Análise de ponto ótimo de realocação da alimentação primária para mineração em câmaras e pilares

Abstract

O método de lavra câmaras e pilares é muito utilizado em minas de carvão subterrâneo, principalmente nos estados de Santa Catarina e Paraná, onde todas as minas subterrâneas utilizam este método. Vale ressaltar, porém, que o método apresenta recuperações de lavra abaixo de 50%, dependendo do tamanho dos pilares, e a produtividade é altamente dependente de uma boa concatenação das operações unitárias. Entre os aspectos relacionados à eficiência produtiva, a distância de transporte é um item preponderante no desempenho do sistema. Devido à profundidade da lavra, há um aumento do tamanho dos pilares de sustentação da mina, e assim, surgem problemas relacionados ao incremento no tempo de ciclo de transporte dos equipamentos. O aumento da distância de transporte entre uma frente de lavra com material desmontado e o alimentador/britador primário, reduz o resultado da produção de um conjunto de equipamentos. Em mineração a céu aberto, este tipo de problema é resolvido com o aumento da frota de transporte, todavia, na mineração de carvão subterrânea, não é possível aumentar de forma irrestrita a quantia de máquinas em subsolo, pois impactaria diretamente na necessidade de incremento da vazão de ar, assim como, limitação de espaço para o tráfego de equipamentos. A aproximação da distância do ponto de descarga para um local adjacente às frentes de serviço é uma alternativa para solucionar a necessidade de incremento da frota de produção. No entanto, o ponto de mudança deve ser avaliado de forma consistente para determinar o momento mais adequado para que essa reaproximação proporcione um resultado ótimo. Este estudo buscou compreender esta etapa necessária ao processo produtivo, utilizando técnicas de regressão para analisar o impacto da distância de transporte na capacidade produtiva. O problema foi modelado e foram propostas alternativas que forneçam um sequenciamento de lavra capaz de amenizar os problemas decorrentes do aumento da distância de transporte das frentes de lavra aos respectivos pontos de descarga. Os resultados demonstraram que a distância de transporte tem influência direta na produção, mas não somente a distância máxima, mas também, uma distância mínima que deve ser respeitada para obter maior produtividade quando se tem a associação de equipamentos de produção. É possível concluir com este estudo que a distância de transporte tem impacto relevante e deve ser considerada, não tão somente no sequenciamento, mas também no dimensionamento da frota e consequente capacidade produtiva.

The room and pillar mining method is widely used in underground coal mines. Santa Catarina and Paraná where all underground mines use this method. Indeed, the method has mining recoveries below 50% and the productivity is highly dependent on a good concatenation of unit operations. Among the aspects related to production efficiency, the transport distance is an important item on system performance. Due to the depth of the mine, there is an increment in the size of the underground supporting pillars, and consequently, problems related to the increase in equipment cycle times. The increase of the transportation distance between mining faces and the primary crusher reduces the result of a set of production equipment. In open pit mining, this problem is solved by increasing the haulage fleet, however, in the underground coal mining, the number of machines cannot be increased indefinitely because it would impact directly on the need of increased air flow. Therefore, the approximation of the distance from the discharge point to an adjacent location from the mining faces is an alternative to address the need of increased production fleet. However, the relocation point must be evaluated consistently to determine the most appropriate time to get the most from this approach. The goal of the study was to understand this imperative step for the production process, using regression techniques to analyze the impact of transport distance in productive capacity. Based on the experimental design used in this study, alternative proposals provide a mining sequence able to mitigate the problems from increasing transportation distance from mining faces to their discharge points. The results show that the transport distance has directly influence on the production, and it is not limited to the maximum distance. Likewise, a minimum distance must be respected for higher productivity when you have the combination of production equipment. So, it is possible to conclude that the transport distance has a significant impact and must be considered not only during the sequencing, but also when determining the fleet size and consequent production capacity.