PlanEXO
Planejamento com Foco na Excelência Operacional
Devido aos empecilhos relacionados à geometria, potência e inclinação do minério, a lavra seletiva em mina subterrânea através dos métodos convencionais torna-se cada vez mais difícil. Embora venha descrito nas literaturas que a inclinação mínima para a lavra através do método Sublevel Stoping seja igual ou superior a 40º, o objetivo deste trabalho será destacar que é possível lavrar corpos estreitos (mínimo 1,5 m de potência) e também corpos potentes através do Método Sublevel Stoping, utilizando como referência um ângulo com inclinação mínima de 37º. Objetiva-se também, mostrar de forma simples, como funciona a aplicabilidade do método descrito em uma Mina Subterrânea visando a adequação ao método e as diversas possibilidades existentes que favorecem melhor produtividade, maior seletividade e maior recuperação em um tempo relativamente propício às reais necessidades mercadológicas. 1. Introdução
Atualmente, o grande gargalo das explotações em mineradoras subterrâneas é
obter uma boa recuperação em um tempo relativamente favorável que atenda as
demandas do mercado. Neste trabalho será descrito como a Mina Cuiabá e a Mina
Lamego, inseriram o método de Lavra Sublevel em suas atividades com auxilio do
PlanEXO.
Historicamente, a modelagem geológica das duas minas “foco do trabalho”,
são realizadas utilizando uma combinação de dados de mapeamento geológico,
canais de amostragem de lavra e sondagem. Estes dados proporcionam a definição
de horizontes mineralizados de teores acima do cut off.
Inicialmente, o cenário proposto para lavra nas duas minas era a explotação
através do Corte Aterro, porém ao longo dos anos com a inserção de novas
informações geológicas aos modelos de longo e médio prazo, juntamente com a
assertividade do entendimento relacionado à distribuição de teores na jazida, foi
possível tornar o cenário mais propício para aceitar as modificações de metodologia
para construção dos modelos tornando mais eficaz a disposição da avaliação de
teores.
Sabe-se que a distribuição dos teores neste tipo de jazida geralmente acontece
de forma irregular e possui grandes variações no volume e no conteúdo metálico
tanto no strike (comprimento das galerias), quanto no dip (profundidade dos corpos
mineralizados).
2. Objetivos
Realizar o avanço das galerias de desenvolvimento com eficiência e qualidade
tendo como principal foco otimização da lavra visando contribuir para as
melhorias sustentáveis durante todo o ciclo de explotação do minério e em
paralelo esse trabalho busca descrever a migração do método Corte Aterro para o
Método Subelvel Stoping.
Para isso, serão utilizados como parâmetros para coleta das informações o
acompanhamento da construção dos projetos de lavra através do Subelvel Stoping a
partir da análise dos cenários propostos para alguns painés de lavra.
3. DISCUSSÃO DO TEMA
Para contextualizar melhor este estudo, deve-se entender que a lavra
desenvolvida no subsolo está diretamente ligada a dois condicionantes, um é a
geometria do corpo (inclinação e espessura) e o outro são as características de
resistência e estabilidade dos maciços que constituem o minério e suas encaixantes.
As variações do método ocorrem sob a forma de abertura de poços, túneis e
galerias nos maciços das encaixantes ou aplicação de métodos ou técnicas mais
sofisticadas como realce auto-portantes. Neste projeto vamos descrever sobre a
lavra através do Corte Aterro e da lavra através do Sublevel Stoping, a diferença
entre estes dois métodos é a agilidade no ciclo, melhor recuperação, mais
segurança operacional como exemplifica a figura 1.
Figura 1: Comparativo do Método Corte Aterro x Método Sulevel / Mina Cuiabá
3.1 Corte Aterro : Conceitos básicos
A lavra através do corte e aterro é feita através da remoção do minério em
fatias horizontais. O minério é perfurado e explodido, em seguida, o material é
carregado e removido da galeria. Quando a frente tiver sido lavrada, os vazios são
aterrados com areia ou resíduos de rocha. O preenchimento dos vazios serve de
apoio para as paredes da galeria e para fornecer uma plataforma de trabalho
adequada para o equipamento quando a próxima fatia for ser lavrada.
Abaixo, a figura 2a representa uma seção típica da lavra através do Corte e
Aterro na Mina Cuiabá e a figura 2b representa uma imagem simplificada de como é
feito o corte através do corte e aterro: É necessário uma área mínima de 3.8m para
efetuar o ciclo de lavra (mais diluição em corpos com espessura inferior à 3.8m).
(a) (b)
Figura 2: Método de lavra corte e aterro. (a) Seção típica do Corte e Aterro na Mina Cuiabá.
(b) Esquemático do método
3.2 Sublevel Stoping :Conceitos básicos
Segundo Mitchel (1981), Harim (1982), Mann (1982) e Haycocks e Aelick
(1992), conforme citado por Michel (2012,p.6), o método Sublevel Stoping é um
método de configuração em stopes no qual o minério é detonado por perfuração em
leque ou paralela, em que grande parte do minério é removido do stope à medida
em que este vai sendo detonado, deixando o stope aberto. Este método é utilizado
para lavrar depósitos minerais com as seguintes características: Mergulho íngreme –
a inclinação do footwall deve exceder o ângulo de repouso (37° na Mina Cuiabá),
rochas estáveis tanto no hanging quanto no footwall, minério e rocha hospedeira
competentes,limites regulares do minério.
Abaixo, a figura 3a representa uma seção típica da lavra através do Sublevel
na Mina Cuiabá e a figura 2b representa uma imagem simplificada de como é feito o
corte através do sublevel : É necessário uma área mínima de 1,5.m para efetuar o
ciclo de lavra (menos diluição em corpos com espessura inferior à 3.80m)
(a) (b)
Figura 3: Método de lavra Sublevel stoping.(a) Seção típica do do Método Sublevel Mina Cuiabá. (b)
Esquemático do método.
Na prática existem três variações do método Sublevel Stoping que são:
Perfuração Radial (Blasthole Method); Perfuração de Furos Longos (Open-Ending
Method) e Vertical Crater Retreat Method (VCR). Porém, neste trabalho vamos
enfatizar sobre o Blasthole Method e o Open-ending Method:
a) Blasthole Method: envolve a criação de uma ranhura vertical, a uma extremidade
aberta do desmonte. Mineiros perfuram a área mineralizada em um padrão radial
de furos nos subníveis do stope, os furos são então carregados com explosivos.
No Blasthole Method, a perfuração é feita em padrão radial em cada subnível
desmontando-se fatias verticais do corpo de minério.
b) Open-ending Method: os mineiros perfuram a área mineralizada de forma vertical
e, assim como no Blasthole Method, o desmonte também é feito em fatias
verticais. Semelhante ao método baslthole, uma ranhura deve ser criada em uma
extremidade aberta do desmonte, nesta variação do método os furos são
efetuados em paralelo e, em seguida o desmonte é efetuado a partir da parte
superior para a parte inferior do desmonte de um subnível tão largo quanto o
desmonte, localizado perto da parte superior. Fatias verticais de minério são,
então, cheio de explosivos e iniciada a detonação em uma parte aberta do Stope.
A vantagem deste método é que permite a perfuração de furos de maior
dimensão e uma utilização mais eficaz dos explosivos.
3.3 Migração do Método Corte Aterro para o Método Sublevel Stoping
Sabe-se que para escolha de cada método de lavra é necessário obter
conhecimento aplicado a uma faixa estreita das características do depósito mineral,
principalmente sua disposição espacial, o comportamento mecânico do próprio
corpo mineral e de suas encaixantes, do campo de tensões a que está submetido e
das caraterísticas topográficas existentes. Com a contínua redução dos corpos
minerais próximos à superfície, a lavra através do Corte Aterro, além de
proporcionar maiores diluições pode gerar instabiliade no maciço rochoso após as
escavações provenientes das altas dimensões das galerias durante o ciclo. Isso
demanda um estudo criterioso para que os corpos mineralizados possam ser
lavrados através de uma metodologia que favoreça maior segurança, maior
estabilidade operacional e mais seletividade na explotação. É necessário investir em
equipamentos e pessoas e isso gera a necessidade de uma mudança significativa
nos processos.
É fundamental que exista atuação de uma forma diferenciada do corpo
técnico, pois a base para a tomada de decisões relacionadas à lavra fica
extremamente linkada ao conhecimento do modelo geológico (geometria, espessura
e inclinação do corpo mineralizado). A definição do método escolhido para cada
parte do depósito mineral é definida de forma individual e esta atrelada ás condições
de geotecnia e operacionalização. Para êxito na inserção de um Planejamento com
foco na Excelência Operacional é de extrema necessedidade obter um grau de
confiabilidade altíssimo nas informações geológicas atreladas á qualidade no
acompanhamento de todo oprocesso.
Para aprimoramento do Método Sublevel é necessário inserção de
metodologias que proporcionem alta recuperação em áreas de difícil acesso
objetivando boa performance de forma que garanta a segurança de todos os
envolvidos no ciclo. É necessário uma nova estruturação relacionada a área de
geotecnia, pois os cenários propostos exigem um grau de conhecimento da
estabilidade do maciço muito maior, o geotécnico cria um link direto com o
planejamento e avalia desde a construção do layout até a melhor estratégia para
enchimento do vazio que será gerado após a lavra. Este link proporcina redução nos
desvios, assertividade na previsão de diluição planejada e segurança operacional. É
um fator de extrema importância para a tomada de decisões para atividades que
envolvam a exposição humana.
A inserção do método Sublevel proporciona o aumento da produtividade,
estabilidade no maciço após as detonações e possibilita mais segurança operacional
nas atividades relacionadas à perfuração, carregamento com explosivos e limpeza
do stope após detonação, pois a partir de um trabalho estruturado de forma conjunta
com todas as áreas envolvidas foi possível inserir um leque de opções na
metodologia de explotação na Mina Cuiabá e na Mina Lamego que possibilitam a
explotação do minério em situações completamente inusitadas.
4. Procedimentos metodológicos
Para a realização do estudo fez-se necessário o acompanhamento na
construção dos projetos de lavra e também o acompanhamento de todo o processo
operacioanal que engloba desde o desenvolvimento até a limpeza do stope em
alguns cenários propostos para explotação através do método Sublevel. Os
softwares Mine2-4D/ Datamine Auto Cad foram utilizados para auxílio na construção
dos projetos e também na análise e processamento dos dados coletados em campo
através da topografia com o equipamento Laser Scanner (que faz a varredura do
local após a detonação para certificação da real recuperação obtida em cada stope).
4.1 Definições para escolha do método de lavra mais adequado
Para utilização das variações do método proposto (Sublevel), utiliza-se como
critério principal a adequação do desenvolvimento e do método de lavra às
wireframes geológicas de médio/ curto prazo. O método de lavra a ser utilizado em
cada painel localizados em diferentes áreas do depósito mineral é definido de
acordo com as informações geológicas que são repassadas à equipe de
planejamento e somente após a definição do método ideal para cada painel é feito o
projeto de desenvolvimento para as frentes produtivas. Neste processo o foco é
reduzir as sinuosidades das galerias e obter um desenvolvimento menor que
proporcione uma lavra mais qualitativa na entrega do produto final.
O método de lavra definido segue alguns parâmetros vinculados à geometria,
teor e ao ângulo de inclinação do corpo mineralizado em cada painel. Destaca-se
que para a escolha do método, o planejamento utiliza como base um ângulo de
escoamento do minério de no mínimo 37º com perfuração máxima de 18 m de
comprimento no dip. Para abertura das faces livres são utilizados critérios
particulares, onde podem ser utilizadas travessas para melhor posisionamento do
slot, slot’s inclinados, apenas travessas que são abertas após a perfuração dos
projetos, o próprio desenvolvimento, dentre outros.
A
A figura 6 abaixo ilusta de forma simples um mesmo painel de lavra com design que
proporciona mais de um tipo de método de lavra: Corte Aterro, Perfuração Longa e
Pefuração radial.
Figura 6: Imagem de um painel de lavra projetado- N15FGS ( MINE2-4D, 2015)
4.2 Variações do método Sublevel
A mina de Cuiabá e a Mina Lamego utilizam três variações do método sublevel
stoping:
Perfuração convencional: é necessário desenvolver dois subníveis, as galerias de
desenvolvimento possuem dimensões de 5,0m x 5,0m, dependendo da potência e
do comportamento do corpo verticalizado, o desenvolvimento pode ser feito no
minério. O projeto para posicionamento da galeria é feito para proporcionar um
ângulo de escoamento de no mínimo 37º. A perfuração é feita de forma ascendente
com furos cegos ou ascendente e descendente de forma simultânea, a melhor
definição para metodologia de perfuração ficará atrelada ao tamanho do painel e
estará diretamente ligada a geometria do corpo mineralizado e sua estabilidade
geotécnica. A malha utilizada geralmente é de 2,0m x 2,5m com um comprimento
máximo de 15 m no dip nas duas direções para corpos potentes e 1,5 x 1,5m em
corpos estreitos com perfuração máxima de 15m.
Figura 7: Imagem de um painel de lavra projetado - N18FGS ( MINE2-4D)
Perfuração em cone: Viabiliza a lavra em corpos que possui inclinação inferior à
37º, pois o projeto de posicionamento da galeria é feito criteriosamente onde a lavra
final proporcione um ângulo de escoamento de no mínimo 37º. A galeria de
desenvolvimento possui dimensões de 4,8m x 5,0m e pode ser toda desenvolvida no
estéril (cada caso necessita de um estudo pontual, feito com base no modelo
geológico). A perfuração é feita de forma ascendente com malha de 1,8m x 2,0m
com um comprimento máximo de 15m no dip, como exemplificado na figura 8.
Figura 8: Imagem de um painel de lavra projetado - N14.1SER ( MINE2-4D)
Lavra cega: Cenário viabiliza a lavra em áreas de recuperação, ou seja, possibilita a
lavra de um painel que inicialmente era lavrado com o corte aterro. É feito em corpos
que possuem inclinação igual ou superior a 37º. A perfuração é ascendente, feita em
direção ao Sill Pillar e é feita de dentro de uma galeria existente, a malha utilizada
pode variar de 1,8m x 2,0m ou 2,0m por 2,5m (dependerá da potência do corpo
mineralizado) com um comprimento máximo de 15m no dip, como exemplificado na
figura 9.
Figura 9: Imagem de um painel de lavra projetado - N15.1FGS ( MINE2-4D)
4.3 Coleta de dados
Efetuou-se a lavra através dos métodos descritos no item 4.1 e foi possível
obter um comparativo siginificativo relacionado à recuperação dos corpos
mineralizados utilizando como referência a inclinação mínima para ângulo de
escoamento do material igual a 37º. Utilizou-se a topografia na coleta de dados, e as
informações foram processadas através dos softwares Mine2-4D, Datamine e do
equipamento Laser Scanner.
Caso1: N11FGS-LD: no local de estudo, o corpo mineralizado possui
inclinação inferior a 40º. Foi utilizado a lavra através da metodologia em cone, neste
caso foi desenvolvido uma galeria paralela ao realce lavrado inicialmente com Corte
Aterro tendo como principal objetivo obter maior recuperação e gerar estabilide
operacional no qual favoreceria a execução de todo o ciclo foi feito em local seguro.
Foram criadas com seções que possuíam afastamento igual a 2,0m e espassamento
entre furos igual a 2,0 m (malha 2,0 x 2,0 m). Utilizou-se uma delimitação de 37º na
extremidade do footwall e os furos foram projetados com comprimento máximo de
18m de profundidade. Visto que a galeria de perfuração foi construída com
dimensões de 4,8 x 5,0 m e a limpeza do stope detonado foi feito com controle
remoto, houve a redução da exposição humana nas atividades operacionais. Além
disso o hanginwall foi cabeado, neste caso, houve uma estabilidade positiva do
maciço após as detonações e a diluição total do local ficou em aproximadamente
8%, exemplificado na figura 10.
Figura 10: Imagem de um painel de lavra executado - N11FGS ( MINE2-4D)
Caso 2: N12SER-LE: o corpo mineralizado utilizado possui inclinação favorável
(acima 39º), porém essa área em específico estava abandonada devido aos riscos
geotécnicos analisados. Foi utilizado a lavra através da metodologia convencional,
perfuração descenente com seções que possuíam afastamento igual a 2,0 m e
espassamento entre furos igual a 2,0 m (malha 2,0 x 2,0 m), os furos foram
projetados com comprimento máximo de 18 m de profundidade. Neste caso, o
desenvolvimento foi feito na parte superior do minério e devido a um desplacamento
decorrente da lavra inicial, toda a detonação (aproximadamente 30 seções) foi
realizada de uma só vez. Por se tratar de uma detonação de alto potencial, todo o
carregamento com explosivos foi efetuado com acompanhamento efetivo da equipe
de segurança. Para limpeza do local, foi feito o desenvolvimento de uma galeria
paralela á área que seria posteriomente detonada. O acesso para os equipamentos
de controle remoto foi feito através de draw-points. Essa detonação foi considerada
a maior detonação já feita de uma só vez na Mina Cuiabá, detonando
aproximadamente 25.000 t de minério, exemplificado na figura 11.
Figura 11: Imagem de um painel de lavra executado - N11FGS ( MINE2-4D)
5. Discussão e análise dos resultados
A implantação do PlanExo no planjeamento com suas possíveis variações na
unidade da Mina Cuiabá e Mina Lamego proporcionou melhorias siginificativas:
Aumento significativo na tonelagem/ metro desenvolvido
Aumento na tonelagem/ metro perfurado;
Maior previsibilidade e antecipação na solução dos gargalos voltados para
geotecnia garantindo melhor assertividade no uso daestimativa de diluição
planejada contribuindo para melhor performance nas entregas.
Maior engajamento com operação, criando melhorias específicas para
garantir melhor performance operacional
Agilidade na entrega das áreas perfuradas para produção
Melhoria na qualidade de controle dos indicadores reconciliação;
Visibilidade de todo o ciclo operacional da lavra até o enchimento do realce
Aumento da utilização dos Jumbos no desenvolvimento
Pode-se afirmar também que além dos ganhos gerais, a implantação da nova
meotologia para ajuste dos layouts juntamente com o desenvolvimento específico
para cada área dos painés de lavra resultam em ganhos específicos para as áreas
presentes no ciclo:
Topografia: Facilita a marcação topográfica em campo: é validado que a
topografia não consegue efetuar a marcação em tempo hábil adequada em
galerias com curvas.
Planejamento: Programação mais assertiva relacionada ao Outlook trimestral
(Massa e teor) .Mais agilidade na confecção de projetos de lavra (como o
cenário já será avaliado antes do desenvolvimento ser concluído, até mesmo
uma nova estratégia para o sequenciamento de lavra pode ser avaliado com
antecedência, pois tem interface com a operação e áreas afins) garantindo
melhor uso dos recursos .
Geotecnia: Maior previsibilidade relacionado aos gargalos gemomecânicos e
tempo hábil para possíeis adequações.
Desenvolvimento: Foi mensurado que em galerias sinuosas o rendimento do
fogo é baixo e que em galerias retilíneas o rendimento do fogo é mais atrativo,
pois proporciona um avanço melhor o que reflete claramente na performance
operacional garantindo antecipação na liberação dos painéis de lavra para
produção e melhor performance nas perfurações.
Custo: Quando segue todos os critérios do projeto é possível reduzir a
metragem de desenvolvimento e/ou reduzir a diluição operacional na
lavra, pois é possível ter maior confiabilidade nas estimativas de diluição
planejada e garantir mais qualidade na entrega.
Em um tempo relativamente curto, pode-se observar que a inserção e
adequação do layout utilizando o PlanEXO proporcionou ganhos significativos no
planejamento e execução dos planos de produção.
6. Conclusão
Deve-se levar em consideração que o PlanEXO cria maior estabilidade
operacional e reduz a lavra de um painel em menos ciclos, esses fatores contribuem
para a otimização da movimentação dos equipamentos e contrinui diretamente na
melhoria contínua, no aumento da produtividade e pode contribuir significadamente
no aumento da reserva perfurada.
Visto que o PlanEXO tem como um de seus objetivos reduzir a exposição do
homem em galerias com altas dimensões e evitar acesso a locais desmontados. A
metologia propiciou a redução dos riscos relacionados à exposição do trabalhador,
desta forma vale ressaltar de forma significativa os ganhos relacionados à
segurança operacional.
Observações gerais:
O método de Sublevel é mais eficiente, seguro e rentável e, portanto deve ser
priorizado.
Quando a inclinação do corpo mineralizado for inferior a 30º, caso não seja
possível aplicar a lavra em cone é recomendável utilizar o método de Corte e Aterro,
pois apesar de possuir um ciclo maior e menor controle da diluição planejada ainda
é o método mais indicado para lavrar trechos mineralizados com ângulos menores e
mais difíceis. Dependendo da forma que o layout for contruído o desenvolvimento do
corte aterro poderá fornecer alta contribuição para a produção.
O estudo e a divulgação dos métodos e processos inseridos na Mina Cuiabá e
Mina Lamego levam inevitavelmente a uma melhoria na eficiência diminuindo custos
e garantindo alta performance nas entregas.
9. Referências
HARTMAN, L. H.; Mutmansky, M. J.: Introductory Mining Engineering, John Wiley and Sons, 2002, 344p.
MELO O. M. : Dimensionamento Empírico de Realce Em Sublevel Stoping, Dissertação de mestrado- UNIVERSIDADE FEDERAL DE MINAS GERAIS,2012.
ALMEIDA, F. F. M. O Craton de São Francisco. Rev. Bras. Geociências, 7 (4): 349 – 364, 1977. DORR, J. V. N.. 1969. Physiographic, stratigraphic and structural development of the Quadrilátero Ferrífero, Minas Gerais. U. S. Geol. Surv. Prof. Pap. 2 edição.
ANGLOGOLD ASHANTI CÓRREGO DO SÍTIO MINERAÇÃO LTDA. Mineração Ouro. Disponível em: http://www.anglogoldashanti.com.br/Paginas/AreasNegocio/MineracaoOuro.aspx. Acesso em 09/03/2015.
Responsáveis Técnicos:
Kênia Chaves
Lucas Rodrigues
Alexandre Oliveira