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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.
Adequação do índice de blastabilidade de modelos de fragmentação ao desmonte de rochas em pedreiras de brita.
(2020) Quaglio, Osvail André; Silva, José Margarida da; Silva, José Margarida da; Morais, Juarez Lopes de; Silva, Valdir Costa e; Arroyo Ortiz, Carlos Enrique; Destro, Elton
A construção civil é um dos principais parâmetros para avaliação de desenvolvimento da sociedade moderna, sendo reflexo da evolução humana em termos de tecnologia e bem-estar comum. Um dos insumos mais importantes, intrínsecos a essa indústria, são os agregados, utilizados na produção de concreto, lastro de rodovias, enrocamentos, pavimentação, entre outros. A escarificação do maciço rochoso, para a obtenção da matéria prima, em geral, é feita com auxílio de explosivos e procura produzir material dentro de faixa granulométrica pré-definida, otimizando operações subsequentes de cominuição, gerando o produto final de acordo com especificações técnicas exigidas pelo mercado. Pela natureza dos trabalhos, isso nem sempre é possível, sendo gerados, muitas vezes, blocos de rocha com granulometria maior do que a faixa esperada (matacões), acarretando custos e riscos relativos a equipamentos e pessoal. A geração excessiva de finos pode reduzir as metas de produção nas etapas subsequentes de beneficiamento do material, tornando o processo menos eficiente. Alguns métodos de cálculo são descritos na literatura para estimar o resultado do desmonte com a predição de curva granulométrica teórica resultante, o que permite melhor planejamento e simulação das variáveis geométricas do desmonte em função dos resultados esperados. No entanto, esses cálculos apresentam erros associados às diversas variáveis envolvidas, tendo como principal fator a incerteza na definição das características físicas do maciço rochoso como o módulo de Young e a presença de descontinuidades, que influenciam a ação dos explosivos. No presente trabalho foi realizada adequação dos modelos de cálculo de blastabilidade Kuz-Ram, KCO e Kuz-Ram modificado, de modo a aproximar a curva estimada do desmonte às curvas teóricas dos modelos citados, com utilização de ajustes propostos no fator de rocha (A) e índice de uniformidade de partículas (n). Os trabalhos foram realizados em duas pedreiras de brita do interior de São Paulo, Pedreira Mogiana e Pedreira Nogueirense. A escolha se dá devido à semelhança na litologia e no método de produção das pedreiras e variação na geração de matacões, em média, 24% e 16% de matacões, respectivamente. Os estudos aqui apresentados convalidaram a Técnica de Excitação por Impulso (TEI) para a determinação do módulo de Young, com custos de 90% e tempo de execução 80% inferiores em relação ao método de compressão uniaxial (tensão x deformação) e a fotoanálise por meio do software WipFrag para a definição da curva estimada de distribuição de partículas. Em relação ao fator de rocha A, foram reduzidos os erros em 44% e 24% (D50). Os ajustes das curvas de distribuição granulométrica teórica reduziram os erros em 18% e 21% para as partículas finas (em n20), abaixo da média e 20% e 23% para as partículas acima da média (em n80), para as Pedreiras Mogiana e Nogueirense, respectivamente.
Algoritmo para geração e análise de múltiplos cenários de validação cruzada de estimativas geoestatísticas.
(2019) Flávio, Mayra Vitorino Freitas; Cabral, Ivo Eyer; Cabral, Ivo Eyer; Arroyo Ortiz, Carlos Enrique; Klen, André Monteiro
Para identificar os parâmetros mais adequados à estimativa, deve-se comparar e analisar os diversos cenários possíveis. Através da validação cruzada, um cenário pode ser testado antes de ser aplicado nas estimativas finais. Portanto, neste trabalho foi desenvolvida uma ferramenta de domínio público que realiza a validação cruzada para avaliar diversos cenários simultaneamente. Foi utilizada a linguagem Fortran, a partir da biblioteca de programas geoestatísticos GSLIB (Geostatistical Software Library). Foram implementadas duas funções de seleção dos melhores cenários: dominância de Pareto e manual. Para ambas, foram utilizados quatro critérios de análise ou comparação de cenários: coeficiente de correlação, inclinação da reta de regressão, peso da média por krigagem simples e soma dos pesos positivos. Dentre os resultados obtidos, a possibilidade de se avaliar cenários simultâneos já coloca a ferramenta desenvolvida em destaque. Após os testes realizados em três bancos de dados distintos, em que se avaliou número de cenários gerados e tempo de execução da ferramenta, inclusive em comparação com software comercial, a ferramenta se mostrou até 45 vezes mais rápida. Por fim, a ferramenta desenvolvida se mostrou eficiente, uma vez que é aplicável em diferentes bancos de dados, sendo útil na avaliação de uma série de cenários simultâneos, em tempo reduzido.
Análise da influência da incerteza geológica no planejamento de lavra.
(2016) Souza, Rafael Alvarenga de; Cabral, Ivo Eyer; Cabral, Ivo Eyer; Sousa, Wilson Trigueiro de; Arroyo Ortiz, Carlos Enrique
Processos voltados ao mapeamento dos possíveis riscos no planejamento de lavra e na recuperação do minério são constantemente utilizados na indústria mineira visando uma tomada de decisão mais correta com base nas informações disponíveis. Entretanto, nem sempre é possível conhecer o comportamento do risco de todas as condições de contorno de um projeto, possibilitando assim, que pequenas variações de determinadas condições possam ter um impacto significativo sobre seu retorno final. Dentre as inúmeras incertezas existentes em um projeto de mineração (operacionais, custos, variações de mercado, etc), vários autores colocam a incerteza geológica como um dos principais fatores de insucesso de um projeto. Mensurar e avaliar a incerteza geológica de um projeto de planejamento de lavra é uma etapa bastante importante uma vez que o risco calculado pode ser traduzido como um risco financeiro ao qual o empreendimento está exposto. Assim, o papel da simulação geoestatística é possibilitar a previsão do risco referente à incerteza geológica inerente ao projeto através da reprodução e comparação de vários cenários equiprováveis do modelo geológico. Este trabalho avalia o impacto da variabilidade geológica no planejamento de lavra em um depósito de cobre em um estudo de caso realizado na etapa de otimização de cava. Os resultados obtidos com o estudo de caso comprovam que a utilização da simulação geoestatística para tal finalidade resulta em um procedimento simples e eficiente com um acréscimo significativo de confiabilidade para o projeto de planejamento de lavra. Também é apresentado como o tipo de depósito (forma e distribuição de teores) juntamente com a suavização proporcionada pela krigagem ordinária pode influenciar no planejamento de lavra, gerando assim, possíveis resultados distantes da realidade do depósito.
Análise da ruptura de taludes pelo mecanismo de STEP-PATH vía elementos finitos.
(2016) Oscamayta, Cesar Romero; Figueiredo, Rodrigo Peluci de; Figueiredo, Rodrigo Peluci de; Alameda Hernández, Pedro Manuel; Arroyo Ortiz, Carlos Enrique
Na análise de estabilidade de taludes rochosos em 2D, ocorrem diferentes mecanismos de ruptura influenciados pelas descontinuidades pré-existentes, sendo os mais estudados aqueles gerados exclusivamente por descontinuidades persistentes (ruptura planar, em cunha e tombamento), para os quais existem métodos de cálculo analíticos bem estabelecidos do fator de segurança (FS). Tais mecanismos ocorrem geralmente em taludes de pequeno porte. Para taludes de médio a grande porte, a persistência das descontinuidades não é sempre suficiente para abranger toda a escala do talude e desenvolvem-se mecanismos do tipo “Step-Path”, que envolvem, necessariamente, tanto as descontinuidades como pontes de rocha intacta entre elas. No presente estudo são considerados taludes com alturas de 45,0 m, 75,0 m, 135,0 m e 270,0 m, ângulo de talude de 70º e inclinações do plano de ruptura de 20º, 30º, 45º e 60º. Foram estudadas configurações de descontinuidades coplanares e inclinadas em relação ao plano de ruptura, com ângulos das descontinuidades inclinados de 20º, 30º, 45º e 60º, pontes de rocha intacta com comprimentos de 2,50 m, 5,00 m e 10,00 m e faixa de variação do comprimento das descontinuidades de 2,98 m a 56,71 m. Os métodos empregados para se determinar os FS na análise de estabilidade foram: elementos finitos com as técnicas de SSR (Shear Strength Reduction) e GIM (Gravity Increase Method) e equilíbrio limite por Jennings (1970). Utilizou-se o programa PHASE 2D v.8.0 na análise numérica de 360 taludes, com modelo elasto-plástico perfeito, e, para o cálculo analítico de Jennings (1970), foram analisados 300 taludes em planilhas de EXCEL 2013. Das comparações de FSs entre os métodos SSR, GIM e de Jennings (1970), o método GIM apresentou valores muito mais elevados que os demais. Comparados apenas os métodos SSR e de Jennings (1970), encontraram-se FSs próximos para planos de ruptura com inclinações entre 30º e 45º. Realizaram-se também 84 modelagens para taludes de 270,0 m, 525,0 m e 705,0 m de altura, ângulo de talude de 50º e duas famílias de descontinuidades, considerando-se, além das forças de massa, as tensões in situ com razões entre a tensão horizontal e a vertical (K) de 0,43, 1,00 e 2,00. Observou-se que os FSs determinados, os deslocamentos totais no pé do talude e as tensões de tração que aparecem na crista dos taludes aumentam à medida que K aumenta. Portanto, das análises para taludes com uma e duas famílias de descontinuidades, percebeu-se que não é grande a diferença de FSs obtidos por SSR e Jennings (1970) para planos de inclinação que variam entre 30º a 45º, e que à medida que diminuem o comprimento das descontinuidades e as pontes de rocha intacta aumentam, os FS também aumentam, como esperado. Notou-se também que à medida que a altura dos taludes aumenta os FSs diminuem, devido ao efeito do fator de escala.
Análise dinâmica via MEF das vibrações induzidas pelo desmonte de rochas.
(2019) Zorzal, Caroline Belisário; Nogueira, Christianne de Lyra; Lima, Hernani Mota de; Nogueira, Christianne de Lyra; Arroyo Ortiz, Carlos Enrique; Silva, Valdir Costa e
Desmonte de rochas por explosivos é a técnica mais usada na mineração para extração de rochas. Apesar de ser considerado um dos métodos mais rápidos e econômicos para se fragmentar e extrair rochas in situ, apenas uma parcela reduzida da energia gerada pelos explosivos é efetivamente utilizada na fragmentação. A energia remanescente é responsável pela geração de efeitos indesejáveis, tais como, as vibrações sísmicas do terreno. No que se refere à estabilidade e integridade do maciço rochoso e das estruturas adjacentes ao desmonte, esta vibração sísmica é o efeito mais crítico. A predição de velocidades de pico de partícula para desmontes de rocha por explosivos é fundamental para o entendimento e controle dos níveis de vibrações gerados e seus efeitos nas estruturas adjacentes. No entanto, a resposta de maciço rochoso aos esforços gerados por vibrações precisa ser melhor compreendida para que os níveis aceitáveis de vibrações sejam estimados com precisão. Esse estudo propõe avaliar as vibrações geradas por desmontes por meio de uma abordagem numérica. Com base numa formulação em deslocamento, foi implementado, dentro do programa ANLOG, um módulo de análise dinâmica tensão-deformação, via método dos elementos finitos, a fim de estimar as variações dos campos de deslocamento, velocidade e tensão induzidos por detonações. O módulo desenvolvido apresenta resultados satisfatórios para problemas de propagação de ondas elásticas quando comparados aos resultados obtidos analitica e numericamente disponíveis na literatura especializada. Os valores de velocidade de pico de partícula gerados a partir de desmonte de rochas por explosivos obtidos com o ANLOG apresentam boa concordância com valores estimados por meio de métodos empíricos e também com resultados numéricos disponíveis na literatura especializada.
Análise via simulação da ventilação em mina subterrânea - estudo de caso mina Córrego do Sítio I.
(2019) Costa, Leandro de Vilhena; Silva, José Margarida da; Silva, José Margarida da; Arroyo Ortiz, Carlos Enrique; Souza, Henor Artur de; Candia, Renan Collantes; Torres, Vidal Félix Navarro
A liberação de calor é um dos fatores que influenciam nas taxas de produção e na eficiência operacional na lavra subterrânea. Esse trabalho mostra a análise do calor liberado na mina subterrânea de estudo. São apresentados estudos como a possibilidade de substituir parte da frota por caminhões elétricos que reduziria significativamente a liberação de calor devido a emissão de zero poluentes, mudanças nos procedimentos operacionais e a construção de um poço de exaustão. Esta avaliação é realizada por meio de medições de calor em campo, análise dos bancos de dados e softwares de modelagem. A redução da quantidade de calor na mina melhoraria o sistema de ventilação, o ambiente de trabalho, o que resultaria em condições adequadas de saúde, segurança e eficiência dos funcionários. Estima-se que que a substituição por equipamentos elétricos reduziria em 40% a demanda por ventilação. São investigadas as principais características do sistema de ventilação em uma mina localizada na região central de Minas Gerais usando o método de realce em subníveis (sublevel stoping), com a ideia de analisar seu comportamento específico em termos de particularidades do fluxo de ar e troca de calor. Dados relativos às condições de ventilação subterrânea são coletados de 2017 a 2019. Primeiro, é necessário criar um banco de dados com diversas variáveis impactantes na ventilação e posteriormente analisar qual(is) dela(s) intefere(m) no sistema no curto e médio prazo. A consideração desses fatores resulta em um planejamento de lavra mais eficiente, reduzindo-se gastos e aumentando a produtividade e consequentemente os lucros.
Analysis of the impacts of slope angle variation on slope stability and NPV via two different final pit definition techniques.
(2020) Chaves, Leonardo Soares; Carvalho, Luiz Alberto de; Souza, Felipe Ribeiro; Nader, Alizeibek Saleimen; Arroyo Ortiz, Carlos Enrique; Torres, Vidal Félix Navarro; Câmara, Taís Renata; Napa Garcia, Gian Franco; Valadão, George Eduardo Sales
The traditionally and widely used Lerchs-Grossmann algorithm presents well-known limitations that newer propositions attempt to overcome. The direct block schedule (DBS) methodology, which has gained relevance with computational advances, obtains the final pit as a natural result of production sequencing, different from Lerchs-Grossmann-based algorithms. This process flow applies constraints in the final pit definition stage attempting to provide a more realistic result and to minimize risks. Slope instability is a common and inherent risk to open pit mining and may affect the project's net present value (NPV). A study of the impacts of slope angle variations on safety indexes and final pit NPV provides an auxiliary tool for the overall slope angle definition process. This article presents a case study in which the effects of variations of the overall slope angle on the safety factor (SF) and project NPV were analyzed. A total of 25 pits were generated by each studied final pit definition methodology, and each pit had the sections with the varied slope angles analyzed in the stability assessment, resulting in a total of 150 slopes analyzed. A comparison between the results obtained by the two different methodologies implemented in commercial software is presented. The results show no relationship between the NPV and the overall slope angle using the DBS methodology. An analysis of the results for each geotechnical sector obtained by the traditional methodology was conducted and may contribute to the trade-off analysis between the best slope angle to achieve a reasonable SF and the maximum NPV.
Automação como processo disruptivo na perfuração de rochas em minas a céu aberto : desafio e ganhos reais.
(2022) Alves, Jadir Pedro; Arroyo Ortiz, Carlos Enrique; Arroyo Ortiz, Carlos Enrique; Munaretti, Enrique; Monteiro, Sergio Assunção
Diante da crescente concorrência, exigências do mercado de trabalho, dos melhores desempenhos produtivos, do aumento na segurança nas operações, da redução na geração de resíduos e das emissões de gases prejudiciais ao meio ambiente, as empresas de mineração têm procurado maneiras de, cada vez mais, tornarem-se competitivas, ou seja, apresentar vantagens em relação à concorrência através, principalmente, da redução nas perdas e otimização dos processos produtivos. Nota-se, portanto, que as lavras a céu aberto possuem vários processos operacionais que ocorrem de forma simultânea ou não, mas que são responsáveis pelo desenvolvimento e sucesso do empreendimento econômico. Esses podem ser considerados como operações unitárias e compreendem as operações de perfuração, desmonte, carregamento e transporte, na prática, essas operações quando são utilizadas para extrair o minério recebem a denominação de operações de produção. Há bastante tempo, tem-se realizado mudanças nos ciclos de operações de forma a acomodar algum tipo de equipamento ou tecnologia capaz de melhorar a adequação ao processo produtivo, uma vez que a automação é uma realidade presente e uma alternativa bastante atraente que vai ao encontro das exigências do mercado por um aumento nos diferenciais competitivos das organizações. Este trabalho descreve o uso da automação como sistema propulsor de melhorias na operação de perfuração de rochas. Desta forma, foram utilizados sete parâmetros ou componentes principais para combinar a medição durante a perfuração (MWD) juntamente com outras informações geradas pelos três equipamentos de perfuração de grande porte da marca Epiroc. Ajustes e correções nos dados coletados foram sugeridos para minimizar as influências externas, além da rocha, a fim de garantir a efetividade nas análises. Buscou-se comparar o desempenho do processo de perfuração no modo manual de operação com a perfuração no modo automático, sendo assim, o objetivo principal é tentar quantificar os benefícios advindos do uso de novas tecnologias na perfuração. Durante a pesquisa, em campo, foram coletadas informações de 617 furos perfurados em quatro diferentes bancadas, essas compostas por diversas litologias, tomadas 500 imagens de média resolução em formato 2D das faces horizontais dos furos, gerando uma imagem área de um polígono em perfuração a fim de obter dados para as análises quantitativa e qualitativa. Finalmente, são apresentados os benefícios da automação na perfuração, bem como, as possibilidades de melhorias futuras.
Avaliação da aderência dos programas de produção às operações de perfuração via simulação.
(2021) Queiroz, Oswaldo Augusto de Abreu; Cabral, Ivo Eyer; Arroyo Ortiz, Carlos Enrique; Cabral, Ivo Eyer; Curi, Adilson; Rodovalho, Edmo da Cunha
As estratégias comerciais traçadas pelas empresas mineradoras têm por objetivo entregar seus produtos em um tempo cada vez mais curto. Para tanto, o planejamento operacional e a sua execução devem ser cada vez mais eficazes. Para o atendimento de metas de quantidade e qualidade do minério, o planejamento de mina é responsável pela definição de quando e de quais áreas devem ser lavradas. Comumente o minério a ser lavrado deve ser perfurado e desmontado, para depois ser carregado e transportado. Dentro de um contexto cada dia mais desafiador, as operações de perfuração de rochas para desmonte têm um papel fundamental, visto que a fragmentação apropriada da rocha é um ponto chave no processo da extração de minérios. Parâmetros técnicos envolvidos no plano de perfuração e desmonte para proporcionar uma massa desejada com uma granulometria adequada são tão importantes quanto a previsão do tempo de execução para que a área desmontada esteja liberada para ser carregada no tempo previsto. Sabe-se que a produção da mina é dependente da média de horas usadas das perfuratrizes as quais, por consequência, também são dependentes dos parâmetros de disponibilidade física (DF) e utilização (UT) desses equipamentos. Essa previsão normalmente é feita através de uma taxa de penetração e valores médios de DF e utilização UT da frota de equipamentos. Neste trabalho foi desenvolvido no software Arena um modelo de simulação a eventos discretos para simular o tempo de execução de um plano de perfuração onde as variabilidades de DF e UT de cada perfuratriz ou da frota são levadas em consideração. O modelo foi aplicado em um estudo de caso de um plano de perfuração em uma mineração de minério de ferro. A previsão do tempo de execução do plano de perfuração fornecida pelo modelo foi comparada com a prática comum de previsão da empresa que utiliza os parâmetros médios da DF e UT da frota do mês anterior ao da execução do plano. Embora os dados utilizados se refiram a um período de somente três meses de um ano, foi constatado em ambos os casos que a escolha dos dados e do intervalo de tempo a que estão associados é de fundamental importância para uma boa previsão. A decisão de considerar dados separados de cada perfuratriz, de um grupo ou de toda a frota de perfuratrizes é outro fator importante.
Avaliação de metodologias alternativas de estimativa para variáveis composicionais em depósitos multivariados.
(2020) Pereira, Amanda de Barros; Cabral, Ivo Eyer; Arroyo Ortiz, Carlos Enrique; Cabral, Ivo Eyer; Lana, Milene Sabino; Capponí, Luciano Nunes
Obter estimativas consistentes com a realidade do depósito é a base para o sucesso de um empreendimento mineiro. Hoje em dia, devido as especificações do mercado, há a necessidade em conhecer não apenas o elemento principal metal/mineral minério, mas também os múltiplos elementos que interferem na unidade de processamento e, consequentemente, no produto final. Os dados que provêm de um depósito mineral com múltiplas variáveis constituem os chamados dados composicionais, definidos por um vetor de variáveis possivelmente correlacionadas, cuja soma é uma constante, geralmente 100%. A estimativa desses dados está condicionada em satisfazer os balanços de massa e as relações estequiométricas nas diferentes faixas granulométricas, porém as metodologias clássicas da geoestatística desconsideram esta questão ou reproduzem essas condições por meio de simplificações, além de serem extremamente trabalhosas quando envolvem um grande número de variáveis. Essas deficiências motivam a busca por soluções alternativas que produzam resultados consistentes e que sejam de fácil implementação na indústria mineral. Neste trabalho foi avaliada a implementação de quatro combinações de métodos: (I) krigagem ordinária utilizando o variograma da variável principal para todas as variáveis; (II) simulação por bandas rotativas de cada variável com seu respectivo variograma; (III) decomposição em fatores MAF e simulação por bandas rotativas das variáveis com os respectivos variogramas e; (IV) transformações em razões logarítmicas ilr, decomposição em fatores MAF e simulação por bandas rotativas das variáveis com os respectivos variogramas. As metodologias foram aplicadas em um banco de dados real de um depósito multivariado de ferro nos teores de Fe, SiO2, Al2O3, PF e Resto (variável artificial) recuperados na fração +8.00mm (G1). Os resultados foram avaliados de acordo com as reproduções das características estatísticas e continuidade espacial, correlações, fechamento do balanço das espécies químicas, medidas de incerteza apropriadas e praticidade operacional. No caso deste trabalho, a metodologia IV foi a única que apresentou uma solução acabada para o problema, apesar das outras três terem apresentado alguns aspectos vantajosos. No entanto, para viabilizar sua aplicação no mercado da mineração, é necessário investimento das empresas em desenvolvimento de softwares e treinamentos para os usuários.
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.
Caracterização geometalúrgica e modelagem geoestatística da Mina de Brucutu – Quadrilátero Ferrífero (MG).
(2014) Arroyo Ortiz, Carlos Enrique; Endo, Issamu
No Quadrilátero Ferrífero estão localizadas importantes reservas de minério de ferro. A relação hematita/itabirito nos ROMs ao longo do tempo vem se tornando cada vez menor, sendo que esta redução é resultado direto de um ROM mais itabirítico se comparado à última década. As usinas de beneficiamento vêm investindo grande esforço para reduzir a sílica do minério e alcançar os níveis de qualidade exigidos para o processo de recuperação. Nesse contexto, o principal objetivo deste trabalho é caracterizar e modelar utilizando a geoestatística as variáveis tecnológicas do minério que contêm as diferentes litologias da Mina de Brucutu localizada no Quadrilátero Ferrífero – MG. Usualmente, a caracterização da qualidade intrínseca do mineral de ferro na indústria mineral esteve baseada unicamente em análise granulométrica e análises químicas. Uma grande quantidade de categorias tipológicas de minerais de ferro e combinações de diferentes concentrados pode ser utilizada nos processos de recuperação. A variabilidade na qualidade de mineral é uma constante, além da pouca atenção que se tem na atualidade para as características estruturais, e mineralógicas. Estes aspectos, assim como também as provas tecnológicas em bancos piloto a escala, são também importantes. Com referência ao aporte da modelagem geometalúrgica, é um enfoque integral, multidisciplinar e poderoso para diminuir a variabilidade de resultados industriais, implementa melhoras e soluções tecnológicas. Além disso, pode promover inovação e somar valor no uso em todas as fases operacionais da produção de ferro, do mineral primário até ao produto final enfocando a atenção na mina e no processamento mineral em que os métodos a utilizar serão descrição de testemunhos de sondagem, análises mineralógicas, químicas, também foram utilizadas as análises de 64 amostras pertencentes às litologias presentes na mina nos testes de bancada piloto, análises estatísticas e geoestatísticas bi e multi elementar, análises de teste de bancada e caracterização tecnológica dos minérios. Os produtos dessas análises permitirão gerar assinaturas ou tipologia geometalúrgica em mapa, individualizando zonas com características geometalúrgicas diferentes.
Classical and stochastic mine planning techniques, state of the art and trends.
(2018) Torres, Vidal Félix Navarro; Nader, Beck; Arroyo Ortiz, Carlos Enrique; Souza, Felipe Ribeiro; Burgarelli, Hudson Rodrigues; Chaves, Leonardo Soares; Carvalho, Luiz Alberto; Câmara, Taís Renata; Fernandes, Eunírio Zanetti; Galery, Roberto
Determination of the best possible ultimate pit for an open pit mine is a fundamental subject that has undergone a highly evolutionary process, reviewed in this study, since the correct choice carries substantial economic impact for the industry. The correct choice can be very beneficial for project analysis, whereas an incorrect choice has the potential to mask huge financial and economic future losses that could render a project unfeasible. The advent of computers in the 1960s allowed sophisticated analysis for the selection of the best ultimate pit determination, under specific modifying factors such as economic, social, environmental, and political, but only in deterministic situations, i.e., when the problem and variables for the ultimate pit determinations were considered deterministically and almost always based on average values. Techniques such as the Lerchs– Grossman algorithm and mixed-integer programming are among many standard tools now used by the mineral industry. Geological uncertainty and the associated risks as well as the need to consider the appropriate time to mine a block during a mine operation have a significant impact on the net present value of the resulting ultimate pits. Stochastic aspects embed a probabilistic component that varies in time and are now under intense investigation by researchers, who are creating algorithms that can be experimented with and tested in real mine situations. One can expect that once these algorithms demonstrate their efficiency and superior results, they will readily dominate the industry.
Um comparativo de metodologias no planejamento de lavra : sequenciamento direto de blocos vs. planejamento tradicional.
(2017) Campos, Pedro Henrique Alves; Cabral, Ivo Eyer; Arroyo Ortiz, Carlos Enrique; Cabral, Ivo Eyer; Nader, Alizeibek Saleimen; Sousa, Wilson Trigueiro de
Desde o desenvolvimento do algoritmo de Lerchs-Grossmann em 1965, consolidou-se o processo do planejamento de lavra tradicional, que consiste nas seguintes etapas: determinação dos limites da cava final, seleção de pushbacks intermediários e agendamento da produção. Apesar desse método ser muito utilizado na indústria e aceito pela comunidade científica, o algoritmo não considera o fator do custo de oportunidade, ao se basear em blocos valorados com o pressuposto de que são lavrados todos no período de tempo atual. Essa metodologia consiste de etapas que, mesmo otimizadas separadamente, podem não o ser quando em conjunto. Com os avanços tecnológicos computacionais, a técnica do sequenciamento direto de blocos vem crescendo. Esta técnica integra todas as fases e soluciona o problema do planejamento de lavra como um todo, melhorando os resultados econômicos do projeto. BOS2M é uma dessas ferramentas, que define ao mesmo tempo, em um modelo de blocos, quais deles extrair, quando e como processá-los, respeitando as restrições existentes. Um estudo comparativo das duas metodologias aplicadas a uma mina real brasileira de ferro é apresentado, com as análises das vantagens e limitações de cada uma. Também é apresentado a operacionalização dos quinquênios e um plano anual do primeiro período quinquenal de cada projeto. De modo geral, a dificuldade de implementação de todas as restrições operacionais no sequenciamento direto de blocos consiste, atualmente, no maior obstáculo para a maior inserção dessa metodologia na indústria. O sequenciamento anual do primeiro quinquênio, realizado como tentativa para tornar esse planejamento operacional, comprova que os resultados econômicos provenientes dessa técnica são bem superiores ao do método convencional de planejamento.
Comparison between the application of the conventional mine planning and of the direct block scheduling on an open pit mine project.
(2018) Campos, Pedro Henrique Alves; Cabral, Ivo Eyer; Arroyo Ortiz, Carlos Enrique; Morales, Nelson
Historically, since the 60's, traditional mine planning consists of several distinct stages: 1) Definition of the ultimate pit - the portion of the blocks that results in the greatest total value; 2) Pushback selection - based on the generation of nested pits, obtained with the change in the value of the ore price; 3) Long-term production scheduling. Although considered quite satisfactory, this methodology presents some flaws: The stages, even if considered individually optimal, may not be when put together. The opportunity cost is not considered and the cut-off is fixed. Due to the recent computational advances, a new technique has been growing and is more reliable: the direct block sequencing. In this methodology, the steps are consolidated into only one process, improving the economic results, reducing the total execution time and obtaining, in fact, an optimal planning. The aim of this work is to compare the results of the two planning methods applied in a database of a Brazilian iron ore mine and to show the real advantages and disadvantages of each one. To solve the direct block sequencing technique, Doppler was used, a tool developed by Delphos Mine Planning Laboratory, located at the University of Chile. The traditional methodology was executed through Whittle software. Lastly, a medium-term scheduling was performed using Deswik software.
Controle de vibrações geradas pelo desmonte de rochas em estruturas geotécnicas.
(2022) Oliveira Junior, Itamar Luiz de; Arroyo Ortiz, Carlos Enrique; Arroyo Ortiz, Carlos Enrique; Morais, Juarez Lopes de; Silva, Valdir Costa e
O número de restrições relacionadas a questões ambientais e de segurança é cada vez maior nos dias de hoje em todos os setores da indústria, e na mineração, não é diferente. Devido às recentes tragédias ocorridas com o rompimento das barragens de Fundão, em Mariana, e da Barragem I, na Mina Córrego do Feijão, em Brumadinho, houve uma grande preocupação com o impacto de certas atividades ocorridas dentro das mineradoras. O desmonte de rochas com explosivos é considerado uma das mais críticas e, ao mesmo tempo, essencial em algumas minas devido à resistência do maciço rochoso encontrado na região, porém, se realizado de forma inadequada, pode acarretar em diversos efeitos secundários não desejados: excesso de vibrações no entorno do desmonte, sobrepressão atmosférica, ruído, ultralançamento de fragmentos de rocha, presença de matacões na pilha fragmentada, aumento dos custos do desmonte, etc. Este trabalho visa controlar as vibrações provenientes das detonações em estruturas críticas (barragens, cavidades, diques, taludes e estruturas de construção civil), alterando os parâmetros do plano de fogo ao mesmo tempo que melhora a fragmentação, em uma mina de minério de ferro localizada na região central de Minas Gerais. Para controle das vibrações serão realizados os monitoramentos dos desmontes com sismógrafos e construídas as leis de atenuação em direção a cada região crítica. Por fim os resultados serão comparados com os resultados reais. Como base para esse trabalho será utilizado o software específico de simulação de desmontes, que permite a simulação em 4D (3D + tempo) das vibrações, fragmentação, ultralançamento, etc. A comparação entre as vibrações simuladas e reais se mostrou aderente de acordo com o método de distância escalonada para raiz quadrada, de acordo com os coeficientes K e Alfa encontrados para cada direção. A separação das cargas explosivas nos furos com a utilização de decks intermediários realizados com detritos de perfuração se mostrou uma forma eficaz de redução da carga máxima por espera, o uso de detonadores eletrônicos também se mostrou eficaz no controle da dispersão dos tempos de retardo e consequentemente no controle da carga máxima por espera.
Dimensionamento ótimo de câmaras e pilares em camadas inclinadas.
(2016) Cano Nunez, Alcides Eloy; Cabral, Ivo Eyer; Figueiredo, Rodrigo Peluci de; Cabral, Ivo Eyer; Arroyo Ortiz, Carlos Enrique; Figueiredo, Rodrigo Peluci de
Um dos problemas mais importantes na mineração por “câmaras e pilares” em camadas inclinadas, é tornar máxima a sua recuperação, isto é, obter o maior aproveitamento da jazida. A recuperação é uma função não-linear das dimensões dos pilares e dos vãos das câmaras. Por outro lado, tanto os pilares quanto os vãos têm suas dimensões restringidas por questões geomecânicas, pois devem satisfazer a certos limites de resistência. A maximização da recuperação sujeita às restrições de resistência, caracteriza um problema de programação matemática não-linear. Neste trabalho, propõe-se tratar o dimensionamento das câmaras e pilares em camadas inclinadas via técnicas de programação não-linear, tendo como objetivo maximizar a recuperação. Por outro lado, os pilares em camadas inclinadas estão sujeitos a momentos, forças normais e forças cisalhantes antisimétricas. Para contemplar tais carregamentos, será utilizada a mecânica dos meios contínuos generalizados de Cosserat. Objetiva-se também avaliar a estabilidade de pilares com planos de descontinuidade por essa mesma formulação da mecânica do contínuo.
Direct block scheduling technology : analysis of avidity.
(2018) Souza, Felipe Ribeiro; Burgarelli, Hudson Rodrigues; Nader, Alizeibek Saleimen; Arroyo Ortiz, Carlos Enrique; Chaves, Leonardo Soares; Carvalho, Luiz Alberto; Torres, Vidal Félix Navarro; Câmara, Taís Renata; Galery, Roberto
This study is focused on Direct Block Scheduling testing (Direct Multi-Period Scheduling methodology) which schedules mine production considering the correct discount factor of each mining block, resulting in the final pit. Each block is analyzed individually in order to define the best target period. This methodology presents an improvement of the classical methodology derived from Lerchs-Grossmann’s initial proposition improved by Whittle. This paper presents the differences between these methodologies, specially focused on the algorithms’ avidity. Avidity is classically defined by the voracious search algorithms, whereupon some of the most famous greedy algorithms are Branch and Bound, Brutal Force and Randomized. Strategies based on heuristics can accentuate the voracity of the optimizer system. The applied algorithm use simulated annealing combined with Tabu Search. The most avid algorithm can select the most profitable blocks in early periods, leading to higher present value in the first periods of mine operation. The application of discount factors to blocks on the Lerchs-Grossmann’s final pit has an accentuated effect with time, and this effect may make blocks scheduled for the end of the mine life unfeasible, representing a trend to a decrease in reported reserves.
Direct block scheduling under marketing uncertainties.
(2018) Burgarelli, Hudson Rodrigues; Souza, Felipe Ribeiro; Nader, Alizeibek Saleimen; Torres, Vidal Félix Navarro; Câmara, Taís Renata; Arroyo Ortiz, Carlos Enrique; Galery, Roberto
Mineral projects are composed of geological, operational and market uncertainties, and reducing these uncertainties is one of the objectives of engineering. Most surveys assess the impact of geological and operational uncertainties on the mining planning. The objective of this work is to study the impact of market uncertainty on the mineral activity. The influence of iron ore price simulation on mining sequencing will be evaluated. The price of iron ore has random behavior that is best represented by the Geometric Brownian Movement system. This study analyzed the historical series of iron ore in order to determine the percentage volatility and drift. Traditionally, a constant and deterministic price is used for the ore mined in all periods of a mineral project. The direct block scheduling methodology was adopted because it is able to apply the appropriate financial discount factor to the simulated probabilistic price. The proposed methodology was able to quantify the market uncertainty.

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