Análise de agrupamentos aplicada à setorização geotécnica de minas a céu aberto.
Data
2020
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Resumo
Esta pesquisa objetiva aplicar a análise estatística multivariada de agrupamentos
(clustering), através do algoritmo de agrupamento k-Protótipos, a um banco de dados
geológico-geotécnico dos taludes de uma mina de minério de manganês, visando estudar a
estrutura espacial dos dados, e propor uma nova setorização geotécnica da cava. O banco de
dados consiste em um levantamento de parâmetros geológico-geotécnicos medidos
diretamente em diversos pontos da mina, estruturado em vinte e oito variáveis. A metodologia
utilizada foi composta de um estudo teórico e prático da análise multivariada de
agrupamentos, em paralelo a um pré-tratamento do banco de dados para adequá-lo à
realização da análise, realização de estatísticas descritivas dos dados e construção de gráficos
auxiliares. Após estas etapas foi realizada a modificação da função kproto( ), do pacote
clustMixType, em linguagem R, obtendo-se a função kproto.modif( ). Em seguida foi aplicada
a técnica de agrupamentos ao banco de dados por meio do software R e do algoritmo de
agrupamentos k-Protótipos (função kproto.modif( )), variando o número de grupos
k
e os
pesos
dados à cada variável. A relação entre as variáveis é expressa pela distância
Euclidiana ao quadrado, para quantificar a distância entre as variáveis numéricas, e a distância
a partir do coeficiente de similaridade de Jaccard, para as variáveis nominais. Os diferentes
resultados de agrupamentos obtidos foram validados por meio da análise de variância
multivariada (MANOVA), pelo uso de 100 sementes aleatórias iniciais do algoritmo e escolha
do melhor resultado, e pela sobreposição dos pontos de cada grupo ao mapa geológico da
mina. A identificação das estruturas de agrupamentos é seguida pela plotagem das mesmas no
mapa em planta da mina (segundo as coordenadas espaciais de cada observação do banco de
dados) e, posteriormente, pela subdivisão da área de investigação, e culmina na regionalização
ou mapeamento da classificação no plano, definindo os setores geotécnicos propostos. As
regiões são subdivisões da área do mapa que são espacialmente contíguas e relativamente
homogêneas em suas propriedades geológico-geotécnicas, indicadas pela densidade espacial
de pontos de um mesmo grupo. Foram propostos 7 setores geotécnicos para as regiões de
domínio de maciços rochosos da mina. Cada setor proposto foi descrito segundo suas
propriedades geológicas, mecânicas e estruturais. Observou-se uma grande aderência da
setorização proposta à geologia da mina, indicando a representatividade prática dos resultados
de agrupamentos obtidos e da setorização proposta.
Descrição
Programa de Pós-Graduação em Engenharia Mineral. Departamento de Engenharia de Minas, Escola de Minas, Universidade Federal de Ouro Preto.
Palavras-chave
Análise estatística multivariada, Mineração a céu aberto, Estabilidade estrutural, Taludes - mecânica do solo
Citação
NAZARETH, Ana Flávia Delbem Vidigal. Análise de agrupamentos aplicada à setorização geotécnica de minas a céu aberto. 2020. 170 f. Dissertação (Mestrado em Engenharia Mineral) - Escola de Minas, Universidade Federal de Ouro Preto, Ouro Preto, 2020.