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74. Mineração e extração

Editores de Capítulo:  James R. Armstrong e Raji Menon


 

Conteúdo 

Figuras e Tabelas

Mineração: uma visão geral
Norman S. Jennings

Exploração
William S. Mitchell e Courtney S. Mitchell

Tipos de Mineração de Carvão
Fred W. Hermann

Técnicas de Mineração Subterrânea
Hans Hamrin

Mineração subterrânea de carvão
Simon Walker

Métodos de mineração de superfície
Thomas A. Hethmon e Kyle B. Dotson

Gestão de Mineração de Carvão de Superfície
Paulo Westcott

Minério de processamento
Sidney Allison

Preparação de Carvão
Antonio D. Walters

Controle terrestre em minas subterrâneas
Luc Beauchamp

Ventilação e Resfriamento em Minas Subterrâneas
MJ Howes

Iluminação em Minas Subterrâneas
Don Trotador

Equipamento de proteção individual na mineração
Peter W. Pickeril

Incêndios e Explosões em Minas
Casey C. Grant

Detecção de Gases
Paul MacKenzie-Wood

preparação para emergências
Gary A. Gibson

Riscos à saúde da mineração e pedreiras
James L. Semanas

Tabelas

Clique em um link abaixo para visualizar a tabela no contexto do artigo.

1. Fatores de quantidade de ar de projeto
2. Potências de resfriamento de ar corrigidas para roupas
3. Comparação das fontes de luz da mina
4. Aquecimento do carvão - hierarquia de temperaturas
5. Elementos/subelementos críticos de preparação para emergências
6. Instalações, equipamentos e materiais de emergência
7. Matriz de treinamento de preparação para emergências
8. Exemplos de auditoria horizontal de planos de emergência
9. Nomes comuns e efeitos na saúde de gases perigosos

figuras

Aponte para uma miniatura para ver a legenda da figura, clique para ver a figura no contexto do artigo.

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Domingo, março 13 2011 14: 50

Mineração: uma visão geral

Minerais e produtos minerais são a espinha dorsal da maioria das indústrias. Alguma forma de mineração ou extração é realizada em praticamente todos os países do mundo. A mineração tem importantes efeitos econômicos, ambientais, trabalhistas e sociais – tanto nos países ou regiões onde é realizada quanto além. Para muitos países em desenvolvimento, a mineração responde por uma proporção significativa do PIB e, muitas vezes, pela maior parte das receitas em divisas e investimentos estrangeiros.

O impacto ambiental da mineração pode ser significativo e duradouro. Existem muitos exemplos de boas e más práticas na gestão e reabilitação de áreas minadas. O efeito ambiental do uso de minerais está se tornando uma questão importante para a indústria e sua força de trabalho. O debate sobre o aquecimento global, por exemplo, pode afetar o uso do carvão em algumas áreas; a reciclagem diminui a quantidade de novos materiais necessários; e o uso crescente de materiais não minerais, como plásticos, afeta a intensidade de uso de metais e minerais por unidade de PIB.

A concorrência, o declínio dos teores minerais, os custos de tratamento mais altos, a privatização e a reestruturação estão pressionando as empresas de mineração a reduzir seus custos e aumentar sua produtividade. A alta intensidade de capital de grande parte da indústria de mineração incentiva as empresas de mineração a buscar o uso máximo de seus equipamentos, exigindo, por sua vez, padrões de trabalho mais flexíveis e muitas vezes mais intensivos. O emprego está caindo em muitas áreas de mineração devido ao aumento da produtividade, reestruturação radical e privatização. Essas mudanças não afetam apenas os mineiros que precisam encontrar um emprego alternativo; aqueles que permanecem na indústria são obrigados a ter mais habilidades e mais flexibilidade. Encontrar o equilíbrio entre o desejo das mineradoras de cortar custos e o dos trabalhadores de proteger seus empregos tem sido uma questão fundamental em todo o mundo da mineração. As comunidades de mineração também devem se adaptar às novas operações de mineração, bem como ao downsizing ou fechamento.

A mineração é muitas vezes considerada uma indústria especial envolvendo comunidades unidas e trabalhadores que fazem um trabalho sujo e perigoso. A mineração também é um setor em que muitos no topo – gerentes e empregadores – são ex-mineiros ou engenheiros de minas com ampla experiência em primeira mão nas questões que afetam suas empresas e forças de trabalho. Além disso, os mineiros sempre foram a elite dos trabalhadores industriais e frequentemente estiveram na vanguarda quando as mudanças políticas e sociais ocorreram mais rapidamente do que o previsto pelo governo da época.

Cerca de 23 bilhões de toneladas de minerais, incluindo carvão, são produzidos a cada ano. Para minerais de alto valor, a quantidade de resíduos produzidos é muitas vezes maior do que o produto final. Por exemplo, cada onça de ouro é o resultado da movimentação de cerca de 12 toneladas de minério; cada tonelada de cobre vem de cerca de 30 toneladas de minério. Para materiais de menor valor (por exemplo, areia, cascalho e argila) – que respondem pela maior parte do material extraído – a quantidade de resíduos que pode ser tolerada é mínima. É seguro supor, no entanto, que as minas do mundo devem produzir pelo menos o dobro da quantidade final necessária (excluindo a remoção do “overburden” da superfície, que é posteriormente substituído e, portanto, manuseado duas vezes). Globalmente, portanto, cerca de 50 bilhões de toneladas de minério são extraídas a cada ano. Isso equivale a cavar um buraco de 1.5 metro de profundidade do tamanho da Suíça todos os anos.

Emprego

A mineração não é um grande empregador. É responsável por cerca de 1% da força de trabalho mundial – cerca de 30 milhões de pessoas, 10 milhões das quais produzem carvão. No entanto, para cada trabalho de mineração, há pelo menos um trabalho que depende diretamente da mineração. Além disso, estima-se que pelo menos 6 milhões de pessoas não incluídas no número acima trabalham em minas de pequena escala. Quando se leva em consideração os dependentes, o número de pessoas que dependem da mineração para viver é provavelmente de cerca de 300 milhões.

Segurança e saúde

Os mineiros enfrentam uma combinação constante de mudanças nas circunstâncias do local de trabalho, tanto diariamente quanto durante o turno de trabalho. Alguns trabalham em uma atmosfera sem luz natural ou ventilação, criando vazios na terra removendo material e tentando garantir que não haja reação imediata dos estratos circundantes. Apesar dos esforços consideráveis ​​em muitos países, o número de mortos, feridos e doenças entre os mineiros do mundo significa que, na maioria dos países, a mineração continua sendo a ocupação mais perigosa quando o número de pessoas expostas ao risco é levado em consideração.

Embora represente apenas 1% da força de trabalho global, a mineração é responsável por cerca de 8% dos acidentes de trabalho fatais (cerca de 15,000 por ano). Não existem dados confiáveis ​​sobre lesões, mas elas são significativas, assim como o número de trabalhadores afetados por doenças ocupacionais (como pneumoconioses, perda auditiva e efeitos de vibração) cuja incapacidade prematura e até morte podem ser atribuídas diretamente a trabalho deles.

A OIT e a Mineração

A Organização Internacional do Trabalho (OIT) tem lidado com os problemas trabalhistas e sociais da indústria de mineração desde seus primórdios, fazendo esforços consideráveis ​​para melhorar o trabalho e a vida dos trabalhadores da indústria de mineração - desde a adoção das Jornada de Trabalho (Carvão ) Convenção (No. 31) em 1931 para a Convenção de Segurança e Saúde em Minas (No. 176), que foi adotada pela Conferência Internacional do Trabalho em 1995. Por 50 anos, reuniões tripartidas sobre mineração abordaram uma variedade de questões que vão desde o emprego , condições de trabalho e formação à segurança e saúde no trabalho e relações laborais. Os resultados são mais de 140 conclusões e resoluções acordadas, algumas das quais foram utilizadas a nível nacional; outros desencadearam a ação da OIT – incluindo uma variedade de programas de treinamento e assistência nos Estados membros. Alguns levaram ao desenvolvimento de códigos de prática de segurança e, mais recentemente, ao novo padrão de trabalho.

Em 1996, foi introduzido um novo sistema de reuniões tripartidas mais curtas e mais focadas, nas quais as questões atuais de mineração serão identificadas e discutidas a fim de abordar as questões de maneira prática nos países e regiões em questão, em nível nacional e pela OIT . A primeira delas, em 1999, tratará de questões sociais e trabalhistas da mineração de pequena escala.

As questões trabalhistas e sociais na mineração não podem ser dissociadas de outras considerações, sejam elas econômicas, políticas, técnicas ou ambientais. Embora não possa haver uma abordagem modelo para garantir que a indústria de mineração se desenvolva de forma que beneficie todos os envolvidos, há claramente uma necessidade de que isso aconteça. A OIT está fazendo o que pode para ajudar no desenvolvimento social e trabalhista dessa indústria vital. Mas não pode funcionar sozinho; deve contar com o envolvimento ativo dos parceiros sociais para maximizar o seu impacto. A OIT também trabalha em estreita colaboração com outras organizações internacionais, chamando a atenção para a dimensão social e trabalhista da mineração e colaborando com elas conforme apropriado.

Devido à natureza perigosa da mineração, a OIT sempre se preocupou profundamente com a melhoria da segurança e saúde ocupacional. A Classificação Internacional de Radiografias de Pneumoconioses da OIT é uma ferramenta reconhecida internacionalmente para registrar sistematicamente anormalidades radiográficas no tórax provocadas pela inalação de poeiras. Dois códigos de prática sobre segurança e saúde tratam exclusivamente de minas subterrâneas e de superfície; outros são relevantes para a indústria de mineração.

A adoção da Convenção sobre Segurança e Saúde em Minas em 1995, que estabeleceu o princípio de ação nacional para a melhoria das condições de trabalho na indústria de mineração, é importante porque:

  • Perigos especiais são enfrentados pelos mineiros.
  • A indústria de mineração em muitos países está assumindo uma importância crescente.
  • Os padrões anteriores da OIT sobre segurança e saúde ocupacional, bem como a legislação existente em muitos países, são inadequados para lidar com as necessidades específicas da mineração.

 

As duas primeiras ratificações da Convenção ocorreram em meados de 1997; entrará em vigor em meados de 1998.

Formação

Nos últimos anos, a OIT realizou vários projetos de treinamento destinados a melhorar a segurança e a saúde dos mineiros por meio de maior conscientização, melhor inspeção e treinamento de resgate. As atividades da OIT até hoje contribuíram para o progresso em muitos países, tornando a legislação nacional em conformidade com as normas internacionais do trabalho e elevando o nível de segurança e saúde ocupacional na indústria de mineração.

Relações Industriais e Emprego

A pressão para melhorar a produtividade face à concorrência acirrada pode, por vezes, fazer com que princípios básicos de liberdade de associação e negociação coletiva sejam questionados quando as empresas percebem que sua lucratividade ou mesmo sobrevivência está em dúvida. Mas relações industriais sólidas baseadas na aplicação construtiva desses princípios podem dar uma contribuição importante para a melhoria da produtividade. Esta questão foi exaustivamente examinada numa reunião em 1995. Um ponto importante a destacar foi a necessidade de uma consulta estreita entre os parceiros sociais para que qualquer reestruturação necessária seja bem sucedida e para que a indústria mineira como um todo obtenha benefícios duradouros. Além disso, foi acordado que a nova flexibilidade da organização do trabalho e dos métodos de trabalho não deve prejudicar os direitos dos trabalhadores, nem afetar adversamente a saúde e a segurança.

Mineração em pequena escala

A mineração em pequena escala se enquadra em duas grandes categorias. A primeira é a mineração e extração de materiais industriais e de construção em pequena escala, operações que são principalmente para mercados locais e presentes em todos os países (ver figura 1). Regulamentos para controlá-los e tributá-los estão frequentemente em vigor, mas, quanto às pequenas fábricas, a falta de inspeção e a aplicação negligente significam que as operações informais ou ilegais persistem.

Figura 1. Pedreira de pequena escala em Bengala Ocidental

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A segunda categoria é a mineração de minerais de valor relativamente alto, principalmente ouro e pedras preciosas (ver figura 2). A produção é geralmente exportada, por meio de vendas a agências autorizadas ou por meio de contrabando. O tamanho e o caráter desse tipo de mineração de pequena escala tornaram as leis existentes inadequadas e impossíveis de serem aplicadas.

Figura 2. Mina de ouro em pequena escala no Zimbábue

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A mineração em pequena escala oferece empregos consideráveis, especialmente nas áreas rurais. Em alguns países, muito mais pessoas estão empregadas na mineração de pequena escala, muitas vezes informal, do que no setor de mineração formal. Os dados limitados que existem sugerem que mais de seis milhões de pessoas se dedicam à mineração em pequena escala. Infelizmente, porém, muitos desses empregos são precários e estão longe de atender aos padrões trabalhistas nacionais e internacionais. As taxas de acidentes em minas de pequena escala são rotineiramente seis ou sete vezes maiores do que em operações maiores, mesmo em países industrializados. Doenças, muitas devido a condições insalubres, são comuns em muitos locais. Isso não quer dizer que não existam minas seguras, limpas e de pequena escala – existem, mas elas tendem a ser uma pequena minoria.

Um problema especial é o emprego de crianças. Como parte de seu Programa Internacional para a Eliminação do Trabalho Infantil, a OIT está realizando projetos em vários países da África, Ásia e América Latina para oferecer oportunidades educacionais e perspectivas alternativas de geração de renda para remover crianças das minas de carvão, ouro e pedras preciosas em três regiões desses países. Este trabalho está sendo coordenado com o sindicato internacional dos mineiros (ICEM) e com organizações não governamentais (ONGs) locais e agências governamentais.

As ONGs também têm trabalhado arduamente e de forma eficaz em nível local para introduzir tecnologias apropriadas para melhorar a eficiência e mitigar o impacto ambiental e de saúde da mineração em pequena escala. Algumas organizações governamentais internacionais (IGOs) têm realizado estudos e desenvolvido diretrizes e programas de ação. Estes abordam o trabalho infantil, o papel das mulheres e dos povos indígenas, a tributação e a reforma fundiária e o impacto ambiental, mas, até agora, parecem ter tido pouco efeito perceptível. Deve-se notar, no entanto, que sem o apoio ativo e a participação dos governos, o sucesso de tais esforços é problemático.

Além disso, na maioria das vezes, parece haver pouco interesse entre os mineradores de pequena escala em usar tecnologia barata, prontamente disponível e eficaz para mitigar os efeitos à saúde e ao meio ambiente, como retortas para recapturar mercúrio. Freqüentemente, não há incentivo para fazê-lo, pois o custo do mercúrio não é uma restrição. Além disso, particularmente no caso de garimpeiros itinerantes, frequentemente não há interesse de longo prazo em preservar a terra para uso após o término da mineração. O desafio é mostrar aos mineiros de pequena escala que existem melhores maneiras de fazer a mineração que não restrinjam indevidamente suas atividades e sejam melhores para eles em termos de saúde e riqueza, melhores para a terra e melhores para o país. As “Diretrizes de Harare”, desenvolvidas no Seminário Inter-regional das Nações Unidas de 1993 sobre Diretrizes para o Desenvolvimento da Mineração de Pequena e Média Escala, fornecem orientação para governos e agências de desenvolvimento para lidar com as diferentes questões de maneira completa e coordenada. A ausência de envolvimento das organizações de empregadores e trabalhadores na maioria das atividades de mineração de pequena escala coloca uma responsabilidade especial sobre o governo em trazer a mineração de pequena escala para o setor formal, uma ação que melhoraria a situação dos mineradores de pequena escala e aumentar os benefícios econômicos e sociais da mineração em pequena escala. Além disso, em uma mesa redonda internacional em 1995 organizada pelo Banco Mundial, foi desenvolvida uma estratégia para a mineração artesanal que visa minimizar os efeitos colaterais negativos – incluindo as más condições de segurança e saúde dessa atividade – e maximizar os benefícios socioeconômicos.

A Convenção de Segurança e Saúde em Minas e sua Recomendação (No. 183) estabelecem em detalhes uma referência acordada internacionalmente para orientar a lei e a prática nacional. Abrange todas as minas, fornecendo um piso - o requisito mínimo de segurança contra o qual todas as mudanças nas operações da mina devem ser medidas. As disposições da Convenção já estão sendo incluídas na nova legislação de mineração e em acordos coletivos em vários países e os padrões mínimos que ela estabelece são superados pelos regulamentos de segurança e saúde já promulgados em muitos países mineradores. Resta que a Convenção seja ratificada em todos os países (a ratificação lhe daria força de lei), para garantir que as autoridades apropriadas tenham pessoal e financiamento adequados para que possam monitorar a implementação dos regulamentos em todos os setores da indústria de mineração . A OIT também monitorará a aplicação da Convenção nos países que a ratificarem.

 

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Domingo, março 13 2011 15: 09

Exploração

A exploração mineral é a precursora da mineração. A exploração é um negócio de alto risco e alto custo que, se bem-sucedido, resulta na descoberta de um depósito mineral que pode ser extraído de forma lucrativa. Em 1992, US$ 1.2 bilhão foram gastos em exploração em todo o mundo; esse valor aumentou para quase US$ 2.7 bilhões em 1995. Muitos países incentivam o investimento em exploração e a concorrência é alta para explorar áreas com bom potencial de descoberta. Quase sem exceção, a exploração mineral hoje é realizada por equipes interdisciplinares de garimpeiros, geólogos, geofísicos e geoquímicos que buscam depósitos minerais em todos os terrenos do mundo.

A exploração mineral começa com uma reconhecimento or generativo estágio e prossegue através de um avaliação alvo estágio, que, se bem sucedido, leva a exploração avançada. À medida que um projeto avança pelos vários estágios de exploração, o tipo de trabalho muda, assim como as questões de saúde e segurança.

O trabalho de campo de reconhecimento é frequentemente conduzido por pequenos grupos de geocientistas com apoio limitado em terreno desconhecido. O reconhecimento pode incluir prospecção, mapeamento geológico e amostragem, amostragem geoquímica ampla e preliminar e levantamentos geofísicos. A exploração mais detalhada começa durante a fase de teste de alvo, uma vez que a terra é adquirida por meio de permissão, concessão, arrendamento ou reivindicações minerais. O trabalho de campo detalhado que inclui mapeamento geológico, amostragem e levantamentos geofísicos e geoquímicos requer uma grade para controle de levantamento. Este trabalho frequentemente rende alvos que merecem testes de abertura de valas ou perfuração, envolvendo o uso de equipamentos pesados ​​como retroescavadeiras, pás mecânicas, tratores, furadeiras e, ocasionalmente, explosivos. Equipamentos de perfuração diamantados, rotativos ou de percussão podem ser montados em caminhões ou podem ser transportados para o local da perfuração em patins. Ocasionalmente, helicópteros são usados ​​para lançar brocas entre os locais de perfuração.

Alguns resultados de exploração do projeto serão suficientemente encorajadores para justificar a exploração avançada que exige a coleta de amostras grandes ou em massa para avaliar o potencial econômico de um depósito mineral. Isso pode ser feito por meio de perfuração intensiva, embora para muitos depósitos minerais alguma forma de trincheira ou amostragem subterrânea possa ser necessária. Um poço de exploração, declínio ou adit pode ser escavado para obter acesso subterrâneo ao depósito. Embora o trabalho real seja realizado por mineradores, a maioria das empresas de mineração garantirá que um geólogo de exploração seja responsável pelo programa de amostragem subterrânea.

Saúde e Segurança

No passado, os empregadores raramente implementavam ou monitoravam programas e procedimentos de segurança na exploração. Ainda hoje, os trabalhadores de exploração frequentemente têm uma atitude arrogante em relação à segurança. Como resultado, questões de saúde e segurança podem ser negligenciadas e não consideradas parte integrante do trabalho do explorador. Felizmente, muitas empresas de exploração de mineração agora se esforçam para mudar esse aspecto da cultura de exploração, exigindo que funcionários e contratados sigam os procedimentos de segurança estabelecidos.

O trabalho de exploração geralmente é sazonal. Consequentemente, há pressões para concluir o trabalho dentro de um tempo limitado, às vezes à custa da segurança. Além disso, à medida que o trabalho de exploração avança para estágios posteriores, o número e a variedade de riscos e perigos aumentam. O trabalho de campo de reconhecimento inicial requer apenas uma pequena equipe de campo e acampamento. A exploração mais detalhada geralmente requer acampamentos de campo maiores para acomodar um número maior de funcionários e contratados. Questões de segurança – especialmente treinamento em questões de saúde pessoal, perigos de acampamento e local de trabalho, uso seguro de equipamentos e segurança transversal – tornam-se muito importantes para geocientistas que podem não ter tido experiência anterior em trabalho de campo.

Como o trabalho de exploração geralmente é realizado em áreas remotas, a evacuação para um centro de tratamento médico pode ser difícil e pode depender do clima ou das condições da luz do dia. Portanto, os procedimentos e comunicações de emergência devem ser cuidadosamente planejados e testados antes do início do trabalho de campo.

Embora a segurança ao ar livre possa ser considerada senso comum ou “bom senso”, deve-se lembrar que o que é considerado senso comum em uma cultura pode não ser considerado em outra cultura. As mineradoras devem fornecer aos funcionários da exploração um manual de segurança que aborde as questões das regiões onde atuam. Um manual de segurança abrangente pode formar a base para reuniões de orientação de acampamento, sessões de treinamento e reuniões de rotina de segurança durante toda a temporada de campo.

Prevenção de riscos à saúde pessoal

O trabalho de exploração submete os funcionários a um trabalho físico árduo que inclui atravessar o terreno, levantar objetos pesados ​​com frequência, usar equipamentos potencialmente perigosos e ser exposto ao calor, frio, precipitação e talvez altitude elevada (consulte a figura 1). É essencial que os funcionários estejam em boas condições físicas e de boa saúde quando iniciam o trabalho de campo. Os funcionários devem ter imunizações atualizadas e estar livres de doenças transmissíveis (por exemplo, hepatite e tuberculose) que podem se espalhar rapidamente por meio de um acampamento de campo. Idealmente, todos os trabalhadores de exploração devem ser treinados e certificados em primeiros socorros básicos e habilidades de primeiros socorros na natureza. Acampamentos ou locais de trabalho maiores devem ter pelo menos um funcionário treinado e certificado em habilidades avançadas ou industriais de primeiros socorros.

Figura 1. Perfuração em montanhas na Colúmbia Britânica, Canadá, com uma furadeira leve Winkie

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William S. Mitchell

Os trabalhadores externos devem usar roupas adequadas que os protejam de extremos de calor, frio e chuva ou neve. Em regiões com altos níveis de luz ultravioleta, os trabalhadores devem usar chapéu de abas largas e usar protetor solar com alto fator de proteção solar (FPS) para proteger a pele exposta. Quando o repelente de insetos é necessário, o repelente que contém DEET (N,N-dietilmeta-toluamida) é mais eficaz na prevenção de picadas de mosquitos. Roupas tratadas com permetrina ajudam a proteger contra carrapatos.

Treinamento. Todos os funcionários de campo devem receber treinamento em tópicos como elevação, uso correto de equipamentos de segurança aprovados (por exemplo, óculos de segurança, botas de segurança, respiradores, luvas apropriadas) e precauções de saúde necessárias para evitar lesões devido ao estresse por calor, estresse por frio, desidratação, exposição à luz ultravioleta, proteção contra picadas de insetos e exposição a quaisquer doenças endêmicas. Trabalhadores de exploração que assumem missões em países em desenvolvimento devem se informar sobre questões locais de saúde e segurança, incluindo a possibilidade de sequestro, roubo e agressão.

Medidas preventivas para o parque de campismo

Problemas potenciais de saúde e segurança variam de acordo com o local, tamanho e tipo de trabalho realizado em um acampamento. Qualquer acampamento de campo deve atender aos regulamentos locais de incêndio, saúde, saneamento e segurança. Um acampamento limpo e organizado ajudará a reduzir os acidentes.

Localização. Um acampamento deve ser estabelecido o mais próximo possível do local de trabalho para minimizar o tempo de viagem e a exposição a perigos associados ao transporte. Um acampamento deve estar localizado longe de qualquer perigo natural e levar em consideração os hábitos e habitat de animais selvagens que possam invadir um acampamento (por exemplo, insetos, ursos e répteis). Sempre que possível, os acampamentos devem estar perto de uma fonte de água potável (ver figura 2). Ao trabalhar em altitudes muito altas, o acampamento deve estar localizado em uma elevação mais baixa para ajudar a prevenir o mal da altitude.

Figura 2. Acampamento de campo de verão, Territórios do Noroeste, Canadá

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William S. Mitchell

Controle de incêndio e manuseio de combustível. Os acampamentos devem ser montados de modo que as tendas ou estruturas sejam bem espaçadas para evitar ou reduzir a propagação do fogo. O equipamento de combate a incêndios deve ser mantido em um esconderijo central e os extintores de incêndio apropriados devem ser mantidos em cozinhas e escritórios. Os regulamentos para fumar ajudam a prevenir incêndios tanto no acampamento quanto no campo. Todos os trabalhadores devem participar de simulações de incêndio e conhecer os planos de evacuação de incêndio. Os combustíveis devem ser rotulados com precisão para garantir que o combustível correto seja usado para lanternas, fogões, geradores e assim por diante. Os depósitos de combustível devem estar localizados a pelo menos 100 m do acampamento e acima de qualquer nível potencial de inundação ou maré.

Saneamento. Os acampamentos exigem um suprimento de água potável. A fonte deve ser testada quanto à pureza, se necessário. Quando necessário, a água potável deve ser armazenada em recipientes limpos e rotulados, separados da água não potável. As remessas de alimentos devem ser examinadas quanto à qualidade na chegada e imediatamente refrigeradas ou armazenadas em contêineres para evitar invasões de insetos, roedores ou animais maiores. As instalações para lavar as mãos devem estar localizadas perto de áreas de alimentação e latrinas. As latrinas devem estar em conformidade com os padrões de saúde pública e devem estar localizadas a pelo menos 100 m de distância de qualquer córrego ou litoral.

Equipamentos de acampamento, equipamentos de campo e máquinas. Todos os equipamentos (por exemplo, motosserras, machados, martelos demolidores, facões, rádios, fogões, lanternas, equipamentos geofísicos e geoquímicos) devem ser mantidos em bom estado de conservação. Se armas de fogo forem necessárias para a segurança pessoal de animais selvagens, como ursos, seu uso deve ser rigorosamente controlado e monitorado.

Comunicação. É importante estabelecer cronogramas regulares de comunicação. Uma boa comunicação aumenta o moral e a segurança e constitui a base para um plano de resposta a emergências.

Treinamento. Os funcionários devem ser treinados no uso seguro de todos os equipamentos. Todos os geofísicos e auxiliares devem ser treinados para usar equipamentos geofísicos de solo (terra) que podem operar em alta corrente ou tensão. Tópicos adicionais de treinamento devem incluir prevenção de incêndio, exercícios de combate a incêndio, manuseio de combustível e manuseio de armas de fogo, quando relevante.

Medidas preventivas no local de trabalho

Os testes de alvo e os estágios avançados de exploração exigem acampamentos de campo maiores e o uso de equipamentos pesados ​​no local de trabalho. Somente trabalhadores treinados ou visitantes autorizados devem ter permissão para entrar em locais de trabalho onde equipamentos pesados ​​estejam operando.

Equipamento pesado. Somente pessoal devidamente licenciado e treinado pode operar equipamentos pesados. Os trabalhadores devem estar constantemente vigilantes e nunca se aproximar de equipamentos pesados, a menos que tenham certeza de que o operador sabe onde estão, o que pretendem fazer e para onde pretendem ir.

Figura 3. Furadeira montada em caminhão na Austrália

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Williams S. Mitchell

Equipamentos de perfuração. As equipes devem ser totalmente treinadas para o trabalho. Eles devem usar equipamentos de proteção individual adequados (por exemplo, capacetes, botas com biqueira de aço, proteção auditiva, luvas, óculos de proteção e máscaras contra poeira) e evitar usar roupas largas que possam ficar presas no maquinário. Os equipamentos de perfuração devem atender a todos os requisitos de segurança (por exemplo, proteções que cobrem todas as partes móveis do maquinário, mangueiras de ar de alta pressão presas com braçadeiras e correntes de segurança) (consulte a figura 3). Os trabalhadores devem estar cientes de condições escorregadias, molhadas, gordurosas ou geladas sob os pés e a área de perfuração deve ser mantida o mais organizada possível (consulte a figura 4).

Figura 4. Perfuração de circulação reversa em um lago congelado no Canadá

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William S. Mitchell

Escavações. Os poços e trincheiras devem ser construídos para atender às diretrizes de segurança com sistemas de suporte ou os lados cortados a 45º para impedir o colapso. Os trabalhadores nunca devem trabalhar sozinhos ou permanecer sozinhos em uma fossa ou trincheira, mesmo por um curto período de tempo, pois essas escavações desabam facilmente e podem soterrar os trabalhadores.

Explosivos. Somente pessoal treinado e licenciado deve manusear explosivos. Os regulamentos para manuseio, armazenamento e transporte de explosivos e detonadores devem ser cuidadosamente seguidos.

Medidas preventivas na travessia do terreno

Os trabalhadores de exploração devem estar preparados para lidar com o terreno e o clima de sua área de campo. O terreno pode incluir desertos, pântanos, florestas ou terreno montanhoso de selva ou geleiras e campos de neve. As condições podem ser quentes ou frias e secas ou úmidas. Os perigos naturais podem incluir raios, incêndios florestais, avalanches, deslizamentos de terra ou inundações repentinas e assim por diante. Insetos, répteis e/ou animais de grande porte podem apresentar riscos à vida.

Os trabalhadores não devem correr riscos ou colocar-se em perigo para obter amostras. Os funcionários devem receber treinamento em procedimentos de deslocamento seguro para o terreno e as condições climáticas onde trabalham. Eles precisam de treinamento de sobrevivência para reconhecer e combater a hipotermia, hipertermia e desidratação. Os funcionários devem trabalhar em duplas e carregar equipamentos, comida e água suficientes (ou ter acesso a um esconderijo de emergência) para permitir que passem uma ou duas noites inesperadas no campo, caso surja uma situação de emergência. Os trabalhadores de campo devem manter cronogramas de comunicação de rotina com o acampamento base. Todos os acampamentos de campo devem ter planos de resposta de emergência estabelecidos e testados, caso os trabalhadores de campo precisem ser resgatados.

Medidas preventivas no transporte

Muitos acidentes e incidentes ocorrem durante o transporte de ou para um local de trabalho de exploração. O excesso de velocidade e/ou consumo de álcool durante a condução de veículos ou barcos são questões de segurança relevantes.

Veículos. Causas comuns de acidentes com veículos incluem estradas perigosas e/ou condições climáticas, veículos sobrecarregados ou carregados incorretamente, práticas inseguras de reboque, fadiga do motorista, motoristas inexperientes e animais ou pessoas na estrada, especialmente à noite. As medidas preventivas incluem seguir técnicas de direção defensiva ao operar qualquer tipo de veículo. Motoristas e passageiros de carros e caminhões devem usar cinto de segurança e seguir procedimentos seguros de carregamento e reboque. Somente veículos que possam operar com segurança no terreno e nas condições climáticas da área do campo, por exemplo, veículos com tração nas 4 rodas, motocicletas com motor de 2 rodas, veículos todo-o-terreno (ATVs) ou motos de neve devem ser usados ​​(consulte a figura 5). Os veículos devem ter manutenção regular e conter equipamentos adequados, incluindo equipamentos de sobrevivência. Roupas de proteção e capacete são necessários ao operar quadriciclos ou motocicletas de 2 rodas.

Figura 5. Transporte de campo de inverno no Canadá

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William S. Mitchell

Aeronave. O acesso a locais remotos depende frequentemente de aeronaves de asa fixa e helicópteros (ver figura 6). Somente empresas de fretamento com equipamentos bem conservados e um bom histórico de segurança devem ser contratadas. Aviões com motores a turbina são recomendados. Os pilotos nunca devem exceder o número legal de horas de voo permitidas e nunca devem voar quando estiverem cansados ​​ou solicitados a voar em condições climáticas inaceitáveis. Os pilotos devem supervisionar o carregamento adequado de todas as aeronaves e cumprir as restrições de carga útil. Para evitar acidentes, os trabalhadores de exploração devem ser treinados para trabalhar com segurança em torno de aeronaves. Eles devem seguir os procedimentos seguros de embarque e carregamento. Ninguém deve andar na direção das hélices ou das pás do rotor; eles são invisíveis quando se movem. Os locais de pouso de helicópteros devem ser mantidos livres de detritos soltos que possam se tornar projéteis no ar na corrente descendente das pás do rotor.

Figura 6. Descarregando suprimentos de campo de Twin Otter, Territórios do Noroeste, Canadá

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William S. Mitchell

Fundir. Helicópteros são frequentemente usados ​​para transportar suprimentos, combustível, perfurar e equipamentos de acampamento. Alguns dos principais perigos incluem sobrecarga, uso incorreto ou manutenção inadequada de equipamentos de lingagem, locais de trabalho desarrumados com detritos ou equipamentos que podem ser arremessados, vegetação saliente ou qualquer coisa em que as cargas possam ficar presas. Além disso, a fadiga do piloto, a falta de treinamento de pessoal, a falta de comunicação entre as partes envolvidas (especialmente entre o piloto e o homem de terra) e as condições climáticas marginais aumentam os riscos de sling. Para uma amarração segura e para evitar acidentes, todas as partes devem seguir os procedimentos de amarração segura e estar totalmente alertas e bem informados com as responsabilidades mútuas claramente compreendidas. O peso da carga da eslinga não deve exceder a capacidade de elevação do helicóptero. As cargas devem ser dispostas de modo que fiquem seguras e nada escape da rede de carga. Ao amarrar com uma linha muito longa (por exemplo, selva, locais montanhosos com árvores muito altas), uma pilha de troncos ou pedras grandes deve ser usada para pesar a funda para a viagem de volta, porque nunca se deve voar com fundas vazias ou cordões pendurados do gancho de estilingue. Acidentes fatais ocorreram quando talabartes sem peso atingiram a cauda do helicóptero ou o rotor principal durante o voo.

Barcos. Os trabalhadores que dependem de barcos para transporte de campo em águas costeiras, lagos de montanha, riachos ou rios podem enfrentar riscos de ventos, neblina, corredeiras, águas rasas e objetos submersos ou semi-submersos. Para evitar acidentes náuticos, os operadores devem conhecer e não exceder as limitações de seu barco, seu motor e suas próprias capacidades náuticas. O barco maior e mais seguro disponível para o trabalho deve ser usado. Todos os trabalhadores devem usar um dispositivo de flutuação pessoal (PFD) de boa qualidade sempre que viajarem e/ou trabalharem em pequenos barcos. Além disso, todos os barcos devem conter todos os equipamentos legalmente exigidos, além de peças de reposição, ferramentas, equipamentos de sobrevivência e primeiros socorros e sempre levar e usar cartas e tábuas de marés atualizadas.

 

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Domingo, março 13 2011 15: 35

Tipos de Mineração de Carvão

A justificativa para selecionar um método de mineração de carvão depende de fatores como topografia, geometria da camada de carvão, geologia das rochas sobrejacentes e requisitos ou restrições ambientais. Substituindo-os, no entanto, estão os fatores econômicos. Eles incluem: disponibilidade, qualidade e custos da força de trabalho necessária (incluindo a disponibilidade de supervisores e gerentes treinados); adequação das instalações de moradia, alimentação e lazer para os trabalhadores (principalmente quando a mina está localizada distante de uma comunidade local); disponibilidade de equipamentos e maquinários necessários e de trabalhadores treinados para operá-los; disponibilidade e custos de transporte para trabalhadores, suprimentos necessários e para levar o carvão ao usuário ou comprador; disponibilidade e custo do capital necessário para financiar a operação (em moeda local); e o mercado para o tipo específico de carvão a ser extraído (ou seja, o preço pelo qual pode ser vendido). Um fator importante é o taxa de decapagem, ou seja, a quantidade de material de estéril a ser removido proporcionalmente à quantidade de carvão que pode ser extraído; à medida que aumenta, o custo da mineração torna-se menos atraente. Um fator importante, especialmente na mineração de superfície, que, infelizmente, muitas vezes é negligenciado na equação, é o custo de recuperação do terreno e do meio ambiente quando a operação de mineração é encerrada.

Saúde e Segurança

Outro fator crítico é o custo de proteger a saúde e a segurança dos mineiros. Infelizmente, particularmente em operações de pequena escala, em vez de serem pesadas para decidir se ou como o carvão deve ser extraído, as medidas de proteção necessárias são muitas vezes ignoradas ou menosprezadas.

Na verdade, embora sempre haja perigos insuspeitos – eles podem vir dos elementos e não das operações de mineração – qualquer operação de mineração pode ser segura desde que haja um compromisso de todas as partes para uma operação segura.

Minas de carvão de superfície

A mineração de carvão de superfície é realizada por uma variedade de métodos, dependendo da topografia, da área em que a mineração está sendo realizada e de fatores ambientais. Todos os métodos envolvem a remoção de material estéril para permitir a extração do carvão. Embora geralmente mais seguras do que a mineração subterrânea, as operações de superfície apresentam alguns perigos específicos que devem ser abordados. Dentre eles, destaca-se o uso de equipamentos pesados ​​que, além de acidentes, podem envolver exposição a fumaça de escapamento, ruídos e contato com combustíveis, lubrificantes e solventes. As condições climáticas, como chuva forte, neve e gelo, pouca visibilidade e calor ou frio excessivos podem agravar esses riscos. Quando a detonação é necessária para quebrar formações rochosas, são necessárias precauções especiais no armazenamento, manuseio e uso de explosivos.

As operações de superfície requerem o uso de enormes depósitos de lixo para armazenar produtos de estéril. Controles apropriados devem ser implementados para evitar falhas no despejo e proteger os funcionários, o público em geral e o meio ambiente.

mineração subterrânea

Há também uma variedade de métodos para mineração subterrânea. O seu denominador comum é a criação de túneis desde a superfície até ao veio de carvão e a utilização de máquinas e/ou explosivos para extrair o carvão. Além da alta frequência de acidentes – a mineração de carvão está no topo da lista de locais de trabalho perigosos onde quer que as estatísticas sejam mantidas – o potencial para um grande incidente envolvendo múltiplas perdas de vidas está sempre presente em operações subterrâneas. Duas causas principais de tais catástrofes são desmoronamentos devido à engenharia defeituosa dos túneis e explosão e incêndio devido ao acúmulo de metano e/ou níveis inflamáveis ​​de poeira de carvão no ar.

Metano

O metano é altamente explosivo em concentrações de 5 a 15% e tem sido a causa de inúmeros desastres de mineração. É melhor controlado fornecendo fluxo de ar adequado para diluir o gás a um nível abaixo de sua faixa explosiva e esvaziá-lo rapidamente do funcionamento. Os níveis de metano devem ser continuamente monitorados e regras estabelecidas para encerrar as operações quando sua concentração atingir 1 a 1.5% e evacuar a mina prontamente se atingir níveis de 2 a 2.5%.

Pó de carvão

Além de causar doença do pulmão negro (antracose) se inalado por mineiros, o pó de carvão é explosivo quando o pó fino é misturado ao ar e inflamado. O pó de carvão no ar pode ser controlado por sprays de água e ventilação de exaustão. Pode ser coletado filtrando o ar recirculado ou pode ser neutralizado pela adição de pó de pedra em quantidades suficientes para tornar inerte a mistura de pó de carvão/ar.

 

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Domingo, março 13 2011 15: 49

Técnicas de Mineração Subterrânea

Existem minas subterrâneas em todo o mundo apresentando um caleidoscópio de métodos e equipamentos. Existem aproximadamente 650 minas subterrâneas, cada uma com uma produção anual superior a 150,000 toneladas, que respondem por 90% da produção de minério do mundo ocidental. Além disso, estima-se que existam 6,000 minas menores, cada uma produzindo menos de 150,000 toneladas. Cada mina é única com local de trabalho, instalações e trabalhos subterrâneos ditados pelos tipos de minerais procurados e a localização e formações geológicas, bem como por considerações econômicas como o mercado para o mineral específico e a disponibilidade de fundos para investimento. Algumas minas estão em operação contínua há mais de um século, enquanto outras estão apenas começando.

As minas são lugares perigosos onde a maioria dos trabalhos envolve trabalho árduo. Os perigos enfrentados pelos trabalhadores variam de catástrofes como desmoronamentos, explosões e incêndios a acidentes, exposição à poeira, ruído, calor e muito mais. Proteger a saúde e a segurança dos trabalhadores é uma consideração importante em operações de mineração conduzidas adequadamente e, na maioria dos países, é exigido por leis e regulamentos.

A Mina Subterrânea

A mina subterrânea é uma fábrica localizada no leito rochoso dentro da terra em que os mineiros trabalham para recuperar minerais escondidos na massa rochosa. Eles perfuram, carregam e detonam para acessar e recuperar o minério, ou seja, rocha contendo uma mistura de minerais dos quais pelo menos um pode ser processado em um produto que pode ser vendido com lucro. O minério é levado à superfície para ser refinado em um concentrado de alto teor.

Trabalhar no interior do maciço rochoso bem abaixo da superfície requer infraestruturas especiais: uma rede de poços, túneis e câmaras que se conectam com a superfície e permitem a movimentação de trabalhadores, máquinas e rocha dentro da mina. O poço é o acesso ao subsolo onde os desvios laterais conectam a estação do poço com os stopes de produção. A rampa interna é uma deriva inclinada que liga níveis subterrâneos em diferentes elevações (ou seja, profundidades). Todas as aberturas subterrâneas precisam de serviços como ventilação de exaustão e ar fresco, energia elétrica, água e ar comprimido, drenos e bombas para coletar água subterrânea infiltrada e um sistema de comunicação.

Instalações e sistemas de elevação

O headframe é um edifício alto que identifica a mina na superfície. Ele fica diretamente acima do poço, a principal artéria da mina por onde os mineiros entram e saem de seu local de trabalho e por onde os suprimentos e equipamentos são baixados e o minério e os resíduos são elevados à superfície. As instalações de eixos e guindastes variam dependendo da necessidade de capacidade, profundidade e assim por diante. Cada mina deve ter pelo menos dois poços para fornecer uma rota alternativa de fuga em caso de emergência.

O içamento e o deslocamento do eixo são regulados por regras rigorosas. O equipamento de içamento (por exemplo, enrolador, freios e corda) é projetado com amplas margens de segurança e é verificado em intervalos regulares. O interior do eixo é inspecionado regularmente por pessoas que ficam em cima da gaiola e os botões de parada em todas as estações acionam o freio de emergência.

Os portões na frente do poço protegem as aberturas quando a gaiola não está na estação. Quando a gaiola chega e para completamente, um sinal libera o portão para abertura. Depois que os mineiros entram na gaiola e fecham o portão, outro sinal limpa a gaiola para mover para cima ou para baixo no poço. A prática varia: os comandos de sinal podem ser dados por um encarregado de gaiola ou, seguindo as instruções afixadas em cada estação de poço, os mineiros podem sinalizar os destinos de poço para si mesmos. Os mineradores geralmente estão bem cientes dos perigos potenciais na movimentação e içamento do poço e os acidentes são raros.

Perfuração de diamante

Uma jazida mineral dentro da rocha deve ser mapeada antes do início da lavra. É preciso saber onde se encontra o corpo de minério e definir sua largura, comprimento e profundidade para se ter uma visão tridimensional da jazida.

A perfuração com diamante é usada para explorar um maciço rochoso. A perfuração pode ser feita a partir da superfície ou da deriva na mina subterrânea. Uma broca cravejada de pequenos diamantes corta um núcleo cilíndrico que é capturado na sequência de tubos que segue a broca. O núcleo é recuperado e analisado para descobrir o que há na rocha. As amostras do núcleo são inspecionadas e as porções mineralizadas são divididas e analisadas quanto ao teor de metal. Extensos programas de perfuração são necessários para localizar os depósitos minerais; furos são perfurados em intervalos horizontais e verticais para identificar as dimensões do corpo de minério (ver figura 1).

Figura 1. Padrão de perfuração, Mina Garpenberg, uma mina de chumbo-zinco, Suécia

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Desenvolvimento de mina

O desenvolvimento da mina envolve as escavações necessárias para estabelecer a infra-estrutura necessária para a produção de estilhaços e preparar a futura continuidade das operações. Elementos rotineiros, todos produzidos pela técnica de perfuração-detonação-escavação, incluem derivas horizontais, rampas inclinadas e elevações verticais ou inclinadas.

Eixo afundando

O afundamento do poço envolve escavação de rocha avançando para baixo e geralmente é atribuído a empreiteiros, em vez de ser feito pelo pessoal da mina. Requer trabalhadores experientes e equipamentos especiais, como uma estrutura de cabeça de afundamento de eixo, uma talha especial com um balde grande pendurado na corda e um dispositivo de estrume de eixo de agarrar cactos.

A equipe de afundamento do poço está exposta a uma variedade de perigos. Eles trabalham no fundo de uma escavação profunda e vertical. Pessoas, material e rocha detonada devem compartilhar o balde grande. As pessoas no fundo do poço não têm onde se esconder dos objetos que caem. Claramente, o afundamento do poço não é um trabalho para inexperientes.

Drifting e ramping

Uma deriva é um túnel de acesso horizontal usado para transporte de rocha e minério. A escavação à deriva é uma atividade rotineira no desenvolvimento da mina. Em minas mecanizadas, jumbos de perfuração eletro-hidráulica de duas lanças são usados ​​para perfuração de face. Perfis de deriva típicos são 16.0 m2 na seção e a face é perfurada a uma profundidade de 4.0 m. Os orifícios são carregados pneumaticamente com um explosivo, geralmente óleo combustível de nitrato de amônio a granel (ANFO), de um caminhão de carga especial. São usados ​​detonadores não elétricos (Nonel) de retardo curto.

O estrume é feito com veículos LHD (load-haul-dump) (ver figura 2) com uma capacidade de caçamba de cerca de 3.0 m3. A lama é transportada diretamente para o sistema de passagem de minério e transferida para o caminhão para transportes mais longos. As rampas são passagens que conectam um ou mais níveis em graus que variam de 1:7 a 1:10 (um grau muito íngreme em comparação com as estradas normais) que fornecem tração adequada para equipamentos automotores pesados. As rampas costumam ser conduzidas em espiral ascendente ou descendente, semelhante a uma escada em espiral. A escavação em rampa é uma rotina no cronograma de desenvolvimento da mina e utiliza os mesmos equipamentos da derivação.

Figura 2. Carregador LHD

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Atlas Copco

Aumentar

Um aumento é uma abertura vertical ou fortemente inclinada que conecta diferentes níveis na mina. Pode servir como escada de acesso aos stopes, como passagem de minério ou como via aérea no sistema de ventilação da mina. Criar é um trabalho difícil e perigoso, mas necessário. Os métodos de elevação variam de simples perfuração manual e detonação até escavação mecânica de rocha com máquinas de perfuração por elevação (RBMs) (consulte a figura 3).

Figura 3. Métodos de levantamento

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Elevação manual

A elevação manual é um trabalho difícil, perigoso e fisicamente exigente que desafia a agilidade, força e resistência do mineiro. É um trabalho a ser atribuído apenas a mineiros experientes e em boas condições físicas. Como regra, a seção elevada é dividida em dois compartimentos por uma parede de madeira. Um é mantido aberto para a escada usada para subir até a face, dutos de ar, etc. O outro se enche de rocha da detonação que o minerador usa como plataforma ao perfurar a rodada. A separação de madeira é estendida após cada rodada. O trabalho envolve escalada em escada, extração de madeira, perfuração de rocha e detonação, tudo feito em um espaço apertado e mal ventilado. É tudo feito por um único garimpeiro, pois não há espaço para um ajudante. As minas buscam alternativas aos perigosos e trabalhosos métodos de levantamento manual.

O alpinista

O alpinista é um veículo que evita a subida de escada e grande parte da dificuldade do método manual. Este veículo sobe a elevação em um trilho-guia aparafusado à rocha e fornece uma plataforma de trabalho robusta quando o minerador está perfurando a rodada acima. Elevações muito altas podem ser escavadas com o escalador com segurança muito maior em relação ao método manual. A escavação elevada, no entanto, continua sendo um trabalho muito perigoso.

A máquina de perfuração de aumento

O RBM é uma máquina poderosa que quebra a rocha mecanicamente (consulte a figura 4). Ele é erguido no topo do aumento planejado e um orifício piloto de cerca de 300 mm de diâmetro é perfurado para romper em um alvo de nível inferior. A broca piloto é substituída por um cabeçote alargador com o diâmetro do aumento pretendido e o RBM é colocado ao contrário, girando e puxando o cabeçote alargador para cima para criar um aumento circular de tamanho normal.

Figura 4. Elevar a mandriladora

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Atlas Copco

Controle de solo

O controle de solo é um conceito importante para pessoas que trabalham dentro de um maciço rochoso. É particularmente importante em minas mecanizadas que usam equipamentos com pneus de borracha, onde as aberturas de deriva são de 25.0 m2 na seção, em contraste com as minas com desvios ferroviários, onde geralmente são apenas 10.0 m2. O telhado de 5.0 m é muito alto para um minerador usar uma barra de escala para verificar possíveis quedas de rochas.

Diferentes medidas são usadas para proteger o telhado em aberturas subterrâneas. Na detonação suave, os furos de contorno são perfurados juntos e carregados com um explosivo de baixa resistência. A explosão produz um contorno suave sem fraturar a rocha externa.

No entanto, como muitas vezes há rachaduras na massa rochosa que não aparecem na superfície, as quedas de rochas são um perigo sempre presente. O risco é reduzido pelo rock bolting, ou seja, inserção de hastes de aço em furos e fixação dos mesmos. O tirante mantém o maciço rochoso unido, evita a propagação de rachaduras, ajuda a estabilizar o maciço rochoso e torna o ambiente subterrâneo mais seguro.

Métodos para Mineração Subterrânea

A escolha do método de mineração é influenciada pela forma e tamanho do depósito de minério, o valor dos minerais contidos, a composição, estabilidade e resistência do maciço rochoso e as demandas de produção e condições de trabalho seguras (que às vezes estão em conflito ). Embora os métodos de mineração tenham evoluído desde a antiguidade, este artigo enfoca aqueles usados ​​em minas semi e totalmente mecanizadas durante o final do século XX. Cada mina é única, mas todas compartilham os objetivos de um local de trabalho seguro e uma operação comercial lucrativa.

Mineração plana de quarto e pilar

A mineração de salas e pilares é aplicável à mineralização tabular com mergulho horizontal a moderado em um ângulo não superior a 20° (consulte a figura 5). Os depósitos são muitas vezes de origem sedimentar e a rocha está frequentemente em paredes suspensas e a mineralização é competente (um conceito relativo aqui, pois os mineiros têm a opção de instalar parafusos de rocha para reforçar o telhado onde sua estabilidade é duvidosa). Room-and-pillar é um dos principais métodos de mineração subterrânea de carvão.

Figura 5. Mineração de salas e pilares de um corpo de minério plano

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Room-and-pillar extrai um corpo de minério por perfuração horizontal avançando ao longo de uma frente multifacetada, formando salas vazias atrás da frente de produção. Pilares, seções de rocha, são deixados entre as salas para evitar que o telhado desmorone. O resultado usual é um padrão regular de salas e pilares, seu tamanho relativo representando um compromisso entre manter a estabilidade do maciço rochoso e extrair o máximo possível de minério. Isso envolve uma análise cuidadosa da resistência dos pilares, da capacidade de vão dos estratos do telhado e de outros fatores. Parafusos de rocha são comumente usados ​​para aumentar a resistência da rocha nos pilares. Os stopes extraídos servem como estradas para caminhões que transportam o minério para o silo de armazenamento da mina.

A face do batente de quarto e pilar é perfurada e detonada como na deriva. A largura e a altura do stope correspondem ao tamanho do drift, que pode ser bastante grande. Grandes jumbos de perfuração produtiva são usados ​​em minas de altura normal; plataformas compactas são usadas onde o minério tem menos de 3.0 m de espessura. O corpo de minério espesso é extraído em etapas, começando do topo, para que o telhado possa ser fixado em uma altura conveniente para os mineradores. A seção abaixo é recuperada em fatias horizontais, perfurando furos planos e explodindo contra o espaço acima. O minério é carregado em caminhões na face. Normalmente, são usados ​​carregadores frontais e caminhões basculantes regulares. Para a mina de baixa altura, estão disponíveis caminhões de mina especiais e veículos LHD.

Room-and-pillar é um método de mineração eficiente. A segurança depende da altura das salas abertas e dos padrões de controle de solo. Os principais riscos são acidentes causados ​​por queda de rochas e movimentação de equipamentos.

Mineração inclinada de quarto e pilar

Sala-e-pilar inclinado aplica-se à mineralização tabular com um ângulo ou mergulho de 15° e 30° em relação à horizontal. Este é um ângulo muito íngreme para veículos com pneus de borracha subirem e muito plano para um fluxo de rochas assistido pela gravidade.

A abordagem tradicional para o corpo de minério inclinado depende do trabalho manual. Os mineradores fazem furos de desmonte nas rochas com perfuratrizes manuais. O stope é limpo com raspadores de lama.

O stope inclinado é um local difícil de trabalhar. Os mineiros têm que escalar as íngremes pilhas de rocha detonada carregando com eles suas perfuratrizes, a polia do raspador de arraste e os fios de aço. Além de quedas de pedras e acidentes, há riscos de ruído, poeira, ventilação inadequada e calor.

Onde os depósitos de minério inclinados são adaptáveis ​​à mecanização, a “mineração por etapas” é usada. Isso se baseia na conversão da lapa de “mergulho difícil” em uma “escada” com degraus em um ângulo conveniente para máquinas sem trilhos. As etapas são produzidas por um padrão de diamante de stopes e vias de transporte no ângulo selecionado ao longo do corpo de minério.

A extração de minério começa com acionamentos horizontais, ramificando-se de uma deriva combinada de transporte de acesso. O stope inicial é horizontal e segue a parede suspensa. A próxima parada começa um pouco mais abaixo e segue o mesmo percurso. Este procedimento é repetido movendo-se para baixo para criar uma série de etapas para extrair o corpo de minério.

Seções da mineralização são deixadas para apoiar a parede suspensa. Isso é feito minerando dois ou três batentes adjacentes em todo o comprimento e, em seguida, iniciando o próximo batente um degrau abaixo, deixando um pilar alongado entre eles. Seções deste pilar podem ser posteriormente recuperadas como recortes que são perfurados e detonados a partir da bancada abaixo.

Equipamentos modernos sem trilhos se adaptam bem à mineração em step-room. A parada pode ser totalmente mecanizada, utilizando equipamento móvel padrão. O minério detonado é recolhido nos stopes pelos veículos LHD e transferido para o caminhão da mina para transporte até o poço/passagem de minério. Se o batente não for alto o suficiente para o carregamento do caminhão, os caminhões podem ser enchidos em baias de carregamento especiais escavadas na unidade de transporte.

Encolhimento parando

A parada por contração pode ser chamada de método de mineração “clássico”, tendo sido talvez o método de mineração mais popular durante a maior parte do século passado. Ele foi amplamente substituído por métodos mecanizados, mas ainda é usado em muitas pequenas minas ao redor do mundo. É aplicável a depósitos minerais com limites regulares e mergulho acentuado hospedados em um maciço rochoso competente. Além disso, o minério detonado não deve ser afetado pelo armazenamento nas encostas (por exemplo, minérios sulfetados têm tendência a oxidar e se decompor quando expostos ao ar).

Sua característica mais proeminente é o uso do fluxo de gravidade para o manuseio do minério: o minério cai diretamente nos vagões ferroviários por meio de chutes, evitando o carregamento manual, tradicionalmente o trabalho mais comum e menos apreciado na mineração. Até o surgimento da escavadeira pneumática na década de 1950, não havia máquina adequada para carregar rocha em minas subterrâneas.

A parada por retração extrai o minério em fatias horizontais, começando no fundo do stope e avançando para cima. A maior parte da rocha detonada permanece no stope, fornecendo uma plataforma de trabalho para o mineiro perfurar buracos no telhado e servindo para manter as paredes do stope estáveis. Como a detonação aumenta o volume da rocha em cerca de 60%, cerca de 40% do minério é puxado no fundo durante a parada para manter um espaço de trabalho entre o topo da pilha de estrume e o telhado. O minério restante é extraído após a detonação atingir o limite superior do stope.

A necessidade de trabalhar a partir do topo da pilha de esterco e o acesso por escada elevada impede o uso de equipamentos mecanizados no stope. Somente equipamentos leves o suficiente para o minerador manusear sozinho podem ser usados. O air-leg e rock drill, com um peso combinado de 45 kg, é a ferramenta usual para perfurar o stope de retração. Em pé no topo da pilha de estrume, o minerador pega a broca/alimentação, ancora a perna, prende a perfuratriz/perfuradora de aço contra o telhado e começa a perfurar; não é um trabalho fácil.

Mineração de corte e preenchimento

A mineração de corte e preenchimento é adequada para um depósito mineral de mergulho acentuado contido em um maciço rochoso com estabilidade boa a moderada. Ele remove o minério em fatias horizontais a partir de um corte de fundo e avança para cima, permitindo que os limites do stope sejam ajustados para acompanhar a mineralização irregular. Isso permite que seções de alto teor sejam mineradas seletivamente, deixando o minério de baixo teor no local.

Depois que o stope é limpo, o espaço minado é aterrado para formar uma plataforma de trabalho quando a próxima fatia é lavrada e para adicionar estabilidade às paredes do stope.

O desenvolvimento para mineração cut-and-fill em um ambiente sem trilhas inclui uma movimentação de transporte na lapa ao longo do corpo de minério no nível principal, rebaixamento do stope fornecido com drenos para o aterro hidráulico, uma rampa em espiral escavada na lapa com desvios de acesso para os stopes e uma elevação do stope até o nível acima para ventilação e transporte de enchimento.

Parada excessiva é usado com corte e aterro, com rocha seca e areia hidráulica como material de aterro. Overhand significa que o minério é perfurado por baixo, detonando uma fatia de 3.0 m a 4.0 m de espessura. Isso permite que toda a área do stope seja perfurada e o jateamento do stope completo sem interrupções. Os orifícios “superiores” são perfurados com brocas de vagão simples.

A perfuração e detonação de furos deixa uma superfície rochosa áspera para o telhado; após a retirada, sua altura será de cerca de 7.0 m. Antes que os mineiros possam entrar na área, o telhado deve ser protegido aparando os contornos do telhado com jateamento suave e subseqüente descamação da rocha solta. Isso é feito por mineradores usando perfuratrizes manuais que trabalham na pilha de estrume.

In parada frontal, equipamentos sem trilhos são usados ​​para produção de minério. Os rejeitos de areia são usados ​​para aterro e distribuídos nas lajes subterrâneas por meio de tubos de plástico. Os stopes são preenchidos quase completamente, criando uma superfície suficientemente dura para ser atravessada por equipamentos com pneus de borracha. A produção de stope é totalmente mecanizada com drifting jumbos e veículos LHD. A face do stope é uma parede vertical de 5.0 m ao longo do stope com uma fenda aberta de 0.5 m abaixo dela. Furos horizontais de cinco metros de comprimento são perfurados na face e o minério é jateado contra o rasgo inferior aberto.

A tonelagem produzida por uma única detonação depende da área da face e não se compara àquela produzida pela detonação em pronação. No entanto, a produção do equipamento sem trilha é muito superior ao método manual, enquanto o controle do telhado pode ser realizado pelo jumbo de perfuração, que perfura furos de detonação suave junto com a detonação de stope. Equipado com uma caçamba superdimensionada e pneus grandes, o veículo LHD, uma ferramenta versátil para limpeza e transporte, desloca-se facilmente na superfície de aterro. Em um batente de dupla face, o jumbo da broca engata de um lado enquanto o LHD manuseia a pilha de estrume na outra extremidade, proporcionando uso eficiente do equipamento e aumentando o rendimento da produção.

Parada de subnível remove o minério em stopes abertos. O enchimento dos stopes com aterro consolidado após a lavra permite aos mineiros regressar mais tarde para recuperar os pilares entre os stopes, permitindo uma taxa de recuperação muito elevada da jazida mineral.

O desenvolvimento para parada de subnível é extenso e complexo. O corpo de minério é dividido em seções com uma altura vertical de cerca de 100 m em que os subníveis são preparados e conectados por meio de uma rampa inclinada. As seções do corpo de minério são ainda divididas lateralmente em stopes e pilares alternados e uma unidade de transporte de correspondência é criada na lapa, na parte inferior, com recortes para carregamento de ponto de extração.

Quando extraído, o stope do subnível será uma abertura retangular ao longo do corpo de minério. A parte inferior do stope é em forma de V para canalizar o material jateado para os pontos de extração. Os desvios de perfuração para a sonda de furo longo são preparados nos subníveis superiores (consulte a figura 6).

Figura 6. Parada de subnível usando perfuração de anel e carregamento de corte transversal

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A detonação requer espaço para que a rocha se expanda em volume. Isso requer que uma fenda de alguns metros de largura seja preparada antes do início da detonação de furos longos. Isso é feito aumentando um aumento da parte inferior para o topo do stope até um slot completo.

Depois de abrir o slot, a sonda de furo longo (ver figura 7) começa a perfuração de produção em desvios de subnível seguindo precisamente um plano detalhado projetado por especialistas em detonação que especifica todos os furos de desmonte, a posição do colar, profundidade e direção dos furos. A plataforma de perfuração continua perfurando até que todos os anéis em um nível sejam concluídos. Em seguida, é transferido para o próximo subnível para continuar a perfuração. Enquanto isso, os furos são carregados e um padrão de detonação que cobre uma grande área dentro do stope quebra um grande volume de minério em uma detonação. O minério detonado cai para o fundo do stope para ser recuperado pelos veículos LHD que se acumulam no ponto de extração abaixo do stope. Normalmente, a perfuração de furos longos fica à frente do carregamento e da detonação, fornecendo uma reserva de minério pronto para explodir, resultando em um cronograma de produção eficiente.

Figura 7. Equipamento de perfuração de furo longo

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Atlas Copco

A parada de subnível é um método de mineração produtivo. A eficiência é aprimorada pela capacidade de usar plataformas produtivas totalmente mecanizadas para a perfuração de furos longos, além do fato de que a plataforma pode ser usada continuamente. Também é relativamente seguro porque fazer a perfuração dentro de desvios de subnível e limpar os pontos de extração elimina a exposição a possíveis quedas de rochas.

Mineração de recuo de cratera vertical

Como a parada de subnível e parada de encolhimento, a mineração de recuo vertical de cratera (VCR) é aplicável à mineralização em estratos de mergulho acentuado. No entanto, usa uma técnica de detonação diferente quebrando a rocha com cargas pesadas e concentradas colocadas em buracos (“crateras”) com diâmetro muito grande (cerca de 165 mm) a cerca de 3 m de distância de uma superfície rochosa livre. A detonação abre uma abertura em forma de cone no maciço rochoso ao redor do furo e permite que o material detonado permaneça no desmonte durante a fase de produção, de modo que o enrocamento possa auxiliar no suporte das paredes do desmonte. A necessidade de estabilidade da rocha é menor do que na parada de subnível.

O desenvolvimento da mineração de VCR é semelhante ao da parada de subnível, exceto por exigir escavações de corte excessivo e inferior. O corte excessivo é necessário no primeiro estágio para acomodar a sonda que perfura os orifícios de detonação de grande diâmetro e para acesso durante o carregamento dos orifícios e a detonação. A escavação rebaixada forneceu a superfície livre necessária para o jateamento VCR. Também pode fornecer acesso para um veículo LHD (operado por controle remoto com o operador permanecendo fora do stope) para recuperar o minério detonado dos pontos de extração abaixo do stope.

A explosão usual do VCR usa buracos em um padrão de 4.0 × 4.0 m direcionados verticalmente ou fortemente inclinados com cargas cuidadosamente colocadas em distâncias calculadas para liberar a superfície abaixo. As cargas cooperam para quebrar uma fatia horizontal de minério de cerca de 3.0 m de espessura. A rocha explodida cai no stope embaixo. Ao controlar a taxa de remoção, o stope permanece parcialmente preenchido para que o enrocamento ajude a estabilizar as paredes do stope durante a fase de produção. A última explosão quebra o sobrecorte no stope, após o qual o stope é limpo e preparado para o enchimento posterior.

As minas de VCR geralmente usam um sistema de stopes primários e secundários para o corpo de minério. Stopes primários são extraídos no primeiro estágio, depois preenchidos com aterro cimentado. O stope é deixado para o enchimento consolidar. Os mineradores então retornam e recuperam o minério nos pilares entre os stopes primários, os stopes secundários. Esse sistema, em combinação com o aterro cimentado, resulta em uma recuperação próxima de 100% das reservas de minério.

espeleologia subnível

Caving de subnível é aplicável a depósitos minerais com mergulho íngreme a moderado e grande extensão em profundidade. O minério deve fraturar em bloco manejável com detonação. A parede suspensa cederá após a extração do minério e o solo na superfície acima do corpo de minério diminuirá. (Deve ser barricado para impedir que qualquer pessoa entre na área.)

A espeleologia de subnível é baseada no fluxo de gravidade dentro de uma massa rochosa fragmentada contendo minério e rocha. O maciço rochoso é primeiro fraturado por perfuração e detonação e, em seguida, removido por meio de correntes de deriva sob a caverna do maciço rochoso. Ele se qualifica como um método de mineração seguro porque os mineradores sempre trabalham dentro de aberturas do tamanho de um desvio.

Cavamento de subnível depende de subníveis com padrões regulares de drifts preparados dentro do corpo de minério em espaçamento vertical bastante próximo (de 10.0 m a 20 m). O layout do desvio é o mesmo em cada subnível (ou seja, acionamentos paralelos ao longo do corpo de minério desde o acionamento de transporte da lapa até a parede suspensa), mas os padrões em cada subnível são ligeiramente deslocados, de modo que os desvios em um nível inferior estão localizados entre o flutua no subnível acima dele. Uma seção transversal mostrará um padrão de diamante com desvios em espaçamento vertical e horizontal regular. Assim, o desenvolvimento para a espeleologia de subnível é extenso. A escavação à deriva, no entanto, é uma tarefa simples que pode ser prontamente mecanizada. Trabalhar em vários cabeçalhos de deriva em vários subníveis favorece a alta utilização do equipamento.

Quando o desenvolvimento do subnível é concluído, o equipamento de perfuração de furos longos se move para perfurar furos de detonação em um padrão de leque na rocha acima. Quando todos os furos de detonação estiverem prontos, o equipamento de perfuração de furo longo é movido para o subnível abaixo.

A explosão de buraco longo fratura a massa rochosa acima do subnível, iniciando uma caverna que começa no contato com a parede suspensa e recua em direção à lapa seguindo uma frente reta através do corpo de minério no subnível. Uma seção vertical mostraria uma escada onde cada subnível superior está um passo à frente do subnível abaixo.

A explosão preenche a frente do subnível com uma mistura de minério e estéril. Quando o veículo LHD chega, a caverna contém 100% de minério. À medida que o carregamento continua, a proporção de estéril aumentará gradualmente até que o operador decida que a diluição do estéril é muito alta e interrompa o carregamento. À medida que o carregador se move para o próximo desvio para continuar a escavação, o detonador entra para preparar o próximo anel de furos para detonação.

Esvaziar os subníveis é uma aplicação ideal para o veículo com volante à esquerda. Disponível em diversos tamanhos para atender situações particulares, enche a caçamba, percorre cerca de 200 m, esvazia a caçamba na passagem de minério e retorna para outra carga.

A espeleologia de subnível apresenta um layout esquemático com procedimentos de trabalho repetitivos (deriva de desenvolvimento, perfuração de furos longos, carregamento e detonação, carregamento e transporte) que são realizados de forma independente. Isso permite que os procedimentos se movam continuamente de um subnível para outro, permitindo o uso mais eficiente de equipes de trabalho e equipamentos. Com efeito, a mina é análoga a uma fábrica departamentalizada. A mineração de subnível, no entanto, sendo menos seletiva do que outros métodos, não produz taxas de extração particularmente eficientes. A caverna contém cerca de 20 a 40% de estéril com uma perda de minério que varia de 15 a 25%.

espeleologia

Block-caving é um método de larga escala aplicável à mineralização da ordem de 100 milhões de toneladas em todas as direções contidas em maciços rochosos passíveis de espelejamento (ou seja, com tensões internas que, após a remoção dos elementos de suporte no maciço rochoso, auxiliam o fraturamento do bloco minerado). Uma produção anual variando de 10 a 30 milhões de toneladas é o rendimento previsto. Esses requisitos limitam a escavação de blocos a alguns depósitos minerais específicos. Em todo o mundo, existem minas de blocos explorando depósitos contendo cobre, ferro, molibdênio e diamantes.

Bloquear refere-se ao layout de mineração. A jazida é dividida em grandes seções, blocos, cada um contendo uma tonelagem suficiente para muitos anos de produção. A escavação é induzida pela remoção da força de suporte do maciço rochoso diretamente abaixo do bloco por meio de um rebaixo, uma seção de rocha de 15 m de altura fraturada por perfuração e detonação de furos longos. Tensões criadas por forças tectônicas naturais de magnitude considerável, semelhantes às que causam movimentos continentais, criam fissuras no maciço rochoso, quebrando os blocos, esperançosamente para passar por aberturas de draw-point na mina. A natureza, no entanto, muitas vezes precisa da ajuda de mineradores para lidar com rochas enormes.

A preparação para a escavação de blocos requer um planejamento de longo prazo e um extenso desenvolvimento inicial envolvendo um complexo sistema de escavações abaixo do bloco. Estes variam de acordo com o site; eles geralmente incluem undercut, drawbells, grizzlies para controle de rochas de tamanho grande e passagens de minério que canalizam o minério para o carregamento do trem.

Drawbells são aberturas cônicas escavadas sob o rebaixo que coletam minério de uma grande área e o canalizam para o ponto de extração no nível de produção abaixo. Aqui o minério é recuperado em veículos LHD e transferido para passagens de minério. Pedregulhos muito grandes para o balde são explodidos em pontos de extração, enquanto os menores são tratados no grizzly. Grizzlies, conjuntos de barras paralelas para peneirar material grosseiro, são comumente usados ​​em minas de blocos, embora, cada vez mais, os rompedores hidráulicos estejam sendo preferidos.

Aberturas em uma mina de blocos estão sujeitas a alta pressão de rocha. Derivações e outras aberturas, portanto, são escavadas com a menor seção possível. No entanto, extensivos atirantamentos e revestimento de concreto são necessários para manter as aberturas intactas.

Aplicado corretamente, o block-caving é um método de mineração em massa produtivo e de baixo custo. No entanto, a receptividade de um maciço rochoso à espeleologia nem sempre é previsível. Além disso, o desenvolvimento abrangente que é necessário resulta em um longo prazo antes que a mina comece a produzir: o atraso nos lucros pode influenciar negativamente nas projeções financeiras usadas para justificar o investimento.

Mineração Longwall

A mineração longwall é aplicável a depósitos de forma uniforme, espessura limitada e grande extensão horizontal (por exemplo, um veio de carvão, uma camada de potássio ou o recife, o leito de seixos de quartzo explorados por minas de ouro na África do Sul). É um dos principais métodos de mineração de carvão. Ele recupera o mineral em fatias ao longo de uma linha reta que se repetem para recuperar materiais em uma área maior. O espaço mais próximo ao rosto é mantido aberto enquanto a parede suspensa pode desabar a uma distância segura atrás dos mineiros e seus equipamentos.

A preparação para lavra longwall envolve a rede de galerias necessárias para acesso à área de lavra e transporte do produto lavrado até o poço. Uma vez que a mineralização está na forma de um lençol que se estende por uma ampla área, os drifts geralmente podem ser organizados em um padrão esquemático de rede. As derivas de transporte são preparadas na própria costura. A distância entre dois desvios de transporte adjacentes determina o comprimento da face longwall.

Preenchimento

O reaterro dos stopes da mina evita que a rocha desmorone. Preserva a estabilidade inerente ao maciço rochoso o que promove segurança e permite uma extração mais completa do minério desejado. O preenchimento é tradicionalmente usado com corte e preenchimento, mas também é comum com parada de subnível e mineração de VCR.

Tradicionalmente, os mineradores despejam o estéril do desenvolvimento em paradas vazias, em vez de transportá-lo para a superfície. Por exemplo, em cut-and-fill, o estéril é distribuído sobre o desmonte vazio por raspadores ou escavadeiras.

Reaterro Hidráulico usa rejeitos da planta de beneficiamento da mina que são distribuídos no subsolo por meio de furos e tubos de plástico. Os rejeitos são primeiro deslamados, apenas a fração grosseira sendo usada para enchimento. O preenchimento é uma mistura de areia e água, cerca de 65% da qual é matéria sólida. Ao misturar cimento no último vazamento, a superfície do preenchimento endurecerá em um leito liso para equipamentos com pneus de borracha.

O aterro também é usado com parada de subnível e mineração VCR, com brita introduzida como complemento ao preenchimento de areia. A rocha triturada e peneirada, produzida em uma pedreira próxima, é entregue no subsolo por meio de elevações de aterro especiais, onde é carregada em caminhões e entregue nas escavações onde é despejada em elevações de aterro especiais. Os stopes primários são preenchidos com enrocamento cimentado produzido pela pulverização de uma pasta de cinzas volantes de cimento no enrocamento antes de ser distribuído para os stopes. O enrocamento cimentado endurece em uma massa sólida formando um pilar artificial para a mineração do stope secundário. A pasta de cimento geralmente não é necessária quando os stopes secundários são aterrados, exceto para os últimos vazamentos para estabelecer um fundo de estrume firme.

Equipamento para Mineração Subterrânea

A mineração subterrânea está se tornando cada vez mais mecanizada sempre que as circunstâncias permitem. O suporte de direção articulado com tração nas quatro rodas, movido a diesel e com pneus de borracha, é comum a todas as máquinas subterrâneas móveis (consulte a figura 8).

Figura 8. Equipamento facial de tamanho pequeno

MIN040F5

Atlas Copco

Jumbo de broca de face para perfuração de desenvolvimento

Este é um burro de carga indispensável em minas que é usado para todos os trabalhos de escavação de rocha. Ele carrega uma ou duas lanças com perfuratrizes hidráulicas. Com um trabalhador no painel de controle, ele completará um padrão de 60 furos de detonação de 4.0 m de profundidade em poucas horas.

Equipamento de perfuração de produção de furos longos

Este equipamento (veja a figura 7 perfura furos de detonação em um espalhamento radial ao redor da deriva que cobre uma grande área de rocha e quebra grandes volumes de minério. É usado com parada de subnível, escavação de subnível, escavação de bloco e mineração VCR. Com um poderosa perfuratriz hidráulica e armazenamento de carrossel para hastes de extensão, o operador usa controles remotos para executar a perfuração de rocha de uma posição segura.

caminhão de carregamento

O caminhão de carregamento é um complemento necessário para o jumbo à deriva. O transportador monta uma plataforma de serviço hidráulico, um contêiner de explosivo ANFO pressurizado e uma mangueira de carga que permite ao operador preencher os orifícios de explosão por toda a face em um tempo muito curto. Ao mesmo tempo, detonadores Nonel podem ser inseridos para o tempo correto das explosões individuais.

veículo LHD

O versátil veículo load-haul-dump (veja a figura 10) é usado para uma variedade de serviços, incluindo produção de minério e manuseio de materiais. Está disponível em vários tamanhos, permitindo que os mineradores selecionem o modelo mais adequado para cada tarefa e cada situação. Ao contrário dos outros veículos a diesel usados ​​em minas, o motor do veículo LHD geralmente funciona continuamente em potência máxima por longos períodos de tempo, gerando grandes volumes de fumaça e fumaça de escapamento. Um sistema de ventilação capaz de diluir e esgotar esses vapores é essencial para o cumprimento dos padrões respiratórios aceitáveis ​​na área de carga.

transporte subterrâneo

O minério recuperado em stopes espalhados ao longo de um corpo de minério é transportado para um depósito de minério localizado próximo ao poço de içamento. Níveis especiais de transporte são preparados para transferências laterais mais longas; eles geralmente apresentam instalações ferroviárias com trens para transporte de minério. A ferrovia tem se mostrado um sistema de transporte eficiente transportando volumes maiores por distâncias maiores com locomotivas elétricas que não contaminam a atmosfera subterrânea como caminhões movidos a diesel usados ​​em minas sem trilhos.

Manuseio de minério

Em sua rota dos stopes até o poço de içamento, o minério passa por várias estações com uma variedade de técnicas de manuseio de materiais.

A slusher usa uma caçamba raspadora para puxar o minério do stope para a passagem de minério. É equipado com tambores rotativos, arames e polias, dispostos de forma a produzir uma rota raspadora de ida e volta. O slusher não precisa de preparação do piso do stope e pode extrair minério de uma pilha de estrume áspera.

A veículo LHD, movido a diesel e rodando sobre pneus de borracha, leva o volume contido em sua caçamba (os tamanhos variam) da pilha de estrume até a passagem de minério.

A passe de minério é uma abertura vertical ou fortemente inclinada através da qual a rocha flui por gravidade dos níveis superiores para os inferiores. Às vezes, as passagens de minério são organizadas em uma sequência vertical para coletar o minério dos níveis superiores para um ponto de entrega comum no nível de transporte.

A calha é o portão localizado na parte inferior da passagem de minério. As passagens de minério normalmente terminam em rocha perto do desvio de transporte, de modo que, quando o chute é aberto, o minério pode fluir para encher os vagões na pista abaixo dele.

Perto do poço, os trens de minério passam por um estação de despejo onde a carga pode cair em um caixa de armazenamento, Uma grisalho na estação de despejo impede que pedras grandes caiam na lixeira. Esses pedregulhos são divididos por detonação ou martelos hidráulicos; uma triturador grosso pode ser instalado abaixo do grizzly para maior controle de tamanho. Sob o compartimento de armazenamento há um medir bolso que verifica automaticamente se o volume e o peso da carga não excedem as capacidades do balde e da talha. quando um vazio pular, um contêiner para deslocamento vertical, chega ao posto de gasolina, uma calha se abre no fundo do bolso de medida enchendo o balde com uma carga adequada. Depois de guincho levanta o balde carregado para o headframe na superfície, uma calha se abre para descarregar a carga no compartimento de armazenamento de superfície. A elevação da caçamba pode ser operada automaticamente usando um circuito fechado de televisão para monitorar o processo.

 

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Domingo, março 13 2011 15: 57

Mineração subterrânea de carvão

A produção de carvão subterrâneo começou com túneis de acesso, ou aditamentos, sendo extraídos em veios de seus afloramentos superficiais. No entanto, problemas causados ​​por meios de transporte inadequados para trazer o carvão à superfície e pelo risco crescente de inflamar bolsões de metano de velas e outras luzes de chama aberta limitaram a profundidade em que as primeiras minas subterrâneas poderiam ser exploradas.

A crescente demanda por carvão durante a Revolução Industrial incentivou o afundamento de poços para acessar reservas de carvão mais profundas e, em meados do século XX, de longe, a maior proporção da produção mundial de carvão veio de operações subterrâneas. Durante as décadas de 1970 e 1980, houve um desenvolvimento generalizado de novas minas de carvão de superfície, particularmente em países como Estados Unidos, África do Sul, Austrália e Índia. Na década de 1990, no entanto, o interesse renovado na mineração subterrânea resultou no desenvolvimento de novas minas (em Queensland, Austrália, por exemplo) a partir dos pontos mais profundos das antigas minas de superfície. Em meados da década de 1990, a mineração subterrânea representava talvez 45% de todo o carvão extraído em todo o mundo. A proporção real variou muito, variando de menos de 30% na Austrália e na Índia a cerca de 95% na China. Por razões econômicas, o linhito e o carvão marrom raramente são extraídos no subsolo.

Uma mina subterrânea de carvão consiste essencialmente em três componentes: uma área de produção; transporte de carvão ao pé de um poço ou declínio; e içar ou transportar o carvão para a superfície. A produção também inclui os trabalhos preparatórios necessários para permitir o acesso às futuras áreas de produção de uma mina e, conseqüentemente, representa o maior nível de risco pessoal.

Desenvolvimento de mina

O meio mais simples de acessar um veio de carvão é segui-lo a partir de seu afloramento superficial, uma técnica ainda amplamente praticada em áreas onde a topografia sobrejacente é íngreme e os veios são relativamente planos. Um exemplo é o campo carbonífero dos Apalaches, no sul da Virgínia Ocidental, nos Estados Unidos. O método de mineração real usado na jazida é irrelevante neste ponto; o fator importante é que o acesso pode ser obtido de forma barata e com esforço mínimo de construção. Adits também são comumente usados ​​em áreas de mineração de carvão de baixa tecnologia, onde o carvão produzido durante a mineração do adit pode ser usado para compensar seus custos de desenvolvimento.

Outros meios de acesso incluem declives (ou rampas) e poços verticais. A escolha geralmente depende da profundidade do veio de carvão a ser trabalhado: quanto mais profundo o veio, mais caro é desenvolver uma rampa graduada ao longo da qual possam operar veículos ou transportadores de correia.

O afundamento do poço, no qual um poço é extraído verticalmente para baixo da superfície, é caro e demorado e requer um tempo de espera mais longo entre o início da construção e o primeiro carvão sendo extraído. Nos casos em que os veios são profundos, como na maioria dos países europeus e na China, os poços geralmente precisam ser afundados em rochas com água que cobrem os veios de carvão. Nesse caso, técnicas especializadas, como congelamento do solo ou rejunte, devem ser usadas para evitar que a água escorra para o poço, que é então revestido com anéis de aço ou concreto moldado para fornecer uma vedação de longo prazo.

Declínios são normalmente usados ​​para acessar camadas que são muito profundas para mineração a céu aberto, mas que ainda estão relativamente próximas à superfície. No campo de carvão de Mpumalanga (transvaal oriental) na África do Sul, por exemplo, as jazidas lavráveis ​​ficam a uma profundidade de não mais de 150 m; em algumas áreas, eles são extraídos a céu aberto e, em outras, a mineração subterrânea é necessária, caso em que os declives são frequentemente usados ​​para fornecer acesso a equipamentos de mineração e para instalar os transportadores de correia usados ​​para transportar o carvão cortado para fora da mina.

Os declives diferem dos declives porque geralmente são escavados em rocha, não em carvão (a menos que a costura desça a uma taxa constante) e são extraídos em um gradiente constante para otimizar o acesso de veículos e transportadores. Uma inovação desde a década de 1970 tem sido o uso de transportadores de correia operando em declives para transportar a produção de minas profundas, um sistema que tem vantagens sobre o içamento de eixo tradicional em termos de capacidade e confiabilidade.

Métodos de Mineração

A mineração subterrânea de carvão abrange dois métodos principais, dos quais muitas variações evoluíram para abordar as condições de mineração em operações individuais. A extração de salas e pilares envolve túneis de mineração (ou estradas) em uma grade regular, muitas vezes deixando pilares substanciais para suporte de longo prazo do telhado. A mineração Longwall alcança a extração total de grandes partes de uma camada de carvão, fazendo com que as rochas do telhado desmoronem na área minerada.

Mineração de quartos e pilares

A mineração de salas e pilares é o mais antigo sistema de mineração subterrânea de carvão e o primeiro a usar o conceito de suporte de telhado regular para proteger os trabalhadores da mina. O nome mineração de quarto e pilar deriva dos pilares de carvão que são deixados para trás em uma grade regular para fornecer no local apoio ao telhado. Foi desenvolvido em um método mecanizado de alta produção que, em alguns países, é responsável por uma proporção substancial da produção subterrânea total. Por exemplo, 60% da produção de carvão subterrâneo nos Estados Unidos vem de minas de salas e pilares. Em termos de escala, algumas minas na África do Sul têm capacidades instaladas superiores a 10 milhões de toneladas por ano de operações de seção de produção múltipla em veios de até 6 m de espessura. Por outro lado, muitas minas de quartos e pilares nos Estados Unidos são pequenas, operando em camadas com espessuras de até 1 m, com a capacidade de parar e reiniciar a produção rapidamente conforme as condições do mercado.

A mineração de salas e pilares é normalmente usada em camadas mais rasas, onde a pressão aplicada pelas rochas sobrepostas nos pilares de suporte não é excessiva. O sistema tem duas vantagens principais sobre a mineração longwall: sua flexibilidade e segurança inerente. Sua principal desvantagem é que a recuperação do recurso de carvão é apenas parcial, a quantidade precisa dependendo de fatores como a profundidade da costura abaixo da superfície e sua espessura. Recuperações de até 60% são possíveis. Noventa por cento de recuperação é possível se os pilares forem extraídos como uma segunda fase do processo de extração.

O sistema também é capaz de vários níveis de sofisticação técnica, variando de técnicas de mão-de-obra intensiva (como “mineração de cestos” em que a maioria das etapas da mineração, incluindo o transporte de carvão, são manuais), até técnicas altamente mecanizadas. O carvão pode ser escavado da face do túnel usando explosivos ou máquinas de mineração contínua. Veículos ou esteiras transportadoras móveis fornecem transporte mecanizado de carvão. Parafusos e cintas de metal ou madeira são usados ​​para suportar o telhado da estrada e as interseções entre as estradas onde o vão aberto é maior.

Um minerador contínuo, que incorpora um cabeçote de corte e um sistema de carregamento de carvão montado em esteiras, normalmente pesa de 50 a 100 toneladas, dependendo da altura operacional em que foi projetado para trabalhar, da potência instalada e da largura de corte necessária. Alguns são equipados com máquinas de instalação de rockbolt a bordo que fornecem suporte de telhado simultaneamente com o corte de carvão; em outros casos, mineradores contínuos separados e máquinas roofbolter são usadas sequencialmente.

Os transportadores de carvão podem ser alimentados com energia elétrica a partir de um cabo umbilical ou podem ser alimentados por bateria ou motor a diesel. Este último oferece maior flexibilidade. O carvão é carregado da parte traseira do minerador contínuo para o veículo, que carrega uma carga útil, geralmente entre 5 e 20 toneladas, a uma curta distância até um funil de alimentação para o sistema transportador de correia principal. Um triturador pode ser incluído no alimentador da tremonha para quebrar carvão ou rocha de tamanho grande que possa bloquear os chutes ou danificar as correias transportadoras ao longo do sistema de transporte.

Uma alternativa ao transporte veicular é o sistema de transporte contínuo, um transportador seccional flexível montado sobre esteiras que transporta o carvão cortado diretamente do minerador contínuo para a moega. Estes oferecem vantagens em termos de segurança do pessoal e capacidade produtiva, e seu uso está sendo estendido para sistemas de desenvolvimento de gateroad longwall pelas mesmas razões.

As estradas são minadas com larguras de 6.0 m, normalmente a altura total da costura. Os tamanhos dos pilares dependem da profundidade abaixo da superfície; Pilares quadrados de 15.0 m em centros de 21.0 m seriam representativos do projeto de pilares para uma mina rasa e de baixa profundidade.

Mineração Longwall

A mineração de Longwall é amplamente vista como um desenvolvimento do século XX; no entanto, acredita-se que o conceito tenha sido desenvolvido mais de 200 anos antes. O principal avanço é que as operações anteriores eram principalmente manuais, enquanto, desde a década de 1950, o nível de mecanização aumentou a ponto de uma face longwall ser agora uma unidade de alta produtividade que pode ser operada por uma equipe muito pequena de trabalhadores.

O longwalling tem uma vantagem primordial em comparação com a mineração de quarto e pilar: ele pode obter a extração total do painel em uma passagem e recuperar uma proporção geral mais alta do recurso total de carvão. No entanto, o método é relativamente inflexível e exige um grande recurso lavrável e vendas garantidas para ser viável, devido aos altos custos de capital envolvidos no desenvolvimento e equipamento de uma face longwall moderna (mais de US$ 20 milhões em alguns casos).

Enquanto no passado minas individuais muitas vezes operavam simultaneamente várias faces longwall (em países como a Polônia, mais de dez por mina em vários casos), a tendência atual é de consolidação da capacidade de mineração em menos unidades pesadas. As vantagens disso são requisitos de mão de obra reduzidos e a necessidade de desenvolvimento e manutenção de infraestrutura subterrânea menos extensa.

Na mineração longwall, o telhado é deliberadamente desmoronado à medida que a costura é extraída; apenas as principais vias de acesso subterrâneas são protegidas por pilares de sustentação. O controle do telhado é fornecido em uma face longwall por suportes hidráulicos de duas ou quatro pernas que recebem a carga imediata do telhado sobrejacente, permitindo sua distribuição parcial para a face não minada e os pilares de cada lado do painel e protegem o equipamento da face e pessoal do telhado desabado atrás da linha de suportes. O carvão é cortado por um cortador elétrico, geralmente equipado com dois tambores de corte de carvão, que extrai uma faixa de carvão de até 1.1 m de espessura da face a cada passagem. O tosquiador corre e carrega o carvão cortado em um transportador blindado que serpenteia para a frente após cada corte pelo movimento sequencial dos suportes faciais.

Na extremidade frontal, o carvão cortado é transferido para uma correia transportadora para transporte até a superfície. Em uma face de avanço, a correia deve ser estendida regularmente à medida que a distância do ponto de partida da face aumenta, enquanto que na parede longitudinal recuada, o oposto se aplica.

Nos últimos 40 anos, houve aumentos substanciais tanto no comprimento da face longwall minerada quanto no comprimento do painel longwall individual (o bloco de carvão através do qual a face progride). A título de ilustração, nos Estados Unidos, o comprimento médio da face longwall aumentou de 150 m em 1980 para 227 m em 1993. Na Alemanha, a média da década de 1990 foi de 270 me estão sendo planejados comprimentos de face superiores a 300 m. Tanto no Reino Unido quanto na Polônia, as faces são minadas com até 300 m de comprimento. Os comprimentos dos painéis são amplamente determinados pelas condições geológicas, como falhas ou pelos limites das minas, mas agora são consistentemente superiores a 2.5 km em boas condições. A possibilidade de painéis de até 6.7 quilômetros está sendo discutida nos Estados Unidos.

A mineração de recuo está se tornando o padrão da indústria, embora envolva gastos de capital iniciais mais altos no desenvolvimento de estradas até a extensão máxima de cada painel antes que o longwall possa começar. Sempre que possível, as estradas são agora exploradas na costura, usando mineradores contínuos, com suporte de rockbolt substituindo os arcos de aço e treliças que eram usados ​​anteriormente para fornecer suporte positivo às rochas sobrejacentes, em vez de reação passiva aos movimentos das rochas. Sua aplicabilidade é limitada, no entanto, para rochas de telhado competentes.

Precauções de segurança

As estatísticas da OIT (1994) indicam uma ampla variação geográfica na taxa de fatalidades na mineração de carvão, embora esses dados devam levar em conta o nível de sofisticação da mineração e o número de trabalhadores empregados país a país. As condições melhoraram em muitos países industrializados.

Os principais incidentes de mineração são agora relativamente raros, pois os padrões de engenharia melhoraram e a resistência ao fogo foi incorporada a materiais como correias transportadoras e fluidos hidráulicos usados ​​no subsolo. No entanto, o potencial para incidentes capazes de causar danos pessoais ou estruturais permanece. Explosões de gás metano e poeira de carvão ainda ocorrem, apesar das práticas de ventilação amplamente aprimoradas, e as quedas de telhados são responsáveis ​​pela maioria dos acidentes graves em todo o mundo. Incêndios, seja em equipamentos ou ocorridos como resultado de combustão espontânea, representam um perigo particular.

Considerando os dois extremos, mineração intensiva em mão-de-obra e altamente mecanizada, também existem grandes diferenças nas taxas de acidentes e nos tipos de incidentes envolvidos. Os trabalhadores empregados em uma mina manual de pequena escala têm maior probabilidade de sofrer ferimentos devido a quedas de rocha ou carvão do teto ou das paredes laterais da estrada. Eles também correm maior risco de exposição a poeira e gases inflamáveis ​​se os sistemas de ventilação forem inadequados.

Tanto a mineração de pilares quanto o desenvolvimento de estradas para fornecer acesso a painéis longwall requerem suporte para o telhado e rochas laterais. O tipo e a densidade do suporte variam de acordo com a espessura do veio, competência das rochas sobrejacentes e profundidade do veio, entre outros fatores. O local mais perigoso em qualquer mina é sob um teto sem suporte, e a maioria dos países impõe restrições legislativas estritas sobre o comprimento da estrada que pode ser desenvolvido antes da instalação do suporte. A recuperação de pilares em operações de salas e pilares apresenta riscos específicos por meio do potencial de colapso repentino do telhado e deve ser programada com cuidado para evitar o aumento do risco para os trabalhadores.

Faces longwall modernas de alta produtividade requerem uma equipe de seis a oito operadores, de modo que o número de pessoas expostas a riscos potenciais é consideravelmente reduzido. A poeira gerada pelo tosquiador longwall é uma grande preocupação. O corte de carvão é, portanto, às vezes restrito a uma direção ao longo da face para aproveitar o fluxo de ventilação para afastar a poeira dos operadores do tosquiador. O calor gerado por máquinas elétricas cada vez mais potentes nos limites da face também tem efeitos potencialmente deletérios sobre os trabalhadores faciais, especialmente à medida que as minas se tornam mais profundas.

A velocidade com que os tosquiadores trabalham ao longo da face também está aumentando. Taxas de corte de até 45 m/minuto estão sendo consideradas ativamente no final dos anos 1990. A capacidade dos trabalhadores de acompanhar fisicamente o cortador de carvão movendo-se repetidamente em uma face de 300 m de comprimento para um turno de trabalho completo é duvidosa, e aumentar a velocidade do cortador é, portanto, um grande incentivo para a introdução mais ampla de sistemas de automação para os quais os mineradores agiriam. como monitores e não como operadores práticos.

A recuperação de equipamentos faciais e sua transferência para um novo local de trabalho oferece riscos únicos para os trabalhadores. Métodos inovadores foram desenvolvidos para proteger o telhado longwall e face de carvão, a fim de minimizar o risco de queda de rochas durante a operação de transferência. No entanto, os itens individuais do maquinário são extremamente pesados ​​(mais de 20 toneladas para um grande suporte facial e consideravelmente mais para um tosquiador) e, apesar do uso de transportadores personalizados, ainda existe o risco de esmagamento pessoal ou lesões por levantamento durante o salvamento longwall .

 

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Domingo, março 13 2011 16: 03

Métodos de mineração de superfície

Desenvolvimento de mina

Planejamento e layout do poço

O objetivo econômico geral na mineração de superfície é remover a menor quantidade de material e, ao mesmo tempo, obter o maior retorno sobre o investimento, processando o produto mineral mais comercializável. Quanto maior o teor do depósito mineral, maior o valor. Para minimizar o investimento de capital ao acessar o material de maior valor dentro de um depósito mineral, é desenvolvido um plano de mina que detalha com precisão a maneira pela qual o corpo de minério será extraído e processado. Como muitos depósitos de minério não têm uma forma uniforme, o plano da mina é precedido por extensas perfurações exploratórias para perfilar a geologia e a posição do corpo de minério. O tamanho do depósito mineral determina o tamanho e o layout da mina. O layout de uma mina de superfície é ditado pela mineralogia e geologia da área. A forma da maioria das minas a céu aberto se aproxima de um cone, mas sempre reflete a forma do depósito mineral que está sendo desenvolvido. As minas a céu aberto são construídas a partir de uma série de saliências ou bancos concêntricos que são cortados ao meio pelo acesso à mina e estradas de transporte que descem da borda do poço até o fundo em uma orientação em espiral ou em zigue-zague. Independentemente do tamanho, o plano da mina inclui provisões para o desenvolvimento da mina, infraestrutura (por exemplo, armazenamento, escritórios e manutenção), transporte, equipamentos, índices e taxas de mineração. As taxas e proporções de mineração influenciam a vida útil da mina, que é definida pelo esgotamento do corpo de minério ou pela realização de um limite econômico.

As minas contemporâneas a céu aberto variam em escala, desde pequenas empresas privadas que processam algumas centenas de toneladas de minério por dia até complexos industriais expandidos operados por governos e corporações multinacionais que extraem mais de um milhão de toneladas de material por dia. As maiores operações podem envolver muitos quilômetros quadrados de área.

Sobrecarga de remoção

O estéril é um estéril que consiste em material consolidado e não consolidado que deve ser removido para expor o corpo de minério subjacente. É desejável remover o mínimo possível de estéril para acessar o minério de interesse, mas um volume maior de estéril é escavado quando o depósito mineral é profundo. A maioria das técnicas de remoção é cíclica com interrupção nas fases de extração (perfuração, detonação e carregamento) e remoção (transporte). Isso é particularmente verdadeiro para o estéril de rocha dura, que deve ser perfurado e detonado primeiro. Uma exceção a esse efeito cíclico são as dragas usadas na mineração hidráulica de superfície e alguns tipos de mineração de material solto com escavadeiras de roda de caçamba. A fração de estéril para minério escavado é definida como a taxa de decapagem. Taxas de decapagem de 2:1 até 4:1 não são incomuns em grandes operações de mineração. Proporções acima de 6:1 tendem a ser menos viáveis ​​economicamente, dependendo da commodity. Uma vez removido, o estéril pode ser usado para construção de estradas e rejeitos ou pode ter valor comercial não mineiro como terra de aterro.

Seleção de equipamentos de mineração

A seleção do equipamento de mineração é uma função do plano da mina. Alguns dos fatores considerados na seleção do equipamento de mineração incluem a topografia da cava e área circundante, a quantidade de minério a ser lavrado, a velocidade e a distância que o minério deve ser transportado para processamento e a vida útil estimada da mina, entre outros. Em geral, a maioria das operações contemporâneas de mineração de superfície dependem de plataformas de perfuração móveis, pás hidráulicas, carregadores frontais, raspadores e caminhões de transporte para extrair o minério e iniciar o processamento do minério. Quanto maior a operação da mina, maior a capacidade dos equipamentos necessários para manter o plano da mina.

O equipamento é geralmente o maior disponível para combinar a economia de escala das minas de superfície com consideração para combinar as capacidades do equipamento. Por exemplo, uma pequena carregadeira frontal pode encher um grande caminhão de transporte, mas a correspondência não é eficiente. Da mesma forma, uma escavadeira grande pode carregar caminhões menores, mas exige que os caminhões diminuam seus tempos de ciclo e não otimiza a utilização da escavadeira, pois uma caçamba de escavadeira pode conter minério suficiente para mais de um caminhão. A segurança pode ser comprometida ao tentar carregar apenas metade de uma caçamba ou se um caminhão estiver sobrecarregado. Além disso, a escala do equipamento selecionado deve corresponder às instalações de manutenção disponíveis. Equipamentos de grande porte são frequentemente mantidos onde apresentam mau funcionamento devido às dificuldades logísticas associadas ao transporte para instalações de manutenção estabelecidas. Quando possível, as instalações de manutenção da mina são projetadas para acomodar a escala e a quantidade do equipamento da mina. Portanto, à medida que novos equipamentos maiores são introduzidos no plano da mina, a infraestrutura de suporte, incluindo o tamanho e a qualidade das estradas de transporte, ferramentas e instalações de manutenção, também deve ser abordada.

Métodos Convencionais de Mineração de Superfície

Mineração a céu aberto e mineração a céu aberto são as duas principais categorias de mineração de superfície que respondem por mais de 90% da produção mundial de mineração de superfície. As principais diferenças entre esses métodos de mineração são a localização do corpo de minério e o modo de extração mecânica. Para mineração de rocha solta, o processo é essencialmente contínuo com as etapas de extração e transporte em série. A mineração de rocha sólida requer um processo descontínuo de perfuração e detonação antes das etapas de carregamento e transporte. Mineração a céu aberto (ou mineração a céu aberto) estão relacionadas à extração de corpos de minério que estão próximos à superfície e são relativamente planos ou tabulares por natureza e veios minerais. Ele usa uma variedade de diferentes tipos de equipamentos, incluindo pás, caminhões, linhas de arrasto, escavadeiras de roda de caçamba e raspadores. A maioria das minas a céu aberto processa depósitos de rocha não dura. O carvão é a mercadoria mais comum extraída de jazidas superficiais. Em contraste, Mineração a ceu aberto é empregado para remover minério de rocha dura que está disseminado e/ou localizado em veios profundos e normalmente é limitado à extração por escavadeira e equipamento de caminhão. Muitos metais são extraídos pela técnica a céu aberto: ouro, prata e cobre, para citar alguns.

Pedreiras é um termo usado para descrever uma técnica especializada de mineração a céu aberto em que rocha sólida com alto grau de consolidação e densidade é extraída de depósitos localizados. Os materiais extraídos são triturados e quebrados para produzir agregados ou pedras de construção, como dolomita e calcário, ou combinados com outros produtos químicos para produzir cimento e cal. Os materiais de construção são produzidos a partir de pedreiras localizadas próximas ao local de uso do material para reduzir os custos de transporte. Pedras ornamentais como laje, granito, calcário, mármore, arenito e ardósia representam uma segunda classe de materiais extraídos. As pedreiras de rochas ornamentais são encontradas em áreas com as características minerais desejadas, que podem ou não ser geograficamente remotas e requerem transporte para os mercados usuários.

Muitos corpos de minério são muito difusos e irregulares, ou muito pequenos ou profundos para serem extraídos por métodos de mineração a céu aberto e devem ser extraídos pela abordagem mais cirúrgica da mineração subterrânea. Para determinar quando a mineração a céu aberto é aplicável, vários fatores devem ser considerados, incluindo o terreno e a elevação do local e da região, seu afastamento, clima, infraestrutura como estradas, abastecimento de energia e água, requisitos regulatórios e ambientais, declive estabilidade, disposição de estéril e transporte de produtos, entre outros.

Terreno e elevação: A topografia e a elevação também desempenham um papel importante na definição da viabilidade e do escopo de um projeto de mineração. Em geral, quanto maior a elevação e mais acidentado o terreno, mais difícil será o desenvolvimento e a produção da mina. Um mineral de maior teor em um local montanhoso inacessível pode ser extraído com menos eficiência do que um minério de menor teor em um local plano. As minas localizadas em altitudes mais baixas geralmente experimentam menos problemas relacionados ao clima inclemente para exploração, desenvolvimento e produção de minas. Como tal, a topografia e a localização afetam o método de mineração, bem como a viabilidade econômica.

A decisão de desenvolver uma mina ocorre após a exploração caracterizar o depósito de minério e os estudos de viabilidade definirem as opções de extração e processamento mineral. As informações necessárias para estabelecer um plano de desenvolvimento podem incluir a forma, tamanho e teor de minerais no corpo de minério, o volume total ou tonelagem de material, incluindo estéril e outros fatores, como hidrologia e acesso a uma fonte de água de processo, disponibilidade e fonte de energia, locais de armazenamento de estéril, requisitos de transporte e recursos de infraestrutura, incluindo a localização de centros populacionais para apoiar a força de trabalho ou a necessidade de desenvolver uma cidade.

Os requisitos de transporte podem incluir estradas, rodovias, oleodutos, aeroportos, ferrovias, hidrovias e portos. Para minas de superfície, geralmente são necessárias grandes áreas de terra que podem não ter infraestrutura existente. Em tais casos, estradas, serviços públicos e arranjos de vida devem ser estabelecidos primeiro. A cava seria desenvolvida em conexão com outros elementos de processamento, como áreas de armazenamento de estéril, britadores, concentradores, smelters e refinarias, dependendo do grau de integração necessário. Devido à grande quantidade de capital necessária para financiar essas operações, o desenvolvimento pode ser conduzido em fases para aproveitar o minério vendável ou arrendável o mais cedo possível para ajudar a financiar o restante do desenvolvimento.

Produção e Equipamentos

Perfuração e detonação

Perfuração mecânica e detonação são os primeiros passos na extração de minério das minas a céu aberto mais desenvolvidas e são o método mais comum usado para remover o estéril de rocha dura. Embora existam muitos dispositivos mecânicos capazes de soltar rochas duras, os explosivos são o método preferido, pois nenhum dispositivo mecânico pode atualmente igualar a capacidade de fraturamento da energia contida em cargas explosivas. Um explosivo de rocha dura comumente usado é o nitrato de amônio. O equipamento de perfuração é selecionado com base na natureza do minério e na velocidade e profundidade dos furos necessários para fraturar uma tonelagem específica de minério por dia. Por exemplo, na lavra de uma bancada de minério de 15 m, 60 ou mais furos geralmente serão perfurados 15 m atrás da face de lama atual, dependendo do comprimento da bancada a ser lavrada. Isso deve ocorrer com tempo de espera suficiente para permitir a preparação do local para as atividades subsequentes de carregamento e transporte.

Carregando

A mineração de superfície agora é normalmente conduzida utilizando pás de mesa, carregadeiras frontais ou pás hidráulicas. Na mineração a céu aberto, o equipamento de carregamento é combinado com caminhões de transporte que podem ser carregados em três a cinco ciclos ou passagens da escavadeira; no entanto, vários fatores determinam a preferência do equipamento de carregamento. Com rocha afiada e/ou escavação difícil e/ou climas úmidos, as escavadeiras de esteira são preferíveis. Por outro lado, as carregadeiras com pneus têm custo de capital muito menor e são preferidas para carregar material de baixo volume e fácil de escavar. Além disso, as carregadeiras são muito móveis e adequadas para cenários de mineração que exigem movimentos rápidos de uma área para outra ou para requisitos de mistura de minério. Os carregadores também são frequentemente usados ​​para carregar, transportar e despejar material em trituradores de pilhas de estoque de mistura depositadas perto de trituradores por caminhões de transporte.

As pás hidráulicas e as pás de cabo têm vantagens e limitações semelhantes. As escavadeiras hidráulicas não são preferidas para escavar rocha dura e as escavadeiras de cabo geralmente estão disponíveis em tamanhos maiores. Portanto, grandes escavadeiras a cabo com cargas úteis de cerca de 50 metros cúbicos e maiores são os equipamentos preferidos nas minas onde a produção excede 200,000 toneladas por dia. As escavadeiras hidráulicas são mais versáteis na face da mina e permitem maior controle do operador para carregar seletivamente a partir da metade inferior ou superior da face da mina. Esta vantagem é útil onde a separação de estéril do minério pode ser alcançada na zona de carregamento, maximizando assim o teor de minério que é transportado e processado.

Transporte

O transporte em minas a céu aberto e a céu aberto é mais comumente realizado por caminhões de transporte. A função dos caminhões de transporte em muitas minas de superfície é restrita ao ciclo entre a zona de carregamento e o ponto de transferência, como uma estação de britagem na mina ou sistema de transporte. Caminhões de transporte são favorecidos com base em sua flexibilidade de operação em relação às ferrovias, que eram o método de transporte preferido até a década de 1960. No entanto, o custo de transporte de materiais em poços metálicos e não metálicos de superfície é geralmente superior a 50% do custo operacional total da mina. A britagem na cava e o transporte por meio de sistemas de correia transportadora têm sido um fator primordial na redução dos custos de transporte. Os desenvolvimentos técnicos em caminhões de transporte, como motores a diesel e acionamentos elétricos, levaram a veículos de capacidade muito maior. Vários fabricantes produzem atualmente caminhões com capacidade de 240 toneladas, com expectativa de caminhões com capacidade superior a 310 toneladas no futuro próximo. Além disso, o uso de sistemas de despacho computadorizados e tecnologia global de posicionamento por satélite permite que os veículos sejam rastreados e programados com maior eficiência e produtividade.

Os sistemas rodoviários de transporte podem usar tráfego de direção única ou dupla. O tráfego pode ser configuração de faixa esquerda ou direita. Freqüentemente, o tráfego na faixa da esquerda é preferido para melhorar a visibilidade do operador sobre a posição dos pneus em caminhões muito grandes. A segurança também é aprimorada com o tráfego pela esquerda, reduzindo o potencial de colisão do lado do motorista no centro de uma estrada. Os gradientes da estrada de transporte são normalmente limitados entre 8 e 15% para transportes sustentados e, idealmente, são cerca de 7 a 8%. A segurança e a drenagem da água exigem que os gradientes longos incluam seções de pelo menos 45 m com um gradiente máximo de 2% para cada 460 m de gradiente severo. As bermas da estrada (bordas de terra elevadas) localizadas entre estradas e escavações adjacentes são recursos de segurança padrão em minas de superfície. Eles também podem ser colocados no meio da estrada para separar o tráfego oposto. Onde existem estradas de retorno em zigue-zague, faixas de escape de elevação crescente podem ser instaladas no final de longos declives íngremes. Barreiras de borda de estrada, como bermas, são padrão e devem estar localizadas entre todas as estradas e escavações adjacentes. Estradas de alta qualidade aumentam a produtividade máxima ao maximizar as velocidades seguras dos caminhões, reduzir o tempo de inatividade para manutenção e reduzir a fadiga do motorista. A manutenção de estradas de caminhões de transporte contribui para a redução dos custos operacionais por meio da redução do consumo de combustível, maior vida útil dos pneus e redução dos custos de reparo.

O transporte ferroviário, nas melhores condições, é superior a outros métodos de transporte de minério por longas distâncias fora da mina. No entanto, na prática, o transporte ferroviário não é mais amplamente utilizado na mineração a céu aberto desde o advento dos caminhões elétricos e movidos a diesel. O transporte ferroviário foi substituído para capitalizar a maior versatilidade e flexibilidade dos caminhões de transporte e dos sistemas de transporte na mina. As ferrovias exigem inclinações muito suaves de 0.5 a um máximo de 3% para transportes em subidas. O investimento de capital para motores ferroviários e requisitos de trilhos é muito alto e requer uma longa vida útil da mina e grandes saídas de produção para justificar o retorno do investimento.

Manuseio de minério (transporte)

A britagem e transporte na mina é uma metodologia que cresceu em popularidade desde que foi implementada pela primeira vez em meados da década de 1950. A localização de um britador semimóvel na mina com o subsequente transporte para fora da mina por um sistema transportador resultou em vantagens significativas de produção e economia de custos em relação ao transporte tradicional de veículos. A construção e manutenção de estradas de transporte de alto custo são reduzidas e os custos de mão-de-obra associados à operação de caminhões de transporte e manutenção de caminhões e combustível são minimizados.

O objetivo do sistema de britagem na mina é principalmente permitir o transporte de minério por transportador. Os sistemas de britagem na cava podem variar de instalações permanentes a unidades totalmente móveis. No entanto, mais comumente, os britadores são construídos de forma modular para permitir alguma portabilidade dentro da mina. Os trituradores podem ser realocados a cada um a dez anos; pode levar horas, dias ou meses para concluir a mudança, dependendo do tamanho e complexidade da unidade e da distância de realocação.

As vantagens dos transportadores em relação aos caminhões de transporte incluem partida instantânea, operação automática e contínua e um alto grau de confiabilidade com até 90 a 95% de disponibilidade. Eles geralmente não são prejudicados pelo mau tempo. Os transportadores também têm requisitos de mão de obra muito menores em relação aos caminhões de transporte; operar e manter uma frota de caminhões pode exigir dez vezes mais tripulantes do que um sistema de transporte de capacidade equivalente. Além disso, os transportadores podem operar em inclinações de até 30%, enquanto as inclinações máximas para caminhões são geralmente de 10%. O uso de inclinações mais íngremes diminui a necessidade de remover material de estéril de baixo teor e pode reduzir a necessidade de estabelecer estradas de transporte de alto custo. Os sistemas de transportadores também são integrados às escavadeiras de roda de caçamba em muitas operações de carvão de superfície, o que elimina a necessidade de caminhões de transporte.

Métodos de mineração de solução

A mineração de solução, o mais comum dos dois tipos de mineração aquosa, é empregada para extrair minério solúvel onde os métodos convencionais de mineração são menos eficientes e/ou menos econômicos. Também conhecida como lixiviação ou lixiviação de superfície, esta técnica pode ser um método de mineração primário, como na mineração de lixiviação de ouro e prata, ou pode complementar as etapas pirometalúrgicas convencionais de fundição e refino, como no caso da lixiviação de minérios de óxido de cobre de baixo teor .


Aspectos ambientais da mineração de superfície

Os efeitos ambientais significativos das minas de superfície atraem a atenção onde quer que as minas estejam localizadas. A alteração do terreno, a destruição da vida vegetal e os efeitos adversos sobre os animais indígenas são consequências inevitáveis ​​da mineração de superfície. A contaminação de águas superficiais e subterrâneas muitas vezes apresenta problemas, particularmente com o uso de lixiviantes na mineração de solução e no escoamento da mineração hidráulica.

Graças à crescente atenção de ambientalistas de todo o mundo e ao uso de aviões e fotografias aéreas, as empresas de mineração não estão mais livres para “cavar e correr” quando a extração do minério desejado estiver concluída. Leis e regulamentos foram promulgados na maioria dos países desenvolvidos e, por meio das atividades de organizações internacionais, estão sendo exigidos onde ainda não existem. Eles estabelecem um programa de gestão ambiental como elemento integrante de todo projeto de mineração e estipulam requisitos como avaliações preliminares de impacto ambiental; programas progressivos de reabilitação, incluindo restauração de contornos de terra, reflorestamento, replantio da fauna indígena, repovoamento da vida selvagem indígena e assim por diante; bem como auditoria de conformidade simultânea e de longo prazo (UNEP 1991, UN 1992, Agência de Proteção Ambiental (Austrália) 1996, ICME 1996). É essencial que sejam mais do que declarações na documentação exigida para as licenças governamentais necessárias. Os princípios básicos devem ser aceitos e praticados pelos gerentes de campo e comunicados aos trabalhadores em todos os níveis.


 

Independentemente da necessidade ou vantagem econômica, todos os métodos de solução de superfície compartilham duas características comuns: (1) o minério é extraído da maneira usual e depois armazenado; e, (2) uma solução aquosa é aplicada ao topo do estoque de minério que reage quimicamente com o metal de interesse do qual a solução de sal de metal resultante é canalizada através da pilha de estoque para coleta e processamento. A aplicação da mineração de solução de superfície depende do volume, da metalurgia do(s) mineral(es) de interesse e da rocha hospedeira relacionada, e da área e drenagem disponíveis para desenvolver depósitos de lixiviação suficientemente grandes para tornar a operação economicamente viável.

O desenvolvimento de depósitos de lixiviação em uma mina de superfície na qual a mineração de solução é o principal método de produção é o mesmo que todas as operações a céu aberto, exceto que o minério é destinado exclusivamente ao depósito e não a uma usina. Em minas com métodos de moagem e solução, o minério é segregado em porções moídas e lixiviadas. Por exemplo, a maior parte do minério de sulfeto de cobre é moída e purificada para cobre de qualidade comercial por fundição e refino. O minério de óxido de cobre, que geralmente não é passível de processamento pirometalúrgico, é encaminhado para operações de lixiviação. Uma vez que o depósito é desenvolvido, a solução lixivia o metal solúvel da rocha circundante a uma taxa previsível que é controlada pelos parâmetros de projeto do depósito, a natureza e o volume da solução aplicada e a concentração e mineralogia do metal no depósito. minério. A solução usada para extrair o metal solúvel é chamada de lixiviante. Os lixiviantes mais comuns usados ​​neste setor de mineração são soluções diluídas de cianeto de sódio alcalino para ouro, ácido sulfúrico ácido para cobre, dióxido de enxofre aquoso para manganês e sulfato férrico-ácido sulfúrico para minérios de urânio; entretanto, a maior parte do urânio lixiviado e dos sais solúveis são coletados por no local lavra em que o lixiviante é injetado diretamente no corpo de minério sem prévia extração mecânica. Esta última técnica permite que minérios de baixo teor sejam processados ​​sem extrair o minério do depósito mineral.

Aspectos de saúde e segurança

Os riscos de saúde e segurança ocupacional associados à extração mecânica do minério na mineração de solução são essencialmente semelhantes aos das operações convencionais de mineração de superfície. Uma exceção a essa generalização é a necessidade de minério sem lixiviação passar por britagem primária na mina de superfície antes de ser transportado para uma usina para processamento convencional, enquanto o minério é geralmente transportado por caminhão de transporte diretamente do local de extração para o depósito de lixiviação em mineração de soluções. Os trabalhadores da mineração de soluções teriam, portanto, menos exposição a riscos primários de esmagamento, como poeira, ruído e riscos físicos.

As principais causas de lesões em ambientes de minas de superfície incluem manuseio de materiais, escorregões e quedas, maquinário, uso de ferramentas manuais, transporte de energia e contato com fontes elétricas. No entanto, exclusivo da mineração de solução é a exposição potencial aos lixiviantes químicos durante o transporte, atividades de campo de lixiviação e processamento químico e eletrolítico. Exposições à névoa ácida podem ocorrer em tanques de extração eletrolítica de metal. Os perigos da radiação ionizante, que aumentam proporcionalmente da extração à concentração, devem ser abordados na mineração de urânio.

Métodos de Mineração Hidráulica

Na mineração hidráulica, ou “hydraulicking”, spray de água de alta pressão é usado para escavar material frouxamente consolidado ou não consolidado em uma pasta para processamento. Os métodos hidráulicos são aplicados principalmente a depósitos de metal e pedra agregada, embora carvão, arenito e rejeitos de usinas de metal também sejam passíveis de uso desse método. A aplicação mais comum e mais conhecida é mineração de aluvião em que concentrações de metais como ouro, titânio, prata, estanho e tungstênio são lavadas de dentro de um depósito aluvial (placer). Abastecimento e pressão de água, inclinação do solo para escoamento, distância da face da mina até as instalações de processamento, grau de consolidação do material lavrável e disponibilidade de áreas de descarte de resíduos são considerações primárias no desenvolvimento de uma operação de mineração hidráulica. Tal como acontece com outras minas de superfície, a aplicabilidade é específica do local. As vantagens inerentes a este método de mineração incluem custos operacionais relativamente baixos e flexibilidade resultante do uso de equipamentos simples, robustos e móveis. Como resultado, muitas operações hidráulicas se desenvolvem em áreas remotas de mineração onde os requisitos de infraestrutura não são uma limitação.

Ao contrário de outros tipos de mineração de superfície, as técnicas hidráulicas dependem da água como meio tanto para a mineração quanto para o transporte do material extraído (“sluicing”). Os sprays de água de alta pressão são fornecidos por monitores ou canhões de água a um banco de placer ou depósito mineral. Eles desintegram o cascalho e o material não consolidado, que são levados para as instalações de coleta e processamento. As pressões da água podem variar de um fluxo de gravidade normal para materiais finos muito soltos a milhares de quilogramas por centímetro quadrado para depósitos não consolidados. Buldôzeres e niveladoras ou outros equipamentos móveis de escavação às vezes são empregados para facilitar a mineração de materiais mais compactados. Historicamente, e em operações modernas de pequena escala, a coleta do lodo ou escoamento é gerenciada com pequenas caixas de eclusas e captadores. As operações em escala comercial dependem de bombas, bacias de contenção e decantação e equipamentos de separação que podem processar volumes muito grandes de polpa por hora. Dependendo do tamanho da jazida a ser lavrada, a operação dos monitores de água pode ser manual, controlada remotamente ou controlada por computador.

Quando a mineração hidráulica ocorre debaixo d'água, ela é chamada de dragagem. Neste método, uma estação de processamento flutuante extrai depósitos soltos, como argila, silte, areia, cascalho e quaisquer minerais associados, usando uma linha de caçamba, linha de arrasto e/ou jatos de água submersos. O material extraído é transportado hidraulicamente ou mecanicamente para uma estação de lavagem que pode fazer parte da plataforma de dragagem ou separar fisicamente com etapas de processamento subsequentes para segregar e concluir o processamento. Embora a dragagem seja usada para extrair minerais comerciais e pedras agregadas, ela é mais conhecida como uma técnica usada para limpar e aprofundar canais de água e planícies aluviais.

Saúde e segurança

Os perigos físicos na mineração hidráulica diferem daqueles nos métodos de mineração de superfície. Devido à aplicação mínima de perfuração, explosivos, transporte e atividades de redução, os riscos de segurança tendem a ser associados principalmente com sistemas de água de alta pressão, movimentação manual de equipamentos móveis, problemas de proximidade envolvendo fontes de alimentação e água, problemas de proximidade associados ao colapso do face da mina e atividades de manutenção. Os riscos à saúde envolvem principalmente a exposição a ruídos e poeiras e riscos ergonômicos relacionados ao manuseio de equipamentos. A exposição à poeira geralmente é menos problemática do que na mineração de superfície tradicional devido ao uso de água como meio de mineração. Atividades de manutenção, como soldagem descontrolada, também podem contribuir para a exposição dos trabalhadores.

 

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As características geológicas da mineração de carvão de superfície que a distinguem de outras minas de superfície são a natureza da formação e seu valor relativamente baixo, o que muitas vezes exige que as minas de carvão de superfície movam grandes volumes de estéril sobre uma grande área (ou seja, tem uma alta taxa de decapagem ). Como resultado, as minas de carvão de superfície desenvolveram equipamentos especializados e técnicas de mineração. Exemplos incluem uma mina de dragline que minera em faixas de 30 a 60 m de largura, lançando material em poços de até 50 km de comprimento. A reabilitação é parte integrante do ciclo mineiro devido à significativa perturbação das áreas envolvidas.

As minas de carvão de superfície variam de pequenas (ou seja, produzindo menos de 1 milhão de toneladas por ano) a grandes (acima de 10 milhões de toneladas por ano). A força de trabalho necessária depende do tamanho e tipo de mina, tamanho e quantidade de equipamentos e quantidade de carvão e estéril. Existem algumas medições típicas que indicam a produtividade e o tamanho da força de trabalho. Esses são:

1. Produção por minerador expressa em toneladas por minerador por ano; isso variaria de 5,000 toneladas por minerador por ano a 40,000 toneladas por minerador por ano.

2. Total de material movimentado expresso em toneladas por minerador por ano. Este indicador de produtividade combina o carvão e o estéril; produtividade de 100,000 toneladas por minerador por ano seria baixa com 400,000 toneladas por minerador por ano sendo o extremo mais produtivo da escala.

     

    Devido ao grande investimento de capital envolvido, muitas minas de carvão operam em turnos contínuos de sete dias. Isso envolve quatro equipes: três trabalham em três turnos de oito horas cada, com a quarta equipe cobrindo as folgas programadas.

    Planejamento de Mina

    O planejamento de minas de carvão de superfície é um processo repetitivo que pode ser resumido em uma lista de verificação. O ciclo começa com geologia e comercialização e termina com uma avaliação econômica. O nível de detalhamento (e custo) do planejamento aumenta à medida que o projeto passa por diferentes fases de aprovação e desenvolvimento. Os estudos de viabilidade cobrem o trabalho antes do desenvolvimento. A mesma lista de verificação é usada após o início da produção para desenvolver planos anuais e quinquenais, bem como planos para fechar a mina e reabilitar a área quando todo o carvão for extraído.

    Significativamente, a necessidade de planejamento é contínua e os planos precisam de atualização frequente para refletir as mudanças no mercado, tecnologia, legislação e conhecimento da jazida aprendidos à medida que a mineração avança.

    Influências geológicas

    As características geológicas têm uma grande influência na seleção do método de mineração e equipamentos usados ​​em uma mina de carvão de superfície particular.

    Atitude de costura, Vulgarmente conhecido como mergulho, representa o ângulo entre a camada sendo minerada e o plano horizontal. Quanto mais íngreme o mergulho, mais difícil é minerar. O mergulho também afeta a estabilidade da mina; o mergulho limite para operações de dragline é de cerca de 7°.

    A força de carvão e estéril determina qual equipamento pode ser usado e se o material deve ou não ser detonado. Equipamentos de mineração contínua, como escavadeiras de roda de caçamba comumente usadas na Europa Oriental e na Alemanha, limitam-se a materiais de resistência muito baixa que não requerem detonação. Normalmente, no entanto, o estéril é muito difícil de ser escavado sem alguma explosão para fragmentar a rocha em pedaços menores que podem ser escavados por pás e equipamentos mecânicos.

    à medida que o profundidade de jazidas de carvão aumentam, o custo de transporte dos resíduos e carvão para a superfície ou para o lixão torna-se maior. Em algum momento, seria mais econômico minerar por métodos subterrâneos do que por métodos a céu aberto.

    Costuras tão finas quanto 50 mm podem ser extraídas, mas a recuperação do carvão torna-se mais difícil e cara à medida que espessura da costura diminui.

    Hidrologia refere-se à quantidade de água no carvão e no estéril. Quantidades significativas de água afetam a estabilidade e os requisitos de bombeamento aumentam o custo.

    A grandeza do carvão reservas e a escala de operação influencia qual equipamento pode ser usado. As minas pequenas requerem equipamentos menores e relativamente mais caros, enquanto as grandes minas desfrutam de economias de escala e custos mais baixos por unidade de produção.

    Características ambientais refere-se ao comportamento do estéril depois de ter sido minado. Alguma sobrecarga é denominada “produtora de ácido”, o que significa que, quando exposta ao ar e à água, produzirá ácido que é prejudicial ao meio ambiente e requer tratamento especial.

    A combinação dos fatores acima mais outros determina qual método de mineração e equipamento é apropriado para uma determinada mina de carvão de superfície.

    O ciclo de mineração

    A metodologia de mineração de carvão de superfície pode ser dividida em uma série de etapas.

    Removendo o solo superficial e armazená-lo ou substituí-lo em áreas que estão sendo reabilitadas é uma parte importante do ciclo, pois o objetivo é devolver o uso da terra a pelo menos uma condição tão boa quanto antes do início da mineração. O solo superficial é um componente importante, pois contém nutrientes para as plantas.

    Preparação do solo pode envolver o uso de explosivos para fragmentar as grandes rochas. Em alguns casos, isso é feito por escavadeiras com escarificadores que usam força mecânica para quebrar a rocha em pedaços menores. Algumas minas onde a resistência da rocha é baixa não requerem preparação do solo, pois a escavadeira pode cavar diretamente da margem.

    Remoção de resíduos é o processo de mineração da rocha que cobre o veio de carvão e transportá-la para o depósito de lixo. Em uma mina a céu aberto onde o depósito está em uma faixa adjacente, é uma operação sidecast. Em algumas minas, no entanto, o lixão pode estar a vários quilômetros de distância devido à estrutura da jazida e ao espaço de lixão disponível, sendo necessário o transporte até o lixão por caminhões ou esteiras transportadoras.

    Mineração de carvão é o processo de retirar o carvão da face exposta na mina e transportá-lo para fora da cava. O que acontece a seguir depende da localização do mercado de carvão e de seu uso final. Se alimentado a uma estação de energia no local, é pulverizado e vai diretamente para a caldeira. Se o carvão for de baixo teor, pode ser melhorado “lavando” o carvão em uma planta de preparação. Isso separa o carvão e o estéril para produzir um produto de grau superior. Antes de ser enviado ao mercado, esse carvão geralmente precisa ser triturado para obter um tamanho uniforme e misturado para controlar as variações de qualidade. Pode ser transportado por estrada, esteira, trem, barcaça ou navio.

    Reabilitação envolve moldar o lixão para restaurar o terreno e atender aos critérios de drenagem, substituindo o solo superficial e plantando vegetação para devolvê-lo ao seu estado original. Outras considerações de gestão ambiental incluem:

      • gerência de água: desvio dos cursos de água existentes e controle da água da mina por barragens de sedimentos e reciclagem para que a água contaminada não seja descarregada
      • planejamento visual : garantindo que o impacto visual seja minimizado
      • flora e fauna: para restaurar árvores e vegetação e substituir a vida selvagem indígena
      • arqueologia: preservação e/ou restauração de locais culturalmente significativos
      • vazio final: o que fazer com o buraco após o término da mineração (por exemplo, pode ser aterrado ou transformado em um lago)
      • explosão de ar e vibração, devido a explosões, que precisam ser gerenciadas por técnicas específicas se houver edifícios próximos
      • barulho e poeira, que precisam ser gerenciados para evitar a criação de um incômodo para residências e comunidades próximas.

                   

                  O impacto da mineração de carvão de superfície no ambiente geral pode ser significativo, mas com planejamento e controle adequados em todas as fases do empreendimento, pode ser gerenciado para atender a todos os requisitos.

                  Métodos e Equipamentos de Mineração

                  Três métodos principais de mineração são usados ​​para mineração de carvão de superfície: caminhão e pá; draglines; e sistemas baseados em transportadores, como escavadeiras de roda de caçamba e trituradores na mina. Muitas minas usam combinações destes, e também existem técnicas especializadas, como mineração por trado e mineradores contínuos de paredes altas. Estes constituem apenas uma pequena proporção da produção total da mineração de carvão de superfície. Os sistemas de dragline e roda de caçamba foram desenvolvidos especificamente para mineração de carvão de superfície, enquanto os sistemas de mineração de caminhão e pá são usados ​​em toda a indústria de mineração.

                  A caminhão e pá O método de mineração envolve uma escavadeira, como uma escavadeira elétrica a cabo, uma escavadeira hidráulica ou uma carregadeira frontal, para carregar a sobrecarga em caminhões. O tamanho dos caminhões pode variar de 35 toneladas até 220 toneladas. O caminhão transporta o estéril da face de mineração para a área de despejo, onde uma escavadeira irá empurrar e empilhar a rocha para moldar o lixão para reabilitação. O método de caminhão e pá é conhecido por sua flexibilidade; exemplos são encontrados na maioria dos países do mundo.

                  Dragas são um dos métodos mais baratos para minerar o estéril, mas são limitados em sua operação pelo comprimento da barreira, que geralmente é de 100 m de comprimento. A dragline gira em seu ponto central e pode, portanto, despejar o material a aproximadamente 100 m de onde está assentada. Essa geometria exige que a mina seja disposta em faixas longas e estreitas.

                  A principal limitação do dragline é que ele só pode cavar a uma profundidade de aproximadamente 60 m; além disso, é necessária outra forma de remoção de estéril suplementar, como a frota de caminhões e escavadeiras.

                  Sistemas de mineração baseados em transportadores use transportadores para transportar a sobrecarga em vez de caminhões. Onde o estéril é de baixa resistência, ele pode ser extraído diretamente da face por uma escavadeira de roda de caçamba. Muitas vezes é chamado de método de mineração “contínuo” porque alimenta o estéril e o carvão sem interrupção. Draglines e escavadeiras são cíclicas com cada carga de caçamba levando de 30 a 60 segundos. O estéril mais duro requer uma combinação de jateamento ou britador na cava e carregamento com pá para alimentá-lo no transportador. Os sistemas de mineração de carvão de superfície baseados em transportadores são mais adequados quando o estéril precisa ser transportado por distâncias significativas ou em alturas significativas.

                  Conclusão

                  A mineração de carvão de superfície envolve equipamentos especializados e técnicas de mineração que permitem a remoção de grandes volumes de resíduos e carvão de grandes áreas. A reabilitação é parte integrante e importante do processo.

                   

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                  Domingo, março 13 2011 16: 11

                  Minério de processamento

                  Quase todos os metais e outros materiais inorgânicos que foram explorados ocorrem como compostos que constituem os minerais que compõem a crosta terrestre. As forças e processos que moldaram a superfície da Terra concentraram esses minerais em quantidades muito diferentes. Quando essa concentração é suficientemente grande para que o mineral possa ser explorado e recuperado economicamente, o depósito é denominado minério ou jazida. No entanto, mesmo assim, os minerais geralmente não estão disponíveis em uma forma com a pureza necessária para o processamento imediato no produto final desejado. Em seu trabalho do século XVI sobre processamento mineral Agricola (1950) escreveu: “A natureza geralmente cria metais em estado impuro, misturados com terra, pedras e sucos solidificados, é necessário separar a maior parte dessas impurezas dos minérios tanto quanto possível. antes de serem fundidos.”

                  Minerais valiosos devem primeiro ser separados daqueles sem valor comercial, que são chamados ganga. O processamento de minério refere-se a este tratamento inicial do material extraído para produzir um concentrado mineral de grau suficientemente alto para ser processado satisfatoriamente até o metal puro ou outro produto final. As diferentes características dos minerais que compõem o minério são exploradas para separá-los uns dos outros por uma variedade de métodos físicos que geralmente deixam a composição química do mineral inalterada. (O processamento do carvão é discutido especificamente no artigo “Preparação do carvão”)

                  Trituração e moagem

                  A granulometria do material que chega à usina de beneficiamento dependerá da operação de lavra empregada e do tipo de minério, mas será relativamente grande. Cominuição, a redução progressiva do tamanho das partículas do minério granulado, é realizada por dois motivos: reduzir o material a um tamanho mais conveniente e liberar o componente valioso do material residual como um primeiro passo para sua separação e recuperação efetivas. Na prática, a cominuição geralmente consiste na trituração de material de tamanho maior, seguida pela quebra do material em tamanhos mais finos por meio de tambores em usinas siderúrgicas rotativas.

                  Britagem

                  Não é possível progredir de pedaços muito grandes para material fino em uma única operação ou usando uma máquina. A trituração, portanto, é geralmente uma operação a seco que normalmente ocorre em estágios designados como primário, secundário e terciário.

                  Os britadores primários reduzem o minério de algo tão grande quanto 1.5 m para 100 a 200 mm. Máquinas como britadores de mandíbula e giratórios aplicam uma força de fratura às partículas grandes, quebrando o minério por compressão.

                  Em um britador de mandíbula, o minério cai em um espaço em forma de cunha entre uma placa de britagem fixa e uma móvel. O material é beliscado e espremido até quebrar e solto e beliscado novamente mais para baixo conforme as mandíbulas abrem e fecham, até que finalmente escapa pela abertura definida na parte inferior.

                  No britador giratório, um fuso longo carrega um pesado elemento cônico de moagem de aço duro que é movido excentricamente por uma luva de rolamento inferior dentro da câmara de britagem ou carcaça. O movimento relativo das faces de esmagamento é produzido pela rotação do cone montado excentricamente contra a câmara externa. Normalmente, esta máquina é usada onde é necessária uma alta capacidade de produção.

                  A britagem secundária reduz o tamanho das partículas para 5 a 20 mm. Britadores cônicos, rolos e moinhos de martelos são exemplos de equipamentos utilizados. O britador cônico é um britador giratório modificado com um eixo mais curto que não é suspenso, mas apoiado em um rolamento abaixo da cabeça. Um triturador de rolos consiste em dois cilindros horizontais girando um em direção ao outro, os rolos puxando o minério para o espaço entre eles e após um único nip descarregando o produto. O moinho de martelos é um moinho triturador de impacto típico. A cominuição ocorre pelo impacto de golpes bruscos aplicados em alta velocidade por martelos presos a um rotor dentro do espaço de trabalho.

                  Esmerilhamento

                  A moagem, o último estágio da cominuição, é realizada em recipientes de aço cilíndricos rotativos conhecidos como moinhos rotativos. Aqui as partículas minerais são reduzidas entre 10 e 300 μm. Um meio de moagem, como esferas de aço, hastes ou seixos (pedaços de minério pré-dimensionados muito maiores do que a alimentação de material a granel), é adicionado ao moinho para que o minério seja quebrado no tamanho desejado. O uso de seixos é denominado moagem autógena. Quando o tipo de minério for adequado, pode ser usada a moagem ROM (run-of-mine). Nesta forma de moagem autógena, todo o fluxo de minério da mina é alimentado diretamente para o moinho sem pré-trituração, os grandes torrões de minério atuando como o meio de moagem.

                  O moinho é geralmente carregado com minério triturado e meio de moagem até pouco menos da metade. Estudos demonstraram que a quebra produzida pelo fresamento é uma combinação de impacto e abrasão. Os revestimentos do moinho são usados ​​para proteger o casco do moinho contra desgaste e, por seu design, para reduzir o deslizamento do meio de moagem e melhorar a parte de elevação e impacto da moagem.

                  Existe um tamanho ideal para o qual o minério deve ser moído para separação e recuperação efetivas do componente valioso. O undergrind resulta em liberação incompleta e recuperação ruim. A supermoagem aumenta a dificuldade de separação, além de utilizar um excesso de energia cara.

                  Separação de tamanho

                  Após a trituração e moagem, os produtos geralmente são separados simplesmente de acordo com seu tamanho. O objetivo principal é produzir material de alimentação de tamanho adequado para tratamento posterior. O material de tamanho grande é reciclado para maior redução.

                  Peneiras

                  A peneiração é geralmente aplicada a materiais razoavelmente grossos. Também pode ser usado para produzir um tamanho de alimentação razoavelmente uniforme para uma operação subseqüente, quando necessário. O grizzly é uma série de pesadas barras paralelas colocadas em uma moldura que filtra o material muito grosseiro. O trommel é uma tela cilíndrica giratória inclinada. Usando várias seções de telas de tamanhos diferentes, produtos de vários tamanhos podem ser produzidos simultaneamente. Uma variedade de outras telas e combinações de telas podem ser empregadas.

                  Classificadores

                  Classificação é a separação de partículas de acordo com sua taxa de sedimentação em um fluido. As diferenças de densidade, tamanho e forma são efetivamente utilizadas. Os classificadores são usados ​​para separar materiais grossos e finos, fracionando assim uma grande distribuição de tamanho. Uma aplicação típica é controlar uma operação de retificação em circuito fechado. Embora a separação por tamanho seja o objetivo principal, alguma separação por tipo de mineral geralmente ocorre devido a diferenças de densidade.

                  Em um classificador espiral, um mecanismo de ancinho levanta as areias mais grossas de uma poça de lama para produzir um produto limpo e sem lama.

                  O hidrociclone usa força centrífuga para acelerar as taxas de sedimentação e produzir separações eficientes de partículas de tamanho fino. Uma suspensão de lama é introduzida em alta velocidade tangencialmente em um vaso de formato cônico. Devido ao movimento turbilhão, quanto mais rápida a sedimentação, as partículas maiores e mais pesadas se movem em direção à parede externa, onde a velocidade é menor, e se depositam para baixo, enquanto as partículas mais leves e menores se movem em direção à zona de baixa pressão ao longo do eixo, onde são levado para cima.

                  Separação de Concentração

                  A separação por concentração requer que as partículas sejam distinguidas como sendo aquelas do mineral valioso ou como partículas de ganga e sua separação efetiva em um concentrado e um produto residual. O objetivo é obter a máxima recuperação do mineral valioso em um grau aceitável para processamento ou venda posterior.

                  classificação de minério

                  O método mais antigo e simples de concentração é a seleção visual de partículas e sua remoção manual. A classificação manual tem seus equivalentes modernos em vários métodos eletrônicos. Nos métodos fotométricos, o reconhecimento de partículas é baseado na diferença de refletividade de diferentes minerais. Uma rajada de ar comprimido é então ativada para removê-los de uma correia móvel de material. A condutividade diferente de diferentes minerais pode ser utilizada de maneira semelhante.

                  Separação meio pesado

                  A separação de meio pesado ou meio denso é um processo que depende apenas da diferença de densidade entre os minerais. Trata-se de introduzir a mistura em um líquido com uma densidade situada entre a dos dois minerais a serem separados, o mineral mais leve então flutua e o mais pesado afunda. Em alguns processos é usado para a pré-concentração de minerais antes de uma moagem final e é frequentemente empregado como uma etapa de limpeza na preparação do carvão.

                  Fluidos orgânicos pesados, como o tetrabromoetano, que tem uma densidade relativa de 2.96, são usados ​​em certas aplicações, mas em escala comercial suspensões de sólidos finamente moídos que se comportam como fluidos newtonianos simples são geralmente empregadas. Exemplos do material usado são magnetita e ferrosilício. Estes formam “fluidos” de baixa viscosidade, inertes e estáveis ​​e são facilmente removidos da suspensão magneticamente.

                  Gravidade

                  Processos naturais de separação, como sistemas fluviais, produziram depósitos de placer, onde partículas maiores e mais pesadas foram separadas das menores e mais leves. As técnicas de gravidade imitam esses processos naturais. A separação é provocada pelo movimento da partícula em resposta à força da gravidade e à resistência exercida pelo fluido no qual ocorre a separação.

                  Ao longo dos anos, muitos tipos de separadores por gravidade foram desenvolvidos e seu uso contínuo atesta a relação custo-benefício desse tipo de separação.

                  Em um artigo do gabarito um leito de partículas minerais é colocado em suspensão (“fluidizado”) por uma corrente pulsante de água. À medida que a água escoa de volta entre cada ciclo, as partículas mais densas caem abaixo das menos densas e durante um período de drenagem de partículas pequenas, e particularmente partículas mais densas menores, penetram entre os espaços entre as partículas maiores e se acomodam mais abaixo no leito. À medida que o ciclo se repete, o grau de separação aumenta.

                  Agitando mesas tratar materiais mais finos do que gabaritos. A mesa consiste em uma superfície plana ligeiramente inclinada da frente para trás e de uma extremidade à outra. Rifles de madeira dividem a mesa longitudinalmente em ângulos retos. A alimentação entra pela borda superior e as partículas são carregadas para baixo pelo fluxo de água. Ao mesmo tempo, eles estão sujeitos a vibrações assimétricas ao longo do eixo longitudinal ou horizontal. Partículas mais densas que tendem a ficar presas atrás da espingarda são arrastadas pela mesa pelas vibrações.

                  Separação magnética

                  Todos os materiais são influenciados por campos magnéticos, embora para a maioria o efeito seja muito leve para ser detectado. No entanto, se um dos componentes minerais de uma mistura tiver uma suscetibilidade magnética razoavelmente forte, isso pode ser usado para separá-lo dos demais. Os separadores magnéticos são classificados em máquinas de baixa e alta intensidade, e ainda em separadores de alimentação seca e úmida.

                  Um separador tipo tambor consiste em um tambor rotativo não magnético contendo dentro de seu invólucro ímãs estacionários de polaridade alternada. As partículas magnéticas são atraídas pelos ímãs, presas ao tambor e transportadas para fora do campo magnético. Um separador úmido de alta intensidade (WHIMS) do tipo carrossel consiste em uma matriz giratória concêntrica de bolas de ferro que passa por um eletroímã forte. Os resíduos da pasta são despejados na matriz onde o eletroímã opera, e as partículas magnéticas são atraídas para a matriz magnetizada enquanto a maior parte da pasta passa e sai por uma grade de base. Logo após o eletroímã, o campo é invertido e um jato de água é usado para remover a fração magnética.

                  Separação eletrostática

                  A separação eletrostática, uma vez comumente usada, foi consideravelmente deslocada pelo advento da flotação. No entanto, é aplicado com sucesso a um pequeno número de minerais, como rutilo, para os quais outros métodos são difíceis e onde a condutividade do mineral torna possível a separação eletrostática.

                  O método explora as diferenças na condutividade elétrica dos diferentes minerais. A alimentação seca é transportada para o campo de um eletrodo ionizante onde as partículas são carregadas por bombardeio de íons. As partículas condutoras perdem rapidamente essa carga para um rotor aterrado e são lançadas do rotor pela força centrífuga. Os não condutores perdem sua carga mais lentamente, permanecem agarrados ao condutor de terra por forças eletrostáticas e são carregados até um ponto de coleta.

                  Flutuação

                  A flotação é um processo de separação que explora diferenças nas propriedades físico-químicas da superfície de diferentes minerais.

                  Reagentes químicos chamados coletores são adicionados à polpa e reagem seletivamente com a superfície das valiosas partículas minerais. Os produtos de reação formados tornam a superfície do mineral hidrofóbica ou não molhável, de modo que se liga facilmente a uma bolha de ar.

                  Em cada célula de um circuito de flotação a polpa é agitada e o ar introduzido é disperso no sistema. As partículas minerais hidrofóbicas aderem às bolhas de ar e, com a presença de um agente espumante adequado, formam uma espuma estável à superfície. Este transborda continuamente pelas laterais da célula de flotação, carregando consigo sua carga mineral.

                  Uma planta de flotação consiste em bancos de células interconectadas. Um primeiro concentrado produzido em um banco mais grosseiro é limpo de componentes de ganga indesejados em um banco mais limpo e, se necessário, limpo novamente em um terceiro banco de células. Minerais valiosos adicionais podem ser eliminados em um quarto banco e reciclados para os bancos de limpeza antes que os restos sejam finalmente descartados.

                  Desaguadora

                  Após a maioria das operações, é necessário separar a água utilizada nos processos de separação do concentrado produzido ou do material residual da ganga. Em ambientes secos isto é particularmente importante para que a água possa ser reciclada para reutilização.

                  Um tanque de decantação consiste em um vaso cilíndrico no qual a polpa é alimentada no centro por meio de um poço de alimentação. Este é colocado abaixo da superfície para minimizar a perturbação dos sólidos sedimentados. O líquido clarificado transborda pelas laterais do tanque para uma lavanderia. Braços radiais com lâminas arrastam os sólidos assentados em direção ao centro, onde são retirados. Floculantes podem ser adicionados à suspensão para acelerar a taxa de sedimentação dos sólidos.

                  Filtração é a remoção de partículas sólidas do fluido para produzir um bolo de concentrado que pode então ser seco e transportado. Uma forma comum é o filtro de vácuo contínuo, típico do qual é o filtro de tambor. Um tambor cilíndrico horizontal gira em um tanque aberto com a parte inferior imersa em polpa. A casca do tambor consiste em uma série de compartimentos cobertos por um meio filtrante. O invólucro interno de parede dupla é conectado a um mecanismo de válvula no eixo central que permite a aplicação de vácuo ou pressão. O vácuo é aplicado na seção imersa na polpa, puxando a água através do filtro e formando uma torta de concentrado no pano. O vácuo desidrata o bolo uma vez fora da pasta. Pouco antes de a seção entrar novamente na pasta, a pressão é aplicada para remover o bolo. Os filtros de disco operam com o mesmo princípio, mas consistem em uma série de discos presos ao eixo central.

                  Eliminação de rejeitos

                  Apenas uma pequena fração do minério extraído consiste em mineral valioso. O restante é a ganga que após o processamento forma os rejeitos que devem ser descartados.

                  As duas principais considerações na disposição de rejeitos são segurança e economia. A segurança tem dois aspectos: as considerações físicas que cercam o depósito ou barragem em que os rejeitos são depositados; e poluição por resíduos que podem afetar a saúde humana e causar danos ao meio ambiente. Os rejeitos devem ser descartados da maneira mais econômica possível, compatível com a segurança.

                  Mais comumente, os rejeitos são dimensionados e a fração de areia grossa é usada para construir uma barragem em um local selecionado. A fração fina ou lodo é então bombeada para um lago atrás da parede da barragem.

                  Onde produtos químicos tóxicos, como cianeto, estiverem presentes nas águas residuais, pode ser necessária uma preparação especial da base da barragem (por exemplo, pelo uso de lona plástica) para evitar a possível contaminação das águas subterrâneas.

                  Na medida do possível, a água recuperada da barragem é reciclada para uso posterior. Isso pode ser de grande importância em regiões secas e é cada vez mais exigido pela legislação que visa prevenir a poluição das águas subterrâneas e superficiais por poluentes químicos.

                  pilha e no local Lixiviação

                  Grande parte do concentrado produzido pelo processamento do minério é processado posteriormente por métodos hidrometalúricos. Os valores de metal são lixiviados ou dissolvidos do minério, e diferentes metais são separados uns dos outros. As soluções obtidas são concentradas e o metal recuperado por etapas como precipitação e deposição eletrolítica ou química.

                  Muitos minérios são de teor muito baixo para justificar o custo da pré-concentração. O material residual também pode conter uma certa quantidade de valor de metal. Em alguns casos, tal material pode ser economicamente processado por uma versão de um processo hidrometalúrgico conhecido como pilha ou lixiviação de despejo.

                  A lixiviação em pilha foi estabelecida em Rio Tinto, na Espanha, há mais de 300 anos. A água que percolava lentamente através de montes de minério de baixo teor era colorida de azul por sais de cobre dissolvidos decorrentes da oxidação do minério. O cobre foi recuperado da solução por precipitação em sucata de ferro.

                  Este processo básico é utilizado para lixiviação de pilhas de óxidos e sulfetos de materiais de baixo teor e resíduos em todo o mundo. Uma vez criada uma pilha ou depósito do material, um agente solubilizante adequado (por exemplo, uma solução ácida) é aplicado por aspersão ou inundação do topo da pilha e a solução que se infiltra no fundo é recuperada.

                  Embora a lixiviação em pilha tenha sido praticada com sucesso há muito tempo, foi apenas relativamente recentemente que o importante papel de certas bactérias no processo foi reconhecido. Essas bactérias foram identificadas como as espécies oxidantes de ferro Thiobacillus ferrooxidans e as espécies oxidantes de enxofre Thiobacillus thiooxidans. As bactérias oxidantes de ferro obtêm energia da oxidação de íons ferrosos a íons férricos e as espécies oxidantes de enxofre pela oxidação de sulfeto a sulfato. Estas reacções catalisam eficazmente a oxidação acelerada dos sulfuretos metálicos em sulfatos metálicos solúveis.

                  No local a lixiviação, às vezes chamada de mineração de solução, é efetivamente uma variação da lixiviação de heap. Consiste no bombeamento de solução para minas abandonadas, escavadas em minas, áreas remotas trabalhadas ou mesmo jazidas inteiras onde estas se mostrem permeáveis ​​à solução. As formações rochosas devem se prestar ao contato com a solução lixiviante e à necessária disponibilidade de oxigênio.

                   

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                  Domingo, março 13 2011 16: 14

                  Preparação de Carvão

                  A preparação do carvão é o processo pelo qual o carvão ROM bruto é transformado em um produto de carvão limpo vendável de tamanho e qualidade consistentes especificados pelo consumidor. O uso final do carvão cai nas seguintes categorias gerais:

                  • Geração da eletricidade: O carvão é queimado para fornecer calor para mover turbinas que geram eletricidade.
                  • Fabricação de ferro e aço: O carvão é aquecido em fornos, na ausência de ar, para expulsar os gases (matéria volátil) para a produção de coque. O coque é usado no alto-forno para fazer ferro e aço. O carvão também pode ser adicionado diretamente ao alto-forno como no processo de injeção de carvão pulverizado (PCI).
                  • Industrial: O carvão é usado na indústria metalúrgica como um redutor, onde seu conteúdo de carbono é usado para remover o oxigênio (redutor) em um processo metalúrgico.
                  • Aquecimento: O carvão pode ser usado domesticamente e industrialmente como combustível para aquecimento de ambientes. Também é usado como combustível em fornos secos para a fabricação de cimento.

                   

                  Esmagamento e Quebra

                  O carvão run-of-mine da mina precisa ser triturado até um tamanho superior aceitável para tratamento na planta de preparação. Dispositivos típicos de esmagamento e quebra são:

                  • Disjuntores do alimentador: Um tambor de rotação equipado com picaretas que fraturam o carvão. O carvão é entregue por um transportador raspador e o tambor gira na mesma direção do fluxo de carvão. Os disjuntores alimentadores são comumente usados ​​no subsolo, no entanto, existem alguns em uso na superfície no circuito de preparação de carvão.
                  • Demolidores rotativos: O circuito do disjuntor de um invólucro fixo externo com um tambor rotativo interno equipado com placas perfuradas. A velocidade de rotação típica do tambor é de 12 a 18 rpm. Placas levantadoras pegam o carvão de mina que então cai ao longo do diâmetro do tambor. O carvão mais macio quebra e passa pelas perfurações enquanto a rocha mais dura é transportada para a saída. O rompedor rotativo atinge duas funções, redução de tamanho e beneficiamento por remoção de rocha.
                  • Trituradores de rolos: Os trituradores de rolos podem consistir em um único rolo giratório e uma bigorna estacionária (placa) ou dois rolos girando na mesma velocidade um em relação ao outro. As faces dos rolos são geralmente dentadas ou onduladas. Uma forma comum de britador é o britador de dois estágios ou quádruplo, em que o produto do primeiro britador de rolo duplo cai no segundo britador de rolo duplo definido em uma abertura menor, com o resultado de que uma redução em grande escala pode ser alcançada em uma máquina . Uma aplicação típica seria a britagem de material de mina até 50 mm.

                   

                  Às vezes, a trituração é usada após o processo de limpeza do carvão, quando o carvão de grande porte é triturado para atender aos requisitos do mercado. Trituradores de rolos ou moinhos de martelo são geralmente usados. O moinho de martelos consiste em um conjunto de martelos de giro livre girando em um eixo que atinge o carvão e o lança contra uma placa fixa.

                  Dimensionamento

                  O carvão é dimensionado antes e depois do processo de beneficiamento (limpeza). Diferentes processos de limpeza são usados ​​em diferentes tamanhos de carvão, de modo que o carvão bruto ao entrar na planta de preparação de carvão seja peneirado (peneirado) em três ou quatro tamanhos, que então passam pelo processo de limpeza apropriado. O processo de peneiramento geralmente é realizado por peneiras vibratórias retangulares com uma malha ou placa perfurada. Em tamanhos abaixo de 6 mm, a triagem úmida é usada para aumentar a eficiência da operação de dimensionamento e em tamanhos abaixo de 0.5 mm, uma tela curva estática (dobra da peneira) é colocada antes da peneira vibratória para melhorar a eficiência.

                  Após o processo de beneficiamento, o carvão limpo às vezes é dimensionado por triagem em uma variedade de produtos para os mercados de carvão industrial e doméstico. O dimensionamento de carvão limpo raramente é usado para carvão para geração de eletricidade (carvão térmico) ou para fabricação de aço (carvão metalúrgico).

                  Armazenamento e armazenamento

                  O carvão é normalmente armazenado e armazenado em três pontos na cadeia de preparação e manuseio:

                  1. armazenamento e estocagem de carvão bruto entre a mina e a planta de preparação
                  2. armazenamento e empilhamento de carvão limpo entre a planta de preparação e o ponto de carregamento ferroviário ou rodoviário
                  3. armazenamento de carvão limpo em portos que podem ou não ser controlados pela mina.

                   

                  Normalmente, o armazenamento de carvão bruto ocorre após a britagem e geralmente assume a forma de pilhas abertas (cônicas, alongadas ou circulares), silos (cilíndricos) ou bunkers. É comum que a mistura de costuras seja realizada nesta etapa para fornecer um produto homogêneo à planta de preparação. A mistura pode ser tão simples quanto depositar sequencialmente diferentes carvões em uma pilha cônica até operações sofisticadas usando transportadores empilhadores e recuperadoras de roda de caçamba.

                  O carvão limpo pode ser armazenado de várias maneiras, como depósitos abertos ou silos. O sistema de armazenamento de carvão limpo é projetado para permitir o carregamento rápido de vagões ou caminhões rodoviários. Os silos de carvão limpo são geralmente construídos sobre uma via férrea, permitindo que trens unitários de até 100 vagões sejam puxados lentamente para baixo do silo e enchidos com um peso conhecido. A pesagem em movimento é geralmente usada para manter uma operação contínua.

                  Existem perigos inerentes aos carvões armazenados. Os estoques podem ser instáveis. Andar sobre os estoques deve ser proibido porque podem ocorrer colapsos internos e porque a recuperação pode começar sem aviso prévio. A limpeza física de bloqueios ou bloqueios em bunkers ou silos deve ser tratada com o maior cuidado, pois o carvão aparentemente estável pode escorregar repentinamente.

                  Limpeza de Carvão (Beneficiamento)

                  O carvão bruto contém material de carvão “puro” a rocha com uma variedade de materiais intermediários, com densidades relativas variando de 1.30 a 2.5. O carvão é limpo separando o material de baixa densidade (produto vendável) do material de alta densidade (rejeito). A densidade exata de separação depende da natureza do carvão e da especificação de qualidade do carvão limpo. É impraticável separar o carvão fino com base na densidade e, como resultado, 0.5 mm de carvão bruto é separado por processos que usam a diferença nas propriedades superficiais do carvão e da rocha. O método usual empregado é a flotação por espuma.

                  Separação de densidade

                  Existem dois métodos básicos empregados, sendo um deles um sistema que usa água, onde o movimento do carvão bruto na água faz com que o carvão mais leve tenha uma aceleração maior do que a rocha mais pesada. O segundo método é imergir o carvão bruto em um líquido com uma densidade entre o carvão e a rocha, fazendo com que o carvão flutue e a rocha afunde (separação do meio denso).

                  Os sistemas que utilizam água são os seguintes:

                  • Gabaritos: Nesta aplicação, o carvão bruto é introduzido em um banho pulsante de água. O carvão bruto é movido através de uma placa perfurada com água pulsando através dela. Um leito estratificado de material é estabelecido com a rocha mais pesada no fundo e o carvão mais leve no topo. Na extremidade de descarga, o refugo é removido do carvão limpo. As faixas de tamanho típicas tratadas em um gabarito são de 75 mm a 12 mm. Existem gabaritos de carvão fino de aplicação especial que usam uma cama artificial de rocha de feldspato.
                  • Tabelas de concentração: Uma mesa de concentração consiste em uma plataforma de borracha estriada transportada em um mecanismo de suporte, conectado a um mecanismo de cabeça que transmite um movimento alternativo rápido em uma direção paralela às espingardas. A inclinação do slide da mesa pode ser ajustada. Um fluxo cruzado de água é fornecido por meio de uma calha montada ao longo do lado superior do convés. A alimentação entra logo à frente do abastecimento de água e é espalhada sobre o deck da mesa por movimento diferencial e fluxo gravitacional. As partículas de carvão bruto são estratificadas em zonas horizontais (ou camadas). O carvão limpo transborda do lado inferior da mesa e o descarte é removido do outro lado. As mesas operam na faixa de tamanho 5 ´ 0.5 mm.
                  • Espirais: O tratamento de finos de carvão com espirais utiliza um princípio segundo o qual o carvão fino bruto é transportado por um caminho espiral em um fluxo de água e as forças centrífugas direcionam as partículas de carvão mais leves para fora do fluxo e as partículas mais pesadas para dentro. Um dispositivo divisor na extremidade de descarga separa o carvão fino do refugo fino. As espirais são usadas como dispositivo de limpeza em frações de tamanho de 2 mm ´ 0.1 mm.
                  • Ciclones só de água: O carvão bruto transportado pela água é alimentado tangencialmente sob pressão em um ciclone, resultando em um efeito de redemoinho e forças centrífugas movem o material mais pesado para a parede do ciclone e de lá são transportados para o underflow no ápice (ou espigão). As partículas mais leves (carvão) permanecem no centro do vórtice do redemoinho e são removidas para cima por meio de um tubo (localizador de vórtice) e se reportam ao transbordamento. A densidade exata da separação pode ser ajustada variando a pressão, o comprimento e o diâmetro do localizador de vórtice e o diâmetro do ápice. O ciclone somente com água normalmente trata materiais na faixa de tamanho de 0.5 mm ´ 0.1 mm e é operado em dois estágios para melhorar a eficiência da separação.

                   

                  O segundo tipo de separação de densidade é o meio denso. Em um líquido pesado (meio denso), as partículas com densidade menor que o líquido (carvão) irão flutuar e aquelas com densidade maior (rocha) irão afundar. A aplicação industrial mais prática de um meio denso é uma suspensão finamente moída de magnetita em água. Isto tem muitas vantagens, nomeadamente:

                  • A mistura é benigna, em comparação com fluidos inorgânicos ou orgânicos.
                  • A densidade pode ser ajustada rapidamente variando a relação magnetita/água.
                  • A magnetita pode ser facilmente reciclada removendo-a dos fluxos de produtos com separadores magnéticos.

                   

                  Existem duas classes de separadores de meio denso, o separador do tipo banho ou vaso para carvão grosso na faixa de 75 mm 12 mm e o separador de carvão de limpeza do tipo ciclone na faixa de 5 mm ´ 0.5 mm.

                  Os separadores do tipo banho podem ser banhos profundos ou rasos, onde o material flutuante é transportado sobre a borda do banho e o material da pia é extraído do fundo do banho por uma corrente raspadora ou roda de pás.

                  O separador do tipo ciclone aumenta as forças gravitacionais com forças centrífugas. A aceleração centrífuga é cerca de 20 vezes maior do que a aceleração da gravidade agindo sobre as partículas no separador de banho (esta aceleração se aproxima de 200 vezes maior do que a aceleração da gravidade no ápice do ciclone). Essas grandes forças são responsáveis ​​pelo alto rendimento do ciclone e sua capacidade de tratar carvão pequeno.

                  Os produtos dos separadores de meio denso, nomeadamente carvão limpo e refugo, passam por filtros de drenagem e lavagem onde o meio de magnetite é removido e devolvido aos separadores. A magnetita diluída das telas de enxágue passa por separadores magnéticos para recuperar a magnetita para reutilização. Os separadores magnéticos consistem em cilindros rotativos de aço inoxidável contendo ímãs cerâmicos fixos montados no eixo estacionário do tambor. O tambor é imerso em um tanque de aço inoxidável contendo a suspensão de magnetita diluída. À medida que o tambor gira, a magnetita adere à área próxima aos ímãs internos fixos. A magnetita é transportada para fora do banho e do campo magnético e cai da superfície do tambor por meio de um raspador para um tanque de estoque.

                  Ambos os medidores de densidade nuclear e analisadores nucleares on-stream são usados ​​em plantas de preparação de carvão. Devem ser observadas as precauções de segurança relativas aos instrumentos de fonte de radiação.

                  Flotação de espuma

                  A flotação de espuma é um processo físico-químico que depende da fixação seletiva de bolhas de ar às superfícies das partículas de carvão e da não fixação de partículas de refugo. Este processo envolve o uso de reagentes adequados para estabelecer uma superfície hidrofóbica (repelente à água) nos sólidos a serem flotados. As bolhas de ar são geradas dentro de um tanque (ou célula) e, à medida que sobem para a superfície, as partículas finas de carvão revestidas com reagente aderem à bolha, o refugo não-carvão permanece no fundo da célula. A espuma de carvão é removida da superfície por pás e é então desidratada por filtração ou centrifugação. O refugo (ou rejeitos) passa para uma caixa de descarga e geralmente é engrossado antes de ser bombeado para uma bacia de represamento de rejeitos.

                  Os reagentes usados ​​na flotação de carvão são geralmente espumantes e coletores. Os espumadores são usados ​​para facilitar a produção de uma espuma estável (isto é, espumas que não se desfazem). São produtos químicos que reduzem a tensão superficial da água. O espumante mais comumente usado na flotação de carvão é o metil isobutil carbinol (MIBC). A função de um coletor é promover o contato entre as partículas de carvão e as bolhas de ar formando uma fina camada sobre as partículas a serem flotadas, o que torna a partícula repelente à água. Ao mesmo tempo o coletor deve ser seletivo, ou seja, não deve revestir as partículas que não serão flotadas (ou seja, os rejeitos). O coletor mais utilizado na flotação de carvão é o óleo combustível.

                  Briquetagem

                  A briquetagem de carvão tem uma longa história. No final dos anos 1800, o carvão fino relativamente inútil ou a sobra foi comprimido para formar um “combustível de patente” ou briquete. Este produto era aceitável para os mercados doméstico e industrial. Para formar um briquete estável, era necessário um aglutinante. Geralmente alcatrões de carvão e piche eram usados. A indústria de briquetagem de carvão para o mercado interno está em declínio há alguns anos. No entanto, houve alguns avanços em tecnologia e aplicações.

                  Os carvões de baixa classificação com alta umidade podem ser atualizados por secagem térmica e subsequente remoção de uma porção da umidade inerente ou “bloqueada”. No entanto, o produto desse processo é friável e sujeito à reabsorção de umidade e à combustão espontânea. A briquetagem de carvão de baixa classificação permite a produção de um produto estável e transportável. A briquetagem também é utilizada na indústria de antracite, onde produtos de grande porte têm um preço de venda significativamente mais alto.

                  A briquetagem de carvão também tem sido usada em economias emergentes, onde os briquetes são usados ​​como combustível para cozinhar em áreas rurais. O processo de fabricação geralmente envolve uma etapa de desvolatilização em que o excesso de gás ou matéria volátil é removido antes da briquetagem para produzir um combustível doméstico “sem fumaça”.

                  O processo de briquetagem, portanto, geralmente tem as seguintes etapas:

                  • Secagem do carvão: O teor de umidade é crítico porque tem impacto na resistência do briquete. Os métodos usados ​​são a secagem direta (secador flash usando gás quente) e secagem indireta (secador de disco usando calor de vapor).
                  • Devolatilizante: Isso só é aplicável a carvões altamente voláteis de baixa classificação. O equipamento utilizado é uma retorta ou um forno de coque tipo colméia.
                  • Trituração: O carvão é frequentemente esmagado porque um tamanho de partícula menor resulta em um briquete mais forte.
                  • Aglutinantes: Os aglutinantes são necessários para garantir que o briquete tenha resistência adequada para suportar o manuseio normal. Os tipos de ligantes que têm sido usados ​​são piche de coqueria, asfalto de petróleo, lignossulforato de amônio e amido. A taxa de adição típica é de 5 a 15% em peso. O carvão fino e o aglutinante são misturados em um moinho pug ou misturador de pás a uma temperatura elevada.
                  • Fabricação de briquetes: A mistura de carvão e aglutinante é alimentada a uma prensa de rolo duplo com superfícies recortadas. Uma variedade de formas de briquete pode ser feita dependendo do tipo de indentação do rolo. A forma mais comum de briquete é a forma de travesseiro. A pressão aumenta a densidade aparente da mistura carvão-aglutinante de 1.5 a 3 vezes.
                  • Cobertura e cozimento: Com alguns ligantes (lignossulforato de amônio e asfalto de petróleo) é necessário um tratamento térmico na faixa de 300°C para endurecer os briquetes. O forno de tratamento térmico é um transportador fechado e aquecido com gases quentes.
                  • Resfriamento/têmpera: O forno de resfriamento é um transportador fechado com passagem de ar recirculante para reduzir a temperatura do briquete a uma condição ambiente. Os gases residuais são coletados, purificados e descarregados na atmosfera. A têmpera com água às vezes é usada para resfriar os briquetes.

                   

                  A briquetagem de carvão marrom macio com alto teor de umidade de 60 a 70% é um processo um pouco diferente do descrito acima. Os carvões marrons são frequentemente atualizados por briquetagem, que envolve trituração, peneiramento e secagem do carvão até aproximadamente 15% de umidade e extrusão por prensagem sem aglutinante em compactos. Grandes quantidades de carvão são tratadas dessa forma na Alemanha, Índia, Polônia e Austrália. O secador utilizado é um secador de tubo rotativo aquecido a vapor. Após a prensagem por extrusão, o carvão compactado é cortado e resfriado antes de ser transferido para transportadores de correia para vagões, caminhões rodoviários ou armazenamento.

                  As plantas de briquetagem lidam com grandes quantidades de material altamente combustível associado a misturas potencialmente explosivas de pó de carvão e ar. O controle, coleta e manuseio de poeira, bem como uma boa limpeza são de considerável importância para uma operação segura.

                  Disposição de Resíduos e Rejeitos

                  A eliminação de resíduos é parte integrante de uma moderna planta de preparação de carvão. Tanto o refugo grosseiro quanto o rejeito fino na forma de lama devem ser transportados e descartados de maneira ambientalmente responsável.

                  refugo grosseiro

                  Os rejeitos grosseiros são transportados por caminhão, correia transportadora ou teleférico até a área de disposição de sólidos, que geralmente forma as paredes do depósito de rejeitos. O lixo também pode ser devolvido à mina a céu aberto.

                  Estão agora a ser utilizadas formas inovadoras e rentáveis ​​de transporte de resíduos grosseiros, nomeadamente, trituração e transporte por bombagem em forma de lama para uma lagoa de represamento e também por um sistema pneumático para armazenamento subterrâneo.

                  É necessário selecionar um local de descarte que tenha uma quantidade mínima de superfície exposta e, ao mesmo tempo, forneça boa estabilidade. Uma estrutura exposta em todos os lados permite uma maior drenagem superficial, com maior tendência à formação de lodo nos cursos d'água próximos, e também maior probabilidade de combustão espontânea. Para minimizar esses dois efeitos, são necessárias maiores quantidades de material de cobertura, compactação e vedação. A construção de descarte ideal é o tipo de operação de preenchimento de vale.

                  Os aterros de resíduos da estação de preparação podem falhar por vários motivos:

                  • fundações fracas
                  • encostas excessivamente íngremes de alturas excessivas
                  • mau controle da infiltração de água e material fino através do lixão
                  • controle inadequado da água durante eventos extremos de chuva.

                   

                  As principais categorias de técnicas de projeto e construção que podem reduzir significativamente os riscos ambientais associados ao descarte de rejeitos de carvão são:

                  • drenagem de dentro da pilha de lixo
                  • desvio de drenagem superficial
                  • compactação de resíduos para minimizar a combustão espontânea
                  • estabilidade da pilha de estéril.

                   

                  Rejeitos

                  Os rejeitos (resíduos sólidos finos na água) são geralmente transportados por dutos para uma área de represamento. No entanto, em alguns casos, o depósito de rejeitos não é ambientalmente aceitável e é necessário tratamento alternativo, ou seja, desidratação de rejeitos por prensa de correia ou centrífuga de alta velocidade e, em seguida, descarte do produto desidratado por correia ou caminhão na área de refugo grosso.

                  Reservatórios de rejeitos (lagoas) operam com base no princípio de que os rejeitos se depositam no fundo e a água clarificada resultante é bombeada de volta para a usina para reutilização. A elevação da piscina na lagoa é mantida de modo que os fluxos de entrada da tempestade sejam armazenados e depois retirados por bombeamento ou pequenos sistemas de decantação. Pode ser necessário remover periodicamente sedimentos de reservatórios menores para prolongar sua vida útil. O aterro de retenção do reservatório é geralmente construído com lixo grosseiro. O mau projeto do muro de contenção e a liquefação dos rejeitos devido à má drenagem podem levar a situações perigosas. Agentes estabilizantes, geralmente produtos químicos à base de cálcio, têm sido usados ​​para produzir um efeito de cimentação.

                  Reservatórios de rejeitos normalmente se desenvolvem durante um longo período de vida da mina, com condições em constante mudança. Portanto, a estabilidade da estrutura do reservatório deve ser cuidadosa e continuamente monitorada.

                   

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                  Domingo, março 13 2011 16: 15

                  Controle terrestre em minas subterrâneas

                  O principal objetivo do controle de solo é manter escavações seguras em rocha e solo (os termos controle de estratos e gestão de encostas também são usados ​​em minas subterrâneas e minas de superfície, respectivamente). O controle terrestre também encontra muitas aplicações em projetos de engenharia civil, como túneis, usinas hidrelétricas e depósitos de lixo nuclear. Foi definido como a aplicação prática da mecânica das rochas à mineração cotidiana. O Comitê Nacional de Mecânica das Rochas dos Estados Unidos propôs a seguinte definição: “A mecânica das rochas é a ciência teórica e aplicada do comportamento mecânico da rocha e dos maciços rochosos; é aquele ramo da mecânica preocupado com a resposta das rochas e massas rochosas aos campos de força de seu ambiente físico”.

                  Os maciços rochosos exibem um comportamento extremamente complexo, e a mecânica das rochas e o controle do solo têm sido objeto de considerável pesquisa fundamental e aplicada em todo o mundo desde a década de 1950. De muitas maneiras, o controle de solo é mais uma arte do que uma ciência. O controle do solo requer uma compreensão da geologia estrutural, das propriedades das rochas, das águas subterrâneas e dos regimes de tensão do solo e de como esses fatores interagem. As ferramentas incluem os métodos de investigação do local e teste de rocha, medidas para minimizar os danos ao maciço rochoso causados ​​pela detonação, a aplicação de técnicas de projeto, monitoramento e suporte de solo. Vários desenvolvimentos importantes ocorreram na mecânica das rochas e no controle do solo nos últimos anos, incluindo o desenvolvimento de técnicas de projeto empírico e análise computacional para o projeto de minas, a introdução e amplo uso de uma variedade de instrumentos de monitoramento do solo e o desenvolvimento de ferramentas especializadas de suporte ao solo. e técnicas. Muitas operações de mineração têm departamentos de controle de solo formados por engenheiros e técnicos especializados.

                  As aberturas subterrâneas são mais difíceis de criar e manter do que as encostas rochosas ou de solo; portanto, as minas subterrâneas geralmente devem dedicar mais recursos e esforços de projeto para o controle do solo do que as minas e pedreiras de superfície. Nos métodos tradicionais de mineração subterrânea, como encolhimento e corte e preenchimento, os trabalhadores são expostos diretamente ao solo potencialmente instável na zona de minério. Nos métodos de mineração a granel, como a desmonte, os trabalhadores não entram na zona de minério. Tem havido uma tendência de substituição de métodos seletivos por métodos de massa nas últimas décadas.

                  Tipos de falha de aterramento

                  A estrutura da rocha e o estresse da rocha são causas importantes de instabilidade nas minas.

                  Um maciço rochoso particular consiste em rocha intacta e qualquer número de estruturas rochosas ou descontinuidades estruturais. Os principais tipos de estruturas rochosas incluem planos de estratificação (planos de divisão que separam os estratos individuais), dobras (curvas em estratos rochosos), falhas (fraturas nas quais ocorreu movimento), diques (intrusões tabulares de rocha ígnea) e juntas (rupturas de rochas geológicas). origem ao longo da qual não houve deslocamento visível). As seguintes propriedades das descontinuidades estruturais afetam o comportamento de engenharia dos maciços rochosos: orientação, espaçamento, persistência, rugosidade, abertura e presença de material de enchimento. A coleta de informações estruturais pertinentes por engenheiros e geólogos é um componente importante do programa de controle de solo em uma operação de mineração. Programas de computador sofisticados para analisar dados estruturais e a geometria e estabilidade de cunhas em minas de superfície ou subterrâneas já estão disponíveis.

                  As tensões nas rochas também podem causar instabilidade nas minas; o conhecimento do comportamento tensão-deformação dos maciços rochosos é essencial para um bom projeto de engenharia. Testes de laboratório em espécimes cilíndricos de rocha do núcleo de perfuração podem fornecer informações úteis sobre resistência e deformabilidade em relação à rocha intacta; diferentes tipos de rocha se comportam de maneira diferente, desde o comportamento plástico do sal até o comportamento elástico e quebradiço de muitas rochas duras. A união influenciará muito a resistência e a deformabilidade de todo o maciço rochoso.

                  Existem alguns tipos comuns de falhas em taludes rochosos em minas e pedreiras de superfície. O modo de falha do bloco deslizante ocorre quando o movimento ocorre ao longo de uma ou mais estruturas rochosas (cisalhamento plano, caminho de degrau, cunha, cunha de degrau ou falhas de laje); uma falha de cisalhamento rotacional pode ocorrer em um solo ou em um maciço rochoso fraco; modos de falha adicionais incluem o tombamento de blocos formados por estruturas de mergulho abrupto e desmoronamento (por exemplo, desalojamento de blocos por congelamento-degelo ou chuva).

                  Grandes falhas de talude podem ser catastróficas, embora a instabilidade de talude não signifique necessariamente falha de talude do ponto de vista operacional. A estabilidade de bancadas individuais geralmente é uma preocupação mais imediata para a operação, pois a falha pode ocorrer sem aviso prévio, com potencial perda de vida e danos ao equipamento.

                  Em minas subterrâneas, a instabilidade pode resultar de movimento e colapso de blocos de rocha como resultado de instabilidade estrutural, falha de rocha ao redor da abertura como resultado de condições de alta tensão de rocha, uma combinação de falha de rocha induzida por tensão e instabilidade estrutural e instabilidade causada por rockbursts. A estrutura rochosa pode influenciar a escolha de um método de mineração subterrânea e o projeto de layouts de mineração porque pode controlar vãos de escavação estáveis, capacidade de suporte de requisitos e subsidência. A rocha em profundidade está sujeita a tensões resultantes do peso dos estratos sobrejacentes e de tensões de origem tectónica, sendo que as tensões horizontais são muitas vezes superiores às tensões verticais. Existem instrumentos disponíveis para determinar o nível de tensão no solo antes do início da mineração. Quando uma abertura de mina é escavada, o campo de tensão ao redor dessa abertura muda e possivelmente excede a resistência do maciço rochoso, resultando em instabilidade.

                  Existem também vários tipos de falhas que são comumente observadas em minas subterrâneas de rocha dura. Sob baixos níveis de tensão, as falhas são amplamente controladas estruturalmente, com cunhas ou blocos caindo do telhado ou deslizando para fora das paredes das aberturas. Essas cunhas ou blocos são formados pela intersecção de descontinuidades estruturais. A menos que cunhas ou blocos soltos sejam suportados, a falha pode continuar até que ocorra o arqueamento natural da abertura. Em depósitos estratificados, a separação do leito e a falha podem ocorrer ao longo dos planos de estratificação. Sob altos níveis de tensão, a falha consiste em lascas e lajes frágeis no caso de um maciço rochoso com poucas juntas, até um tipo de falha mais dúctil para maciços rochosos fortemente unidos.

                  Um rockburst pode ser definido como um dano a uma escavação que ocorre de maneira repentina ou violenta e está associado a um evento sísmico. Vários mecanismos de dano de explosão de rochas foram identificados, nomeadamente expansão ou flambagem da rocha devido à fratura em torno da abertura, quedas de rocha induzidas por abalos sísmicos e ejeção de rocha devido à transferência de energia de uma fonte sísmica remota. Explosões de rocha e gás ocorrem catastroficamente em algumas minas de carvão, sal e outras como resultado de altas tensões nas rochas e grandes volumes de metano comprimido ou dióxido de carbono. Em pedreiras e minas de superfície, a flambagem repentina e o levantamento de pisos rochosos também foram experimentados. Uma pesquisa considerável foi realizada em vários países sobre as causas e possível alívio de rockbursts. As técnicas para minimizar as explosões de rochas incluem a alteração da forma, orientação e sequência de extração, o uso de uma técnica conhecida como detonação de destress, aterros rígidos de minas e o uso de sistemas de suporte especializados. Sistemas sofisticados de monitoramento sísmico local ou em toda a mina podem auxiliar na identificação e análise dos mecanismos de origem, embora a previsão de rockbursts permaneça incerta no momento.

                  Na província canadense de Ontário, quase um terço de todas as lesões fatais subterrâneas na indústria de mineração altamente mecanizada resultam de quedas e explosões de rochas; a frequência de fatalidade de quedas de rochas e explosões de rochas no período de 1986-1995 foi de 0.014 por 200,000 horas trabalhadas no subsolo. Em indústrias de mineração subterrânea menos mecanizadas, ou onde o suporte de solo não é amplamente utilizado, podem ser esperadas frequências de lesões e fatalidades consideravelmente mais altas devido a quedas de solo e explosões de rochas. O registro de segurança relacionado ao controle de solo para minas de superfície e pedreiras é geralmente melhor do que para minas subterrâneas.

                  Métodos de Design

                  O projeto de escavações subterrâneas é o processo de tomada de decisões de engenharia em questões como locais, tamanhos e formas de escavações e pilares rochosos, a sequência de mineração e a aplicação de sistemas de suporte. Nas minas de superfície, um ângulo de inclinação ideal deve ser escolhido para cada seção da cava, juntamente com outros aspectos de projeto e suporte de talude. Projetar uma mina é um processo dinâmico que é atualizado e refinado à medida que mais informações se tornam disponíveis por meio da observação e monitoramento durante a mineração. Os métodos de design empírico, observacional e analítico são comumente usados.

                  Métodos empíricos frequentemente usam um sistema de classificação de maciços rochosos (vários desses esquemas foram desenvolvidos, como o Rock Mass System e o Rock Tunneling Quality Index), complementados por recomendações de projeto baseadas no conhecimento da prática aceita. Várias técnicas de projeto empírico têm sido aplicadas com sucesso, como o Stability Graph Method para projeto de stope aberto.

                  Métodos de observação contam com o monitoramento real do movimento do solo durante a escavação para detectar instabilidade mensurável e na análise da interação solo-suporte. Exemplos dessa abordagem incluem o Novo Método Austríaco de Tunelamento e o método de Convergência-Confinamento.

                  Métodos analíticos utilizam a análise de tensões e deformações em torno de aberturas. Algumas das primeiras técnicas de análise de tensão utilizavam soluções matemáticas de forma fechada ou modelos fotoelásticos, mas sua aplicação era limitada devido à forma tridimensional complexa da maioria das escavações subterrâneas. Vários métodos numéricos baseados em computador foram desenvolvidos recentemente. Esses métodos fornecem os meios para a obtenção de soluções aproximadas para os problemas de tensões, deslocamentos e falhas nas rochas ao redor das aberturas de minas.

                  Refinamentos recentes incluíram a introdução de modelos tridimensionais, a capacidade de modelar descontinuidades estruturais e interação rocha-suporte e a disponibilidade de interfaces gráficas amigáveis. Apesar de suas limitações, os modelos numéricos podem fornecer informações reais sobre o comportamento complexo das rochas.

                  As três metodologias descritas acima devem ser consideradas como partes essenciais de uma abordagem unificada para o projeto de escavações subterrâneas, em vez de técnicas independentes. O engenheiro de projeto deve estar preparado para usar uma variedade de ferramentas e reavaliar a estratégia de projeto quando exigido pela quantidade e qualidade das informações disponíveis.

                  Controles de Perfuração e Detonação

                  Uma preocupação particular com a detonação de rochas é seu efeito sobre a rocha nas imediações de uma escavação. Fraturamento local intenso e ruptura da integridade do conjunto interligado e articulado podem ser produzidos na rocha de campo próximo por projetos de explosão ou procedimentos de perfuração inadequados. Danos mais extensos podem ser induzidos pela transmissão de energia de explosão para o campo distante, o que pode desencadear instabilidade nas estruturas da mina.

                  Os resultados da detonação são afetados pelo tipo de rocha, regime de tensões, geologia estrutural e presença de água. As medidas para minimizar os danos da explosão incluem a escolha adequada do explosivo, o uso de técnicas de detonação de perímetro, como detonação pré-dividida (furos paralelos e espaçados, que definirão o perímetro da escavação), desacoplamento de cargas (o diâmetro do explosivo é menor do que aquele do furo de detonação), temporização de atraso e buracos de amortecimento. A geometria dos orifícios perfurados afeta o sucesso de uma explosão de controle de parede; o padrão e o alinhamento dos furos devem ser cuidadosamente controlados.

                  O monitoramento das vibrações de detonação é frequentemente realizado para otimizar os padrões de detonação e evitar danos ao maciço rochoso. Critérios empíricos de dano por explosão foram desenvolvidos. O equipamento de monitoramento de explosão consiste em transdutores montados na superfície ou no fundo do poço, cabos que levam a um sistema de amplificação e um gravador digital. O projeto de detonação foi aprimorado pelo desenvolvimento de modelos de computador para a previsão do desempenho da detonação, incluindo a fragmentação, o perfil de lama e a penetração de trincas por trás dos furos de detonação. Os dados de entrada para esses modelos incluem a geometria da escavação e do padrão perfurado e carregado, características de detonação dos explosivos e propriedades dinâmicas da rocha.

                  Dimensionamento de Cobertura e Paredes de Escavações

                  Escamação é a remoção de lajes soltas de rocha de telhados e paredes de escavações. Pode ser realizada manualmente com uma barra raspadora de aço ou alumínio ou com o uso de uma máquina raspadora mecânica. Ao escalar manualmente, o minerador verifica a solidez da rocha batendo no telhado; um som de tambor geralmente indica que o solo está solto e deve ser barrado. O minerador deve seguir regras estritas para evitar ferimentos durante a escalada (por exemplo, escalar de um terreno bom para um terreno não controlado, manter uma boa base e uma área livre para recuar e garantir que a rocha escamada tenha um local adequado para cair). A descamação manual requer esforço físico considerável e pode ser uma atividade de alto risco. Por exemplo, em Ontário, Canadá, um terço de todas as lesões causadas por quedas de pedras ocorrem durante a escalada.

                  O uso de cestos em lanças extensíveis para que os mineradores possam escalar manualmente as costas altas apresenta riscos de segurança adicionais, como o possível tombamento da plataforma de escalada devido à queda de rochas. As plataformas de dimensionamento mecânico agora são comuns em muitas operações de mineração de grande porte. A unidade de desbaste consiste em um quebrador hidráulico pesado, raspador ou martelo de impacto, montado em um braço articulado, que por sua vez é preso a um chassi móvel.

                  Suporte Terrestre

                  O principal objetivo do apoio no solo é ajudar o maciço rochoso a se sustentar. No reforço de rocha, os rockbolts são instalados dentro do maciço rochoso. No suporte de rocha, como o fornecido por conjuntos de aço ou madeira, o suporte externo é fornecido ao maciço rochoso. Técnicas de suporte de solo não encontraram ampla aplicação em mineração de superfície e pedreiras, em parte por causa da incerteza da geometria final do poço e em parte devido a preocupações com a corrosão. Uma ampla variedade de sistemas de rockbolting está disponível em todo o mundo. Os fatores a serem considerados ao selecionar um sistema específico incluem condições do solo, vida útil planejada da escavação, facilidade de instalação, disponibilidade e custo.

                  O rockbolt ancorado mecanicamente consiste em um invólucro de expansão (vários designs estão disponíveis para atender a diferentes tipos de rocha), parafuso de aço (roscado ou com cabeça forjada) e placa frontal. O invólucro de expansão geralmente consiste em lâminas dentadas de ferro fundido maleável com uma cunha cônica rosqueada em uma extremidade do parafuso. Quando o parafuso é girado dentro do furo, o cone é forçado nas lâminas e as pressiona contra as paredes do furo. O invólucro de expansão aumenta sua aderência à rocha à medida que a tensão no parafuso aumenta. Estão disponíveis parafusos de vários comprimentos, juntamente com uma gama de acessórios. Rockbolts ancorados mecanicamente são relativamente baratos e, portanto, mais amplamente utilizados para suporte de curto prazo em minas subterrâneas.

                  O tarugo rebocado consiste em uma barra de reforço com nervuras que é inserida em um furo de sondagem e ligada à rocha em todo o seu comprimento, fornecendo reforço de longo prazo ao maciço rochoso. São utilizados diversos tipos de rejuntes de cimento e resina de poliéster. A argamassa pode ser colocada no furo por bombeamento ou por cartuchos, o que é rápido e prático. Cavilhas de aço e fibra de vidro de vários diâmetros estão disponíveis e os parafusos podem ser tensionados ou não tensionados.

                  O estabilizador de fricção geralmente consiste em um tubo de aço ranhurado ao longo de todo o seu comprimento, que, quando conduzido a um furo de sonda ligeiramente subdimensionado, comprime e desenvolve atrito entre o tubo de aço e a rocha. O diâmetro do furo deve ser controlado dentro de tolerâncias estreitas para que este parafuso seja eficaz.

                  O rockbolt Swellex consiste em um tubo de aço involuto que é inserido em um furo de perfuração e expandido por pressão hidráulica usando uma bomba portátil. Vários tipos e comprimentos de tubos Swellex estão disponíveis.

                  O parafuso de cabo grauteado é freqüentemente instalado para controlar o desabamento e estabilizar telhados e paredes subterrâneos. Um rejunte à base de cimento Portland é geralmente usado, enquanto as geometrias dos cabos e os procedimentos de instalação variam. Barras de reforço de alta capacidade e âncoras de rocha também são encontradas em minas, juntamente com outros tipos de parafusos, como parafusos tubulares com ancoragem mecânica rebocável.

                  Cintas ou malhas de aço, feitas de arame trançado ou soldado, são frequentemente instaladas no teto ou nas paredes da abertura para apoiar a rocha entre os parafusos.

                  As operações de mineração devem desenvolver um programa de controle de qualidade, que pode incluir uma variedade de testes de campo, para garantir que o apoio terrestre seja eficaz. Instalações inadequadas de suporte de solo podem ser resultado de projeto inadequado (falha em escolher o tipo, comprimento ou padrão de suporte de solo correto para as condições do solo), materiais de suporte de solo abaixo do padrão (conforme fornecidos pelo fabricante ou danificados durante o manuseio ou devido às condições de armazenamento no local da mina), deficiências de instalação (equipamento defeituoso, tempo de instalação inadequado, preparação inadequada da superfície da rocha, treinamento inadequado das equipes ou não cumprimento dos procedimentos especificados), efeitos induzidos pela mineração imprevistos na fase de projeto (mudanças de tensão, estresse ou fratura/descamação induzida por explosão, relaxamento de juntas ou explosão de rochas) ou mudanças no projeto da mina (alterações na geometria da escavação ou vida útil mais longa do que originalmente previsto).

                  O comportamento de maciços rochosos reforçados ou suportados permanece pouco compreendido. Regras de ouro, diretrizes de projeto empírico com base em sistemas de classificação de maciços rochosos e programas de computador foram desenvolvidos. No entanto, o sucesso de um determinado projeto depende muito do conhecimento e da experiência do engenheiro de controle de solo. Um maciço rochoso de boa qualidade, com poucas descontinuidades estruturais e pequenas aberturas de vida útil limitada, pode exigir pouco ou nenhum suporte. No entanto, neste caso, podem ser necessários rockbolts em locais selecionados para estabilizar os blocos que foram identificados como potencialmente instáveis. Em muitas minas, o padrão de aparafusamento, a instalação sistemática de rockbolts em uma grade regular para estabilizar o telhado ou as paredes, é frequentemente especificado para todas as escavações. Em todos os casos, mineiros e supervisores devem ter experiência suficiente para reconhecer áreas onde pode ser necessário suporte adicional.

                  A forma mais antiga e simples de suporte é o poste de madeira; suportes de madeira e berços às vezes são instalados ao minerar em terreno instável. Arcos de aço e conjuntos de aço são elementos de alta capacidade de carga utilizados para suportar túneis ou estradas. Em minas subterrâneas, um suporte de solo adicional e importante é fornecido pelo aterro da mina, que pode consistir em estéril, areia ou rejeitos de laminação e um agente de cimentação. O preenchimento é usado para preencher vazios criados pela mineração subterrânea. Entre suas muitas funções, o aterro ajuda a prevenir falhas em grande escala, confina e, assim, fornece resistência residual a pilares de rocha, permite a transferência de tensões de rocha, ajuda a reduzir o subsidência da superfície, permite a recuperação máxima de minério e fornece uma plataforma de trabalho em alguns métodos de mineração.

                  Uma inovação relativamente recente em muitas minas tem sido o uso de concreto projetado, que é o concreto projetado sobre a face de uma rocha. Pode ser aplicado diretamente na rocha sem outra forma de suporte, ou pode ser pulverizado sobre telas e rockbolts, formando parte de um sistema de suporte integrado. Fibras de aço podem ser adicionadas, junto com outras misturas e projetos de mistura para conferir propriedades específicas. Existem dois processos diferentes de concreto projetado, denominados mistura seca e mistura úmida. O concreto projetado encontrou várias aplicações em minas, incluindo a estabilização de faces rochosas que, de outra forma, se desmanchariam por causa de suas juntas estreitas. Em minas de superfície, o concreto projetado também tem sido usado com sucesso para estabilizar falhas progressivas de estilhaçamento. Outras inovações recentes incluem o uso de revestimentos spray-on de poliuretano em minas subterrâneas.

                  Para funcionar efetivamente durante um rockburst, os sistemas de suporte devem possuir certas características importantes, incluindo deformação e absorção de energia. A seleção de suporte sob condições de rockburst é objeto de pesquisas em andamento em vários países, e novas recomendações de design foram desenvolvidas.

                  Em pequenas aberturas subterrâneas, a instalação manual do apoio no solo é comumente feita usando uma broca batente. Em escavações maiores, estão disponíveis equipamentos semimecanizados (perfuração mecanizada e equipamento manual para instalação de rockbolt) e equipamentos totalmente mecanizados (perfuração mecanizada e instalação de rockbolt controlada a partir de um painel do operador localizado sob o teto aparafusado). A instalação manual do suporte no solo é uma atividade de alto risco. Por exemplo, em Ontário, Canadá, um terço de todas as lesões causadas por quedas de pedras durante o período de 1986-1995 ocorreram durante a instalação de rockbolts e 8% de todas as lesões subterrâneas ocorreram durante a instalação de rockbolts.

                  Outros perigos incluem possíveis respingos de argamassa de cimento ou resina nos olhos, reações alérgicas por derramamento de produtos químicos e fadiga. A instalação de grandes números de rockbolts torna-se mais segura e eficiente pelo uso de máquinas de atirantamento mecanizadas.

                  Monitoramento das Condições do Solo

                  O monitoramento das condições do solo nas minas pode ser realizado por vários motivos, incluindo a obtenção de dados necessários para o projeto da mina, como deformabilidade do maciço rochoso ou tensões nas rochas; verificar dados e suposições de projeto, permitindo assim a calibração de modelos de computador e ajuste de métodos de mineração para melhorar a estabilidade; avaliar a eficácia do apoio terrestre existente e possivelmente direcionar a instalação de apoio adicional; e aviso de possíveis falhas de aterramento.

                  O monitoramento das condições do solo pode ser feito visualmente ou com a ajuda de instrumentos especializados. As inspeções de superfície e subterrâneas devem ser feitas com cuidado e com o auxílio de luzes de inspeção de alta intensidade, se necessário; mineiros, supervisores, engenheiros e geólogos têm um papel importante a desempenhar na realização de inspeções regulares.

                  Sinais visuais ou audíveis de mudanças nas condições do solo nas minas incluem, mas não estão limitados à condição do núcleo da broca diamantada, contatos entre tipos de rocha, solo semelhante a um tambor, presença de características estruturais, carga óbvia do suporte do solo, elevação do piso, novas rachaduras em paredes ou telhados, águas subterrâneas e falhas de pilares. Os mineradores geralmente contam com instrumentos simples (por exemplo, cunha de madeira na rachadura) para fornecer um aviso visual de que ocorreu o movimento do telhado.

                  Planejar e implementar um sistema de monitoramento envolve definir o objetivo do programa e as variáveis ​​a serem monitoradas, determinar a precisão de medição necessária, selecionar e instalar equipamentos e estabelecer a frequência das observações e a forma de apresentação dos dados. O equipamento de monitoramento deve ser instalado por pessoal experiente. A simplicidade, redundância e confiabilidade do instrumento são considerações importantes. O projetista deve determinar o que constitui uma ameaça à segurança ou estabilidade. Isso deve incluir a preparação de planos de contingência caso esses níveis de alerta sejam excedidos.

                  Os componentes de um sistema de monitoramento incluem um sensor, que responde a mudanças na variável monitorada; um sistema de transmissão, que transmite a saída do sensor para o local de leitura, usando hastes, cabos elétricos, linhas hidráulicas ou linhas de radiotelemetria; uma unidade de leitura (por exemplo, manômetro, medidor de pressão, multímetro ou display digital); e uma unidade de gravação/processamento (por exemplo, gravador, registrador de dados ou microcomputador).

                  Existem vários modos de operação do instrumento, a saber:

                    • mecânico: geralmente fornecem os métodos mais simples, baratos e confiáveis ​​de detecção, transmissão e leitura. Os detectores mecânicos de movimento usam uma haste ou fita de aço, fixada na rocha em uma extremidade e em contato com um medidor de mostrador ou sistema elétrico na outra. A principal desvantagem dos sistemas mecânicos é que eles não se prestam à leitura remota ou à gravação contínua.
                    • ótica: usado em métodos convencionais, precisos e fotogramétricos de levantamento de perfis de escavação, medição de movimentos de limites de escavação e monitoramento de subsidência de superfície.
                    • hidráulica e pneumática: transdutores de diafragma que são usados ​​para medir pressões de água, suportar cargas e assim por diante. A quantidade medida é uma pressão de fluido que atua em um lado de um diafragma flexível feito de metal, borracha ou plástico.
                    • elétrico: o modo de instrumento mais comum usado em minas, embora os sistemas mecânicos ainda encontrem uso generalizado no monitoramento de deslocamento. Os sistemas elétricos operam em um dos três princípios, extensômetro de resistência elétrica, fio vibratório e auto-indutância.

                           

                          As variáveis ​​mais comumente monitoradas incluem movimento (usando métodos de levantamento, dispositivos de superfície, como medidores de rachaduras e extensômetros de fita, dispositivos de perfuração, como extensômetros de haste ou inclinômetros); tensões de rocha (tensão absoluta ou mudança de tensão de dispositivos de perfuração); pressão, carga e tensão em dispositivos de suporte de solo (por exemplo, células de carga); eventos sísmicos e vibrações de explosão.

                           

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