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MAXIMIZAÇÃO DO LAYOUT DE PILARES NO
MÉTODO DE LAVRA SUBLEVEL STOPING
MAXIMIZING PILLAR LAYOUT IN SUBLEVEL STOPING MINING METHOD
GUSTAVO ANTONIO PEREIRA BATISTA
Engenheiro Geotécnico, Perth, Austrália. GAPBatista@gmail.com
ANDRÉ PACHECO DE ASSIS
Professor Dr. na Universidade de Brasília – UNB, Brasília, Brasil. AAssis@unb.br
KOBUS DU PLOOY
Engenheiro Geotécnico, AngloGold Ashanti, Perth, Austrália. KDPlooy@anglogoldashanti.com
JAIRO HENRIQUE DA SILVA
Geólogo, AngloGold Ashanti, Crixás, Brasil. JHSilva@anglogoldashanti.com.br
JOÃO EDUARDO FOCHI RAMIRES
Geólogo, AngloGold Ashanti, Crixás, Brasil. JEFSilva@anglogoldashanti.com.br
RESUMO
Os impactos da diluição não planejada em uma mina subterrânea de veio estreito são muito significantes, além de acarretar elevação do custo e redução do teor médio, esse impacto pode causar déficits financeiros, inviabilizando a operação. Várias alternativas foram criadas para determinar a diluição de uma área plane- jada, entre elas existem métodos empíricos, métodos por regressão linear e métodos numéricos. Todas essas técnicas devem estar alinhadas com as observações e resultados reais de instabilidade. Desta forma é apre- sentado casos de instabilidade no método de lavra sublevel stoping a 750 m de profundidade e os impactos da diluição, quantificado-os e determinando os fatores que as ocasionaram. Baseado nas evidências foi pro- posto um novo design de lavra modificando os pilares com o intuito de reduzir a diluição não planejada e au- mentar a produtividade. Quatro exemplos com o novo layout , a uma profundidade de 800 m, foram analisa- dos tornando possível determinar as condições de ins- tabilidade da região de lavra, quantificar a diluição não planejada e comparar os resultados do layout antigo, além de demonstrar os ganhos na performance opera- cional e na redução da diluição. Palavras-chave: Diluição não planejada, Reconcilição da lavra, Veio Estreito, Desempenho de diluição do stope.
ABSTRACT
The impacts of unplanned ore dilution in a narrow vein underground mine are very significant, in addition to cost and reduction of the average content, this impact can cause financial deficits making the operation unfeasible. Some alternatives have been created to determine the dilution of a planned area, among them there are empirical methods, methods by linear regression and numerical methods. All of these techniques must be in line with the actual instability observations and results. In this way, cases of instability are presented in the mining method sublevel at 750 m depth and the impacts of the dilution, quantified and determining the factors that caused it. Based on the evidence, a new mining design has been implemented in order to reduce unplanned dilution and increase productivity. Four cases the new layout at a depth of 850 m were analyzed, turning possible the determination of the instability conditions of the stoping areas, quantifying the unplanned dilution, comparing the results with the old layout ones, beyond the demonstration of gains in the operational performance, and decreasing the dilution levels. Keywords: Unplanned dilution, Stope reconciliation, Narrow vein, Stope dilution performance.
Revista Brasileira de Geologia de Engenharia e Ambiental
1 INTRODUÇÃO
Representante de cerca de 4,4% da produção total de ouro do Brasil e a maior extratora de ouro no estado de Goiás, a Mineração Serra Grande (MSG) pertecente a Anglogold Ashanti (AGA) está localizada a Noroeste do estado de Goiás e a Sul da cidade de Crixás – GO, com operações sub- terrâneas e a céu aberto. A cidade de Crixás fica localizada a 320 km da capital do estado de Goiás e a 400 km da Capital Federal. Uma forma de avaliar a qualidade do método de lavra é realizar a análise de aderência entre a diluição esperada e a observada nas áreas lavra- das, identificando as regiões com alta e baixa ade- rência. A diluição na mineração é definida como a contaminação do minério com rocha estéril, provocando uma redução do teor da substância útil no minério lavrado. Na lavra subterrânea, ela pode ser dividida em diluição planejada, interna ou primária, e diluição não planejada, externa operacional ou secundária, conforme Charbel, (2015). A diluição não planejada ou operacional consiste no estéril que se posiciona além dos limi- tes do realce planejado, sendo retratada no artigo apenas como diluição. Costa (2017) definiu por meio de um diagra- ma as principais causas de uma diluição elevada, entre elas o autor cita: o desenvolvimento das galerias com a exposição do minério; projetos de perfuração para a distribuição da carga de explo- sivos; treinamento de operadores e verificação de equipamentos; carga máxima por espera na eta- pa de desmonte; método de dimensionamento do suporte; método para dimensionamento dos vãos dos realces de lavra; e verificação do controle de qualidade do sistema de suporte. Sendo assim, a alta diluição operacional pode ser proveniente de baixa previsibilidade destes fa- tores na avaliação econômica dos realces e, desta forma, um valor de diluição variável, a depender das suas características, aumenta a assertividade desta etapa. Nas últimas décadas, a indústria mineral subterrânea vem adotando estratégias na recupe- ração do bem mineral em larga escala, métodos esses que propiciam aberturas de grandes dimen- sões em subsolo. No Canadá, o método Open Sto- pe foi responsável por cerca de 90% da produção em tonelagem de minério recuperado de minas de metais, segundo Potvin (1998). A popularida- de desse método pode ser justificada pelo grande nível de produção, assim como a possibilidade de estabelecer alto nível de mecanização ao processo, melhorando assim sua produtividade. Para se estimar a estabilidade dos realces, usualmente é adotado o método do gráfico de estabilidade, porém esse método pode ter uma baixa confiabilidade para prever o valor de di- luição em realces estreitos, uma vez que não leva em consideração esta característica. Este método, inicialmente proposto por Mathews et. al. (1981), era restrito a minas com profundidade abaixo de 1.000 m. Os bancos de dados utilizados no gráfico de estabilidade proposto por Mathews et al. (1981) e no gráfico de estabilidade modificada por Pot- vin (1988) continham poucos casos de realces es- treitos, o que tornava necessário uma revisão das áreas de estabilidade para cada emprendimento. Da Silva (2018) descreve como esses métodos po- dem ser empregados em um ambiente de mine- ração, realizando as modificações necessárias a partir do banco de dados local. A Mineração Serra Grande, terceira maior produtora de ouro do Brasil, contempla 20% de di- luição não planejada no seu plano de lavra. Com desenvolvimento das análises geotécnicas, o poten- cial de redução é significativo, sendo que, a redu- ção de um ponto percentual representa redução de US$310.000,00 por ano, apenas com custo de trans- porte e beneficiamento metalúrgico para a MSG. Assim, os projetos de geotecnica devem compreen- der a estabilidade dos realces de lavra, visando a segurança e o custo envolvido no processo. A comparação com o comportamento real é a única maneira de confirmar a eficácia de qual- quer método de estabilidade. Usando técnicas ba- seadas em evidências, as percepções das causas de instabilidade facilmente podem ser notadas e novos layouts podem ser propostos baseados nas compreensões das áreas instáveis.
2 OBJETIVO
A prática de simular cenários diferentes para melhorar a relação econômica do ativo deve ser uma prática essencial ao geotécnico. Com esse objetivo, será demonstrado como o layout de
Revista Brasileira de Geologia de Engenharia e Ambiental sivo de explosivo, já que a geometria é bastante irregular. Devido principalmente a instabilidade pontual, a diluição do realce lavrado constituiu em 29.2%, representando uma massa de 2.366 to- neladas não planejadas. As duas juntas foram ma- peadas por suas referências na superfície da esca- vação, determinando suas orientações conforme mostrado na Figura 2. Figura 2. Seções no realce lavrado exemplificando na Seção A diluição baixa, aderente a lavra e na Seção B diluição controlada estruturalmente com as fraturas identificadas na região de maior instabilidade. Com intuito de maximiar o layout e extrair a maior quantidade de conteúdo metálico do depó- sito, dois layouts são sugeridos para lavra da Mina 3 da MSG. A proposta de lavra baseia no método Sublevel Stoping que tem sido amplamente utiliza- do nesta empresa, contribuindo atualmente com mais de 80% da produção planejada. A variação do método sugere dois layouts distintos (Figu- ra 3), sendo: A) Layout clássico do sublevel , lavra com conexão de interníveis, posicionando estra- tegicamente rib pillars , com grandes aberturas ao longo do mergulho do minério com possibilidade de enchimento com rockfill , separando os níveis de lavra com sill pillar (pilares horizontais); B) La- yout modificado proposto por Batista (2019), lavra sem conexão de interníveis, com presença apenas de sill pillars , com grandes aberturas ao longo da direção do minério e sem possibilidade de enchi- mento com rockfill. Figura 3. Variação do layout no método de lavra Sublevel Stoping a ser aplicado na Mina 3. Apoiado nessa proposta, serão simulados os dois métodos de lavra com intuito de verificar a melhor estabilidade. O layout modificado, sem conexão de interníveis, economicamente é mais rentável e apresenta ganhos operacionais como re- dução da perfuração, redução de abertura de face livre, ciclos de produção mais contínuos e com menos interrupções, geração de maior massa por
Maximização do layout de pilares no método de lavra sublevel stoping ciclo, além de reduzir as incertezas de reconciliação geológica já que os interníveis são independentes.
4 RESULTADOS
De forma a quantificar a diluição dos realces lavrados da Mina 3 da MSG, foram comparados os valores do planejado com escavado de 14 la- vras no layout clássico. O painel de lavra contem- pla quatro interníveis conectados, sendo cada internível composto por três stopes de lavra e o último com quatro áreas de lavra. A sequência de lavra iniciou no internível identificado como INT 722 (Figura 4). A lavra apresentou aderência adequada, sem perda de produtividade em relação a diluição. O segundo estágio descrita como INT 742, sendo dois realces conectados com o internível acima. A estabilidade da lavra permanece adequada com baixos valores de diluição. O terceiro estágio corresponde ao INT 752; nessa sequência, os três interníveis totalizam 46 m de altura na vertical e 60 m no HW. Após executado, o bloco 2 do INT 752 exibiu diluição de até três metros no HW localmente. O quarto e último estágio denominado de INT 772 um total de 60 m na vertical e 75 m no mergulho do miné- rio é sustentado por pilares verticais. A lavra do último painel gerou instabilidade em seis regiões, com diluição superior a três metros no HW, sendo que uma delas afetou três interníveis diferentes em maior proporção (Figura 4). É possível interpretar na aderência da lavra do primeiro e segundo estágio da lavra, os primei- ros seis realces identificados como INT 722 e INT 742, apresentaram estabilidade adequada, sem indícios de instabilidade por causa dos vãos la- vrados, sendo que os valores superiores retratam possíveis problemas de perfuração e desmonte. O terceiro estágio identificado como INT 752, devido a geometria complexa, traz incertezas em relação a estabilidade da lavra, o resultado da diluição é evidenciado em um dos dez realces lavrados nes- ta etapa, apresentando uma estrutura geológica incipiente na região com diluição elevada (Figura 4). A lavra do último internível tende a gerar di- luição superior aos demais, já que o conceito do método de lavra são grandes vãos de cima para baixo sem enchimento. Logo, se ocorre diluição em uma lavra superior, a mesma permanecerá ou será superior. A diluição após abertura do INT 772 foi generalizada, sendo representada princi- palmente em seis regiões distintas dos 14 realces do painel. A estrutura geológica anteriormente incipiente, na última etapa da lavra, evidenciada pelos traços amarelos, contribuiram para a insta- bilidade do painel. Figura 4. Aderência da lavra do nível 750 da Mina 3. Os traços amarelos evidência a diluição controlada por estruturas com orientação preferencial.
Maximização do layout de pilares no método de lavra sublevel stoping Figura 6. Estruturas que condicionaram a quebra no painel de lavra, denominadas de Junta 1. De forma a avaliar as perdas envolvendo a diluição na região lavrada, optou-se por quanti- ficar o material desmontado e separar a região de lavra da região de estéril, determinando assim a porcentagem de massa não planejada. A relevân- cia da estabilidade está relacionada ao HW do minério, sendo assim, os dados de diluição do footwall (FW) foram desconsiderados. Os perfis A e B da Figura 7 ilustram a região planejada que foi lavrado em azul e a diluição em vermelho no HW. A Tabela 1 resume os resultados, sendo a porcen- tagem da diluição calculada por meio da divisão dos volumes da diluição e do minério, já que am- bos têm a mesma densidade. Tabela 1. Diluição das duas principais áreas instáveis da Mina 3. Volume de minério (m^3 ) Volume diluição (m^3 ) Volume Total (m^3 ) Diluição (%) Diluição (ton.)^ Custo com Diluição (US$) INT 722 – Perfil A 3152 1351 4503 42.9% 3756 US$89.061, INT 742 – Perfil B 3920 2460 6380 62.8% 6839 US$162.168, Total 7072 3811 10883 53.9% 10595 US$251.229, Base monetária: Oz a US$1500,00 e Dólar a R$4, Os dois realces lavrados constituíram 53.9% de diluição, representando uma massa de 10. toneladas não planejadas. A somatória do custo do transporte do material da mina subterrânea e do processo de beneficiamento na planta metalúrgica da MSG é de US$23.71/t, sendo assim, a diluição representou um custo de US$251.229,00 além de atrasos operacionais já que é necessário transportar mais material e posteriormente bombear o rejeito para barragem reduzindo sua vida útil. O impacto é superior comparando a mas- sa de estéril beneficiado com o teor mínimo de produção da MSG, denominado de teor de corte de 1.5 g/t. Assim, substituindo o estéril que foi beneficiado pelo teor de corte, a MSG poderia ter produzido 511 oz de ouro a mais no plano de produção e sua receita somaria US$750.000,00 por esse adicional, contabilizando assim uma perda de aproximadamente US$1.000.000,00.
Revista Brasileira de Geologia de Engenharia e Ambiental Figura 7. Seções nas principais áreas de instabilidade do paínel de lavra da Mina 3, ressaltando em ver- melho a diluição não planejada e em azul o minério desmontado. De posse dos dados obtidos, uma nova pro- posta para o posicionamento dos pilares foi ana- lisado, conforme o layout modificado exemplifi- cado na Figuras 3. As interpretações advém das estruturas analisadas que definem a instabilida- de, a Junta 1 com mergulho para norte gera pro- jeções estruturais ao longo do minério, de forma que o uso de pilares verticais ( rib pillar) não con- templa essas regiões, criando assim corredores estruturais sem posicionamento de um pilar (Fi- gura 7). A mudança do layout , removendo o rib pillar e inserindo o sill pillar , pilar na horizontal, faz com que esses corredores sejam restritos aos pilares, com grandes vãos na direção que não contém estruturas persistentes, aumentando as- sim a estabilidade. Sendo assim, foi proposto a lavra com layout modificado, com inúmeros benefícios, desde a ex- tração de uma maior quantidade de minério, já que o volume do pilar é menor, quanto pela agili- dade operacional com redução de face livre, deno- minada na mineração de slot. No geral, as lavras comportaram-se de forma adequada, com baixa diluição. Os resultados da aderência e a diluição podem ser verificados na Figura 8. A porção norte do Bloco 3 e Bloco 4 apresen- tou instabilidade superior as demais áreas. Esse fato pode estar relacionado a recuperação parcial do pilar entre o segundo e o terceiro realce lavra- do. É possível interpretar, com base na diluição do Bloco 3, que a estrutura que condicionou a dilui- ção é a estrutura regional, Junta 1. O último realce, Bloco 4, também com diluição superior na parte norte, foi influenciado por desvio da perfuração, baseado nos resultados de perfilagem que são rea- lizados pela equipe da MSG. Figura 8. Aderência dos realces lavrados na Mina 3 com o layout modificado.
Revista Brasileira de Geologia de Engenharia e Ambiental Charbel, P.A. (2015) Gerenciamento de risco aplicado à diluição de minério. Tese (Doutorado em Geotecnia) – Departamento de Engenharia Civil e Ambiental, Universidade de Brasília, Brasília. Costa, L.C.B. (2017) Metodologia para prever e reduzir o rsico de diluição não planejada em lavras estreitas pelo método sublevel stoping Estudo de caso: Mina Córrego do Sítio, Santa Bárbara/MG. Dissertação (mestrado em Geotecnia) Escola de Minas, Universidade Federal de Ouro Preto, Ouro Preto. Da Silva, J.H, Batista. G.A.P., De Souza, T.L.C., Carvalho, A.S., Ribeiro, G.R. (2018) Análises Empirícas para Estimativa de Estabilidade e Diluição de Realces Sublevel Stoping da Mina Corpo IV, Mineração Serra Grande. Simpósio Brasileiro de Mecânica de Rochas – SBMR, 2018, Salvador, BA Da Silva, J.H, Batista, G.A.P., Ramires, J.E.F., Carvalho, A.S.; Ribeiro, G.R., Resende, P.F.S. (2019) The influence of the discontinuities on the mining performance. 14th International Congress on Rock Mechanics and Rock Engineering – ISRM, Foz do Iguaçu, PR. MathewS, K. E., Hoek, E.,Wylie, D.C., Stewart, S.B.V. (1981) Prediction of stable excavation spans for mining at dephs below 1,000 m in hard rock mines. Canmet Report DSS Serail No. OSQ80-00081. Potvin, Y. (1988) Empirical open stope design in Canada. Ph.D. Thesis. The University of British Columbia p.350.
