Este trabalho propõe uma metodologia inovadora de seqüenciamento de lavra em minério de ferro a qual, além de considerar os parâmetros operacionais e econômicos das técnicas tradicionais, permite uma abordagem ambiental proativa para sequenciar a lavra de forma a antecipar a exaustão de parte da cava para disposição do estéril dentro da cava final. A metodologia proposta de seqüenciamento ordenado de lavra permite reduzir a área degradada a ser reabilitada na mina, com significativos benefícios associados à reducão do impacto ambiental, sem comprometer as metas de produtividade e competitividade econômica da lavra. A metodologia de seqüenciamento ordenado de lavra foi aplicada em um estudo de caso de projeto de lavra de minério de ferro, e os resultados alcançados comprovaram os benefícios esperados com a aplicação da metodologia proposta. / This paper presents a innovative approach for an environmentally pro-active mine scheduling process. The proposed methodology has been developed for identifying a mine sequence that meets all operational and economical constraints in iron-ore mining, and takes into account a pro-active approach for scheduling the mine according to environmental criteria. The proposed methodology allows a significant reduction of the environmental impact related to the mining operation without compromising productivity and the economical feasibility of the mine. The methodology has been applied to a case study of iron ore mining in Brazil, where the expected benefits have been proven.

[pt] Esta dissertação tem como objetivo principal estudar um caso real do comportamento de taludes de grande altura em um projeto de mineração situado no Peru, em termos de deslocamentos e fatores de segurança, considerando uma escavação com uma profundidade que se aproxima de 900 m. As análises tensão x deformação foram executadas pelo método dos elementos finitos, em modelos bi e tridimensionais, considerando o modelo constitutivo de Mohr-Coulomb para os seis diferentes tipos de rocha encontrados na área do projeto. Também foram investigados os efeitos da geometria 3D em análises pseudo-estáticas, tendo em vista a mineração estar situada em região de atividade sísmica, bem como a distância da pilha de material estéril em relação à borda da escavação. De modo geral observou-se que os deslocamentos horizontais e o fator de segurança estático são maiores em analises 3D, enquanto que os deslocamentos verticais resultaram superiores nas análises 2D. Os efeitos da pilha de estéril nos valores do fator de segurança foram pouco significativos, mas a configuração da superfície potencial de ruptura varia de acordo com a distância da pilha à escavação. O fator de segurança pseudo-estático em análises 3D depende da orientação considerada para a força pseudo-estática horizontal. / [en] The main objective of this thesis is to investigate the mechanical behavior of rock slopes of great height in a mining project located in Peru, in terms of displacements and safety factors, considering that the excavation has almost reached the depth of 900m. The stress – strain analyses were carried out by the finite element method considering bi and three-dimensional models and the Mohr-Coulomb constitutive model for the six different types of rock found in the area of the project. The 3D geometrical effects on pseudo-static analyzes were also investigated, since the mine is situated in a region of seismic activity, as well as the influence of the distance of the waste material from the edge of the excavation. In general, it was observed that the horizontal displacements and the static safety factor are larger in 3D analysis while the vertical displacements were superior in 2D models. The effects of the waste dump on the values of the safety factor were insignificant, but the configuration of the potential failure surface varied according to its distance from the excavation. The pseudo-static safety factor in 3D analysis depends on the orientation considered for the horizontal pseudo-static force.

In Alberta, Canada, amongst its mixture of sand, clay, water and other minerals, the tar sand’s heavy and viscous component bitumen, a thick, sticky form of crude oil is extracted through two methods; open-pit mining for shallower deposits (<75 m), and in situ for deeper deposits (>75 m). This degree project consists of a comparison between these two extraction methods impact on air, nature and water, which all have been evaluated by reviewing and analyzing literature. Studies showed that in situ methods cause a higher impact on air than open-pit mining, through higher emissions of greenhouse gases and sulfur dioxide (SO2), and will surpass the carbon dioxide (CO2) emissions caused by the open-pit mines when the shallower, more accessible tar sands dwindle. Open-pit mining causes a higher impact on water due to its large tailing ponds that causes leakage of processing water and fine tailings, polyaromatic hydrocarbons (PAH: s) and these 13 following elements considered priority pollutants (PPE) by the US Environmental Protection Agency (EPA); antimony (Sb), arsenic (As), beryllium (Be), lead (Pb), cadmium (Cd), copper (Cu), chromium (Cr), mercury (Hg), nickel (Ni), selenium (Se), silver (Ag), thallium (Tl) and zinc (Zn). However studies remain unclear whether or not in situ methods are worse due to underground tailing ponds. Finally, when it comes to nature, open-pit mining causes a more direct environmental impact through deforestation, drainage of peat and wetland, and blasting of rock. In situ methods however, seem to cause more of a long term environmental impact through fragmentation. Dividing the landscape into smaller units through roads, wells, pipelines and seismic lines, leads to domestic biodiversity and homogenization of flora and fauna as unfavorable conditions is created for the nature’s wildlife. In conclusion, in situ methods causes a bigger impact on air than open-pit mining, while open-pit mining causes a bigger impact on water. Due to lack of time and resources, more research about the direct impact on nature is needed to fully evaluate which of the two extraction methods causes the least environmental impact.

Esta dissertação tem como objetivo criar uma ferramenta mais abrangente de avaliação do desempenho ambiental da mineração a céu aberto, para posteriormente avaliar o desempenho ambiental desta atividade econômica, uma vez que os critérios de avaliação de impactos na mineração atuais não consideram o impacto ambiental causado por atividades de lavra a céu aberto na paisagem. Para mensurar o impacto na paisagem causado pela mineração foram utilizados dados de sensoriamento remoto do sensor TM do satélite Landsat 5 e técnicas de geoprocessamento. Posteriormente, as cenas foram submetidas ao script de análise de fragmentação da paisagem V-LATE 2.0 beta para o ArcMAP™ 10.1. Após os impactos ambientais terem sido mensurados e agregados em um índice, torna-se possível uma quantificação do desempenho ambiental da atividade de mineração. Como aplicação do novo índice criado, foi feito um estudo comparativo entre a mina N5W e a cultura da soja no município de Sorriso, MT. Tal estudo permitiu concluir que a atividade da mineração a céu aberto, se realizada com as devidas medidas mitigatórias, apresenta desempenho ambiental comparável a outras atividades econômicas de mesmo porte produtivo. / This dissertation aims to create a more comprehensive tool for assessing environmental performance of open pit mines to assess the environmental performance, since the criteria for assessment of impacts on current mining do not consider the environmental impact of open-pit mining activities in the landscape. To measure the impact on the landscape caused by mining techniques were used remote sensing data from Landsat 5 TM sensor and geoprocessing techniques. Then the scenes were analyzed by V-LATE 2.0 beta script for ArcMAP™ 10.1 software. After the environmental impacts have been measured and aggregated into an index, it is possible to quantify the environmental performance of mining activities. As an application of the new index created, a comparative study between N5W mine and soybean in the municipality of Sorriso, MT was done. This study concluded that the open pit mining whether performed with appropriate mitigation measures, has environmental performance similar to other economic activities with the same production scale.

Indicadores de qualidade ambiental tem o objetivo de medir as variações de qualidade atribuídas pelas atividades humanas sobre os ecossistemas ambientais. Muitos desses indicadores resultam da composição de variáveis distintas voltadas para objetivos específicos diversos. Definir quais são as variáveis mais importantes dentro de um processo de avaliação ambiental é, sem dúvida, um dos maiores desafios dos responsáveis por esse tipo de estudo. Dentro do processo produtivo, é muito comum que se construa um banco de dados com informações de monitoramento da qualidade ambiental, composto de informações que não se integram de modo simplificado, indicando ações de ajustes ou mitigação de possíveis impactos sobre a qualidade do compartimento ambiental estudado. Quando se trata da avaliação da qualidade das águas é incomparável o volume de informações que geralmente se processa para viabilizar a medição da qualidade. Comumente se utilizam medições quantitativas e qualitativas de parâmetros físico-químicos, biológicos e hidrobiológicos, associados a efeitos antrópicos, geológicos, geomorfológicos, conectados entre si, ou dispersos em medições individuais. Diante do desafio de definir um modo de avaliação específico para a qualidade das águas na área de influência direta de uma mina a céu aberto, o presente trabalho propõe uma metodologia que possa indicar quais roteiros devem ser seguidos para que uma avaliação ambiental da qualidade das águas garanta que as variáveis escolhidas sejam medidas e classificadas ao longo das diferentes fases operacionais de uma mina céu aberto, iniciando no planejamento, se estendendo durante as fases de implantação, operação e descomissionamento. É essencial que as diretrizes estabelecidas sejam prontamente utilizadas pelos gestores operacionais de modo que mudanças de procedimentos operacionais possam ser realizadas em função do objetivo principal da manutenção da qualidade ambiental. A proposta metodológica foi aplicada em um projeto de mineração a céu aberto, Mina de N5Sul no Complexo Minerador de Carajás, no estado do Pará, Brasil, sendo possível efetuar medições ambientais para uma mesma rede de monitoramento da qualidade das águas em três fases distintas: planejamento, instalação e operação, onde os resultados iniciais demonstraram que mudanças nos procedimentos operacionais foram aplicados com sucesso para a manutenção da qualidade das águas no entorno da mina. Além disso, é de fundamental importância que a rede de medições seja mantida até a fase de descomissionamento, pois com a composição do banco de dados de informações será possível avaliar de forma efetiva os impactos da operação de uma mina sobre a qualidade das águas do entorno ao longo do tempo de sua vida útil. / Environmental quality indicators are intended to measure quality changes attributed by human activities on environmental ecosystems. Many of these indicators results from the composition of different variables have focused on several specific objectives. Defining which are the most important variables within an environmental assessment process is undoubtedly one of the greatest challenges for those responsible for this type of study. Inside of the production process, it is very common to build a database with environmental quality monitoring information consists of information that are not integrated in a simplified manner, indicating needs of adjustments or mitigation of potential impacts on the quality of environmental compartment studied. When it comes to the assessment of water quality, is unparalleled the amount of information that usually is processed to enable the measurement quality. Commonly are used quantitative and qualitative measurements of physical and chemical parameters, biological and hydro-biological associated with anthropogenic effects, geological, geomorphological, connected with each other, or dispersed in individual measurements. Faced to the challenge of defining a specific evaluation mode for the water quality in the area of direct influence of an open pit mine, this paper proposes a methodology that can indicate which routes should be followed for an environmental assessment of water quality to ensure that the chosen variables are measured and classified throughout the different operational phases of an open pit mine, starting in the planning, extending during the deployment phase, operation and decommissioning. It is essential that the guidelines established can be readily used by operational managers, so that changes in operational procedures to occur based on the primary objective of maintaining environmental quality. The methodology was applied in a mining project in the open, N5Sul mine in Complex Miner Carajás, in the state of Pará, Brazil, where it was possible to make environmental measurements for the same quality monitoring network of water in three distinct phases : planning, installation and operation, where initial results showed that changes in operational procedures have been successfully applied to the maintenance of water quality in the vicinity of the mine. Besides, it is very important that the network is maintained until the decommissioning phase, as to the composition of bank information will be possible to assess effectively the impact of a mine operation on the quality of the surrounding water over time of its life.

Com o passar dos anos a sociedade tem se tornado gradativamente mais dependente de recursos minerais para o seu funcionamento e para o desenvolvimento de produtos. A maior parte das coisas que cercam o homem necessita de alguma espécie de bem mineral como matéria prima para sua fabricação. Por isso, cada vez mais, a mineração tem sido objeto de estudos, buscando aprimoramento e desenvolvimento nos métodos de extração de minérios. Existem duas formas utilizadas para a extração de bens minerais, uma por uso de métodos de lavra a céu aberto (OP) e outra através da aplicação de métodos para lavra subterrânea (UG). A definição de qual método deve ser aplicado em cada caso depende de diversos fatores, como profundidade e geometria do corpo mineral, competência da rocha portadora do minério e da rocha encaixante, entre outros, mas ao final, aspectos econômicos predominam para a definição da viabilidade de cada um dos possíveis métodos. Porém, existem casos em que a melhor escolha para minerar o depósito não se dá por umas dessas duas opções, e sim, pela combinação de ambas, ou seja, a aplicação da lavra a céu aberto seguida da extração dos recursos remanescentes por lavra subterrânea. A grande dificuldade, nestes casos, é definir qual o momento ideal para a transição de método, de maneira que os resultados do projeto integrado sejam otimizados e que um método não inviabilize o outro. Para isso é necessário analisar as duas opções de lavra individualmente, lavrando somente a céu aberto e lavrando somente por métodos subterrâneos, além de analisar-se a viabilidade do projeto através da combinação dos dois métodos, comparando as opções técnica e economicamente e selecionando a que apresente a melhor resposta ao final, para então tomar-se a decisão de qual alternativa de projeto é o mais indicado para cada caso. / Over the years, the society has become progressively dependent on mineral resources for its operation and for development of products. The majority of the things that surround the men needs some kind of mineral material as raw material for its manufacture. Therefore, increasingly, mining has been studied aiming to improve and develop methods of mineral extraction. There are two ways that are utilized to mineral extraction, one by open pit methods (OP) e another by application of underground methods (UG). The definition of which one should be applied in each case depends on many factors, such as depth and geometry of the mineral body, strength of the mineralized and bounding rock, among others, but at the end, economic aspects are predominant for the definition of viability of the methods. However, there are some cases where the best choice to mine the deposit is not one of these options, but the combination of both methods, it means, the application of open pit mining followed by extraction of remaining resources by underground mining. The great challenge, in these cases, is to define what is the right moment for the transition of the methods, making sure that the results are optimized and one method do not impede the development of the other one. In this sense, it is necessary to analyze both options individually, mining the deposit only by open pit and mining only by underground, and also analyze the combination of the two methods, comparing these options technically and economically at the end, and then decide which project alternative is the best for each case.

Com o passar dos anos a sociedade tem se tornado gradativamente mais dependente de recursos minerais para o seu funcionamento e para o desenvolvimento de produtos. A maior parte das coisas que cercam o homem necessita de alguma espécie de bem mineral como matéria prima para sua fabricação. Por isso, cada vez mais, a mineração tem sido objeto de estudos, buscando aprimoramento e desenvolvimento nos métodos de extração de minérios. Existem duas formas utilizadas para a extração de bens minerais, uma por uso de métodos de lavra a céu aberto (OP) e outra através da aplicação de métodos para lavra subterrânea (UG). A definição de qual método deve ser aplicado em cada caso depende de diversos fatores, como profundidade e geometria do corpo mineral, competência da rocha portadora do minério e da rocha encaixante, entre outros, mas ao final, aspectos econômicos predominam para a definição da viabilidade de cada um dos possíveis métodos. Porém, existem casos em que a melhor escolha para minerar o depósito não se dá por umas dessas duas opções, e sim, pela combinação de ambas, ou seja, a aplicação da lavra a céu aberto seguida da extração dos recursos remanescentes por lavra subterrânea. A grande dificuldade, nestes casos, é definir qual o momento ideal para a transição de método, de maneira que os resultados do projeto integrado sejam otimizados e que um método não inviabilize o outro. Para isso é necessário analisar as duas opções de lavra individualmente, lavrando somente a céu aberto e lavrando somente por métodos subterrâneos, além de analisar-se a viabilidade do projeto através da combinação dos dois métodos, comparando as opções técnica e economicamente e selecionando a que apresente a melhor resposta ao final, para então tomar-se a decisão de qual alternativa de projeto é o mais indicado para cada caso. / Over the years, the society has become progressively dependent on mineral resources for its operation and for development of products. The majority of the things that surround the men needs some kind of mineral material as raw material for its manufacture. Therefore, increasingly, mining has been studied aiming to improve and develop methods of mineral extraction. There are two ways that are utilized to mineral extraction, one by open pit methods (OP) e another by application of underground methods (UG). The definition of which one should be applied in each case depends on many factors, such as depth and geometry of the mineral body, strength of the mineralized and bounding rock, among others, but at the end, economic aspects are predominant for the definition of viability of the methods. However, there are some cases where the best choice to mine the deposit is not one of these options, but the combination of both methods, it means, the application of open pit mining followed by extraction of remaining resources by underground mining. The great challenge, in these cases, is to define what is the right moment for the transition of the methods, making sure that the results are optimized and one method do not impede the development of the other one. In this sense, it is necessary to analyze both options individually, mining the deposit only by open pit and mining only by underground, and also analyze the combination of the two methods, comparing these options technically and economically at the end, and then decide which project alternative is the best for each case.

Esta dissertação tem como objetivo criar uma ferramenta mais abrangente de avaliação do desempenho ambiental da mineração a céu aberto, para posteriormente avaliar o desempenho ambiental desta atividade econômica, uma vez que os critérios de avaliação de impactos na mineração atuais não consideram o impacto ambiental causado por atividades de lavra a céu aberto na paisagem. Para mensurar o impacto na paisagem causado pela mineração foram utilizados dados de sensoriamento remoto do sensor TM do satélite Landsat 5 e técnicas de geoprocessamento. Posteriormente, as cenas foram submetidas ao script de análise de fragmentação da paisagem V-LATE 2.0 beta para o ArcMAP™ 10.1. Após os impactos ambientais terem sido mensurados e agregados em um índice, torna-se possível uma quantificação do desempenho ambiental da atividade de mineração. Como aplicação do novo índice criado, foi feito um estudo comparativo entre a mina N5W e a cultura da soja no município de Sorriso, MT. Tal estudo permitiu concluir que a atividade da mineração a céu aberto, se realizada com as devidas medidas mitigatórias, apresenta desempenho ambiental comparável a outras atividades econômicas de mesmo porte produtivo. / This dissertation aims to create a more comprehensive tool for assessing environmental performance of open pit mines to assess the environmental performance, since the criteria for assessment of impacts on current mining do not consider the environmental impact of open-pit mining activities in the landscape. To measure the impact on the landscape caused by mining techniques were used remote sensing data from Landsat 5 TM sensor and geoprocessing techniques. Then the scenes were analyzed by V-LATE 2.0 beta script for ArcMAP™ 10.1 software. After the environmental impacts have been measured and aggregated into an index, it is possible to quantify the environmental performance of mining activities. As an application of the new index created, a comparative study between N5W mine and soybean in the municipality of Sorriso, MT was done. This study concluded that the open pit mining whether performed with appropriate mitigation measures, has environmental performance similar to other economic activities with the same production scale.

Indicadores de qualidade ambiental tem o objetivo de medir as variações de qualidade atribuídas pelas atividades humanas sobre os ecossistemas ambientais. Muitos desses indicadores resultam da composição de variáveis distintas voltadas para objetivos específicos diversos. Definir quais são as variáveis mais importantes dentro de um processo de avaliação ambiental é, sem dúvida, um dos maiores desafios dos responsáveis por esse tipo de estudo. Dentro do processo produtivo, é muito comum que se construa um banco de dados com informações de monitoramento da qualidade ambiental, composto de informações que não se integram de modo simplificado, indicando ações de ajustes ou mitigação de possíveis impactos sobre a qualidade do compartimento ambiental estudado. Quando se trata da avaliação da qualidade das águas é incomparável o volume de informações que geralmente se processa para viabilizar a medição da qualidade. Comumente se utilizam medições quantitativas e qualitativas de parâmetros físico-químicos, biológicos e hidrobiológicos, associados a efeitos antrópicos, geológicos, geomorfológicos, conectados entre si, ou dispersos em medições individuais. Diante do desafio de definir um modo de avaliação específico para a qualidade das águas na área de influência direta de uma mina a céu aberto, o presente trabalho propõe uma metodologia que possa indicar quais roteiros devem ser seguidos para que uma avaliação ambiental da qualidade das águas garanta que as variáveis escolhidas sejam medidas e classificadas ao longo das diferentes fases operacionais de uma mina céu aberto, iniciando no planejamento, se estendendo durante as fases de implantação, operação e descomissionamento. É essencial que as diretrizes estabelecidas sejam prontamente utilizadas pelos gestores operacionais de modo que mudanças de procedimentos operacionais possam ser realizadas em função do objetivo principal da manutenção da qualidade ambiental. A proposta metodológica foi aplicada em um projeto de mineração a céu aberto, Mina de N5Sul no Complexo Minerador de Carajás, no estado do Pará, Brasil, sendo possível efetuar medições ambientais para uma mesma rede de monitoramento da qualidade das águas em três fases distintas: planejamento, instalação e operação, onde os resultados iniciais demonstraram que mudanças nos procedimentos operacionais foram aplicados com sucesso para a manutenção da qualidade das águas no entorno da mina. Além disso, é de fundamental importância que a rede de medições seja mantida até a fase de descomissionamento, pois com a composição do banco de dados de informações será possível avaliar de forma efetiva os impactos da operação de uma mina sobre a qualidade das águas do entorno ao longo do tempo de sua vida útil. / Environmental quality indicators are intended to measure quality changes attributed by human activities on environmental ecosystems. Many of these indicators results from the composition of different variables have focused on several specific objectives. Defining which are the most important variables within an environmental assessment process is undoubtedly one of the greatest challenges for those responsible for this type of study. Inside of the production process, it is very common to build a database with environmental quality monitoring information consists of information that are not integrated in a simplified manner, indicating needs of adjustments or mitigation of potential impacts on the quality of environmental compartment studied. When it comes to the assessment of water quality, is unparalleled the amount of information that usually is processed to enable the measurement quality. Commonly are used quantitative and qualitative measurements of physical and chemical parameters, biological and hydro-biological associated with anthropogenic effects, geological, geomorphological, connected with each other, or dispersed in individual measurements. Faced to the challenge of defining a specific evaluation mode for the water quality in the area of direct influence of an open pit mine, this paper proposes a methodology that can indicate which routes should be followed for an environmental assessment of water quality to ensure that the chosen variables are measured and classified throughout the different operational phases of an open pit mine, starting in the planning, extending during the deployment phase, operation and decommissioning. It is essential that the guidelines established can be readily used by operational managers, so that changes in operational procedures to occur based on the primary objective of maintaining environmental quality. The methodology was applied in a mining project in the open, N5Sul mine in Complex Miner Carajás, in the state of Pará, Brazil, where it was possible to make environmental measurements for the same quality monitoring network of water in three distinct phases : planning, installation and operation, where initial results showed that changes in operational procedures have been successfully applied to the maintenance of water quality in the vicinity of the mine. Besides, it is very important that the network is maintained until the decommissioning phase, as to the composition of bank information will be possible to assess effectively the impact of a mine operation on the quality of the surrounding water over time of its life.

Esta dissertação tem como objetivo criar uma ferramenta mais abrangente de avaliação do desempenho ambiental da mineração a céu aberto, para posteriormente avaliar o desempenho ambiental desta atividade econômica, uma vez que os critérios de avaliação de impactos na mineração atuais não consideram o impacto ambiental causado por atividades de lavra a céu aberto na paisagem. Para mensurar o impacto na paisagem causado pela mineração foram utilizados dados de sensoriamento remoto do sensor TM do satélite Landsat 5 e técnicas de geoprocessamento. Posteriormente, as cenas foram submetidas ao script de análise de fragmentação da paisagem V-LATE 2.0 beta para o ArcMAP™ 10.1. Após os impactos ambientais terem sido mensurados e agregados em um índice, torna-se possível uma quantificação do desempenho ambiental da atividade de mineração. Como aplicação do novo índice criado, foi feito um estudo comparativo entre a mina N5W e a cultura da soja no município de Sorriso, MT. Tal estudo permitiu concluir que a atividade da mineração a céu aberto, se realizada com as devidas medidas mitigatórias, apresenta desempenho ambiental comparável a outras atividades econômicas de mesmo porte produtivo. / This dissertation aims to create a more comprehensive tool for assessing environmental performance of open pit mines to assess the environmental performance, since the criteria for assessment of impacts on current mining do not consider the environmental impact of open-pit mining activities in the landscape. To measure the impact on the landscape caused by mining techniques were used remote sensing data from Landsat 5 TM sensor and geoprocessing techniques. Then the scenes were analyzed by V-LATE 2.0 beta script for ArcMAP™ 10.1 software. After the environmental impacts have been measured and aggregated into an index, it is possible to quantify the environmental performance of mining activities. As an application of the new index created, a comparative study between N5W mine and soybean in the municipality of Sorriso, MT was done. This study concluded that the open pit mining whether performed with appropriate mitigation measures, has environmental performance similar to other economic activities with the same production scale.