Resumo Executivo

Ana Paula Passos Teixeira; Lívia Nicioli Berti

Resumo elaborado pela ferramenta ResumeAI, solução de inteligência artificial desenvolvida pelo Instituto Pecege voltada à síntese e redação.

O setor mineral desempenha um papel indispensável na economia global, consolidando-se como uma das principais fontes de recursos naturais essenciais para o desenvolvimento de diversas indústrias de base e transformação. Com a crescente demanda por minerais, impulsionada pela inovação tecnológica constante e pela transição energética global, a indústria de mineração torna-se cada vez mais relevante no cenário brasileiro. O Brasil ocupa a posição de terceiro país em valor de produção mineral, superado apenas pela Austrália e pelo Canadá (Silva e Azevedo, 2021). Tal potencial está vinculado, primordialmente, ao cenário atrativo de uma grande extensão territorial e à diversidade abundante de recursos minerais disponíveis no subsolo nacional. Dados do Instituto Brasileiro de Mineração indicam que o setor mineral foi responsável por mais de 221 mil empregos diretos, gerando mais de 8.700 novas vagas no ano de 2024 (IBRAM, 2025). O faturamento do país no setor atingiu 270,8 bilhões de reais no último ano, demonstrando um aumento de 9,1% em relação ao ano de 2023. No montante total, o minério de ferro ganha destaque absoluto, respondendo por 59,4% do faturamento total, o que representa uma crescente de 8,6% comparada ao período anterior. A mesma commodity liderou o ranking das exportações no setor, com um expressivo volume de 389 milhões de toneladas destinadas, principalmente, ao mercado chinês (IBRAM, 2025).

O aumento na demanda da produção de bens minerais impulsiona a indústria a adotar técnicas mais eficientes nas operações para atender às necessidades do mercado consumidor. A fragmentação de rochas, também denominada desmonte de rochas, constitui uma das fases cruciais do processo mineral (Rezende et al., 2019). Nesta etapa, a detonação com o uso de matérias explosivas é a prática mais comum utilizada ao longo dos anos, sendo responsável por quebrar a rocha em fragmentos menores que facilitem o carregamento e transporte. O desmonte com explosivos possui a capacidade de aumentar a eficiência na produção mineral em larga escala, otimizando os custos envolvidos no processo operacional (Rezende et al., 2019). Entretanto, entre os efeitos negativos do extrativismo mineral, os impactos ambientais emergem como preocupações centrais para órgãos reguladores e para a sociedade civil. A maior parte da energia liberada pelas substâncias explosivas acaba por circundar o ambiente, gerando diversos efeitos colaterais (Silveira, 2017). Entre tais efeitos, destaca-se a vibração no solo, transmitida a partir da geração de ondas sísmicas da detonação, o que pode comprometer a integridade de estruturas situadas no entorno das minas.

A previsão de modelos que caracterizam a atenuação das vibrações em maciços rochosos é essencial para entender e controlar os níveis desse tipo de efeito no solo (Klen, 2010). Tal necessidade é visualizada em contextos de operações complexas e restritas, onde o controle máximo, a preservação e a garantia da integridade física de estruturas naturais protegidas por lei, como as cavernas subterrâneas, são primordiais (Brandi, 2015). No contexto do controle dos níveis de vibração, a aplicação de testes de monitoramento do desmonte com o uso de sismógrafos em campo permite a coleta de registros que, unidos a outros parâmetros da região, possibilitam a construção de modelos matemáticos para prever o comportamento das ondas no maciço (Silveira, 2017). A realização desse modelo de testes exige uma série de recursos físicos e humanos destinados a executar uma instrumentação padronizada. O gerenciamento dos recursos de um projeto abrange os processos destinados a definir, obter e gerenciar os recursos necessários para uma execução bem-sucedida, assegurando que os itens adequados estejam disponíveis no local e momento corretos (PMI, 2017). Dentro da abordagem do gerenciamento de projetos, uma das etapas principais é garantir tanto a disponibilidade de novos recursos quanto o melhor uso dos recursos já existentes no ambiente (Kerzner, 2011). As fases de definição, aquisição e gerenciamento interligam-se às necessidades de estimar tipos e quantidades de cada item necessário à equipe de trabalho, a qual deve ser desenvolvida continuamente para a melhoria de competências e solução de conflitos (PMI, 2017).

A metodologia aplicada neste estudo fundamenta-se em uma pesquisa de natureza exploratória e qualitativa, desenvolvida dentro de um contexto de mineração no Brasil. Pesquisas exploratórias visam fornecer informações adicionais sobre um determinado tema, permitindo a formulação de hipóteses através dos resultados e a criação de novas abordagens (Prodanov e Freitas, 2013). A fase de planejamento dessas pesquisas possui flexibilidade para a consideração de diversos parâmetros relacionados ao tema, utilizando revisões de literatura e estudos de caso (Gil, 2017). A unidade de estudo compreende uma multinacional do ramo de mineração que atua no Brasil desde 1942, com operações em diversos países da América, Europa e Ásia. A obtenção do minério de ferro nesta unidade envolve uma cadeia complexa de operações para extrair volumes significativos de rochas com teores de concentração metálica elevados, presentes em um ambiente heterogêneo de litotipos com diferentes níveis de compacidade. Quanto mais compacta a rocha, maior a demanda por técnicas avançadas de perfuração e desmonte para garantir a fragmentação adequada. Os desafios do desmonte são amplificados pela necessidade de operar em regiões com restrição de vibração, cercadas por cavidades naturais de máxima relevância, consideradas patrimônios espeleológicos.

O critério de segurança de uma cavidade deve definir a vibração máxima suportável sem causar danos irreversíveis, dependendo da frequência, amplitude da onda, tempo de exposição e periodicidade das atividades (ICMBio/CECAV, 2016). Para operações com vibrações intermitentes próximas a cavidades de máxima relevância, recomenda-se um limite de segurança estrutural de até 5,0 mm/s para a velocidade de pico de vibração da partícula (ICMBio/CECAV, 2016). Outro parâmetro utilizado é o valor resultante das velocidades de pico nas três direções para o mesmo intervalo de tempo (NBR 9653, 2018). A relação matemática para prever o nível de vibração considera a carga máxima de explosivo detonada e a distância entre a detonação e o local monitorado, conforme a equação de propagação descrita por Devine et al. em 1962. A busca por alternativas viáveis em operações com explosivos é um desafio constante, pois a configuração de cargas reduzidas limita a liberação de massa para a lavra e o atendimento às especificações de tamanho dos fragmentos. Foram realizadas duas campanhas de monitoramento de vibração para entender os efeitos na dissipação da energia ao criar intencionalmente uma zona de descontinuidade na rocha, funcionando como um filtro. Esta zona consistiu em grupos de linhas paralelas preenchidas com baixas cargas de explosivo, detonadas antes do desmonte principal para gerar uma zona fraturada que minimizasse a vibração no solo em uma direção específica.

A instrumentação e coleta de dados exigiram premissas bem definidas, utilizando sismógrafos da marca Instantel, modelo Micromate. Estes aparelhos possuem um geofone para medir a velocidade das partículas rochosas em três dimensões e um processador para armazenar os dados. A análise foi sucedida em softwares específicos de modelagem vibracional, como Blastware e THOR. No primeiro teste, de caráter piloto e baixa escala, foram instalados seis geofones entre 50 m e 280 m de distância da zona de teste. O arranjo incluiu a delimitação de uma zona de teste com duas linhas paralelas de 11 furos cada, carregados com 342 kg de explosivo, e uma zona de filtro com duas linhas paralelas de 21 furos cada, carregados com 285 kg de explosivo. A zona de filtro foi posicionada de forma ortogonal à zona de teste para filtrar a vibração de uma única linha de prova. Os furos foram detonados individualmente com intervalos de 2.500 milissegundos na zona de teste e 42 milissegundos na zona de filtro. As litologias presentes na área, como Hematita Friável, Hematita Compacta, Jaspelito e Canga Estrutural, foram mapeadas, pois influenciam diretamente a propagação das ondas sísmicas devido às suas características físicas e geotécnicas.

O segundo teste, de caráter de produção, ocorreu próximo a uma cavidade de máxima relevância a aproximadamente 700 m de distância. O foco foi a influência da zona de filtro em um desmonte de larga escala com 1.002 furos. Foram instalados seis geofones entre 47 m e 345 m de distância. As cargas de explosivo variaram entre 216 kg e 884 kg. A execução seguiu uma sequência rigorosa: detonação isolada de três furos com intervalo de 2.000 milissegundos, desmonte da zona de produção com tempos entre 25 e 67 milissegundos, detonação da zona de filtro, detonação de furos isolados atrás do filtro e, por fim, o disparo da zona de desmonte restante. O modelo litológico indicou predominância de Hematita Friável, Hematita Compacta e Jaspelito. Durante o planejamento, foi elaborada uma Estrutura Analítica de Recursos para classificar itens por categoria e identificar pontos de atenção, utilizando quadros de quantidade para dimensionamento e análise de capacidade. Ao fim do processo, diagnósticos de eficiência foram elaborados com base na matriz SWOT para identificar forças, fraquezas, oportunidades e ameaças (Chiavenato e Sapiro, 2003).

Os resultados do teste piloto demonstraram que o intervalo de tempo adotado entre a detonação dos furos foi eficaz, com registros apresentando picos de vibração de cada onda isolada sem acoplamento brusco. A zona de filtro registrou os maiores picos, conforme esperado, devido ao intervalo de tempo inferior entre os furos, o que aumentou a carga de explosivo liberada instantaneamente. A análise dos valores absolutos das velocidades permitiu identificar que a zona de descontinuidade atenuou a vibração. O ajuste em regressão dos dados, considerando a distância escalonada, resultou em um coeficiente de determinação de 0,9 para ambos os modelos, explicando 90% da variância dos dados. Para uma mesma distância, os níveis de vibração foram inferiores quando a zona de filtro interferiu na trajetória de propagação. O maior intervalo de atenuação ocorreu nos primeiros metros após o filtro, diminuindo conforme a distância aumentava. O percentual de atenuação estimada com duas linhas filtrantes foi de aproximadamente 50% em uma distância média de 50 m, enquanto para distâncias superiores a 200 m, a atenuação média foi de 27%. A litologia local, especialmente a presença de Canga Estrutural com alta porosidade, pode ter contribuído para a dissipação da energia como um filtro natural.

A alocação de recursos no teste piloto envolveu uma perfuratriz, uma caminhonete e uma unidade móvel de bombeamento, dimensionamento que se mostrou suficiente para as necessidades operacionais de execução dos furos, transporte de materiais e carregamento de explosivos. No campo tecnológico, os softwares Vulcan, Blastware, THOR e Microsoft Excel garantiram o suporte necessário para o tratamento e modelagem dos dados. A mão de obra contou com 19 colaboradores, incluindo consultores especializados em sismografia, prestadores de serviço e equipe própria, permitindo uma execução robusta. Os materiais, incluindo seis geofones, sismógrafos, GPS, trena e drone, foram aplicados conforme o planejado, totalizando 9.747 kg de explosivos, 32 detonadores e 32 reforçadores. A matriz SWOT do teste piloto destacou como forças a distribuição assertiva de sismógrafos e o planejamento eficiente de materiais. Como fraqueza, apontou-se o escopo limitado do teste e a dependência de recursos externos. A replicação da metodologia em escalas maiores surgiu como oportunidade, enquanto a variabilidade litológica e riscos operacionais foram identificados como ameaças.

No teste de produção, o contexto operacional foi mais desafiador devido às interfaces com o processo produtivo, como a proximidade com instalações de britagem e transportadores de correia, exigindo a evacuação total da área. Os registros de vibração indicaram picos de até 153 mm/s nos disparos da zona de produção antes do efeito filtrante. Após atravessarem a zona de filtro, os furos registraram vibrações inferiores, confirmando a tendência observada no teste piloto. O acoplamento de ondas foi notado em situações com intervalos de tempo baixos, entre 25 e 67 milissegundos, tornando a separação das ondas complexa. O ajuste dos dados de produção também resultou em um coeficiente de determinação de 0,9. Para distâncias entre 250 m e 350 m, a efetividade do elemento filtrante na atenuação foi de aproximadamente 30%. Este intervalo foi crucial para a área de cavidades, onde o controle rigoroso da aplicação de explosivos é mandatório.

Os recursos para o teste de produção mantiveram a configuração de máquinas do primeiro ensaio, demonstrando eficácia contínua. A equipe de mão de obra foi ampliada para 23 pessoas para atender à expansão da zona de filtro, que contou com uma linha adicional de furos. O quantitativo de insumos de detonação foi ajustado conforme as premissas locais e a distância até as cavidades. A matriz SWOT do segundo teste reforçou o reaproveitamento eficaz de recursos tecnológicos e a ausência de interferência com litologias porosas como forças. Como fraquezas extras, mencionou-se a complexidade adicional no quesito segurança devido à proximidade com estruturas e o acoplamento de ondas entre zonas delimitadas. O reconhecimento regulatório da técnica e a parceria com instituições de pesquisa foram listados como oportunidades. A ocorrência de vibrações acima dos limites legais em áreas sensíveis permaneceu como uma ameaça crítica a ser monitorada.

A análise detalhada da alocação de recursos demonstrou que o planejamento prévio foi fundamental para o sucesso dos ensaios. A utilização de uma perfuratriz específica garantiu que a geometria dos furos na zona de filtro fosse respeitada, o que é essencial para a criação da barreira física pretendida. O suporte tecnológico permitiu a visualização rápida dos resultados, possibilitando ajustes finos entre o primeiro e o segundo teste. A diversidade de competências na equipe de trabalho, unindo o conhecimento teórico de consultores com a experiência prática dos operadores de campo, resultou em uma execução sem desvios de segurança ou produtividade. A gestão de materiais, especialmente o controle rigoroso do estoque de sismógrafos, evitou interrupções, embora a falta de unidades reserva tenha sido notada como um ponto de atenção para projetos futuros.

A discussão dos resultados técnicos evidencia que a criação de zonas de descontinuidade induzida é uma estratégia promissora para a mitigação de impactos vibracionais em minerações complexas. A atenuação de 50% em curtas distâncias representa um ganho significativo para a preservação de estruturas espeleológicas situadas no limite das áreas de lavra. A comparação entre os dados coletados e a base teórica de Devine et al. (1962) confirma que, embora os modelos matemáticos tradicionais sejam eficazes, a introdução de variáveis físicas como a zona de filtro altera favoravelmente a constante do meio de propagação. As limitações encontradas, como o acoplamento de ondas em tempos de retardo reduzidos, sugerem que pesquisas futuras devem focar na otimização das janelas de tempo para maximizar o efeito de interferência destrutiva das ondas sísmicas. A articulação com órgãos reguladores para a apresentação desses dados pode facilitar a obtenção de licenças operacionais em áreas de alta sensibilidade ambiental, desde que a metodologia seja aplicada com o rigor técnico demonstrado.

Conclui-se que o objetivo foi atingido, uma vez que o diagnóstico da alocação de recursos demonstrou alta eficiência tanto no teste piloto quanto no de produção, validando a aplicação de zonas de filtro como técnica eficaz para a redução dos níveis de vibração em maciços rochosos. A integração entre o gerenciamento estratégico de recursos e a modelagem técnica sismográfica permitiu uma atenuação média de 50% em distâncias próximas e 27% a 30% em distâncias maiores, garantindo a produtividade da mina e a preservação das cavidades naturais circundantes. O uso adequado de máquinas, tecnologias de modelagem, mão de obra qualificada e materiais específicos foi primordial para a obtenção de modelos matemáticos com 90% de confiabilidade, consolidando a metodologia como uma alternativa viável para o controle vibracional em operações minerárias restritas.

Referências Bibliográficas:

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Brandi, I. V. Proposta de uma metodologia de classificação geotécnica aplicada a cavernas em litologias ferríferas. 336 p. Tese de Doutorado em Geotecnia – Escola de Minas, Universidade Federal de Ouro Preto, Ouro Preto, 2018.

Chiavenato, I.; Sapiro, A. Planejamento estratégico: fundamentos e aplicações. Elsevier. Rio de Janeiro, Brasil, 2003.

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Kerzner, H. Gerenciamento de projetos. 1. ed. São Paulo: Blucher, 2011. E-book. Disponível em: <https://plataforma.bvirtual.com.br>. Acesso em: 20 mar. 2025.

Klen, A. M. Aplicação da técnica de simulação para análise da superposição de ondas sísmicas geradas em desmonte de rocha pela dispersão dos tempos de retardo utilizando o método de Monte Carlo. 146p. Dissertação de Mestrado em Engenharia Mineral – Universidade Federal de Ouro Preto, Ouro Preto, 2010.

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Prodanov, C. C.; Freitas, E. C. de. Metodologia do trabalho científico: métodos e técnicas da pesquisa e do trabalho acadêmico. 2ª edição. Feevale, Novo Hamburgo, Brasil, 2013.

Rezende, A. F. et al. Análise estatística do monitoramento sismográfico de cavidades em formações ferríferas – Minas de N4 e N5, Carajás, Brasil. In: Congresso Brasileiro De Espeleologia. Bonito, Brasil. 2019. Anais… p. 38-44.

Silva, C. R. da; Azevedo, R. G. de. Recursos minerais do Brasil: diretrizes para o setor mineral. Terrae Didatica, Campinas, SP, v. 17, n. 00, p. e021020, 2021. Disponível em: <https://periodicos.sbu.unicamp.br/ojs/index.php/td/article/view/8661199>. Acesso em: 17 mar. 2025.

Silveira, L. G. C. Controle de vibrações e pressão acústica no desmonte de rochas com explosivos: estudo de caso em uma mina do quadrilátero ferrífero. 138p. Dissertação de Mestrado em Engenharia Mineral – Universidade Federal de Ouro Preto, Ouro Preto, 2017.

Resumo executivo oriundo de Trabalho de Conclusão de Curso de MBA em Gestão de Projetos

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