Lavra de Mina Subterrânea

Transcrição

1 Lavra de Mina Subterrânea Descrição de Métodos de Lavra Subterrânea Para corpos de média/baixa inclinação Lavra por frente longa Longwall mining

2 Sumário Generalidades Definição Aplicabilidade Desenvolvimento Lavra; equipamentos Variante: shortwall Vantagens e desvantagens Comentários

3 MÉTODOS DE LAVRA SUBTERRÂNEA Para baixo mergulho Câmaras e pilares (room and pillar) Frente longa (Longwall) Alargamentos abertos: lavra frontal (breast stoping) 3

4 MÉTODOS DE LAVRA SUBTERRÂNEA Para baixo mergulho Câmaras e pilares: encaixante resistente, baixas profundidades Longwall: material brando, regularidade de espessura Lavra convencional (cíclica) ou contínua 4

5 Lavra por frente longa - longwall Definição lavra integral, com desmonte em uma face contínua, abrangendo toda a extensão da área a ser lavrada, em avanço ou em recuo, com ou sem abatimento.

6 Longwall Aplicabilidade - somente a corpos acamadados (sedimentares), - pequena a média espessura, mas uniforme; - pequeno mergulho ou planos, de grande altura; - grande extensão horizontal, - profundidade a partir de 300m até 1600m; - encaixante deformável e homogênea, - minério pelo menos auto-suportante.

7 Aplicabilidade Pode ser utilizada para a lavra de: - rocha dura, sem abatimento (ex. minas de ouro da África do Sul) - ou de carvão (80% das minas), com a utilização dos conjuntos mecanizados para lavra por longwall (cortadeira, transportador de frente e suporte auto-marchante).

8 Desenvolvimento sistema de galerias de transporte (duplas ou triplas), próximas entre si, com cerca de 100 a 200m de comprimento, para material e pessoal, com subida face livre para iniciar desmonte. Frentes de até 450m comprimento;

9 MÉTODOS DE LAVRA SUBTERRÂNEA Para baixo mergulho Lavra por frente longa Maquinário concebido exclusivamente para o método 9

10 MÉTODOS DE LAVRA SUBTERRÂNEA Para baixo mergulho Lavra por frente longa Planta Área abatida ventilação entrada de ar carvão 10

11 Lavra arranjo longitudinal para corpos de pequena espessura; arranjo transversal para espessura a partir de 30m; exige rigoroso controle do contato. descendente; subníveis normalmente de 8 a 15m; rocha superior (capa) deve seguir a extração do minério; furos longos, em leque ou paralelos.

12 Lavra Rocha dura (20%) - rafa de cerca de 1,5m de profundidade ( perfuração, desmonte, equipamentos manuais (pequeno espaço disponível). Para carvão, potássio etc, - mecanização quase completa, cortadeira (plow ou shearer) ou minerador contínuo, transportador de frente (de corrente) ou scraper e suporte auto-marchante no realce; manuseio com transportador de correia e shuttle car (carro transportador) nas galerias de transporte (head gates). Estudos para uso de minerador contínuo em rocha dura.

13 Cortadeiras plow - de cabo sem fim, com correntes movidas por motores montados em uma extremidade da face, é empurrada através da face; usada para camadas mais brandas e menos espessas, gera menor quantidade de finos,mais utilizada na Europa e nos EUA; shearer - um ou dois tambores que trabalham sobre o transportador de frente,usadas principalmente na Austrália; corte da face pode ser bidirecional (para cima e para baixo) ou unidirecional (de uma extremidade a outra).

14 Lavra em avanço Longwall - menor desenvolvimento prévio. Lavra em recuo entradas simples usadas apenas por um painel, mais barata, mais rápida, requer menos mão-de-obra. Alternada

15 MÉTODOS DE LAVRA SUBTERRÂNEA Para baixo mergulho Lavra por frente longa Cortadeira e suporte automarchante 15

16 Longwall Vantagens e desvantagens grande produtividade (maior em subsolo), grande recuperação na lavra; custo de manutenção elevado (tempo de transferência de equipamentos de um painel para outro), alto custo de investimento ou de capital.

17 Comentários Esse método tem provado ser mais eficiente que câmaras e pilares, com recuperação de cerca de 75%, mas o equipamento é mais caro e não pode ser usado em certas circunstâncias geológicas. Com o avanço da lavra, são instalados parafusos de ancoragem para evitar o colapso, apenas nas aberturas principais, praticando-se o abatimento nos painéis, atrás dos suportes ( 2008).

18 Variante: Shortwall Lavra de blocos de menos de 100m de largura (45 a 60m), 1,2m de espessura, 13 a 27m de largura, em recuo; Apesar da grande expectativa, o método não correspondeu; É um método mais flexível, de produtividade menor, com arraste de material por shuttle car.

19 Lavra por frente longa (Longwall) 80% desmonte com mineradores contínuos (Corte escavação); Carregamento: transportadores de correntes que operam junto à face. Transporte: Correias transportadoras ou shuttle cars dispostos nas travessas. Segurança: suportes automarchantes.

20 Equipamentos de Longwall Suporte hidráulico auto-marchante(powered support): pode suportar de 240 a 480tf, no deslocamento mecânico, existe um cilindro horizontal que, num movimento avança a calha do transportador de frente, noutro avança o suporte (Silveira, 1987); existe o avanço por controle remoto (Dias, 2004) ou eletrohidráulico; 89% dos suportes usados são do modelo shield ( Conjunto mecanizado teve seu apogeu nas décadas de 50 e 60 sec XX (Pereira, sd). Cortadeira (cutter) - 50 a 90m/h, cabeças de corte fixas ou montadas sobre um braço oscilante; Transportador de frente (de corrente) recebe fragmentos desagregados e arrasta até estação de transferência para transportador de correia, material é transferido aos silos e estações de carregamento dos esquipes;

21 Equipamentos de longwall Shuttle car - carro transportador, veículo com sistema próprio de descarga, geralmente sobre pneus, movido a diesel ou eletricidade, usado para receber minério ou carvão do minerador contínuo ou do carregamento e transferi-lo para um ponto de carregamento em subsolo, como um alimentador-fragmentador, um sistema de trilhos ou de correia transportadora ( Acidentes recentes levaram a se projetar espaço na mina para rodarem de 4 a 6 equipamentos atrás de um minerador contínuo (

22 Equipamentos Flexible conveyor train (FCT) x shuttle car (ou battery hauler) Moden et al., 2009: com FCT o material pode ser passado diretamente para a correia; FCT é adaptado à traseira do minerador contínuo; silo + rompedor + correia + ponto de descarga; 0,38m/s 38 a 152m comprimento Controle remoto

23 Longwall Estudos de caso: Inversão de drenagem natural resultante da subsidência associada à lavra de trona pelo método de longwall, nos EUA; Subsidência também nas minas de potássio na região D Alsace, na França, Subsidência em minas de carvão na Inglaterra.

24 Estudos de caso 1. Mina de fosfato Abu-Tartur, Egito Previsão da subsidência final e da importância da subsidência dinâmica Dados coletados em 1 ano, profundidade 150m - > modelo matemático Painel longwall, 500mx60m, altura 2,3m, avanço 0,63m/turno, pilar lateral 30m Verificadas taxas de 0,8m/ano (leituras semanais, mensais); Erro 1,8% (2º. Ano) -> 7,3% (14º.ano). (Imbaby, 1995) 2. Mina na Índia Observações: dados descontínuos + característica irregular de abatimento -> decisões ruins -> acidentes e perdas de produção Fizeram analise em tempo real (Tadisetty et al., 2006)

25 Exemplos de uso: Longwall - lavra de carvão e de potássio para profundidades maiores do que 300m; uso em mineração de ouro em rocha dura (20%), com pilares artificiais; experimentalmente foi usado na lavra de carvão, Mina do Leão, CRM, no RS, Austar (Austrália), Appin Colliery (Austrália), Svea Nord (Noruega), Dartbrook (Alemanha), Gottelborn (Alemanha), Mimosa (México), Southern Coalfield (Austrália), Springvale (Austrália), Twentmile (EUA), - carvão, Alsace (França) potássio, Gordonstone (Austrália), Western Deep (África Sul), Wyoming Trona (África do Sul) ouro e potássio.

26 Minas do Leão CRM (RS) Mina Leão I 1963/2002 poço de 125m, abandonada pelo alto custo; Mina Leão II arrendada pala Carbonífera Criciúma (2002/2032), túneis inclinados, silo subterrâneo, poço de ventilação 220m. (pt.wikipedia.or, 2009)

27 Longwall Tabela I Minas que utilizam o método Longwall Fonte:Underground Coal Mining. Disponível em: 54/sec6.htm, acessada em 2008

28 Referências Bibliográficas Cummins e Given. SME Mining Engineering Handbook, pp a Brady e Brown, Rock Mechanics for Underground Mining, p Enciclopédia Britannica, pp ; Dias, Solanno Fabricius Cabral. Comunicação pessoal Engineering and Mining Journal, june 2008, pp Germani, D. Lavra: comparação entre os métodos usados no Brasil e no exterior. Brasil Mineral, n. 220, pp Hartman, H. L. Introductory Mining Engineering, John Wiley, p Hartman, H. L. SME Mining Engineering Handbook, pp Hibbert, C. Let s talk longwall. Mining Perspectives for both worlds, v. 9, n. 1, pp Hustrulid, W. A. Underground Mining Methods Handbook, pp Maia, J. Notas de Aula Mineração IV, UFOP, pp. 91/ P&H. Comunicação na Semana Integrada de Engenharia. UFOP Silveira, T.; Amigo, J. E. S. Lavra por longwall. IBRAM. 16pp. Silveira, T.; Girodo, A. C. Métodos e equipamentos de mineração com vistas à melhoria da produtividade. IBRAM, pp Sydell, M. Thiess to pack a punch at Oaky Creek. Australian Mining, v. 88, n. 9, p

29 Referências Bibliográficas Coal & Safety Journal, n. 29, 2006, disponível em <brain-jcoal.info. Moden, Dixon-Hardy e Ediz. International Mining Congress, Turquia, pp Villas Bôas, R. C.; Beinhoff, C. Indicators of sustainability for the mineral extraction industry, pp Salvadoretti, P.; Kurcewicz, J. A.; Koppe, J. C.; Costa, J. F. C. L.; Pereira, S. P. Simulação de produção de conjuntos mecanizados em mina subterrânea de carvão, Mina Esperança, Treviso/SC. Congresso Brasileiro de Mina Subterrânea Pereira, Sandro Pinzon. Simulação de produção em mina subterrânea por conjuntos mecanizados Silveira, T. Técnicas de Sustentação em Minas Subterrâneas, UFOP Dicionário Websters, Tasetty et al., Rock Mechanics and Rock Engineering, v. 39, n. 4, Gauna et al., 27 th US Symposium on Rock Mechanics