Transcript Criação do modelo de blocos

Planejamento de lavra
CSMine
Diego Machado Marques
Filipe Schmitz Beretta
Introdução
O
presente
trabalho
visa
apresentar
as
primeiras etapas do planejamento de lavra,
mais
especificamente
depósito.
Para
software CSMine.
esse
a
fim,
avaliação
utilizaremos
do
o
Banco de dados
Os dados utilizados para esta analise são resultantes de uma
campanha de prospecção realizada na década de 30, cujos
testemunhos de sondagens foram analisados quimicamente para o
oxido de cobre (%).
Os dados originais foram analisados em sua maioria em intervalos de 5
pés, mas contendo amostras com tamanho superior, contendo um total
de 2016 amostras e 40 furos de sondagem.
Rotina do estudo
O diagrama abaixo mostra a seqüência de passos que podem ser realizada no
software CSMine.
Carregamento dos dados amostrais
Regularização dos dados
Estatística básica
Variografia dos dados
Criação do modelo de blocos
Estimativa de teores
Análise econômica dos blocos
Definição da cava ótima
Carregando o projeto
O arquivo de projeto contém todos os
parâmetros que serão utilizados em
diversas caixas de diálogo ao longo do
estudo.
Esse arquivo deve ser criado ao final de
cada estudo, eliminando assim a
necessidade de reinserção de todos os
dados na necessidade de alterar o
projeto.
Para carregar o arquivo de projeto, deveser fazer o seguinte:
No menu file, selecione “Load Project File”.
Surgirá uma janela padrão do windows,
como o da figura ao lado. O arquivo de
projeto possui a extensão .kon, selecione o
arquivo correspondente.
Organização do CSMine
O software CSMine é dividido em três módulos básicos, sendo eles:
• Drill Hole mode
: manipulação dos dados de sondagem
• Composite Mode : manipulação dos dados regularizados
• Block mode
: manipulação dos modelos de blocos
O modo corrente é apresentado na barra superior da janela. Cada modo tem
suas características próprias, sendo associadas a tipo de dados específicos.
Os comandos de manipulação dos dados são diferentes em cada modo.
Dados amostrais
Para
a
manipulação
dos
dados
amostrais, deve-se usar o Drill Hole
mode, onde os dados de sondagem
são inseridos, lidos, demonstrados
graficamente e salvos.
O banco de dados com os furos de
sondagem é um arquivo do tipo ascii,
com a extensão .dhf. O arquivo utilizado
no tutorial está incluído nos dados
fornecidos junto com o programa.
Localização amostral
No Drill Hole mode, pode-se criar mapa de localização
amostral dos furos de sondagem. Esse tipo de informação é
importante, pois indica se a malha amostral é regular, ou
houve amostragem preferencial do deposito, devendo-se
descobrir suas causas.
O CSMine permite uma customização
do
mapa
de
localização,
estando
disponível no menu Configure.
É possível definir o tipo de unidade a
ser utilizada, os limites do gráfico,
espaçamento do grid de referência, etc.
Vista em planta dos furos de sondagem
Perfis
Para
entender
melhor
a
distribuição das amostras, é
possível gerar seções paralelas
onde
são
representados
os
furos contidos em certa faixa de
tolerância
estipulada
pelo
usuário.
AS
seções
podem
direção N-S ou E-W.
ser
na
Para gerar os perfis, deve-se estar no Drill Hole mode e
selecionar o menu Section Plot. A propriedade a ser
visualizada no perfil pode ser alterada no menu Configure. Por
padrão, o perfil mostrado é paralelo ao ao norte (eixo Y).
Também pode-se plotar os furos sem dados adicionais além
de sua identificação, os assays ou os dados regualrizados
(composites).
Regularização amostral
A regularização
dos
dados
amostrais
é
necessária para que todas os dados tenham o
mesmo peso ou influência quando usados no
calculo dos teores dos blocos.
Para regularizar as amostras, entre no Composit mode, vá
no menu calculate. Será apresentada uma janela como a
mostrada na figura ao lado.
Nessa janela, deve-se informar o tipo de regularização
(bench/collar)
a
maior
elevação
o
intervalo
da
n
regularização e o número máximo de dados regularizados
por furo.
AL
i i
C
i 1
n
L
i
A regularização é feita de acordo com a fórmula ao lado.
O número máximo de dados regularizados que pode ser
armazenado na memória é de 8000.
i 1
Onde: C é o valor regularizado
Ai é o teor do assay i
Li é o comprimento do assay i
Estatística
A partir dos dados regularizados,
pode-se obter a estatística básica.
Para isso, no Composite mode,
existe um menu chamado Statistics.
Ao acionar esse comando,
apresentado
uma
com
será
os
resultados, conforme figura ao lado.
Variografia
Ainda no modo Composite é possível calcular e modelar os
variogramas, a partir de parâmetros simples e resumidos. Para
realizar a análise variográfica, mo Composite mode acione o menu
Variogram. Para calcular os variogramas use o menu Calculate,
será apresentado uma janela como a da figura ao lado para a
inserção dos parâmetros.
Os variogramas podem ser modelados,
alterados seus dados de eixos e selecionados
os dados a serem exibidos juntamente com o
variograma experimental. Essa opção está
disponível no menu Model.
Também é possível gerar um mapa variográfico, através do
menu Rose Diagram, onde é mostrado o alcance obtido para
cada direção. Este recurso permite a visualização das
direções de maior e menor alcances (figura ao lado).
Modelo de blocos
Um dos problemas freqüentemente enfrentados
por geólogos e engenheiros de minas é o problema
da definição dos limites do corpo mineral assim
como avaliar a quantidade e a qualidade dos
parâmetros de interesse. Existe uma série de
métodos disponíveis para definir os limites de um
dado corpo mineral. O método mais utilizado
atualmente é a representação de um modelo de
blocos, discretizando o corpo mineral em um
conjunto de pequenos blocos conceituais.
A figura ao lado apresenta um modelo de blocos
conceitual e como os blocos são dispostos dentro
de uma malha regular.
Modelo de blocos conceitual (Crawford & Davey, 1979)
Criação do modelo de blocos
O modelo de blocos é definido por três parâmetros
básicos:
• Origem do modelo
• O tamanho do bloco
• O número de blocos nas direções X, Y e Z.
O programa restringe o máximo de 8000 blocos no
plano X,Y e 255 blocos ao longo do eixo Z.
Para a criação do modelo de blocos, é necessário que já se
possua os dados regularizados. Isto é necessário, pois sua
realização só pode ser feito no momento da estimativa.
No Block mode, selecione o menu Calculate. Na aba inicial,
deve-se inserir os parâmetros do modelo de blocos. Também
é possível adicionar um arquivo contendo a topografia, para
não utilizar os blocos que estiverem acima dela nas
estimativas
Estimativa de teores (IDS)
A estimativa pelo inverso do quadrado da distância
(IDS) é muito simples no CSMine, sendo necessário
definir apenas o raio de busca, o número máximo de
pontos a ser utilizado e se a busca apresenta
anisotropia.
Para realizar, deve-se estar no Block mode e acionar
o menu Calculate.
Será apresentado uma janela com três abas,
conforme as figuras ao lado.
Na primeira aba, como já foi visto, devem ser
inseridos os parâmetros de criação do modelo de
blocos.
Na segunda aba, define-se a anisotropia e na terceira
o raio de busca e o máximo número de dados a ser
utilizado
Estimativa de teores (Krigagem)
Nesse método é necessário fornecer ao software
os parâmetros de variografia obtido anteriormente,
na aba Variogram Parameters.
A aba Kriging/IDS Parameters é usada para definir
o tipo de krigagem a ser usada, além dos
parâmetros necessário para o cálculo dos teores.
Pode ser feita krigagem de pontos ou de blocos,
além de contar com os seguintes métodos:
• Ordinary
• Lognormal
• Universal 1
• Universal 2
Otimização de cava
Para realizar a otimização de cava, deve-se saber inicialmente:
• Definição dos limites do corpo mineral
• Quantidade e qualidade dos parâmetros de interesse
• Teores estimados no modelo de blocos
Todas as cavas possíveis possuem um valor econômico, onde:
VALOR = BENEFÍCIO – CUSTO
• BENEFÍCIO: pode ser calculado a partir da tonelagem de minério, teor, recuperação e preço
do produto.
• CUSTOS: dificuldade em prever (ver próximo slide)
A cava ótima será aquela com o maior valor econômico e que respeite as características
geomecânicas do material a ser lavrado.
Otimização de cava
A figura abaixo tenta ilustrar alguns exemplos de instabilidades presentes em
projetos mineiro, os quais podem afetar siginicativamente o projeto.
Otimização de cava
Com o passar dos anos, esforços têm sido realizados no sentido de tentar desenvolver
procedimentos que resultem na chamada cava ótima. O ótimo seria definido como a
configuração resultante de um algoritmo que apresentasse, por exemplo:
• Máxima lucratividade
• Maior valor presente líquido
• Maior aproveitamento dos recursos minerais.
Dentro dessa concepção de otimização existe uma série de algoritmos desenvolvidos
que se propõem a atingir os objetivos acima apresentados, porém os métodos que
alcançaram a maior popularidade e conseqüente implementação computacional foram a
técnica dos cones flutuantes, a qual é utilizada pelo CSMine.
Otimização de cava
A técnica dos cones flutuantes considera se o material que estiver contido dentro do cone
(construído por taludes respeitando as restrições físicas e geomecânicas locais) contém
uma quantidade de minério que proporcione um retorno financeiro (soma dos blocos maior
que 0), dessa maneira o cone considerado será extraído. O processo se repete até que não
existam mais cones economicamente mineráveis.
Algoritmos baseados nessa abordagem podem conduzir a uma resposta não ótima, apesar
de estudos posteriores e modificações no algoritmo, ainda não existe um algoritmo usando
essa abordagem que conduza a um resultado comprovadamente ótimo. Contudo as
interpretações utilizando o algoritmo dos cones flutuantes são rápidas e possuem um apelo
bastante intuitivo.
Atribuindo valores econômicos aos
blocos
O passo posterior a estimativa de teores
é a avaliação econômica do modelo de
blocos, pois o valor econômico do bloco
será usado para a definição dos limites da
cava ótima.
Para realizar essa operação no CSMine,
deve-se estar no Block mode, selecionar
o menu Calculate e escolher a opção
Economic
Block
Values.
Será
apresentada uma caixa de dialogo como
a da figura ao lado.
Atribuindo valores econômicos aos
blocos
Os valores obtidos na análise econômica pode
ser obtida através dos seguintes cálculos:
F1 : toneladas por bloco
F2 : Custo por bloco minerado
F3 : Quantidade de mineral por bloco
F4 : O valor do mineral contido no bloco
F5 : o valor do bloco se moído/britado
F8 : O valor final atribuído ao bloco
O padrão utilizado para cálculo é o RPN,
semelhante ao utilizado nas calculadoras
gráficas HP. Para a fórmulas são usadas os
seguintes símbolos:
~ Entra
+ Adição
- Subtração
* Multiplicação
/ Divisão
> Maior que
< Menor que
Como exemplo podemos citar:
5* 4
2
O Cálculo fica da seguinte
forma:
5~4*2/
Sendo o resultado igual a 10
Modelo de blocos com atributos
econômicos
O procedimento anterior deve gerar um modelo de blocos que leva em
consideração os parâmetros econômicos. A figura abaixo mostra uma idealização
desse modelo de blocos. A imagem não foi fornecida pelo CSMine.
A partir do modelo gerado, é possível utilizar o algoritmo de otimização de cava
do CSMine.
Modelo de blocos econômico teórico
Cava final
Os parâmetros geomecânicos da cava pode ser
determinado no menu Pit Slopes do Block mode (figura
ao lado).
Para esse exemplo, como as dimensões dos blocos são
100 x 100 x 50 em X,Y e Z respectivamente, usa-se 1:2
para um ângulo de 45º.
Para se chegar a cava final no programa, deve-se fazer certas
restrições ao modelo. No Block mode, deve-se acessar o menu Pit
Restrictions e marcar as seguintes opções (figura ao lado):
Surface constraints : acionando essa opção, restringe-se do modelo todos os
blocos com valores igual a -2 (identificação do sistema para blocos acima da
superfície topográfica.
Geometric pit limits : restringe o modelo de blocos apenas aos blocos
fisicamente possíveis de minerar.
Outer economic bound : apresenta a cava resultante da união de todos os
cones que apresentam apéx em blocos com valor econômico positivo.
Floating cone bound : Desenha a linha limite da cava final
Cava final(perfil)
A figura acima apresenta um perfil da cava final ao perpendicular ao eixo Y (norte) na
coordenada local 4850 (pés).
O CSMine realiza as operações matemáticas em 3 direções, mas possui a capacidade
de apresentar as informações em apenas 2 dimensões (planos).
Resultados
Ainda no Block mode é possível
obter, através do menu Reports, a
tonelagem
total,
tonelagem
por
bancada e a estatística da cava,
utilizando ou não os parâmetros de
restrição citados anteriormente.
A figura ao lado apresenta o relatório
de tonelagem total da cava final, com
as restrições aplicadas. O relatório
está no sistema imperial, mas podese alterar para o sistema métrico na
menu Configure.
Resultados
A figura ao lado apresenta um sumário
estatístico
da
estimativa
através de krigagem
A figura ao lado apresenta um
sumário com a tonelagem e
os teores estimados por nível
do modelo de blocos.
realizada