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.