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

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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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

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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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

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

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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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

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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