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INSTITUTO SUPERIOR POLITCNICO DE TETE
DIVISO DE MINAS
ENGENHARIA DE MINAS
2 ANO
MQUINAS DE CORTE CONTNUA
TURMA: A
DISCENTE: DOCENTE:
Aurlio Joo Zunguene Eng Fernando Elias
Arone Fernando Antnio Khanda
Mrcia Sergio David
Zito Queniasse Jemusse
TETE, 2015
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Aurlio Joo Zunguene
Arone F. A. Khanda
Mercia Sergio David
Zito Queniasse Jemusse
MQUINAS DE CORTE CONTNUA
Trabalho apresentado ao Instituto Superior Politcnico de
Tete, na cadeira de Maquinaria, orientada pelo Eng.
Fernando Jorge Elias
TETE, 2015
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ndice
I. Resumo
....................................................................................................................................
4
II. Abstract
....................................................................................................................................
5
III. Introduo
............................................................................................................................
6
Mquinas de cortes continuas
.........................................................................................................
6
1. Bucket Wheel Excavactor
....................................................................................................
6
1.1. Funcionamento
.................................................................................................................
7
1.2. Vantagens
.........................................................................................................................
7
1.3. Desvantagens
....................................................................................................................
8
2. Bucket chain
............................................................................................................................
8
2.1. Funcionamento
.................................................................................................................
8
3. Escavadeira Roadheaders
........................................................................................................
9
3.1. Funcionamento
...................................................................................................................
10
3.2. Vantagens
.......................................................................................................................
10
3.3. Desvantagem
..................................................................................................................
11
4. Minerador contnuo (continuous Miner)
...............................................................................
11
4.1. Funcionamento
...............................................................................................................
12
5. Tunel Boring Machines (TBM)
.............................................................................................
12
5.1. Funcionamento
...............................................................................................................
13
5.2. Vantagens
.......................................................................................................................
14
5.3.
Desvantagens:.................................................................................................................
14
6. Shearer
...................................................................................................................................
14
Desvantagem
.............................................................................................................................
15
7. Raise drills
.............................................................................................................................
15
7.1. Vantagens
.......................................................................................................................
16
7.2. Desvantagens
..................................................................................................................
16
IV. Concluso
...........................................................................................................................
17
V. Bibliografia
............................................................................................................................
18
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I. Resumo
De um modo geral, os Projectos mineiros de grande ou pequena
escala necessitam de trabalhos de
movimento e rompimento de solos.
Movimento de solo neste mbito no nada mais do que o conjunto de
operaes de remoo de
terra de um determinado ponto ao outro com vista a se atingir
uma certa profundidade tendo em
conta a implantao de um certo projecto. Este trabalho tem como
vista abordar acerca do
equipamento de escavao, que porventura a base para a implantao
de um projecto de
minerao. Podemos ento neste mbito definir a escavao como sendo o
processo empregado
para romper a capacidade do solo, normalmente no seu estado
natural, atravs de ferramentas
cortantes, desagregando-o e tornando possvel o seu manuseio.
Temos em mente que at ao
aparecimento de mtodos mecanizados para a escavao, o manuseio do
solo era feita pelo homem
utilizando instrumentos rudimentares como ps e picaretas para
abrir a terra. Este trabalho tinha
pouco rendimento e para que se atingisse nveis altos de
rendimento e eficincia, era necessrio
elevado nmero de mo-de-obra barata.
No entanto, a medida que a mo-de-obra vai encarecendo e devido
ao avano tecnolgico,
aparecem os equipamentos mecanizados. Ao contrrio do trabalho
manual, os equipamentos
mecanizados tm a vantagem de proporcionar altos rendimentos e
elevada eficincia em relao
escavao Manual.
Palavras-chaves: Escavao, equipamentos contnuos, ciclo;
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II. Abstract
In General, the projects large or small scale miners require
motion work and disruption of soils.
Movement of soil in this area is nothing more than the set of
Earth removal operations of a
particular point to another with a view to achieving a certain
depth considering the implementation
of a certain project. This work has the vista approach about the
excavation equipment, which is
perhaps the basis for the deployment of a mining project. We can
then define the excavation in
this area as being the process employed to disrupt the ability
of soil, usually in their natural state,
through sharp tools, disaggregating and making possible its
handling. Have in mind that until the
emergence of mechanized methods for handling soil excavation was
made by man using
rudimentary tools such as shovels and picks to open the land.
This work had little income and to
attain high levels of performance and efficiency, it was
necessary a large number of cheap labour.
However, the measure that the workforce will make and due to
technological advancement, appear
the mechanized equipment. Unlike the manual labor, mechanized
equipment have the advantage
of providing high yields and high efficiency for Manual
excavation.
Key words: Excavation, continuous equipment, cycle;
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III. Introduo
A lavra de uma mina geralmente feita em diversas frentes, de
modo que, realizando a mistura
dos minrios retirados das frentes, seja possvel fornecer, para a
usina de tratamento, um minrio
que esteja de acordo com as especificaes de qualidade
necessrias. Desse modo, precisa-se
conhecer qual o ritmo de lavra a ser implementado em cada
frente, que atende as especificaes
quantitativas e qualitativas da usina. Estes ritmos podem ser
classificados em: Intermitente
(cclicos) e Continuo.
Os equipamentos de escavao intermitentes (cclicos) so aqueles
que possuem uma nica
concha, e realizam escavao mediante um ciclo bem definido. Nesta
categoria poderemos
encontrar equipamentos de corte como: Shovel, Drag-line,
Retroescavadeiras, Scrapers, etc.
E os equipamentos de corte ou escavao continua, so aqueles que
possuem conchas
mltiplas e realizam assim, atravs delas, uma escavao continua.
Nesta categoria se encontram
equipamentos como: bucket-wheel excavetor, bucket chain e os
continuous mining, roadheaders,
shearers, TBM etc.
Mquinas de cortes continuas
1. Bucket Wheel Excavactor
Bucket wheel excavector Bucket whell um equipamento de corte,
pesado, usado em
minerao de superfcie. A principal funo do BWEs agir como uma
mquina de escavao
contnua em operaes de minerao em grande escala de Open pit. O
que diferencia BWEs de
outros equipamentos de minerao em grande escala, tais como
escavadeiras bucket chain, o uso
de uma grande roda que consiste em um padro contnuo de baldes
utilizados para colher o
material, quando a roda gira. Eles esto entre os maiores veculos
j construdos, e a maior
escavadeira de roda de caamba j construda, Bagger 293, o maior
veculo terrestre (terra) na
histria da humanidade de acordo com o Guinness Book of World
Records.
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Figura 1 bucket whell (open pit mining)
1.1.Funcionamento
Os BWEs so utilizados para remoo contnua de mineral. Eles usam
suas rodas de corte para
retirar uma seo da terra (o bloco de trabalho), ditada pelo
tamanho da escavadeira. Atravs de
levantamento e abaixamento, ele pode atingir o material acima, a
baixo, e no seu nvel.
O material desmontado, segue imediatamente pelo canal alocado no
seu brao, ento
entregue para o ponto de descarga. Pelo seu tamanho, o BWEs
considerado um equipamento de
operao estacionria. aplicado no desmonte de rochas brandas, e
semi-duras.
1.2.Vantagens
Alta produtividade; baixa intensidade de trabalho e substituio
dos custos de
transportes;
Relativamente flexvel na produo; pode variar a produo se a
demanda mudar.
Baixa intensidade de trabalho, mas trabalho qualificado
requeridos para operadores
fundamentais.
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1.3.Desvantagens
Limitado de profundidade
Alto investimento de capital associado com equipamento
grande.
Superfcie danificada, pode requerer recuperao, uma despesa
adicionada a custo de
produo.
Requer depsito grande para realizar custos mais baixos, a menos
que o teor seja muito
alto.
Tempo prejudicial, pode impedir operaes, mas raramente pode
proibir.
2. Bucket chain
Escavadoras bucket chain, so equipamentos pesados utilizados na
minerao de superfcie e
de dragagem. Ele usa baldes em uma cadeia revolvente para
remover grandes quantidades de
material. Tem caractersticas semelhantes das escavadoras
bucket-wheel. So capazes Remover
material abaixo de seu nvel de movimento, que til se o pit floor
instvel ou debaixo de gua.
Figura 2 - Bucket Chain
2.1.Funcionamento
Escavadeira Backet Chain consiste de uma srie de baldes, ligado
a uma cadeia sem fim que pode
ser levantada e abaixada sobre a face de trabalho. Os baldes
escavam o material, levantando-a para
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cima para despejar em um funil, que desagua em uma esteira. O
equipamento desloca-se
lentamente, assim a realizao da escavao tambm lenta, pelo seu
tamanho.
A escavadeira Bucket Chain e Bucket whell so, provavelmente, os
primeiros tipos de
mquinas de escavao j construdas. Suas origens remontam aos
tempos antigos, Leonardo da
Vinci tinha esboos de uma escavadeira balde no sculo XVI. Sobre
os diversos tipos e desenhos
que foram elaborados, e achados, ainda no h provas concretas de
que eles foram construdos
nessa poca.
Figura 3 bucket chain operando
3. Escavadeira Roadheaders
Roadheader, um equipamento de escavao pesada, que utiliza uma
cabea de corte especial
montada na extremidade do equipamento, o mesmo pode fazer os
movimentos de cima-baixo,
esquerda ou direita. A cabea de corte pode, ser montado tanto
axialmente (uma nica cabea
rotativa ao longo do eixo longitudinal do crescimento), tambm
transversalmente (gmeo cabeas
rotativas montadas ambos os lados do eixo). O Roadheader, um
equipamento montado sobre
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esteiras, usado basicamente para o desenvolvimento em minas de
carvo e usa o point attack bit
como elemento de corte.
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Figura 4 Roadheader
3.1.Funcionamento
Durante a escavao, a cabea com bits rotativos vai varrendo a
seco da galeria e desmontando
a rocha, at a obteno da seco definitiva.
Aps o desmonte de rocha na frente, o material coletado por braos
mecnicos frontais e
levado at a parte traseira da Maquina, atravs de uma calha que
pelo centro da
Roadheader. A descarga traseira recolhida por shuttlle-cars ou
correia transportadora.
Roadheaders, so amplamente utilizados na escavao de rochas de
dureza mdia,
aplicados em minerao subterrnea, e na escavao de tneis.
3.2.Vantagens
flexvel e verstil na escavao de rocha de dureza mdio, porque tem
a capacidade de escavar
e limpar a sujeira do tnel simultaneamente. Isso realizado com o
apoio de cho adicional, sob
forma de ao.
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3.3.Desvantagem
Uma desvantagem da mquina que a cabea de corte ainda no durvel o
suficiente ao
escavar em rochas duras.
4. Minerador contnuo (continuous Miner)
uma mquina, com um cilindro de ao rotativa grande equipado com
dentes de carboneto de
tungstnio, assente sobre esteiras. Usam picks como elementos de
corte e podem escavar rochas
de baixa dureza (em geral carvo).
Figura 5- minerador contnuo
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4.1.Funcionamento
O cilindro com elementos cortantes (entre 3 e 4 metros de
largura) acionado
hidraulicamente, com movimentos verticais, pressionado contra a
face, realizando o
desmonte.
A rocha fragmentada recolhida na face e segue por uma calha
atravs do centro da
mquina at a parte posterior, para ser transportada por
shuttle-cars.
Produzem at +/- 500 t/h;
A mquina precisa ser removida ciclicamente da face para
parafusamento (escoramento)
de teto, reduzindo sua capacidade de produo;
O escoamento descontnuo de minrio por shuttle-cars tambm reduz
produtividade.
5. Tunel Boring Machines (TBM)
Tunnel Boring Machines (TBM), tambm conhecida como "mole", uma
mquina usada para
escavaes subterrneas, principalmente escavaes de tneis. So
equipamentos apreciados pela
sua eficincia em diversos tipos de subsolo, mostrando uma
versatilidade que vai das rochas mais
duras at terrenos arenosos. Ela faz 30 km a cada 5 horas e
demore 8 semanas para terminar o
processo de finalizao do tnel.
Figura 6- TBM
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Tunnel Boring Machines so usadas como uma alternativa para
perfurao e detonao (D
& B) de pedras e mineraes convencionais. A TBM possui a
vantagem de limitar a perturbao
do terreno circundante, produzindo uma parede do tnel suave.
Isto reduz significativamente o
custo do revestimento do tnel, e os torna adequados para uso em
reas densamente urbanizadas.
A maior desvantagem o custo inicial. TBMs so caras para
construir, e podem ser difceis de
transportar. No entanto, como tneis modernos se tornam mais
longos, o custo de perfurao dos
tneis versus mquinas de perfurao e exploso realmente menor, isso
porque o tnel com a
TBM muito mais eficiente, resultando em um projeto mais curto.
Requer alta presso de avano
(a quebra da rocha por indentao), fornecida por sistema
hidrulico; a reao contida calando
a mquina nas paredes da galeria.
Figura 7 TBM operando
5.1.Funcionamento
Material desmontado recolhido na face por caambas, levando o
material a uma correia
transportadora que passa pelo centro da mquina;
Cortadores de disco (superfcies metlicas endurecidas, em contato
com a rocha) so os
elementos de corte mais comuns; outros cortadores tambm so
empregados;
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A seleo adequada dos elementos de corte conforme o tipo de rocha
essencial para a
viabilidade econmica da tcnica.
5.2.Vantagens
Principal vantagem: sistema de escavao quase contnuo,
proporcionando avano 3 ou 4 vezes
mais rpido do que o ciclo drill-and-blast;
5.3.Desvantagens:
Alto custo de aquisio;
Produz seo circular de galeria;
Curvas devem ser suaves (grande raio de curvatura);
Incio lento de operao a galeria deve ser longa (2 km ou mais)
para justificar a tcnica.
6. Shearer
Figura 8 - shearer
Equipamento pesado, usada em minas de carvo e alguns outros
depsitos sedimentares
principalmente no mtodo de Long-Wall, e constitudo por:
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Drag bits ou picks como elementos de corte;
Dupla terminao, ou seja, cilindro de corte em ambas as
extremidades da shearer;
Cilindros de corte ajustveis hidraulicamente para ajustar-se
espessura da camada;
Giro dos cilindros de corte levam o material a uma calha de
remoo do minrio
fragmentado;
Potncia das mquinas pode ser > 1000 hp;
Desvantagem
Problema operacional: manter a cortadeira dentro da camada de
carvo (oscilaes na espessura
de camada dificultam trabalhos);
Minerar materiais fora da camada de carvo significa grande
desgaste de bits (o estril mais
abrasivo);
Troca de bits consome parte significativa dos tempos de
parada;
Fascas produzidas por atrito dos bits podem causar ignio do
metano na face.
Figura 9 shearer operando, long wall
7. Raise drills
Mquinas usadas para a abertura de raises ligando dois nveis
existentes em uma mina subterrnea,
ou ligando um nvel e a superfcie
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Figura 10 Raise drill
7.1.Vantagens
Segurana (abertura convencional com explosivos perigosa)
Reduz perdas por frico em raises de ventilao.
Forma circular e ausncia de detonaes resulta em uma escavao de
maior resistncia e
integridade
7.2.Desvantagens
Maiores taxas de escavao e produtividade
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IV. Concluso
J concluda a abordagem, verificamos que os equipamentos de
escavao so uma base
fundamental para a execuo de projectos relativos a escavao,
desde a engenharia civil
minerao (que o nosso campo de estudo).
Ter conhecimento sobre os materiais usados na escavao e uma
certa noo acerca do seu
funcionamento muito Importante pois na execuo de vrios
projectos, existem factores que
podem vir a interferir, podem ser factores naturais, factores de
projecto ou factores econmicos.
Factores naturais so aqueles que dependem das condies existentes
no local de trabalho, como
o caso de topografia, natureza do solo, nvel fretico, o regime
das chuvas.
Ento, tendo noo da trao de uma certa Mquina por exemplo, podem
ajudar o analista
do projecto a determinar qual Mquina ter uma maior aderncia e
consequentemente maior
eficincia de trabalho.
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V. Bibliografia
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Scale Bucket Wheel
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Science Thesis, T-5791.
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L. Johnson and R. King, Measurement of force to excavate
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http://www.used-roadheaders.com/roadheader-history.shtml
https://i.vimeocdn.com/video/448537392_1280x720.jpg
http://www.bing.com/translator/
http://en.wikipedia.org/wiki/Roadheader