Visibilidade sem precedentes para operações de exploração de cavernas.

A mineração por abatimento em blocos está se expandindo mundialmente como forma de prolongar a vida útil de minas a céu aberto onde o minério próximo à superfície já se esgotou. Ela permite que as empresas de mineração alcancem grandes depósitos de menor teor em profundidade (tipicamente depósitos do tipo pórfiro), obtendo altas taxas de produção a uma fração do custo operacional e do impacto ambiental dos métodos convencionais de mineração a céu aberto. O abatimento em blocos, especificamente, é um processo que envolve a erosão da base de um corpo de minério e, em seguida, o seu colapso sob o próprio peso. O minério fragmentado cai então em funis (cavidades de extração) construídos sob a zona de abatimento, de onde é extraído.

Apesar de todas as suas vantagens, a técnica de lavra por abatimento de blocos também apresenta uma série de desafios únicos. Uma vez que um bloco de abatimento é inicialmente formado (através da perfuração em túneis subterrâneos), ele se propaga para cima em um processo amplamente descontrolado, e não é possível observar diretamente o vazio à medida que ele evolui ao longo do tempo. Os mineradores que trabalham com abatimento de blocos também enfrentam a paralisação do abatimento progressivo e bloqueios na abertura da galeria, além de desafios na previsão confiável da capacidade de abatimento do corpo de minério, na compreensão da propagação do abatimento e no gerenciamento eficaz e previsível do fluxo de minério.

A incerteza geológica gera ineficiência, atrasa investimentos e retarda o lançamento de produtos no mercado.

Num momento em que uma iminente escassez de metais críticos, estimada em vários biliões de dólares, coloca a indústria mineira no centro das atenções, existe uma imensa pressão sobre as empresas do setor para que entreguem resultados rapidamente — com custos, riscos e impactos ambientais menores do que nunca. A lavra por abatimento pode atingir esses objetivos, mas a incerteza geológica inerente ao processo impede diretamente esse crescimento e atrasa o tempo de chegada ao mercado.

Durante as fases de investigação do depósito, projeto e planejamento da mina e operação do processo de lavra por abatimento, os operadores avaliam e monitoram constantemente a propagação do abatimento e mitigam os riscos geotécnicos. Os métodos de monitoramento atuais oferecem apenas medições pontuais, obrigando os operadores a inferir o que pode estar acontecendo entre pontos discretos dentro da caverna. Até agora, não era possível delinear com segurança ou precisão os parâmetros em constante mudança das bordas da caverna, o crescente espaço de ar criado e o acúmulo de material escavado no fundo da caverna. Até agora.

Tecnologia de mineração desenvolvida no Canadá utiliza energia natural do espaço.

A solução REVEAL para escavação de cavernas, lançada este ano e inédita no mundo, permite que as empresas de mineração monitorem remotamente e de forma completa a progressão da abertura de cavernas pela primeira vez — otimizando o desempenho operacional e a segurança, além de reduzir a incerteza geológica na compreensão do volume de rocha ao redor da caverna. 

Ao medir a atividade de múons por meio de detectores posicionados na camada de extração (em profundidade abaixo da superfície), a densidade média da sobrecarga pode ser determinada em um amplo campo de visão acima de cada detector. Cada detector produz uma imagem radiográfica (semelhante a um raio-X) da massa rochosa acima dele, e a combinação dessas imagens permite reconstruções tomográficas tridimensionais da densidade do subsolo (semelhantes a uma tomografia computadorizada). Vazios subterrâneos, como cavernas, destacam-se claramente devido ao contraste de densidade com a rocha circundante. O imageamento contínuo de cavernas em blocos em evolução gera um modelo 4D dinâmico de alta resolução que mostra como uma caverna e a rocha circundante evoluem ao longo do tempo.

A tecnologia inovadora e fundamental — a tomografia de múons — é a única tecnologia de imageamento do subsolo em linha reta disponível atualmente, oferecendo a mais alta resolução disponível, juntamente com informações precisas sobre a localização de anomalias. Ela utiliza uma fonte de energia passiva e gratuita (proveniente do espaço), permite a geração de imagens em ambientes ruidosos ou condutivos (onde outras técnicas não conseguem), fornece insights de profundidades inacessíveis a outras técnicas e captura dados continuamente — aprimorando os resultados de imageamento ao longo de um levantamento. Essa fonte de dados exclusiva, combinada com algoritmos de processamento avançados e análise de múltiplos conjuntos de dados, oferece às empresas de escavação por abatimento de blocos um conjunto abrangente de informações sobre o subsolo, algo inédito. É uma tecnologia revolucionária.

Estudo de caso: Tomografia de múons para mapeamento de cavernas na mina New Afton da New Gold, Kamloops, Colúmbia Britânica

Localizada a cerca de 15 km a oeste da cidade de Kamloops, na região central da Colúmbia Britânica, a mina New Afton é uma mina de ouro e cobre situada dentro do complexo batolítico de Iron Mask. O depósito, de estilo pórfiro alcalino e saturado em sílica, está sendo explorado pelo método de lavra por blocos. De fato, a mina New Afton é atualmente a única mina de lavra por blocos em operação no Canadá e tem uma vida útil que se estende para além de 2030. A operação atual ocupa o local da histórica mina a céu aberto de Afton, que operou de 1977 a 1997, e inclui uma cava a céu aberto inativa e outras instalações históricas.

A Ideon trabalhou com a New Gold para instalar a primeira solução mundial de monitoramento de cavernas em blocos baseada em tomografia de múons na zona B3 em operação na mina New Afton, com o objetivo de demonstrar o poder da tomografia de múons para delinear toda a extensão 3D da caverna alvo, mapear variações heterogêneas de densidade nas zonas da caverna e medir quaisquer mudanças temporais observadas tanto no fluxo de rochas quanto na extensão da caverna.

Os resultados abriram uma janela de conhecimento sobre as características das cavernas que antes eram inacessíveis.

A tecnologia proporcionou à New Gold visibilidade de alta resolução de um volume de terra de 830 milhões de m³ sem a necessidade de perfurações. A análise irrestrita, posteriormente validada e restringida com dados fornecidos pela New Gold, ofereceu insights geológicos e geotécnicos de alta resolução em toda a área de estudo, resolvidos diretamente com dados de medição, e mapeou toda a caverna com resolução espacial de 10 a 25 m ou menos a uma profundidade de aproximadamente 800 m, sem a necessidade de perfurações adicionais.

A extensão e os limites da caverna ativa de New Afton foram delineados com precisão, e um pilar de material mais denso, que separa duas fases de escavação em uma caverna vizinha, foi mapeado. Isso foi realizado remotamente e sem qualquer instrumentação dentro da própria caverna. A instalação de instrumentos em galerias existentes permitiu o monitoramento em larga escala com mínima interrupção operacional e sem impacto ambiental na superfície.

O programa de imagens "cegas" foi projetado para mapear e monitorar estruturas de cavernas de forma totalmente remota.

Comissionado em março de 2024, o sistema “REVEAL” para exploração de cavernas utilizou nove pontos de imageamento na mina de New Afton, empregando diversos formatos de detectores de múons para se adequarem a cada local. Os detectores foram posicionados a uma profundidade aproximada de 600 a 800 metros e coletaram dados ao longo de cinco meses (até a data desta publicação). A coleta e a análise dos dados foram realizadas remotamente por meio da rede da mina de New Afton, possibilitando a obtenção de imagens da densidade do subsolo em tempo quase real, com resolução continuamente aprimorada. As atualizações das imagens foram fornecidas mensalmente, em consonância com os prazos típicos de relatórios de exploração de cavernas.

Esta foi uma análise de dados cega e irrestrita — exceto pelo fato de que o LIDAR restringe o topo do modelo e o nível de extração conhecido foi incorporado como um limite inferior. Mesmo no modelo restrito, o formato prévio da caverna não é usado como fator de restrição na análise. As trajetórias de múons reconstruídas de todos os detectores foram incorporadas à plataforma “REVEAL”. Um modelo robusto de densidade 3D da área alvo foi gerado usando apenas dados de múons, resultando em uma representação baseada em malha do formato atual da caverna que melhor se ajusta aos dados de múons observados e a uma distribuição 3D completa da densidade do subsolo em toda a zona da caverna.

A equipe da New Gold está entusiasmada com a tomografia de múons e o valor que ela pode agregar às suas operações de lavra por abatimento de blocos. Um projeto comercial subsequente está sendo desenvolvido para uma nova caverna a profundidades de até 1.2 km, como parte do plano de produção da New Gold para o desenvolvimento da Caverna C, em New Afton.

Aproveitar a tecnologia para aumentar a visibilidade, melhorar a produtividade e reduzir os riscos.

Ao mapear e monitorar o comportamento de cavernas ao longo do tempo, essa tecnologia pode ajudar as empresas a avaliar e acompanhar múltiplos cenários de propagação da caverna no fundo da mina, permitindo a geração de cronogramas de produção detalhados com base na taxa de produção e no fluxo de minério desejados. Esses dados também podem ser usados ​​para identificar potenciais riscos geotécnicos e orientar o planejamento de cenários hipotéticos pelo operador. Ao aproveitar a infraestrutura de mina existente, em vez de perfurar e cimentar dezenas de furos para instrumentação de monitoramento, a Ideon pode ajudar as empresas de mineração a economizar tempo e dinheiro na recuperação eficiente de minério de menor teor.

A nova tecnologia está reduzindo efetivamente os riscos em processos críticos de exploração e mineração de metais, quantificando e diminuindo a incerteza geológica. Com poucas maneiras de saber com certeza o que se encontra sob a superfície da Terra, a maioria das empresas de mineração depende fortemente de dados pontuais e interpolação para desenvolver modelos que orientem seu trabalho. Essa tecnologia está reduzindo a incerteza em um ambiente que tradicionalmente tem sido muito incerto. Como resultado, as mineradoras que utilizam o método de lavra por abatimento de blocos estão mais bem preparadas para tomar decisões mais bem fundamentadas, economizando custos, aumentando a produtividade e minimizando riscos e impactos ambientais.