Otimização da Fragmentação e Minimização de Vibrações por Mudanças no Grau de Liberdade e Sequenciamento do Desmonte de Carvão no RS

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Valentina Aragão Lacerda
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1 Otimização da Fragmentação e Minimização de Vibrações por Mudanças no Grau de Liberdade e Sequenciamento do Desmonte de Carvão no RS Vitor L Rosenhaim João F. L. Feijó Copelmi Mineração, Ltda Enrique Munaretti Jair Koppe UFRGS

2 Introdução Iniciou operações em 1883; Operação em Strip Mining; Duas minas em operação: Mina B3; Mina do Cerro; Outros projetos: Mina do Calombo; Mina do Seival;

3 Mina B3 Mina do Cerro Mina do Calombo Mina do Seival

4 Mina B3 Produção ROM t Movimentação m 3 Desmonte m 3

5 Objetivos da Otimização do Desmonte de Rochas Padronizar a operação: Determinar planos de fogo específicos: Material / Camada; Melhorar fragmentação; Reduzir vibração e ruído; Custos;

6 Limite Cava Futuro Limite Cava Atual Limite Cava Etapa Inicial 100 m 300 m 450 m

7 Geologia Vegetal (0,50 m) Argila Vermelha (3 m) Argila Amarela (10 m) Escavado Mecanicamente Siltito (25 m) Detonado Escavado Mecanicamente Carvão (0,30 m) Siltito (13 m) Carvão (1,7 m) Siltito (0,50 m) Carvão (2,5 m) Detonado Siltito (2,5 m) Carvão (2,3 m)

8 Características Desmonte Tradicional Desmonte confinado ou preso ; Baixa Razão de Carga 70 g/m 3 à 180 g/m 3 ; Baixo Grau de Liberdade superfície como única face livre; Camadas de carvão desmontadas individualmente para facilitar seletividade; Profundidade de furos entre 1,5 e 5,3 metros. Furos verticais

9 Malha perfuração: 3,7 x 4,3 m no estéril; 3 x 3,5 m no carvão; Diâmetro furo de 76 mm (3 polegadas) Tipo de Amarração Serpentina 1 furo por espera máximo furos > 4 m profundidade; 2 a 4 furos por espera furos < 4 m profundidade; Utilização de um tempo de retardo entre furos;

10 Etapa Inicial: Caracterização do Desmonte Acompanhamento das detonações; Perfuração Carregamento Ligação Analise dos planos de fogo; Monitoramento de vibração e ruído; Construção da equação de atenuação de onda sísmica.

11 Face livre / Material Detonado Amarração em serpentina Estopim Estopim Face livre / Material Detonado Vídeo

12 Problemas Encontrados Repé, necessidade de nova perfuração da porção inferior do desmonte; Fragmentação inadequada, muitos matacos ; Ultralançamento de material; Ruído elevado; Tempo total de duração do desmonte muito longo.

13 Alteração Proposta ao Plano de Fogo Melhor Sequenciamento do Fogo: Fundamental para bom desempenho do desmonte; Melhor aproveitamento de energia liberada Pouca energia perdida para o maciço como vibração Pouca energia perdida para a atmosfera na forma de ruído Ultralançamento, etc.

14 Sequenciamento em Paralelo Estopim Face livre / Material Detonado Linha de Controle / Base Vídeo

15 Características Amarração em Paralelo Maior grau de liberdade 2 faces livres: Superfície, e Bancada. Possibilita o uso de retardos com tempos diferenciados: furo a furo, e entre linhas (linha de controle). Maior número de furos por espera Maior carga máxima por espera;

16 Vantagens Observadas Melhor aproveitamento da energia durante detonação; Eliminação de repé ; Melhor fragmentação do material = aumento produção escavadeiras; Redução dos níveis de vibração e ruído; e Tempo total de detonação; Permitiu o aumento da malha de perfuração; 4 x 5 m no estéril; 3 x 4 m no carvão; Aumento na profundidade dos furos, 3,5 a 6,5 metros; Razão de Carga: 80 g/m 3 à 280 g/m 3 ;

17 Sequenciamento em Diagonal Estopim Face livre / Material Detonado Linha de Controle / Base Vídeo

18 Características Semelhantes a do sequenciamento em paralelo : Maior Grau de liberdade Possibilidade do uso de retardos com tempos diferenciados: Maior número de furos por espera = maior carga máxima por espera. Benefícios: Melhor controle fogo Fragmentação; Lançamento material (ultralançamento) Redução Níveis de vibração e ruído; Custos;

19 Estudo de Atenuação de Onda Sísmica Monitoramento de vibração e ruído feito a distâncias variadas das detonações; Analise do decaimento das intensidades de vibração e ruído com a distância; Para cada alteração feita no plano de fogo Sequenciamento de fogo; Malha, afastamento e espaçamento; Combinação de retardos. E é obtida uma equação de atenuação de onda sísmica

20 IDEAL Sismógrafos Detonação

21 Realizado Avanço Corte

22 Equação da Atenuação de Onda PPV = a * DE b PPV - Velocidade da partícula de pico; DE - Distância escalonada; a - Fator de confinamento mede a intensidade de energia sísmica que é transferida para o maciço rochoso e que se propaga para longe da detonação; -b - Ângulo da reta relacionado a geologia através qual a onda se propaga e é uma medida do decaimento da intensidade da velocidade de partículas com a distância;

23 Velocidade de Partícula, PPV (mm/s) Gráfico de Atenuação de Onda Sísmica PPV = 400 DE -1,37 R² = 0, PPV = 434 DE -1,56 R² = 0,80 1 0, Distância Escalonada (m/kg 0,5 )

24 Velocidade de Partícula, PPV (mm/s) 1000 Serpentina PPV = DE -2,02 R² = 0, x 50 ms (P) PPV = DE -1,69 R² = 0,88 25 x 42 ms (P) PPV = DE -1,83 R² = 0,88 30 x 60 ms (P) PPV = 565 DE -1,52 R² = 0,82 Serpentina 30x50 ms (P) 30x60 ms (P) 30x60* ms (P) 25x42 ms (P) 30x30 ms (D) 1 30 x 60* ms (P) PPV = 630 DE -1,60 R² = 0,82 30 x 30 ms (D) PPV = 395 DE -1,55 R² = 0,83 0, Distância Escalonada (m/kg 1/2 ) (P) Paralelo (D) Diagonal

25 Carga máxima por espera Sequenciamento Carvão Siltito Média Máximo Média Máximo Serpentina x50 ms paralelo x42 ms paralelo x60 ms paralelo x60* ms paralelo x30 ms diagonal Fatores da equação onda sísmica Sequenciamento Confinamento Decaimento Serpentina ,02 30x50 ms paralelo ,69 25x42 ms paralelo ,83 30x60 ms paralelo 565-1,52 30x60* ms paralelo 630-1,60 30x30 ms diagonal 395-1,55

26 Velocidade de Partícula, PPV (mm/s) Siltito 3,7 x 4,3 m - 30x60 ms (P) 4 x 5 m - 30x60 ms (P) 4 x 5 m - 30x30 ms (D) 3,5 x 5,5 m - 30x30 ms (D) 3,5 x 6 m - 30x30 ms (D) 3,7 x 4,3 m - 30x60 ms (P) PPV = 248 DE -1,17 R² = 0,95 4 x 5 m - 30x60 ms (P) PPV = 1029 DE -1,67 R² = 0,97 4 x 5 m - 30x30 ms (D) PPV = 508 DE -1,54 R² = 0,93 3,5 x 5,5 m - 30x30 ms (D) PPV = 787 DE -1,73 R² = 0,99 3,5 x 6 m - 30x30 ms (D) PPV = 1472 DE -1,87 R² = 0,93 0, Distância Escalonada (m/kg 0,5 ) (P) Paralelo (D) Diagonal

27 Velocidade de Partícula de, PPV (mm/s) Carvão x 3,5 m - 30x60 ms (P) 3 x 4 m - 30x60 ms (P) 3 x 3,5 m - 30x30 ms (D) 3 x 4 m - 30x30 ms (D) x 3,5 m - 30x60 ms (P) PPV = 234 DE -1,34 R² = 0, x 4 m - 30x60 ms (P) PPV = 180 DE -1,28 R² = 0, x 3,5-30x30 ms (D) PPV = 163 DE -1,39 R² = 0,92 3 x 4 m - 30x30 ms (D) PPV = 130 DE -1,30 R² = 0,94 0, (P) Paralelo (D) Diagonal Distância Escalonada (m/kg 0,5 )

28 Ruído (db) Ruído Serpentina Ruído = 201 DEc -0,11 R² = 0, x 60 ms (P) Ruído = 157 DEc -0,07 R² = 0,37 30 x 60* ms (P) Ruído = 155 DEc -0,07 R² = 0,38 30 x 50 ms (P) Ruído = 178 DEc -0,10 R² = 0,33 25 x 42 ms (P) Ruído = 164 DEc -0,08 R² = 0,31 Serpentina 30x50 ms (P) 30x60 ms (P) 30x60* ms (P) 25x42 ms (P) 30x30 ms (D) x 30 ms (D) Ruído = 165 DEc -0,09 R² = 0, Distância Escalonada Cubica (m/kg 1/3 ) (P) Paralelo (D) Diagonal

29 Custos Redução: 6 % R$ / m 3 desmontado; 13,5 % R$ / t rom; Aumento: 24 % produção 28 % razão de carga (g/m 3 )

30 Conclusões Melhor aproveitamento da energia dos explosivos na fragmentação; Aumento de produtividade das escavadeiras Eliminação do repé; Redução dos níveis de vibração e ruído inerentes às detonações, devido a: Utilização de combinações distintas de tempos de retardo; Melhor alivio do fogo com o aumento do grau de liberdade; Aumento na carga máxima por espera;

31 Economia no custo da operação Aumento da malha de perfuração; Profundidade de furos;

32 Obrigado!

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