Método de lavra: Sublevel Stoping (UFRGS/DEMIN - material de divulgação interna)
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Método de lavra:
Sublevel Stoping
(UFRGS/DEMIN - material de divulgação interna)
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Sublevel Stoping
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Sublevel Stoping
Considerações sobre o método:
-o sublevel stoping é considerado um método de extração de média a larga escala;
-outras denominações para o método (variações): bighole open stoping, long-hole ou blasthole stoping.
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Sublevel Stoping
Condições do depósito para aplicação:
-resistência do minério: moderada a alta;-resistência da encaixante: moderada a alta;-forma: tabular ou lenticular, espesso (6 – 30m) e
extenso longitudinalmente;-mergulho: > 45o, preferivelmente 60o – 90o;-boa uniformidade de teores e espessuras de
minério;-profundidade do depósito: moderada,
preferivelmente < 1,2km.
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Sublevel Stoping
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Sublevel StopingDuas versões são comuns para o método:
-usando furação em leque (ring-drilling version) na produção, com furos de pequeno diâmetro (2-3”). Aqui, apenas o drift do subnível precisa ser aberto durante os trabalhos no stope;
-usando furação paralela (parallel drilling) na produção, com furos de grande diâmetro (até 7,5”) e maior comprimento. Deve-se abrir um slot horizontal para o posicionamento da perfuratriz. Isto é feito alargando o drift do subnível em toda a largura do stope.
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Furação em leque
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Figura 2
Furação Paralela (multilevel blasthole stoping)
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Painel alto: Bighole open stoping
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Animação de atividades de desenvolvimento e produção no Sublevel Stoping:
\vídeos\sls.exe
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Características do Método Sublevel Stoping
Vantagens
- Moderada a alta produtividade por homem-turno- Moderado custo de lavra (relat. = 0.4)- Moderada a alta taxa de produção- Apropriado à mecanização- Baixa exposição a condições inseguras- Possibilidade de operações unitárias simultâneas- Razoável recuperação (75%); diluição moderada
(até 20%).
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Características do Método Sublevel Stoping
Desvantagens
- Desenvolvimento lento e complexo e com alto custo (porém parte é feito em minério)
- Método não seletivo- Furação de produção longa requer alinhamento
cuidadoso (pequeno desvio nos furos)- Grandes desmontes que podem causar
vibrações excessivas, deslocamentos de ar e danos estruturais.
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Sublevel StopingConsiderações
o principal critério para aplicação do método é haver minério e encaixante competentes, limites regulares para o minério e inclinação do footwall que exceda o ângulo de repouso do minério fragmentado (>50o, em geral).
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-drill, blast e loading são feitas independentemente;
-grande parte do minério é removido do stope à medida que este vai sendo detonado, deixando o stope aberto.
-a recuperação pode chegar a 100% se os pilares puderem ser recuperados;
Sublevel Stoping
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O método Sublevel pode operar com (fig. abaixo) ou sem recuperação de pilares.
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Sublevel Stoping
-desenvolvimento:
rampas e shafts no footwall,
vias de transporte de minério na base do stope, em minério ou estéril;
raises ascendentes são abertos para conexão com o nível superior e permitir ventilação;
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Sublevel Stoping
-opções de desenvolvimento:
overhand ...
underhand ...
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Sublevel Stoping
sublevel overhand
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Sublevel Stoping
underhand
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Sublevel Stoping
underhand
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Sublevel Stoping
Slot:
é um espaço destinado à expansão da rocha por onde começa a extração no stope do sublevel convencional. O slot vai do nível de extração ao teto do stope. É aberto a partir de um slot raise, podendo ser executado de várias maneiras (raising convencional, raise boring,...).
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Slot inicial
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Sequência de desenvolvimentono stope
slot raise
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Desenvolvimento do slot…
Stope em produção…
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Configuração dos stopes
A geometria dos stopes e pilares deve adequar-se à distribuição espacial de minério.
A posição e forma dos pilares será determinada por dados geotécnicos e modelos de mecânica de rochas para o maciço. A altura do stope normalmente não excede 150 metros.
Preenchimento posterior (backfill) dos stopes pode ser feito para melhorar suporte das paredes e recuperação dos pilares. Cablebolts também são usados.
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Configuração dos stopes
Inclinações intermediárias do stope podem provocar problema de estabilidade no hangingwall e diluição.
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Configuração dos stopes
A definição do volume total e forma dos stopes é de grande importância para o método SLOS. Stopes maiores em geral apresentam maior produtividade, porém com maior risco de instabilidade e com acréscimo de diluição.
Uma das opções mais usadas para dimensionamento de stopes é a abordagem empírica denominada “stability graph method”.
Neste método, a estabilidade de um stope aberto é expressa em função de dois parâmetros: Raio Hidráulico (RH) e número de estabilidade N’, ambos relacionados com o teto ou parede lateral da escavação.
Referências para o “stability graph method”:The stability graph method for open-stope design; Underground
Min. Methods: Eng. Fundamentals and International Case Studies, 2001, W.A.Hustrulid & R.Bullock; Chapter 60, p. 513-520.
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Configuração dos stopes...
O Raio Hidráulico de uma face ou parede lateral do stope é igual a área superficial da face dividida pelo seu perímetro.
RH = Área / Perímetro
O número de estabilidade N’ é obtido a partir de:
Q é o índice de classificação geomecânica do NGI (Instituto Geotécnico da Noruega).
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Configuração dos stopes...
Gráfico de estabilidade: os valores calculados para RH e N’ definem se uma face específica será estável, instável ou sofrerá abatimento (caving).
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Configuração dos stopes...
Parâmetros de ajuste A, B e C:
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Configuração dos stopes...
Exemplo de uso de método: Considere uma situação onde stopes são escavados em
rocha competente (RQD=60), com quatro conjuntos dominantes de juntas (Jn=15), os quais são planares e sem alteração (Ja=1.0; Jr=1.0). O minério apresenta resistência à compressão uniaxial de 120 MPa, enquanto que o máximo stress é 24 MPa (determinado por modelos numéricos). A face crítica a ser analisada é apresentada no próximo slide. O conjunto de juntas crítico forma um ângulo de 85o com a face do stope, que possui dimensões de 15m x 38m .Parâmetros de ajuste:Fator A = 0.45;Fator B = 0.85;Fator C = 7.0.
5.57630
1538
7.100.785.045.00.1
0.1
15
60'
HR
N
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Configuração dos stopes...
O ponto (N’, HR) no gráfico de estabilidade apresenta-se no limite entre as zonas estável e instável, o que indica que o raio hidráulico 5.5 representa a máxima dimensão prudente a ser aplicada ao stope.
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Configuração dos stopes...
O ponto (N’=10.7; HR=5.5) no gráfico de estabilidade
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Configuração dos stopes
Se o stope apresenta uma configuração que indica grande possibilidade de abatimento, existem alternativas de projeto para torná-lo mais estável.
Exemplo: diminuir seu volume ou deixar pilares no interior do stope ...
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Configuração dos stopes
Outra alternativa para melhorar a estabilidade: reforçar a(s) face(s) do stope com cablebolts ...
Os stopes podem também receber enchimento (backfill) após a extração do minério.
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Enchimento dos stopes* ...
Serve para alívio e redistribuição de tensões no maciço.
Ao serem deixados vazios, os stopes podem iniciar um processo de caving, que quando iniciado é dificil de parar e muito da infra-estrutura de mina e reservas podem ser perdidas.
Os enchimentos comuns são CHF (cemented hydraulic fill) e Paste Fill. Uma vantagem do paste fill é que há pouca água para drenar, comparando com CHF.
*Sloane, L., 2010. Sublevel open stoping: design of the O640, L651 and N659 sublevel open stopes in the 3000 orebody of the Mount Isa copper mines, Queensland, Australia. Department of Mining, University of Pretoria.
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Enchimento dos stopes ...
Uma vez que o stope está vazio, ele é bloqueado na parte inferior, com a construção de barricadas (bulkheads) . É também equipado com drenos que conectam-se com a parte interna do stope e permitem a drenagem da água.
O enchimento do stope em curto período de tempo produz grandes pressões nos bulkheads, que podem romper-se, com risco para instalações e pessoal.
Paste fill é mais seguro pois em caso de ruptura de bulkheads o material espalha-se por menores distâncias, devido à menor quantia de água na composição.
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Configuração dos stopesPara verificar as diferenças
entre volume do stope projetado/realizado e estimar a diluição envolvida no processo, existem hoje os dispositivos CMS (Caving Monitoring System) . São dispositivos laser que fazem uma varredura do vazio interno do stope.
Uma definição para diluição:Diluição = (ton estéril produzido) / (ton de minério planejado)
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Configuração dos stopes
O número de stopes, dimensões e seqüência de mineração devem relacionar-se à produção diária programada de tal modo que bastem 60% a 80% dos stopes desenvolvidos para cumprí-la. Os stopes restantes devem estar disponíveis para produção se algum dos stopes planejados estiver fora de ação. Stopes extras também proporcionam flexibilidade para manter relativamente constante o teor de alimentação da planta.
Vista interna de um stope já lavrado
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Drawpoints Extraído de:
Wise,J.J., 1982, “Loading and hauling equipment for use in caving and sublevel stoping”. Design and operation of caving and sublevel stoping mines. p.683-691.
Drawpoints são elementos básicos de desenvolvimento usados nos métodos sublevel stoping, sublevel caving, block caving, shrinkage, VCR e outros.
Podem estar posicionados:-nos subníveis de produção, quando usa-se sublevel caving;-na base do nível ou do corpo de minério, quando usa-se
block caving, sublevel stoping e VCR.
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Drawpoints
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Sublevel Stoping
Equipamentos predominantes para carga e transporte usados em drawpoints até a década de 50:
-scrapers/slushers-overshot loaders-transporte sobre trilhos. Características destes equipamentos:-mudança demorada de um local de operação para outro,
podendo levar à baixa utilização;-equipamentos desenhados para operar em planos
horizontais, que devem ser interligados por raises. Raises são caros e inadequados para mover equipamentos de grande porte.
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Após a década de 50:-rampas de acesso entre níveis, com uso de equipamentos
sobre pneus (LHD’s) e de maior produtividade, para carga/transporte de minérios, pessoal e materiais.
-furação longa e de grande diâmetro, ocasionando a mecanização do desenvolvimento de estruturas do drawpoint.
Conseqüências do uso de equipamentos sobre pneus:-necessidade de galerias com maior seção, pois os
equipamentos são maiores;-desenvolvimento de rampas em espiral onde o declive deve
ser escolhido criteriosamente;-manutenção de rodovias, drenagem, melhor ventilação e
manutenção mecânica mais técnica.
Sublevel Stoping
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As LHD’s:
-permitiram o desenvolvimento de rampas de acesso mais inclinadas (menores custos de desenvolvimento) e proporcionaram melhor utilização dos equipamentos;
-usadas junto com perfuratrizes sobre pneus, simplificam o desenvolvimento dos drawpoints, reduzindo o tempo de execução (ver figs. próximo slide).
Sublevel Stoping
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Fatores básicos para o sistema sobre pneus:
-drawpoint drifts com largura suficiente para LHD’s;
-ventilação adequada para diesel;
-grande intervalo entre drawpoints;
-sistema de transporte longo em cotas variadas, ou orepass levando ao sistema de transporte longo em cotas inferiores;
-vários locais de trabalho distantes (para máquinas diesel).
Sublevel Stoping
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Método de lavra:
Shrinkage stoping
(UFRGS/DEMIN - material de divulgação interna)
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Método de configuração em stopes no qual o minério é removido em fatias horizontais, de baixo para cima. Parte do minério detonado é deixado acumulado até o stope ser completamente minerado. O minério fragmentado é então totalmente removido.
Shrinkage stoping
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• Método de lavra ascendente
• O minério desmontado é usado temporariamente como enchimento para sustentação das paredes do stope e
plataforma de trabalho para os mineiros.
• Em geral a perfuração é feita sobre o minério desmontado utilizando perfuratrizes manuais (jacklegs).
• O minério desmontado permanece dentro do bloco até que este atinja seu limite superior. Por causa do empolamento, 30 a 40% deve ser retirado pelos chutes ou drawpoints para criar espaço para o próximo desmonte.
• O espaço entre o minério desmontado e o teto a desmontar é de 1,8m a 2,2 m.
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• O Shrikage em geral é utilizado em corpos verticais ou subverticais com espessura entre 2 e 20 m. Nos corpos de maior potência, os blocos podem ser dispostos transversalmente.
•As entradas para os mineiros são feitas a partir de chaminés laterais ao bloco.
• Dependendo das qualidades mecânicas da rocha, a distância entre níveis varia de 30 a 90 m e entre pilares laterais 30-100 m. Os drawpoints são dispostos a cada 7-10 m.
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Vantagens:- Permite lavrar corpos estreitos.- Baixo custo de desenvolvimento- Equipamentos simples para perfuração e carregamento.
Desvantagens:- O minério desmontado permanece como material de enchimento.- O controle do teor do minério pode ser difícil.- Não é um método de alta produção.- Problemas de segurança de pessoal que trabalha dentro do stope.
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Método de lavra:
Vertical Crater Retreat (VCR)
(UFRGS/DEMIN - material de divulgação interna)
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VCR - Vertical Crater Retreat
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Vertical Crater Retreat (VCR) ou Vertical Retreat Stoping utiliza furação paralela, vertical, descendente e cargas esféricas concentradas para fragmentar o minério (desmonte por crateramento);
O avanço do desmonte no stope é de baixo para cima;
O minério é recuperado na parte inferior do bloco;
Parte do minério detonado permanece no stope servindo como suporte.
Introdução
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Aplicação
Em corpos de mergulho acentuado (condições iguais às consideradas para o método Sublevel Stoping).
Exige menos estabilidade da rocha encaixante;
Stopes podem receber backfill após a extração do minério.
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Seqüência de desenvolvimento dos stopes...
• Galerias de transporte são escavadas ao longo do corpo de minério, no nível dos drawpoints;
• Arranjo de drawpoints é criado na porção inferior do stope;
• Stope é realçado (undercut);• Acesso superior (overcut) é escavado para
permitir furação e carregamento de explosivos.
Ver ilustrações no arquivo ...\complementos\vcr\
grandtargetmine.ppt
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Produção
• Furação a partir do nível superior.
• A detonação desmonta fatias ascendentes a partir do fundo do bloco.
• É retirado minério suficiente para abrir espaço para o próximo desmonte.
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Produção
• Geometria da carga de explosivos: L:D ≤ 6:1 (comprimento:diâmetro)
• A furação é de grande diâmetro (DTH ou tophammer – 100 a 165mm) e preferencialmente vertical;
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Produção
• O método possibilita redução no desenvolvimento em relação ao SLS
- não precisa fazer o slot inicial do stope -furação mais longa
• A razão de carga e a fragmentação do minério são maiores que no blasthole stoping
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Vantagens
Altas taxas de produção; boa recuperação.
Apropriado à mecanização.Método seguro com boa ventilação.
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Desvantagens
Requer extensa preparação e desenvolvimento.
Perfuração complexa e onerosa.Minério retido no bloco até o desmonte
final. Nas detonações de produção há risco
de danos às paredes dos stopes.
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VCR
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A técnica de crateramento vertical (VCR) pode ser usada para:
• Criar slot inicial no SLS;
• Confeccionar raises;
• Recuperar pilares.
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VCR - How It Works• Uses cratering theory
– Developed by Livingston 1962
– Charges 1 to 6 x hole diameter
– Placed at optimum distance from surface
• Loaded from top of hole• Gravity moves rock down
– Away from hole– Providing a new face
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VCR …
• Holes drilled form development heading(s) down to development– Large diameter– Accurate
• Blasting progresses upwards in layers
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How Cratering Works
N = E W1/3
Where:N is the critical distance (maximum for cratering);
E is a constant for a given explosive-rock combination;
W is the weight of the explosive charge.
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Best Efficiency at 0.58 N.
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Loading
• Lower plug and tie off• Drop rock to seal plug• Sand stemming• Load explosive• Sand stemming above
– Drops out of hole after blast
• Alternate use water above
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Luosavaara Mine Example
165 mm Holes 100 m depth max deviation 1m.
ANFO 3.3 x 4 m staggered pattern
Max size required 0.75 m ; K50 12-14 cm
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Luossavaara Tests
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Continuação...
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