Estudo de danos em pilares de carvão provocados pelo desmonte com explosivo

O dimensionamento de pilares em minas de carvão é fortemente influenciado pelas condições geomecânicas do depósito mineral e pelo método de lavra utilizado. No desmonte de rochas com utilização de explosivos, os danos provocados podem ser significativos e influenciar diretamente no dimensionamento e segurança dos pilares. Essa dissertação tem como meta estudar os danos nos pilares provocados pelo desmonte com explosivos em camadas de carvão tendo como hipótese de estudo que os danos no pilares diminuem em profundidade no interior do pilar, devendo ocorrer aumento na integridade da rocha desde as bordas até o núcleo do pilar. A validade da hipótese de estudo foi vericada em testemunhos de rocha obtidos por sondagem horizontal, nos quais foram feitos ensaios de resistência (carga pontual, tração (brasileiro), compressão uniaxial), ensaios de medição de velocidade ultrasônica e de velocidade de partícula (medição de vibração), além da descrição detalhada dos pedaços de testemunhos com a técnica de avaliação da integridade do maciço denominada . RQD Com a única excessão do ensaio de carga pontual, as outras técnicas utilizadas forneceram resultados úteis e indispensáveis aos cálculos que se fizeram a partir dos parâmetros obtidos com o RQD e vibração (as duas técnicas consideradas fundamentais na dissertação). Nessa dissertação, ficou comprovada a hipótese de estudo e o dano no pilar foi dividido em zonas de rocha com índices de fraturamento decrescente no sentido do núcleo do pilar: uma primeira zona com fragmentação intensa por compressão e duas outras, seguintes, fraturadas por cisalhamento, efeito das ondas sísmicas da detonação do explosivo. Os resultados obtidos nessa dissertação mostraram que os danos no pilar podem ser bem avaliados, que existem zonas distintas de fragmentação, as quais podem ser incorporadas no dimensionamento de pilares. As técnicas utilizadas ( RQD e vibração) foram eficientes na determinação dos danos provocados pelo explosivo, sendo, no entanto, necessário a introdução de modificações na padronização dos ensaios para melhor adaptá-los às condições de amostragem de campo.

Abordagem probabilística em um modelo de programação linear aplicado ao planejamento mineiro

Neste trabalho é discutido o impacto causado pelos parâmetros de processo com comportamento estocástico em um modelo de otimização, aplicado ao planejamento mineiro. Com base em um estudo de caso real, construiu-se um modelo matemático representando o processo produtivo associado à mineração, beneficiamento e comercialização de carvão mineral. Este modelo foi otimizado com a técnica de programação linear, sendo a solução ótima perturbada pelo comportamento estocástico de um dos principais parâmetros envolvidos no processo produtivo. A análise dos resultados permitiu avaliar o risco associado à decisão ótima, sendo com isto proposta uma metodologia para avaliação do risco operacional.

Mineração e a questão ambiental : estudo do caso da mina de carvão de Candiota-RS

As grandes reservas de carvão existentes no Estado do Rio Grande do Sul e as crescentes necessidades energéticas do país estabelecem o cenário para um incremento no aproveitamento deste bem mineral. A presente pesquisa trata-se de um estudo de caso abordando o processo de recuperação ambiental de áreas mineradas na mina de carvão da Companhia Riograndense de Mineração, em Candiota, RS, através do levantamento da atual situação ambiental e dos impactos causados pelo empreendimento, além de procurar identificar as percepções que a empresa e a comunidade têm do atual desempenho ambiental da mineração. Os resultados visam amostrar tendências comportamentais que podem contribuir para o estabelecimento de políticas e ações no sentido de melhorar o relacionamento entre a mineração e a comunidade onde está inserida. Por fim, são apresentadas recomendações para a empresa, a partir dos dados levantados em campo, bem como sugestões para futuros trabalhos nesta área.

Avaliação de metais na água, no sedimento e nos peixes da lagoa Azul, formada por lavra de mineração de carvão a céu aberto, Siderópolis-SC

Entre maio de 2001 e janeiro de 2002, foram realizadas coletas sazonais na lagoa Azul, Siderópolis, SC. Esta lagoa formou-se por lavra de mineração de carvão a céu aberto desativada. Foram avaliadas as concentrações de Cr, Mn, Ni, Zn e Fe na água e no sedimento. Estes metais, exceto o Fe, foram também analisados no músculo e no fígado das espécies dos peixes Oreochromis niloticus (tilápia) e Geophagus brasiliensis (acará). O objetivo foi avaliar a qualidade da lagoa, bem como, das espécies de peixes predominantes, devido a preocupação quanto ao consumo potencial das mesmas pela população do entorno. As análises do sedimento, quando comparada a locais não contaminados, indicam concentração elevada para Fe, Mn, Cr e Zn. No compartimento água as concentrações de Fe, Mn e Ni estão acima do estabelecido para a classe 2 da Resolução CONAMA 20/86. Conforme análise estatística, em ambos os compartimentos abióticos ocorrem diferenças significativas entre os 4 pontos amostrados, porém diferença sazonal ocorre somente para o compartimento água. O conteúdo de metais em peixes não apresenta diferença significativa entre as espécies analisadas, todavia entre os diferentes tecidos analisados, o fígado apresentou a maior concentração em ambas as espécies. Através das análises do músculo (parte comestível), foi possível avaliar o risco à saúde humana. Segundo a estimativa da ingestão diária, os peixes analisados não propiciam risco aparente de contaminação à população do entorno, conforme os critérios adotados para o teor dos metais avaliados.

Caracterização e gênese de solos construídos após mineração de carvão na mina Boa Vista, município de Minas do Leão, RS

A mineração de carvão em lavra a céu aberto provoca a mistura dos materiais sobrejacentes ao carvão e que são, posteriormente, utilizados no preenchimento das cavas mineradas. O processo de construção dos solos e a mistura podem ocasionar problemas ambientais pelas alterações quimicas e fisicas provocadas nos solos construidos. A fimde comparar solos construidos de diferentes idades, caracterizou-se a coluna geológica. o ~Io natural originale solos construidos de 2 anos e de 24 anos da mina de carvão Boa Vista, no Municípiode Minas do Leão, RS. A descrição morfológicado perfil do solo e as análises quimicas e fisicas demonstram que os solos construidos apresentam sérias limitações físicas, impedindo o desenvolvimento normal da vegetação. Ademais. diferenças quimicas entre os perfis de diferentes idades originam-se principalmente da utilização de materiais geológicos e processos de construção distintos, do que pelos processos pedogenéticos. Quanto à evolução temporal dos solos construidos, observou-se que está fortemente caracterizada pela intemperização acido-sulfatada, intensificando-se na sub-área mais antiga. O potencial de acidificação e o potencial de neutralização determínados na coluna geológica indicam a existência de camadas com alto potencial gerador de Drenagem Ácida de Minas, recomendando-se o cuidado na deposição final destas camadas. Os resultados deste estudo indicam que as propriedades químicas e fisicas determinadas nos solos construidos servem como indicadores para o monitoramentode áreas construídas,visando a prevenção de danos ambientais.

Modelamento geomecânico para o dimensionamento de pilares de carvão

O dimensionamento de pilares em mineração de carvão, no Brasil, sempre foi considerado conservativo em relação às metodologias e características das camadas que estava sendo lavrada. Torna-se necessário reverter o status-quo existente nesse tema para que a atividade de mineração em carvão se torne mais lucrativa e segura ao mesmo tempo. Problemas geomecânicos, que causaram acidentes fatais, diminuição das reservas de carvão, alto custo de extração e baixa recuperação na lavra são decorrentes ao baixo conhecimento do comportamento geomecânico do maciço rochoso e das metodologias de modelamento geomecânicos. Esse trabalho propõe uma nova técnologia de mapeamento geomecânico e caracterização geomecânica para determinar parâmetros geomecânicos das rochas que formam o sistema piso-pilarteto de uma camada de carvão. O dimensionamento de pilares, então, deve ser baseado nessas informações que alimentam um modelo geomecânico que utiliza métodos numéricos para solucionálos. Dentro do processo de aquisição de informações geomecânicas são propostos novos métodos de mapeamento geomecânico por janela amostral e o cálculo dos índices espaçamento médio e freqüência de descontinuidades. Baseado nas características quantitativas das descontinuidades é proposto o cálculo do RQD* (Rock Quality Designation teórico) para a camada de carvão com base na função de distribuição que se ajusta ao histograma de distribuição do espaçamento de descontinuidades. Esse procedimento refletiu melhor a qualidade do maciço rochoso, baseado no índice RMR (Rock Mass Rating). Considerando-se a qualidade do maciço rochoso e utilizando critérios de rupturas empíricos, foram estimados os parâmetros geomecânicos das rochas que alimentaram os modelos geomecânicos.(Continua)_ Foram gerados modelos numéricos para simular situações reais encontradas na camada Bonito em Santa Catarina e propor um novo paradigma para dimensionamento de pilares, baseado em simulação numérica, considerando todo o entorno do pilar, compreendendo o sistema piso-pilarteto. Os resultados desses modelos são comparados com o monitoramento das deformações dos pilares para confrontar as simulações numéricas com o comportamento geomecânico do maciço insitu. Os resultados apresentaram grande qualidade e concordância com o comportamento dos pilares apresentados no monitoramento das deformações, provando que a metodologia proposta aqui pode ser utilizada em futuros projetos de dimensionamento de pilares.

Incorporação de dados geomecânicos em projetos de suporte de teto em mina subterrânea de carvão

o estado de Santa Catarina é responsável por 50% da produção nacional de carvão. A produção de carvão nas carboníferas da região de Criciúma - SC ocorre por meio de mineração subterrânea, utilizando o método de câmaras e pilares. Os sistemas de suportes de teto em mina subterrânea de carvão têm apresentado notáveis mudanças no seu desenvolvimento ao longo da história. Para tanto, atualmente existe uma ampla gama de tipos de suportes ou mecanismos de sustentação. O teto das minas de carvão é composto de rochas sedimentares as quais variam em espessura e em extensão lateral. Além disso, essas rochas apresentam resistência variada e características estruturais distintas. Contudo, o padrão de sustentação geralmente é o mesmo, independente da qualidade do maciço. Esse estudo buscou verificar se o padrão de suporte de teto atualmente empregado na Mina Barro Branco, apresenta-se adequado às distintas condições geológicas e geomecânicas do maciço rochoso que compõe o teto imediato da mina. Para este fim, o teto imediato foi avaliado ao longo de várias seções da mina e as informações foram usadas para classificar o maciço em zonas de acordo com o sistema Coal Mine Roof Rating (CMRR) proposto pelo U.S. Bureauof Minesem 1994. Diferentes índices de CMRRforam identificados e então considerados para definir a largura máxima nos cruzamentos, o comprimentoe a capacidadede carregamento dos parafusos de teto. Estatísticas da mina revelam que caimentos de teto acorreram quando as dimensões e o padrão de suporte empregado estão aquém do mínimo recomendado pelo CMRR. Esta metodologiaprovou ser adequada, minimizando os riscosde ruptura de teto e predizendoo tipo de suporte mais apropriadoa ser empregado às várias zonas dentro do depósito. Estes resultados preliminares devem ser validados em diferentes locais da mina e ajustes secundários devem ser implementados no método principalmente devido ao uso de explosivos no desmonte das rochas.

Estudo da associação de elementos traços com a fração orgânica e inorgânica do carvão do leão

O presente trabalho refere-se à determinação dos elementos cobre, chumbo, zinco, cobalto, níquel, cromo, vanádio e manganês no carvão da Mina do Leão, com o objetivo de verificar a distribuição e ocorrência dos mesmos, com ênfase ao estudo da associação com as frações orgânica e inorgânica do carvão. O estudo da associação revelou que o cobre, cobalto, níquel, cromo e vanádio, estão associados à fração orgânica do carvão. O chumbo e o zinco, estão predominantemente associados a fração orgânica, contudo, para altos teores de cinzas, verifica-se também associação com a fração inorgânica. O manganês, está dominantemente associado à fração inorgânica.

Determinação dos parâmetros de fluidização do carvão de charqueadas a temperatura ambiente

Foi construído um equipamento que possibilitou a determinação dos parâmetros de fluidização de amostras de granulometrias simples e de misturas binárias, de carvão de Charqueadas com granulonetrias entre 9 e 28 malhas (mesh number), à temperatura ambiente, tendo-se obtido uma correlação para o cálculo da velocidade mínima de fluidização em função do diâmetro das partículas.

Estudo de pelotização e briquetagem de finos de carvão mineral

O aumento da produção de carvão previsto para os próximos anos nas minas da CRM localizadas em Leão, Butiá, RS, originará uma considerável quantidade de finos beneficiados por ciclonagem autôgena. Estes finos caracterizam-se pelos seus altos teores de umidade e granulometria <1 mm o que onera e dificulta os processos de manuseio, estocagem e transporte. O presente estudo visa à análise comparativa dos processos de aglomeração, a briquetagem e a pelotização com o objetivo de obter um produto com melhores características de comercialização do que o atual. As principais variáveis estudadas na aglomeração por briquetagem foram: teor de umidade, tipo e concentração de agente ligante, relação massa/volume de carvão, tempo e pressão de moldagem. Os melhores resultados em termos de resistência à compressão, foram obtidos utilizando um resíduo de refinaria de petróleo - REVAC - como ligante numa concentração de 10% em peso, uma temperatura de cura de 120° C, um tempo de moldagem de 0,5 minutos e uma pressão de compactação entre 150 e 250 kgf/cm². A pelotização foi estudada utilizando um tambor e um disco de laboratório e as principais variáveis estudadas foram: umidade da alimentação, tipo e concentração de agente ligante, temperatura de cura e outras. Os melhores resultados foram obtidos utilizando como ligante MOGUL (amido de milho pré-gelatinizado em pó) numa concentração de 5% em peso, uma faixa de umidade ótima entre 30 e 40%, uma inclinação do disco entre 45 e 51° e uma temperatura de cura de 80 e 100°C. Os resultados obtidos para ambos os carvões (CE 5900 e CE 4700) são discutidos em termos dos diversos fenômenos que ocorrem na interface carvão-solução-ligante e algumas considerações econômicas são apresentadas.

Aproveitamento de cinza de carvão mineral na agricultura

A grande quantidade de cinza gerada pela queima de carvão mineral e a necessidade de redução de emissões sulfurosas advindas dessa queima, fazem com que se busquem alternativas para diminuir essas emissões, assim como para a utilização racional dessa cinza. Com o objetivo de avaliar a viabilidade de utilizar cinzas sulfatada e não sulfatada como fertilizante e corretivo da acidez do solo, foram conduzidos experimentos em laboratório e em casa de vegetação, com um solo Podzólico Vermelho Amarelo e solo regenerado de mina de carvão, usando como planta teste feijão - Phaseolus vulgaris L. . A cinza não sulfatada e não intemperizada produzida pela UTPM, quando aplicada ao solo, não corrigiu sua acidez, mas aumentou a resistência do feijão à antracnose e, quando aplicada com adubação, aumentou o rendimento da cultura. As cinzas sulfatadas resultantes de processo de dessulfuração produzidas em plantas pilotos da URCAMP e da CIENTEC foram eficientes para a correção da acidez do solo, tendo uma equivalência em carbonato de cálcio de 3,75 % e 16,8 %, respectivamente. A cinza CIENTEC aplicada ao solo ( 20, 40 e 80 t ha-1 ) aumentou a absorção de S, Mg, Ca e N, diminuiu a de Ni, Mn, Cu e Zn e não influenciou a absorção de B pelas plantas, enquanto a cinza UTPM não intemperizada ( 40, 80 e 160 t ha-1 ) aumentou a absorção de B e S e diminuiu a de Mn, sendo que a absorção de Cd, Cr e Pb não foi afetada pelas doses dessas cinzas.

Desenvolvimento de um novo protocolo de amostragem de carvão mineral

As discrepâncias nos resultados de análises de materiais informados tanto pelo produtor quanto pelo consumidor são um problema comum na maioria das indústrias. Os contratos comerciais na indústria mineral normalmente penalizam o produtor quando uma determinada caraterística do minério exceder os limites estabelecidos. As diferenças nos resultados de análise são devidas a muitas formas de erro. Contratos rígidos impõem ao minerador o emprego de um rigoroso programa de controle de qualidade e nestas situações a amostragem possui um papel fundamental. Esta tese tem por objetivo propor um novo protocolo de amostragem e preparação de amostras que garanta a representatividade desejada pelas partes, produtor e consumidor. O estudo inicia fazendo-se uma abordagem qualitativa da amostragem, sendo enfocados os conceitos de representatividade e amostragem probabilística. É feita uma apresentação dos tipos de erros existentes em um protocolo amostral e são apresentados exemplos de problemas que ocorrem devido à falta de cuidado no dimensionamento e operação de amostradores e durante o processo de preparação da amostra. A seguir, é efetuada uma abordagem quantitativa da amostragem onde é apresentado o equacionamento matemático da teoria da amostragem de Gy. Tendo em vista as diferenças de resultados que usualmente ocorrem entre laboratórios é introduzida uma metodolo gia para a verificação da equidade destas determinações através do estudo de alguns casos. A definição do novo protocolo de amostragem foi baseada na teoria da amostragem de Gy. Para tanto, foi realizado o estudo de quatro casos com a finalidade de confirmar os princípios mais importantes da teoria da amostragem Nos ensaios foram realizadas a medição do erro total da amostragem em pilha e a verificação da existência de significância estatística deste erro em relação à disposição do carvão no depósito, foi realizada a verificação da significância do erro total na amostragem mecânica probabilística, a verificação das etapas mais críticas do processo de preparação de amostras, a determinação do erro de integração dos vários tipos de carvões testados e foi verificada a aplicabilidade da análise variográfica para a determinação do erro de integração. Os resultados encontrados mostraram a validade dos conceitos empregados pela teoria da amostragem e indicaram a impropriedade das normas brasileiras de amostragem e preparação de carvão, NBR 8291 e 8292, para garantir a representatividade da caracterização de um determinado lote de carvão. É proposto um novo protocolo de amostragem de carvão mineral, o qual leva em consideração a variabilidade das partículas componentes do lote e as formas de amostragem e preparação da amostra. Conclui-se que é possível dimensionar um sistema de controle de qualidade do carvão que seja capaz de estimar a precisão desejada e que garanta a representatividade do resultado acordada entre as partes. Por fim, é sugerida a modificação das normas brasileiras existentes.

Avaliação de ferramentas de mineração de dados como fonte de dados relevantes para a tomada de decisão : aplicação na rede Unidão de supermercados, São Leopoldo-RS

Esta pesquisa tem como tema a avaliação de ferramentas de mineração de dados disponíveis no mercado, de acordo com um site de descoberta do conhecimento, chamado Kdnuggets (http://www.kdnuggets.com). A escolha deste tema justifica-se pelo fato de tratar-se de uma nova tecnologia de informação que vem disponibilizando diversas ferramentas com grandes promessas e altos investimentos, mas que, por outro lado, ainda não é amplamente utilizada pelos tomadores de decisão das organizações. Uma das promessas desta tecnologia é vasculhar grandes bases de dados em busca de informações relevantes e desconhecidas e que não poderiam ser obtidas através de sistemas chamados convencionais. Neste contexto, realizar uma avaliação de algumas destas ferramentas pode auxiliar a estes decisores quanto à veracidade daquilo que é prometido sem ter de investir antes de estar seguro do cumprimento de tais promessas. O foco da pesquisa é avaliar sistemas que permitem a realização da análise de cesta de supermercado (market basket analysis) utilizando bases de dados reais de uma rede de supermercados. Os seus objetivos são: avaliar ferramentas de mineração de dados como fonte de informações relevantes para a tomada de decisão; identificar, através da revisão de literatura, as promessas da tecnologia e verificar se tais promessas são cumpridas pelas ferramentas; identificar e caracterizar ferramentas de mineração de dados disponíveis no mercado e comparar os tipos de resultados gerados pelas diferentes ferramentas e relatar problemas encontrados durante a aplicação destas ferramentas. O desenvolvimento do trabalho segue o método estudo de caso múltiplo: os dados foram coletados a partir da aplicação das ferramentas às bases de dados e da entrevista com tomadores de decisão da empresa. Foram seguidos procedimentos já utilizados de avaliação de sistemas para a realização desta pesquisa. A partir da análise dos dados coletados, pôde-se conhecer alguns problemas apresentados pelas ferramentas e concluiu-se que as ferramentas, que foram utilizadas neste trabalho, não estão prontas para serem disponibilizadas no mercado.