DEMIN - Departamento de Engenharia de Minas
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Item Aplicação da solução do problema de agrupamentos com restrições para determinação da condição de estabilidade de taludes de minas.(2023) Oliveira, Rudinei Martins de; Santos, Tatiana Barreto dos; Silva Júnior, Ladir Antonio daEste artigo apresenta uma aplicação do método Biased Random Key Genetic Algorithm (BRKGA) ao problema de agrupamentos com restrição. A solução deste problema retorna a separação de um conjunto de dados em agrupamentos, tal que os membros de cada agrupamento sejam similares entre si, respeitando as restrições dos dados. Os dados utilizados são de 88 taludes de minas localizados em diversos países do mundo. Através da solução do problema de agrupamentos com restrições, busca-se determinar a condição de estabilidade de taludes de minas por meio das suas características geomecânicas. Neste contexto, espera-se que o método possa ser utilizado e aplicado em empreendimentos mineiros de pequeno a grande porte.Item Machine learning applied to the prediction of rockfall slope probability.(2022) Silveira, Larissa Regina Costa; Lana, Milene Sabino; Santos, Tatiana Barreto dosThe objective of this work is to propose a predictive model of rockfall slope probability in rock slopes using the KNearest Neighbors (KNN) method. A dataset composed by 220 rock slopes was used, whose variables are related to the presence of water, characteristics of the rock mass, degree of overhang, among others. For each slope of the dataset, rockfall probability (high, medium, or low) is known and determined by cluster analysis. The number of the nearest neighbors (k) ranged from 1 to 20. The obtained average accuracy of the tested predictive models was equal to 78.4%. The models produced satisfactory results in the prediction of the rockfall probability, since the area under the ROC curve was equal to 0.80. The best model was selected based on the k value with the highest accuracy and the highest area under the ROC curve. The selected model had a k value equal to 7.Item A new methodology for rockfall hazard assessment in rocky slopes.(2022) Silveira, Larissa Regina Costa; Lana, Milene Sabino; Alameda Hernández, Pedro Manuel; Santos, Tatiana Barreto dosThis article presents an approach to rockfall hazard assessment for rocky slopes based on a previously published rockfall hazard methodology. The original method is appropriate to high alpine rocky slopes exposed to large scale deformations. It evaluates the parameters related to the geomechanical characterization of rock mass, indications of activity, external influences and event intensity. The original methodology was modified to consider different contexts, including geological, climatic and social environments. Parameters related to external influences were modified; the geometry and characteristics of the slope and the catchment area were introduced. The original methodology and the new proposal were applied to two urban slopes and one railway slope in order to test and compare the methods. The original proposal could not represent the rockfall conditions of these slopes. The new proposal was validated using two mine slopes, whose conditions of stability are known. The results of the analyses with the urban slope and the railway slope were coherent with the situation observed at the field. The validation in the mine slopes showed that this approach is applicable in several situations, being able to determine how hazardous a slope is in relation to rockfall events.Item Failure risk of Brazilian tailings dams : a data mining approach.(2021) Santos, Tatiana Barreto dos; Oliveira, Rudinei Martins deThis paper proposes the use of a hybrid method that combines Biased Random Key Genetic Algorithm (BRKGA) with a local search heuristic to separate Brazilian tailing dam data into groups. The goal was identifying dams similar to Fundão and B1 failed dams. The groups were created by solving the clustering problem by BRKGA. The clustering problem consists in separating a set of objects into groups such that members of each group are similar to each other. The data was composed by 427 dams, with the actual 425 dams of Brazilian Register of Tailing Dams and the two Brazilian failed dams from the last years. Computational experiments considering real data available are presented to demonstrate the effi cacy of the proposed method producing feasible solutions. Thus, it is expected that the good results can be applied in the identifi cation of tailings dams with risk potentials, assisting in the identifi cation of these dams.Item Avaliação das barragens de rejeito brasileiras por meio da análise de agrupamentos k médias.(2020) Paulo, Eliezer Antonio Amaral de; Pereira, Carla Maria Silva Felisberto; Santos, Tatiana Barreto dos; Oliveira, Rudinei Martins deCom a evolução tecnológica, tornou-se possível a lavra de minérios cada vez mais pobres em teor. Dessa forma, a produção de rejeitos oriundos do tratamento de minérios aumentou, levando à necessidade de ampliação das barragens em número e capacidade para armazenamento desses resíduos. Como consequência, rupturas barragens de grandes dimensões passaram a acontecer com uma frequência alarmante, como por exemplo os episódios de Brumadinho/MG em 2019 e Mariana/MG em 2015. Este artigo tem por objetivo a aplicação da técnica de estatística multivariada de agrupamento k médias para identificar as barragens de rejeito cadastradas no Cadastro Brasileiro de Barragens da Agência Nacional de Mineração que sejam semelhantes àquelas que romperam no país nos últimos anos. A técnica foi aplicada com sucesso e foram identificados seis grupos de barragens. Os grupos 1 e 2 acondicionaram as três últimas barragens de rejeito de mineração que se romperam. Foi possível notar que muitas das barragens que se encontram em estado de emergência tem características semelhantes às que se romperam. Essa informação não significa que essas barragens se encontram em situação instável, mas as mesmas devem ser avaliadas cuidadosamente.Item Three-dimensional stability analysis of an urban slope located in João Monlevade, Brazil.(2019) Pereira, Fernanda Cristina; Oliveira, Flavia Laís Dias; Assis, Laís Emily de; Santos, Tatiana Barreto dosGeotechnical stability analysis of slopes is an important tool for decision making in civil projects. Use of three-dimensional software for analysis of soil slope stability has increased in recent years. Rocscience Inc. created Slide3 software in 2017. Slide3 is a software that allows geotechnical engineers to calculate the factor of safety of complex 3D slope stability geometries that 2D models cannot fully simulate. In this context, this paper presents a three-dimensional stability analysis of a slope located in an urban area at city of João Monlevade, Minas Gerais, Brazil. The slope was selected due to the instability history in rainfall periods. Topography of the area was provided by the city council. Young and mature residual soils were identified in the studied slope. Young residual soil was physically classified as clay without gravels and presents in natura values of cohesion and friction angle, equal to 32 KPa and 23.97o, respectively. Mature residual soil was physically classified as clayey silt without gravels and presents in natura values of cohesion and friction angle, equal to 19 KPa and 23.30o, respectively. The factor of safety of the soil slope was equal 0.977, considering the slope saturated. The factor of safety of the drained slope was equal to 1.415. Generalized limit equilibrium (GLE) method was used in this equilibrium-limit analysis. The results stability analysis of the slope was coherent, once previous instability occurs in a period that was identified above average rainfall.Item Avaliação do perfil dos egressos do programa de pós-graduação em engenharia mineral da Universidade Federal de Ouro Preto.(2022) Pereira, Carlos Alberto; Nogueira, Francielle Câmara; Santos, Tatiana Barreto dos; Totti, Emilcy das Graças GuimarãesEssa pesquisa apresenta uma análise do perfil dos egressos do Programa de Pós- Graduação em Engenharia Mineral da Universidade Federal de Ouro Preto (PPGEM/UFOP). Para tal, foi realizada uma pesquisa que consistiu no envio de um questionário online para os egressos do PPGEM/UFOP. O questionário foi respondido por 79 egressos do programa. Os resultados indicam que, em sua maioria, os egressos que cursaram o curso de pós-graduação em engenharia mineral obtiveram o título de mestre, moram no estado de Minas Gerais, estudaram em instituição de ensino público durante o ensino médio, realizaram graduação na UFOP e foram bolsistas. Com relação a suas atividades atuais, os egressos são, em sua maioria, servidores públicos e atuam como docentes em instituições públicas de ensino. Além disso, os mesmos consideram que a formação recebida no PPGEM foi excelente e que o aprendizado influenciou positivamente em suas práticas profissionais.Item Quantitative hazard assessment system (Has-Q) for open pit mine slopes.(2018) Santos, Tatiana Barreto dos; Lana, Milene Sabino; Pereira, Tiago Martins; Canbulat, IsmetRock slope hazard assessment is an important part of risk analysis for open pit mines. The main parameters that can lead to rock slope failures are the parameters traditionally used in geomechanical classifications, the slope geometrical parameters and external factors like rainfall and blasting. This paper presents a methodology for a hazard assessment system for open pit mine slopes based on 88 cases collated around the world using principal components analysis, discriminant analysis and confidence ellipses. The historical cases used in this study included copper, gold, iron, diamond, lead and zinc, platinum and claystone mines. The variables used in the assessment methodology are uniaxial compressive strength of intact rock; spacing, persistence, opening, roughness, infilling and orientation of the main discontinuity set; weathering of the rock mass; groundwater; blasting method; and height and inclination of the pit. While principal component analysis was used to quantify the data, the discriminant analysis was used to establish a rule to classify new slopes about its stability condition. To provide a practical hazard assessment system, confidence ellipses were used to propose a hazard graph and generate the HAS-Q. The discriminant rule developed in this research has a high discrimination capacity with an error rate of 11.36%.Item Evaluation of rock slope stability conditions through discriminant analysis.(2018) Santos, Allan Erlikhman Medeiros; Lana, Milene Sabino; Cabral, Ivo Eyer; Pereira, Tiago Martins; Naghadehi, Masoud Zare; Silva, Denise de Fátima Santos da; Santos, Tatiana Barreto dosA methodology to predict the stability status of mine rock slopes is proposed. Two techniques of multivariate statistics are used: principal component analysis and discriminant analysis. Firstly, principal component analysis was applied in order to change the original qualitative variables into quantitative ones, as well as to reduce data dimensionality. Then, a boosting procedure was used to optimize the resulting function by the application of discriminant analysis in the principal components. In this research two analyses were performed. In the first analysis two conditions of slope stability were considered: stable and unstable. In the second analysis three conditions of slope stability were considered: stable, overall failure and failure in set of benches. A comprehensive geotechnical database consisting of 18 variables measured in 84 pit-walls all over the world was used to validate the methodology. The discriminant function was validated by two different procedures, internal and external validations. Internal validation presented an overall probability of success of 94.73% in the first analysis and 68.42% in the second analysis. In the second analysis the main source of errors was due to failure in set of benches. In external validation, the discriminant function was able to classify all slopes correctly, in analysis with two conditions of slope stability. In the external validation in the analysis with three conditions of slope stability, the discriminant function was able to classify six slopes correctly of a total of nine slopes. The proposed methodology provides a powerful tool for rock slope hazard assessment in open-pit mines.Item Análise de risco geotécnico em taludes rochosos de mina com uso de técnicas estatísticas multivariadas e de aprendizado de máquina.(2019) Santos, Tatiana Barreto dos; Lana, Milene Sabino; Klen, André Monteiro; Canbulat, Ismet; Lana, Milene Sabino; Carneiro, Cláudia Aparecida Nonato Gomes; Charbel, Paulo André; Pereira, Thiago Martins; Destro, EltonO controle do perigo e risco de rupturas em taludes rochosos é uma preocupação em taludes urbanos, rodoviários e de minas. O risco geotécnico é definido matematicamente pela probabilidade da ocorrência da ruptura do talude vezes as consequências adversas desta. É de conhecimento da comunidade geotécnica que a probabilidade de ruptura em taludes rochosos está relacionada às características da rocha intacta e das descontinuidades presentes nos maciços rochosos. Quanto às consequências associadas às rupturas em empreendimentos mineiros pode-se citar: as perdas econômicas e humanas. Os sistemas de análise de risco utilizados normalmente são essencialmente qualitativos e carecem, muitas vezes, de embasamento estatístico. Este trabalho propõe metodologias de análise de perigo e risco baseado no uso de técnicas de estatística multivariada e de aprendizado de máquina. Sistemas de análise de perigo e risco foram propostos. O sistema de análise de perigo foi construído utilizando análise de componentes principais e análise discriminante, com taxa de erro igual a 11,36%. Por fim um gráfico de análise de perigo foi gerado utilizando a distância de Mahalanobis. O sistema de análise de risco foi construído utilizando regressão logística e árvores de classificação. A técnica de regressão logística foi utilizada para gerar uma função de predição capaz de se determinar a probabilidade de que um talude de mina seja estável ou não. A função apresentou taxa de erro igual a 7,95%. A técnica de árvores de decisão foi utilizada para gerar um sistema em que se determina os níveis de consequências adversas da ruptura. A árvore gerada apresentou taxa de erro igual a 18,18%. Por fim foi proposta uma matriz de risco. O sistemas de análise de perigo e risco propostos podem igualmente serem aplicados em taludes rochosos de mina de qualquer natureza. Para obtenção dos sistemas de análise de perigo e risco foi utilizado um banco de dados de 88 taludes de mina localizados em diversos países do mundo. Ambos os sistemas propostos são fáceis de serem utilizados e aplicados de forma expedita em empreendimentos mineiros de grande a pequeno porte.