perfurac o uma etapa que necessita sempre que possivel andar avancada relativamente s que Ihe sucedem como pode ser visto em 5 2 157 Considerando a Modifica o do Tipo Ill identificamos uma redu o do volume de perfura o na ordem dos 11146 99 m anualmente representa um valor aproximado de menos 133763 88 m que n o furado nem carregado duas vezes A mesma situa o mencionada na modifica o tipo A redu o dos metros de perfura o e por consequ ncia do
185. plosivos EXSA Gera o e expans o de gases a alta press o e temperatura os gases expandem rapidamente ocupando desta forma os espa os criados pela onda de choque reflectida as gretas aumentando o seu volume e por esta via iniciando a rotura radial e a projec o do material segundo o eixo do furo 67 Optimiza o do Desmonte numa mina a c u aberto com aplica o de Air Decks Fig 32 Rotura por expans o de gases adaptado Manual de explosivos EXSA Os gases pressionam o maci o de forma a atingir a sua expans o m xima entre o furo e a face livre A rotura por flex o cria planos horizontais de rotura adicionais Fig 33 Expans o m xima adaptado Manual de explosivos EXSA A fase final a forma o de uma pilha de material por queda grav tica devido ao facto de que os gases que projectam o material fragmentado ao entrarem em contacto em contacto com a atmosfera perdem o confinamento e dissipam se O material que fica depositado no piso da bancada deixa para tr s uma nova frente livre Fig 34 Pilha de Material adaptado Manual de explosivos EXSA 68 Optimiza o do Desmonte numa mina a c u aberto com aplica o de Air Decks 4 7 2 DESCRI O DO PROCESSO DE ARRANQUE Imediatamente ap s a detona o o efeito de impacto da onda de choque e o efeito expansivo dos gases sobre a parede transferem se a todo o maci o em forma de ondas e for as de compress o
186. pta durante toda a vida da mina O m todo de explora o seleccionado para a explora o determinado principalmente pelas caracter sticas geol gicas do dep sito mineral Por sua vez existem outros tipos de premissas como os limites impostos pela tecnologia a conjuntura de mercado e os n veis de seguran a exigidos na regi o onde s o explorados Sendo as condi es geol gicas e geomec nicas os principais factores na decis o do m todo de explora o a concep o do m todo e as suas infinitas particularidades s o determinadas a partir das caracter sticas das estruturas mineralizadas A designada explora o mineira tradicional divide se em duas categorias principais dependendo das caracter sticas acima referidas a c u aberto ou subterr neo A explora o a c u aberto inclui m todos de escava o mec nica como os open pit e os open cast carv o 11 Optimiza o do Desmonte numa mina a c u aberto com aplica o de Air Decks A explorac o subterr nea geralmente classificada em tr s classes de m todos sem apoios c maras e pilares stoping subleve com apoio cut and fill stull stoping e o caving como por exemplo longwalls e block caving t pico em operac es mineiras em grande escala verificar que na minerac o moderna embora o m todo seja subterr neo a utilizac o de equipamentos e maquinaria pesada das opera es a c u aberto extens vel s explora es subterr neas 2 3
187. que seja poss vel aumentar as temperaturas da reac o e por consequ ncia elevar a press o os gases 4 5 7 BALAN O DE OXIG NIO A maioria dos explosivos deficiente em oxig nio excepto o nitrato de am nio e a nitroglicerina Isto porque na sua decomposi o explosiva n o se consegue converter todos os tomos de carbono e hidrog nio presentes na mol cula explosiva em di xido de carbono e gua Normalmente um explosivo n o utiliza oxig nio atmosf rico durante o processo de detona o pelo que o calor gerado pela explos o de um produto deficiente em oxig nio menor do que se fosse gerado em condi es de oxigena o completa 56 Optimiza o do Desmonte numa mina a c u aberto com aplica o de Air Decks 4 5 8 ENERGIA MININMA DISPONIVEL Define se energia m nima dispon vel a quantidade de trabalho que realizam os produtos gasosos de uma explos o quando a press o permanece constante e igual a uma atmosfera A equa o que traduz o Trabalho expansivo a seguinte We P V2 V1 Equa o 21 We trabalho de expans o P press o resistente 1 atm V1 volume inicial do explosivo V2 volume dos gases de explos o Como o valor V desprezavel devido ao facto do volume dos gases de explos o ser de uma ordem de grandeza muito superior a equa o toma a seguinte forma W P V Equa o 22 4 5 9 TEMPERATURA DE EXPLOS O a temperatura m xima que a reac o explosiva a
188. r Decks Fig 62 Bloco V Comportamento dos Teores 5 3 5 3 ESQUEMA DE CARREGAMENTO O Bloco V carregado com material explosivo a granel do tipo emuls o um iniciador de fundo do tipo Booster e tamponado com material proveniente dos detritos da perfura o Caracterizando o carregamento do furo do fundo para a superf cie apresentam se os seguintes detalhes A Inicia o realizada com Booster de 350g ligado superf cie atrav s de um detonador com sistema EZ Det ver cap tulo III A Coluna de explosivo composta por emuls o com uma altura de 4 8m uma densidade de 1 15g cm ao qual corresponde um volume de 0 0610m furo e um peso de 70 10kg furo A carga explosiva de 10 01kg m O Tamponamento devido ao facto de ser detrito do pr prio maci o apresenta uma densidade de 2 20g cm A altura da coluna de tamponamento de 2 20m ao qual corresponde um volume de 0 0279m e 61 47kg furo Globalmente o Bloco V ap s o carregamento de todos os furos apresenta os seguintes valores quantidade de explosivo 18086 83 kg com um tamponamento correspondente a 15858 74 kg O consumo espec fico deste Bloco de acordo com os dados apresentados de 0 58kg m Na Tabela 28 apresentam se os dados detalhadamente 121 Optimiza o do Desmonte numa mina a c u aberto com aplica o de Air Decks Tabela 28 Caracter sticas do Carregamento Tamponamento Altura 2 20 m Densidade do tamponamento 2
189. r na sua parte superior uma camada de material solto que tanto pode ser solo como material rochoso alterado Desta forma necess rio entubar o furo no momento da sua execu o para preservar o furo at ao momento da aplica o do explosivo utilizado em obras especiais submarinas para realizar o rebaixamento da cota para permitir a navegabilidade de rios lagos ou permitir a entrada de grandes navios em portos Trabalhos de perfura o para estabiliza o de rocha Em determinado tipo de obras a c u aberto e subterr neas e necess rio garantir a estabilidade dos maci os onde as obras s o realizadas A perfura o utilizada para ir alcan ar as zonas mais est veis dos maci os e assim permitir a injec o de cimentos e betuminosos com vista sua estabiliza o 3 3 APLICABILIDADE DOS DIFERENTES METODOS DE PERFURA O O m todo rotopercutivo o mais utilizado dos m todos e em quase todo o tipo de rocha independentemente de o martelo se localizar cabe a ou no fundo 23 Optimiza o do Desmonte numa mina a c u aberto com aplica o de Air Decks O m todo de rota o divide se em dois grupos principais sendo estes por tritura o da rocha aplicando os tricones ou por corte utilizando bits especiais O primeiro sistema aplica se em rochas de dureza m dia a alta e o segundo a rochas pouco competentes Numa primeira an lise importante determinar qual o m todo a utilizar consoante o tipo de trabalh
190. ra o A Fig 1 apresenta a tra agem t pica de uma mina subterr nea onde poss vel identificar os acessos frente de explora o para equipamentos LHD e de perfura o estruturas de acesso a pessoal mineiro shaft e Manway zonas de explora o Stope e Drill Station e zona de descarga de min rio para ser transportado at superf cie chutes loading pocket winzes raises e drifts Normalmente os sistemas de ventila o e de esgoto s o realizadas nestes mesmos acessos No que diz respeito aos m todos mais comuns de explora o encontram se divididos em dois grandes grupos os apoiados de forma natural e os apoiados sobre estruturas criadas pelo Homem 2 3 2 1 SISTEMA APOIADO DE FORMA NATURAL Se as c maras de explora o s o sustentadas de forma natural ou seja sem recurso a equipamentos de suporte artificial e apoiados nas pr prias estruturas geol gicas podem ser de rocha encaixante ou o pr prio corpo mineralizado temos as seguintes formas O sistema de C mara aberta open stoping a explora o de uma c mara singular a uma determinada profundidade onde a explora o est restringida a essa c mara A Fig 2 ilustra este tipo de explora o 14 Optimiza o do Desmonte numa mina a c u aberto com aplica o de Air Decks A explora o por entre pisos ou subn veis sublevel stoping o m todo indicado para corpos mineralizados com estruturas tubulares que se prolongam em profun
191. ra no caso do martelo no fundo a percuss o gerada na pr pria cabe a de perfura o A Rota o o movimento que faz girar o bit permitindo desta forma que os impactos que se produzem na rocha sejam realizados em diferentes posi es A press o de avan o permite manter o contacto constante com o maci o rochoso enquanto se executa a perfura o A limpeza do furo ac o de extrac o dos detritos realizada por um flu do ou ar comprimido que carreia para o exterior as part culas produzidas pela perfura o O processo de abertura de um furo por meio de um sistema mec nico de perfura o desdobr vel em cinco partes O contacto do bit com a rugosidade da rocha 26 Optimiza o do Desmonte numa mina a c u aberto com aplica o de Air Decks O esmagamento das rugosidades da rocha por contacto O aparecimento de gretas radiais a partir dos pontos de concentra o de tens es e forma o de uma cunha em V Pulveriza o da rocha por esmagamento Evacua o dos detritos por flu do ou ar de limpeza Esta sequ ncia repete se com a mesma cad ncia dos impactos do pist o sobre o sistema de transmiss o de energia at ao bit e FEED ROTATION s 2 sh i Za aal LT h FLUSHING ju Yo S T LIS e a lee e fm 4 Fig 9 Sistema de funcionamento de um sistema Rotopercutivo manual do operador sandvik 3 5 1 PERCU
192. ra foi relativamente r pida e no final do s culo XVII a maioria dos mineiros europeus usaram a p lvora como m todo de arranque No inicio do s culo XVIII a p lvora ganha ampla aplica o na rea da constru o A aplica o da p lvora negra suscitou alguns problemas do ponto de vista de seguran a at que William Bickford inventou o Safety Fuse em 1831 dando assim aos encarregados de fogo um dispositivo confi vel e seguro para a aplica o da p lvora Olofson 1988 A procura por ferramentas cada vez mais poderosas para promover o desmonte de rocha resultou no desenvolvimento de novos explosivos Em 1846 Ascanio Sobrero um italiano descobriu a nitroglicerina que considerou imprevis vel e extremamente perigosa para fabrica o e aplica o Olofson 1988 A descoberta foi experimentada na Su cia por Alfred Nobel onde descobriram as potencialidades da nitroglicerina para o uso do desmonte dos granitos duros da Su cia Posteriormente Alfred Nobel em 1864 formou a sua primeira empresa de explosivos Nitroglicerina Aktiebolaget para a fabrica o de nitroglicerina 43 Optimiza o do Desmonte numa mina a c u aberto com aplica o de Air Decks O principal problema relacionado com a aplicac o da Nitroglicerina era conseguir criar um sistema de inicia o consistente Alfred Nobel resolveu este problema inventado um detonador base de fulminato de merc rio em 1867 que quando utilizado em conjunto com
193. s A Inicia o realizada com Booster de 350g ligado superf cie atrav s de um detonador com sistema EZ Det A Coluna de explosivo composta por emuls o com uma altura de 4 8m uma densidade de 1 15g cm ao qual corresponde um volume de 0 0498m furo e um peso de 57 30kg furo A carga explosiva de 8 19kg m O Tamponamento devido ao facto de ser detrito do pr prio maci o apresenta uma densidade de 2 50g cm A altura da coluna de tamponamento de 2 20m ao qual corresponde um volume de 0 0228m e 57 09kg furo O Bloco Il ap s o carregamento de todos os furos apresenta os seguintes valores quantidade de explosivo 15584 95kg com um tamponamento correspondente a 15528 48kg O consumo espec fico deste Bloco de acordo com os dados apresentados de 0 69kg m Na Tabela 20 apresentam se os dados detalhadamente 106 Optimiza o do Desmonte numa mina a c u aberto com aplica o de Air Decks Tabela 20 Bloco Il Caracter sticas do Carregamento Tamponamento Altura 2 20 m Densidade do tamponamento 2 50 g cm3 Emuls o Altura 4 80 m Densidade do explosivo 1 15 g cm3 VOD emuls o 5000 00 m s Volume de coluna emuls o 0 0498 m3 furo Volume tamponamento 0 0228 m3 furo Carga de coluna emul 57 30 kg furo 5 Peso do tamponamento 57 09 kg furo S Carga de explosivo por metro de furo 8 19 kg m E TOTAIS Quantidade de explosivo 15584 95 kg Quantidade de Tamponamento 15528 48 kg Consumo Espe
194. s implicam um custo de perfura o e inicia o elevado e nas opera es relacionadas com a aplica o do tamponamento e da carga explosiva implicam muitas horas de trabalho e m o de obra que encarecem o processo Outra das desvantagens dos di metros pequenos encontra se na necessidade de realizar mais furos para a mesma rea de arranque encarecendo drasticamente o processo de desmonte A principal vantagem dos di metros de pequena dimens o consiste em um menor consumo espec fico de explosivo e numa melhor distribuig o da energia Para di metros de perfura o de grandes dimens es necess rio que a malha de perfura o tamb m seja mais larga e por consequ ncia os n veis de fragmenta o expect veis ser o certamente menos apropriados para os efeitos perseguidos com o desmonte Com o aumento do di metro de perfura o consegue se obter algumas vantagens nomeadamente no aumento da velocidade de detona o dos explosivos e por consequ ncia um regime mais est vel da detona o O efeito das condicionantes externas como as caracter sticas geol gicas do terreno menor neste caso Por outro lado identifica se o menor custo global tendo em considera o a perfura o e o consumo de explosivo por metro c bico de rocha desmontada Outro dos aspectos que aconselham a perfura o com di metros superiores o factor de mecaniza o do carregamento do explosivo Para um caso pr tico onde se pretende avaliar a possibil
195. s oilsands actualmente devido ao elevado pre o dos combust veis falta de reservas explor veis e ao avan o da tecnologia est o a tornar se economicamente rent veis e o metano alojado nas camadas do carv o importante referir o facto de a explora o dos combust veis f sseis como o petr leo e o g s natural terem evolu do de tal forma tendo do ponto de vista t cnico como do econ mico que actualmente considera uma ind stria parte com tecnologia especializada e pr pria A ess ncia da minera o e da extrac o de minerais da Terra a constru o de uma escava o a partir da superf cie que permita chegar ao dep sito onde este se encontra Se a escava o feita a poucos metros da cobertura vegetal designa se mina de superf cie ou mina a c u aberto Se a escava o consiste na abertura de po os para a entrada de humanos conduzidos desde a superf cie at as zonas de escava o ent o uma mina subterr nea Os detalhes espec ficos de cada um dos m todos de explora o dependem do procedimento layout e do tipo de equipamentos que se utilizam estas caracter sticas s o determinadas pelas caracter sticas f sicas geol gicas ambientais econ micas e legais de cada explora o Por outro lado e por vezes com peso determinante no m todo podem influir condi es culturais e geogr ficas dependo da regi o Pa s e Continente onde aquele aplicado A minera o n o executada de uma
196. s 22 e os 381 mm A zona a cinzento uma zona onde podem ser utilizados os tr s primeiros m todos fazendo se a op o em fun o de factores de car cter t cnico e econ mico no momento da selec o do m todo Por outro lado existem factores de outra ordem que influem na selec o dos equipamentos de perfura o nomeadamente de car cter econ mico de desenho mec nico manuten o capacidade operativa adaptabilidade dos equipamentos s explora es e s condi es da rea de trabalho como por exemplo a acessibilidade o tipo de rocha e fonte de energia 3 4 METODO DE PERFURA O COM ROTOPERCUSS O A perfura o atrav s do m todo de rotoprecurs o o sistema mais cl ssico para efectuar furos com o objectivo do arranque de rocha O seu aparecimento acontece durante o desenvolvimento industrial ocorrido durante o s culo XIX Os primeiros prot tipos devem se a Singer 1838 e Couch 1848 e utilizavam o vapor como fonte de energia para o seu funcionamento Posteriormente em 1861 com a utiliza o do ar comprimento como fonte de energia este m todo passou a ser utilizado de forma massiva Este m todo unido ao aparecimento da dinamite como explosivo revolucionou o arranque de rocha na ind stria mineira e em obras civis permitindo no primeiro caso atingir produ es nunca dantes poss veis e no segundo caso permitindo construir vias de comunica o mais rapidamente e reduzir dist ncia Os equipamentos
197. s qu micas exot rmicas s o tipific veis pelo seu car cter f sico qu mico e tamb m pelo tempo de reac o podendo ser catalogadas em combust es deflagra es e detona es A combust o define se como todo o tipo de reac es qu micas capazes de produzir em calor podendo estas manifestar cnama ou n o e que apresentam tempos de reac o muito lento A deflagra o um processo exot rmico em que a transmiss o da reac o de decomposi o se baseia principalmente na condutividade t rmica um fen meno superficial em que a frente de deflagra o se propaga atrav s do explosivo em camadas paralelas a uma velocidade baixa inferior a 1000 m s 45 Optimiza o do Desmonte numa mina a c u aberto com aplica o de Air Decks A Detona o um processo f sico qu mico que se caracteriza por grandes velocidades de reac o e pela forma o de produtos gasosos a elevadas temperaturas e press es Daqui decorre uma grande capacidade expansiva que no caso dos explosivos detonantes provoca enormes press es no maci o onde foi inserido o explosivo promovendo assim o rompimento daquele Nos explosivos detonantes a reac o transmitida por ondas de choque e n o por ced ncia de calor ou seja a velocidade das primeiras mol culas que se convertem em part culas gasosas t o abrupta que n o transferem calor umas as outras Por sua vez atrav s de choque deforma as mol culas produz aquecimento e uma expl
198. se e aprecia o Este trabalho pretende apresentar solu es com potencialidade de serem aplicadas em casos semelhantes e introduzir uma mais valia na rea de investiga o e desenvolvimento da rea mineira no que respeita ao Desmonte de rocha para minas a c u aberto Optimiza o do Desmonte numa mina a c u aberto com aplica o de Air Decks 2 INTRODU O A MINERA O PRINC PIOS B SICOS DA ACTIVIDADE MINEIRA 2 1 INTRODU O Existem v rios termos e express es nicas da Minera o que a caracterizam como dom nio t cnico Howard L Hartman 1987 importante desde j familiarizamo nos com a linguagem t cnica elementar deste cap tulo As defini es que seguidamente ser o apresentadas est o contextualizadas segundo a Terminologia apresentada por Thrust 1968 ou Gregory 1983 Tr s defini es b sicas est o intimamente relacionadas Mina uma escava o feita na Terra para extrair minerais Minera o a actividade ocupa o e ind stria que permite a extrac o de mineiras Engenharia de Minas a arte e a ci ncia aplicada aos processos de minera o e explora o das minas Do ponto de vista geol gico distinguem se os seguintes termos Mineral subst ncia natural geralmente inorg nica que ocorre na crusta terrestre e que apresenta uma composi o qu mica definida e caracter sticas f sicas pr prias Rocha um conjunto de minerais Do ponto de vista Econ mico a disti
199. ssa romper a rocha e desta forma apresentar bons n veis de fragmenta o e empilhar o material da melhor forma poss vel para ser carregado e transportado Para que isto suceda importante avaliar e quantificar qual o explosivo a ser utilizado Para uma boa elei o de um explosivo importante conhecer os par metros termoqu micos que interv m no processo de reac o Alguns dos par metros mais importantes s o a Press o o calor de explos o os balan os de oxig nio o volume de gases a energia dispon vel e a temperatura de explos o 4 5 1 PRESS O A press o o resultado do efeito expansivo dos produtos da reac o que se convertem em gases a altas temperaturas A agita o das part culas gasosas aumenta exponencialmente com o aumento da temperatura o que pelo facto de os gases se encontrarem confinados aumenta a press o e promove o rompimento 4 5 2 PRESS O DE DETONA O a press o que existe no plano CJ durante o movimento da onda de detona o Esta press o fun o da densidade do explosivo e do quadrado da velocidade VOD Nos explosivos civis varia entre 500 MPa e 1500 MPa 52 Optimiza o do Desmonte numa mina a c u aberto com aplica o de Air Decks A press o de detona o vastamente utilizada para comparar explosivos que aparentemente tem o mesmo comportamento mas por vezes apresentam caracter sticas que fazem com que a Velocidade de detona o seja ligeiramente diferente e
200. ssos e f runs da Industria extractiva A sua aplica o est nos dias de hoje a tornar se pr tica corrente nos EUA e na Austr lia nomeadamente nas explora es mineiras onde a actividade de desmonte suficientemente grande para permitir que para grandes volumes de desmonte se obtenha uma redu o de custo na ordem dos 30 Exemplos disso s o as explora es de ouro nos EUA 5 4 1 4 APLICA O NO CASO TE RICO PR TICO A aplica o de air decks neste trabalho est prevista para a interface geol gica que para os casos apresentados se encontra no fundo do furo O efeito que se pretende o apresentado na Fig 75 permitindo que o material devido s suas compet ncias mec nicas brandas se movimente do maci o descoes o onde est inserido Procura se desta forma preservar os teores e reduzir o consumo de explosivo 138 Optimizagao do Desmonte numa mina a c u aberto com aplicac o de Air Decks Fig 75 Esquema de aplicac o dos Air Decks e o efeito que promove no macico adaptado Power Deck Company O air deck permite criar na interface geologica uma zona de alta compress o que tem por objectivo redireccionar a propaga o da onda de choque e incrementar a energia no maci o onde efectivamente necess ria Desta forma conseguimos que a mistura dos teores no macico seja reduzida O aproveitamento das camadas geologicas horizontais neste caso concreto permite aumentar a efici ncia da aplica o dos
201. tagens no que diz respeito sua mobilidade que reduzida As vantagens que apresentam s o a sua utiliza o em condi es extremas do terreno e maior estabilidade do equipamento no momento de perfura o evitando assim erros de desvios dos furos Os equipamentos sobre pneus apresentam uma grande mobilidade no que diz respeito velocidade de desloca o e ao facto de serem mais facilmente manobr veis Na prospec o mineira a c u aberto comum a utiliza o de cami es de perfura o sobre rodas Em trabalhos em meio urbano para desmonte de pequenos blocos de rocha existem equipamentos que se adaptam a estas circunst ncias Estas duas categorias est o divididas da mesma forma em equipamentos ligeiros m dios e pesados que se diferenciam pelo tipo de bra o de perfura o no caso dos equipamentos sobre pneus e pelo tipo de martelo no caso dos equipamentos sobre rastos A escolha do tipo de bra o faz se em fun o da natureza do trabalho a realizar Por exemplo se em um determinado local tenho que realizar v rios furos que se encontram no mesmo enfiamento e a curtas dist ncias n o movimento a maquina para realizar os furos apenas executo a opera o de alongar o bra o de perfura o No caso do bra o fixo necessito sempre de movimentar o equipamento para realizar outro furo A ltima etapa de classifica o o tipo de martelo que depende do di metro de perfura o No caso dos equipamentos sobre rastos a cl
202. tical um di metro correspondente de 115 mm uma profundidade de 7 metros dos quais 1 metro corresponde a subfura o O n mero total de metros furados de 1862 m aos quais corresponde uma malha de perfura o de 3 2 3 7 m por furo o que perfaz uma rea de 11 84 m Globalmente o Bloco apresenta uma rea de 3149 44 m ao qual corresponde um volume total de perfura o de 22046 08 m O tempo m dio de perfura o para este Bloco ronda os 30 m h totalizando 62 07 h O elemento de perfura o utilizado um bit de bot es do tipo normal ver cap tulo 111 130 Optimiza o do Desmonte numa mina a c u aberto com aplica o de Air Decks Tabela 32 Par metros geomecanicos e caracter sticas da Perfura o Bloco VII Normal Valores Unidades q Densidade da rocha 2 50 g cm JPO 30 S JPS 50 E RMD 50 O IRS 7 8 SGI 13 3 Resist ncia a Compress o Simples 140 Mpa 2 Bl 74 75 5 CE Kg ANFO ton 0 30 FE 1 12 MJ ton N de furos 266 Di metro 115 00 mm Sec o do Diametro 0 0104 m Altura 6 00 m a Subfura o 1 00 m a Comprimento Total do furo 7 00 m 5 Metros de furac o 1862 00 m E MP 11 84 m furo rea Total 3149 44 m VP S subfura o 18896 64 m VP C subfura o 22046 08 m TMP 31 00 m h TFB 60 06 h 5 3 7 2 TEORES DO BLOCO O Bloco VII apresenta quatro categorias de teores Alto M dio Teor e material de escombreira Ganga identificadas na Fi
203. tinge Esta caracter stica tem especial relevo para as minas de carv o devido s elevadas quantidades de metano problema do gris Isto porque a altas temperaturas o gris pode inflamar As altas temperaturas podem ser controladas utilizando depressores de calor um exemplo que comum a incorpora o do cloreto de s dio A forma de c lculo da temperatura de explos o id ntica do c lculo da temperatura absoluta de uma combust o No caso de se conhecer a temperatura de explos o de cada produto da reac o esta pode ser apresentada em graus c lsius ou em Kcal kg A equa o representa se da seguinte forma T Qkv mc ce Equa o 23 Qkv Calor total libertado a volume constante mc Peso em Kg de cada um dos produtos da reac o 57 Optimiza o do Desmonte numa mina a c u aberto com aplica o de Air Decks ce Calor especifico a temperatura Te 4 6 EXPLOSIVOS Os explosivos industriais classificam se em dois grupos segundo a velocidade da onda de choque Os explosivos rapidos ou detonantes com velocidades entre os 2000 e os 7000 m s e os explosivos lentos ou deflagrantes com velocidades inferiores a 2000 m s Os explosivos de alta velocidade distinguem se pelo facto da onda de choque ser supers nica e constante Esta caracter stica garante que a detonac o se realiza ao longo de todo o explosivo o que permite a este tipo de explosivo possuir uma grande capacidade de fragmenta
204. to de vista t cnico s o considerados alguns par metros a morfologia da mina open pit a capacidade de armazenamento do material quer em escombreira quer nos dep sitos de min rio a capacidade dos equipamentos de explora o dumpers escavadoras equipamentos de perfura o e m o de obra Do ponto de vista econ mico abrangida a amortiza o do investimento da mina da lavaria e dos equipamentos entre outros factores Por outro lado existe um factor que interfere em todas as etapas de planeamento de uma 92 Optimiza o do Desmonte numa mina a c u aberto com aplica o de Air Decks mina assim com nas etapas seguintes que o valor intr nseco do min rio no mercado Esta fase do planeamento da explorac o designa se por planeamento de m dio prazo O planeamento da explorac o de longo prazo define a modelizac o do corpo mineral resultante das an lises geol gicas que s o realizadas no decorrer das etapas de curto prazo aproximando as o mais poss vel realidade Da mesma forma o projecto de engenharia que foi definido inicialmente no que diz respeito a volumes de massa mineralizada a ser explorada assim como a morfologia da mina v o sendo alterados e revalidados durante todo o processo de explorac o Esta fase do planeamento junta o que foi avaliado antes da explorac o da mina abrir com a realidade e as circunst ncias do quotidiano da mina durante a sua actividade O planeamento desenvolve se num ciclo
205. tores do tipo EZ Trunkline 258 primers do tipo Booster com a dura o do arranque de 1229ms Na Fig 64 apresenta se a configura o das liga es Fig 64 Bloco V Esquema de retardos de superf cie Em anexo apresenta se a sequ ncia de retardos de superf cie referente ao Bloco V motivado pelo facto da sua dimens o ser excessiva para o formato deste documento 5 3 6 BLOCO VI 5 3 6 1 CARACTER STICAS GEOMEC NICAS E ESQUEMA DE PERFURA O O Bloco VI apresenta uma geometria rectangular superf cie com apenas uma frente livre identificada na fig 24 por uma linha mantendo a mesma configura o geom trica em profundidade 123 Optimiza o do Desmonte numa mina a c u aberto com aplica o de Air Decks Frente Livre Fig 65 Bloco VI Esquema de Perfura o O Bloco VI apresenta as mesmas caracter sticas geomec nicas dos Blocos Il e III pelo qual apenas se apresenta na Tabela 29 No que respeita aos par metros para a perfura o o Bloco VI apresenta 253 furos com uma orienta o vertical um di metro correspondente de 115 mm uma profundidade de 7 metros dos quais 1 metro corresponde a subfura o O n mero total de metros furados de 1771 m aos quais corresponde uma malha de perfura o de 3 2 3 7 m por furo o que perfaz uma rea de 11 84 m Globalmente o Bloco apresenta uma rea de 2995 52 m ao qual corresponde um volume total de perfura o de 20968 64 m O tempo
206. transmitida pelo tubo de transmiss o n o reage com a coluna de explosivo A subst ncia reactiva n o afecta o inv lucro pl stico do tubo ocorrendo apenas a inicia o ao chegar ao detonador 61 Optimiza o do Desmonte numa mina a c u aberto com aplica o de Air Decks Este elemento de natureza n o el ctrica pelo que n o sofre qualquer tipo de influ ncia sob a ac o de radiofrequ ncias electricidade est tica cnama ou impacto Os tubos apresentam algumas caracter sticas que variam consoante o fabricante mas no global n o variam na sua estrutura Apresentam uma resist ncia trac o na ordem dos 20kg tem um coeficiente de estiramento na ordem dos 300 e a carga explosiva que contem no interior do pl stico de 14 5 mg m de tubo 4 6 2 2 DETONADORES E CONECTORES N O ELECTRICOS Os detonadores deste tipo s o compostos por uma c psula de alum nio que cont m no seu interior uma carga base de pentrite uma carga prim ria de nitreto de chumbo um elemento cil ndrico met lico onde de encontra a pasta de retardo um sistema de amortecimento da onda de detona o e um vedante de borracha semicondutor que permite apertar o tubo de transmiss o A carga base tem a fun o de iniciar o explosivo Normalmente estes detonadores t m pot ncia equivalente ao detonador n 8 A carga prim ria de nitreto de cnumbo recebe a energia da inicia o da coluna pirot cnica e transfere a carga base de pentrit
207. ue interferem na eleic o do Di metro do Furo Em primeiro lugar a geologia determinante em todo este processo pelo facto de ser o factor que n o conseguimos controlar Atrav s de um bom conhecimento da geologia do terreno poss vel identificar as propriedades f sico qu micas do maci o que ser objecto de arranque Em segundo lugar os objectivos do arranque que de uma forma geral est o relacionados com os n veis de fragmenta o pretendidos No caso mineiro importante boa fragmenta o em zonas de min rio ou seja onde se encontram os teores explor veis No entanto em zonas de recobrimento ou em zonas onde o material vai directamente para as 74 Optimiza o do Desmonte numa mina a c u aberto com aplica o de Air Decks escombreiras o grau de fragmenta o tem que ser o suficiente para n o interferir negativamente no sistema de carga e transporte Em terceiro lugar as dimens es do maci o que se pretende desmontar e a configura o das cargas explosivas que se pretende colocar no furo Este ultimo factor em algumas circunst ncias pode ditar o dimensionamento do di metro do furo ou seja inverter a situac o Por ultimo o controlo de custos de perfurac o e arranque A base da explorac o adaptar as compet ncias t cnicas de explorac o ao seu custo operativo O di metro de perfurac o interfere em grande medida com os custos de perfurac o Os di metros de perfura o de pequenas dimens e
208. um ANFO com maior resist ncia gua Akvanol por Nitro Nobel que aumentou a versatilidade da aplica o do explosivo Os grandes desenvolvimentos do arranque de rocha ocorrem nos s culos XIX e XX com especial nfase para o aproveitamento das caracter sticas f sico qu micas da nitroglicerina e as descobertas e inven es a que fica associado Alfred Nobel 4 2 INTRODU O Os materiais explosivos s o misturas de subst ncias em estado l quido s lido ou gasoso que atrav s de uma reac o qu mica de oxida o redu o s o capazes de se transformar em frac es de micro segundos em produtos gasosos e condensados cujo volume inicial convertido numa massa de gases em condi es de altas temperaturas e press es Os explosivos civis s o misturas de subst ncias redutoras e oxidantes que devidamente activadas originam reac es exot rmicas extremamente r pidas e quimicamente est veis No final da reac o estar formado quase instantaneamente um volume de gases que nas condi es PTN evidencia grandeza 1000 a 10000 vezes superior do volume originalmente ocupado pelo explosivo Os fen menos f sicos que resultam da reac o exot rmica provocada pela activa o da carga explosiva s o aproveitados para romper materiais rochosos por meio de procedimentos espec ficos que se denominam T cnicas de Arranque de rocha 4 3 TIPOS E CARACTERISTICAS DAS REAC ES QU MICAS Os processos de reac e
209. ura e da oferta nomeadamente do mercado em que est inserido A Tabela 48 Optimiza o do Desmonte numa mina a c u aberto com aplica o de Air Decks apresenta o custo para os 3 blocos respectivamente 641 furos com um custo global de 26 922 00 Tabela 48 Resultado Econ mico da aplicac o de Air Decks ao fim de um ano de produgao Aces pom core Cones Custo anoni Poupan a Anca Normal 77 332 68 927 992 11 26 922 00 183 460 15 Tipo Ill 59 384 16 712 609 96 Se considerarmos que a produ o mensal corresponde a um custo de 77 332 68 e que anualmente temos um custo de desmonte de 927 992 11 apenas nos blocos de 127 mm de di metro a poupan a anual ronda os 188 460 15 Com a aplica o da modifica o do Tipo Ill poupamos aproximadamente ao longo do ano 20 dos custos globais de desmonte 5 5 2 22 FASE DE MODIFICA ES A 2 fase de modifica o pretende dar a conhecer outro tipo de altera es que s o poss veis de realizar para melhorar a efici ncia do processo de desmonte mas de car cter qualitativo Estas altera es visam apenas determinado tipo de blocos que possibilitam as altera es propostas 5 5 2 1 MODIFICA O BLOCO III O bloco Ill apresenta uma configura o de teores que permite realizar algumas altera es no que respeita configura o do diagrama de fogo Deste modo e visualizando o bloco Ill podemos perceber que este ap
210. varie substancialmente a press o de detona o A press o de detona o pode ser traduzida por uma equa o baseada na teoria hidrodin mica em kbar da seguinte forma PD pe VOD W 1078 Equa o 11 PD Press o de detona o kbar pe Densidade do explosivo em g cm VOD Velocidade de detona o em m s W Velocidade de produtos da reac o 107 Factor de convers o O plano CJ como j foi referido anteriormente n o est tico movimentando se muito rapidamente enquanto a velocidade dos produtos W apresenta um desfasamento considerado quatro vezes inferior a velocidade de detona o Por isto W VOD 4 Equa o 12 Desta simplifica o obtemos a seguinte equa o VOD PD pe SOM 1075 Equa o 13 No entanto o valor constante da velocidade dos produtos da reac o uma aproxima o te rica Na realidade este valor varia consoante os componentes do explosivo entre 4 2 e 4 5 m s Este c lculo comum para explosivos de m dia e alta densidade 53 Optimiza o do Desmonte numa mina a c u aberto com aplica o de Air Decks VoD 1073 PD pe Equa o 14 4 5 3 PRESS O DE EXPLOS O A press o de explos o a press o dos gases produzidos pela detona o quando estes ainda ocupam o volume inicial do explosivo antes de qualquer expans o Do ponto de vista emp rico considera se que a press o de explos o representa 50 da press o de detona
211. vo 160 Fig 83 Bloco VII as linhas a tracejado correspondem aos limites ap s pega de fogo das zonas de mistura de teores it Aids 161 Fig 84 Bloco VII a tracejado vermelho as duas pegas de fogo a realizar 162 xix Optimiza o do Desmonte numa mina a c u aberto com aplica o de Air Decks NDICE DE TABELAS Tabela 1 Fases de valoriza o de uma mina ceeeeeeeeeeeeeeeeeaaeeeeeeeeeeeeeeeaaaaeees 8 Tabela 2 Opera es principais de um ciclo Produtivo numa Explora o C u Aberto SUbterr nea sacas ss feed A vase Aa deed SERASA FDA O Pera iara sam 19 Tabela 3 Rela o entre os di metros das varas o di metro das brocas e o comprimento do furo aconselh vel L pez Jimeno 2003 oooooooocccccccccccocoooncccnonononononanonnncnnnonnnnnannnnnncnnnnnnnn 37 Tabela 4 Vida til de elementos de perfura o a c u aberto com martelo cabe a Atlas Tabela 6 Tipos de explosivos industriais segundo a sua composi o t pica adaptado Manual de Perforacion y Voladura de Roca Lopez Jimeno 20037 59 Tabela 7 Tipos de Detonadores EZ Det DYNO Nobel eternas 64 Tabela 8 Tipos de conectores EZ Trunkline DYNO Nobel ooccccccccccnccccccccccnnnccccccnnnos 65 Tabela 9 Rela o entre a altura das bancadas e o afastamento face livre para di metros de Perfura o Raz o de Rigidez R R adaptado
212. volume de material que se desmonta em duplicado traduz se numa redu o de tempo muito significativa Para os tr s blocos obteriamos uma redu o de fura o de 23 74 horas ou seja para um m s de fura o poupar amos mais de um dia de trabalho til sem paragens Ao longo de um ano de trabalho poupar amos 359 4 horas de fura o efectiva A quantidade de explosivo neste caso reduzida em 12170 35 kg Ao longo de um ano a redu o do consumo ser em termos m dios de 146044 2kg 5 5 1 9 AN LISE ECON MICA DO COMPORTAMENTO DAS MODIFICA ES TIPO III A an lise dos custos com a aplica o de aplica o de air decks est presente nas Tabela 46 Tabela 47e Tabela 48 Para os tr s blocos em discuss o a poupan a anual respectiva perfura o de 40 129 que justificada pela elimina o total da subfura o Tabela 46 Compara o de custos Tipo Normal vs Modifica o Tipo III 14 604 175 253 Os custos de explosivo apresentam um valor de 175 253 Este valor justificado pelo ajuste dos par metros as necessidades do desmonte aplicac o do air deck e tamb m redugao dos metros furados Tabela 47 Custo estimado do consumo de Air Decks ea asoe 220 26 322 00 A aplicac o dos air decks tem um custo associado ao produto e a sua aplicac o no terreno O valor unit rio apresentado uma estimativa No entanto este valor est sujeito a altera o da lei da proc

optimização do desmonte numa mina a céu aberto com aplicação

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