DEMIN - Departamento de Engenharia de Minas

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Uso da simulação para avaliar plano operacional de lavra definido pela técnica metaheurística Simulated Annealing.
(2023) Ribeiro, Petrus Luís da Silva Gomes; Cabral, Ivo Eyer; Destro, Elton; Cabral, Ivo Eyer; Arroyo Ortiz, Carlos Enrique; Rodovalho, Edmo da Cunha
O objetivo fundamental do planejamento de curto prazo em uma mina a céu aberto é elaborar um cronograma de produção viável que atenda às restrições associadas aos processos de lavra e beneficiamento, com o intuito de maximizar os ganhos ou a quantidade total de minério produzido respeitando as restrições relacionadas à qualidade da mistura de minérios. Assim, uma parte fundamental desse plano envolve o tratamento da questão da mistura de minérios, que busca a determinação do ritmo de lavra em vários locais de trabalho com o objetivo de fornecer alimentação de minério adequada para as etapas subsequentes da produção mineral. No entanto, a resolução desse problema, quando feita sem a utilização de técnicas computacionais e conceitos de otimização, pode levar a um desempenho abaixo do ideal. Várias propostas têm sido apresentadas na literatura para resolver o Problema de Mistura de Minérios, incluindo programação linear e técnicas metaheurísticas. Essa última emprega conhecimentos de programação de computadores e otimização para resolver o Problema da Mistura de Minérios com alocação dinâmica de caminhões. Neste trabalho, foi utilizada a metaheurística Simulated Annealing a qual é inspirada em fenômenos metalúrgicos. O estudo foi dividido em duas partes: a primeira envolve a implementação da metaheurística Simulated Annealing para resolver um problema de otimização, enquanto, a segunda, envolve a avaliação da melhor solução gerada pela metaheurística através da execução de um modelo de simulação a eventos discretos. O código foi escrito na linguagem de programação Pascal e utiliza o Ambiente de Desenvolvimento Integrado Lazarus, enquanto o modelo de simulação foi construído e executado no software Arena com o intuito de avaliar a solução obtida pelo modelo de otimização (plano de lavra otimizado). O modelo de simulação leva em consideração as incertezas relacionadas ao desempenho dos equipamentos e aos tempos de ciclo da frota, pois considera a natureza estocástica das informações. Como resultado, a solução otimizada obtida através da metaheurística Simulated Annealing foi considerada viável (satisfatória), pois as hipóteses nulas relacionada à produção e à qualidade não foram rejeitadas (ao menos operacionalmente) e o cenário simulado apresentou pequenas divergências entre os valores otimizados e simulados para todas as medidas de desempenho do sistema (foi utilizado um intervalo de confiança de 95%). Por fim, este estudo contribui para melhorar o planejamento operacional de lavra de uma mina a céu aberto, buscando otimizar e avaliar/validar planos operacionais de lavra de curto prazo por meio do uso de ferramentas computacionais.
Monitoramento de estradas de uma mina em minas gerais através da ferramenta RAC (Road Analysis Control).
(2022) Machado, Nayara Rilla de Souza; Luz, José Aurélio Medeiros da; Alves, Vladmir Kronemberger; Luz, José Aurélio Medeiros da; Alves, Vladmir Kronemberger; Lima, Hernani Mota de; Dutra, José Ildefonso Gusmão
A mineração é uma atividade econômica importante e necessária em muitos países do mundo. Essa atividade contribui muito para a concentração de renda nacional, geração de empregos e tecnologia. Para atender ás grandes demandas de produção da indústria, as capacidades dos caminhões aumentaram significativamente, impactando as condições operacionais das estradas de mina, uma vez que foram construídas quando o porte de equipamentos era menor. As condições da superfície de uma estrada de acesso influenciam diretamente parâmetros de segurança, qualidade e custos de manutenção dos caminhões. Surge assim a ferramenta RAC (Road Analysis Control) que Trata-se de um produto de informação que permite ao supervisor monitorar as condições das estradas de transporte e otimizar o desempenho, a produtividade e a segurança dos caminhões da mineração de grande porte. Essa tecnologia contribui para reduzir os custos de reparo e manutenção. O RAC fornece feedback ao operador sobre condições das vias prejudiciais aos componentes do ativo, dando ao colaborador o poder de atuação no processo. Nesse trabalho, o principal objetivo é demonstrar o quanto essa ferramenta (RAC) contribui para o empreendimento mineiro para redução de custos, apontando uma economia de R$8,85 mil reais através do monitoramento em tempo real, analisando valores de jan/22 a abr/22.
Avaliação de um projeto integrado de estrada de mina.
(2022) Santos, Valdiclei Nunes dos; Lima, Hernani Mota de; Lima, Hernani Mota de; Sousa Junior, Wilson Trigueiro de; Arroyo Ortiz, Carlos Enrique
Este trabalho apresenta a importância das estradas de mina a céu aberto, determinando os impactos e benefícios causados pela alteração na forma de executar o dimensionamento de camadas do pavimento aplicado a estradas de mina, utilizando o método Índice de Suporte Califórnia (CBR). O planejamento, construção e manutenção de estrada de mina devem ser tratados como prioridade já que incide diretamente no custo de transporte e manutenção de equipamentos. Foram analisados projeto geométrico, projeto estrutural e projeto de drenagem, após diagnóstico foi possível aplicar as técnicas e conceitos básicos de engenharia de pavimento no desenvolvimento de um projeto integrado. Através das propriedades geotécnicas dos materiais foi possível caracterizar e selecionar um material de melhor desempenho para a construção das camadas. Pensado nisso, o presente estudo buscou calcular o custo para adequação de uma estrada e estabelecer um padrão para dimensionamento das camadas estruturais.
Ação dinâmica do desmonte de rochas por explosivos em barragem de rejeito.
(2020) Ferreira, Fabiano Veloso; Silva, José Margarida da; Arroyo Ortiz, Carlos Enrique; Arroyo Ortiz, Carlos Enrique; Torres, Vidal Félix Navarro; Silva, Valdir Costa e
Na atualidade, devido a necessidade de otimizar os processos da mineração de forma global o conceito Mine-to-Plant se torna imperativo devido a necessidade de aproveitar da melhor forma a energia gerada na escavação com explosivos, objetivando a melhor fragmentação de rocha possível que atenda as operações subsequentes. Contudo energia remanescente da fragmentação gera efeitos secundários tal como as vibrações, causando danos a estruturas como por exemplo as barragens de rejeito. Este trabalho apresenta um estudo baseado no controle e monitoramento das vibrações geradas pela detonação de explosivos durante o desmonte de rochas. O objetivo principal é estudar o comportamento das vibrações para evitar possíveis danos a uma barragem de rejeitos localizada próxima a mina. A metodologia foi baseada em dados de monitoramentos sísmicos realizados em uma mina no quadrilátero ferrífero mineiro (MG), através da utilização do software comercial juntamente com o método de simulação de Monte Carlo, foi possível determinar a atenuação das vibrações pela mina e gerar um mapa de isovelocidades, assim como a sua probabilidade de ocorrência. Pelo avaliado neste estudo é possível afirmar que pode se utilizar valores acima de 1000 Kg para as frentes de lavra mais distantes da barragem (em torno de 3000m), enquanto para a região mais próxima é aconselhável manter a carga máxima aplicada de 53 Kg, podendo aumentar a carga até valores próximos a 130 Kg para distancias próximas a 1000 m da barragem. Pela análise probabilística, foi possível considerar uma alta probabilidade de ocorrência dos desmontes realizados com 53 Kg de carga máxima por espera atingirem valores de velocidade pico de partícula equivalentes a 0,1 mm/s na barragem de rejeito. Ao mesmo tempo, apresentam baixos valores de probabilidade de alcançar valores equivalentes a 1 mm/s na barragem, indicando que a metodologia de desmonte aplicada representa uma baixa influencia quanto a vibrações no terreno.
Estimativa da variável densidade e seu impacto no planejamento de lavra : estudo de caso mina de Serra Azul.
(2019) Reis, Celso Henrique Miranda; Arroyo Ortiz, Carlos Enrique; Arroyo Ortiz, Carlos Enrique; Nader, Alizeibek Saleimen; Tomi, Giorgio Francesco Cesare de
Esse trabalho visa mensurar e minimizar os riscos e incertezas associados às etapas de avaliação de recursos e reservas minerais por meio da incorporação da variabilidade da densidade no planejamento de lavra. Na prática, a maioria dos projetos de mineração utilizam um valor de densidade média para cada um dos diferentes tipos litológicos presentes no depósito mineral. As determinações de densidade de minério e estéril requerem atenção especial, pois afetam diretamente a conversão de volumes em tonelagens e teores em quantidades de metal. Um estudo de caso foi desenvolvido em uma mina de ferro localizada na região do quadrilátero ferrífero, onde os efeitos da incorporação das incertezas da variável densidade em um plano de lavra foram investigados. Para realização dessa análise dois cenários foram estudados e os seus resultados comparados. O primeiro consiste em estimar as reservas minerais para o depósito a partir da utilização do atributo densidade determinado pela média das amostras, enquanto o segundo cenário analisa as reservas minerais a partir do atributo densidade estimado para cada bloco do modelo mediante aplicação das ferramentas geoestatísticas. No desenvolvimento do estudo de caso a metodologia de planejamento de mina convencional foi utilizada. O impacto de se considerar ou não a variabilidade da densidade na definição dos valores aos blocos foi avaliada e, consequentemente, sua influência na definição dos limites da cava ótima e no sequenciamento de lavra foi investigado. Ao comparar os cenários estudados observa-se que os resultados dos trabalhos desenvolvidos utilizando a média do atributo densidade são consistentemente menores do que os resultados dos trabalhos onde o atributo densidade foi estimado. Uma diferença de 3 % na avaliação dos recursos minerais foi encontrada, enquanto o impacto na avaliação das reservas minerais chegou a 5%. A influência na vida útil do empreendimento foi de aproximadamente um ano, impactando o VPL do projeto em 2%. A reconciliação mássica para um intervalo de cinco anos de produção também foi realizada indicando o modelo onde a densidade é estimada bloco a bloco como o mais aderente.
Aplicação de análises tridimensionais de adensamento a grandes deformações na disposição de rejeitos em cava de mineração.
(2018) Pinho, Mariana Queiroz; Oliveira Filho, Waldyr Lopes de; Oliveira Filho, Waldyr Lopes de; Bicalho, Katia Vanessa; Lima, Rosa Malena Fernandes
Este trabalho trata de análises tridimensionais de adensamento a grandes deformações aplicadas na disposição de rejeitos em cavas de mineração. Os objetivos principais foram estimar a capacidade de uma cava e o tempo gasto para preenchê-la com rejeitos finos dentro de um estudo de caso real de adensamento. Outros resultados importantes da análise incluem perfis de porcentagem de sólidos, índices de vazios, variação da densidade média seca, poropressões, além da deformada da superfície no longo prazo, no período pós-operacional. Os materiais de enchimento foram dois rejeitos finos de beneficiamento de minério de ferro, um deles assemelhado a solo silto-argiloso de baixa plasticidade, e o outro de natureza siltosa, de permeabilidade dez vezes maior. As relações constitutivas do fenômeno de adensamento foram determinadas por meio de ensaios de adensamento hidráulico, HCT (Hydraulic Consolidation Test). Para as análises, foi utilizado um algoritmo que produz soluções aproximadas do problema tridimensional utilizando o programa computacional CONDES0 da Universidade do Colorado em Boulder nos Estados Unidos para os cálculos de adensamento. Duas soluções são executadas que limitam a solução exata, denominadas de limites superior e inferior, estabelecidas com base no deslocamento ou não do terreno de fundação, respectivamente. Para fins de estudo, análises de sensibilidade também foram realizadas, incluindo adensamento “instantâneo”, dupla drenagem, e variações de produção de rejeitos. Considerações de cenários de co-disposição de um rejeito mais permeável e a lama original do caso base são também abordados no trabalho, onde a elevação simultânea dos rejeitos e a partilha na ocupação do reservatório são buscadas por tentativas e erros, dada a natureza não linear do problema de adensamento.
Impacto da reconstituição de amostras de laboratório na avaliação do potencial de liquefação em depósitos de rejeito.
(2018) Corrêa, Mariana Martins; Oliveira Filho, Waldyr Lopes de; Silva, Cláudio Henrique de Carvalho; Lana, Milene Sabino; Oliveira Filho, Waldyr Lopes de
A pesquisa investiga o impacto das técnicas de reconstituição de amostras de solos de transição (solos siltosos) e rejeitos arenosos de mineração na avaliação da susceptibilidade à liquefação de depósitos naturais e aterros hidráulicos de barragens formados por esses materiais. O estudo é realizado com base na análise de resultados de ensaios triaxiais em amostras reconstituídas. Diferentes modos de preparação de amostras são revistos, incluindo técnicas tradicionais, e muito utilizadas na prática, e outra de desenvolvimento mais recente. Faz-se uma discussão sobre os arranjos estruturais das partículas (“fabric”) obtidos pelos diferentes métodos de reconstituição de amostras, permitindo a confrontação de cada um deles com aquele real, in situ, de solos naturais ou de depósitos de rejeitos. A análise comparativa de susceptibilidade à liquefação de rejeitos arenosos é empreendida a partir da execução de ensaios triaxiais estáticos de compressão axial não drenados (CU) sob corpos de prova preparados segundo as técnicas de compactação com soquete, “moist tamping”, e de deposição de polpa “slurry deposition”. Verifica-se certa disparidade quanto ao comportamento observado nos ensaios como contráctil no caso da técnica de compactação com soquete e dilatante na técnica de deposição da polpa, corroborando resultados obtidos por outros pesquisadores. Conclui-se que é preciso suscitar uma visão crítica no uso de ensaios de laboratório para o estudo de liquefação.
Estudo dos parâmetros envolvidos na determinação da função benefício na mineração.
(2017) Changanane, Arsénio Paulo; Curi, Adilson; Curi, Adilson; Lacerda, Carla Maria Mendes; Silva, José Margarida da
O presente trabalho foi desenvolvido com base em pesquisa bibliográfica, a qual centraliza-se no “Estudo dos Parâmetros envolvidos na Determinação da Função Benefício na Mineração”, com o propósito de avaliar os ganhos da melhor formulação da função benefício em empreendimentos mineiros. Com isso, foram descritos os critérios básicos para a determinação dos parâmetros da função benefício em empreendimentos de mineração que se refletem em receitas advindas da venda do bem mineral e nos custos unitários de produção desse mineral. Esses parâmetros variam à medida que os trabalhos sejam desenvolvidos. Analisaram-se os procedimentos para a estimativa dos custos de capital e operacionais em projetos de mineração. Descreveram-se as metodologias de previsão dos preços das commodities minerais. Um destaque especial foi dado à variável “teor de corte” na mineração que define a fronteira entre o que é minério e o que é estéril. Finalmente foi feita uma abordagem sobre as novas metodologias de maximização do valor presente líquido dos projetos de mineração considerando principalmente os programas de simulação dos teores de corte, em especial a técnica de simulação estocástica.
O uso da simulação na análise de cenários em operações de carregamento e transporte na Mineração Usiminas S.A.
(2016) Pereira, Ricardo Melo; Cabral, Ivo Eyer; Sousa, Wilson Trigueiro de; Arroyo Ortiz, Carlos Enrique; Curi, Adilson
Este trabalho tem como objetivo avaliar modelos de simulação, construídos através do software Talpac® em uma mina a céu aberto, a fim de analisar através de distribuições de probabilidade com o uso do software Minitab®, os parâmetros fundamentais que influenciam a produtividade dos caminhões fora de estrada. A metodologia consta da criação de um cenário base, e, a partir do qual será possível efetuar simulações visando à otimização das operações. Ao final, os dados de produtividade dos caminhões obtidos nos modelos simulados foram comparados aos dados reais da mina, obtidos através do sistema de gerenciamento de frota Smartmine®, visando sua validação.
Teores de corte : uma análise da influência no resultado econômico de um empreendimento mineiro.
(2016) Assis, Alexandre Henrique de; Lima, Hernani Mota de; Pinto, Cláudio Lúcio Lopes; Cabral, Ivo Eyer
A avaliação dos teores de corte econômicos é capaz de otimizar o valor do empreendimento mineiro a partir da avaliação econômica de cada bloco. A avaliação econômica é capaz de definir a destinação de cada bloco, se este será direcionado para a planta de beneficiamento, para as pilhas de estéril ou ainda para as pilhas de estoque intermediárias. A determinação dos teores de corte não é constante no tempo e são influenciados por parâmetros técnicos como recuperações de mina e usinas, escalas de produção, diluições e parâmetros econômicos como preço de venda dos produtos, custos de lavra, de beneficiamento, de venda, de logística, etc.. Além destes fatores, é importante avaliar a distribuição dos teores e o conhecimento adquirido a respeito do depósito mineral ao longo do tempo da operação de lavra. A mineração tem no mercado o grande fator de variação nos parâmetros econômicos que alteram drasticamente o valor do teor de corte durante a vida da mina. É importante uma avaliação de todos os parâmetros técnicos e econômicos, a definição de minério e a determinação dos teores de corte para se maximizar o valor do empreendimento mineiro.

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