Caracterização de backfill cimentado na mina Aguilar

Abstract

Com a crescente diminuição de recursos minerais e o alto custo envolvido na construção da estrutura de uma mina, a recuperação máxima possível de uma jazida vem se tornando fundamental. Para isso além da escolha do método de lavra ter a necessidade de ser feito cautelosamente, é possível lançar mão de métodos adicionais de recuperação, como por exemplo, a recuperação de pilares. Essa pesquisa foi baseada na determinação da caracterização do enchimento (backfill cimentado) utilizado nas câmaras vazias que possibilita a posterior recuperação dos pilares. A caracterização do enchimento é composta da determinação da resistência simples do backfill necessária para que o enchimento cumpra com seu objetivo, desenvolvimento da classificação granulométrica ótima para os agregados e dosagem de cimento e água para alcançar a resistência proposta. A metodologia desenvolvida para obter a nova caracterização é composta de várias etapas que incluem pesquisas em campo e trabalhos em laboratório. Primeiramente, foram obtidos através de análise em campo os parâmetros de dosagem de cimento e classificação granulométrica dos agregados já utilizados na planta de fabricação do enchimento, bem como sua resistência correspondente. Em seguida definições teóricas da dosagem de cimento ideal e classificação granulométrica ótima foram realizadas com base na resistência à compressão simples que foi identificada como necessária para cumprir com as solicitações geomecânicas do maciço rochoso, então posteriormente, a nova caracterização definida teoricamente foi posta à prova através da confecção de corpos de prova de backfill, seguido de execuções de ensaios de compressão. Durante a primeira etapa da metodologia, já se pôde identificar que os agregados possuíam um alto índice de partículas tamanho argila que estavam afetando os resultados de resistência obtidos com a caracterização empregada inicialmente. A partir disso se optou por construir a curva granulométrica ótima sem essa fração. A resistência à compressão simples calculada de 2,69 MPa, foi obtida com base no planejamento de longo prazo que prevê a total recuperação dos pilares existentes na mina. Dessa maneira toda a área que será minerada foi considerada como um único bloco. Finalmente, foi identificada a dosagem de cimento sendo de 4% em peso, que juntamente com a granulometria ótima é capaz de alcançar os valores esperados de resistência. Para que o planejamento da produção da mina durante os próximos anos de vida útil seja efetivamente cumprido, o enchimento deverá prover à mina estabilidade geomecânica local a nível de câmaras abertas com paredes verticais de backfill estáveis e também estabilidade global a nível de contato entre níveis e galerias de acesso. Isso somente será alcançado se a nova caracterização for corretamente aplicada.

As a consequence of the ongoing reduction of mineral resources and the high cost involved in the construction of a mine, the maximum recovery of a mineral deposit becomes a fundamental issue. Therefore, besides the need of caution on the choice of the mining method, it is possible to make use of additional recovery methods, such as the recovery of pillars. This research was based on the determination of the characterization of the fill (cemented backfill) used in avoid stopes that allows the subsequent recovery of adjacent pillars. The characterization of the fill consists of determining the uniaxial compressive strength of the backfill required for an efficient filling, developing an optimal particle-size distribution for the aggregates and finding the cement-water ratio necessary to reach the desired resistance. The methodology developed to obtain the new characterization is comprised of several steps which include field work and laboratory tests. First, cement dosing parameters and particle size of the aggregates (already used at the filling manufacturing plant), as well as their corresponding strength, were obtained through analyses in the field work. Then, theoretical definitions of the ideal cement dosing and optimal particle-size analysis were carried out based on the uniaxial compressive strength that has been identified as necessary to comply with the geomechanical requests from the rock mass, and then later, the new theoretical characterization was tested by making backfill samples, followed by execution of compression tests. During the first stage of this methodology, it has been identified a high proportion of clay particle size for the aggregates, that have affected the strength results obtained from the characterization used initially. From this point, we decided to build the optimal particle-size curve without this fraction. Uniaxial compressive strength, calculated as 2.69 MPa, was obtained from the long-term planning that determines the full recovery of the existing pillars in the mine. In this way, the entire area to be mined was considered as a single block. Finally, the cement dosing has been identified as 4% by weight, which together with the optimal particle size, is able to achieve the expected strength values. In order to effectively fulfill the mine production planning over the next years of lifespan, the filling should provide the mine local geomechanical stability at open stopes level, with vertical walls of stable backfill, and also global stability at the contacts between levels and access galleries. This will only be achieved if the new characterization is correctly applied.