Esta pesquisa apresenta o projeto, construção e testes, tanto de laboratório como de campo de um sismógrafo de engenharia para o monitoramento dos níveis de vibração e pressão acústica, resultantes do processo de desmonte de rocha utilizando explosivos. Desenvolveram-se filtros e amplificadores com características que atendam às especificações impostas pelo guia intitulado \"ISEE Performance Specifications for Blasting Seismographs\" (ISEE, 2011), bem como, foram utilizados sensores (geofones e microfone) desenvolvidos e fabricados por terceiros, mas que atendam às características impostas pelo guia. A interconexão entre a etapa analógica com a digital foi realizada através da utilização de módulos de conversão A/D com tecnologia Sigma-Delta e resolução de 24-bits. Todas as etapas de aquisição, processamento e armazenamento de dados são controladas através de um microcontrolador ARM Cortex-M de 32-bits, o qual provê os mais diversos e modernos periféricos. Os testes de laboratório demonstraram a eficácia dos circuitos analógicos, pois apresentaram resposta plana na banda de passagem, onde os filtros passa-baixa, do tipo Butterworth, proporcionaram uma atenuação de 36 dB/oitava a partir da frequência de corte de 500 Hz, enquanto os filtros passa-alta, do tipo passivo, proporcionaram uma atenuação de 6 dB/oitava abaixo da frequência de corte de 2 Hz. Os testes de operação confirmaram a fácil e rápida operação do conjunto sismográfico, enquanto os testes de campo demonstraram a praticidade de sua operação e confiabilidade e coerência dos resultados. Concluiu-se que o sistema é exequível, atendendo às necessidades de monitoramento de um processo de desmonte de rochas utilizando explosivos a um preço relativamente baixo, abrindo a possibilidade de utilizá-lo em monitoramentos permanentes em situações onde isto seja necessário. / This research presents the design, construction and laboratory and field testing of an engineering seismograph for monitoring vibration and acoustic pressure levels during rock blasting. Filters and amplifiers with characteristics that meet the specifications of ISEE Performance Specifications for Blasting Seismographs (ISEE, 2011) have been developed. Third part sensors (geophones and microphones) were selected to attend the characteristics suggested by the guide. The interconnection between the analog and the digital stages was accomplished with A/D conversion modules with Sigma- Delta technology and 24-bit resolution. All data acquisition, processing and storage steps are controlled by a 32-bit ARM Cortex-M microcontroller, which provides several and modern peripherals. Laboratory tests confirmed the effectiveness of the analog circuits that presented flat response between 2 and 500Hz. The low-pass filters developed are type Butterworth with an attenuation factor of 36 dB/octave for frequencies above 500 Hz. The high-pass filters are of passive type with rejection factor of 6 dB/octave below 2 Hz. The operation of the system presented to be easy and fast. Field tests demonstrated its friendliness and the results showed to be consistent. It was concluded that the system is feasible and applicable to monitor rock-blasting process. Its relatively low price opens up the possibility of using it for permanent monitoring in situations where this might be necessary.

O controle gerencial de custos é uma ferramenta que quando direcionada pode gerar grandes impactos na economia do processo. O monitoramento e a constante observação dos custos associados às principais operações em grandes mineradoras é uma ferramenta de importante aplicação na elaboração das estimativas e no planejamento do orçamento da mina. Dentre as principais operações do ciclo produtivo, a perfuração & desmonte é a atividade responsável pela fragmentação do minério e a adequação granulométrica para os processos seguintes. Essa operação é de grande impacto no orçamento da mina, podendo ser analisada diretamente ou ter seu custo estimado com aplicação de algoritmos. Por ser a responsável direta da qualidade da fragmentação da rocha, ela influencia em toda a cadeia produtiva e na produtividade do processo de lavra em si. O seu planejamento envolve decisões tomadas com base no conhecimento da geologia estrutural e nas características do maciço rochoso que compõe o depósito mineral, bem como no projeto e adequação dos parâmetros que compõem os planos de fogo. A seleção dos objetivos a serem atingidos nesta etapa é o início de uma série de escolhas que devem ser feitas com o intuito de atingir os objetivos iniciais com o menor custo possível. O presente trabalho apresenta os principais aspectos a serem considerados numa análise de custos na operação de perfuração e desmonte, analisando e discutindo as principais variáveis que compõe este custo, elaborando um algoritmo capaz de vincular os principais parâmetros vistos para obtenção do resultado final. Para aplicação da metodologia desenvolvida é apresentando um estudo de caso de uma mina de ferro, onde se buscou determinar o custo por volume de rocha fragmentada associada à atividade, correlacionando os principais parâmetros que envolvem o processo de seleção do plano de fogo, bem como realizando uma análise de sensibilidade em função das principais variáveis de custo. O algoritmo para estimativa de custos de perfuração e desmonte, desenvolvido para plataforma Excel, tornou evidente a importância e a influência da taxa de perfuração no custo final de produção do minério fragmentado, onde se concluiu que quanto maior a taxa de perfuração, menor é o custo associado à mesma, bem como evidenciou que as seleções referentes ao plano de fogo causam impactos significativos na economia do processo, principalmente no que concerne a escolha do diâmetro dos furos e o tipo de explosivo aplicado. / Cost management control is a tool which can produce a big impact in the economy of the process. The monitoring and constant observation of the costs linked to major operations in large mining is an important tool to estimate and plan the mine budget. Among the main operations of the production cycle, drilling & blasting activity is responsible for the ore fragmentation and suitability of the particle size in the downstream processes. This operation has large impact in mine budget; it can be analyzed directly or can be estimated applying cost algorithm. For being directly responsible for the fragmented rock quality, it influences the entire production chain and the mining productivity itself. The drilling and blasting planning involves decisions based on knowledge of the structural geology and characteristics of the rock mass that compose the mineral deposit, as well as in design and adjustment of the parameters that comprise the blasting round. The selection of the objectives to be achieved in this stage is the beginning of a series of choices that should be made in order to seek the initial objectives at the lowest cost possible. This work presents the main features to be considered in a cost analysis of drilling and blasting operation, analyzing and discussing the main variables that compose this cost and developing an algorithm able to link the principal parameters studied to obtain the final result. In order to apply the developed methodology and aiming to determine the cost per volume of fragmented rock associated to the drilling and blasting activity, a case study is illustrate in an iron mine, correlating the main features involved in the blasting design process, as well as performing an sensitivity analysis as a function of the principal cost parameters. The drilling and blasting cost algorithm developed for Excel platform made evident the importance and the influence of the drilling rate in the final cost of fragmented ore, which permit to concluded that the larger the drilling rate is, the lower the cost associated with it, as well as showed that the selections made in the blasting round cause significant impacts on the process economy, especially regarding the hole diameter and the type of explosive selection.

O desmonte com explosivos é uma das mais relevantes operações unitárias na lavra subterrânea de carvão no Brasil. Esta operação tem como objetivo a obtenção de ROM com uma distribuição granulométrica adequada, de tal forma que o impacto final na combinação com os custos de perfuração, limpeza e transporte sejam minimizados. A implantação de um controle de desempenho do desmonte, amparado em dados de geometria, análise de imagens e no monitoramento de vibrações, é uma ferramenta que permite avaliar as operações de desmonte. O controle de desempenho do desmonte deve englobar os seguintes parâmetros: geometria, desempenho do sistema de iniciação, desempenho da detonação, caracterização das propriedades do maciço rochoso e sua influência no processo de detonação, fragmentação e danos causados pelo desmonte às áreas adjacentes. Essa dissertação propõe métodos de diagnóstico para o desmonte com explosivos em subsolo amparados em dados de geometria, na análise de imagens e no monitoramento de vibrações. Investigou-se, também, a exeqüibilidade do uso de ANFO em perfuração de pequeno diâmetro com o objetivo de reduzir os custos globais de desmonte. Testes de desempenho foram realizados em superfície e subsolo, com um agente explosivo à base de nitrato de amônio e óleo combustível embalados em cartuchos plásticos. Complementando o controle de desempenho do desmonte e o estudo de viabilidade do emprego de ANFO, foi proposta a aplicação de metodologia para o controle de qualidade do sistema de iniciação das cargas explosivas com tubo de choque A adoção da metodologia desenvolvida mostrou-se apropriada para a elaboração de diagnósticos do desmonte com explosivos, tornando a tomada de decisão mais segura na introdução de melhorias nos sistemas de desmonte com explosivos possibilitando visualizar a necessidade de agregar qualidade à mão-de-obra com o desenvolvimento de programas de treinamento. Os estudos de adequação do ANFO apresentaram resultados positivos na sua aplicação em cenários particulares de desmonte subterrâneo, assim como a adoção da metodologia para o controle de qualidade dos sistemas de retardos demonstrou ser uma técnica eficiente e segura.

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No. of bitstreams: 2 license_rdf: 811 bytes, checksum: e39d27027a6cc9cb039ad269a5db8e34 (MD5) DISSERTAÇÃO Marcelo da Silva Pina.pdf: 6212942 bytes, checksum: e00a6becb9f8231338543a499f50b216 (MD5) Previous issue date: 2017-06-27 / CAPES / Nesta dissertação, estudou-se um novo método de tamponamento de furos para detonação de explosivos em pedreira de brita utilizando o gesso. Esse método de tamponamento foi comparado com o método habitualmente empregado em pedreiras e minas a céu aberto, os quais fazem uso de materiais inertes de baixa resistência, tais como: pó de perfuração, brita e solo, todos causando perdas de eficiência no desmonte. Os materiais usados no método de tamponamento tradicional oferecem baixa resistência e são facilmente ejetados pela pressão exercida pelos gases logo após a detonação, perdendo-se dessa forma parte da energia disponível para fragmentação da rocha. Neste trabalho foi avaliada a utilização de um tampão rígido feito com gesso para realizar o desmonte de brita com explosivos e utilizadas técnicas de processamento de imagens da pilha desmontada no software Split-desktop para determinar a distribuição granulométrica do material desmontado. Dessa forma pode-se avaliar o grau de fragmentação a partir da distribuição do material desmontado nas diversas faixas granulométricas definidas no software e comparar o desempenho dos dois tipos de tamponamento utilizados (tradicional e gesso). Posteriormente foi realizada uma análise dos custos dos desmontes utilizando-se tampão convencional de brita e o tampão rígido com gesso determinando-se os custos unitários de produção. Foi verificado que utilizando tampão rígido com gesso pode-se obter diversos benefícios como redução na metragem perfurada, obtenção de maior fragmentação, menor custo unitário de produção, ampliação da malha de perfuração, maior volume desmontado por furo detonado, etc. Portanto, o entendimento desses parâmetros e sua influência nos resultados do desmonte com explosivos motivou o desenvolvimento dessa pesquisa, em especial o impacto do tipo de tamponamento sobre a fragmentação e custos unitários de desmonte, a fim de estabelecer um tampão de máxima eficácia uma vez que normalmente utilizam-se tampões ineficientes e de baixo valor agregado no que se refere ao produto final, ou seja, a fragmentação da rocha. Desenvolver um material rígido e robusto, barato e de fácil uso para ser empregue no tampão, com o intuito de torna-lo mais resistente e aumentar o tempo de confinamento dos gases, convertendo isso em maior fragmentação da rocha e obtendo uma melhor eficiência do desmonte e redução dos custos foram os objetivos perseguidos no estudo. / In this dissertation, a new method of stemming holes for detonation of explosives in crushed stone quarry using gypsum was studied. This method of stemming was compared to the method commonly used in quarries and open pit mines, which use inert materials of low resistance, such as: drilling dust, gravel and soil, all of which cause efficiency losses in the clearing. The materials used in the traditional stemming method offer low resistance and are easily ejected by the pressure exerted by the gases shortly after the detonation, thus losing part of the energy available for rock fragmentation. In this work, the use of a rigid gypsum cap was carried out to carry out the dismantling of crushed stone with explosives and the image processing techniques of the disassembled pile were used in the Split-desktop software to determine the particle size distribution of the dismantled material. In this way, it is possible to evaluate the degree of fragmentation from the distribution of the dismantled material in the different grades defined in the software and to compare the performance of the two types of stemming used (traditional and gypsum). Subsequently a simulation of the results of rock dismounting was carried out using conventional cap and the rigid gypsum stem, determining the unit costs of production. It was verified that using rigid gypsum buffer several benefits can be obtained such as reduction in the perforated length, obtaining a greater degree of fragmentation, reduction of the need for crushing, lower unit cost of production, enlargement of the drilling mesh, greater volume dismantled by hole detonated, etc. Therefore, the understanding of these parameters and their influence on the results of the explosive dismantling motivated the development of this research, especially the impact of the type of stemming on the fragmentation and unit costs of dismantling, in order to establish a cap of maximum effectiveness since Inefficient stems and low value-added buffers are usually used for the final product, ie rock fragmentation. Develop a rigid, robust, inexpensive and easy-touse material to be used in the stem in order to make it more resistant and increase the time of confinement of the gases, converting this into a greater fragmentation of the rock and obtaining a better dismantling efficiency and cost reduction were the objectives pursued in the study.

Esta dissertação trata da formação do núcleo fabril constituído pela Companhia Melhoramentos de São Paulo na cidade de Caieiras (SP). Constituíram-se como objetos de pesquisa as edificações erigidas durante o período de crescimento do núcleo, o cotidiano dos trabalhadores e a formação populacional, o processo de desmonte do núcleo e as iniciativas voltadas para preservação dos edifícios remanescentes. Analisa a arquitetura dos edifícios domésticos e coletivos, tais como as moradias operárias e de chefias, as igrejas, os clubes, o cinema, os armazéns, as escolas, a estação ferroviária e os edifícios ligados ao trabalho e à produção industrial. Nesta análise foi observada a predominância da arquitetura eclética revestida de elementos da linguagem clássica. O objetivo principal desta dissertação é a análise da formação espacial do núcleo fabril e a reflexão acerca de medidas favoráveis à preservação dos edifícios remanescentes no contexto atual onde o patrimônio da Companhia Melhoramentos está inserido no processo de fragmentação e valorização imobiliária. Observa a necessidade do aprofundamento das questões relacionadas à prática e à implantação de políticas de preservação do patrimônio, em Caieiras, ressaltando as fragilidades da atual legislação municipal que versa sobre a necessidade de proteger o patrimônio cultural da cidade. A elaboração da pesquisa foi baseada em pesquisa bibliográfica sobre o tema abordado, na sistematização do material obtido através da pesquisa em arquivos históricos, nos levantamentos métricos, iconográficos e nas entrevistas feitas com antigos moradores e trabalhadores do núcleo fabril de Caieiras. / This dissertation deals with the formation of core manufacturing improvements made by the Company in Caieiras (SP). Established themselves as research subjects the buildings erected during the growth period of the nucleus, the daily training of workers and population, the process of dismantling the core and initiatives aimed at preserving the remaining buildings. Analyzes the architecture of buildings and collective household such as housing for workers and managers, churches, clubs, cinema, stores, schools, railway station buildings and workrelated and industrial production. In this analysis we observed the predominance of the eclectic architecture of coated elements of classical language. The main objective of this dissertation is to examine the spatial formation of the core manufacturing and thinking about measures for the conservation of buildings remaining in the current context where the assets of the company rather is embedded in the process of fragmentation and real estate appreciation. Notes the need for further discussion on issues related to the practice and implementation of policies for heritage preservation in Caieiras, highlighting the weaknesses of the current municipal legislation which deals with the need to protect the cultural heritage of the city. The completion of this study was based on literature about the topic, the systematization of the material obtained through research in historical archives, in metric surveys, and the iconographic interviews with former residents and workers in the industrial core of Caieiras.

Energia é um insumo estratégico na mineração, pois é fundamental na viabilidade das operações mineiras e importante na manutenção de custos operacionais baixos e competitivos. Por esse motivo, toda iniciativa que visa a busca por eficiência no consumo de energia é importante para a competitividade das mineradoras. Vários insumos energéticos são utilizados nas operações unitárias de mineração. Os exemplos mais comuns são diesel, eletricidade, gás natural, carvão e explosivos. O objetivo desse trabalho é estudar, do ponto de vista energético, as atividades realizadas no processo de desmonte de rochas, em um complexo minerador de minério de ferro, visando a melhor utilização da energia no desmonte de rocha para aperfeiçoar as operações unitárias subsequentes de processamento de minérios. Um foco maior foi dado à economia de energia nas moagens de bolas da planta de beneficiamento e concentração, provocada pelas modificações e melhorias realizadas no desmonte de rocha. A metodologia consistiu na análise de diversos desmontes de rocha variando a razão de carga de explosivos no complexo minerador alvo desse trabalho. Os produtos desses desmontes foram acompanhados até a sua entrada na planta de beneficiamento. Durante o processamento desses materiais nas moagens da planta, foram coletadas e analisadas as grandezas elétricas resultantes e comparadas com uma linha de base gerada antes do início do trabalho. Os dados foram analisados com o objetivo de visualizar a influência do aumento da razão de carga na performance energética da operação de moagem. Em paralelo, também, foram analisadas as situações operacionais e dificuldades existentes nas medições de campo e nos acompanhamentos de consumos energéticos dos processos unitários, assim como a infraestrutura necessária para que uma variável tão importante como energia elétrica possa ser monitorada de forma adequada. Por fim, foi abordada a importância, a metodologia e os resultados da redução de emissões de CO2 provenientes da economia de energia de todo o trabalho realizado em campo. Os resultados apresentados mostram que mesmo com um aumento significativo da alimentação de material compacto (maior WI) nas moagens, o consumo energético total dessa operação unitária não aumentou. Isso gerou uma potencial economia específica de energia e a consequente redução de emissões de CO2 na atmosfera, além de viabilizar o processamento de material mais compacto nas mesmas linhas de processo. Esse comportamento sugere que uma melhor energia gasta no desmonte de rocha pode impactar positivamente na produtividade e nos custos de produção do minério ao longo de sua cadeia produtiva. / Energy is a mining strategic source, critical in mining operations feasibility and important to maintain low operational costs in a competitive level. For this reason, any initiative aimed at searching for energy efficiency is important for mining companies’ competitiveness. Mining operations need several energy sources. Most common examples are diesel, electricity, natural gas, coal and explosives. This text aims to address, from an energy perspective, a study carried out in an iron ore mining complex, which had as main objective to reach a better rock blasting energy utilization to improve subsequent mining operations. A greater focus was given to energy savings in ball mills operations of a beneficiation and concentration plant, impacted by modifications and improvements made in rock blasting. Methodology consisted in monitoring several rock blasting, carried out in this mining complex, varying explosive charge ratio. Products of those rock blasting were monitored until they entered the processing plant. During ore processing in plant´s ball mills, electrical variables were collected and analyzed, comparing to a baseline generated before the beginning of this research. All data were analyzed to show influence of explosive charge ratio increase on energy performance of the milling operation. In parallel, operational issues and difficulties in field measurements of energy consumptions were described, as well as the necessary infrastructure that allows the variable electricity to be adequately monitored. Besides, the methodology and results of CO2 emissions reduction from energy savings of all fieldwork were discussed. The research data shows that even with a significant increase in compact feed (higher Work Index), total energy consumption of mill operation did not increase. This scenario generate a potential specific energy savings and consequent reduction in CO2 emissions in the atmosphere. In addition, enables more compact material to be processed in the same process lines. This behavior suggests that a better energy spent on rock blasting can positively affect productivity and ore production costs along its production chain.

O desmonte de rocha com uso de explosivos, aplicado à extração subterrânea de recursos minerais é uma tarefa impar que exige perícia e planejamento detalhado. Nesse contexto, essa dissertação tem sua relevância devido à apresentação de metodologias que visam aprimorar os processos envolvidos com o desmonte de rocha com uso de perfurações radiais, aplicado ao método de mineração subterrânea câmaras transversais, variante do método sublevel stoping. Para cumprir esse objetivo foram estabelecidas metodologias embasadas na utilização de registros sismográficos dos desmontes, mapeamento por laser das câmaras de lavra, registros operacionais da mina estudada. As metodologias aplicadas nas operações de mina incluíram: a segregação entre as atividades de perfuração e desmonte de rocha para assim aprimorar o ciclo operacional, a implantação de desmontes massivos como forma de aumentar a taxa de produção. A mudança na geometria das câmaras, a fim preservar o teto das mesmas. Um experimento com diferentes arranjos de retardo nos desmontes, como forma de determinar a configuração temporal menos nociva em termos de vibração, e por fim, a aplicação de uma nova malha de perfuração baseada no método dos triângulos reorientados de Hagan (1988), que visava diminuir a necessidade de perfuração e melhorar a distribuição energética dos desmontes em leque. As modificações propostas geraram resultados positivos, respectivamente quanto: aumento da eficiência dos ciclos de perfuração em 49% e aumento de 54% na produtividade das câmaras no período estudado, devido a implementação de desmontes massivos somados a segregação das atividades de perfuração e desmonte. Observou se a diminuição significativa da sobre-quebra (back break) do teto, da mesma forma os danos aos cabos de ancoragem (cable-bolts) foram reduzidos, resultados estes oriundos das modificações na geometria das câmaras. Os testes com diferentes arranjos de retardos demonstraram que o arranjo: 50ms entre furos e 200ms entre linhas, gerou a menor intensidade de vibração. O teste com o padrão de perfuração baseado na técnica de Hagan apresentou melhor índice de perfuração específica, porém, resultou em uma recuperação menor do que a média usual das câmaras, (76% contra 85%). Pode-se concluir que as metodologias propostas foram validas como medidas de aprimoramento das operações de perfuração e desmonte de rocha, a exceção da técnica dos triângulos reorientados de Hagan. Também foi possível concluir que a razão entre os valores de retardos intra linhas (L-L) e intra furos (F-F) influi diretamente na intensidade de vibração. / The blasting of rocks, applied to the underground extraction of mineral resources is a difficult task that requires expertise and detailed planning. In this context, this dissertation has its relevance due to the presentation of methodologies that aim to improve the processes involved with the blasting of rocks utilizing ring drilling, applied to the underground mining method transversal stopes, a variant of the method sublevel stoping. To fulfill this objective, methodologies based on the use of seismographic records of the blasting events, laser scanners of the stopes and operational records of the mine were used, as well as the use of Micromine software. The methodologies applied in mine operations included: segregation between rock drilling and blasting activities to improve the operational cycle, the implantation of the concept of mass blasting as a way to increase the production rate, the change in the drilling pattern in order to preserve the roof of the stopes, an experiment with different arrangements of delays for the blasting, as a way to determine the less harmful configuration in terms of vibration and finally the application of a new drilling pattern based on the reoriented triangles method of Hagan (1988), which aimed to reduce the need for drilling and to improve the energy distribution of the rings of drilling. The proposed modifications generated positive results, respectively: increase in the efficiency of the drilling cycles by 49% and a 54% increase in the productivity of the studied period, due to the implementation of mass blasting concept added to the segregation of drilling and blasting activities. It was observed that the significant decrease of the back break of the roof, in the same way the damages to the cables of reinforcement (cable-bolts) were reduced, as a result from the modifications in the drillings. The tests with different delay arrangements showed that the arrangement: 50ms between holes and 200ms between rows, generated the lowest vibration intensity. The Hagan technique-based drilling test showed a better specific drilling index, but resulted in a lower ore recovery than the usual to the stopes mean (76% vs. 85%). It can be concluded that the proposed methodologies were valid as measures of improvement of the operations of drilling and blasting of rock, except for the technique of the reoriented triangles of Hagan. It was also possible to conclude that the ratio between inter ring and inter-hole delays directly influences the vibration intensity.

Energia é um insumo estratégico na mineração, pois é fundamental na viabilidade das operações mineiras e importante na manutenção de custos operacionais baixos e competitivos. Por esse motivo, toda iniciativa que visa a busca por eficiência no consumo de energia é importante para a competitividade das mineradoras. Vários insumos energéticos são utilizados nas operações unitárias de mineração. Os exemplos mais comuns são diesel, eletricidade, gás natural, carvão e explosivos. O objetivo desse trabalho é estudar, do ponto de vista energético, as atividades realizadas no processo de desmonte de rochas, em um complexo minerador de minério de ferro, visando a melhor utilização da energia no desmonte de rocha para aperfeiçoar as operações unitárias subsequentes de processamento de minérios. Um foco maior foi dado à economia de energia nas moagens de bolas da planta de beneficiamento e concentração, provocada pelas modificações e melhorias realizadas no desmonte de rocha. A metodologia consistiu na análise de diversos desmontes de rocha variando a razão de carga de explosivos no complexo minerador alvo desse trabalho. Os produtos desses desmontes foram acompanhados até a sua entrada na planta de beneficiamento. Durante o processamento desses materiais nas moagens da planta, foram coletadas e analisadas as grandezas elétricas resultantes e comparadas com uma linha de base gerada antes do início do trabalho. Os dados foram analisados com o objetivo de visualizar a influência do aumento da razão de carga na performance energética da operação de moagem. Em paralelo, também, foram analisadas as situações operacionais e dificuldades existentes nas medições de campo e nos acompanhamentos de consumos energéticos dos processos unitários, assim como a infraestrutura necessária para que uma variável tão importante como energia elétrica possa ser monitorada de forma adequada. Por fim, foi abordada a importância, a metodologia e os resultados da redução de emissões de CO2 provenientes da economia de energia de todo o trabalho realizado em campo. Os resultados apresentados mostram que mesmo com um aumento significativo da alimentação de material compacto (maior WI) nas moagens, o consumo energético total dessa operação unitária não aumentou. Isso gerou uma potencial economia específica de energia e a consequente redução de emissões de CO2 na atmosfera, além de viabilizar o processamento de material mais compacto nas mesmas linhas de processo. Esse comportamento sugere que uma melhor energia gasta no desmonte de rocha pode impactar positivamente na produtividade e nos custos de produção do minério ao longo de sua cadeia produtiva. / Energy is a mining strategic source, critical in mining operations feasibility and important to maintain low operational costs in a competitive level. For this reason, any initiative aimed at searching for energy efficiency is important for mining companies’ competitiveness. Mining operations need several energy sources. Most common examples are diesel, electricity, natural gas, coal and explosives. This text aims to address, from an energy perspective, a study carried out in an iron ore mining complex, which had as main objective to reach a better rock blasting energy utilization to improve subsequent mining operations. A greater focus was given to energy savings in ball mills operations of a beneficiation and concentration plant, impacted by modifications and improvements made in rock blasting. Methodology consisted in monitoring several rock blasting, carried out in this mining complex, varying explosive charge ratio. Products of those rock blasting were monitored until they entered the processing plant. During ore processing in plant´s ball mills, electrical variables were collected and analyzed, comparing to a baseline generated before the beginning of this research. All data were analyzed to show influence of explosive charge ratio increase on energy performance of the milling operation. In parallel, operational issues and difficulties in field measurements of energy consumptions were described, as well as the necessary infrastructure that allows the variable electricity to be adequately monitored. Besides, the methodology and results of CO2 emissions reduction from energy savings of all fieldwork were discussed. The research data shows that even with a significant increase in compact feed (higher Work Index), total energy consumption of mill operation did not increase. This scenario generate a potential specific energy savings and consequent reduction in CO2 emissions in the atmosphere. In addition, enables more compact material to be processed in the same process lines. This behavior suggests that a better energy spent on rock blasting can positively affect productivity and ore production costs along its production chain.

O desmonte de rocha com uso de explosivos, aplicado à extração subterrânea de recursos minerais é uma tarefa impar que exige perícia e planejamento detalhado. Nesse contexto, essa dissertação tem sua relevância devido à apresentação de metodologias que visam aprimorar os processos envolvidos com o desmonte de rocha com uso de perfurações radiais, aplicado ao método de mineração subterrânea câmaras transversais, variante do método sublevel stoping. Para cumprir esse objetivo foram estabelecidas metodologias embasadas na utilização de registros sismográficos dos desmontes, mapeamento por laser das câmaras de lavra, registros operacionais da mina estudada. As metodologias aplicadas nas operações de mina incluíram: a segregação entre as atividades de perfuração e desmonte de rocha para assim aprimorar o ciclo operacional, a implantação de desmontes massivos como forma de aumentar a taxa de produção. A mudança na geometria das câmaras, a fim preservar o teto das mesmas. Um experimento com diferentes arranjos de retardo nos desmontes, como forma de determinar a configuração temporal menos nociva em termos de vibração, e por fim, a aplicação de uma nova malha de perfuração baseada no método dos triângulos reorientados de Hagan (1988), que visava diminuir a necessidade de perfuração e melhorar a distribuição energética dos desmontes em leque. As modificações propostas geraram resultados positivos, respectivamente quanto: aumento da eficiência dos ciclos de perfuração em 49% e aumento de 54% na produtividade das câmaras no período estudado, devido a implementação de desmontes massivos somados a segregação das atividades de perfuração e desmonte. Observou se a diminuição significativa da sobre-quebra (back break) do teto, da mesma forma os danos aos cabos de ancoragem (cable-bolts) foram reduzidos, resultados estes oriundos das modificações na geometria das câmaras. Os testes com diferentes arranjos de retardos demonstraram que o arranjo: 50ms entre furos e 200ms entre linhas, gerou a menor intensidade de vibração. O teste com o padrão de perfuração baseado na técnica de Hagan apresentou melhor índice de perfuração específica, porém, resultou em uma recuperação menor do que a média usual das câmaras, (76% contra 85%). Pode-se concluir que as metodologias propostas foram validas como medidas de aprimoramento das operações de perfuração e desmonte de rocha, a exceção da técnica dos triângulos reorientados de Hagan. Também foi possível concluir que a razão entre os valores de retardos intra linhas (L-L) e intra furos (F-F) influi diretamente na intensidade de vibração. / The blasting of rocks, applied to the underground extraction of mineral resources is a difficult task that requires expertise and detailed planning. In this context, this dissertation has its relevance due to the presentation of methodologies that aim to improve the processes involved with the blasting of rocks utilizing ring drilling, applied to the underground mining method transversal stopes, a variant of the method sublevel stoping. To fulfill this objective, methodologies based on the use of seismographic records of the blasting events, laser scanners of the stopes and operational records of the mine were used, as well as the use of Micromine software. The methodologies applied in mine operations included: segregation between rock drilling and blasting activities to improve the operational cycle, the implantation of the concept of mass blasting as a way to increase the production rate, the change in the drilling pattern in order to preserve the roof of the stopes, an experiment with different arrangements of delays for the blasting, as a way to determine the less harmful configuration in terms of vibration and finally the application of a new drilling pattern based on the reoriented triangles method of Hagan (1988), which aimed to reduce the need for drilling and to improve the energy distribution of the rings of drilling. The proposed modifications generated positive results, respectively: increase in the efficiency of the drilling cycles by 49% and a 54% increase in the productivity of the studied period, due to the implementation of mass blasting concept added to the segregation of drilling and blasting activities. It was observed that the significant decrease of the back break of the roof, in the same way the damages to the cables of reinforcement (cable-bolts) were reduced, as a result from the modifications in the drillings. The tests with different delay arrangements showed that the arrangement: 50ms between holes and 200ms between rows, generated the lowest vibration intensity. The Hagan technique-based drilling test showed a better specific drilling index, but resulted in a lower ore recovery than the usual to the stopes mean (76% vs. 85%). It can be concluded that the proposed methodologies were valid as measures of improvement of the operations of drilling and blasting of rock, except for the technique of the reoriented triangles of Hagan. It was also possible to conclude that the ratio between inter ring and inter-hole delays directly influences the vibration intensity.

Submitted by Maria Medeiros (maria.dilva1@ufcg.edu.br) on 2018-09-24T13:22:31Z No. of bitstreams: 1 ANTONO AUGUSTO PEREIRA DE SOUSA - TESE (PPGEP) 2007.pdf: 1426545 bytes, checksum: 83eb8c3bb345a67ce10d7dedea6c4ace (MD5) / Made available in DSpace on 2018-09-24T13:22:31Z (GMT). No. of bitstreams: 1 ANTONO AUGUSTO PEREIRA DE SOUSA - TESE (PPGEP) 2007.pdf: 1426545 bytes, checksum: 83eb8c3bb345a67ce10d7dedea6c4ace (MD5) Previous issue date: 2007-09-14 / O Brasil têm participação significativa no mercado mundial de rochas ornamentais e o Nordeste vem se destacando como uma região de granitos exclusivos e de grande aceitação no mercado externo, especialmente, no fornecimento de blocos. O emprego de argamassa expansiva para desmonte de rochas ornamentais, vem sendo um dos métodos mais procurados pelas indústrias extrativas, por suas inúmeras vantagens, ante os outros métodos para lavra. Entretanto, os aspectos econômicos inibem o incremento do uso de argamassa expansiva no Brasil, devido ao elevado custo, por se tratar de um produto importado. O objetivo deste trabalho é estudar algumas matérias-primas de origem nacional, especialmente, minerais não-metálicos do nordeste brasileiro, visando à obtenção de argamassa expansiva. Para desenvolvimento deste trabalho foram realizados ensaios de caracterização como fluorescência de raios-X (FRX), microscopia eletrônica de varredura (MEV), difração de raios-X (DRX), granulometria a laser e análises térmicas (ATD e ATG) e propriedade tecnológica da pressão de expansão das argamassas comerciais para utilizá-las como padrão, em seguida, foram estudadas composições preliminares de argamassa de diferentes formulações. Durante o estudo foi projetado e executado um equipamento para medição da pressão de expansão das argamassas. Os resultados indicaram que as formulações estudadas apresentaram características e desempenho próximos aos das argamassas comerciais. Os resultados obtidos indicaram a utilização do carbonato como principal matéria-prima para a obtenção do constituinte CaO que é o responsável pela pressão de expansão que provoca o desmonte de rochas ornamentais pelo uso de argamassa expansiva. Finalmente, foi desenvolvida e aplicada in loco num bloco de granito uma argamassa teste com 70% de CaO, 20% de CaCO3,10% de Cimento e 4% de retardador Industrial a base de carboximetilcelulose (CMC), hidratada com 42% de H20 potável, provocando a ruptura num período de 29 horas após a aplicação. / Brazil has significant participation in the ornamental rock world market and the Northeast of Brazil is outstanding as a region with fashionable granite and with great acceptation in the outside market, especially in the blocks supply. The use of expansive mortar to ornamental rock dismount is become one of most important method in the extractive industries, due to their advantages when compared with other methods. However, the economic aspects inhibit the increase in the use of expansive mortar in Brazil, due to elevated costs, once is an imported product. The aim of this work is to study some national raw materials, mainly non-metallic minerals from Brazilian northeast region, to obtain expansive mortar. To development of the research it was done characterization analysis (X-ray fluorescence (XRF), scanning electron microscopy (SEM), X-ray diffraction (XRD), particle size by laser and thermal analysis (DTA and TG)) and technological properties measurement (expansion pressure) for the commercial mortar, to be used as a standard. It was studied some preliminary formulations and from this it was proposed the construction of a laboratory equipment to measure the expansion pressure of the mortars. The results indicate that the formulation show performance and characteristics close to the commercial mortars. The results also indicate the use of calcium carbonate as the main raw material to produce CaO, which is responsible for the expansion pressure and for the dismount of the ornamental rocks by expansive mortar. Finally, it was developed in laboratory and applied “in loco” in a granite block an expansive mortar with 70% of CaO, 20% of CaCO3, 10% of cement and 4% of industrial additive (carboxyl methyl cellulose) with 42% of brackish water and a rupture of the rock occurred with 29 hours after employed.