BR102014012028A2

BR102014012028A2 - linha de produção de remoção de minério, rampas gêmeas e método de instalação de apoio de solo

Info

Publication number: BR102014012028A2
Application number: BR102014012028A
Authority: BR
Inventors: Daniel Mac Intyre; Michael Van Der Hooft; Peter Golde
Original assignee: Vale Sa
Priority date: 2013-05-17
Filing date: 2014-05-19
Publication date: 2015-11-10
Also published as: EA201592187A1; US10151200B2; EP2997227A1; BR102014012028A8; BR102014012028B1; CA2852096C; EP2997227A4; CA2852096A1; US20140339880A1; EA029688B1; AU2014202712C1; AU2014202712B2; WO2014183199A1; CL2014001305A1; AU2014202712A1

Abstract

linha de produção de remoção de minério, rampas gêmeas e método de instalação de apoio de solo. a presente invenção refere-se a um conjunto de métodos e procedimentos que podem ser combinados de modo a aumentar a velocidade de desenvolvimento de uma rampa de acesso em uma mina subterrânea de rocha dura. mais particularmente, a presente invenção foi projetada para focar em todos os gargalos gerados pela operação de acesso a uma mina de rocha dura que emprega uma máquina raii-veyor a invenção também compreende uma linha de produção de minério que consiste na disposição seqüencial de uma série de equipamentos de mineração, entre a face de trabalho e a entrada de uma mina de rocha dura. a invenção também compreende um plano de acesso de mineração de rocha dura para uma mina de rocha dura, que engloba duas rampas paralelas interligadas por passagens transversais. além disso, a invenção também compreende um método de instalação de suporte no solo configurado para diminuir o tempo necessário para a instalação do suporte no solo no interior de uma mina de rocha dura.

Description

"UNHA DE PRODUÇÃO DE REMOÇÃO DE MINÉRIO, RAMPAS GÊMEAS E MÉTODO DE INSTALAÇÃO DE APOIO DE SOLO" [001] A presente invenção refere-se a um conjunto de métodos e procedimentos que podem ser combinados de modo a aumentar a velocidade de desenvolvimento de uma rampa de acesso em uma mina subterrânea de rocha dura.

Fundamentos da Invenção [002] Em operações demineração subterrânea em rocha dura, a redução do tempo necessário para colocar um corpo de minério em produção permite uma geração mais rápida de lucros, visando o aumento das margens operacionais e assegurando que um projeto seja concluído dentro do prazo e dentro dos limites de um orçamento pré-definido. [003] Neste contexto, uma nova tecnologia, chamada "Rail-Veyor" (descrita no pedido de patente US2007/088107) fornece uma nova plataforma para revolucionar a forma que o material é removido de uma mina subterrânea. A tecnologia Rail-Veyor apresenta a oportunidade de desafiar o atual baixo índice de desenvolvimento de minas subterrâneas de 35 metros por semana. [004] O Rail-Veyor é um novo tipo de máquina de transporte de partículas, concebido para fins gerais, tais como o transporte de minérios, cimento e lascas de madeira. O Rail-Veyor compreende um par de trilhos, e um conjunto de carrinhos interligados por juntas de engate. Cada um destes carrinhos comunica-se com o carro adjacente, mostrando que não existe limites entre eles. O elemento que constitui os carrinhos, que permite esta ligação mútua, é uma aba de uretano, concebido para cobrir o espaço entre os dois veículos adjacentes, proporcionando uma superfície contínua no fundo dos carrinhos. [005] Os carrinhos Rail-Veyor não incluem nenhuma movimentação interna. Eles são movidos ao longo dos trilhos por meio de estações de acionamento externas que incluem pneus de borracha associados a motores elétricos. O superfície externa dos pneus de borracha estão posicionadas em paralelo às superfícies laterais dos carros, e quando esses pneus giram, impulsionam o Rail-Veyor para frente, de forma semelhante a um carrinho de montanha-russa sendo propulsionado ao longo de seu trilho. [006] Outra característica particular deste método de transporte é a inclusão de uma placa de orientação superior dentro dos trilhos, que impede os carros dedescarrilhar ao passarem por um circuito vertical. Este circuito vertical definido pelos trilhos do Rail-Veyor permite que os carrinhos sejam virados de cabeça para baixo, acima de um local de armazenamento, para realizarem a descarga de material. [007] Embora o Rail-Veyorpossa ser considerado "tecnologia revolucionária", que abre uma nova linha de oportunidade para acelerar o processo de extração de minério, quando a operação completa de remoção de minério em mineração de rocha dura é levada em consideração, incluindo todas as máquinas auxiliares e métodos que operam em conjunto com o Rail-Veyor; sozinha, esta tecnologia não é capaz de diminuir o tempo de execução da remoção de minério. [008] Métodos convencionais de desenvolvimento não utilizam a tecnologia Rail-Veyor em operações de mineração de rocha dura, e envolvem outros equipamentos auxiliares, procedimentos e métodos que progridem mais lentamente, mas têm sido utilizados extensivamente nos processos de desenvolvimento tradicionais. Por exemplo, os métodos convencionais de desenvolvimento têm usado mais extensivamento o equipamento LHD (carregadeira de mina subterrânea) e caminhões de transporte. Durante o processo de remoção de minérios, a unidade de LHD fica vazia (não transportando carga) durante 50% do tempo. Este equipamento é muito dependente da habilidade de um operador humano e requer um grande nível de atenção por parte do pessoal envolvido na sua manipulação. Além disso, vale ressaltar que o aumento dos níveis de produtividade exigidos pela indústria de mineração exigem que o operador execute o ciclo de carregar-transportar-descarregar até 250 vezes a cada turno de trabalho. Este nível de trabalho repetitivo não pode ser sustentado com segurança durante todo o período, visto que um operador irá rapidamente ficar cansado após apenas quatro horas, aumentando assim significativamente o risco de cometer erros caros, que podem resultar em danos ao equipamento ou mesmo lesões. [009] Outros fatores que contribuem para desacelerar a operação de remoção de minério em operações convencionais, além das unidades de LHD, são: [0010] Uma grande área de seção transversal da rampa (atualmente na faixa de, pelo menos, 5 m de altura e 5 m de largura) que requer mais orifícios a serem perfurados na face de trabalho das rampas para colocação de cargas explosivas; [0011] Interferência de máquinas e funcionários atravessando em direções opostas dentro da rampa; e [0012] A instalação lenta do apoio no solo, devido a uma área de superfície de apoio no solo superior e os métodos antiquados atualmente empregados nesta operação;

Objetivos [0013] Propõe-se que os seguintes objetivos seriam desejáveis em aplicações de desenvolvimento adequadas: [0014] Acelerar a processo de desenvolvimento de acesso ao corpo de minério dentro de uma mina de rocha dura. [0015] Remover os gargalos gerados pelos métodos convencionais de desenvolvimento de rampas. [0016] Proporcionar mais segurança ao processo mineração de rocha dura.

Breve Descrição da Invenção [0017] A invenção descreve uma linha de produção de minério de uma mina de rocha dura que compreende os seguintes equipamentos dispostos linearmente entre a face de trabalho da mina e o ambiente externo: pelo menos uma Máquina Carregadeira Contínua colocada perto da face de trabalho; seguida por pelo menos um Equipamento de Transporte Horizontal; seguido por um Equipamento Separador de Minério, seguido por um Ponto intermediário de Armazenamento; seguido por uma máquinaRail-Veyor. [0018] A invenção também descreve um Planode Acesso de Mineração de Rocha Dura para uma mina de rocha dura que inclui duas rampas paralelas interligadas por uma série de passagens transversais, com ambas as rampas e passagens transversais entre 2,9 e 3,3 metros de altura e entre 3,5 e 3,9 metros de largura. [0019] Além disso, a invenção também descreve um método de instalação de apoio no solo para uma operação de mineração de rocha dura, que compreende duas etapas: [0020] a primeira etapa consiste na instalação do suporte mínimo necessário para garantir a segurança dos mineiros de desenvolvimento e a estabilidade da abertura para a fase de desenvolvimento; [0021] a segunda etapa consiste na instalação do suporte permanente necessário para garantir a segurança dos trabalhadores e a estabilidade da abertura ao longo da vida da mina.

Breve Descrição das Figuras [0022] Figura 1 -Vista de cima de uma representação computadorizada de "rampas gêmeas" abrangidas pela presente invenção; [0023] Figura 2 -Descreve o padrão de parafuso aplicado aos vãos na operação de apoio no solo na forma de realização preferida da invenção; [0024] Figura 3 -Descreve uma representação da vista de cima das rampas gêmeas da presente invenção conectadas por passagens transversais; [0025] Figura4-Descreve um equipamento de transportehorizontalempregado pela linha de produção de minério da operação convencional; [0026] Figura 5-Descreve uma carregadeira contínua empregada pela linha de produção de minério da invenção proposta;

Descrição Detalhada da Invenção [0027] A presente invenção descreve uma combinação de métodos e equipamentos, cuja operação combinada fornece um processo de remoção de material mais rápido e uma taxa de desenvolvimento de acesso à rampa mais rápida em uma operação de mineração de rocha dura. [0028] A invenção alcança seus objetivos, focando em cada um dos antigos gargalos gerados pela operação de desenvolvimento de rampa convencionai. [0029] Numa forma de realização preferida, a presente invenção compreende duas rampas paralelas, também chamadas de "rampas gêmeas", cada uma delas mostrando a mesma área de seção transversal: 3 metros de altura e 3,6 m de largura. Apesar desta dimensão ser preferencial para rampas gêmeas, vale a pena notar que quaisquer dimensões compreendidas entre 2,9 e 3,3 de altura e 3,5 e 3,9 de largura das rampas estarão dentro do escopo da presente invenção. [0030] A primeira rampa, chamada de rampa RV 1 (ou Rampa Rail-Veyor) é usada exclusivamente para passagem do Rail-Veyor. [0031] A segunda rampa, chamada de rampa RT 2 (ou Rampa com Pneus de Borracha) é projetada para abranger todos os outros equipamentos com rodas que possam entrar na mina. [0032] As rampas gêmeas seguem caminhos paralelos, ligados entre si por uma série de passagens transversais (# 3) adjacentes às duas rampas (# 1 e 2). Estas passagens possuem as mesmas dimensões da rampa RV # e da rampa RT #. Estas rampas podem ser vistas naFigura 3. [0033] As dimensões de 3 m de altura e 3,6 m de largura foram escolhidas com base nos tamanhos dos equipamentos utilizados pela presente invenção e a velocidade de fluxo de ar fresco necessário na face de trabalho das rampas. Embora dimensões inferiores possam ser aplicadas à rampa RV, as dimensões da rampa RV são iguais às dimensões da rampa RT, principalmente devido aos seguintes fatos: dessa forma, ambas as rampas (rampas RV e RT) têm taxas de avanço semelhantes; e, assim ambas podem compartilhar o mesmo equipamento de mineração. [0034] Muitas vantagens que são propostas pela presente invenção originam-se do fato das duas rampas paralelas terem áreas das seções transversais menores. [0035] Em primeiro lugar, deve notar-se que, duas áreas das seções transversais menores são muito mais adequadas para um plano de acesso mais rápido do que uma única área transversal grande. A razão para isto é o fato de que as duas rampas paralelas podem ser perfuradas ao mesmo tempo. Além disso, é óbvio que uma rampa de seção transversal menor pode ser aberta mais rapidamente quando comparada a uma rampa de seção transversal grande. Isso ocorre porque uma face de trabalho de seção transversal menor requermenosorifíciosexplosivos a serem perfurados na parede, menos cargas explosivas a serem colocadas dentro desses orifícios e menos material a ser retiradoda escavação após as detonações. [0036] Além disso, a combinação de duas rampas paralelas, em vez de apenas uma rampa, minimiza o problema de interferência/colisão de veículos cruzando o mesmo ponto durante a condução em direções opostas no interior da mina. [0037] As rampas gêmeas também fornecem um caminho cíclico para a circulação de ar fresco no interior da mina. Observe na figura 3 que a rampa RT define uma via de acesso ao ar livre, enquanto a rampa RV define uma rota de saída da tomada de ar. Este projeto fornece um fluxo constante de ar fresco para os trabalhadores na face, proporcionando um melhor ambiente de trabalho para estes homens. [0038] Sugere-se que a inclinação das rampas seja fixada em aproximadamente 15%. Uma rampa mais íngreme podería ser concretizada se a potência das estações de acionamento ea capacidade da unidade das outras máquinas fosse aumentada. Sugere-se que algo entre 14% e 16% será considerado razoável para taxa de inclinação das rampas gêmeas. Isso também leva em consideração condições ideais para jumbos de perfuração, etc. [0039] Sempre que a integridade do solo de um corpo de rocha dura é potencialmente comprometida por atividades de mineração, as superfícies internas das paredes da rampa devem ser cobertas com uma espécie de camada estrutural, projetada para evitar que pedras menores caiam acidentalmente dentro da rampa, expondo os trabalhadores e os equipamentos em movimento dentro da cabeceira. [0040] Esta camada estrutural é chamada de "apoio no solo" pelos especialistas em mineração. A instalação do apoio no solo em métodos convencionais representa o processo mais longo dentro do ciclo de desenvolvimento. Em média, a instalação do apoio no solo na técnica convencional é responsável por 40% do tempo total do ciclo. [0041] Uma oportunidade para acelerar a instalação do apoio no solo é organizar a operação do apoio no solo em duas etapas distintas. A primeira etapa consiste na instalação do suporte mínimo necessário para garantir a segurança dos mineiros e a estabilidade da abertura para a fase de desenvolvimento. Asegunda etapa consiste na instalação do suporte permanente necessário para garantir a segurança dos trabalhadores e a estabilidade da abertura ao longo da vida da mina. [0042] A primeira etapa consiste na escavação de vãos entre 3 e 3,6 m, seguida pela instalação de uma tela metálica # 9 ou # 6 ou a aplicação de uma camada de fibra reforçada por concreto projetado com uma espessura nominal de 2 a 3 polegadas ao longo de toda a superfície das paredes (se os Procedimentos de Controle de Solo permitirem). [0043] A segunda etapa consiste na instalação de vergalhões grauteados de 1,5 m de comprimento em padrão escalonado de 1,2 m x 1,8 m com telas metálicas soldadas de 2,75 m x 4 m. [0044] Como alternativa, a segunda etapapode não ser realizada, se houver a aplicação da fibra reforçada por concreto projetado e haja tempo de cura suficiente, de modo que ela atinja até 6 ou 7 MPa de resistência. Este nível de resistência pode ser atingido quando o concreto projetado é curado por mais de 8 horas sem qualquer interferência externa. [0045] O padrão de parafuso aplicado aos vãos é preferencialmente 3 parafusos (1 por ombro e um no centro da cabeceira) por 2 parafusos alternados (consulte a figura 2). [0046] Além disso, 8 parafusos devem ser instalados para cada tela metálica soldada aplicada às dimensões da cabeceirapresentes. [0047] Outro grande gargalo no processo de remoção de minério convencional é a baixa taxa de transporte de material da face de trabalho (# 4 na Figura 3) para o ponto de carga doRail-Veyor. [0048] Como dito na descrição do método convencional neste documento, as unidades de LHD são usadas atualmente pelos métodos convencionais para o transporte de rochas dossiios subterrâneos ao Rail-Veyor. Estas máquinas ficam vazias durante 50% do tempo que se movem no interior da rampa. No entanto, este tipo de equipamento é muito mais propenso ao envolvimento em acidentes que outras máquinas de mineração, uma vez que dependem muito da ação humana, e os trabalhadores responsáveis pela sua manipulação estão sempre sob pressão devido a longos turnos e o trabalho repetitivo atenuante necessário para a operação das unidades de LHD. [0049] Estas unidades de LHD, portanto, são o "calcanhar de Aquiles" da operação de remoção e transporte de fragmentos em mineração de rocha dura utilizando o Rail-veyor. [0050] A presente invenção propõe a substituição das unidades de LHD por uma linha de produção de minérios, que compreende o seguinte conjunto de equipamentos, na seguinte disposição entre os silos subterrâneose o ponto de carga do Rail-Veyor: i. Ao menos uma CarregadeiraContínua; ii. Ao menos um Equipamento de TransporteHorizontal; iii. Um Separador de Minério; e iv. Um Ponto Intermediário de Armazenamento [0051] Os quatro tipos de equipamentos listados acima são descritos em detalhes abaixo: Carregadeira Contínua [0052] Uma Carregadeira Contínua (consulte #6 na figura 5) é um equipamento móvel que usa um braço recolhedor equipado com uma caçamba para puxar continuamente minério quebrado do ponto de carregamentopara uma esteira transportadora de corrente interna, que tem a finalidade de transportar o material recolhido para o segundo tipo de equipamento, constituído pela linha de produção acima referida. [0053] Numa forma de realização preferida, a presente invenção utiliza a Carregadeira ITC Schaeff Modelo ITC 120 F4. Este modelo irá operar em uma cabeceira de 3 m x 3,6 m deriva, sem formar barras. Ela também pode ser conduzida ao interior e exterior do corte transversal, por baixo dos dutos individuais necessários do sistema de ventilação auxiliar. Operando em uma rampa com inclinação de 15% ecarregando materiais com densidade de 2.800 kg/m3, a carregadeira tem uma capacidade de operação de remoção e transporte de fragmentos de 1,22 m3/ min. A carregadeira permanecerá na face de trabalho durante a operação e irá alimentar o equipamento de transporte horizontal. [0054] Two of these loaders are required for achieving the best operational results in the hard rock mining access development. [0055] Em paralelo à utilização da Carregadeira Contínua, a concha (tais como as unidades de LHD) só pode ser utilizada na operação de abertura das rampas e para execução de pequenas funções auxiliares durante o processo de desenvolvimento da mineração.

Equipamento de Transporte Horizontal [0056] Após a Carregadeira Contínua, as rochas são levadas a um equipamento de transporte horizontal (#5 na figura 4). [0057] Quando as conchas são utilizadas (nos primeiros metros escavados no corpo da rocha, por exemplo), o mesmo equipamento é usado para a etapa de transporte. Da mesma forma, quando a Carregadeira ITC Schaeff (ou equipamento semelhante utilizado), um caminhão é utilizado na fase de transporte horizontal. [0058] Uma sugestão alternativa é a utilização de Caminhões Paus (consulte figura 4) como equipamento preferido nesta etapa. Este modelo de caminhão particular pode ser carregado pela Carregadeira ITC na face e descarregar o material coletado no Separador de Minério, a próxima etapa da linha de produção de minério. O caminhão considerado é o modeio 8000 com uma caixa de ejeção que cabe facilmente em uma ampla abertura de 3 m e tem um raio de giro aceitável. O Caminhão ITC 8000 tem uma carga de 13 toneladas e uma velocidade (carregado numa rampa com inclinação de 15%) de 6,0 quilômetros por hora. [0059] De preferência, a fim de alcançar resultados operacionais ótimos, três caminhões devem ser utilizados simultaneamente.

Separador de Minério [0060] O "Equipamento de Transporte Horizontal" descrito acima transporta o minério para o Separador de Minério. [0061] O Separador de Minério consiste de um dispositivo de esmagamento de minério portátil híbridoequipado com uma tela de peneiramento para desviar o material grosseiro e acima do tamanho do fluxo de fragmentos, e ou rolos ou mordentes opostos reduzem o material bruto extraído a um tamanho máximo fixo de aproximadamente 45 centímetros.

Ponto Intermediário de Armazenamento [0062] O Ponto Intermediário de Armazenamento é constituído por uma série de módulos transportadores flexíveis "de vaivém", que alimentam o material de um para outro e podem ser facilmente estendidos e rearranjados para acomodar diferentes geometrías e caminhos necessários para alcançar o ponto de carga do Rail-Veyor. A capacidade de armazenamento combinada do sistema de carrinho deve ser igual ao volume ou capacidade de um trem Rail-Veyor totalmente carregado (cerca de 50 - 60 toneladas). Esta capacidade de armazenamento acomoda potenciais diferenças de eficiência operacional ou variações, fornecendo uma carga completa de pré-medida ao Rail-Veyor, que permite melhor automação e otimização. [0063] Vantagens: [0064] Todos os métodos e equipamentos descritos acima, quando trabalhando em conjunto, aumentam significativamente a velocidade de acesso ao corpo de minério em um maciço rochoso, em comparação aos métodos convencionais, nas circunstâncias apropriadas. Do rendimento de 35 m/semana iniciai fornecido pelas tecnologias anteriores, a presente invenção é capaz de melhorar a taxa de acesso em uma mina de rocha dura a um valor impressionante de 143 m/semana nestas condições mínimas disponíveis. [0065] Além disso, a presente invenção proporciona um ambiente mais seguro para os trabalhadores de mineração. Este ambiente mais seguro decorre do maior fluxo de ar fresco direcionado para a face de trabalho fornecido pelo concepção de rampas gêmeas; a partir de um processo que limita o uso de conchas (unidades de LHD) e erro humano resultante do uso deste equipamento; e com a criação de um novo processo que pode ser facilmente automatizado/convertido a uma operação controlada remotamente. [0066] Embora a presente invenção tenha sido descrita em detalhes no que diz respeito às formas de realização exemplificativas da mesma e desenhos em anexo, deverá ser evidente para peritos na área que várias modificações da presente invenção podem ser realizadas sem se afastar da concepção e do escopo da invenção. Deste modo, a invenção não se limita às concretizações exatas apresentadas nos desenhos e acima descritas. Pelo contrário, encoraja-se que todas essas variações que não se afastem da concepção da invenção sejam consideradas como dentro de seu escopo, limitadas somente pelas colocações anexas.

Claims

1. Linha de produção de minério de uma mina de rocha dura que compreende os seguintes equipamentos dispostos linearmente entre a face de trabalho da mina e o ambiente externo pelo menos uma Máquina Carregadeira Contínua colocada perto da face de trabalho; seguida por pelo menos um Equipamento de Transporte Horizontal; seguido por um Equipamento Separador de Minério, seguido por um Ponto Intermediário de Armazenamento; seguido por uma máquinaRail-Veyor

2. A linha de produção de minério, de acordo com a colocação 1, compreende duas máquinas Carregadeiras Contínuas, cada uma delas sendo do Modelo ITC Schaeff ITC 120 F4.

3. A linha de produção de minério, de acordo com a colocação 1, compreende three Hauling Equipments, each one of them being a Paus Truck of the ITC 8000 model.

4. A linha de produção de minério, de acordo com a colocação 1, compreende um Equipamento Separador de Minério configurado para limite do tamanho das partículas do material recolhido a um tamanho granularmáximo de 45 cm.

5. A linha de produção de minério, de acordo com a colocação 1, compreendeo Ponto Intermediário de Armazenamento,constituído por uma série de transportadores vai e vem modulares e flexíveis integrados numa disposição interligada.

6. A linha de produção de minério, de acordo com a colocação 5, compreendeo Ponto Intermediário de Armazenamentocapaz de manter o volume do Rail-Veyor totalmente carregado.

7. Plano de Acesso de Mineração de Rocha Dura para uma mina de rocha dura, que inclui duas rampas paralelas interligadas por uma série de passagens transversais, com ambas as rampas e passagens transversais entre 2,9 e 3,3 metros de altura e entre 3,5 e 3,9 metros de largura.

8. Plano de Acesso de Mineração de Rocha Dura, de acordo com a colocação 7, em que uma das rampas tem a funçãoexclusiva de acomodar o Rail-Veyor ea outra rampaé utilizada por todos os outros equipamentos de rodas que entrem ou saiam da mina.

9. Plano de Acesso de Mineração de Rocha Dura, de acordo com a colocação 7, em que a inclinação das rampas deve estar entre 14% e 16%.

10. Método de instalação do Apoio no Solo para operação de mineraçãode rocha dura, compreendendo duas etapas: a primeira etapa consiste na instalação do suporte mínimo necessário para garantir a segurança dos mineiros de desenvolvimento e a estabilidade da abertura para a fase de desenvolvimento; a segunda etapa consiste na instalação do suporte permanente necessário para garantir a segurança dos trabalhadores e a estabilidade da abertura ao longo da vida da mina.

11. Método de instalação do Apoio no Solo, de acordo com a colocação 10, na qual a primeira etapa consiste na escavação de vãos entre 3 e 3,6 m, seguida pela instalação de uma tela metálica # 9 ou # 6 ou a aplicação de uma camada de fibra reforçada por concreto projetado com uma espessura nominal de 2 a 3 polegadas; e a segunda etapaconsiste na instalação de vergalhões grauteados de 1,5 m de comprimento em padrão escalonado de 1,2 m x 1,8 m com telas metálicas soldadas de 2,75 m x 4 m.

12. Operação de acesso de mineração de rocha dura, compreendendo a Linha de Produção de Minério definida na colocação 1; Plano de Acesso de Mineração de Rocha Dura definido na colocação 7; e o Método de Instalação de Apoio no Solo definido na colocação 10.