Diretrizes e considerações para projetistas de cavas a céu aberto.

Sabemos que alguns dos participantes do curso do software Deswik “Projeto para metais em cavas a céu aberto” podem ser novos no projeto de cavas e podem precisar de algum aconselhamento sobre como executar um projeto de cava.

Este artigo foi escrito de acordo com esse requisito e especificamente para ajudar com a questão do projeto de cavas a céu aberto assistido por computador – ou seja, com o uso de ferramentas de software especializadas. diretrizes de projeto geométrico. O artigo não tem como objetivo abranger totalmente o projeto geral de cavas e princípios operacionais.

Lembre-se de que o software auxilia o processo de projeto, não o projeto em si. O projeto é controlado pelo engenheiro que o realiza.

O conteúdo deste documento técnico tem como objetivo ser uma referência geral, sendo disponibilizado com base em que nem o autor, nem a Deswik, fornecem aqui orientação profissional ou operacional de engenharia de mineração.  

O projeto de cavas é, por sua natureza, orientado pelas circunstâncias específicas do local, incluindo diretrizes e legislação locais, bem como recomendações dos fabricantes de equipamentos. Embora as informações neste documento técnico tenham sido preparadas com cuidado e atenção razoáveis, nem a Deswik nem o autor assumem qualquer responsabilidade pela precisão e integralidade do material aqui contido. Ele pode não estar completo ou não ser aplicável às suas circunstâncias particulares, condições ou resultados desejados, tipos de equipamentos ou normas locais de segurança na mineração. Os usuários devem utilizar sua própria habilidade e cuidado ao usar as informações e, se o usuário não for qualificado, qualquer uso dessas informações deve ser feito apenas em conjunto com um profissional experiente e qualificado que possa levar em conta suas necessidades e resultados específicos, além de todas as circunstâncias e fatores circundantes. Nem a Deswik nem o autor aceitam qualquer responsabilidade resultante de seu uso, confiança ou ação com base em qualquer informação contida neste documento técnico. Por fim, o material neste documento técnico pode incluir perspectivas ou recomendações de terceiros, que não refletem necessariamente as opiniões do autor ou da Deswik.

Sua empresa pode ter um manual de projeto de estrada/cava – use-o, se existir.

Para aqueles que não contam com um manual de projeto ou tiverem apenas algumas diretrizes, este artigo pode ajudá-lo no planejamento da sua primeira cava.

Referências (cuja maioria pode ser baixada da internet) com mais informações são fornecidas ao final do artigo.

O objetivo final do seu projeto de cava provavelmente será:

• Determinar as reservas de minério
• Introduzir dados em um cronograma para o planejamento da Vida da Mina
• Fornecer orientação para a escavação da cava a ser detalhada e definida pelos engenheiros de planejamento de curto prazo.

Seu projeto precisa se concentrar em:

• Eficiência operacional (caminhões e escavação, possivelmente perfuração)
• Minimização de custos/Maximização de valor (menos estéril, mais minério).
• Flexibilidade no cronograma (é possível sequenciar e manter a produtividade)
• Segurança (não crie perigos e riscos no projeto!)

Espere que o processo seja iterativo — o projeto pode precisar de várias tentativas para chegar a um final satisfatório. O projeto pode precisar ser feito de baixo para cima, de cima para baixo ou uma combinação de ambos.

É uma habilidade conciliar muitos fatores concorrentes e criar bons projetos. Você será mais rápido e desenvolverá projetos melhores com prática e experiência. A familiaridade com o processo e uma operação melhorará sua capacidade de projetar rapidamente.

Sobre o tema da segurança: um bom projeto pode contribuir para a segurança de uma operação. Um projeto ruim pode adicionar riscos de segurança desnecessários. Ao se desviar dos princípios de projeto padrão de boas práticas (por exemplo, uma largura de rodagem de pista dupla de 3,5 vezes a largura do caminhão) – esteja preparado para defender seus critérios de projeto em um tribunal de mineração no caso de um acidente ou até mesmo uma fatalidade na cava.

Documentar os princípios e o desenvolvimento lógico do projeto ajudará você e os futuros projetistas de cavas. Além disso, sempre faça anotações durante as etapas do projeto (o que ajudará na documentação final e capturará as etapas que foram bem-sucedidas e as que não foram).

Antes de iniciar um projeto de cava, você precisará conhecer os parâmetros gerais esperados deste projeto por tipo de material e/ou domínio geotécnico, especificamente:

• Largura da berma
• Largura da berma e intervalos de espaçamento (se solicitado ou necessário) de segurança
• Ângulo do talude (ângulo da face da bancada)
• Altura da bancada
• Limites de ângulo entre rampas (IRA)
• Limites de ângulo global do talude (OSA)
• Largura da rampa
• Gradiente da rampa
• Largura e gradiente da curva em Z
• Raio mínimo para curvas
• Distâncias de parada de caminhões (carregado e descarregado – em velocidades máximas permitidas ou possíveis)
• Necessidades de planejamento de drenagem, incluindo gradientes de drenagem para bancadas e bermas
• Largura mínima de mineração — fundo da cava, extremidades de bancadas, larguras de corte de estágio
• Largura efetiva preferencial de mineração da bancada.
• Recursos de segurança necessários (por exemplo, áreas de escape em rampas de segurança; etc.)
• Zonas geotécnicas a evitar para colocação de rampas.

Conheça também as suposições usadas na otimização de cavas (Whittle/Pseudoflow):

• Como foi calculado o ângulo de inclinação geral (OSA)?
• Ele incluiu uma margem para a rampa da cava? Onde está no projeto, qual é a largura de uma rampa, e quantas larguras de rampa estão em uma seção de parede? Pode acontecer que as suposições de otimização de cavas deixem de combinar muito bem com os parâmetros de projeto (por exemplo, ajuste da localização da rampa para o OSA). Assim, será difícil seguir essa concha otimizada. Além disso, dependendo da diferença entre a concha da otimização da cava e o projeto final, pode ser necessário fazer novas iterações do estágio de otimização da cava usando os novos parâmetros de OSA do projeto recém-concluído.
• Verifique nas conchas da otimização de cavas que você tiver recebido para basear seu projeto se há "arestas verticais". Estas são causadas pelo processo de otimização de cavas que está sendo executado em um modelo de blocos que não foi estendido o suficiente para abranger a concha que está sendo criada. (Isso já aconteceu! – se encontrar, devolva a concha à pessoa que otimizou a cava com uma solicitação educada de “consertar e executar novamente”).
• Verifique as inclinações reais da concha de otimização da cava determinadas com relação ao OSA que foi usado no processo de otimização. Provavelmente há uma diferença chamada de "erro de inclinação". Os valores de inclinação de otimização inseridos na otimização da cava podem não ser alcançados usando as dimensões do modelo de bloco, pois as inclinações são definidas pela conexão de centróides, e os blocos estarão então "dentro" ou "fora". Um “erro de inclinação” grande pode tornar impossível combinar a concha com os parâmetros de projeto da cava, pois as próprias inclinações da concha poderão estar erradas. (Se isso for observado, discuta com o especialista em otimização de cavas, isso pode exigir uma nova execução do processo de otimização da cava, com o aumento das "alturas das dependências", ou pode ser considerado OK continuar com o projeto da cava).

Algumas coisas para se pensar antecipadamente e ao longo de todo o processo de projeto:

• Geralmente, o projeto começará de baixo para cima e irá subindo.
• Às vezes, pode ser que você tenha que fazer algum projeto de cima para baixo e descobrir como integrar os dois projetos. Isso quase certamente acontecerá quando você tiver um ponto de saída preferencial da cava para uma rampa.
• Analise projetos anteriores para ver o que os projetistas anteriores fizeram
• Pense em onde a rampa deve sair do fundo para acessar áreas mais altas com desmonte mínimo de estéril.
• Onde as rampas devem sair no topo da cava?
• Devo ter várias rampas para produtividade e segurança (mas qual será o custo extra de decapeamento)?
• Posso aterrar uma área com estéril para evitar o transporte a uma área de descarte?
• Posso usar o aterro para acessar uma área?
• Posso colocar uma rampa em uma área/parede que terá longa vida útil e será usada para vários estágios/recuos (por exemplo, o paredão de um depósito estratiforme) para os quais valerá a pena construir estradas de boa qualidade (por exemplo, boa base de estrada e sub-base)?
• Algumas rampas podem ser temporárias (por exemplo, para fornecer acesso a equipamentos de perfuração e caminhões de detonação ou acesso a bombas e infraestrutura – não apenas para transporte)
• Pense nas implicações de sequenciamento se o acesso a uma área for completamente cortado por um projeto de estágio posterior (a primeira área deve ser completamente minerada antes de ser interditada, o que pode resultar em problemas de sequenciamento).
• Dividir as conchas de otimização de cava a serem utilizadas como contorno guia para cada bancada
• Da mesma forma, ser capaz de ter um modelo de bloco cortado de minério – codificado por cores para valor ou teor – para cada bancada
• Corte wireframes geológicos significativos (cisalhamentos, falhas, diques) em cada bancada para uso no processo de projeto.
• Potencialmente, pode ser necessário projetar um corte "de saída" no fundo (uma "trincheira" de escavação de minério por uma retroescavadeira sem rampa de acesso, com trabalho de escavação recuando e caminhões posicionados de ré para a escavadora).
• Projete a cava e a rampa para reduzir os tempos de viagem de caminhões carregados e minimizar os custos de transporte, tanto do ponto de vista da manutenção quanto da operação (aceitando que isso implica uma solução de compromisso com relação às viagens de retorno de caminhões vazios).

• Determine convenções de local para cores de polilinha de projeto de cavas e tipos de linha. Por exemplo, cores e tipos de linha diferentes para linhas de crista, linhas de base, linhas de meio de parede, linhas reais de levantamento (topografia) e linhas de borda de rampa. Por exemplo, podem ser usadas linhas tracejadas para as bases, linhas sólidas para as cristas e linhas pontilhadas para as linhas de projeto de altura intermediária.

• Em cavas a céu aberto grandes e profundas, uma berma de segurança (berma extra larga) pode ser necessário de forma intermitente (digamos, a cada 6 bancos, por exemplo) e com largura suficiente para permitir o acesso para a limpeza de derramamento de material.

Só para reforçar, este artigo trata do projeto de cavas a céu aberto assistido por computador e da inclusão da rampa nesse projeto. Ele não aborda detalhes de construção, manutenção e operação de uma rampa – exceto quando o projeto da cava a céu aberto assistido por computador interferir nesses aspectos. Este artigo também não trata dos requisitos para o projeto de estradas de alta velocidade na superfície. Várias referências no final deste artigo podem ser consultadas para esse tipo de informação.

Um bom critério para um bom projeto (e manutenção) de estrada é que o operador deve ser capaz de deixar a superfície de carregamento e dirigir até o local de despejo com o pé totalmente pressionado no acelerador durante toda a viagem (exceto ao atingir os limites de velocidade de segurança estabelecidos).

Os requisitos de projeto para linha de visão em curvas horizontais e verticais são abordados, mas não foram considerados em detalhes neste artigo. Para obter mais informações sobre isso, consulte USBM IC 8758 e Thompson (2015). A distância de paragem dos caminhões (com carga em subida e sem carga em descida), no entanto, deve ser conhecida e considerada se as paredes do projeto da cava estiverem obstruindo a visão à frente. Observe que a "linha de visão" também pode precisar levar em conta a "visão" dos lasers e outros sensores que estão sendo usados na navegação autônoma dos caminhões (especificamente, isso pode ser um problema na saída da rampa de mineração, sendo necessária uma mudança gradual do gradiente da rampa da cava à superfície plana).

Alguns dos itens de projeto listados a seguir serão alterados se forem usados caminhões automatizados e/ou sistemas de assistência por trolleys — esses não foram considerados na lista de diretrizes a seguir.

Projeto global de cavas de longo prazo vs Projeto operacional

• No projeto de cavas de longo prazo, geralmente não nos preocupamos com detalhes operacionais, como curvatura da estrada e inclinação transversal, mas precisamos garantir que essas questões possam ser tratadas em nosso projeto em nível operacional.
• Espessura do pavimento: embora normalmente não seja necessário considerar isso na maioria dos exercícios de projeto de cava, em condições precárias de solo (particularmente solos tropicais com umidade profunda e argilas), o pavimento da estrada para uma estrada construída adequadamente pode ter até 3 m de profundidade. Isso precisará ser levado em conta no projeto geométrico da cava (a estrada precisará ser cortada mais abaixo do que a estrada construída).

Gradiente da rampa

• Verifique se existem leis ou regulamentos que controlam os gradientes permitidos na jurisdição local da mina (estadual/provincial/federal). Por exemplo: as diretrizes de auditoria de gerenciamento de tráfego do DMIRS da Austrália Ocidental (DMIRS, 2016) ponto 3.5 declaram: “Confirmar que os gradientes da estrada não excedem 10%, na medida do possível.”
• Descubra qual gradiente a operação deseja ou estipula.
• » Um gradiente de 10% (1 em 10) é um padrão geralmente aceito na Austrália para caminhões basculantes rígidos. No entanto, na América do Norte, um gradiente de rampa de 8% (1 em 12) é comum por razões operacionais e de manutenção.

O gradiente de 10% comumente usado pode estar causando custos de manutenção significativos não reconhecidos. Para muitos

caminhões de acionamento mecânico (por exemplo, um Cat 793C), um grau de 10%, com resistência ao rolamento de 2,5% colocará o caminhão em uma posição de curva de tração tal que, com apenas pequenas variações na superfície da estrada (por exemplo, uma "elevação" de 10 cm sobre uma distância entre eixos de 5,9 m que resulta em uma mudança de inclinação de 1,9%), ou variações na carga, o caminhão estará procurando uma mudança de marcha (até a 1ª marcha ou até a 2ª marcha). Com um gradiente de 8%, a velocidade do caminhão estará bem no meio da faixa da 2ª marcha e, portanto, poderá lidar melhor com as variações da superfície da estrada.

Em uma rampa de gradiente de 10% que esteja sofrendo com a "busca" da marcha certa, os operadores serão obrigados a travar o caminhão na 1ª marcha, o que afetará a velocidade média geral de deslocamento.

Esse problema de troca de marchas e os picos de consumo resultantes são a causa provável de uma grande diferença reconhecida nos custos dos componentes mostrada na Figura 2. A vida útil dos componentes dos diferenciais e dos componentes do “grupo de direção” (rolamentos,

breques, eixo, etc.) é reduzida pela metade quando o gradiente de rampa aumenta de 8% para 10% (portanto, os custos são dobrados e a disponibilidade reduzida).

• Se for usado um caminhão elétrico sem engrenagens, esse problema de 8% versus 10% desaparece.

• O uso de rampa de 8% em comparação a 10% provavelmente resultará em um aumento da relação estéril/minério (ou um OSA diferente para a entrada de otimização da cava e, portanto, uma concha diferente selecionada no projeto), mas os custos operacionais dos caminhões para uma cava profunda (e, portanto, os custos de mineração introduzidos na otimização da cava) com uma rampa de 8% serão menores (principalmente devido aos custos de manutenção mais baixos, pois a maior velocidade ao longo de uma rampa de 8% é compensada pela distância extra de viagem – resultando em tempos de ciclo similares). Uma análise completa do cenário de otimização, projeto, cronograma e custeio da cava seria necessária para determinar qual é mais econômico ao longo da Vida da Mina.

• Em resumo, se você souber o tipo de caminhão que está sendo usado e a resistência ao rolamento de uma operação, observe as velocidades de troca de marcha na curva de tração das rodas do caminhão e evite um gradiente de estado estacionário que resulte em uma velocidade que 'flutuaria' em torno de um ponto de troca de marcha. Evite esse gradiente em seções longas de rampa no projeto. Por exemplo, na Figura 3 abaixo, uma rampa de 10% com 2,5% de resistência ao rolamento é mostrada pela linha "1" (resistência total = 10% + 2,5% = 12,5%) que está próxima ao ponto de mudança de marcha, enquanto o centro da posição da 2ª marcha mostrada pela linha "2" é de cerca de 11% do total – portanto, para uma estrada de 2,5% de resistência ao rolamento, implica que uma rampa entre 8,5% e 9% é uma boa escolha para uma rampa de grau constante para um 777D.

Os caminhões articulados com tração nas 6 rodas podem lidar com gradientes mais elevados, como 12% (ou 1:8).

As interseções de rampas devem ser planas e as seções de aproximação (comprimento de um caminhão) também devem ser planas. Observe que as diretrizes de auditoria de gerenciamento de tráfego do DMIRS da Austrália Ocidental (DMIRS, 2016) ponto 4.4 declaram: “Devem ser evitados gradientes superiores a 2-3%” para interseções.

Não projete rampas de acesso a bancadas finais de 12% nas cavas quanto estiver usando caminhões rígidos. Alguns projetistas projetarão uma rampa de 12% para o par final de bancadas em uma cava, pensando que isso ajudará a aumentar a recuperação de minério no fundo da cava, minimizando a ineficiência com os caminhões. No entanto, uma rampa de 12% levará a duas consequências não desejadas:

(a) Carregamento leve de caminhões devido ao caminhão atingir, caso contrário, condições de parada em seções com alta resistência ao rolamento.

seções.

(b) Carregamento leve de caminhões devido ao aumento da queda de rochas na traseira dos caminhões se for tentado um carregamento total.

Deixe a opção de 12% para ser decidida pela operação quando eles chegarem ao fundo. Não incorpore isso ao projeto de longo prazo.

A largura é função do maior caminhão da frota de caminhões a serem usados – especificamente a largura do caminhão.

As recomendações de projeto (Holman, 2006; DMIRS, 2016 - item 3.2, Kaufman W.W. & Ault J.C. 1977.) para a “largura de circulação” mínima da estrada são:

• 3,5 vezes a largura do caminhão para uma rampa em linha reta de 2 vias (ver exemplo na Figura 4)
• 4 vezes a largura do caminhão para cantos de rampa bidirecionais.
• 2 – 2,5 a largura do caminhão em retas e curvas de mão única.

– Observação; A origem dessas recomendações é a Circular 8758 do Bureau of Mines dos EUA (Kaufman W.W. & Ault J.C. 1977), publicada originalmente em 1977.

Adicionar provisão para contenção de segurança – no mínimo, com metade da altura do pneu (ver exemplo na Figura 4)

Diretrizes de auditoria NB DMIRS (2016), ponto 3.14: «Qualquer leira deve ser determinada por análise de risco, mas

deve ser pelo menos metade (50-66%) da altura da roda do maior veículo que opera nessa estrada.”

Adicionar provisão para drenagem: a margem de largura será uma função da precipitação a ser considerada. Os drenos são tipicamente valas em V, com inclinações laterais tipicamente de 3H:1V no interior em relação ao lado da estrada e 2H:1V no lado externo, com uma profundidade mínima de 0,3 m (dando uma largura de 1,5 m – ver exemplo na Figura 6). Profundidade e largura, no entanto, são funções do ambiente de precipitação e podem precisar ser muito maiores.

Podem ser necessárias larguras adicionais para permitir:

• Estradas constantemente molhadas e escorregadias (minas tropicais úmidas)
• Motoristas inexperientes (minas com alta rotatividade; jurisdições de mineração não tradicionais com grande força de trabalho local)
• Condições de névoa
• Erosão e potencial de deslizamento
• Potencial para adicionar uma berma mediana para separação de tráfego.

As 2-3 bancadas inferiores geralmente são projetadas com largura de rampa para mão única. Se fizer isso, considere áreas de estacionamento e passagem para caminhões que aguardam acesso à pá (em curvas em Z, por exemplo).

Direção de deslocamento / Direção das bancadas em espiral

Sempre que possível (e nem sempre será), projete rampas na cava que subam no sentido horário (quando carregadas para a subida).

• Isso permite que os caminhões (com volante à esquerda) sejam dirigidos carregados para cima tomando como referência o lado da parede da cava (com caminhões dirigindo no lado esquerdo da estrada). Ter a cabine do motorista posicionada para o lado externo da estrada permite que o motorista veja a borda da estrada – especialmente importante durante o turno noturno. Ter o caminhão carregado voltado à parede significa que menos peso será colocado nas bordas das rampas, que são possivelmente menos estáveis. Além disso, componentes do caminhão como direção, rodas, eixos, rolamentos e freios são mais propensos a falhar sob carga total, e estar mais longe da borda da cava é mais seguro em relação a movimentos descontrolados quando tais falhas ocorrem.
• Obviamente, as curvas em Z reverterão essa intenção de projeto, mas os caminhões ainda estarão funcionando de forma que o motorista possa ver facilmente a beira da estrada. Maximizar o tempo/distância que os caminhões percorrem no sentido horário na subida.
• Algumas cavas, em países que usam carros com volante do lado esquerdo e, portanto, dirigem no lado direito da estrada, preferem que os caminhões sigam a convenção geral de regras de estrada (evita confusão). Mas isso ainda é reconhecido como não sendo tão seguro quanto dirigir no lado esquerdo da estrada – de tal forma que alguns países adotarão a convenção de dirigir pelo lado esquerdo da estrada em suas cavas a céu aberto, a fim de aumentar a segurança.

Fatores geotécnicos

Fale com o engenheiro geotécnico. Conheça os riscos geotécnicos. Especialmente zonas de cisalhamento fracas com alto risco de falha, onde é melhor não colocar uma rampa.

O fraturamento em uma área pode significar que a crista das rampas nessa área se perde regularmente, exigindo largura extra na rampa por segurança.

Curva em Z / Largura e gradiente da curva

Curvas em Z devem ser projetadas com um raio interno de corda de rampa para fornecer um raio interno mínimo de trajetória do pneu de pelo menos 150% do raio de folga interno mínimo do círculo de giro do caminhão que está sendo usado na mina. (Consulte a Figura 7 para obter definição).

Curvas em Z devem ser preferivelmente planas. Mas ainda assim verifique se eles têm espaço suficiente para manobra na pista interna. As curvas em Z planas proporcionam a menor carga no trem de transmissão dos caminhões e, em um caminhão de acionamento mecânico, provavelmente ainda causarão uma mudança de marchas, mas isso não é muito agressivo.

Se uma curva em Z for projetada em inclinação, o gradiente no raio de curva da margem interna deve ser definido para um gradiente mais plano em 2 a 3% que o grau da rampa para compensar o aumento da resistência ao rolamento da curva.

• Pense em como um caminhão carregado vai negociar o interior de qualquer curva em Z.
• A geometria de uma curva em Z com inclinação ainda causará mudanças de marcha, simplesmente porque não é possível ter uma inclinação constante nas duas rodas motrizes.

Sempre que possível, projete curvas em Z em conjunto com uma berma para que o raio de giro seja aumentado sem penalizar a taxa de remoção de estéril mais do que o necessário.

A largura de uma curva em Z geralmente é aumentada em 0,5 a 1,0 da largura do caminhão com relação à largura das seções de rampa retas. Isso é para evitar colisões das partes que se projetam dos caminhões.

Na prática, essas curvas em Z planas serão construídas em uso com alguma superelevação ou pelo menos 2% de inclinação transversal para drenagem.

Uma curva de raio maior pode ser muito mais eficiente em termos operacionais do que uma curva em Z acentuada – especialmente para rampas de longa duração. Use o maior raio possível e mantenha-o constante e uniforme.

Observe que curvas mal projetadas resultam em tempos de ciclo mais lentos e custos gerais mais altos.

Um exemplo de todos os elementos de projeto que devem ser considerados para uma curva em Z é mostrado na Figura 8.

Linha central vs linha de menor borda

Como padrão - use a opção de menor borda no projeto de rampa de 2 vias. O uso de opções de projeto baseadas em linha central em torno de curvas e curvas em Z pode resultar em gradientes extremamente altos nas pistas internas de uma rampa de duas vias. (consulte https://www.linkedin.com/pulse/truck-says-centre-line-gradient-ramp-designs-julian-poniewierski/).

A opção de linha central pode ser usada no projeto de rampas de pista única (embora ainda seja melhor considerar o raio da trajetória do pneu de dentro como gradiente de projeto).

Estradas retas / Paredes retas

Mantenha rampas e paredes retas ou, pelo menos, em curvas suaves. Ao projetar uma cava e seguir as conchas de otimização da cava, as projeções expandidas podem começar a apresentar "oscilações" e "dobras" – endireite ou suavize-as antes de continuar o processo de projeto, como mostrado na Figura 9.

Interseção entre rampa e berma

Projete cordas de crista e base para uma interseção entre rampa e bancada que reflita a realidade de uma operação. A recomendação é alargar a largura da rampa de modo que ela forneça acesso a uma berma.

Outras considerações de segurança para rampas

Uma série de questões de segurança já foram discutidas anteriormente.

“Um sistema seguro reconhece que os humanos são falíveis, que o erro é inevitável e que, quando ocorre, o sistema viário de mineração terá margens para esses erros de forma a minimizar o nível de perigo associado ao risco” (Thompson, 2015).

Algumas questões de segurança adicionais a serem consideradas no projeto de rampa de uma cava são:

• As distâncias de visão ao longo da rampa devem ser SEMPRE maiores que a distância de paragem (regra prática: use o dobro da distância de paragem). O problema serão obstáculos na rampa na mesma faixa que o caminho do caminhão – como equipamentos quebrados (caminhões, niveladoras, veículos de passageiros, etc.) ou um grande desabamento de rochas que poderia inutilizar um reservatório!
• Em particular, cantos e cumes (ver Figura 10) devem ser projetados de forma que os operadores das máquinas consigam ver e evitar perigos quando operando em velocidades normais.
• As interseções devem ser feitas o mais planas possível e não devem ser construídas no topo das rampas.
• Curvas horizontais acentuadas devem ser evitadas no início e no final das rampas.
• Para maximizar a segurança, os cantos e cristas devem ser projetados de forma que os operadores de máquinas consigam ver e evitar perigos quando operando em velocidades normais.

Outras considerações de agendamento

Uma rampa que acessa uma bancada no meio do seu trajeto permitirá a mineração em pelo menos duas frentes - em direções opostas - aumentando a taxa na qual a bancada pode ser potencialmente minerada. Se houver bancadas extragrandes em um corte em retrocesso, esse posicionamento de rampa ajudará na produtividade da cava.

• Perto de pilha de estéril — para minimizar o transporte de estéril? A tonelagem de estéril provavelmente será muito maior que a tonelagem de minério.
• Perto da planta de beneficiamento — para minimizar o transporte de minério?
• Duas saídas? Uma para estéril e outra para minério?

Em terrenos acidentados ou montanhosos, se uma rampa for colocada em uma parede que esteja no lado montante ou abaixo da encosta mais íngreme, uma quantidade significativa de estéril será adicionada ao seu projeto. Sempre que possível, coloque a rampa no lado descendente ou sob a menor elevação na topografia.

Três questões a considerar:

• Largura mínima do fundo da cava,
• Largura mínima do estágio
• Área específica em uma largura de acesso a uma bancada – extremidades das bancadas, etc.

A geometria determina o número relativo e a produtividade das áreas de trabalho disponíveis.

Qual é o raio de manobra do caminhão? Qual é o raio de giro da pá?

• Uma largura mínima de mineração sugerida (fundo da cava) = círculo de manobra do caminhão + largura da berma de segurança
• Outro = raio de giro de uma pá + largura de rampa + largura da berma de segurança
• Uma largura mínima de bancada sugerida = raio de giro de uma escavadeira + círculo de manobra do caminhão + largura da berma de segurança. Dobrar esse valor permitirá duas faces de trabalho na bancada de recuo.
• Um caminhão deve ser capaz de passar por uma pá carregadeira em aceleração máxima.

Há espaço para o local de trabalho e uma rampa de desvio temporária? (permitindo que várias bancadas sejam mineradas em recuo? Ou projetando esse espaço como uma área de mineração com apenas uma bancada de mineração).

Limites de largura de caçamba / Limites de alcance de caçamba?

As explosões de corte estão sendo usadas, e a que largura? Pode ser necessário adicionar isso à largura do espaço de trabalho na explosão primária em uma bancada.

Um cálculo adequado do tamanho da área de trabalho pode ser feito determinando e somando as áreas seguras e eficientes necessárias para todas as atividades relacionadas na cava, conforme a Figura 11.

Algumas pessoas gostam de paredes em seções retas (Nota: elas são mais fáceis de planejar, explodir e escavar).

Algumas pessoas gostam de paredes curvas lisas (Nota: pode ser relativamente fácil de fazer em material de óxido, mas como realizar a detonação de uma parede curva em rocha dura? O espaçamento do furo de explosão pode ser de 5 ou mais metros, portanto, a curva é, na realidade, composta por um conjunto de linhas retas).

Em geral, projete a cava final primeiro e, em seguida, trate dos estágios anteriores. Pode requerer algumas iterações à medida que as sinergias potenciais do estágio são compreendidas.

Examine se as seções da rampa final atual podem ser usadas para algum dos estágios anteriores também.

As interações de estágio podem ser separadas projetando estágios sucessivos alternadamente em lados opostos da cava?

O planejamento de etapas pode ser projetado para permitir o reenchimento dentro da cava — evitando transportar todo o estéril para a superfície?

É necessária uma área de preparação para um portal subterrâneo e em que estágio da mineração esse acesso será necessário?

Evite interseções triangulares finas ou “cunhas” entre a borda de um estágio até a borda de um estágio subsequente ou cava final (ver Figura 12). Essas podem ser inseguras para escavar.

Fale com a equipe geotécnica. Pode ser desejável usar um estágio interno para testar parâmetros de inclinação mais agressivos antes de se comprometer com um projeto final. A análise retrospectiva de falhas de talude em um estágio inicial de cava fornecerá uma compreensão mais confiável dos limites de estabilidade dos taludes.

Não é recomendado operar rampas sob taludes de escoamento ou bermas preenchidas com detritos decorrentes do estágio de recuo. Há um risco de segurança inerente ou um custo adicional ao operar pequenos equipamentos para limpar as bermas. Se o problema não puder ser resolvido por meio de sequenciamento ou projeto, então será necessária a colocação de bermas de captação em larga escala. Uma solução é projetar uma rampa "gorda" nos estágios internos – como a usada na Cadia (Mumme e Pothitos, 2006). Isso é projetar a rampa para ser uma combinação de "bermas de contenção e rampa", de forma a maximizar o benefício temporal da capacidade de contenção, permitir flexibilidade de cronograma e eliminar o risco de acesso a bermas normais para passagem, permitindo contingências (Mumme e Pothitos, 2006).

Garantir que os estágios tenham dimensões de mineração que permitam a utilização eficiente do equipamento.

Um estágio é largo o suficiente para permitir a colocação de uma rampa temporária para permitir a mineração de múltiplas bancadas no estágio? Caso contrário, será necessário minerar totalmente uma bancada antes que a próxima bancada possa ser minerada, reduzindo significativamente a capacidade de mineração da cava.

Existem requisitos de projeto para estabelecer uma estratégia de drenagem de cava bem-sucedida?

Examine o mapa do terreno e o projeto para drenagem de água superficial, mantendo-a afastada da cava.

Em ambientes com forte precipitação, recomenda-se o uso de bancadas e bermas inclinadas (as versões mais recentes do software incluem essa opção nas ferramentas de projeto). Uma inclinação de 3% parece funcionar bem (por exemplo, em Lihir).

Pense onde pode ser necessário colocar sumidouros e drenos — e se mudanças no projeto são necessárias para acomodá-los. É comum localizar um sumidouro no final de um dreno em uma curva em Z e permitir o acesso seguro a esse sumidouro para manutenção da bomba.

Pense em como uma captação de água pode ser estabelecida logo no início do desenvolvimento da cava.

Colora os triângulos de superfície por inclinação (Draw | Solids | Triangle Slope Markers). Isso irá destacar áreas que podem estar fora de especificação. (ver exemplo na Figura 13)

Corte um conjunto de contornos próximos – digamos 1 m – e inspecione os contornos para ver se há alguma aberração de triangulação (ver exemplo na Figura 14) – especialmente com as rampas, onde os contornos devem ser paralelos em retas e sistemáticos em outras áreas. (Draw|Solids|Slices: Plan/Fixed Spacing/Increments = 1.0/Data Extents)

Gire os designs em 3D para confirmar que tudo parece correto.

Compare toneladas de minério e estéril com a concha da otimização da cava. Forneça feedback à pessoa/equipe de otimização de cava.

Esse é o arranjo preferido quando possível:

Esse é o arranjo menos preferido (mas pode ser inevitável devido às curvas em Z)

Esse é o arranjo menos recomendado (menos seguro):

Um exemplo de caminhões engarrafando uma rampa:

Ao preparar estas notas, quero agradecer aos seguintes colegas do setor pela revisão, sugestões positivas e boas explicações:

• Steve Franklin, Consultor Principal, Cement & Aggregate Consulting
• Bob Harris, Consultor técnico independente, Project Definition Pty Ltd.
• Chris Dunbar, Superintendente de Produção de Minas, Premier Coal Limited.
• Jeremy Stone, Superintendente de Operações de Mina, Ambatovy JV.
• “Equipe Deswik” – meus colegas de consultoria sênior que contribuíram com adições valiosas a essas notas.

DMIRS, 2016, “Traffic management audit – guide”, Department of Mines, Industry Regulation and Safety, Government of Western Australia, 27 de janeiro de 2016, 37 pp. disponível para download em:

http://www.dmp.wa.gov.au/Documents/Safety/MSH_AuditGuide_TrafficManagement.pdf

Holman. 2006. “Caterpillar Haul Road Design and Management”, apresentação disponível para download em: http://www.directminingservices.com/wp-content/uploads/2010/06/CAT-Haul-Road-Design.pdf

Jordaan, J. T. 2011. Determining waste mining capacities for open pit mines, in Y Potvin (ed.), Proceedings of the Fourth International Seminar on Strategic versus Tactical Approaches in Mining, Australian Centre for Geomechanics, Perth, pp. 339-346. disponível para download em: https://papers.acg.uwa.edu.au/p/1108_27_Jordaan/

Kaufman, W.W. & Ault, J.C. 1977. Design of surface mining haulage roads – a manual. U.S. Department of Interior, Bureau of Mines, Information Circular 8758. disponível para download em: https://www.osmre.gov/resources/library/ghm/haulroad.pdf

Mumme, A. and Pothitos, F. 2006 Cutback Optimisation and Implementation. 2nd International Seminar on Strategic vs Tactical Approaches in Mining, Perth, section 23.

Tannant, DD and Regensburg, B. 2001, Guidelines for Mine Haul Road Design. (Universidade da Colúmbia Britânica: Kelowna, B.C. Canadá). 115 pp, disponível para download em:

https://www.researchgate.net/profile/Dwayne_Tannant/publication/277759950_Guidelines_for_Mine_Haul_Road_Design/links/5584333f08aeb0cdaddbb03d/Guidelines-for-Mine-Haul-Road-Design.pdf

Thompson, 2015. “Principles of Mine Haul Road Design and Construction”, Course Notes, 156 pp, disponível para download em:

http://mineravia.com/yahoo_site_admin/assets/docs/Principles_of_mine_haul_road_design_and_construction_v5_Sep_2015_RJTs.28192929.pdf