Tecnologias novas na lavra de rochas ornamentais subterranea

Tecnologias novas na lavra de rochas ornamentais subterranea

Tecnologias novas na lavra de rochas ornamentais

 As rochas ornamentais, em muitos casos, tem sido extraídas e beneficiadas por processos manuais lembrando garimpos, no que se refere ao desrespeito à legislação lato sensu, ao mal aproveitamento das reservas, à não segurança do trabalho, ao não recolhimento dos impostos.

 Certas rochas, por alteração superficial de seus minerais, tornam-se amarelas e a indústria de beneficiamento acostumou-se a trabalhar com blocos de granitos "tipo juparaná". Hoje claramente vê-se que esta linha de desenvolvimento já não se aplica por ação e proibição dos órgãos de meio

ambiente nas lavras e por esgotamento dos matacões lavráveis a céu aberto. Sendo assim estão se justificando, por razões econômicas e ambientais, tecnologias novas que permitam minimizar o impacto ambiental da lavra e do beneficiamento das rochas ornamentais mas também otimizar o aproveitamento das reservas destas rochas abolindo então lavras predatórias.

 Das tecnologias novas, que deverão ter sua importância relativa aumentada no próximo futuro destacamos duas que nos parecem mais propícias para serem tecnologicamente adaptadas e desenvolvidas: A lavra subterrânea e O corte de rochas graníticas com jato d'água sem abrasivos.

 Lavra Subterrânea

 Tal modelo de lavra não está culturalmente associado à industria mineral do Brasil. Isto se explica pelo fato das grandes jazidas minerais brasileiras serem jazidas na zona de intemperismo, et pour cause, visto que este fenômeno de alteração superficial é freqüentemente o próprio formador da jazida. Citaria como exemplo as jazidas de bauxita (alumínio), às de nióbio, às de anatásio (titânio), as de ferro, todas de dimensões enormes na escala planetária e que aportam as maiores quantidades dos minérios que o Brasil utiliza e/ou exporta. A exceção são as jazidas de ouro que iniciaram sua produção em subterrâneo a partir do começo do século XIX, em Minas Gerais e motivaram mais tarde a instalação da Escola de Minas de Ouro Preto.

 Outros países americanos têm culturas diferentes, como o Chile por exemplo, onde ocorrem numerosas jazidas de cobre porfírico, lavradas em parte a céu aberto, mas em grande parte em subterrâneo. Estas jazidas permitiram o desenvolvimento de metodologias de lavra especiais, só cabíveis neste tipo específico. É o caso do assim chamado "Block Caving", método no qual isola-se um enorme paralelepípedo da jazida, que fica preso ao maciço mineralizado por apenas uma face vertical. Finalmente descalça-se a base deste bloco, e ele se rompe pelo próprio peso, sem explosivos. Vê-se facilmente que esta metodologia exige enorme preparação e planificação, e portanto técnicos experimentados, sendo totalmente vedada a improvisação.

 Falar em lavra subterrânea de rochas ornamentais no Brasil provoca imediatamente repulsa por desconhecimento das metodologias implicadas e a frase que mais se houve, geralmente dita de chofre, é: isto é muito caro! A velocidade desta análise se deve ao desconhecimento desta metodologia e que, repetindo, não está culturalmente associada ao Brasil.

 Esquece-se geralmente que do ponto de vista de mineração a lavra implica em extrair duas coisas: o minério e o estéril e que em conseqüência, ao custo de extração de uma tonelada de minério a céu aberto, deve-se acrescer o custo do estéril que o capea. Este estéril ocasiona, além do seu próprio custo de extração, um custo, as vezes ainda não levado em conta nas lavras improvisadas, que é o custo ambiental. Este custo ultrapassou já nas últimas décadas do século XX da categoria de custo marginal, mas no século XXI está se tornando cada vez mais proibitivo pois em país nenhum aceita-se a destruição da superfície para facilitar os trabalhos de mineração sem que para isto haja projetos e orçamentos para reconstituir a superfície primitiva, incluindo em certos casos, as formas do relevo original. Isto ocasiona não apenas custos mais elevados mas em muitos casos impedimentos legais.

 Esta conscientização ambiental está na cabeça de todo os especialistas envolvidos e é um fenômeno atual e sem retorno.

 Faz-se necessário portanto ao avaliar uma jazida, analisar os métodos de lavra aplicáveis, a localização das áreas de bota-fora, o aproveitamento da jazida pelo método de lavra selecionado. Nestas condições a lavra subterrânea tem inegáveis vantagens e terá seu lugar na tecnologia de extração de rochas ornamentais. Os estudos devem ser feitos, caso a caso, jazida a jazida, não existindo regras gerais aplicáveis.

 Lavra Subterrânea de Rochas Ornamentais

 A progressiva ampliação da urbanização na periferia das cidades brasileiras, dificulta ou mesmo impede a extração de rochas ornamentais a céu aberto nestas áreas por provocar ruídos, poeiras e projeção de pedras nas proximidades de habitações. Pela mesma razão a movimentação de terra e de solos também provoca danos na superfície, principalmente na época de chuvas tropicais. O trânsito de máquinas pesadas também é incompatível com a atividade familiar.

 A atuação dos órgãos de meio ambiente resolveu estes problemas no Rio de Janeiro, simplesmente vetando tal extração, inclusive em áreas de rochas nobres e valorizadas, e obrigou o fechamento de pedreiras dentro das áreas urbanas ou mesmo suburbanas, em processo progressivo e sem retorno. Exemplo clássico, no município do Rio de Janeiro, é o das lavras de granito Preto Tijuca, todas paralisadas, mesmo se tratando de material de elevada demanda e valor elevado.

 A própria extração em pedreira a céu aberto a partir de um certo ponto, não pode prosseguir de forma econômica pela elevação dos custos de extração, devido ao aumento da relação estéril (capeamento) : minério (rocha sã).

 Os fatores, acima enumerados, levam a considerar a extração de rochas ornamentais em lavra subterrânea como solução não apenas, e em muitos casos a única viável, mas também econômica.

 A capa da revista Rochas de Qualidade de Maio/Junho de 2000 apresenta frente de lavra em subterrâneo do quartzito Azul Macaúbas, no município de mesmo nome na Bahia. A lavra subterrânea de rochas ornamentais não é uma idéia nova a ser discutida: é antes uma tendência. As oposições a esta metodologia são devidas ao desconhecimento geral sobre mineração subterrânea, pois no caso do céu aberto, qualquer pessoa pode alugar um trator e empurrar matacões para um lado ou para outro. O subterrâneo exige conhecimento muito específico e o chamado "bom senso" já não se adapta.

 Os edifícios de cor creme da cidade de Paris foram construídos a partir de blocos extraídos do subsolo destes mesmos edifícios, minimizando o seu custo de transporte. As galerias de águas pluviais e de esgotos se aproveitariam mais tarde das cavidades e salões derivados da lavra destas pedreiras e da mesma forma, o Metrô de Paris e as catacumbas.

 Critérios para planejamento de lavra subterrânea de rochas ornamentais

  O desenvolvimento de um projeto de extração de rocha ornamental em subterrâneo pode ser resultado de uma das seguintes situações:

 -        Reativação de uma antiga pedreira subterrânea;

-        Abertura de uma nova frente de lavra;

-        Prosseguimento em subterrâneo a partir de uma pedreira existente a céu aberto.

 Neste último caso a justificativa pode ser técnica, pela dificuldade de rebaixar a plataforma de operação ou recuar as frentes de trabalho, de segurança, pela estabilidade de paredes verticais, ou para contornar problemas legais, devido a posturas municipais ou autorizações necessárias de pedreiras adjacentes.

 A transferência da operação para subterrâneo exige investimentos em novas máquinas e equipamentos pois os existentes para céu aberto podem não ser aproveitáveis em subsolo, pela diminuição do espaço para manobras, ou pela emissão de fumaça e de poeiras.

 Adicionalmente surgem problemas relacionados à estabilidade de câmaras e pilares pois as escavações em subsolo devem ser auto sustentáveis para minimizar eventuais custos de escoramento ou consolidação. Por razões óbvias, as pedreiras a céu aberto foram à época abertas em áreas pouco fraturadas. Isto leva a superestimar a estabilidade de câmaras largas projetadas em áreas contíguas à antiga lavra a céu aberto.

 Aspectos Econômicos

 Em termos econômicos a mineração subterrânea é muito diferente da extração em pedreira a céu aberto vez que exige investimentos iniciais mais significativos, não apenas em máquinas e equipamentos mas também em levantamentos prévios à implantação do layout da mina.

 Com relação aos custos de produção eles são muito variáveis dependendo de inúmeras situações, favoráveis ou desfavoráveis, encontráveis em subsolo ou a céu aberto. Eles são influenciados principalmente pela dureza do material extraído, pela escala de produção e pela necessidade de preparação da lavra para remoção dos blocos.

 As características do material influenciam a escolha dos equipamentos e portanto os investimentos iniciais e também o consumo, em energia e em ferramentas de corte. O elevado custo de produção do mármore de Carrara é devido ao baixo rendimento dos blocos. De maneira geral minerar em subterrâneo, implica em custos mais elevados do que minerar a céu aberto. Isto se deve essencialmente ao fato de que a preparação e o traçado dos blocos de lavra em subsolo requeiram tempos mais longos do que a céu aberto. Entretanto extrapolar afirmando que a lavra subterrânea é menos rentável do que aquela a céu aberto não é forçosamente correto pois algumas despesas onerosas presentes no caso do céu aberto são minimizadas em subterrâneo como as que se referem à remoção de capeamento, como é óbvio, mas também de construção de estradas de acesso e preparação de bota-fora, muito mais importantes a céu aberto do que em subterrâneo, quando é possível, além do mais, a utilização ou reutilização de escavações da mina para tais propósitos.

 Um dos fatores determinantes para a decisão de passar para subterrâneo é a proteção do meio ambiente e a conservação das formas do relevo, haja visto a preocupação conservacionista atual, com a conseqüente emissão de normas ambientais protegendo escarpas, parques e reservas naturais. Isto praticamente vetou a abertura de pedreiras culminantes, desenvolvidas a partir do alto das elevações.

 Estas restrições incentivam a operação subterrânea; mas é necessário o estudo da estabilidade das cavidades subterrâneas em conexão com a eventual subsidência da superfície. Outros problemas surgem ao se criar acessos aos túneis, por infiltração de água, e necessidade de efetuar ventilação das áreas de trabalho.

 Os métodos para criar escavações subterrâneas não lavram totalmente a jazida - em alguns casos não mais que 60% são recuperados. Tal recuperação pode ser elevada e aumentada se a lavra for por enchimento, mas neste caso, o custo deste enchimento pode tornar-se proibitivo.

 Para exemplificar apresentamos alguns casos de interesse traduzidos e editados por Axel de Ferran:

 1- Abertura de frente em subterrâneo com serra de corrente. Extraído de Samso Lopez, Ediciones CEAC, S.A, 1973

 2- Desenvolvimento em mineração subterrânea de uma pedreira a céu aberto paralisada. Fornaro M. & Bosticco, L. 1992 .Extraído de Marmomacchine International

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Desenvolvimento em mineração subterrânea de uma pedreira a céu aberto paralisada. Fornaro e Bosticcio, 1992. Extraido e traduzido da Revista Marmomacchine International.

 Este exemplo refere-se à transferência da pedreira a céu aberto "Del Colle" localizada em Borgio Verezzi na Savona, Itália, para mineração subterrânea. Até os anos 90 foram aí mineradas duas variedades premium da pedra "Finale": a "Pietra Lara" e o "Membro di Verezzi"

 Os trabalhos a céu aberto foram desenvolvidos através de corte com fio helicoidal, mais lento que o fio diamantado, porém mais econômico e mais produtivo, pela maciez destas rochas. Outros pontos a ponderar referem-se à maior quantidade de água necessária para lubrificar o fio diamantado e a heterogeneidade das rochas presentes.

 O método utilizou as seguintes fases de corte em pedreiras:

 1-      A fase "sgambatura" que consistiu em extrair uma faixa de vários metros de extensão, cortando sua base e removendo-a, operação facilitada pela presença de material pouco coeso na sua lapa;

2-      Efetuação de cortes primários verticais perpendiculares à frente da pedreira;

3-      Efetuação de cortes secundários verticais paralelos à frente da pedreira;

4-      Tombamento e extração dos blocos em forma de paralelepidos resultantes para subsequente redução e enquadramento na praça.

 Entretanto, devido a questões ambientais, a pedreira foi obrigada a paralisar sua operação a céu aberto. Foi proposto então prosseguir em subterrâneo por câmaras e diafragma, direcionado pelas camadas e perpendicular ao sistema primário de fraturamento. Este método foi preferido ao tradicional de câmaras e pilares por assegurar maior estabilidade e ventilação às câmaras mas sobretudo por criar câmaras independentes, eventualmente reutilizáveis.

 A opção por lavra subterrânea permitiu renovar a operação sem degradar a paisagem e fornecer material para a restauração de edifícios históricos.

 Transferência para subterrâneo de uma pedreira de rocha conglomerática

 Trata-se de uma experiência em subterrâneo, numa pedreira desenvolvida a céu aberto por muitos anos, em brecha calcária cimentada denominada "Ceppo di Grè". A pedreira se situa na margem oeste do lago d ' Iseo no município de Solto Collina e se situa próximo ao monte Clemo.

 A pedreira estava licenciada para operar a céu aberto, mas foi autorizada a efetuar testes em subterrâneo. Foi desenvolvida então uma galeria de pesquisa, com objetivo de delimitar um corpo lavrável da rocha decorativa e conhecer sua extensão e suas características técnicas em profundidade. Isto permitiu também avaliar a operacionalidade de uma serra de corrente, vez que não havia dados disponíveis para tal equipamento em rochas deste tipo.

 Na área, entre Riva di Solto e Castro, ocorre o bloco tectônico do monte Clemo formado por camadas verticalizadas de dolomito em contato com o conglomerado cimentado Ceppo que forma escarpas de mais de 50 metros. O Conglomerado Ceppo, recobre de forma descontínua as vertentes do monte Clemo; data do Pleistoceno e possivelmente de um intervalo interglacial do Quaternário inferior. Sua origem é atribuída à acumulação de brecha de talude. Esta brecha é formada por fragmentos de tamanhos, variando de centímetros a mais de metro, fortemente cimentados em uma matriz carbonática localmente formada por microcristais de carbonato de cálcio.

 A galeria de exploração, à época do trabalho, não tinha ainda interceptado o contato Ceppo-Dolomito. Mas nas partes mais profundas as rochas se mostravam mais fraturadas e de mais baixa qualidade. Por este motivo as reservas lavráveis em profundidade tenderiam a diminuir em relação ao estimado inicialmente.

 Objetivos

 A morfologia da pedreira em operação não favorecia a expansão da operação a céu aberto, pois recuar a frente de lavra exigiria abrir acesso por cima da pedreira, em situação localmente difícil.

 Foi aberta uma galeria de pesquisa e foram identificados 3 tipos de conglomerado Ceppo, com diferentes características técnicas de resistência e de serem mais trabalháveis denominados, após testes de laboratório usuais, como A, B, e C . O material caracterizado como A ocorre na face da pedreira e se aprofunda 10 m na galeria. O material B foi encontrado entre 10 e 30 metros na galeria. O material tipo C foi encontrado além de 30 m.

 Testes de laboratório ensaiados mostraram que as brechas extraídas em profundidade têm características melhores que as observáveis a céu aberto. Deste ponto de vista mostrou-se que a seletividade em subterrâneo permitia a extração de blocos comerciais com recuperação maior da jazida, ao mesmo tempo que a produção de material estéril a ser rejeitado era menor.

 A localização da pedreira , próxima à margem do lago d' Iseo, atração turística de relativa importância, coloca significativos problemas ambientais: adicionalmente a ruído, poeira e projeção de pedras, existem problemas relacionados ao impacto visual. A mineração subterrânea trás a compatibilidade destes problemas com a atividade de extração mineral. A visibilidade das novas áreas de extração ficará limitada às áreas de acesso e às bocas das galerias (e às pontas de aterro). A poeira deverá ser diminuída em muito e limitada às operações de carregamento O material para as pontas de aterro será diminuído pela possibilidade de descarte dos rejeitos nas cavidades da mina sendo desenvolvida.

 Deve-se portanto observar que, se economicamente aceitável e tecnicamente factível, a decisão de passar para subterrâneo responde não apenas a exigências ambientais, certamente válidas, mas também a diretrizes corporativas. O impacto visual de pedreiras a céu aberto é cada vez menos defensável tornando-se cada vez mais difícil obter autorizações para implantá-las. Isto leva a incertezas no planejamento de projetos resolvidas trabalhando em subsolo.

 Sendo assim a menor produção de estéreis e o maior percentual de blocos aproveitáveis, mesmo a custos unitários mais elevados, pode levar a um uso mais racional de equipamentos e de mão de obra, resultando em aumento de produtividade e diminuição do custo do bloco comercial.

 Resultados

 A operação de corte e remoção dos blocos da frente de avanço já estava otimizada, utilizando serra de corrente na galeria de pesquisa.

 A galeria piloto é retangular com 6,15 a 6,20 m de largura com altura de 3 metros. Estas dimensões estão vinculadas à máquina de corte, já que a frente pode tomar toda esta altura. Na largura a máquina pode efetuar frente com mais de 5 metros podendo chegar a 9 metros se as características do material assim o permitirem.

 A frente é subdividida atualmente em 4 blocos efetuando-se 3 cortes horizontais, no topo, meio e base da seção e 3 cortes verticais, nos 2 lados e no meio da galeria. Macacos planos são colocados nas fendas e exercem tração no outro lado, na parte da frente não alcançável pela serra. A extração dos blocos com macacos cria obviamente faces irregulares nos blocos. Testes efetuados mostram que esta irregularidade se limita a decímetros, valor considerado aceitável.

 O tamanho da frente possibilita tomar 4 blocos de cada frente de 3 a 3,3 m de extensão por 1,5 m de altura. Teoricamente a profundidade máxima, na direção da galeria, é de 2,4 m, difícil de alcançar pois o número prático, real, está entre 2 e 2,3 m, valores estes reduzidos intencionalmente para 1,5 a 1,8 m, inserindo apenas parcialmente a lâmina na frente para evitar a produção de blocos muito grandes que seriam muito difíceis de manusear nas escavações subterrâneas existentes.

Se bem que a velocidade de corte seja muito rápida, considerando-se os tempos perdidos para posicionar a lâmina, a soltura e retirada dos blocos, a afiação das peças cortantes, o avanço da galeria é de uma frente por semana ou de 130 a 150 m3 /mês. Donde se conclui que a produção possível por este método é de 1.300 a 1.400 m3/ ano por cada frente de trabalho.

 A produção efetiva no ano anterior foi de apenas 800 m3, pois houve um elevado percentualde tempos perdidos experimentando diversos modos de trabalho (com e sem água, com a inserção total ou parcial da lâmina, por exemplo) e movimentando equipamentos nas galerias estreitas de então.

 Do ponto de vista econômico o custo de extração é de 300.000 liras/ m3 seja a céu aberto seja em subterrâneo. A tendência é que em subterrâneo a operação seja mais econômica que a céu aberto. Isto é de certa forma surpreendente e é explicado primeiramente pela pequena quantidade de material invendável, cerca de 35 %, produzido em subterrâneo, valor que passa a 70% do extraído, trabalhando-se a céu aberto.

 Combinando estas considerações, com inegáveis vantagens ambientais e a possibilidade de entrar em produção imediatamente na melhor parte do depósito, conclui-se que a experiência em subterrâneo, neste caso foi bem sucedida, permitindo supor que tal método possa ser estendido para outras pedreiras.  

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Abertura de frente em subterrâneo com serra de corrente.Extraído de Samso Lopez, Ediciones CEAC, S.A, 1973

 Estas serras consistem em uma corrente sem fim com dentes de carborundum, movida por motor elétrico e que executam na pedra cortes de espessura variável, conforme a corrente empregada, e com profundidade entre um e dois metros, dependendo do comprimento útil do porta corrente (a máquina é semelhante a uma motoserra). Para rochas brandas empregam-se correntes de 42 a 45 mm de espessura. Para rochas mais duras se utilizam serras de 22 a 24 mm de espessura.

 Elas podem trabalhar tanto em sentido vertical quanto na horizontal. Empregam-se seja em pedreiras a céu aberto, seja em subterrâneo.

 Em galeria a operação segue os seguintes passos:

 Em primeiro lugar executa-se um corte horizontal, no nível do piso e na extensão que a largura da galeria permitir. Em seguida realiza-se outro corte paralelo, 40 cm acima. A rocha entre estes dois cortes é destruída por martelo pneumático e removida, afim de deixar espaço livre debaixo do bloco de pedra que se quer extrair. É necessário colocar suportes, feitos de pedaços da mesma pedra, como apoio provisório do bloco a extrair nas etapas seguintes.

 Efetua-se então um terceiro corte horizontal na altura desejada para o bloco, geralmente rente ao teto da galeria, e em seguida realizam-se vários cortes verticais dependendo do tamanho e da quantidade de blocos que se deseja extrair.

 Todos estes cortes foram efetuados na mesma profundidade resultando uma série de blocos com todas as suas faces livres e isoladas exceto a posterior através da qual ficam pendurados no maciço (pela parede do fundo). Os blocos ficarão também sustentados pelos suportes deixados debaixo de cada um deles.

 O primeiro bloco, sempre em uma extremidade, se arranca por meio de cunhas e através de alavancas introduzidas nas fendas abertas pela serra. Isto se consegue sem maiores dificuldades se bem que a face posterior fique um pouco irregular. Deve ser deixado espaço que permita colocar a máquina atravessada no fundo da galeria de forma a serrar as faces posteriores dos demais blocos contíguos.

 Estes cortes vão sendo efetuados sucessivamente a medida que os blocos vão se soltando. A serragem é interrompida pouco antes de chegar ao espaço livre da parte inferior, deixando uma pequena poção de pedra intocada o que evita que o bloco bascule para trás.

 Para soltar o bloco, retiram-se os suportes que se tinha deixado anteriormente e o bloco, pelo seu próprio peso cai para a frente. Para amortecer sua queda é conveniente deixar uma certa quantidade de escombros que lhe sirvam de leito.

Tradução de Axel de Ferran.

 

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