A apresentação está carregando. Por favor, espere

A apresentação está carregando. Por favor, espere

Equipamentos usados na mineração subterrânea (UFRGS/DEMIN - material de divulgação interna)

Apresentações semelhantes


Apresentação em tema: "Equipamentos usados na mineração subterrânea (UFRGS/DEMIN - material de divulgação interna)"— Transcrição da apresentação:

1 Equipamentos usados na mineração subterrânea (UFRGS/DEMIN - material de divulgação interna)

2 Operações unitárias em lavra de minas São as operações básicas para produzir um bem mineral a partir de um depósito. Em conjunto, as operações formam um ciclo de produção onde aparecem também operações auxiliares.

3 O ciclo de produção é agrupado em duas funções: Desmonte de rocha + manuseio de materiais (rock breakage) (materials handling) O ciclo básico de produção consiste das seguintes operações unitárias: Ciclo de produção = perfuração + detonação + carregamento + transporte de minério

4 Além do ciclo básico, outras operações auxiliares importantes precisam ser realizadas para que as operações vitais possam ocorrer: escoramento de teto, ventilação, suprimentos, fornecimento de energia, bombeamento de águas, manutenção, etc...

5 Operações básicas e auxiliares em uma frente de serviço de mina subterrânea na qual são usados explosivos para fragmentação de rocha...

6 A operação de perfuração de rochas (drilling) n A perfuração é um processo principalmente usado na fragmentação primária de rochas, para a colocação de explosivos.

7 Princípios da perfuração n Aplicam-se tensões normais e tangenciais  Normais: compressão e tração;  Tangenciais: cizalhamento. n Aplicação de energia mecânica: alta pressão sobre elementos de corte (cunhas ou bits)

8 Elementos de Corte n Tipos de elementos de corte: bits de arraste (drag bits) e indentadores n Mecanismos de ruptura: compressão (indentadores) ou cizalhamento (drag bits); n Composição dos bits: carboneto de tungstênio é o material mais usado hoje, combinando alta dureza (resistência ao desgaste) e alta resistência à fratura.

9 Perfuração-Elementos de Corte Tipos de elementos de corte: n indentadores n bits de arraste (drag bits)

10 Componentes que integram um conjunto de perfuração Perfuratriz: elemento que fornece a energia mecânica necessária aos demais componentes do conjunto, através de movimentos de percussão e rotação, visando a desagregação e penetração na rocha. Podem ser classificadas segundo: • o tipo de fluido utilizado no fornecimento de energia ao conjunto (pneumáticas ou hidráulicas); • o tipo de interação (movimento) dos elementos cortantes com a rocha (percussivas, rotativas e DTH).

11 Componentes que integram um conjunto de perfuração Perfuratrizes pneumáticas: -baixo custo, tecnologia bem conhecida, mecânica simples, baixa eficiência, ruído e neblina durante operação; Perfuratrizes hidráulicas: -maior eficiência, menor ruído, sem neblina, mais sofisticadas e de maior custo. Há perfuratrizes manuais hidráulicas, mas a maior aplicação ocorre nos jumbos.

12 Componentes que integram um conjunto de perfuração Brocas : são os elementos que transmitem à rocha os esforços criados na perfuratriz. Podem ser de dois tipos: Brocas integrais ou monobloco: aquelas em que as partes componentes constituem uma peça única. São geralmente usadas com as perfuratrizes manuais e leves. São compostas por: Punho: é a extremidade da broca que penetra e se encaixa no mandril da perfuratriz; Haste: transmite à coroa os esforços recebidos da perfuratriz através do punho; Coroa: na coroa tem-se a pastilha (bit), constituída por metal duro de cobalto e carboneto de tungstênio, e o furo de onde sai água ou ar para a limpeza da perfuração.

13 Componentes que integram um conjunto de perfuração Brocas de extensão: são aquelas que podem ter o seu comprimento aumentado pela adição de hastes. Apresentam o mesmo conjunto de componentes das brocas integrais, com a adição de luvas de acoplamento que fazem a união entre hastes e entre o punho e a primeira haste.

14 Acessórios Avanço: é o componente encarregado de promover o desenvolvimento da perfuração através de um esforço exercido sobre a perfuratriz. Este esforço aliado à rotação e à percussão faz com que o furo progrida. Tipos de avanço: Avanço de corrente; Avanço de coluna; Avanço pneumático; Avanço de parafuso.

15 Acessórios: avanço de corrente

16 Componentes de um conjunto de perfuração Braços hidráulicos: são equipamentos destinados à sustentação do(s) avanço(s) e da(s) perfuratriz(es) em um conjunto de perfuração sobre pneus, esteiras ou rodas. Bombas d`água: a fim de fazer a refrigeração da coroa e dos elementos cortantes. Compressores: fornecem ar comprimido ao conjunto de perfuração.

17 Perfuração de Rochas n Perfuração rotativa: rotação, avanço e limpeza n Perfuração percussiva: percussão, rotação, avanço e limpeza

18 Perfuração Tipos de perfuratrizes: Percussiva... Um pistão percute na composição de hastes e cria uma onda de choque transmitida até o bit, a energia é descarregada contra o fundo do furo e a superfície da rocha é esmagada. Os fragmentos são removidos por fluxo de ar/água suprido por dentro da composição. As hastes giram para expor uma nova superfície ao impacto.

19 Perfuração percussiva

20 Perfuração Down the Hole (DTH) O martelo e o mecanismo de impacto operam dentro do furo, acionados por ar comprimido. O pistão percute diretamente sobre o bit e não há perda de energia na composição. A taxa de penetração independe da profundidade do furo. Opera com alta pressão (~2000 kPa). Os furos são em geral mais retilíneos, de grande diâmetro (100 a 200mm) e grande comprimento (até 150 metros, em mina subterrânea).

21 Perfuração DTH

22 Perfuração Rotativa: A energia é transmitida através das hastes que rodam ao mesmo tempo em que a composição é empurrada com força elevada. A eficiência do equipamento está na combinação da pressão do bit com a rotação. É o sistema dominante para perfuração em mina subterrânea de carvão (rochas frágeis, resist. compressão uniaxial < 100MPa).

23 Perfuração rotativa

24

25 Perfuração Variáveis operacionais do processo de perfuração: -Energia de impacto e freqüência -Velocidade de rotação -Avanço -Design de hastes e coroas -Vazão e propriedades dos fluidos

26 Formas de utilização de um conjunto de perfuração Os conjuntos de perfuração podem ser conduzidos de forma: 1) Manual: Quando utiliza-se perfuratrizes leves e de pequeno porte em atividades subterrâneas. O esforço de avanço da perfuração é desenvolvido também pelo operador que, com os braços, aplica uma força que é transmitida à broca através do punho da perfuratriz.

27 Perfuratrizes manuais B) Jackleg C )Stoper A) Martelete

28 Perfuratrizes manuais Tipos de perfuratrizes manuais pneumáticas (pequenas e versáteis): A)martelete convencional  usado para efetuar furos de ancoragem, perfuração de matacos, perfuração de shafts. B)jackleg  usada para efetuar aberturas pequenas com furação horizontal ou sub-horizontal; C)stoper  usada para furar no teto de túneis e galerias (colocação de parafusos de teto, abertura de raises, etc.).

29 4) Sobre trator de esteiras: o trator de esteiras é acionado por motor diesel ou ar comprimido. Este equipamento trabalha com perfuratrizes que permitem perfurações em diversos ângulos pelo fato do avanço não ser solidário ao chassi, mas articulado a ele por um sistema de pistões hidráulicos. Formas de utilização de um conjunto de perfuração 3) Sobre trilhos; 2) Sobre pneus: utilizados em obras mineiras e civis, permitem rápido deslocamento de um ponto a outro;

30 Conjunto de perfuração DTH, sobre esteiras

31 Formas de utilização de um conjunto de perfuração 5) Conjuntos de perfuração para furos longos São conjuntos para perfuração percussiva radial montadas sobre pneus (em geral). Usados em minas ñ- carvão que precisam de furos longos (comprimento > 6m, verticais ou inclinados). Métodos de lavra: SLS, Subl.Cav, VCR... Executam furos longos para desmonte de rocha ou suporte do maciço (cable bolts). Quando equipados com perfuratrizes convencionais (tophammer): Diâmetro furo = 50 – 100mm Hastes = 1,2 – 1,8m Desvios de furação = aprox. 10% (com retrac bits + estabiliz. = 5%) Quando equipados com perfuratrizes DTH (down-the-hole): Diâmetro furo = 75 – 200mm Hastes = 1,5 – 3,6m Desvios de furação = aprox. 1%

32 Conjunto de perfuração (percussiva) para furos longos…

33 Formas de utilização de um conjunto de perfuração 6) Conjuntos de perfuração de galerias:

34 Conjunto de perfuração para galerias (jumbos) Usam perfuração percussiva (hidráulica) para desmonte de rocha na face. Número de lanças variável (1 a 3). Diâmetro de furos: 35 – 100mm (em geral) Comprimento de furação: 3,7 – 4,3m (até 6,4m)

35 Conjunto de perfuração para galerias Jumbo

36 Principais elementos a serem levados em conta na escolha de um conjunto de perfuração:  diâmetro e comprimento do furo;  precisão/desvio na furação;  geometria … furação em leque, furação p/frente, p/baixo ou p/cima,  espaço livre e acesso para operação;  capacidade de furar e proporcionar torque (para colocação de parafusos de teto).

37 Principais fabricantes de equipamentos de perfuração: Sandvik, Tamrock, Atlas Copco

38 Equipamentos para desmonte mecânico de rocha (UFRGS/DEMIN - material de divulgação interna)

39 Rock breakage: máquinas de desmonte mecânico de rocha As principais máquinas utilizadas para desmonte mecânico de rochas são: -Roadheaders, -Shearers, -Drum continuous miners, -Tunnel Boring Machines(TBM), -Raise drills.

40 Forças sobre elementos de corte: Desmonte mecânico de rocha

41 Tipos de elementos de corte e aplicações Drag bits: Usados para fragmentar rochas frágeis. Vida útil diminui muito com o aumento de dureza e abrasividade da rocha. Requer menor carga (força normal à superfície a ser desagregada) sobre o cutter que os outros elementos. Efetivo para materiais com resist. à compressão < 70 MPa. Desmonte mecânico de rocha

42 Tipos de elementos de corte e aplicações Disk cutters: Usado em rochas variadas (30 a 270 MPa de resist. à compressão). Utilizam alta carga sobre o elemento cortante e pequena área de contato com a rocha, resultando em penetração profunda e fragmentos “grandes”. Não indicado para rochas plásticas. Desmonte mecânico de rocha

43 Tipos de elementos de corte e aplicações Rolling/button cutters: Usados em rochas mais duras ( > 270 MPa de resist. à compressão). Requerem alta carga sobre elemento cortante para boa fragmentação. Produzem fragmentos pequenos com alta percentagem de finos. Desmonte mecânico de rocha

44 Tipos de elementos de corte e aplicações: Dureza da rocha Cutter__ Baixa a média drag bits e disk cutter Média a dura disk cutter Muito dura button cutter Desmonte mecânico de rocha

45 Roadheaders Principais características: -máquina de abertura de galerias que usa point attack bits como elemento de corte; -usada basicamente para desenvolvimento em minas de carvão; -escava rochas de baixa dureza; -equipamento montado sobre esteiras; -durante a escavação, a cabeça com bits rotativos vai varrendo a seção da galeria e desmontando a rocha, até a obtenção da seção definitiva. Desmonte mecânico de rocha

46 Detalhes de roadheaders: Desmonte mecânico de rocha

47 Detalhes de roadheaders: Desmonte mecânico de rocha

48 Roadheaders: -após o desmonte de rocha na face, o material é coletado por braços mecânicos frontais e levado até a parte traseira da máquina, através de uma calha que passa pelo centro da roadheader; -a descarga traseira é recolhida por shuttle-cars ou correia transportadora; -para melhorar a fragmentação, foi desenvolvido o sistema water-jet-assisted cutting (ver evolução no próx. slide); Desmonte mecânico de rocha

49

50 Drum continuous miners: -usam picks como elementos de corte; -condições de uso: rochas de baixa dureza (em geral carvão); -cilindro com elementos cortantes (entre 3 e 4 metros de largura) é acionado hidraulicamente, com movimentos verticais, pressionado contra a face, realizando o desmonte, -equipamento sobre esteiras; Desmonte mecânico de rocha

51 Detalhes do drum continuous miner: Desmonte mecânico de rocha

52 Drum continuous miner: -rocha fragmentada é recolhida na face e segue por uma calha através do centro da máquina até a parte posterior, para ser transportada por shuttle-cars. -produzem até +/- 500 t/h; -a máquina precisa ser removida ciclicamente da face para parafusamento (escoramento) de teto, reduzindo sua capacidade de produção; -o escoamento descontínuo de minério por shuttle-cars também reduz produtividade. Desmonte mecânico de rocha

53 Drum continuous miner: Características do Drum continuous miner modelo JOY 12CM15, que opera em mina de carvão (estado de Sta. Catarina – BRA) Desmonte mecânico de rocha Minerador Contínuo: JOY 12CM15 Diâmetro do tambor de corte (mm)1117,6 Altura mínima de corte (mm)1270 Altura máxima de corte (mm)4597,4 Largura de corte (mm)3291,8 Cavalos de Potência752 Dimensões Comprimento (mm)11430 Largura (mm)3139,4 Altura (mm)1003,3 Peso (tons)65

54

55 Tunnel Boring Machine (TBM): -usado para escavar galerias circulares de 1,75m a 11m de diâmetro, horizontais ou sub- horizontais; -opera em rochas de baixa e alta dureza; -requer alta pressão de avanço (a quebra da rocha é por indentação), fornecida por sistema hidráulico; a reação é contida calçando a máquina nas paredes da galeria. Desmonte mecânico de rocha

56 Detalhes do TBM: Desmonte mecânico de rocha

57 Tunnel boring machine: -material desmontado é recolhido na face por caçambas, levando o material a uma correia transportadora que passa pelo centro da máquina; -cortadores de disco (superfícies metálicas endurecidas, em contato com a rocha) são os elementos de corte mais comuns; outros cortadores também são empregados; -a seleção adequada dos elementos de corte conforme o tipo de rocha é essencial para a viabilidade econômica da técnica. Desmonte mecânico de rocha

58 Tunnel boring machines – detalhes dos elementos de corte. Desmonte mecânico de rocha

59 Tunnel boring machines – tipos de cutters. Desmonte mecânico de rocha

60 Tunnel boring machines: -a técnica TBM é mais comumente empregada na construção civil; -principal vantagem: sistema de escavação quase contínuo, proporcionando avanço 3 ou 4 vezes mais rápido do que o ciclo drill-and-blast; Desmonte mecânico de rocha

61 Tunnel boring machines: -desvantagens: alto custo de aquisição; produz seção circular de galeria; curvas devem ser suaves (grande raio de curvatura); início lento de operação – a galeria deve ser longa (2 km ou mais) para justificar a técnica. Desmonte mecânico de rocha

62

63 Shearer (cortadeira): -usada em carvão e alguns outros depósitos sedimentares; -drag bits ou picks como elementos de corte; -dupla terminação, ou seja, cilindro de corte em ambas as extremidades da shearer; -cilindros de corte ajustáveis hidraulicamente para ajustar-se à espessura da camada; -giro dos cilindros de corte levam o material a uma calha de remoção do minério fragmentado; Desmonte mecânico de rocha

64 Shearer (cortadeira): detalhes. Desmonte mecânico de rocha

65 Shearer (cortadeira): -potência das máquinas pode ser > 1000 hp; -problema operacional: manter a cortadeira dentro da camada de carvão (oscilações na espessura de camada dificultam trabalhos); -minerar materiais fora da camada de carvão significa grande desgaste de bits (o estéril é mais abrasivo); -troca de bits consome parte significativa dos tempos de parada; -faíscas produzidas por atrito dos bits podem causar ignição do metano na face. Desmonte mecânico de rocha

66 Shearer Desmonte mecânico de rocha

67

68 Desmonte mecânico de rocha Raise drills: Máquinas usadas para a abertura de raises ligando dois níveis existentes em uma mina subterrânea, ou ligando um nível e a superfície.

69 Desmonte mecânico de rocha Raise drills (cont.): vantagens em relação à abertura manual de raises... n Segurança (abertura convencional com explosivos é perigosa) n Maiores taxas de escavação e produtividade n Forma circular e ausência de detonações resulta em uma escavação de maior resistência e integridade n Reduz perdas por fricção em raises de ventilação.

70

71 CARREGADEIRAS LHD´s Como o próprio nome já diz, permitem a realização de operações combinadas L (load) + H (haul) + D (dump) ; Evolução deste equipamento: surgiram a partir da década de 50, como alternativa para substituição dos sistemas de transporte por trilhos em mina subterrânea; A operação de carregamento de rochas

72 LHD´s LHD e caminhão em subsolo

73 -LHD´s são importantes devido: flexibilidade operacional da máquina, podendo operar como equipamento de carga exclusivamente (repassando material à caminhões de caçamba) ou carregando e transportando material ela mesma; proporcionam um dos meios mais econômicos de transporte em curtas distâncias na mina; para longas distâncias de transporte, outras opções devem ser consideradas. LHD´s

74

75

76

77 Detalhes dos veículos: geralmente movidos à óleo diesel; proporcionando flexibilidade e autonomia de operação na mina (em contraste com equipamentos elétricos, que trafegam em distâncias limitadas); em minas com dificuldades de ventilação, a emanação de gases de escapamento (CO, CO 2, NOx) precisa ter atenção especial; LHD´s

78 as unidades são articuladas, facilitando todo o tipo de manobra e proporcionando pequeno raio de giro na máquina; podem ser manobradas por controle remoto, quando a situação exigir; concha de várias capacidades: 1m 3 a 10m 3, aproximadamente; LHD´s

79 Podem apresentar perfil muito baixo (bom para mineração de carvão), mantendo a capacidade de concha com aumento na largura; Operador trabalha na lateral do veículo, com visibilidade para ambos os lados – a máquina opera para frente e para trás; Bom desempenho em rampas; LHD´s

80

81

82 LHD´s: controle remoto

83 Exemplos de curvas de desempenho para LHD’s, associando distância de transporte, taxa de produção e volume de concha do equipamento. percurso LHD´s

84 Seleção de equipamentos - Raio de giro - Dimensões do equipamento e espaço requerido - Características das vias de tráfego - Ventilação (equip. diesel) - Especificação do trabalho (método de lavra) - Compra / aluguel - Compatibilidade com equipamentos existentes - Habilidade de operação dos operadores - Oficina para manutenção. LHD´s

85

86 Características da Carregadeira LHD (Tamrock Toro) – Carb. Metropolitana/SC: Carregadeira modelo Toro 150D, fabricada pela Tamrock Equipamentos Ltda, montada sobre pneus com motor diesel. Capacidade de transporte: kg. Força de desagregação hidráulica: 55 kN. Carga máxima de basculamento: kg. Caçamba: 1,5 m 3. Opcional: 1,75 m 3. LHD´s

87 Velocidades, frente e ré (carregada): 1º marcha: 5,0 km/h. 2º marcha: 10,8 km/h. 3º marcha: 28,0 km/h. Motor: Marca: Caterpillar, modelo: 3304 NA. Potência: 75 HP/55 kW/ 2300 RPM. Número de cilindros: 04. Sistema elétrico: 24 V. Peso – pronta para operar: Kg. LHD´s

88 LHD Tamrock Toro 150D

89 Características Carregadeira LHD (Eimco 911 2G) – Carb. Metropolitana/SC: Carregadeira de pequeno porte, fabricada pela Eimco Mining Machinery International, Utah, USA, montada sobre pneus com um motor diesel. Características principais: carregadeira frontal, articulada com caçamba de 0,6 m 3, acionada com motor trifásico de 50 CV que impulsiona a transmissão hidrostática de duas velocidades. Possui enrolador de cabo automático com capacidade para 150 m de cabo elétrico (600 V). LHD´s

90 LHD Eimco, modelo 911 2G. LHD´s

91

92 Máquina desenvolvida inicialmente entre 1910 e 1920; montada sobre esteiras, usada na mineração subsolo, especialmente em carvão; O loader foi desenvolvido para uso no chamado sistema convencional de mineração, que consiste em: corte de carvão(rafa) + perfuração da face + detonação + carga e transporte + parafusamento de teto. CARREGADOR DE FRENTE (LOADER):

93 Loader

94

95 Modo de operação do loader: O equipamento recolhe material desmontado que encontra-se no piso da galeria através de braços mecânicos frontais, trazendo o material até uma calha de transporte que passa pelo centro da máquina; A descarga é feita na parte traseira, onde o material é repassado a um veículo de transporte (shuttle-car geralmente); Loader

96 Características gerais: Equipamento acionado por motores elétricos (12-30 hp para tração e hp para os braços mecânicos); Velocidade de giro dos braços: aprox. 50 rpm; A altura de descarga da calha de transporte de material, na parte final da máquina, pode ser regulada; A calha pode ser direcionada até 45 o para a direita ou esquerda, para facilitar a passagem do material desmontado para o carro transportador; Loader

97 Alimentação do loader: 440 V a 975 V (como ocorre com outros equipamentos elétricos, estas tensões podem ocasionar acidentes de trabalho); Comprimentos de cabos de energia: 150m a 180m; Acessórios são fornecidos pelos fabricantes, adaptando a máquina a várias situações: monitores de metano, spray d’água, cabine para operador,... Loader

98 Taxa de carregamento: entre 15 e 30 st/min; Material pouco fragmentado e piso irregular ou com lama prejudicam bastante a operação; Na seleção do equipamento, sugere-se pelo menos 0,3m de distância ao teto da galeria; Em galerias de até 6m de largura, calha de 0,76m de largura é preferida pois proporciona maior facilidade de manobra; Loader

99 Loader: características Peso (t) Altura sem cobertura do operador (m) Largura (m) Comprimento (m) Largura da correia (m) Altura de descarga (m) ,6 – 1,22,4 – 2,77,6 – 8,20,76 – 0,960,15 – 2,2

100 Características do carregador de frente JOY, modelo 14BU10 – 11BH; Carb. Metropolitana/SC: Fabricado pela Joy Manufacturing Co., USA; Dimensões: largura 2,40 m, comprimento 8,28 m altura 0,84 m; peso kg; Acionamento por motores elétricos, sendo dois motores de 50 HP no carregador e dois motores de tração de 25/12,5 HP, além de um motor de 10 HP para a bomba hidráulica (todos operando em 440 V/AC, 60 ciclos); Capacidade de carregamento é 12 a 25 t/min, com velocidade de deslocamento de 1 a 2 km/h. Loader

101 Vista frontal do carregador JOY em mina de carvão: Loader

102 Para situações ñ-carvão, ver outro tipo de equipamento no site... “Atlas Copco: The Häggloader Concept” Loader

103

104 EQUIPAMENTOS DE CARGA CARREGADEIRA Bob – Cat: É uma carregadeira de pequeno porte, móvel, montada sobre pneus. Algumas características da Bob-cat Clarck 711M: caçamba para 400 kg de carvão bruto; acionada por motor elétrico de 25 HP; alimentada por cabos isolados; pesa kg; dimensões: altura 1,60 m, largura 1,40 m, comprimento 2,70 m; velocidade de deslocamento de 5 km/h.

105 Carregadeira Bob – Cat fabricada pela Clark Equipaments Inc. modelo 711 M. Bob-cat

106 -equipamento de carga de pequeno porte, desenvolvido para trabalhar em galerias estreitas (p. ex. pontos de carga de minério) onde é impossível posicioná-lo lateralmente à unidade de transporte; -na operação, a máquina enche a concha e passa-a sobre si mesma, despejando a carga em um transportador localizado na traseira; OVERSHOT LOADER (carregadeira pneumática):

107 Overshot loader

108

109 -opera sobre trilhos (tipo mais comum), esteiras (usado na limpeza de shafts, durante o aprofundamento) ou sobre pneus. -são acionadas a ar comprimido. Tanto o movimento da máquina quanto a operação da concha é pneumático. -o tamanho de concha é pequeno (entre 0,15 e 0,6 m 3 ); Overshot loader

110

111 Overshot loader em Shrinkage

112 -a carregadeira sobre trilhos pode limpar galerias de até 4m de largura; as máquinas de maior concha precisam de altura de teto maior ou igual a 3,5m; -os menores equipamentos sobre trilhos necessitam de apenas 1,8m de largura e 1,8m de altura de teto para operarem; -os equipamentos que não atuam sobre trilhos não possuem a restrição de largura máxima de galeria, podendo limpar galerias tão largas quanto o desejado; -overshot loaders pneumáticas não necessitam de ventilação específica para operarem, apenas a necessária ao operador; Overshot loader

113 -Antiga forma de transportar minério; -Equipamento de construção simples, econômico para curtas distâncias de transporte (p. ex. até 150 metros); -Primeiros modelos eram de acionamento pneumático, com guinchos de poucos hp’s de potência movendo um scraper que arrasta minério; SLUSHER/SCRAPER :

114 -Atualmente, o acionamento pode ser pneumático ou elétrico, com potências de até centenas de hp’s; -Aplicações comuns: room-and-pillar, sublevel stoping, cut-and-fill, block caving.

115 Slusher em câmaras-e-pilares: SLUSHER/SCRAPER :

116 Slusher operando no nível de carga de sublevel stoping: SLUSHER/SCRAPER :

117 -Evolução dos slushers Fig.esq.: equipamento com dois guinchos independentes, necessitando de dois operadores; Fig.direita: equipamento com um guincho e um operador apenas. SLUSHER/SCRAPER :

118 -Exemplo de scraper: SLUSHER/SCRAPER :

119 Algumas vantagens dos slushers: -equipamento de baixo custo de aquisição e manutenção, simples e compacto, necessitando pouco desenvolvimento para sua instalação; não requer ventilação específica; -proporciona alta disponibilidade e segurança para operadores, pode ser controlado remotamente; -pela simplicidade de operação, não requer pessoal especializado para atingir produtividade ótima. SLUSHER/SCRAPER :

120 Desvantagens: -é econômico apenas em curtas distâncias de transportes (não maiores que 150 metros); -baixa portabilidade; sua localização na mina costuma ser permanente ou semi-permanente; -a cobertura da área a ser limpa é limitada, exigindo reposicionamento periódico do scraper conforme a situação em que é usado; -visibilidade do operador nem sempre é completa. SLUSHER/SCRAPER :

121 Características físicas dos scrapers: -largura da caçamba: entre 0,5 e 2m; -massa: 200 a 2000 kg; -capacidade: 0,2 a 3 m 3 ; -velocidade de arraste: 0,8 a 1,8 m/s. SLUSHER/SCRAPER :

122 EQUIPAMENTOS DE TRANSPORTE SHUTTLE-CAR : É um veículo sobre pneus para transporte de materiais sólidos em mina subsolo, usado primariamente em minas de carvão. O mecanismo de direção é posicionado lateralmente no veículo e a carga disposta no centro do equipamento.

123 SHUTTLE-CAR

124 -Shuttle-cars podem operar com baterias (muito raramente), diesel ou com alimentação de corrente elétrica alternada (p.ex. 440V); -em minas subsolo de carvão, alimentação elétrica é mais comum; neste caso a energia vem através de um cabo que pode ter entre 150 e 240 metros; -cabo é enrolado automaticamente durante o movimento do shuttle-car por um dispositivo no próprio veículo; -o comprimento de cabo limita o alcance do shuttle-car; SHUTTLE-CAR

125 -nos shuttle-cars a carga é feita por uma extremidade do veículo, enquanto a descarga é feita em outra através de uma calha de altura regulável; -geralmente, o material passa do veículo a um alimentador de correia transportadora; -shuttle-cars trabalham em conjunto com loader ou continuous miner (ver slide a seguir); geralmente 2 shuttle-cars para 1 loader ou 1 continuous miner; SHUTTLE-CAR

126 Operando com minerador contínuo : Operando em conjunto mecanizado :

127 -material bastante fragmentado é o ideal para shuttlecar; -o método de carga e descarga torna rápido o ciclo de operação e dispensa o realce de teto; -Características físicas de shuttle-cars: Altura: 0,7 a 1,3 metros; Comprimento: 7,5 a 8 metros; Capacidade: 3 a 11,5 m 3 ; Potência total(motores de tração + motores de correia): 60 a 140 hp; Massa: 11 a 15 t. SHUTTLE-CAR

128 -Principais fatores na escolha de um shuttle-car: dimensões do veículo e raio de giro; capacidade de carga; granulometria do material; inclinação (grade) da via de transporte; fonte de energia (alimentação diesel ou elétrica); potência de tração (função do grade, resistência ao rolamento, peso total do veículo, velocidade média desejada); **o veículo de maior capacidade e que atende às restrições da mina é a primeira opção. SHUTTLE-CAR

129

130 Exemplo de conjunto de equipamentos usados na mineração subterrânea de carvão: conjunto mecanizado convencional Foram muito populares na mineração de carvão por câmaras e pilares nos USA nas décadas de 60 e 70. Componentes... -parafusadora de teto; -cortadeira; -perfuratriz de face; -loader; -shuttlecar.

131 Ciclo de operações de um conjunto mecanizado convencional... Desmonte com explosivos + limpeza da face com loader e shuttle-cars + parafusamento do teto + corte da face + perfuração + carregamento dos furos com explosivos.

132 Estimativa de produção de um conjunto mecanizado... Dependerá do tempo de realização de cada atividade, do número de equipamentos disponíveis para realizá-las e do número de frentes de serviço disponíveis no turno de trabalho.

133 Exemplo de cálculo de produção de um conjunto mecanizado... Considere um conjunto mecanizado operando com os seguintes elementos: 1 blaster; 1 loader; 2 shuttle-cars; 1 parafusadora de teto; 1 cortadeira (coal cutter); 1 perfuratriz de face.

134 Exemplo... Tempos de realização de atividades (para cada frente): Carregamento da frente, detonação e ventilação = 30 min; Remoção do minério desmontado = 25 min; Parafusamento do teto = 60 min; Corte da camada de carvão = 20 min; Perfuração da face = 20 min.

135 Exemplo... Tempo efetivo de duração do turno de produção = 5 horas (300 minutos); Gargalo de produção = parafusamento de teto. Produção do conjunto mecanizado (número de frentes nas quais realizou-se o ciclo completo de operações no turno) = 300 (min/turno) / 60 (min/frente) = 5 frentes / turno.

136

137 -Os caminhões de mina passaram a ter importância crescente a partir da década de 70, substituindo LHD’s e trens em trajetos de média distância de transporte; -Trucks disponíveis comercialmente apresentam entre 4 e 50 t de capacidade de carga; -Movidos à diesel (grande maioria). Caminhões (trucks) para minas subterrâneas :

138 -Tipos de trucks: tip dumpers, telescoping dumpers, push-plate dumpers. Caminhões (trucks) para minas subterrâneas :

139 Tip dumper:

140 Telescoping dumper: Caminhões (trucks) para minas subterrâneas :

141 Telescoping dumper: Caminhões (trucks) para minas subterrâneas :

142 Push-plate dumper: Caminhões (trucks) para minas subterrâneas :

143 -Tração nos trucks: tração em duas rodas – usada em vias de transporte aprox. planas (inclinação até +/- 12%) e possuindo superfície dura (pode ser molhada mas não escorregadia); tração em quatro rodas – usada em vias de transporte com piores condições (inclinação superior a 12%, superfície mole e escorregadia); Caminhões (trucks) para minas subterrâneas :

144 -Capacidades: tip dumpers – entre 4 e 50 t; telescopic e push-plate – entre 9 e 23 t (a faixa de capacidade é mais limitida e existem menos fabricantes que para tip dumpers). Caminhões (trucks) para minas subterrâneas :

145 - o tip dumper apresenta menores custos de aquisição e manutenção; -LHD’s são equipamentos mais econômicos para curtas distâncias. A partir de determinada distância, trucks são mais vantajosos. De modo similar, quando as distâncias se alongam o transporte sobre trilhos ou correias transportadoras será mais vantajoso que através de trucks. Caminhões (trucks) para minas subterrâneas :

146 -chutes, LHD’s, loaders e continuous miners podem fazer carga de material nos veículos; -Custos de aquisição e operação; LHD’s são muito mais caras (até 2x mais que um truck de mesma capacidade); Trucks têm mais baixo custo de aquisição e instalação que trens ou correias transportadoras. Caminhões (trucks) para minas subterrâneas :

147 -Comparação entre trucks e LHD’s: qual a opção mais vantajosa? A técnica de análise entre trucks e LHD’s consiste em calcular o custo/ton transportada para cada configuração de equipamentos. Nas distâncias mais curtas, a configuração somente com LHD’s produz menor custo/ton. Caminhões (trucks) para minas subterrâneas :

148 -Seleção de trucks: junto com as dimensões do veículo deve-se considerar os espaços para água, energia, ventilação auxiliar e seções livres entre equipamento e galeria; as seções livres têm direta influência na velocidade e segurança do veículo; distância lateral entre máquina e parede da galeria – entre 0,9 e 1,2 metros; Caminhões (trucks) para minas subterrâneas :

149 Caminhões (trucks)... Exemplo de veículo em galeria (Mina Cuiabá – MG/Brasil)

150 -Seleção de trucks: distância vertical entre operador e teto – mínimo de 0,5 m; é comum escolher-se o maior veículo que pode ser acomodado dentro das restrições de espaço das galerias (o ganho com maior produção compensa os maiores custos operacionais e de aquisição); raio de giro deve ser sempre verificado; Caminhões (trucks)...

151 Raio de giro e dimensões de um truck de 20t de capac.:

152 -Seleção de trucks: Como os veículos são geralmente à diesel, ventilação é muito importante e veículos podem ter...  lavadores de gases – reduzem a temperatura das emissões gasosas, coletam partículas de carbono e reduzem emissão de hidrocarbonetos;  condicionadores catalíticos – reduzem em até 90% as emissões de CO e diminuem a emissão de hidrocarbonetos. Há também catalisadores para NOx.  cabines que protegem operadores são opcionais. O uso de cabines com supressão de ruídos e condicionamento de ar está aumentando. Caminhões (trucks) para minas subterrâneas :

153 -Seleção de trucks: A real capacidade de um truck é dada em toneladas. Como a densidade dos materiais de mina varia de local para local (deve-se considerar também empolamento e fator de enchimento) a capacidade volumétrica deve ser adequada para aproveitar ao máxima a cap. de carga (em toneladas). Caminhões (trucks) para minas subterrâneas :

154 -Estimativa de produção: Prod = (Th x L) / (t + Tv) Prod = taxa de produção em t/hora; Th = minutos de operação/hora; L = capac. de carga por ciclo (em toneladas); t = tempo fixo por ciclo (manobra, carga e descarga); Tv = tempo variável para trânsito entre ponto de carga e descarga. Caminhões (trucks) para minas subterrâneas :

155 -Estimativa de produção: Tempo de trânsito variável Tv: -é obtido usando a distância a ser percorrida, velocidade média e “grade” total (resistência ao rolamento + inclinação) da via de transporte; -a velocidade média é extraída de curvas características fornecidas pelo fabricante do equipamento (ver figura a seguir). O fabricante é capaz de especificar curvas de desempenho para veículos cheios, vazios, movendo-se rampa acima ou rampa abaixo. Caminhões (trucks) para minas subterrâneas :

156 Curva característica Trucks :

157 n Tempos variáveis: a curva de desempenho auxilia, mas não inclui vários fatores...  Curvas muito acentuadas reduzem velocidades de tráfego;  Trechos curtos de rodovia impedem desenvolvimento de velocidades mais altas;  Falta de visibilidade  Espaço lateral (clearance) restrito  Design deficiente da mina, sem pontos de passagem para veículos Caminhões (trucks) para minas subterrâneas :

158 Exercício: Usar a curva característica anterior para estimar o tempo de trânsito de um truck que trafega em uma via de 1,5km e inclinação 10%. v = 4,4 mph = 7,1 km/h; T = d/v = 1,5 / 7,1 = 0,21h = 12,7 minutos. Caminhões (trucks) para minas subterrâneas :

159

160 Comparação entre características de truck e LHD: Uma LHD vazia típica tem massa igual a kg e carrega 8200 kg ou 0.4 kg de carga por kg de massa do equipamento vazio. Um truck típico tem massa de kg e transporta até kg, ou 1.29 kg de carga por kg de truck vazio. Em termos gerais, um truck pode transportar material até uma distância 3 vezes maior que uma LHD pelo mesmo custo/tonelada de manutenção e operação.

161

162 EQUIPAMENTOS DE TRANSPORTE TRANSPORTE SOBRE TRILHOS : Principal aplicação do transporte sobre trilhos: transportar minério das frentes de lavra (ou proximidades) até um shaft ou planta de beneficiamento; Razão básica de se escolher o transporte sobre trilhos: -necessidade de alta produção (p.ex. > 5Mt/a) e longa distância de transporte.

163 TRANSPORTE SOBRE TRILHOS : Vantagens do transporte sobre trilhos: alta capacidade de escoamento de minério; flexibilidade (uso para minério + suprimentos + pessoal), longa vida útil, segurança, baixos custos operacionais e de manutenção, alta disponibilidade ( > 85% do tempo total; trucks diesel atingem 50-75% do tempo total ). Desvantagens: altos investimentos iniciais, altos custos de instalação.

164 TRANSPORTE SOBRE TRILHOS : Condições do corpo de minério: -grandes corpos de minério são mais adequados, com instalações servindo a poucas e grandes áreas; -corpos pouco espessos, disseminados, com produção vinda de diferentes cotas, não são indicados; -inclinação de transporte > 6% favorece veículos sobre pneus; longas distâncias favorecem trilhos; Sistema de carregamento de vagonetas por chutes é muito eficiente.

165 TRANSPORTE SOBRE TRILHOS : Tipos de locomotivas: classificadas de acordo com sua fonte de força. Energia elétrica; Diesel.

166 TRANSPORTE SOBRE TRILHOS : Tipos de locomotivas: classificadas de acordo com sua fonte de força. Energia elétrica: Trolley – recebe energia elétrica de fonte externa; à bateria – energia acumulada em baterias próprias; trolley/bateria – combinação de fontes de energia.

167 TRANSPORTE SOBRE TRILHOS : Diesel: Modelos diesel oferecem máxima utilização do equipamento, mas com emissão de gases e necessidade de ventilação.

168 TRANSPORTE SOBRE TRILHOS : Massa de locomotivas disponíveis: 1 t a 50 t. Considerações econômicas: o transporte sobre trilhos, muito usado antigamente, vem sendo substituído por correias transportadoras e veículos sobre pneus;

169 TRANSPORTE SOBRE TRILHOS : Considerações econômicas: Sobre trilhos, o esforço para mover a carga é muito menor... Trens podem transportar em distâncias até 3 vezes maiores que trucks pelo mesmo custo de operação e manutenção por tonelada. As vias de transporte devem ser aproximadamente horizontais e com poucos meandros. Alta capacidade de transporte pode ser obtida mesmo em galerias de pequena seção.

170 TRANSPORTE SOBRE TRILHOS : Exemplos de minas que usam sistemas de transporte sobre trilhos: - Kiruna mine (LKAB, Suécia) Mt/a; - El Teniente mine (Codelco, Chile) Mt/a; - Olympic Dam (BHP Billiton, Austrália)... 8 Mt/a.

171

172 Transporte de sólidos por correias transportadoras Usadas em longas vias de transporte (grandes distâncias), requerem alto investimento e permitem alta capacidade de produção, com os mais baixos custos de operação e manutenção por tonelada. Outras características: -necessitam de ajuste de granulometria (britagem) do material, galerias retilíneas e inclinações moderadas; -muito usadas em minas de carvão; -alta disponibilidade.

173 Correia transportadora de subsolo – mina de carvão (Carb. Metropolitana-SC)

174 Características da correia transportadora de subsolo... Estrutura tubular, seções de 3,0 metros, montagem no piso da galeria; 1.0 m de largura, comprimento total padronizado de 500 m, capacidade nominal de 600 t/h e velocidade de 2,36 m/s. A correia compõem-se de cabeça motora formada por braço articulado, redutor, acoplamento hidráulico e dois motores de 55 kW; tensor motorizado horizontal com 10 kW; e cauda com rolo. Projeto e construção específicos para utilização no subsolo, com altura de 0,85m, desmontável em peças de tamanho e peso adequados, utilização e desmontagem em espaços reduzidos (altura e largura de galerias = 2.5 x 6m).

175 Correia transportadora de subsolo

176 Alimentador de correia transportadora de subsolo com sistema de britagem acoplado:

177 Alimentador de correia transportadora de subsolo

178 Características de um alimentador de correia transportadora de subsolo: Fabricante - The W. R. Stamler Corporation, USA -montado sobre esteiras -dimensões: comprimento 9,45 m, largura 3,02 m, altura 1,14 m -peso do alimentador = kg -acionado por motor elétrico de 125 HP, 440 V, AC, 60 ciclos -velocidade de deslocamento = 0,7 km/h; capacidade de 13,4 m 3. Velocidade da corrente de alimentação da carga é 22,9 m/min.

179 Comparações entre opções de transporte de minério ( extraído de Hartman, Introd. Min. Eng.,1987,cap.4 ): Tipo de transporte DistânciaInclinação(graus) Média Máx. Trens (trilhos)ilimitada 2 3 Truck, Shuttle car 150 – 1500m 8 12 Slusher30 – 90m LHD90 – 600m 8 12 Correia Transportadora 0,3 – 8km 17 20

180

181 Outros equipamentos de mina subterrânea -perfuratriz de teto (roof bolter) -cortadeira (coal cutter) -dispositivos pneumáticos de carregamento de explosivos -macacos hidráulicos

182 Cortadeira Usada para abrir uma face livre na camada de carvão; -ilustrações a seguir: cortadeira sobre pneus Joy Manufacturing Co., USA, modelo 15 RU–6BH, Universal Cutting Machine; largura 122” (3,12 m), altura 41” (1,04 m); 20 t de peso, acionada por motores elétricos de 230 HP e 65 HP (bomba hidráulica), em 440 V; lança de 3,35 m.

183 Cortadeira

184 Perfuratriz de teto (roof bolter) -usada para colocar os parafusos de teto, responsáveis pelo escoramento da galeria; -ilustração: perfuratriz Atlas Copco do Brasil modelo Boomer H200, roto–percussiva, hidráulica e montada sobre pneus; peso = 8 t; acionamento por motor elétrico de 60 HP; fura por rotação ou impacto (percussão).

185 Perfuratriz de teto

186 Macacos hidráulicos para suporte de teto na face de Longwall Dois tipos principais: chocks – usado para suporte na face quando o teto é mais duro e competente; shields – usado quando os estratos do teto são mais macios e incompetentes. O custo inicial é maior, porém são mais flexíveis quanto às condições geológicas de uso e apresentam custos de manutenção mais baixos.

187 Macacos hidráulicos... (ver vídeo DBT-Strebtechnik-E.mpg)

188


Carregar ppt "Equipamentos usados na mineração subterrânea (UFRGS/DEMIN - material de divulgação interna)"

Apresentações semelhantes


Anúncios Google