Projecto de Vias de acesso e DMT

8/18/2019 Projecto de Vias de acesso e DMT

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Projecto de Vias de Acesso, Larguras das Estradas e Distancias Medias

do Transporte

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ÍNDI E

1. INTRODUÇÃO ............................................................................................................................. 2

2. VIAS DE ACESSO ....................................................................................................................... 3

2.1. Acessos em serviços superficiais .......................................................................................... 3

2.1.1. Sistema de zig-zag ou serpentina .................................................................................... 3

2.1.2. Sistema de via helicoidal contínua .................................................................................. 4

2.1.3. Sistema de planos inclinados e céu aberto ...................................................................... 4

2.1.4. Sistema de suspensão por cabos aéreos .......................................................................... 4

2.1.5. Sistema de poço vertical ................................................................................................. 4

2.1.6. Sistema de adito inferior ................................................................................................. 4

2.1.7. Sistema de funil ............................................................................................................... 5

3. GEOMETRIA DAS ESTRADAS .......................................................................................................... 6

3.1. Largura .................................................................................................................................. 6

3.2. Gradientes .............................................................................................................................. 7

3.3. Superelevação ...................................................................................................................... 15

3.4. Raio de curvatura ............................................................................................................... 17

3.5. Leiras de segurança ............................................................................................................ 18

3.6. Inclinação para direcionamento de drenagem ................................................................. 193.7. Camadas de um pavimento típico .............................................................................................. 20

3.7.1. Revestimento ....................................................................................................................... 20

3.7.2. Base .................................................................................................................................... 21

3.7.3. Sub-base ............................................................................................................................. 21

3.7.4. Sub-leito .............................................................................................................................. 21

3.7.5. Dimensionamento de um pavimento ................................................................................... 21

4. AVALIACAO DA DISTANCIA DE TRANSPORTE .............................................................................. 22

5. CONCLUSÃO ............................................................................................................................. 24

6. BIBLIOGRAFIA ......................................................................................................................... 25


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1. INTRODUÇÃO

A mineração a céu aberto requer, no mínimo, uma via ou mais, dependendo da configuraçãodo corpo, para lavrar o depósito até a profundidade do pit final. Em geral, existem três

considerações a serem tomadas na construção de uma estrada final. Estes fatores são o grade

(inclinação ou rampa), a largura e a locação.

Estradas ou vias de acesso são um dos mais importantes fatores no planejamento da Cava.

Sua presença deve ser incluída na fase inicial do processo de planejamento, visto que elas

podem afetar significativamente o talude geral e este tem um importante efeito na reserva.


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2. VIAS DE ACESSO

As vias de acesso são desenvolvimentos básicos que permitem atingir a jazida em um ou

vários horizontes, e o escoamento das substâncias desmontadas. Quando da sua escolha elocação devem ser levadas em conta, entre outras condições, a topografia local, a morfologia

da jazida, o tipo de lavra, a independência na extração das safras, os custos, a produção

desejada.

2.1.Acessos em serviços superficiais

Em lavra a céu aberto, as vias de acesso são, comumente, simples estradas principais,

convenientemente construídas para possibilitar a lavra dos diversos bancos, que verticalmente

dividem e jazida. Em certos casos especiais outros acessos, que não as estradas, podem ser

utilizados, como túneis, planos inclinados, poços verticais e, até mesmo, simples furos de

sonda (lavra de petróleo e gases, sais solúveis).

O traçado desses acessos requer conhecimento bem detalhado da jazida, dependendo

fundamentalmente da topografia, como já foi dito das produções visadas, dos equipamentos

utilizados no transporte, que serão condicionadores das larguras, greides, raios de curvatura.

Os diferentes tipos de acesso, em lavra a céu aberto, podem ser agrupados em:

2.1.1. Sistema de zig-zag ou serpentina

A estrada de acesso se desenvolve por vários lances, com declividade compatível com o tipo

de transporte. Os diversos lances são concordados por curvas de grande ou pequeno raio, plataformas horizontais ou plataformas de reversão de marcha. Apresentam a vantagem de

imobilizarem pequena área horizontal, com a desvantagem de uma baixa velocidade de

transporte.


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2.1.2. Sistema de via helicoidal contínua

Usado para jazida de grande área horizontal, em cavas profundas, este sistema se constitui

numa via contínua, em hélice, apresentando lances planos e outros em declividade. O acessoé executado à medida que vão sendo extraídas as fatias horizontais, compreendidas no núcleo

da hélice.

2.1.3. Sistema de planos inclinados e céu aberto

Sistema aplicável a jazidas de pequena área horizontal, em cavas profundas. A inclinação dos

planos vai desde a valores compatíveis com o uso de correias transportadores até a cerca de

80 graus, para o uso de equipes que trafegam sobre trilhos. O minério dos bancos é

descarregado em chutes que alimentam as equipes e estes, por sua vez, basculam em chutes

fora da cava, que alimentarão trens ou caminhões.

2.1.4. Sistema de suspensão por cabos aéreos

Aplicável a cavas profundas e de pequena área horizontal, tal sistema, hoje em desuso, foi

muito utilizado nas minas de diamantes de Kimberley. O minério é carregado em caçambas

içáveis e despejado em chutes superficiais, para posterior transporte. Os cabos de suspensão

se estendem sobre a cava, suspensos por uma ou várias torres especiais.

2.1.5. Sistema de poço vertical

Um ou mais poços verticais, próximos da cava, são ligados aos bancos por travessas dotadas

de chutes, para carregamento de equipes que farão o transporte vertical, descarregando emsilos na superfície. O sistema tem produção diária limitada, mesmo que o transporte

horizontal, até aos chutes do poço, se faça por pás carregadoras.

2.1.6. Sistema de adito inferior

Utilizável para minas lavradas em flanco ou, em casos que a topografia permite, para lavra

em cava. Consiste de um adito sob o minério, associado e uma caixa de minério que se liga


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aos vários bancos por travessas. Do adito minério é transportado para chutes externos, por

veículos compatíveis com as dimensões de sua secção.

2.1.7.

Sistema de funil

Consta de um poço inclinado ou vertical, na encaixante, conectado ao corpo de minério por

uma travessa da qual partem subidas até varar na superfície. O minério é desmontado no

fundo da cava em cones concêntricos com as subidas, comummente verticais, sendo

dispensado o uso de bancos. Por estas subidas o minério atinge a travessa, indo ter ao poço,

donde é içado para a superfície. Existem outros sistemas iguais, que abrangem toda a área da

cava. Tal sistema foi parcialmente usado pela Meridional de Lafaiete, na lavra de manganês.

Selecção do lay-out da estrada

Características físicas do depósito. Ex. depósitos em estratos Zig - zag

Tamanho do Pit e distância de transporte. Ex. grande Pit e distânciaEspiral

Áreas com potencial de instabilidade de taludes. Ex. evitar espiral

Os principais objetivos do projeto de estradas para minas a céu aberto são:

Eficiência das operações mineiras;

Segurança

Fatores a serem considerados no design de estradas em minas a céu aberto

Custo mínimo para transporte de minério e estéril para fora do Pit, ao longo da vida

útil da mina;

Mínimo de tráfego, máxima segurança e rápido acesso para as operações mineiras;

Restrições à áreas de instabilidade de taludes;

Vida útil longa da estrada. Isto implica na redução dos custos de construção, operação

e demanda de material para construção


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3. GEOMETRIA DAS ESTRADAS

É claro, ser economicamente inviável um grande número de estradas no pit. Na prática é

adoptado um número mínimo de estradas para reduzir custos de rodagem, execução emanutenção. Portanto é comum ter um ou dois sistemas de rampas principais, das quais cada

banco é acessado para lavra. É recomendável, sempre que possível, que dois acesso sejam

projetados para alguma área da mina, de modo a evitar paradas de produção, quando um

acesso e interrompido.

Estradas em Pit em geral são construídas em linha única e única direcção de tráfego, ou duas

linhas e duas direcções de tráfego, visando uma baixa densidade de tráfego e ou devido a

problemas de espaço.

3.1.Largura

A Norma Regulamentadora NR-22 do Ministério do Trabalho e Emprego, que trata dos

requisitos de saúde e segurança ocupacional na mineração, define que a largura mínima dasvias de trânsito em minas a céu aberto deve ser:

Duas vezes maior que a largura do maior veículo utilizado em pistas simples

Três vezes maior que a largura do maior veículo utilizado em pistas duplas

Ela sinaliza ainda que, quando o plano de lavra e a natureza das actividades realizadas não

permitirem a observância desse item, deverão ser adoptados procedimentos e sinalização

adicionais para garantir o tráfego com segurança.

Em termos operacionais, estradas muito estreitas podem reduzir drasticamente a vida dos

pneus, pois forçam o equipamento a subir nas leiras, provocando desgastes laterais dos pneus,

problemas de nivelamento e cortes. Esse problema ocorre frequentemente quando caminhões

de maior porte são adicionados à frota existente em estradas projetadas para equipamentos

menores.


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Tannant (2001) definiu a largura mínima que uma estrada deve ter, em função da largura do

equipamento de transporte e do número de vias, conforme Equação

X V L *)5,0*5,1( Largura mínima da estrada

Onde:

L = largura da estrada (m)

V = número de vias

X = Largura do veículo (m)

3.2. Gradientes

O gradiente máximo pode ser estabelecido entre 10 e 15% ( 6 a 8,5º), entretanto quando

considerado o factor economia de devido ao transporte ascendente e a segurança do

transporte descendente, o gradiente máximo para muitas situações é em torno de 8,5% (4,5º).

Por razões de segurança e drenagem a cada 500 ou 600m de gradiente severo, deve-se incluir

seções de 50 m com gradientes de 2% (1º).

Actualmente, a utilização de caminhões, os quais apresentam grande flexibilidade e

habilidade, tem suplantado as dificuldades resultantes de um inadequado ou mal

planejamento das cavas. Entretanto, como as cavas tendem a ser mais profundas e as pressões

para corte dos custos é crescente, a abertura de vias de acesso certamente exigirá mais

atenção dos engenheiros de minas envolvidos no planejamento das cavas (pits)

Esboço de uma Rampa em Espiral dentro da Cava (Pit)

A adição de uma estrada na cava envolve a movimentação da parede desta e, portanto, a

perda de algum material (geralmente minério). Já, quando a adição da estrada é do lado

externo dos limites da cava, ocorre um incremento do material (geralmente estéril). O

exemplo a seguir considera o primeiro caso, ou seja dentro dos limites da cava. A cava

consiste de quatro bancos cujas cristas são mostradas na figura 1. As cristas e os pés são


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mostradas na figura 2. A dimensão, crista à crista, corresponde a 18 metros, a altura do banco

é de 9 metros e a largura da estrada a 27 metros e uma inclinação de 10%. A estrada será

locada ao norte da parede da cava. A face do banco tem um talude de 56º.

Etapa de Construção

Etapa 1- O projeto deste tipo de estrada começa pela base. A rampa descerá para os níveis

inferiores ao longo das paredes Norte e Este. O ponto A é selecionado conforme a figura 3.

Figura 2 – Crista (linha cheia e Pé (linha tracejada) de uma cava.

Figura 1 – Linhas de crista dos quatro bancos de uma cava.


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Etapa 2 - O local onde a rampa encontra a crista do banco superior é determinado

considerando-se a altura do banco (h) e a inclinação (i%) da rampa. A distância horizontal (l)a ser percorrida pelo caminhão até o próximo nível será :

l h

i

100

(%)

O ponto b na crista do próximo banco superior é locado através de uma régua ou compasso.Os pontos c e D são locados de forma similar.

Etapa 3 - Os seguimentos da estrada com base na sua linha de centro, comprimento aparente

(la) é maior que o seguimento crista a crista (lc). O ângulo que a estrada faz com a linha da

crista é:

sen 1 d

l

onde d = distância entre os níveis

Figura 3 – Início da Rampa no ponto A


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então o comprimento aparente é dado pela expressão:

la lccos

Como la lc, na prática considera-se lc=la=l. Desta forma linhas de comprimento l,

perpendiculares aos pontos marcados anteriormente nas cristas, são tracejadas paralelas às

cristas, conforme a figura 4.

Etapa 4 - A linha a - a’ é estendida para oeste da cava. Primeiramente ela é traçada paralela à

crista superior e depois como as linhas da cava descrevem uma curva, a linha a - a’, fará um

transição com a linha da crista original, conforme figura 5. O projetista, em geral, tem alguma

flexibilidade para decidir como esta transição ocorrerá. Uma vez esta transição ter sido feita,

as demais linhas serão traçadas paralelas à primeira.

Figura 4 - Seguimentos de linha tracedos paralelamente às linhas de crista.


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Etapa 5 - As linhas externas da cava original são removidas, As linhas da crista resultante

com a rampa incluída são mostradas na figura 6.

Etapa 6 - A rampa é estendida da crista do banco mais baixo até o fundo da cava. As linhas

do pé dos bancos são adicionadas para auxiliar o processo, Figura 7. Na figura 8 os taludes

dos bancos são tracejados para facilitar a visualização. Os cortes da estrada são mostrados nas

linhas da crista.

Figura 5 – Construção das novas linhas de crista

Figura 6 – Idem figura 5


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Figura 8 – Adição dos pés dos bancos

Rampa em Espiral - fora dos limites originais da Cava (Pit)

Etapa 1 - O processo de abertura da estrada começa na crista do banco superior, figura 9.

Figura 7 – Cava modificada pela inclusão da rampa


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Figura 9 - O processo de abertura da estrada começa na crista do banco superior.

Etapa 2 - A partir da interseção do comprimento de arco da crista, pontos A,B,C e D, linhas

de comprimento aparente, correspondente à largura da estrada são traçadas perpendiculares às

respectivas linhas de crista. Em seguida uma linha paralela à crista e na direção da rampa,taçada à partir da extremidade da linha correspondente à largura da estrada, figura 10.

figura 10 - pontos A,B,C e D


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Etapas 3 e 4 - À partir da crista do banco inferior, uma linha curva é traçada de modo à

conectar a nova crista à original (velha). As porções restantes da nova crista, são traçadas

paralelas à primeira crista (banco inferior), figura 11.

Figura 11- continuação da figura 10

Etapa 5 - Remoção das linhas estranhas ao novo design, figura 12.

Etapa 6 - Os pés dos bancos são adicionados e a rampa é extendida até o fundo da cava.


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Figura13 - Representação esquemática da superelevação

(Brasil, 2006)

Um método alternativo cálculo da super elevação das estradas é dado pela equação:

e

S

R

67

onde:

e = super elevação, mm

S = velocidade, km/h

R = raio interno da curva, m

Em condições razoávelmente secas, e, pode ter um valor máximo de 90 mm/m, entretanto

onde a estrada está sujeita ao gelo, neve ou lama, o valor de e, não deve exceder a 60 mm/m.

Em circustâncias totalmente adversas o máximo valor de e deve ser inserido na equação

acima e o valor da velocidade máxima permitida deve ser calculado


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3.4.Raio de curvatura

As curvas devem ser projetadas com o máximo raio possível e mantendo-se suavidade

(curvas pouco pronunciadas e evitando-se mudanças abruptas no raio), o que permite maiorsegurança e redução de congestão de tráfego. A projeção de curvas deve levar em

consideração a performance dos caminhões. Curvas projetadas de tal forma a permitir

velocidade constante, sem redução de marchas ao longo do trajeto, levam à performance

otimizada dos caminhões, não provocando o aumento do tempo de ciclo, o que influencia

diretamente os custos de transporte. A Eq. 6 determina o raio de curvatura R (m) mínimo,

considerando a superelevação aplicada, o coeficiente de atrito e a velocidade do veículo.

)f 127(e

vR

maxmax

20

min

Raio de curvatura mínimo

Onde:

v0= velocidade de recomendada do veículo (km/h)

emax = máxima taxa de superelevação aplicada (m / m de largura de estrada)f max = máximo coeficiente de atrito entre os pneus e a superfície da estrada (adimensional)

Tabela 1 – Raio minimo para curva de projecto em metro. (Prof. Dr. Rodrigo de Alvarenga

Rosa)


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3.5.Leiras de segurança

Leiras de segurança são elementos geométricos imprescindíveis que auxiliam no aumento dasegurança de trafegabilidade de equipamentos na mina. De acordo com a Norma

Regulamentadora NR-22, as leiras devem ser construídas com altura mínima correspondente

à metade do diâmetro do maior pneu de veículo que trafega pelas vias (Fig. 3).

Figura 14: Leira trapezoidal de dimensões adequadas. Complexo Itabira (2009).

As leiras denominadas convencionais devem estar localizadas nas laterais das bermas ou

estradas onde houver risco de queda de veículos. As leiras convencionais possuem formato

tipicamente triangular ou trapezoidal e podem ser constituídas pelos diversos materiais

existentes na mina, tais como capeamento inconsolidado, minério e estéril (Fig. 4). Podem ser

também formadas por cascalhos ou fragmentos de rocha de materiais destinados ao

revestimento das pistas.

Cálculo de número de linhas

v

dbT n

1000


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Onde:

n – número de linhas por única direcção de viagem;

v – velocidade em km;

T – densidade do tráfego (veículos / hora);

db – distância segura entre camiões

A distância segura entre camiões dependerá do tempo de reacção do motorista(usualmente

2.0s).

0.5)(2546.3

0.2 2

iCt

vvdb

Onde:

Ct – Coeficiente de adesão (menos que uma unidade)

i – Inclinaçã(expressa em fracção)

2.0 – tempo de reacção do motorista (usualmente 2.0s)

5.0 – Distância permitida

3.6.Inclinação para direcionamento de drenagem

O correto direcionamento da drenagem faz com que águas não sejam acumuladas nas

estradas. Criar um caimento central da pista para ambas as extremidades (abaulamento

transversal) ou propiciar uma inclinação na pista a partir do canto para a extremidade ou vice-

versa, são opções básicas para uma drenagem eficiente. Em qualquer situação, é importante

construir canaletas nos pontos extremos do direcionamento da água, conforme ilustra a Fig.

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Figura 15: Formas de direcionamento da drenagem

(Mod. Thompson e Visser, 2008)

Em estradas bem construídas com cascalho ou rochas britadas, uma inclinação de

aproximadamente 2% é ideal, nos casos em que a geometria da cava permita. Consideraçõesespeciais devem ser feitas na determinação das inclinações máxima e mínima. Inclinações

menores são aplicáveis a superfícies de estradas compactadas que podem rapidamente

dissipar a água sem que esta seja percolada para o interior da pista. Em situações nas quais a

pista é relativamente irregular, inclinações maiores são indicadas. Neste caso há rápido

escoamento da água e redução da ocorrência de poças e camadas saturadas na fundação, que

poderiam enfraquecer a estabilidade das pistas.

3.7. Camadas de um pavimento típico

3.7.1. Revestimento

O revestimento promove tração, resistência à ação abrasiva do tráfego e ao cisalhamento,

além de transmitir o carregamento do pneu para a base, selando-a contra a penetração de água

superficial. O revestimento ideal para a construção de uma estrada de mina deve favorecer os

seguintes aspectos:


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Adequada trafegabilidade em condições climáticas variadas

Diminuição de poeira excessiva no período seco

Diminuição de piso escorregadio no período chuvoso

Baixo custo e redução da necessidade de manutenção

3.7.2. Base

A base é uma camada de alta densidade e estabilidade. A sua função principal é distribuir as

tensões criadas pelos pneus atuando na camada de revestimento, de tal forma que essas

tensões não resultem em excessiva deformação da sub-base. Ela também protege a sub-base

de mudanças de volume, expansão ou desagregação. Uma base estável é um dos fundamentos

mais importantes no projeto de estradas. A projeção de um acesso sobre um material que não

suporta adequadamente o peso do tráfego comprometerá severamente a mobilidade e o

controle do veículo, assim como provocará a deterioração geral do acesso.

3.7.3. Sub-base

A sub-base, camada intermediária entre a base e o sub-leito, pode ou não existir. Ela égeralmente projetada sobre sub-leitos de solos extremamente incompetentes. Em geral é

constituída por material granular. A sub-base promove drenagem e protege o sub-leito de

contrações e expansões, aumenta o suporte estrutural e distribui o carregamento.

3.7.4. Sub-leito

O subleito é a camada de fundação. Essa estrutura deve suportar todos os carregamentos

aplicados nas camadas superiores. Essa camada pode ser constituída pelo próprio terreno

natural (material in situ) ou por rocha ou solo compactados.

3.7.5. Dimensionamento de um pavimento

Dimensionar um pavimento corresponde a determinar as espessuras das camadas que o

constituem (sub-base, base e revestimento), de forma que elas resistam e transmitam ao sub-


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leito as pressões impostas pelo tráfego, sem levar o pavimento à ruptura ou a deformações e

desgastes excessivos.

Na determinação do projeto estrutural de estradas de mina, deve-se considerar inicialmente o peso máximo dos equipamentos de transporte que trafegarão pela via. O carregamento

máximo na camada de revestimento é aplicado pelos pneus traseiros. Embora a pressão de

contato entre a roda e a estrada dependa da pressão de inflação do pneu e da rigidez das

laterais do pneu, para fins práticos a pressão de contato é considerada igual à pressão do

pneu. Ressalta-se que o dimensionamento do pavimento é necessário para acessos

construídos sobre terrenos (sub-leitos) pouco competentes e com baixa capacidade de

suporte.As espessuras das camadas de sub-base, base e revestimento devem ser suficientes para que

as tensões que chegam no sub-leito não provoquem deformação excessiva a essa camada.

Uma sub-base constituída por material sub-compactado ou muito compressível requererá a

colocação de material adicional para garantir o estabelecimento de uma base estável.

4. AVALIACAO DA DISTANCIA DE TRANSPORTE

Figura 16 – diagrama do processo de carregamento e transpote


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Os camiões realizam ciclos de caregamento e básculo repetidamente, percorrendo as possíveis rotas disponíveis; quando partem de um ponto de carga para um ponto de basculamento, ou vice-versa, o fazem directamente sem paradas intermediárias.

Nos ciclos repetitivos de transporte de mineiro entre os pontos de carga e descarga, asnecessidades de se optar por uma entre as várias rotas disponíveis ocorrem no termino decarregamento e no termino do basculamento, dependendo de haver operações disponíveis.

O melhor resultado na operação de mina é obtido tomando as decisões certas de despacho para os camiões que transportam minério e estéril, das frentes de lavra para os pontos de basculamento, que levam em consideracao diferentes critérios, entre eles:

Maximizar a producao para uma frota de camioes; Minimizar filas nos pontos de carga e descarga;

O material a ser extraído de cada frente de lavra deve estar em comformidade com asmetas de qualidade.


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5. CONCLUSÃO

Como conclusão é de salietar que o grade ou inclinação é melhor determinado através de

gráficos de desempenho dos caminhões com respeito a velocidade e freagem. Como regra

geral, o melhor grade está na faixa de 8 a 12%, que é a taxa normal permitida para resistência

a rolagem. Em condições climáticas severas (neve, chuvas) a tendência é pela redução da

inclinação.

A largura da estrada é determinada elo tipo de transporte selecionado. A regra geral é projetar

estradas com largura não inferior a 31/2 a largura da unidade de transporte. Este valor deve

ser levemente acrescido nas curvas. Outros detalhes como características do material

transportado, canaletas, bueiros, valetas, super elevação, devem seguir os padrões normais de

construção de estradas.


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6. BIBLIOGRAFIA

Rodrigo de Alvarenga Rosa (2012); Estrada de Rodagem: superlargura e

superelevação, Curso de Engenharia Civil.

NR – 22 (www.guiatrabalho.com.br ) Andrade, Cecilia F. (2012); relevo antopogenico associado a mineracao de ferro

no quarilatero Ferifero, Minas Gerais – Brazil

Thompson and visser (2008); Managing mine road maintenance interventions

using mine truck on-board data, University of Pretoria, Austrilia
http://www.guiatrabalho.com.br/http://www.guiatrabalho.com.br/http://www.guiatrabalho.com.br/http://www.guiatrabalho.com.br/

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