ESTIMATIVA DE QUALIDADE DE CARVÃO A PARTIR DE
PERFILAGEM GEOFISICA E SEU USO NO PLANEJAMENTO DE
LAVRA A CURTO PRAZO.
George Olufunmilayo Gasper, Universidade Federal do Rio Grande do Sul, Porto Alegre, Brasil
Camilla Zacché da Silva, Universidade Federal do Rio Grande do Sul, Porto Alegre, Brasil
Breno Gorelik, Universidade Federal do Rio Grande do Sul, Porto Alegre, Brasil
Vládia Cristina G. de Souza, Universidade Federal do Rio Grande do Sul, Porto Alegre, Brasil
Paulo Salvadoretti, Universidade Federal do Rio Grande do Sul, Porto Alegre, Brasil
João Felipe Coimbra Leite Costa, Universidade Federal do Rio Grande do Sul, Porto Alegre, Brasil
Jair Carlos Koppe, Universidade Federal do Rio Grande do Sul, Porto Alegre, Brasil
RESUMO
A técnica de perfilagem geofísica, muito utilizada na indústria de petróleo, vem ganhando espaço no setor de
mineração como forma de aumentar a qualidade e a quantidade de informação acerca dos depósitos minerais. No
caso da sondagem, quando comparada à aplicação bem sucedida da técnica de perfilagem, essa representa custos
mais elevados, menor produtividade e, em certos casos, menor eficiência (casos de litologias friáveis em que a
recuperação é insuficiente ou inadequada para análises). A perfilagem pode ser feita, inclusive, em furos de
desmonte, o que permitiria um maior controle da qualidade do minério Run-of-Mine (ROM). Atualmente, isto é
feito, por meio de amostragens nas correias transportadoras de alimentação da usina de beneficiamento. Neste
contexto, esse trabalho visa à utilização da perfilagem para fins de previsão dos parâmetros de densidade e cinzas do
carvão antes da entrada na usina. Para isto, foram realizadas coletas de amostras de testemunho de sondagem (furos
de exploração), perfilagem destes com gama natural e resistividade, bem como de furos de desmonte em áreas teste
lavradas em um depósito de carvão conhecido. Os materiais provenientes destas áreas foram monitorados até a
chegada na correia transportadora de alimentação da usina e amostrados. Estabelecendo-se um modelo para estimar
os parâmetros densidade e cinzas, com base nos registros geofísicos de perfilagem dos furos de exploração e
análises de testemunhos, foi possível prever seus valores (para uma dada camada de carvão do depósito) por meio de
perfilagem de furos de desmonte antes que eles entrassem na usina. Os resultados das análises destes materiais,
coletados na entrada na usina, foram defrontados com estas previsões. As diferenças mostraram-se aceitáveis, sendo
que os erros relativos obtidos foram de: ± 3% para densidade e ± 4 % para cinzas
PALAVRAS-CHAVE: carvão; perfilagem geofísica; cinzas; qualidade.
INTRODUÇÃO
A técnica de perfilagem geofísica de poços, para fins de investigação geológica de subsuperfície,
vem sendo utilizada há quase um século pela indústria de petróleo, pioneira, também, no uso dos
métodos de sísmica para mapeamento estrutural (McDonald e outros, 1976; McWhorter &
Torgunson, 1995). No setor de mineração, a técnica vem conquistando seu espaço por se
mostrar, quando, corretamente aplicada, num modo econômico e eficiente de aumentar a
qualidade e a quantidade de informação acerca dos depósitos minerais, para fins de exploração,
modelagem, estimativa de recursos/reservas, planejamento de lavra e beneficiamento (Bond e
outros, 1971; Killen, 1983; Kerr, 1994; Nelson & Johnston, 1994; Turner e outros, 1996;
Gordon, 1999; Oliveira, 2005; Almeida, 2008; Oliveira, 2008).
Até mesmo grandes depósitos de ouro, tal como de Witwatersrand na África do Sul (Pretorius e
outros, 1989; Campbell, 1994; Pretorius e outros, 1994; Pretorius e outros, 1997; Pretorius e
outros, 2003), por exemplo, quando localizados em grandes profundidades, requerem um
adensamento amostral cujos custos são proibitivos, quando utilizado apenas sondagens. Tendo
em vista essa realidade, começou-se a investir na aplicação de outros métodos, tais como os
métodos de sísmica, no início, com vistas apenas ao mapeamento estrutural. Ou seja, até a
década de 70, estes eram métodos empregados somente pela indústria do petróleo. Ainda, não
somente nestes casos foram aplicados métodos de sísmica, como foram geradas imagens 3D para
modelagem, obtendo-se sucesso, devido à similitude entre depósitos de hidrocarbonetos e o
ambiente sedimentar de minas de ouro de Witwatersrand e demais ao seu redor (década de 80 e
inicio de 90), de acordo com Bernd e outros (2003) e Wright (1981). Até então, o que ocorria era
uma campanha no sentido da indústria mineral conscientizar-se da importância da aplicação
deste método como maneira de reduzir custos e aumentar a confiabilidade dos dados geológicos
de subsuperfície (Reed, 1993; Aylor, 1995; Milkereit e outros, 1996; Milkereit e outros, 2000).
A partir de 2000, os métodos de sísmica conquistaram definitivamente seu espaço, com
aplicações desde a exploração até o planejamento e desenvolvimento de minas, a exemplo do
trabalho de Duweke e outros (2002), o qual produziu imagens de sísmica 3D do complexo de
Bushveld (depósito de cromita e EGP, elementos do grupo da platina, também, situado na África
do Sul, mas agora em contexto geológico diferente do ambiente deposicional de Witwatersrand).
Enquanto tudo isso se processava, com relação aos métodos de sísmica e sua aplicação na
mineração, a perfilagem com gama natural já estava sendo aplicada, inclusive para prever
qualidade de minério, porém com sucesso apenas em alguns depósitos de carvão (Kayal & Das,
1981; Kayal & Christofel, 1989); sem falar em outras finalidades, como exploração (Kayal,
1979) ou os estudos geotécnicos de Killeen (1983), por exemplo. A partir da década de 90, a
indústria do carvão tem sido assediada com as propostas de perfilagem com sondas nucleares
cada vez mais sofisticas, esquecendo-se um pouco da gama natural, devido a dificuldades na
identificação das camadas de carvão em certos depósitos, a maior acuracidade prometida e
cumprida das medidas de densidade e, por conseguinte, da possibilidade de previsão de
qualidade, tal como das cinzas (Borsaru e outros, 1985; Borsaru & Ceravolo, 1994; Borsaru e
outros, 2001; Borsaru, 2005 e Borsaru & Asfahania, 2007).
Com o desenvolvimento das ferramentas apropriadas, portanto, na década de 90, a técnica da
perfilagem já tinha sido aplicada em diferentes tipos de depósitos minerais (Fullagar & Fallon,
1997; Fallon e outros, 1997; Gordon, 1999; Mutton, 1997; Fallon e outros, 2000) com relativo
sucesso. No Brasil, ela ainda está nos estágios iniciais de desenvolvimento. Por outro lado, o
interesse pela técnica cresce rapidamente no cenário nacional, à medida que os investidores
redobram seus esforços para reduzir as incertezas associadas à estimativa de parâmetros como
densidade e teor, os quais podem variar muito dentro de uma mesma litologia, inclusive com a
profundidade. Para estimativa de recursos, é comum o uso de valores médios de densidade por
litologia, o que repercute diretamente sobre o cálculo de tonelagens de um depósito. As
estimativas, por sua vez, são feitas como base nas análises em laboratório de amostras de
afloramento ou de testemunhos de sondagem apenas.
Ainda, os resultados de laboratório tornaram-se, com o tempo, cada vez mais confiáveis, com o
desenvolvimento de diversas técnicas e equipamentos analíticos. No entanto, as estimativas de
densidade e teor do minério, num dado depósito, não dependem, essencialmente, disso, mas da
obtenção de um número representativo de amostras, que é o que impacta de forma mais efetiva o
grau de confiabilidade das mesmas durante as etapas de planejamento de lavra.
Enquanto a sondagem representa um elevado custo no processo, com baixas taxas de
produtividade em diversas situações, a técnica da perfilagem aparece como uma solução viável:
tanto como informação complementar (Reeves, 1976; Davies, 1992; Kay e outros, 2004), bem
como, em certas circunstâncias, para substituir a primeira, ou seja, as análises de laboratório
(Kayal, 1989; Oliveira e outros, 2004; Souza e outros, 2009).
A perfilagem geofísica é uma técnica que, definitivamente, é capaz de medir de forma eficaz as
quantidades físicas do carvão, com baixo custo de operação, fácil manuseio e versatilidade
(Hoffman, 1982; Hearst, 1985), portanto, já há algum tempo. A novidade incide no fato dela
poder ser aplicada durante as operações de lavra para fornecer uma resposta imediata ao
parâmetro medido, pois pode ser realizada em furos ou poços com ou sem recuperação de
testemunho (Kayal & Christofel, 1989).
Dentre as técnicas de perfilagem geofísica, pode-se se afirmar que a perfilagem com gama
natural é a de utilização mais simples para identificação de contrastes entre litotipos, incluindo
parâmetros de qualidade (Kayal 1981; Kayal & Das, 1981; Kayal & Christofel, 1989;). Isto
ocorre, pois, quando comparada a sondas que possuem fonte radioativa, os procedimentos de
operação não requerem pessoal treinado ou licenciado, nem todos os demais cuidados relativos
ao transporte e seu manuseio. Comparada à sonda de resistividade, também, é muito mais
simples, pois esta requer o preenchimento total do furo com água. No entanto, tem sido
observado, em depósitos de carvão, incluindo alguns do Sul do Brasil, que sem a sonda de
resistividade ou outra qualquer contendo fonte radioativa, torna-se quase impossível diferenciar
as camadas de carvão do material estéril (Webber e outros, 2006; Souza e outros, 2010).
Dentre os parâmetros de controle de qualidade do carvão, talvez, o mais importante seja,
realmente, o teor de cinzas, pois por meio dele poderiam ser inferidos os demais (com exceção, é
claro, do enxofre ou conteúdo de pirita): por exemplo, a densidade do carvão possui elevada
correlação com as cinzas. Quando este parâmetro, especificamente, foi avaliado por meio
perfilagem geofísica, em certos depósitos do Sul do Brasil, verificou-se que a precisão das
estimativas derivadas do modelo de ajuste é elevada, inclusive com relação ao uso apenas da
sonda de gama natural (Souza e outros, 2009; Souza e outros, 2010). Isto ocorreu, porque o teor
de cinzas de carvão costuma ser diretamente proporcional à contagem do gama natural, por
conseqüência, inversamente proporcional ao poder calorífico (Oliveira, 2005).
Alguns testes realizados em depósitos de carvão do sul do Brasil, comprovaram que há uma forte
correlação entre a radiação natural e gama retro-espalhado com o teor de cinzas dos carvões
(Oliveira, 2005; Souza e outros, 2009;. Webber e outros, 2009). A diferença principal no
resultado da aplicação das técnicas citadas é que, num depósito possuindo carvão intercalado
com arenitos ou paraconglomerados menos impuros e pouco saturados, há uma dificuldade
muito grande em distinguir a assinatura destes materiais pelo gama natural, mesmo com a ajuda
da sonda de resistividade. O gama retro-espalhado torna, portanto, mais fácil o reconhecimento
das camadas de carvão, no entanto, exige procedimentos de campo mais complexos e pessoal,
devidamente, treinado e licenciado para esta finalidade.
Nessa linha de investigação, os autores escolheram um depósito de carvão situado no Sul do
Brasil, para executar novas campanhas de exploração e fazer perfilagem em furos com
recuperação de testemunhos, bem como de desmonte, a fim de predizer a qualidade do carvão
com vistas ao planejamento em curto prazo e beneficiamento. Para tanto, foram utilizados dados
de análises das amostras de testemunho, suas descrições geológicas e correlação estratigráfica,
para estabelecer uma função de calibração para estimar teor de cinzas com base no gama natural.
Durante a interpretação dos registros geofísicos, foram reconhecidas as assinaturas das camadas
de carvão, identificando-se, ao longo de cada furo, a coluna litoestratigráfica típica do depósito.
Dada a forte correlação existente entre gama natural e cinzas nestes depósitos, seria possível
melhorar o planejamento de lavra em curto prazo e prever a sua qualidade antes da entrada na
usina. A questão, a ser respondida, por outro lado, é o quão precisa e acurada seria esta
previsão?
METAS E OBJETIVO
Este estudo investiga o uso da perfilagem com gama natural e resistividade para previsão da
qualidade do carvão ROM (Run Of Mine) no planejamento de lavra de curto prazo. Para atingir
essa meta, ficaram determinados os seguintes objetivos: (i) criar modelos por meio de perfilagem
para prever o conteúdo de cinzas e densidade para uma dada camada de carvão do depósito; (ii)
aplicá-los aos dados provenientes de perfilagem em furos de desmonte e (iii) estimar acuracidade
e precisão destes modelos para previsão de qualidade de amostras ROM.
METODOLOGIA E BASE DE DADOS
O trabalho de campo envolveu, primeiramente, duas etapas (campanhas 1 e 2), sendo que na
primeira foram coletadas amostras de testemunho ao longo de 9 furos de exploração (Tabela I) e
a segunda ao longo de 7 furos (de comprimento variando entre 60 e 120 m). As amostras destas
campanhas foram analisadas em laboratório, obtendo-se os dados de densidade e cinzas. Ainda,
estes furos estavam dispostos em malha irregular, com espaçamento variando entre 200 e 600m
(média de 300m).
Durante a segunda campanha, os furos de exploração foram perfilados com as sondas de
resistividade e gama natural.
A primeira campanha foi realizada para coletar dados e estabelecer um modelo de ajuste entre
densidade e cinzas, ambas determinadas em laboratório. A segunda campanha foi realizada para
estimar valores de cinza, com base nos valores de gama natural e, depois, com base nestes novos
valores de cinza (estimados) prever a densidade.
A última etapa ou terceira campanha consistiu na perfilagem de furos de desmonte em áreas teste
lavradas do mesmo depósito.
Após os primeiros levantamentos de campo, dois bancos de dados foram construídos: um que
compreendia os resultados obtidos por análises laboratoriais das amostras de testemunhos de
duas campanhas (Tabela I) e outro contendo dados de leitura de perfilagem geofísica com sonda
gama natural e resistividade (Tabela II), proveniente apenas da campanha 2. Os valores de gama
natural das amostras coletadas nestes furos corresponderam aos valores médios ao longo do
intervalo da camada de carvão.
Tabela I - Banco de dados contendo valores de densidade e cinzas da camada M1, resultantes das
análises laboratoriais das amostras de testemunhos de duas campanhas de exploração (1 e 2)
Campanha
1
Furo
B3-01
B3-02
B3-04
B3-06
B3-08
B3-14
B3-16
B3-17
B3-19
Dens. Lab.
(g/cm3)
1,7
1,7
1,8
2,1
2,0
1,6
2,0
1,6
1,6
Cinzas
Lab. (%)
43,5
38,1
47,8
75,7
54,8
41,4
66,9
38,4
43,4
Campanha
2
Furo
B3-Z1
B3-38
B3-29
B3-37
B3-18
B3-12
B3-13
B3-22
---
Dens. Lab.
(g/cm3)
1,7
1,6
1,7
1,8
1,7
1,7
1,7
1,8
---
Cinzas
Lab. (%)
45,4
45,7
47,4
48,1
47,6
46,3
44,9
56,6
---
Tabela II - Banco de dados contendo valores médios de gama natural e resistividade das
assinaturas da camada de carvão M1, obtidos por perfilagem geofísica de furos com recuperação
de testemunhos durante a segunda campanha.
Furo
B3-Z1
B3-38
B3-29
B3-37
B3-18
B3-12
B3-13
B3-22
Gama Natural (API)
87,8
88,7
94,9
91,4
74,6
85,6
57,0
122,0
Resistividade (Ohm.m)
47,0
39,8
51,2
12,5
45,0
12,0
24,0
60,8
Os furos de exploração interceptaram as principais camadas de carvão do depósito. A figura 1
mostra a coluna litoestratigráfica do depósito de carvão em estudo e as assinaturas geofísicas das
camadas de carvão.
Figura 1: Coluna litoestratigráfica do depósito (a), com detalhamento das camadas S e M e
materiais estéreis, partings (b) assinatura geofísica típica encontrada durante a leitura dos
registros de gama natural (GN) e resistividade (RES) das camadas investigadas durante
campanhas de exploração (à direita).
O depósito é composto, basicamente, pelas camadas de carvão designadas como A (A1 e A2), S,
M (M1, M2 e M3) e I (I1 e I2). Existem importantes variações locais com relação ao conteúdo de
cinzas no depósito, incluindo o aparecimento de camadas de carvão como a “L” entre a “S” e a
“M” e, ainda, variações de espessuras dos materiais estéreis entre S e M1 (Parting S-M1) e entre
M1 e M2 (Parting M1-M2).
Neste trabalho, foi investigada a possibilidade da previsão da qualidade do carvão proveniente
apenas da camada M1, pois os furos de desmonte na área lavrada estudada não possibilitaram o
reconhecimento das assinaturas geofísicas para a camada S (furos situados sobre a camada S na
bancada), nem I (furos acabavam antes ou no meio da camada I1).
Foram analisadas a densidade e as cinzas das amostras dos materiais estéreis situados entre as
camadas S e M1, bem como entre M1 e M2, retiradas dos testemunhos das campanhas de
exploração. Os resultados foram utilizados para fins de previsão de diluição, após a
recomposição de topo e de base topográfica da camada M1 lavrada. Com valores de espessura de
materiais estéreis, de sua densidade e teores de cinza de cada área, pode ser feita a reconciliação
e a correção das primeiras estimativas de cinzas da camada M1 com base na perfilagem gama
natural dos furos de desmonte.
Foram perfilados 11 furos de desmonte nas áreas teste lavradas, com comprimento variando de
15 a 18m cada um, partindo da camada S até a I1 (Figura 2 mostra a localização destes furos, sua
disposição nas quatro áreas teste e dimensão das mesmas).
Figura 2: Furos de desmonte para as quatro áreas teste lavradas que interceptam a camada M1.
Para prever o teor de cinzas das camadas de carvão é necessário, primeiramente, conseguir
identificá-las. Para tal, foram interpretados os perfis geofísicos em conjunto com as análises
laboratoriais dos testemunhos e de sua descrição geológica. Para o caso das amostras da usina,
foram realizados, primeiramente, procedimentos de reconciliação: as áreas lavradas foram
registradas e as tonelagens recalculadas e comparadas com aquelas registradas na planilha de
produção mensal correspondente. Os resultados das análises de cinzas das amostras coletadas na
correia foram ponderados pelas suas respectivas áreas de influência (ver Figura 2), resultando na
Tabela III.
Portanto, para cálculo das tonelagens (reconciliação) foram utilizados: (i) valores de densidade
obtidos pela perfilagem dos furos de desmonte e (ii) valores de espessura média da camada M1,
em cada área teste lavrada, com base na leitura do registro de resistividade dos furos de
desmonte. Este cálculo é descrito novamente e mostrado seus resultados mais adiante.
Tabela III- Valores de cinzas da usina .
Área
1
2
3
4
Datas de produção
até 9/4
até 16/4
17/4
20/4
Cz (%)
52,1
usina
53,8
53,5
49,9
Ainda, de acordo com as Tabelas I e II, é possível observar que os de valores de cinzas das
amostras de testemunho caem dentro do mesmo intervalo das amostras coletadas sobre a correia
de alimentação da usina (Tabelas III).
Tabela IV- Dados de perfilagem geofísica feita nos furos de desmonte das áreas lavradas (M1)
Área 1
Área 2
Área 3
Área 4
Furo
B01
B09
B10
MÉDIA
B03
B08
B11
MÉDIA
B07
B12
MÉDIA
B04
B06
B13
MÉDIA
De (m)
3,8
3,8
3,7
3,8
3,8
3,6
3,0
3,5
3,3
2,5
2,9
5,0
3,2
2,4
3,5
Até (m)
4,2
4,5
4,2
4,3
4,4
4,3
3,6
4,1
4,0
3,1
3,6
5,6
3,9
3,0
4,2
Esp. (m)
0,4
0,7
0,5
0,5
0,6
0,7
0,6
0,6
0,7
0,6
0,7
0,6
0,8
0,6
0,7
Res. (Ohm.m)
167,4
232,2
225,9
208,5
180,7
198,7
286,0
221,8
222,0
234,0
228,0
206,1
228,2
217,1
GN (API)
83,1
83,2
81,2
82,5
77,5
90,0
85,0
84,2
86,0
76,0
81,0
80,0
85,4
82,7
Nota: De e Até são a referência de profundidade do topo e base da camada M1 nos furos de desmonte; Esp. é a espessura da camada de carvão
M1; Res. é a resistividade e GN, o gama natural.
Ainda, para identificação das camadas de carvão foi feita a leitura dos registros de gama natural
e resistividade dos furos de desmonte. Foram comparadas as assinaturas com aquelas
encontradas por meio de perfilagem de furos de exploração e suas respectivas descrições
geológicas (Figura 2, para reconhecimento das assinaturas). Portanto, para identificação das
camadas, foram utilizadas duas ferramentas: sonda de gama natural e resistividade. Porém, para
estimativa das cinzas, utilizaram-se apenas os valores de gama natural, pois a resistividade não
possui uma correlação simples e linear com o conteúdo de cinzas nas áreas estudadas do
depósito, conforme pode ser verificado pelos dados constantes na Tabela II.
As faixas dos registros geofísicos com elevada resistividade e baixa contagem gama natural são
características dos carvões deste depósito. Em outros depósitos, como aqueles onde os arenitos
entre as camadas de carvão são muito porosos, possuem grau de saturação d’água baixo, e
contém pouca quantidade de impurezas (tais como, argilominerais os quais possam contribuir na
contagem dos elementos radiométricos), pode ser quase impossível identificar as camadas de
carvão, sem o auxilio da descrição dos testemunhos. Materiais, com estas características, fazem
com que os valores de resistividade fiquem mais elevados, enquanto, o gama natural diminui,
sendo confundidos, então com o carvão. Em tais depósitos, por enquanto, o que se faz é a
perfilagem com gama retro-espalhado ou sonda gama-gama (Oliveira, 2005). Assim, salienta-se
que nas áreas do depósito estudado acontece o contrário: a camada de arenito situada entre a S e
M1 possui gama natural elevado e resistividade baixa, pois se trata de arenito bastante impuro,
pouco poroso e com elevado grau de saturação em água, o que permitiria a identificação da
camada M1, mesmo na ausência da descrição do testemunho.
RESULTADOS
Foram estabelecidas duas equações com base em correlações:
(i)
Correlação entre os dados de densidade e cinzas de amostras de testemunho
analisadas em laboratório (provenientes da campanha 1, Tabela I),
Y=0,0134X+1,1081, sendo X as cinzas (%) e Y a densidade (g/cm3), e
(ii)
Correlação entre os valores de gama natural da camada M1 (provenientes da
perfilagem dos furos de exploração da campanha 2) e o conteúdo de cinza destas
amostras (analisado em laboratório).
Y=0,17X+33, sendo X a contagem de gama natural (API) e Y as cinzas (%).
A primeira equação foi usada, portanto, para estimar a densidade e a outra para estimar o
conteúdo de cinzas tanto das amostras de testemunho da campanha 2, quanto para as áreas
lavradas (furo de desmonte). Em seguida, foram estimados os erros obtidos por estas equações,
ou seja, para estes modelos.
A Figura 3 mostra a correlação existente entre os valores de densidade e cinzas de amostras de
testemunho analisadas em laboratório. Esta ficou em torno de 0,8 (R2), sendo que o erro relativo
para as estimativas de densidade foi ±3% para as campanhas de exploração (Tabela V).
Figura 3- Correlação entre valores de densidade e cinzas de amostras de testemunho.
Tabela V- Valores de densidade e cinzas das amostras de testemunho: estimativas baseadas em
perfilagem gama natural, bem como os erros para previsão da densidade com base nas cinzas
Furo
Campanha 1
Campanha 2
B3-01
B3-02
B3-04
B3-06
B3-08
B3-14
B3-16
B3-17
B3-19
B3-Z1
B3-38
B3-29
B3-37
B3 - 18
B3 - 12
B3 - 13
B3-22
Dens. Lab.
(g/cm3)
1,7
1,7
1,8
2,1
2,0
1,6
2,0
1,6
1,6
1,7
1,6
1,7
1,8
1,7
1,7
1,7
1,8
Cinzas Lab.
(%)
43,5
38,1
47,8
75,7
54,8
41,4
66,9
38,4
43,4
45,4
45,7
47,4
48,1
47,6
46,3
44,9
56,6
Estimativa
(g/cm3)
1,7
1,6
1,8
2,1
1,8
1,7
2,0
1,7
1,7
1,7
1,7
1,8
1,8
1,8
1,7
1,7
1,9
Erro Absoluto
(g/cm3)
0,0
0,0
0,0
0,1
-0,2
0,1
0,0
0,1
0,1
0,0
0,1
0,1
0,0
0,1
0,0
0,1
0,1
Erro Relativo
(%)
2,0
2,4
2,7
3,6
-8,2
3,4
0,2
3,5
3,1
0,1
5,7
5,8
0,9
5,3
2,4
3,1
3,8
A Figura 4 mostra a correlação existente entre valores de gama natural e cinzas das amostras de
testemunho da segunda campanha de exploração. Esta ficou em torno de 0,7 (R2), sendo que o
erro relativo para as estimativas de cinzas foi ±4% (Tabela VI).
Figura 4- Correlação entre valores de gama natural e cinzas de amostras de testemunho (dados
provenientes da segunda campanha de exploração).
Tabela VI- Valores de cinzas e gama natural: estimativa e erros na previsão das cinzas das
amostras de testemunho com base no gama natural (GN)
Furo
B3-Z1
B3-38
B3-29
B3-37
B3 - 18
B3 - 12
B3 - 13
B3-22
Cinzas Lab. (%)
45,4
45,7
47,4
48,1
47,6
46,3
44,9
56,6
GN (API)
87,8
88,7
94,9
91,4
74,7
85,6
57,0
122,0
Estimativa (%)
47,9
48,1
49,1
48,5
45,7
47,5
42,7
53,7
Erro Absoluto (%)
2,5
2,3
1,7
0,5
-1,9
1,3
-2,2
-2,9
Erro Relativo (%)
5,6
5,1
3,7
1,0
-4,1
2,8
-4,8
-5,1
A Tabela VII mostra as estimativas de cinzas, com base nos valores de gama natural da camada
M1 de carvão provenientes da perfilagem dos furos de desmonte.
Tabela VII– Estimativas de cinzas com base na perfilagem gama natural (GN) dos furos de
desmonte, aplicando a equação estabelecida na campanha 2 (Figura 4)
Área 1
Área 2
Área 3
Área 4
Furo
B01
B09
B10
MÉDIA
B03
B08
B11
MÉDIA
B07
B12
MÉDIA
B04
B06
MÉDIA
Gama Nnatural (API)
83,1
83,2
81,2
82,5
77,5
90,0
85,0
84,2
86,0
76,0
81,0
80,0
85,4
82,7
Estimativa de Cinzas (%)
47,1
47,1
46,8
47,0
46,2
48,3
47,5
47,3
47,6
45,9
46,8
46,6
47,5
47,1
Depois de estimados os valores de cinzas das amostras de carvão com base no gama natural,
estes foram ponderados, utilizando-se os valores de espessura de carvão e espessura estéril
lavrado junto durante processo de lavra (diluição), com os respectivos valores de cinza para
material estéril do entorno.
A Tabela VIII mostra os valores médios resultantes das análises químicas feitas em laboratório
de amostras de material estéril entre a camada S-M1 e M1–M2 (“partings”), com vistas ao
cálculo das cinzas ponderadas pela diluição. O valor médio de diluição acima e abaixo da
camada M1, foi de cerca de 5 cm nas quatro áreas teste lavradas.
Ainda, as cinzas e a densidade variaram, conforme pode ser visto na Tabela VIII de 70 a 87% e
de 1,9 a 2,4 g/cm3, com coeficiente de variação de 6% e 9,5%, respectivamente.
Tabela VIII- Valores de cinza e densidade de amostras de material estéril entre a camada S-M1 e
M1–M2 (“partings”), retiradas de testemunho de furos de exploração (para fins de cálculo de
diluição).
Furo
B01
B02
B04
B14
B16
B17
B19
B12
B13
B18
B22
Média
Desvio
Cinzas (%)
86,5
74,2
80,0
77,0
81,5
87,0
79,8
79,0
70,0
82,0
80,0
80,0
4,7
Densidade (g/cm3)
1,9
2,0
2,2
2,3
2,4
2,3
2,1
2,2
2,2
1,7
2,1
0,2
A Tabela IX mostra os resultados para a previsibilidade das cinzas das áreas lavradas. O erro
relativo para as estimativas das cinzas foi, também, de ±4% (Tabela VIII), considerando as
quatro áreas.
Tabela IX – Valores de cinza das amostras da usina estimados com base na perfilagem gama
natural dos furos de desmonte, após correção da reconciliação (dados de diluição mostrados
anteriormente). Os dados são as médias da camada M1 em cada área teste lavrada, mostrando-se
os erros de estimativa.
Área
1
2
3
4
Cinzas Usina (%)
52,1
53,8
53,5
49,9
Estimativa Cinzas(%)
52,5
52,0
51,0
54,0
Erro Absoluto (%)
0,4
(%)
-1,8
-2,6
3,8
Erro relativo (%)
0,8
(%)
-3,4
-4,8
7,5
Após o conteúdo de cinzas ser estimado com base no gama natural nas áreas teste lavradas,
foram feitas novas estimativas de densidade para estas mesmas áreas (Tabela X), utilizando a
equação calibrada pela campanha 1 (correlação entre cinzas e densidade de laboratório). O erro
relativo de uma estimativa de densidade, com base numa cinza, também, estimada, agora pela
geofísica (gama natural) foi ainda de ±3%, com erro máximo igual a 7,6%.
Tabela X- Valores de densidade estimada com base em uma cinza estimada (cinza estimada por
meio do gama natural) e os respectivos erros
Furo
B3-Z1
B3-38
B3-29
B3-37
B3-18
B3-12
B3-13
B3-22
Densidade (g/cm3)
1,7
1,6
1,7
1,8
1,7
1,7
1,7
1,8
Cinzas (%)
47.9
48,1
49,1
48,5
45,7
47,5
42,7
53,7
Estimativa (g/cm3)
1,8
1,8
1,8
1,8
1,7
1,7
1,7
1,8
Erro Relativo
1,9
(%)
7,6
7,2
0,5
3,8
3,4
1,3
1,7
Após estas novas estimativas de densidade, o valor médio de densidade de cada área ficou em
torno de 1,7 g/cm3. O valor máximo de densidade poderia chegar a 1,9 g/cm3, de acordo com o
erro máximo. Quanto às tonelagens recalculadas de cada área lavrada para fins de reconciliação,
usando estas novas estimativas de densidade, foram obtidos erros entre 3% e 6 % no máximo.
Assim, a reconciliação poderia ser feita, com base, apenas, na perfilagem de furos de desmonte
com gama natural.
Finalmente, na Tabela XI, são mostrados os dados usados no cálculo de reconciliação,
considerando as diluições ocorridas no processo de lavra, tal que as espessuras registradas nos
perfis sofrem um aumento 10cm, em média, correspondente a materiais estéreis de topo e base
da camada com densidade próxima a 2 g/cm3.
Ainda, a Tabela XI mostra que a massa total produzida, registrada pela usina, foi de 9.200 t,
sendo a massa recalculada, com base num valor médio de densidade estimado por gama natural,
em torno de 9.195 t, ou seja, resultando em uma diferença global de apenas 0,1%!
Tabela XI – Cálculos de reconciliação: diferença entre a massa produzida e a calculada por meio
de estimativas baseadas em perfilagem gama natural e erros, com respeito ao método tradicional
de análises em laboratório de amostras ROM (correia de alimentação da usina).
Área
Lavrada
1
Área
2
3
Lavrada
4
Massa
Produzida (t)
2963
Produzida (t)
1866
1391
2980
Área
2
(m )
2915
1414
1007
1991
Espessura (m)
Carvão Esteril
0,5
0,10
0,6
0,10
0,7
0,10
0,7
0,10
Densidade (g/cm3)
Lab. Esteril Estim.
2,1
1,7
carvão
2,1
1,7
2,1
1,7
2,1
1,7
Massa
Recalculada (t)
3148,2
1773,2
1430,6
2843,1
Erro (%)
Relativo
6,3
(%)
-5,0
2,8
-4,6
CONCLUSÃO
Foi possível construir modelos tanto para previsão de cinzas como para previsão de densidade, a
partir da perfilagem geofísica com gama natural, pois havia uma boa correlação entre os
parâmetros de interesse. Como podemos analisar pelos resultados, as estimativas das cinzas com
base no gama natural, apresentam um erro relativo máximo de ±4%. Quanto às estimativas de
densidade, obteve-se um erro relativo de ±3%, com base nas cinzas de laboratório ou, ainda, com
base numa cinza estimada (proveniente da perfilagem com gama natural). Assim, a reconciliação
poderia ser feita com base apenas na perfilagem de furos de desmonte com gama natural tanto
para a massa minerada como para a qualidade do ROM.
A perfilagem geofísica com gama natural e resistividade, portanto, mostrou-se como uma técnica
de boa precisão e acuracidade para obtenção de informações necessárias ao planejamento de
lavra em curto prazo neste depósito, podendo, inclusive ser realizada em furos de desmonte com
vistas a previsão da qualidade do carvão ROM.
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