apostila de lavra subterrÃ¢nea

5/28/2018 Apostila de Lavra Subterrnea

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Apostila de Lavra Subterrnea

by Jlio Czar

Recife, 21 de maio de 2008


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DESENVOLVIMENTO SISTEMTICO

Elementos estruturais envolvidos:

- Poos, tneis, plano inclinado, galerias principais, transversais, acesso produo,chamins, passagens de minrio, passagem de material de enchimento, etc.

Definio: servios mineiros empreendidos para facultar a lavra de uma jazida.Constituem a terceira fase da minerao:

Prospeco => Explorao => Desenvolvimento => Lavra

Finalidade:preparao para a lavra; servios necessrios para sua eficincia e segurana:

vias de acesso, transporte, ventilao, esgotamento de gua, diviso do corpo em unidadesde desmonte, depsitos e silos, etc.

Freqentemente os desenvolvimentos ocorrem simultaneamente lavra e podempossuir caractersticas exploratrias do corpo mineral;

Explorao => desenvolvimento: basta que o corpo esteja convenientemente exploradoe que se conheam suas caractersticas (potncia, mergulho, distribuio de teores, etc);

A lavra iniciada to logo o desenvolvimento esteja suficientemente adiantado parapermitir os trabalhos de explotao, ou seja: foi atingida a frente de lavra, foramconstrudas as vias de transporte dos produtos, existe ventilao adequada. O incio dalavra importante para amortizar os investimentos no desenvolvimento da mina;

Os acessos geralmente so de dimenses maiores e mais regulares que as aberturasexploratrias e normalmente so locados no estril.

Tipos de desenvolvimento:

- Cu aberto ou subterrneo;- Prvios ou simultneos lavra;- Sistemticos ou supletivos;- Produtivos ou obras mortas;- Puros ou exploratriosDesenvolvimento sistemtico:

Executado em coordenao com o mtodo de lavra escolhido e com a produo diriavisada;

Prover acesso aos vrios horizontes da jazida (para desmonte; transporte de materialdesmontado; entrada de pessoal, equipamentos e materiais; passagem dereenchimento; ventilao; esgotamento; etc);


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Dividir o corpo de minrio em unidades de desmonte; Prover aberturas ou depsitos (para manobras, colocao de guinchos, bombas,

transferncia de minrio, oficinas subterrneas, refeitrios, chutes, etc.)

2 grupos principais de servios:

- Vias principais de acesso- Desenvolvimento lateral (ligao das vias principais de acesso e os demais servios

mencionados Ex: travesses)

Desenvolvimento supletivo:

Ditado por convenincias locais; Pode resultar de imposio (Ex: necessidade de proviso de entrada para enchimento,

ventilao, esgotamento, etc).

Quando executar? O desenvolvimento s dever ser iniciado aps a obteno da concessode lavra e da imisso de posse da jazida.

Desenvolvimento x Lavra

H um desenvolvimento simultneo, acompanhando a lavra da jazida (sistemtico) amedida das convenincias e imposies locais (supletivo) Pode ser sistemtico ousupletivo. O desenvolvimento s cessa com a prpria lavra.

Na minerao subterrnea os acessos principais costumam ser prvios mas h sempredesenvolvimentos que ocorrem paralelamente lavra.

A importncia do desenvolvimento grande pois o mesmo afeta diretamente o custo deproduo, aprodutividadealcanada nos realces e a segurana e higienena lavra.

Desenvolvimentos principais (vias de acesso e algumas subsidirias): Condicionados pelos princpios fundamentais da lavra mas oferecem certa

flexibilidade quanto aos mtodos de lavra: vrias mudanas so possveis com aevoluo da lavra aps a abertura dos acessos.

Em alguns casos impossvel a mudana no que se refere s divises das unidades dedesmonte, traado das centrais de transporte, transferncias, chutes, etc.

Os acessos dependem da produo diria planejada, meios de transporte utilizados,veculos em circulao no subsolo, equipamentos empregados na lavra, etc.

Em lavra subterrnea a adaptao muito difcil e onerosa, quase sempre impondo aconstruo de novos acessos.

Finalidades do desenvolvimento sistemtico

- Acesso jazida(poos, galerias principais, planos inclinados, tneis);


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- Penetrao at encontrar o corpo mineral a ser lavrado (poos cegos, galeriasestreitas);

- Fracionamento da jazida em vrios setores de produo (galerias de nvel, galeriasprincipais).

Vias de acesso

So desenvolvimentos bsicos que permitem atingir a jazida em um ou vrios horizontes eo escoamento das substncias teis desmontadas. Normalmente requerem complementaopor desenvolvimentos subsidirios.

Ex: Tnel => acesso direto a um nico nvelPoo => acesso direto a vrios nveis

Em muitos casos a finalidade de uma via de acesso apenas ventilao ou esgotamento (viade acesso subordinada).

Tipos de acesso:

a) Terrenos planos ou pouco inclinados1) Corpos verticais ou horizontais => poo vertical2) Corpos inclinados => poo vertical (lapa, capa ou transio); poo composto

(vertical seguido de parte inclinada obsoleto)

b) Terrenos acidentados- Poo vertical (lapa, capa, transio, no minrio)- Plano inclinado (lapa, capa, no minrio)- Tnel (cabeceira, travessa)

Rampas helicoidais acesso supletivo de homens e equipamentos descidos e subidosem nibus e caminhes.

Nmero mnimo de acessos em funo da segurana e ventilao: 2 (dois), s vezes 1acesso destinado somente ventilao. Freqentemente h vrios acessos importantesda mesma natureza ou de tipos diferentes.

Tendncia mais recente: descer minrio para um nvel inferior atravs de cadas deminrio (ore passes) onde o mesmo britado, escoado por correias transportadorasatravs de plano inclinado, mesmo em terrenos planos e corpos horizontais (desde queno muito profundos).

Escolha do tipo de acesso

1) Preliminarmente: jazida est explorada ou no?


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2) Os acessos sero traados no estril ou no minrio?No minrio:- servios fornecem material til que pode minorar as despesas envolvidas- material geralmente mais macio que encaixantes (escavao mais barata)- necessidade de deixar pilares de proteo no minrio- ficam sujeitos interferncias ocasionadas durante a lavraNo estril:- galerias podem ser mais retas e menos extensas (transporte mais rpido)- so mais regulares e evitam imobilizao de minrio em pilares laterais- a regularidade favorece muito a ventilao- os greides so mais uniformes -> menor custo de manuteno- maior facilidade de execuo de chutes para o minrio- requerem travessas para atingir o minrio nos pontos desejados3) Tnel X Poo verticalOpo depende das condies topogrficas locais e profundidade do minrio.

Tnel:- execuo mais rpida e mais barata que os poos verticais- servem de drenagem dos terrenos mais altos- no requerem guinchos nem torres de extrao- prospectam as rochas encaixantes (tneis-travessa)- podem facilitar o transporte para o exterior da mina (emprego de veculos pneumticos,

correias transportadoras, cabos sem fim, tubulao de polpa, carros de mina, comgrande flexibilidade de meios).

- Para extrao de minrio em nveis inferiores ao tnel so necessrios guinchos (aabertura de casas de guincho em subsolo muito cara)

Poo vertical:- mais curto do que o tnel- conservao mais barata- velocidade de transporte maior- possui maior capacidade especfica de transporte (ton extravel/m2de seo vertical)- deve-se evitar terrenos desfavorveis (depresses, drenagem, etc) H casos de tneis supletivos para ventilao, drenagem, etc => ditos4) Poo vertical X Plano inclinadoA tendncia atual pende para o poo vertical a menos que possam ser utilizadas correiastransportadoras ou no caso de corpos pouco inclinados e a baixa profundidade.

Caso especial de rampas helicoidais para acesso de grandes equipamentos em minassubterrneas altamente mecanizadas.


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Fatores determinantes:

- profundidade a atingir- mergulho da jazida- extrao diria de minrio e necessidades de material e pessoal- prazo disponvel para execuo do acesso- natureza do terreno a atravessar- disponibilidade de recursos financeiros e tcnicos- ocorrncia de gua- tradio local e mo-de-obra disponvelGenericamente:

Plano inclinado:

- corpos aflorantes com mergulho at 50o;- usualmente abertos na lapa (distante de 5 a 15 metros do corpo de minrio);- declividade to uniforme quanto possvel;- emprego de skips prprios para declividades maiores que 20o;- emprego de correias transportadoras para declives at 18o, se for vivel britagem

subsolo;- emprego de caminhes, carretas, etc para mergulho at 12o.Comparao:

- Custo de execuo: maior no poo vertical (poo vertical mais curto mas exige maiorextenso de travessas para alcanar o corpo de minrio).

- Capacidade especfica: maior no poo vertical (maior velocidade de trfego). Chega a2.000 m/min (material) e 1.000 m/min (pessoal) no poo vertical e 600 m/min no planoinclinado.

- Instalaes: poo vertical requer menor extenso de cabos, encanamentos, transmisseseltricas, menos madeira para segurana. Impe porm guinchos e cabos mais fortes,torre superficial de extrao e guias para os skips e gaiolas (mais baratas que nosplanos inclinados).

- Custo operacional: menor no poo vertical (menor extenso, economia nos trilhos,roletes de apoio, rodas, mancais, eixos, etc). Maior velocidade de trfego nos poosverticais. Despesas suplementares nas travessas exigidas podem suplantar as economiasno poo vertical.

- Manuteno: menor no poo vertical (afeta o custo operacional da mina). Em terrenosinstveis o custo de manuteno pode tornar o plano inclinado proibitivo.


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- Profundidade: se grande pode impor tambores de guincho demasiado grandes nosplanos inclinados mais longos. Para profundidades at 500 m e mergulho de at 50ooplano inclinado , geralmente, mais econmico no cmputo final.

- Prazo de operao: o nmero de travessas no poo vertical impe maior tempo e odesenvolvimento dever ser antecipado lavra. O prolongamento do plano inclinado mais fcil do que o poo vertical. O poo vertical normalmente terminado antes deiniciar a lavra. As travessas e demais desenvolvimentos subsidirios so feitos medidadas necessidades.

Fatores que influenciam o desenvolvimento sistemtico (7):

1. Topogrficos- somente grandes ravinas podem justificar tneis de extrao- mergulho no grande: tnel ou poo vertical- mergulho entre 50 60o: poo vertical ou plano inclinado- mergulho < 12o: poo vertical, poo inclinado para transporte com caminhes, correias

transportadoras, etc- Excluses: tnel em terreno plano; planos inclinados para corpos profundos2. Geolgicos- natureza e condio geomecnica dos terrenos atravessados (falhados, aqferos, etc)- importncia da explorao mineral3. Distribuio de teores- ocorrncia de concentraes valiosas na jazida, especialmente faixas ricas (ore shoots),

influenciam diretamente a locao dos desenvolvimentos sistemticos

4. Profundidade da jazida- pouco profunda: < 500 m- medianamente profunda: 500 1.000 m- profunda: > 1.000 m5. Transporte do minrio- o sistema de transporte afeta a regularidade, locao e quantidade de vias de acesso- o transporte est intimamente ligado ao tipo de carregamento subterrneo do material

desmontado

6. Drenagem e esgotamento7. Ventilao


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- problemas de ventilao (carvo, profundidade, calor) podem exigir grande circulaode ar fresco e exigir vias duplas, triplas, qudruplas, maior regularidade, trechos maisretos, reduo de estrangulamentos e chutes, etc

Nmero e locao das vias de acesso

Objetivo:

Obter transporte rpido e econmico, boa ventilao, eficiente esgotamento de gua, rpidoacesso de homens e materiais s frentes de trabalho, etc.

Nmero:

Mnimo 2 (segurana e ventilao)

Pode resultar de fatores impostos (segurana, ventilao mnima ou esgotamento) oufatores econmicos (extrao diria requerida, caractersticas do corpo de minrio, naturezado transporte subterrneo, locao do acesso em superfcie, mtodo de lavra, limite dapropriedade ou concesso).

Extrao diria visada:

Funo da capacidade do tnel ou poo.

Caracterstica do corpo de minrio:

Evitar transporte horizontal excessivamente longo.

Natureza do transporte:

Distncia econmica de transporte, tipo de equipamento, locao deve coincidir com ocentro de gravidade da massa mineral.

Locao superficial:

Evitar reas com possibilidade de inundao, represamento de gua e outras eventualidades

(desabamentos, etc). As entradas devem ter rea livre para as construes superficiais epara as instalaes de beneficiamento.

Mtodos de lavra:

Condicionam o tipo de vias de acesso (forma, nmero, etc).

Obs: Esquemas acadmicos (Joaquim Maia, pgs. 39-41)Classificao geomecnica de macios rochosos.


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A melhor classificao seria conhecer:

- as propriedades mecnicas do macio,- as propriedades das rochas,- as descontinuidades.Como isso praticamente impossvel se fizeram classificaes que diferenciam os maciosem diversas categorias de qualidade.

Origem: execuo de tneis.

Nessas classificaes se utilizaram diversos critrios que relacionam as condiesparticulares de escavao que se vai realizar com as condies que apareceram em outrasobras subterrneas j realizadas.

Com as experincias citadas e com o ndice de qualidade do macio rochoso se estimamos mtodos de escavao mais adequados e as necessidades de sustentao (escoramento).

Atualmente iniciou-se a relacionar as classificaes dos macios rochosos com certosparmetros mecnicos (mdulos e resistncia triaxial).

Para classificar um determinado macio rochoso, divide-se este previamente em domniosestruturais, cada um dos quais ter caractersticas similares como litologia, espaamentoentre juntas, etc. O limite de um domnio estrutural pode coincidir com falhas geolgicas oudiques.

Classificao de Terzaghi (1946)

Para uso na estimao dos carregamentos que so suportados por arcos de ao em tneis.Indica que, do ponto de vista da engenharia, mais importante o conhecimento do tipo efreqncia dos defeitos da rocha do que o tipo de rocha que vai aparecer na obra.

Esta classificao divide os macios rochosos em 9 tipos, segundo o estado de fraturamentoda rocha. Leva em conta a disposio da estratificao em relao ao tnel do ponto devista de desplacamentos. Assim tem-se:

- Se a estratificao vertical em geral o teto ser estvel, existindo risco de cada deblocos em uma altura de 0,25.B (B a altura do tnel).

- Se a estratificao horizontal, de grande potncia e com poucas juntas, o tnel serestvel.

- Se a estratificao horizontal, de pequena potncia ou com muitas juntas, no existirestabilidade. Ento se desenvolvem rupturas no teto formando um arco sobre o tnel,com uma largura igual a do tnel e uma altura igual a metade da largura. Estainstabilidade prosseguir seu curso at que seja detida por meio de escoramento.


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Os 9 tipos de terreno resultante dessa classificao so:

Classe Tipo de rocha Carregamento na rocha (Hp) ft1 Dura e intacta Zero2 Dura estratificada ou xistosa 0 0,5 B3 Compacta com juntas moderadas 0 0,25 B4 Moderadamente fraturada. Blocos. 0,25 B 0,35 (B + Ht)5 Muito fraturada (0,35 1,10) (B + Ht)6 Completamente fraturada, sem meteorizao 1,10 (B + Ht)7 Rocha comprimida, profundidade moderada (1,10 2,10) (B + Ht)8 Rocha comprimida, grande profundidade (2,10 4,50) (B + Ht)9 Rocha com dilatao, expansiva > 250 ft

Os critrios de descrio das rochas so os seguintes: Rocha intacta: contm poucas juntas ou fraturas. O teto se mantm aps detonao

durante muitas horas ou dias.

Rocha estratificada: consiste em estratos individuais com pequena ou nenhumaresistncia separao ao longo do contato entre eles. O estrato pode ou no seratravessado por juntas transversais. Nessas rochas o desprendimento de blocos muitocomum.

Rocha moderadamente diaclasada. Blocos e capas: contm juntas e pequenas fraturasmas os blocos existentes entre as juntas esto intimamente interrelacionados de talforma que as paredes laterais no precisam de suporte. Nessas rochas so encontradascondies de caimento rpido.

Rocha muito fraturada: quimicamente intacta e possui aspecto de rocha triturada. Se osfragmentos so de tamanho areia de granulometria fina e sem cimentao posterior, arocha que se encontra abaixo de lenos fretico apresenta propriedades de uma areiasaturada.

Rocha completamente fraturada: a rocha vai invadindo lentamente o interior do tnelsem aumento perceptvel do volume.

Rocha fluente: a rocha vai invadindo o interior do tnel provocando fortes tenseslaterais.

Rocha expansiva: a rocha avana pelo interior do tnel devido principalmente aexpanso. A capacidade de expanso dos estratos est limitada aquelas rochas quecontm minerais argilosos.

Classificao de Protodyakonov (f)


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Os terrenos so classificados por meio de um parmetro f, que o coeficiente deresistncia. Tendo em conta esse coeficiente e as dimenses do tnel, se definem as cargasde clculo para dimensionar o escoramento. Assim resulta:

Categoria Descrio F1. Excepcional

Quartzito, basalto e rochas de resistnciaexcepcional

20

2. Alta resistnciaGranito, arenitos silicticos e calcriocompetente

15 20

3. Resistncia mdiaCalcrio, granito alterado e arenitos

Arenitos mdios e ardsiaArenitos frouxos, conglomerados friveisXistos e margas compactas

8 65

43

4. Resistncia baixaCalcrio, margas, arenitos friveis, cascalhocimentadoCascalho compacto e argilas pr-consolidadas

2

1,5

5. Resistncia muito baixaArgilas e cascalhos argilososSolos vegetais, turfas e areias midasAreias e cascalhos finos

Loess

10,60,50,3

O coeficiente f definido pela frmula:

f = c/ 10Sendo:

c- resistncia a compresso simples da rocha, expressa em MPa

Classificao de Deere (RQD rock quality designation)

O RQD um ndice que leva em considerao o percentual de recuperao de testemunhorecuperado em sondagemcom dimenses maiores que 10 cm. Esse ndice muito fcil deser obtido mas pode levar a erros j que a recuperao de testemunhos depende do tipo demquina de perfurao e da prpria habilidade do operador.

Os testemunhos devem ter no mnimo 50 cm de dimetro e ser extrado com tubo porta-testemunho duplo com perfurao a diamante.

RQD = 100 x comp furo em pedaos > 100 mm ()Comprimento da furao


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- Esta classificao apropriada para rochas pouco resistentes.- Limitaes: no considera propriedades importantes das massas rochosas como

tamanho das descontinuidades, rugosidade e orientao dos planos das juntas nem omaterial de preenchimento das descontinuidades.

- A classificao baseada no RQD somente tem certa garantia em macios rochososregularmente fraturados e sem argila em suas descontinuidades.

RQD Qualidade da rocha< 25 Muito fraca

25 50 Fraca50 75 Regular75 90 Boa90 100 Muito boa

Relao entre RQD e necessidade de escoramento em funo da largura do tnel.

1 5 10 15 largura tnel (m)100 sem suporte ou com

aparafusamento local75

aparafusamento padro50 (4 a 6 ft entre centros)

25suporte de ao (vigas)

0

Classificao de Bienawski (RMR rock mass rating)

Esta classificao se baseia no rock mass rating (RMR) que faz uma estimao daqualidade do macio rochoso tendo em conta os seguintes fatores:

Resistncia da rocha matriz Condies do fraturamento Efeito da gua Posio relativa do fraturamento em relao a escavaoEsses fatores so quantificados mediante uma srie de parmetros que so determinadosatravs de ensaios de laboratrio, avaliaes de campo e tabelas, cuja soma nos fornece ondice de qualidade RMR, que varia entre 0 e 100.

Os parmetros bsicos da classificao so:

1. Resistncia da rocha intacta.


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2. Qualidade da rocha (RQD)3. Espao entre juntas (descontinuidades juntas, falhas, camadas)4. Condio das juntas (descontinuidades): rugosidade, condio das paredes, presena de

material de preenchimento das descontinuidades, tamanho e abertura.

5. Condies da gua subterrnea (vazo que entra dentro da escavao ou razo depresso na junta / tenso principal maior..

Alm disso leva-se em considerao um ajuste para orientao das juntas (favorvel oudesfavorvel).

Classificao geral de Bienawski:

RMR < 20 21 40 41 60 61-80 81 100Classe V IV III II I

Descrio Muito fraca Fraca Regular Boa Muito boangulo de frico < 30o 30 35o 35 40o 40 45o 45o

Coeso (kPa) < 100 100 150 150 200 200 300 > 300Tempo mdio para ruptura 10 minutos 5 horas 1 semana 6 meses 10 anos

Abertura 0,5 m 1,5 m 3 m 4 m 5 m

Relao entre RMR e tempo de resistncia de uma escavao sem suporte no subsolo

Comprimento sem sustentao (m)

5080

10 60 muito40 boa

boa5 20 regular

fracamuito 60fraca 40

200

1 hora 1 dia 1 ms 1 ano 10 anos

(tempo de resistncia)


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Classificao de Barton, Lien e Lunde (Classificao Q)

Essa classificao se baseia num ndice de qualidade Q, obtido a partir de 6 parmetrosque levam em considerao uma srie de caractersticas do macio rochoso. O ndice Q definido como:

Q = RQD x Jr x JwJn Ja SRF

Onde:RQD - rock quality designationJn - ndice de fraturamentoJr - ndice de rugosidade das juntasJa - ndice de alterao das juntasJw - fator de reduo devido a presena de gua

SRF - stress reduction factor, fator de reduo devido ao tensionamento do macio

Os 3 parmetros bsicos da frmula so:

1. Tamanho do bloco (RQD / Jn)2. Resistncia ao cizalhamento entre blocos (Jr / Ja)3. Estado tensional do macio rochoso (Jw / SRF)Considerando os intervalos de variao dos parmetros que definem o ndice de qualidadeQ , este pode ter valores que variam entre 0,001 e 1000.

Segundo esses valores, os macios rochosos se classificam em 9 categorias:

Valor de Q Tipo de rocha0,001 0,01 Excepcionalmente fraca0,01 0,1 Extremamente fraca

0,1 1 Muito fraca1 4 Fraca4 10 Regular10 40 Boa

40 100 Muito boa100 400 Extremamente boa400 1000 Excepcionalmente boa

Pode-se realizar uma correlao entre a necessidade de suporte em uma escavaosubterrnea e o valor do ndice de qualidade Q, atravs da dimenso equivalente De,que a dimenso mxima permitida para aberturas subterrneas sem escoramento.

A dimenso equivalente calculada atravs da seguinte frmula:

De = vo, dimetro ou altura das parede (m)


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ESR (escavation support ratio)

O ESR pode ser avaliado a partir das seguintes categorias de escavao:

Categoria de escavao ESRA - aberturas temporrias de minerao 3 5B - aberturas permanentes de minerao, tneis verticais, galerias ealargamentos para frentes largas, tneis de gua para hidroeltrica

1,6

C - silos de armazenamento, plantas de tratamento de gua, tneis de rodoviapequenos, pequenas cmaras abertas e tneis em projetos hidroeltricos

1,3

D estaes de energia, portais de tnel, intersees , tneis de rodovia 1,0E estaes subterrneas de energia nuclear, fbricas, instalaes esportivas epblicas subterrneas, estaes de metr

0,8

Relao entre a dimenso equivalente mxima de uma escavao subterrnea sem suporte eo ndice de qualidade

Excepcionalmente Extremamente Muito Fraca Regular BoaMuito Extremamente Excepcion.

fraca fraca fracaboa boa boa

De100

Suporte necessrio

50

1051 Suporte no

necessrio0,50,1

0,001 0,005 0,01 0,05 0,1 0,5 1 5 10 50 100

500 Q

Assim tem-se que o mximo vo suportado sem escoramento deve satisfazer a seguinterelao:

Vo mximo = ESR x De

Consideraes Finais:


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Os sistemas mais recomendados so os de Barton (Q) e Bienawski (RMR) pois osmesmos incluem informao suficiente para proporcionar concluses realistas dos fatoresque influem na estabilidade de uma escavao subterrnea.

A classificao de Bienawski enfatiza mais a orientao e inclinao das caractersticasestruturais no macio rochoso enquanto no considera o estado tensional da rocha.

A classificao de Barton no inclui um termo relacionado com a orientao das juntas masconsidera as propriedades das famlias de juntas mais desfavorveis mediante osparmetros relacionados com a rugosidade e alterao das juntas, que representam aresistncia ao cizalhamento do macio.

Quando se trabalho com terrenos extremamente frgeis a classificao de Bienawski no dbons resultados e ento se recomenda a utilizao da classificao de Barton.

PROPRIEDADES NDICE DAS ROCHAS:

Porosidade: identifica a proporo relativa entre slidos e vazios.

= Vp : volume de porosVt volume total

Rochas sedimentares: (0 a 90%); arenito 15% => diminui com a idade e profundidade(devido a compactao).

Rochas vulcnicas: podem apresentar alta porosidade devido aos stios (vazios) deixadospelos gases vulcnicos. O sistema de poros geralmente no bem conectado.

Rochas gneas e metamrficas: uma larga poro do espao dos poros composta defraturas planares chamadas fissuras. Nas rochas gneas a porosidade geralmente menorque 1 a 2%. Com o intemperismo a porosidade tende a aumentar para 20% ou mais.

Medio da porosidade:

1. Medio da densidade2. Medio do contedo de gua aps saturao em gua3. Contedo de mercrio aps saturao com Hg usando injeo sob presso4. Medio do volume de slidos e volume de ar nos poros usando a lei de BoyleDensidade: d informao sobre os constituintes mineralgicos e gros. O peso especfico a razo entre a densidade () e o peso especfico da gua (w). = w . G, sendo G agravidade especfica (massa).

A densidade, ou peso unitrio () o peso especfico (P/V), pois w= 1.

seca = G . w . (1 n)


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Relaes seca = w / (1 + w) ; w = contedo de guan = (w . G) / (1 + w . G)

A densidade est relacionada com a resistncia das rochas e mineralogia, no caso do carvocom o contedo de cinzas e teor de kerognio nos depsitos petrolferos. Pode-se medir adensidade de uma rocha cortando-se um pedao do testemunho de sondagem, calculandoseu volume a partir da suas dimenses e pesando o mesmo.

Permeabilidade: avalia a intercomunicao entre os poros.

A medio da permeabilidade de uma amostra de rocha tem relao direta com problemasprticos: bombeamento de gua, leo ou gs para dentro ou para fora de uma formaoporosa; drenagem de uma cmara profunda; medio de gua que entra em um tnel; etc.

A permeabilidade fornece informaes sobre o grau de intercomunicao entre os poros oufissuras, uma parte bsica na estrutura de uma rocha. A variao da permeabilidade com amudana na tenso normal, especialmente quando a tenso muda de compresso paratrao, avalia o grau de fissuramento da rocha.

qx= fluxo na direo x (cm3/s)

Lei de Darcy (at 20o): qx = k . dk/dx. A k = carga hidrulica (cm)A = rea seo transversal x (cm2) = viscosidade (kg/cm2.s)

Outros fludos ou T > 20o: qx= K/ . dp/dx. Ap = presso do fludo = . h (kg/cm2)K = cm2(Darcy)

A permeabilidade pode ser determinada em laboratrio medindo-se o tempo de um volumecalibrado de fludo para passar atravs de uma amostra quando uma presso constante de aratua sobre a superfcie do fludo. Uma alternativa de gerar um fluxo radial numtestemunho de sondagem preparado com um furo coaxial no centro. Uma vantagem do testede permeabilidade radial, em adio a sua capacidade em distinguir fluxos em fissuras defluxo em poros o fato que gradientes de fluxo muito largos podem ser gerados,possibilitando medies de permeabilidade na regio de milidarcys.

Rochas densas (granito, basalto, calcrio cristalino) usualmente exibem umapermeabilidade muito pequena em amostras de laboratrio mas testes em rochas in situmostram permeabilidades significantes. A razo para essa discrepncia usualmenteatribuda s direes regulares de juntas abertas a fraturas atravs do macio rochoso.Quando existem 3 direes perpendiculares de fraturas com paredes paralelas, todas comidnticas aberturas e espaamento, a permeabilidade do macio expressa teoricamentepor:

k = . e3 S: espaamento entre fraturas


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6 S e: abertura das fraturas (separao)

Resistncia: determina a capacidade atual da matriz rochosa de manter seus componentesjuntos. O problema que determinaes de resistncia de rocha usualmente necessitamcuidadoso levantamento de testes e preparao de amostras, e os resultados so muitosensveis ao mtodo e forma de carregamento.

Ensaios geomecnicos:

Compresso uniaxial L D/L => 2 a 3

Co = C1. (0,778 + 0,222 D/L) DC1= valor da resistncia quando D /L = 1

Compresso puntiforme (Point load index Is)P

P = carregamento para rupturaIs= P / D

2 D = dimetro do testemunho de sondagem D

c= (14 + 0,175 . D) . Is

Compresso diametral (Ensaio brasileiro)W

A fratura devida tenso normal de tenso uniforme. Dy= W.(3.R

2+ y2) / .R.(R2-y2)

1= 3.W/.R ; 2= 0 ; 3= - W/.R

1+ 3.3= 0=> em termos de critrio de Griffith a fratura ocorre sob condies de transio de colapsopor trao em um valor onde a tenso principal menor corresponde resistncia traouniaxial.

Compresso triaxial

A presso de confinamento p gera uma componente axial de fora que reage contra ocarregamento aplicado pela fora P. P

Levando em conta a presso nos poros da rocha: p p

1 = 1 p; 2 = 2- p ; 3 = 3- p

A tenso 1no tem importncia no experimento


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Trao direta

Muito difcil de ser realizado e normalmente no so executados. O ensaio muitoinfluenciado pelo tamanho do espcime ensaiado.

Flexo

Determina-se os valores da resistncia trao das rochas ou o mdulo de ruptura.W

Mdulo de Young mdio: Em= W.l3/ 6.Iy

Mdulo de ruptura: F = W.l.yo/ 2.l lI momento de inrcia da seo circular: I = . R4/ 4

retangular: I = 6.h3/ 12

yo distncia do eixo neutro ao ponto carregado da seo

Cizalhamento direto

Constantes elsticas:

= L E = (deformao especfica longitudinal)L

ESTABILIZAO DE GALERIAS

O principal objetivo na estabilizao de galerias a manuteno dessas aberturassubterrneas aps as mesmas sofrerem carregamentos do macio rochosoque a envolve ereage contra a perda de equilbrio devido a execuo da mesma.

O escoramento deve ser projetado para resistir deformaes induzidas pelo peso dasrochas fragmentadas no cone superior s aberturas bem como pelas deformaes induzidaspelo reajuste do campo de tenses das rochas que envolvem a escavao. de amploconhecimento que as rochas em geral resistem bem compresso e mal trao.

Material utilizado:

- madeira,- ao,- metais,- rochas.


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A madeira, apesar de ser o tipo de escoramento mais ultrapassado entre os disponveisatualmente, ainda amplamente difundida, principalmente pelo seu baixo custo, poucopeso, fcil transporte e por ser um timo indicador de sinais prvios de fadiga.

O principal inconveniente da madeira a escassa resistncia putrefao, que faz com queperca sua resistncia ao longo do tempo e a sua j baixa resistncia natural compresso eflexo. O impregnamento da madeira com substncias adequadas se faz necessrio para queretarde o apodrecimento.

Ainda devem ser tomadas as seguintes precaues:- as madeiras devem ser cortadas no inverno;- a madeira deve ser deixada para secar durante 4 a 6 meses;- o prumo deve ser retilneo e sem ns;- os mesmos devem ser convenientemente estocados, ao abrigo da umidade e calor. importante frisar a necessidade de um profundo conhecimento dos parmetrosgeomecnicos das rochas envolvidas, bem como a finalidade da galeria cujo escoramentoser dimensionado.

Igualmente importante considerar-se, na fase de projeto, todas as alternativas possveisquanto ao escoramento, seja quanto s suas dimenses ou afastamento, seja quanto aomaterial empregado (madeira, ao, concreto, etc).

Metodologia de clculo para dimensionamento de escoramento com madeira:

Para se dimensionar um escoramento do tipo convencional, o primeiro passo consiste emdeterminar-se a carga a ser suportada pelo escoramento. Para tanto calcula-se o peso dasrochas do domo (semi-elipse de presses) que efetivamente atuam sobre o escoramento.So duas as frmulas empregadas para esse fim:

P = ..100.a.L4.r

Onde:r - coeficiente de coeso molecular das rochas do domoa - flexa mxima da vigaL - largura da galeria

- densidade das rochasP = L2.

4.tgOnde: - ngulo de atrito interno das rochas do teto.

Como se trata de dimensionamento deve-se trabalhar sempre com a hiptese maisdesfavorvel, visando maior segurana.

Para efeitos de clculo se considera a carga como uniformemente distribuda sobre a viga:


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q = P / L

Segundo Protodyconov as presses das rochas atuantes sobre galerias horizontais podemser determinadas baseando-se na teoria do arco natural (parablico):

2.a1

m

b

h

2.a

A altura do arco natural b, calculada pela frmula:

b = a / FsOnde:a - meia largura da escavaoFs - fator de esforo de Protodyconov

Quando h uma diferena entre as densidades das rochas superior camada e a prpriacamada, faz-se a seguinte correo desta altura:

ho = . b

Onde: - densidade da rocha do teto (t/m3) - densidade da rocha escavada (t/m3)

A rea da parbola calculada por:

S = 4/3 . a1. ho

a1corresponde a metade da base da parbola e calculado por:

a1 = a + h . tg(/4 - /2)Onde: - ngulo interno de fricoO peso a ser sustentado por metro de galeria ser:


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P = S . . 1 (t/m)

Pela frmula P(x) = . ho. (1 x2/a2), podemos calcular o vetor mdio, transformando emcarga uniformemente distribuda. Para isso admite-se que a carga mdia esteja a umadistncia x = 1/3 . a

Dimensionamento do escoramento necessrio:

No dimensionamento de prumos verticais leva-se em considerao 2 aspectos:1. possibilidade de ruptura por compresso simples,2. possibilidade de ruptura por flambagem dos prumos.No primeiro caso pode-se utilizar a seguinte expresso de forma a obter-se o dimetromnimo dos prumos necessrio para escoramento:

c = Pq. sA

Onde:c - resistncia compresso simplesPq - carga em cada um dos prumoss - coeficiente de seguranaA - rea da seo transversal do prumo

Outra forma de clculo para o dimensionamento dos prumos verticais a seguinte:

Esforos atuantes: q

L

q.L/2

Diagrama das solicitaes:

Normais Cortantes Fletores

q.L/2 +- -

q.L2/8- -

q.L/2


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Prumos verticais:

Compresso: F = q.L/2

c= F . => r = F .. r2 . c

Considerando o coeficiente de segurana s

Dimetro mnimo: Dmn= s . F ./4 . c

Considerando que, empricamente, para no haver flambagem na madeira seu comprimentono dever ser superior a 12 vezes o dimetro tem-se:

Lmx= 12 . Dprumo

A expresso que nos indica a carga mxima para ocorrer flambagem :

Pf= E . I . (/h)2

Onde:E - mdulo de elasticidadeI - momento de inrciaH - altura do prumo

Quando a carga atuante sobre o prumo for menor que a carga mxima admitida no ocorreflambagem e o dimensionamento do dimetro do prumo est correta.

Outra maneira de efetuar o clculo para flambagem levando em considerao ocoeficiente de esbeltez do prumo (). Para isso supem-se que, de acordo com a resistnciados materiais, o coeficiente de esbeltez da pea seja inferior ao coeficiente de esbeltezlimite, ou seja:

< lim lim= 100 para a madeira

Neste caso resolve-se o problema atravs de frmulas empricas, como a Tetmajer:

Pcr= A . (1- 2. )Onde:

Pcr - carga crtica de flambagem

1, 2 - constantes caractersticas do material

O coeficiente de esbeltez da pea obtido da seguinte forma:

= Lfl .mn

Onde:


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Lfl - comprimento de flambagem, para prumos bi-apoiados = altura do prumo (h)mn - raio de girao mnimo que, para peas de seo = R/2

Para a madeira, os coeficientes 1e 2valem respectivamente: 293 e 1,94.

Para obteno do dimetro do prumo, volta-se expresso de Tetmajer, resolvendo essaequao em R uma vez que todos os outros parmetros envolvidos so conhecidos.

A seguir testa-se a validade da aplicao da frmula de Tetmajer verificando se:

= Lfl/ (R/2) < lim= 100

Se > lim, o dimetro ser obtido a partir da aplicao da frmula de Euler:

Pcr= 2. E . Jmn(Lfl)

2Onde:

E - mdulo de elasticidade do materialJmn - momento de inrcia axial

Se < 1,5 teremos ruptura por compresso simples antes que ocorra flambagem e afrmula para clculo do dimetro do prumo :

Pcr= Prup= rup. A

Para o dimensionamento das vigas, verifica-se sua resistncia ao momento fletor. Paravigas bi-apoiadas, com carga uniformemente distribuda, teremos:

Mmx= 1/8 . q . L2

O dimetro das vigas calculado pela expresso:

Mmx . R = f. IOnde:

f - resistncia flexo simplesI - momento de inrcia

Para o caso de perfis metlicos calcula-se seu mdulo de resistncia flexo, W, por:

W = s . MmxL

Onde:S - coeficiente de seguranaL - tenso limite para o ao


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Calculando-se W, seleciona-se um perfil que apresente um valor de W prximo aocalculado, em tabelas apropriadas.

Consideraes gerais sobre escoramento com madeira:

Para o dimensionamento correto dos prumos em escoramentos de minas subterrneasdevemos levar em considerao dois aspectos bsicos:- possvel ruptura por compresso simples- possvel ruptura por flambagemConfirmando-se a aplicabilidade da frmula de Tetmajer (flambagem no elstica), umavez que o coeficiente de esbeltez da pea (prumo) situa-se dentro dos parmetros devalidade da referida frmula (1,5 < < lim= 100, madeira), calcula-se o dimetro mnimodo prumo e aps o coeficiente de segurana, comparando-se esse com os requisitos doprojeto.

Atravs da frmula de Tetmajer recalcula-se o dimetro dos prumos para que estejasatisfeita a condio de projeto em termos de coeficiente de segurana, respeitando acondio emprica, segundo a qual, para evitar flambagem nos prumos a altura mxima daordem de 12 vezes o dimetro calculado.

Para selecionar corretamente os materiais a serem empregados em um escoramento, necessrio conhecer as caractersticas geomecnicas do jazimento, a funo desempenhadapela galeria, sua vida til, bem como aplicar de forma conveniente o binmioECONOMIA e SEGURANA.

Uma vez escolhido o escoramento em madeira algumas consideraes so necessrias:- necessrio dispor de quantidade suficiente de madeira para eventuais contratempos.

Deve-se dispor de um parque de armazenamento onde a madeira fique resguardada dachuva ou do excesso de sol. O armazenamento feito colocando-se a madeira de p ouapoiada em cavaletes, evitando seu contato com o solo.

- Deve-se preencher os espaos vazios entre o escoramento e as paredes da galeria, bemcomo entre o escoramento e o teto colocando-se madeiramento dispostolongitudinalmente no lado externo do escoramento.

- Deve-se impregnar a madeira com agentes qumicos (fungicidas) visando impedir seuapodrecimento prematuro (que ocorre principalmente em ambientes midos e escuros).

- Afim de garantir um emprego correto da madeira, deve-se adaptar suas dimenses scondies de explotao.

- Em um escoramento bem dimensionado pode-se romper de 5 a 10% das escorascolocadas, valor esse confirmado em observaes de campo.

Escoramentos especiais:

Macacos de teto do tipo comum de frico:


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A fora de unio entre as duas partes principais do prumo metlico a soma das foras deatrito entre as peas superiores (puno) e a pea de fecho por um lado e entre a peasuperior e a cunha do outro. O corpo superior desliza com relao ao corpo inferior,chegando a afundar (ceder) neste quando a presso do teto (P) ultrapassa as foras de atrito.As foras de atrito so o produto da fora de aperto, normal ao corpo inferior, pelocoeficiente de atrito f entre as superfcies de contato (= 2.P.f). Como o valor de f para oao de 1/3, o deslizamento se produzir para uma carga C = 2/3 . P

Sendo F a fora de aperto teremos: F = P . [tg+ tg(+ )] onde tg= f e = ngulo dascunhas. Na prtica as cunhas dos macacos de teto possuem entre 8 e 12o, o que facilita oajuste e melhora a resistncia do prumo metlico. A carga no prumo metlico aumenta amedida que desliza o corpo superior no inferior. O contrrio acontece com o prumo demadeira que rompe logo que for ultrapassada a carga de ruptura.

Um prumo metlico que resiste a 70 t/m2 e est a 700 m de profundidade, pressionado

pelo macio com uma carga de 700 . 1 m2. 2,5 t/m3= 1.750 ton. Se 1.750 ton so 100%, 70ton correspondem a 4% da carga total do teto. O restante transferido para o macio cujomomento de inrcia suporta as presses exercidas. Normalmente a presso do teto transmitida a uma barra metlica de 1,25 m de comprimento (mdia) que por sua veztransmite a presso do teto cabea do prumo metlico.

Os prumos de teto de frico sofrem um pequeno aperto no teto contra as barras metlicas.Aps o ajuste inicial o teto que vai trabalhando e dando o aperto gradual. Normalmente osmacacos de frico so de fcil manejo e pesam entre 40 e 60 kg. Permitem uma grandesegurana de operao, aumentando o rendimento da mina e economizando muita madeiratransportada visto que os prumos permanecem junto s frentes e s sobem 1 ou 2 vezes por

ano para pequenos reparos. As perdas de prumo so prximas a 2% ao ano e em algunscasos raros ultrapassam 5% ao ano.

Macacos hidrulicos de teto

um tipo mais aperfeioado que o anterior cujo comando pode ser manual ou atravs deuma central de bombeamento na frente, usando lquido comprimido contendo leo ouemulso, com gua em pequena quantidade (0,5 a 5%) e lquidos anti-corrosivos.

A vantagem sobre o sistema de frico serem de sistema fechado com ventil de presso,robustos e onde a presso inicial (10 a 20 ton) j dada no momento de assentamento, nopermitindo assim que o teto trabalhe. So mais robustos e suportam presses de 40 70ton/m2. O seu custo 2 a 3 vexes maior que o de frico sendo maiores os custos demanuteno e necessita operrios mais especializados.

Macacos de teto automovveis (self advancing)


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So macacos inteiramente automovveis que trabalham num s conjunto de 3 a 4 fileiras deprumos tipo hidrulicos. Podem trabalhar num s conjunto de 4, 6 e at 8 unidadessincronizadas. Trabalham com o auxlio de uma central de bombeamento com gua ouemulso, 1 a 2 % de leo e a adio de lquido anti-corrosivo a 230 kg/cm2. O avano sefaz sincronizado com o deslocamento do maquinrio de operao na frente como um todo,obtendo-se economia de mo-de-obra e aumento de rendimento e de segurana nasoperaes na frente. O conjunto (couraa) desliza e caminha perpendicularmente face,avanando, abaixando ou alongando as hastes hidrulicas componentes de cada conjunto eempurrando o maquinrio todo para frente com uma presso de servio determinada. Esseconjunto encouraado ao se deslocar vai deixando cado o teto logo atrs da ltima fileirade prumos. Suportam enormes presses reguladas atravs de manmetros ultrapassando svezes 80 ton/m2. So de custo elevado, exigindo alta manuteno e operrios bastanteespecializados. So utilizados normalmente em minas de grande produo e altosrendimentos principalmente em pases de alto custo de mo-de-obra ou escassez da mesma.

Perfis metlicos fixos e arcos metlicos de desenho especial

Esses perfis so empregados no subsolo face sua alta resistncia e capacidade de suportaras tenses e compresses exercidas pelas galerias. So normalmente usados perfis rgidosrobustos tipo I, duplo T, trilhos recozidos e outros tipos com sistema articulado.

Em galerias com presses maiores, galerias de longa durao e longwalls deavanamento, onde a curva de presses exerce na frente e na retaguarda por determinados

perodos de tempo, so necessrios perfis especiais de alto coeficiente de alongao, quepermitem que o teto trabalhe sem fechar a galeria. Em geral trabalham com as coletas porfrico que so fortemente apertadas entre si pr chaves e reforadas com grampos eparafusos (braadeiras). Esses perfis s se deslocam e deslizam mediante enormes pressesdo teto e paredes, permitindo que o sistema trabalhe em conjunto com diminuio da seoda galeria, sem fech-la, at que se acomodem e cessem s presses normais do macio.

O enchimento em cima dos perfis pode ser feito com madeira, placas de concreto, telasmetlicas, perfis, etc. No Brasil o uso proibitivo face ao seu elevado custo e necessidadede importao.

Parafusos de teto

Existem hoje vrios tipos de tirantes com caractersticas prprias e resistncias diversas,indicados para diversos tipos de rocha. Antigamente era utilizado um tipo que empregavauma cunha, que pr impacto no fundo do furo e ainda pr efeito do avano do passo dasroscas do parafuso, comprimia s laterais de ao ou de bronze fortemente contra as paredesdo furo de broca executado. Hoje, emprega-se um tipo de cone que, aps, se abre e preso,podendo ser usado com ou sem resina de pega rpida ou cimento.

Em tetos fissurados ou folhelhos compactos so usados parafusos de teto com emprego deresinas especiais de pega rpida (5 a 10 minutos). Esto tendo aplicao cada vez maior


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favorecendo a sustentao das rochas do teto e paredes de galerias, diminuindo oueliminando as elevadas despesas com suportes caros de madeira que atrapalham e obstruema passagem nas galerias.

Os parafusos de teto de 5/8de dimetro e

coquilha de 32 mm resistem, em ao

comum, carga de ruptura de 7,51 ton e em

ao especial a 13,625 ton.

Para cargas dinmicas necessria aplicar1/5 (20%) da carga de ruptura.

Ancoragem em rocha firme

Os parafusos de teto trabalham ou pelo regime de compresso de vrias vigas de menorseo ou ento por compresso da rocha de contorno arciforme contra o macio rochosoinalterado. Para tetos mais moles a inclinao dos parafusos deve ser maior. Em tetos defolhelhos muito moles e fraturados (Minas de Charqueadas RS) os parafusos de teto so

de aplicao duvidosa.Reenchimento hidrulico ou pneumtico

Usam-se os materiais constitudos de refugos de pedra de mina, de lavadores e escrias dealto forno.

O reenchimento pneumtico emprega ar comprimido para transportar o material britado empequenos fragmentos mido atravs da mquina, usando telas de papel armado ou telasmetlicas para sustentar o material logo atrs da ltima linha de macacos de teto.

No reenchimento hidrulico uma mquina hidrulica lana o material com 50% de gua emmistura (bomba de lamas especial) da face, atravs de telas armadas contra a ltima fila deescoramento metlico, afim de evitar que o material slido reflua, formando umaverdadeira barragem. A gua decanta e o material slido permanece atravs das barragenssofrendo a compactao gradual do teto.

DESMONTE EXPLOSIVO E DESMONTE MECNICO

Desmonte explosivo:

folhelho

carvo


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Embora o desmonte mecnico tenha evoludo muito nas ltimas dcadas, dando melhoresprodutividades e custos de produo inferiores, o desmonte explosivo uma opo pararochas mais duras e resistentes. A mecanizao depende no s da tecnologia possvel mastambm das caractersticas do jazimento. O que interessa que o trabalho seja o maiseconmico possvel dentro das normas de segurana.

As rochas de baixa resistncia possuem capacidade de autosustentao pequenanecessitando de escoramento logo aps de aberta a escavao. Quanto melhor for o teto,mais favorecido fica o emprego de explosivos pois as exploses afetam a estabilidade dasrochas do teto originando condies inseguras nas frentes e criando riscos de acidentesgraves devido queda de pedras. Na prtica a resistncia de uma rocha freqentemente nocoincide com sua estabilidade. Rochas resistentes podem ser instveis (arenito muitofraturado) e outra estvel pode no ser resistente.

O desmonte propriamente dito tem uma fase prvia de preparao e uma posterior dereorganizao da frente, operaes essas executadas de forma cclica:

PREPARAO DO DESMONTE => DESMONTE EXPLOSIVO =>REORGANIZAO DA FRENTE

- rafa - detonao - ventilao da frente- furao - carregamento do minrio/rocha- carregamento dos furos - transporte

- escoramento das escavaes- amostragem

Algumas operaes podem no ser encontradas em determinadas minas como pr exemploa rafa, escolha manual de pedras, carregamento direto no local de desmonte e escoramento.

No caso de tetos instveis, a falta de escoramento rpido da escavao, o uso incorreto doexplosivo, furao mal executada ou falta de limpeza rpida podem ocasionar o prejuzo dorendimento da frente. A furao para fins de dinamitao uma operao muito importanteno ciclo de desmonte explosivo; baixos rendimentos na furao significam atrasar asoperaes subseqentes e prejuzos produo.

Perfuratrizes:

As perfuratrizes a percusso usadas para fazer a furao podem ser classificadas emmanuais e montadas sobre colunas.

A jacklag (martelete) possui um cilindro telescpico estendido a ar comprimido. Aaplicao normal a furao de furos inclinados at 45o com a horizontal. Algumas soautoretrteis com dimetros de furos usuais entre 1 at 2e comprimentos em torno de2,5 m.

Os stopers so usados para furao vertical ou sub-vertical (entre 45 e 90o) e umaperfuratriz percussiva rigidamente montada sobre um cilindro pneumtico. So mais


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vantajosas em raises ou subidas e em reas onde o espao limitado. Podemos encontr-las em minas de carvo que usam parafusos de teto. O comprimento das brocas geralmente pequeno (0,5 a 1,5 m). Os custos operacionais do stoper so normalmente mais altosque os da jacklag devido s freqentes trocas de brocas e difceis condies operacionais.O dimetro dos furos varia entre 6 e 8 cm.

As sinkers so perfuratrizes manuais usadas para furao descendente de pequenodimetro. O peso geralmente maior que as outras perfuratrizes pois ele usado para darparte do empuxo sobre a broca.

As drifters so perfuratrizes pesadas, percussivas ou rotopercussivas, usualmentemontadas sobre colunas ou bases mveis. A montagem sobre colunas a mais usual empequenas minas com problemas de espao. A furao bem mais rpida mas a perda detempo com a montagem das colunas pode eliminar essa vantagem. So mquinas

destinadas fundamentalmente a trabalhar com montagem e furos prximos da horizontal.Consumo de ar: 140 250 cfm a 90 psi

Dimetro do furo e nmero de furos:

Existe uma relao geomatemtica entre a rea da seo e o nmero de furos a seremexecutados e tambm entre o nmero de furos e o dimetro deles. Quanto maior for a reada seo, maior deve ser o nmero de furos para o mesmo dimetro de furao;aumentando-se o dimetro do furo, diminui-se o nmero de furos necessrios. Partindo daconstatao de empregarmos cartuchos de 25 mm, pode-se reduzir de 30 a 40% o nmerode furos se empregarmos cartuchos de 30 mm. Alm disso o tempo empregado nas

operaes de carregar os furos diminui na mesma proporo.

A maioria dos compressores para minas subterrneas localiza-se em superfcie e a furao executada a distncias variveis da fonte de ar, devendo-se considerar a perda de pressodevido ao atrito nas canalizaes, curvas e vlvulas. Essa perda deve ser minimizadausando-se uma canalizao com dimetro adequado para a vazo exigida na frente. Apresso de trabalho deve estar situada entre 80 e 100 psi. Trabalhar com presso inferiorbaixa a rotao e o rendimento da perfuratriz. Em presses maiores, h elevao davelocidade, acentuado desgaste das peas e menor rendimento energtico. O consumo de artambm aumenta com a altitude.

Os lubrificadores de linha proporcionam automticamente um suprimento uniforme de leoatomizado na mangueira de ar da perfuratriz e so instalados a 1,2 a 3 m da perfuratriz. Acapacidade geralmente permite trabalhar pelo menos 1 turno inteiro, uma vez que olubrificador esteja ajustado ao fluxo necessrio.

Perfuratrizes eltricas para minrio de baixa resistncia

Na furao em minas de carvo se usa uma perfuratriz manual, eltrica, com brocashelicoidais (tipo Auger) e bits especiais. um equipamento leve (5 a 10 kg) com potnciasbaixas. O bit removvel e evacua a poeira. As brocas helicoidais so fornecidas comcomprimento entre 0,6 e 1,8 m. A retirada da poeira de furao se faz a seco, os detritos


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caem na sada do bit sem produzir nuvens de poeira. A afiao muito importante do pontode vista do rendimento e tambm dos custos de material. Em carvo as brocas podemagentar umas 20 reafiaes e furar um total de 1.000 m. No carvo a velocidade defurao da ordem de 2 a 3 m/min.

Desmonte mecnico

O desmonte mecnico tende cada vez mais a suplantar o desmonte a explosivo,essencialmente por razes de produtividade, pela melhoria nas condies de trabalho esegurana, suprimindo a operao de perfurao, relativamente demorada e que exigepessoal experiente.

Os limites do desmonte mecnico se referem as rochas excessivamente duras e abrasivas.

H dois tipos de mquinas de desmonte mecnico encontradas nas modernas frentes largas(longwall): a cortadeira de tambor (shearer) e a plaina (plow).

Cortadeira de tambor (shearer):

A cortadeira de tambor de uso mais generalizado porque possui uma aplicabilidade maisampla. Desmonta rochas com dureza de at 500 bar com espessuras de 1,5 3,5 m. A cadapasse que a shearer d na frente ela corta uma fatia de cerca de 70 cm, geralmentepegando toda a altura da camada. Sua velocidade mxima de corte pode chegar a 6 m/min,com uma velocidade efetiva mdia de 2 m/min, dependendo da resistncia da rocha. Acortadeira pode ser de tambor simples ou duplo. A vantagem das cortadeiras de tambor

duplo que cortam nos dois sentidos da frente, o que evita dela andar em vazio. Aimportncia desse equipamento decorre de sua alta capacidade de produo de formacontnua. As produes mdias obtidas em geral esto entre 500 e 1.000 ton/turno de 8 h.Os bits encaixados nos tambores executam o desmonte e seu consumo varia de acordocom a dureza e abrasividade da rocha a desmontar. H dois tipos fundamentais: tipo lpis etipo faca. Bits gastos precisam ser trocados afim de no forar a mquina. A diminuioda velocidade de rotao do tambor cortador benfica pois permite diminuir bastante asvibraes da mquina e melhorar o rendimento. A operao feita com 2 homens, 1 notambor dianteiro e outro no traseiro (inferior da camada).

Plaina (plow):

A plaina um equipamento de desmonte mecnico usada em carves de resistncia muitobaixa ou submetidos a grandes presses em profundidade, em camadas de espessurainferior a 1,5 m. Colocar uma plaina para desmontar carvo duro, camadas comintercalao de estril duras ou com espessura acima de 1,6 m correr o risco de prejuzo.A evoluo tecnolgica poder tornar a plaina aplicvel para espessuras maiores que 1,5m. Da mesma maneira que a shearer, as plainas trabalham com escoamento simultneodo material desmontado. As plainas empregam um conjunto esttico de bits, ao contrriodas shearer que so dotadas de tambores em rotao. Outra diferena que as plainas socomandadas distncia, de uma das extremidades da frente, ao passo que os operadores dashearer acompanham a mquina.


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Desmonte mecnico de galerias:

So utilizadas mquinas de abertura de galerias (MAGs) de dois tipos: ataque pontual(Alpine, Dosco) e ataque integral (Marietta, Heliminier).

As mquinas de ataque integral so aplicveis a galerias de seo retangular e com tetocapaz de auto-sustentar pelo menos um avano de 1,5 m.

As mquinas de ataque pontual podem ser usadas tanto em galerias de seo retangularcomo circular.

O desmonte pode ser feito de modos diferentes: se as rochas so brandas, o corte circularcompleto no sentido anti-horrio pode ser o modo mais rpido. Outra forma fazer corteshorizontais sucessivos at abater toda a seo.

Deve-se ter cuidado para no trabalhar com bits gastos ou quebrados. Os mesmos podemser reafiados vrias vezes otimizando o seu consumo. Outro cuidado: perda dos bits; almdo valor material eles podem causar danos na planta de beneficiamento e por isso sousados detectores de metal.

O combate poeira feito por meio de sprays localizados na cabea cortante da mquina.

A vazo da ordem de 50 ton/h.

Rafadeiras:

O desmonte explosivo pode ser precedido por uma operao chamada de rafa que consisteem fazer um corte, geralmente horizontal, na base da camada de carvo, criando-se umaface livre a mais para facilitar o desmonte e economizar explosivo. O corte aberto temaproximadamente 15 cm de altura e 1,2 2 m de profundidade ao longo de toda a frente ougaleria.

Esse equipamento possui um corpo retangular longo em cuja extremidade fixada umabarra cortadeira, que fixada em ngulo reto durante a operao. Sua movimentao de umextremo a outro da frente se faz com a trao por cabo preso numa das extremidades. Suavelocidade bastante baixa o que retarda o desmonte.

A finalidade bsica criar mais uma face livre, economizar explosivos e melhorar agranulometria do carvo.

O corte tem 15 a 17 cm de altura, profundidade normalmente igual profundidade dosfuros e velocidade da corrente entre 180 330 m/min (facilita a retirada de poeira.

O uso de mquinas mecnicas no desmonte de carvo determina um aumento significativona proporo de finos cujo consumo pode ser problemtico pois incorporam muita guadevido maior superfcie de contato. O ideal consumir esses finos na boca da mina oufazer a aglomerao dos mesmos.


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ABERTURA RPIDA DE GALERIAS

A necessidade de abrir galerias com a maior rapidez possvel cada vez mais premente.Novas frentes tem que ser preparadas para equipamentos de alto investimento e elevadacapacidade de produo. Caso no houver sido concluda a preparao de uma nova frenteou bloco, o equipamento fica parado e a produo cai drsticamente.

A tendncia a se minerar cada vez mais em subsolo se deve ao esgotamento das reservas cu aberto e introduo de novas tcnicas de minerao subterrnea.

A simples disponibilidade de uma MAG no significa uma alta taxa de avano. O fato dasvelocidades de avano em galerias horizontais passarem de 1 a 2 m/dia para valores dezvezes superiores, exige a introduo de novas atitudes de trabalho. Envolve o desmonte

mecnico, limpeza da frente (escoamento do material desmontado), escoramento do teto,suprimento de materiais e ventilao.

Com o aumento das velocidades de avano torna-se mais necessrio se fazer oreconhecimento geolgico das formaes atravessadas afim de caracterizar a distncias deat 100 m frente, detectando falhas, zonas perturbadas, litologias encontradas e condieshidrogeolgicas dos terrenos frente. Outro aspecto fundamental consiste em sistematizaras rochas em classificaes com aplicao direta nos trabalhos de engenharia que servepara o projeto dos trabalhos de escavao, pois facilita a misso de adaptar a tecnologia srochas atravessadas.

Nas rochas sedimentares as tcnicas de avano rpido de galerias possuem maiorespossibilidades de mecanizao do que em rochas eruptivas e duras. Em regra, as mquinasso providas de braos para o carregamento das rochas desmontadas de forma quepromovem trabalho contnuo. No caso de galerias com seo circular, a altura de escavaogeralmente superior camada de carvo. Isso significa que o estril do teto misturadocom o minrio, baixando a qualidade do ROM. Quando as rochas do teto so resistentes eabrasivas, interessante abrir galerias de seo retangular.

O mtodo de avano com desmonte a explosivos, para se adaptar a elevadas velocidades deavano, deve prever a realizao de 3 a 4 pegas de fogo por dia. As operaes fundamentaisso: furao, carregamento dos furos, detonao, ventilao, limpeza da frente,

escoramento e montagem das vias frreas provisrias. No caso de abertura com mquinasas operaes de furao, carregamento e ventilao so eliminadas sendo substitudas pelaoperao de corte.

Distribuio do tempo disponvel tpico das MAGs:

- Escoramento: 40%- Corte de rocha: 30%- Servios auxiliares: 12%- Enchimento do teto: 10%- Manuteno eletromecnica: 8%


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O material desmontado pelas mquinas pode ser constitudo de estril ou carvo. Asmquinas possuem braos que desviam e recolhem o material da frente, passa para umsistema de transporte de calhas com ps de arraste central ou envolvente e da para a partede trs da mquina. Da em diante h vrias alternativas: carros de mina, correiatransportadora extensvel, pequenas carregadeiras combinadas com correia transportadora,shuttle cars, calhas transportadoras e correias transportadoras.

Escoramento:

Essa operao ocupa grande parte do tempo num turno de trabalho nas frentes de avano.No caso de utilizar-se arcos metlicos essa operao pode ocupar 50% do tempo. Emterrenos muito fraturados ou rochas de resistncia muito baixa, podem ocorrer caimentosporque o domo de presses se forma imediatamente.

Dois princpios so vlidos:

1. No escorar mais do que o necessrio,2. Reduzir ao mnimo os tempos que decorrem entre a abertura de um novo trecho de

galeria e a colocao do escoramento.

Os tempos de manuteno da estabilidade dos terrenos em volta das galerias tanto menorquanto menos resistentes forem as rochas, exigindo simultneamente tipos de suportesmais reforados e mais prximos.

O espaamento entre conjuntos de arcos deve ser otimizado em relao ao condicionamento

geolgico da mina. Alm dos arcos, preciso instalar o revestimento que pode ser de telametlica, placas metlicas ou madeira. Os dois primeiros so recomendados para galeriaspermanentes e o ltimo para galerias secundrias.

Sobre a madeira pode-se encher com pedras o espao vazio. O enchimento sobre oescoramento desempenha um importante papel, opondo-se aos primeiros deslocamentos dasrochas em direo galeria aberta.

Em galerias de seo retangular utiliza-se um escoramento com prumos e barras de madeiraou metlicas, completado com telas metlicas e, em alguns casos, com parafusos de teto(tirantes). Normalmente o teto das minas de carvo, se so profundas, exigem muito tempo

e cuidado, ocupando a maior parte do tempo com o seu controle.

A velocidade de avano est fortemente ligada ao tipo de escoramento usado e estabilidade das rochas do teto.

Planejamento das operaes:

O avano de uma MAG implica numa srie de operaes que devem ser executadascorretamente. Se formos instalar uma correia transportadora a galeria precisa estar muitobem alinhada. O suprimento de materiais fundamental para o bom andamento dostrabalhos. A falta de arcos, de telas, de bits ou outro material paralisar os trabalhos e a


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galeria no poder ser avanada. Outro aspecto importante com relao abertura detravesses ligando duas galerias paralelas. As MAG no so recomendadas para abrirtravesses perpendiculares, exigindo muita manobra e perdendo-se muito tempo,prejudicando o avano das galerias.

Uma soluo espaar o mximo possvel estes travesses, minimizando a distncia entregalerias, abri-los a fogo e usar pequenas carregadeiras ou calhas para o transporte. Quandose usar mineradores contnuos para abrir os travesses, estes devem ser inclinados.

CARREGAMENTO E TRANSPORTE

Freqentemente o fator determinante para uma mina dar lucro ou prejuzo o escoamentorpido do minrio e do estril das frentes de produo at a superfcie. Muito importantetambm o abastecimento de materiais at as frentes de trabalho de modo que o processo

de produo no seja interrompido. atravs do uso eficiente geralmente de umacombinao de carros de mina, correias transportadoras e veculos montados sobre pneus,que as operaes mineiras subterrneas tem podido competir com a minerao bem atrativa cu aberto.

O transporte em subsolo apresenta algumas diferenas com relao superfcie:- as galerias na mina devem ter dimenses as menores (estabilidade);- no subsolo no existe ar em abundncia, de modo que no se pode contaminar o

ambiente com gases txicos e fumaa e o transporte por mquinas de combusto internadeve ser adaptado para esse particular;

- difcil muitas vezes consertar os equipamentos de transporte;- na mina a manobra com vagonetas mais difcil que na superfcie e por isso usam-se

vagonetas e locomotivas que no necessitem ser invertidas, podendo ser acopladas emqualquer posio;

- desejvel concentrar a produo num nico nvel ou zona da mina, de modo que sepossa substituir as manobras manuais por transporte mecnico;

- somente equipamentos fortes e compactos so adequados para esses trabalhos mineiros,uma vez que essas mquinas esto sujeitas a choques e devem ter operao simples.Mecanismos delicados e complicados no so recomendados em subsolo.

Os aspectos que condicionam a escolha so: produo exigida, tipo de material extrado,distncia de transporte, contorno da rede de galerias e condies locais (camada, inclinao,

etc). O transporte em subsolo deve caracterizar-se pela continuidade operacional, uma vezque a velocidade limitada.

Classificao do transporte subterrneo:

a) Transporte primrio: desempenha a funo de coletar as produes nas vrias frentesexistentes: cmaras, galerias de desenvolvimento, stopes ou alargamentos, frenteslargas, etc. Curtas distncias.

b) Transporte secundrio: o transporte intermedirio entre os coletores outransportadores de frente e o transporte principal. Distncia mdia.


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c) Transporte principal: possuem a capacidade de transporte maior pois se destina aoescoamento da produo global da mina. Longas distncias.

d) Extrao: a extrao do minrio se faz atravs de poos verticais ou planos inclinadosusando-se respectivamente o sistema de gaiolas, skips ou correias transportadoras. Aeficincia do transporte no subsolo est condicionada ao bom funcionamento do sistemade extrao.

O plano inclinado tem maior eficincia porque:

1. pode ser equipado com correia transportadora que proporciona um escoamento contnuoda produo,

2. favorece o acesso do pessoal s frentes atravs de sistemas de transporte especiais erpidos;

3. o abastecimento de materiais feito em melhores condies, principalmente os demaior porte;

4. a manuteno do plano inclinado menor e mais fcil e eventuais consertos everificaes podem ser feitas sem interromper a extrao;

5. possui seo til maior que os poos verticais e h menos obstrues.Transporte primrio:

Nas frentes de produo, o transporte comea com o desmonte a explosivo que projeto omaterial a curta distncia. No caso de desmonte mecnico, o transporte inicial acopladono prprio equipamento da frente.

a) Calhas de corrente e ps de arrasto (panzer)No caso de frentes largas o transporte na face feito por panzers. Esse suficientementerobusto para resistir aos choques de blocos de minrio desmontados a fogo. No caso dedesmonte mecnico com shearers e plainas, estas mquinas se deslocam apoiadas nopanzer.

As partes mveis do panzer so duas correntes ligadas entre si pelas ps de arrasto aintervalos regulares (+/- 1 m). O minrio conduzido pelas ps de arrasto, que devem sersuficientemente resistentes para no dobrarem. Em cada uma de suas extremidades, a p

fixada corrente por uma ligao (elo falso) que a parte mais delicada do equipamentomvel. Esse elo tem a funo de fixar a p nas correntes, ligar dois elementos ou elos dacorrente e guiar as partes mveis na calha.

Uma calha compreende: uma chapa sobe a qual desliza o minrio e a parte superior daequipagem mvel. Sobre a chapa, as bordas laterais que impedem que o minrio caia peloslados e que guiam o equipamento mvel e, embaixo da chapa, um espao livre limitado porguias para a passagem das partes mveis no retorno.

Os flancos da calha devem ser lisos no caso de servir de apoio s mquinas de desmonte(longwall). O conjunto deve ser rigorosamente indeformvel e muito robusto.


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O comprimento das calhas de panzer de 1,5 m, que concilia dois limites: calha longa: mais rgida, desgasta menos e mais barata; calha curta: mais fcil de manusear e permiteencurtamento. Admite-se que as calhas podem ter um desalinhamento de at 4%.

A cabea motora se caracteriza pela sua excepcional robustez. A carcaa monobloco emconstruo soldada. Nos flancos so aparafusados um ou mais redutores. A velocidade domotor, a relao de reduo do redutor, o nmero de dentes da engrenagem e o passo dacorrente determinam a velocidade da equipagem mvel. As cabeas motoras podem semontar indiferentemente nas extremidades a montante ou a jusante do panzer, ou nas 2extremidades simultneamente. Pode-se instalar de 1 4 motores sobre um panzer.

Um s transportador pode ser suficiente para uma frente larga de 220 m na horizontal.Permite transportar grandes volumes de minrio (mais de 250 tph).

No clculo da potncia deve-se tomar em conta os seguintes dados: comprimento dotransportador, inclinao do terreno, peso da equipagem mvel, vazo necessria,coeficientes de atrito, carga dos produtos sobre o transportador. Os clculos so vlidospara o panzer perfeitamente alinhado, na vertical e horizontal, e que funcione avelocidade constante. prudente adotar um coeficiente de segurana (2 ou 3) tendo emconta os picos da produo, atritos anormais e mesmo deficiente ventilao dos motores.

A potncia pode ser dividida em 3 componentes:

a) Potncia necessria para seu deslocamento vazio: W1= F1 . v ; F1= P1. f175

Onde:v => (velocidade);P1 = > (peso peas mveis);f1 => (coeficiente de atrito ferro-ferro)

b) Potncia necessria para transporte de minrio: W2= F2 . v ; F2= P2. f275

Onde:P2 => peso minrio = Q . L

3600 . v

f2 => coeficiente de atrito ferro-minrioL => comprimento

c) Potncia correspondente ao desnvel: W3 = Q . H270

Onde:H => desnvelQ => vazo de minrio, tph


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Exemplo:

Comprimento: 100 m; velocidade: 0,64 m/s; peso partes mveis: 19 kg/m; vazo: 200 tph.

P1= 2 . 100 m . 19 kg/m = 3.800 kg ; f1 = 0,3 => F1 = 3.800 . 0,3 = 1.140 kg

W1= 1.140 . 0,64 / 75 = 9,7 cvP2= 200.000 tph . 100 m / 3.600 . 0,64 m/s = 8.700 kg ; f2 = 0,4 => F2 = 8.700 . 0,4 = 3.480 kg

W2= 3.480 . 0,64 / 75 = 29,7 cv Wt= W1+ W2= 9,7 + 29,7 = 39,4 cvNo motor, para rendimento de 80%, a potncia ser: 39,4 / 0,8 = 49,3 => 50 cv, aplicandoum coeficiente de segurana de 2, teremos: potncia = 100 cv.

O grave inconveniente do panzer que consume muita energia uma vez que os atritos sode deslizamento e no de rolamento. Alm disso esses atritos causam rudos, desgaste dematerial e formao de finos. Os panzers devem ser usados nas frentes de alta produo,pois os custos fixos so muito altos.

O avano dos panzers nas frentes de longwall mecanizadas feito pelos macacos deteto automovveis. No caso de no ser mecanizadas, o rechego feito pelos homens comajuda de ferramentas como a talha. muito importante manter o panzer alinhado.

O panzer alm do transporte pode auxiliar no transporte de material e servir de apoio paraa mquina de desmonte mecnico. O panzer utilizvel em inclinaes de 30 odescendente ou 15o ascendente. A vazo diminui assim que a inclinao aumenta. Emrampa ascendente, a potncia disponvel limita a vazo. O panzer no utilizvel para otransporte de minrio pulverulento, grudentos ou abrasivos: se o minrio pulverulento, avazo do panzer pequena; se o minrio colante, h risco de bloquear a equipagemmvel.

Ainda nas frentes largas, atuando como intermedirio entre o panzer da frente e a correiatransportadora do painl encontramos o repartidor. As correias transportadoras no se

prestam a receber diretamente uma vazo varivel ou de blocos grandes. Da a idia deintercala entre a frente e a CT um transportador rstico fazendo ao mesmo tempo o papel derepartidor.

Para o carregamento vrias alternativas so possveis, alm da manual (paleao):

a) Uso de carregadeiras pequenas do tipo Bob Cat, LHD, de descarga lateral: o raio deao da carregadeira limitado ao comprimento do cabo eltrico que a alimenta e economicidade do ciclo.


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b) Uso de shuttle cars: esses veculos sobre pneus, integrantes dos chamados conjuntosmecanizados, realizam o carregamento em feeders breakers que alimentam a correiatransportadora do painl.

Transporte sobre pneus:

Devido s condies especiais nas minas subterrneas, o uso de transporte sobre pneus estsujeita a uma srie de restries: espao, rampas, produo descontnua, gases decombusto, etc. Constituem-se num sistema ideal em pequenas minas, em trajetos variveise complexos, desde que o piso da mina no seja argiloso demais e que haja boa drenagem.

As rampas mximas (dependem da natureza do piso) situam-se entre 18 e 25%. No caso deplanos inclinados de acesso temos 20% (piso seco concretado), 17% (condies mdias,veculos especiais) e 14% (condies normais, todos os veculos).

Shuttle cars:

No mtodo de cmaras e pilares com uso de conjuntos mecanizados os shuttle carsrealizam o transporte secundrio entre as frentes de produo e a correia transportadora dopainel. Os shuttle cars so veculos automotores sobre pneus. Podem ser eltricos (comcabo de arrasto), a bateria ou a diesel. O volante e o painel de controle esto localizados nalateral do carro, cujo espao central destinado para receber o minrio. A existe umacorreia transportadora que abrange o comprimento total do veculo. Essa CT quedescarrega o minrio nos pontos de transferncia. O carregamento pode ser feito por umloader ou por uma mquina de abertura de galeria (MAG).

Quanto maior for o shuttle car menos interrupes e manobra na frente so necessrios.Veculos com trao em duas rodas so vantajosos onde o piso bom e onde as rampas somenores que 10%.

Os limites de velocidade so de 6 mph (10 km/h) . A maioria dos veculos com cabo dearrasto so concebidos para andar de 6,5 7,5 mph (10,5 12 km/h) em piso plano ecarregados.

As CTs descarregadoras largam de 4 a 6 ton em cerca de 30 Seg. A capacidade detransporte depende da distncia de transporte , trajeto de transporte, posio e mtodo de

transporte, seo til, habilidade do operador, carga til e manuteno.

Os shuttle car com cabo de arrasto tem aproximadamente 150 m de cabo fornecido paratransporte. Na prtica, a distncia real de transporte no deve exceder 120 m. Distnciasgrandes tendem a avariar o cabo.

Os shuttle car a bateria ou diesel no tem problemas com cabos, mas apresentamconsumo de combustvel e bateria. O ciclo de trabalho tambm aumenta com a distncia.

Em relao manobrabilidade do shuttle car, se eles tiverem dimenses e capacidade detransporte grandes e no houver condies boas de se deslocarem rapidamente da frente at


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os pontos de descarga e vice-versa, a operao estar prejudicada. Carros menores comcapacidade menor podem permitir mais viagens por turno e vencer trajetos maiscomplicados.

A capacidade do sistema de transporte em escoar a produo definida pela carga til. Oenchimento dos carros um aspecto importante: se forem mal cheios h uma capacidadeociosa, se forem cheios demais, pode-se espalhar material no trajeto e prejudicar acirculao.

LHD (load-haul-dump)

As LHDs so mquinas que carregam, transportam e descarregam minrio. Possuem 4rodas, de dimenses apropriadas para o subsolo, com caamba frontal. So bem maiscompridas que largas o que ajuda a contrabalanar o peso de minrio na caamba.

A LHD capaz de vencer rampas at 45.

As LHDs possuem uma distncia econmica mxima de transporte, a qual depende dacarga til, da velocidade, das rampas, entre outros fatores. LHDs de 1 jd3 90m; 2 jd3-150 m e 5 jd3- 300 m.

As velocidades de trajeto em mdia so de 6 8 mph (10 13 km/h), reduzindo-se avelocidade em galerias estreitas.

Os veculos de reserva so previstos na base de 20% da frota at 20 unidades ou 10% em

frotas com mais de 40 unidades.

As LHDs permitiram o desenvolvimento de mtodos de lavra em rampas, permitindo queo equipamento se mova entre nveis.

Correias Transportadoras:

A correia transportadora pode funcionar em inclinaes variadas, ascendente oudescendente, dentro dos limites em que os materiais transportados no deslizemespontneamente sobre a fita (para carvo: +/- 18%). Nas minas de carvo as CTs soempregadas em:

- planos inclinados: a inclinao do acesso deve ser compatvel com os limites citados;- galerias principais: comum concentrar a produo de vrias frentes numa nica CT at

o poo de extrao;- galerias de painel: deve-se ter em mente que a capacidade de produo de uma frente de

longwall depende mais de um bom escoamento do que a capacidade de desmonte dacortadeira.

Uma CT compem-se fundamentalmente dos seguintes elementos: tambor de acionamento,na cabea motora (extremidade onde o minrio descarregado); tambor de cauda(alimentao); tambor de encosto, levantam a fita de baixo aproximando-a da superior eaumentam o ngulo de enrolamento em torno do tambor motor; roletes de apoio das fitas;


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infra-estrutura que suporta o conjunto e dispositivos de tensionamento que assegura fitauma tenso necessria operao da CT (automticos e contra-peso).

As cabeas motoras comportam o conjunto de acionamento, motor, redutor e tambores deacionamento. O movimento da fita obtido por tracionamento, sem deslizamento, dacorreia em um ou vrios tambores de acionamento .As CTs principais, de grande porte,exigem espaos e bases especiais. Fazem parte do conjunto de acionamento os redutores,acoplamento hidrulico, motor e quadro de comando.

A fita ou cinta constituda por um certo nmero de bandas de tecido (lonas) impregnadassob presso de uma mistura apropriada de borrachas, que assegura a aderncia das lonasentre si (colagem) e protegidas exteriormente contra a umidade e a abraso por umrecobrimento de borracha. Aps alguns incndios passou-se a desenvolver correias em PVCcom fibra sinttica e mais recentemente, de uma correia armada com cabos de ao (tipos

prova de fogo). As lonas do correia a sua resistncia mecnica trao. A resistncia dacorreia a soma das resistncias das lonas que as constituem. O clculo de uma correiadeve ser feito com um coeficiente de segurana elevado, da ordem de 12 a 16.

O uso de correias transportadoras estreitas demais pode ser problemtico se a granulometriado estril/minrio for relativamente grande, provocando a queda de material pelos bordos.Uma CT mais larga, por outro lado, encarece a instalao de transporte. Correias maisestreitas admitem maiores velocidades, dentro de certos limites razoveis, que precisorespeitar para evitar trasbordamento.

Infra-estrutura o conjunto de suporte mecnicos da fita. Inclui as estruturas metlicas, os

roletes, cavaletes de tensionamento, suportes, cabos, correntes e outros acessrios. Osprincpios bsicos so: reduo do peso e obstruo do espao pelos elementos afim depermitir um transporte e manuseio fceis; montagem rpida e, de preferncia, semferramentas.

a) Infra-estrutura a cabo: um cabo (ao galvnizado de 24 a 27 mm de ) estendido entredois pontos fixos (cavalete de tensionamento) distncia de 150 m . Os suportes doscabos so espaados de 9 a 12 m e suportam o conjunto. Para compensar as variaesde flecha, os suportes dos roletes so regulveis na altura.

b) Infra-estrutura a correntes: uma corrente de 18 mm estendida entre 2 pontos fixos esuspensa a intervalos regulares no teto. Esse tipo de soluo requer teto suficientementeresistente para suportar as foras dinmicas (peso da infra-estrutura e do minrio sendotransportado).

O dimetro e comprimento dos roletes so estabelecidos em funo das cargas atransportar, segundo as vazes e velocidades possveis. A carga repartida razo de 50 70% no rolete central e 15 25% em cada um dos roletes laterais. A inclinao dos roletestem uma influncia importante na capacidade de transporte da CT.


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Uma CT bem montada e operada deve estar bem alinhada, o eixo da correia deve coincidircom o eixo de transporte, admitindo-se apenas pequenos desvios laterais. O maior desgasteda fita se produz nos pontos de alimentao ou carregamento. O modo de carregamento um fator determinante da longevidade da fita. Os pontos de carregamento devem sempreque possvel distribuir a carga (minrio) na velocidade da fita e paralelamente direo daCT, manter a altura de queda o menor possvel e equipar os pontos de carregamento comrolos de impacto. Quando o minrio no cai sobre o eixo da CT, a fita desvia. Asconseqncias de um carregamento errado so a queda de material pelos bordos e adescentralizao da CT causando atrito lateral.

Uma correia bem instalada e operada nas condies especificadas praticamente no exigemanuteno. Todo desgaste anormal provm de um defeito de instalao ou de utilizao.No se deve submeter a CT a freqentes liga/desliga pois geralmente a CT est carregada earrancar nessas condies sobrecarrega o motor podendo danific-lo. A prpria fita fica

submetida a tenses que causam a sua fadiga, reduzindo sua vida til. Para limpar a fitapode-se usar escovas, lavagem, ar comprimido, raspagem, etc.

Os 3 motivos principais nas interrupes na produo so:- 50% - Pontos de transferncia (alimentao): nos pontos de transferncia ocorrem

transbordamentos de minrio. Podem ser causados por uma vazo excessiva de minrio(pico), blocos grandes demais, ou ambos;

- 25% - Subdimensionamento: resulta na sobrecarga da correia, transbordamentos eestrangulamento do sistema de transporte. Quando o silo no evacua a produo com anecessria rapidez ou quando excessivamente pequeno;

- 25% - Manuteno eletromecnica: representa paradas causadas por uma manutenoinadequada da CT: emendas mal feitas, ruptura da fita, problemas eltricos,desalinhamento, etc.

A eficincia do sistema de transporte condicionada por uma exigncia essencial: ainstalao de silos de estocagem corretamente dispostos e dimensionados. Se os silos noaumentam a capacidade de escoamento dos transportadores, eles aumentam a capacidadedo sistema como um todo.

Transporte sobre trilhos:

Atualmente as locomotivas so empregadas principalmente no transporte de material e

pessoal. Para o transporte de minrio se utilizam cada vez mais as correias transportadoras.O transporte de minrio por locomotivas otimizado quando os volumes a transportar sograndes e as distncias longas (> 3 km em subsolo). O limite de rampa atual est em tornode 7% e uma velocidade mxima de 25 km/h no transporte de pessoal .

A via frrea consiste bsicamente em: leito, trilhos, dormentes e meios de fixao. umaestrutura que recebe a presso das rodas do trem mvel e transmite ao solo. A distnciaentre os frisos internos dos trilhos a largura da linha (bitola), normalmente entre 600 e900 mm.


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Em condies normais, d-se s galerias de transporte uma leve inclinao no sentido domovimento das vagonetas cheias, de tal modo que o esforo desenvolvido para odeslocamento dos cheios igual subida dos vazios. A inclinao definida por i = h / l(mm/m) e deve assegurar um escoamento normal da gua, por isso d-se a ela uma rampano inferior a 3 ou 4 mm/m.

Os dormentes so geralmente de madeira e colocados de 1,2 a 1,6 m de distncia. A viafrrea deve assegurar uma circulao normal da composio com a velocidade mximapermitida no percurso.

A manuteno das linhas tem um papel importante pois a falta de cuidado pode conduzir adescarrilamentos dos vages e vagonetas e das locomotivas podendo gerar acidentesgraves, danificao dos equipamentos, escoramento (caimentos) com interrupo naproduo e abastecimento.

As vagonetas destinadas ao transporte de produtos compem-se de uma caixa, de umchassis, do rodado e de encaixes. O peso do minrio transportado na vagoneta sua cargatil ou sua capacidade. O volume da caixa sua capacidade geomtrica. O peso prprio davagoneta seu peso morto.

Para o transporte de materiais empregam-se carros de mina especiais (trleys); para opessoal, usam-se vages apropriados com bancos e teto. As vagonetas mais encontradas nasminas possuem capacidades entre 0,5 e 3 ton. As menores so para aquelas que precisamser manobradas pelos mineiros, enquanto as maiores so usadas no transporte principal.Para grandes minas so empregados vages de 12 at 28 ton de capacidade.

As vagonetas so especificadas pela sua capacidade em volume. A tonelagem transportadanuma vagoneta se obtm multiplicando o volume pela densidade aparente do minrio ouestril.

Uma das vantagens das vagonetas que permitem uma lavra seletiva, separando a pedra dominrio, com extrao separada.

As vagonetas so descarregadas em viradores ou com descarga lateral. O transporte se fazpor vagonetas isoladas ou por comboio (trem).

O nmero de vagonetas num comboio depende da potncia das locomotivas e daorganizao das frentes.

Na trao por cabos, as vagonetas se deslocam sobre trilhos com o auxlio de um cabomovimentado por um guincho. A trao por cabo sem fim se faz por vagonetas isoladas,engatadas (e desengatadas) em marcha a um cabo animado com um movimentoininterrupto, principalmente nas galerias com linha dupla, uma para os cheios e outra paraos vazios. A instalao de traes por cabo sem fim compreende um guincho com umapolia motriz, um cabo sem fim, um tensor, polias diretoras, roletes e engastes para fixaodas vagonetas no cabo. A velocidade do cabo relativamente baixa (< 1 m/s), sendoimportante proporcionar uma continuidade de funcionamento. As distncias no devem ser


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muito grandes, fato que aumenta o ciclo das vagonetas. A distncia entre vagonetasisoladas no deve ser inferior a 15 m. um meio de transporte vlido para minas depequena produo.

O sistema mais usual em galerias principais o que emprega locomotivas sendo as eltricasas mais apropriadas. Elas podem ser a trley ou a bateria. O problema fundamental doclculo da trao eltrica a determinao do peso do comboio, do nmero de vages que ocompe, da extenso do percurso, do nmero de viagens/turno, nmero de locomotivasnecessrias e do consumo de energia. A intensidade do atrito necessrio para assegurar omovimento pode produzir-se somente com um peso suficiente da locomotiva assegurandouma adeso das rodas motrizes conta os trilhos. A fora de aderncia das rodas aos trilhosdepende da intensidade de aplicao das rodas motrizes aos trilhos e do coeficiente de atritoentre as rodas e os trilhos.

A durao de um ciclo da locomotiva compem-se do tempo de seu movimento com osvages cheios e com os vazios mais o tempo utilizado nas manobras nos pontos extremos(carregamento e descarga).

Anteprojeto de transportador de corrente com p de arrasto (panzer):

Elementos bsicos para projeto:Produo na mina: 2.400 ton/dia; 4 turnos de 6 h => 600 ton/turnoProduo concentrada em 4 painis, tendo cada painl 4 cmaras em operao.Fator de carga para o transportador: entre 0,25 e 0,50 => adotou-se 0,30.Velocidade de catlogo: 0,60 m/s

Produo por painl (4 cmaras): 600

apostila de lavra subterrÃ¢nea

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