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Type: TCC
Title: Análise comparativa da otimização de cava através do algoritmo de lerchs & grossmann e da metodologia do sequenciamento direto de blocos aplicados por softwares especializados
Authors: Teixeira, Paulo Gildário Ferreira
Advisor: Moreira, Emanuel Itaquê De Negreiros
Keywords in Brazilian Portuguese : Otimização da cava final;Algoritmo de Lerchs & Grossmann;Sequenciamento direto de blocos
Knowledge Areas - CNPq: CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA DE MINAS
Issue Date: 2024
Citation: TEIXEIRA, Paulo Gildário Ferreira. Análise comparativa da otimização de cava através do algoritmo de lerchs & grossmann e da metodologia do sequenciamento direto de blocos aplicados por softwares especializados. 2024. Trabalho de Conclusão de Curso (Bacharelado em Engenharia de Minas) - Campus de Crateús, Universidade Federal do Ceará, Crateús, 2024. Disponível em: http://repositorio.ufc.br/handle/riufc/78345. Acesso em:
Abstract in Brazilian Portuguese: O planejamento de lavra estratégico é uma etapa fundamental de qualquer empreendimento mineiro e o principal responsável pela escolha do método de otimização que irá definir o design da cava final. Este influencia diretamente a viabilidade técnica e econômica das operações de lavra. A cava matemática final pode ser obtida através de métodos de otimização que visam maximizar o valor econômico daquele projeto de mineração que, ao ser descontado para o tempo presente, é utilizado como parâmetro financeiro sobre a decisão de investimento do projeto. Um método de otimização da cava, considerado clássico, é o Algoritmo de Lerchs & Grossmann, formulado em 1965 e amplamente utilizado na indústria mineral desde sua concepção. Este possui duas vertentes, uma bidimensional, baseada em programação dinâmica, e outra tridimensional, formulada com base na teoria dos grafos e na construção de uma árvore normatizada. O método apresenta resultados ótimos para a maximização do valor econômico da cava, necessitando de etapas subsequentes para gerar o melhor cronograma de produção e descontar o valor econômico. Outra abordagem para otimizar a cava é o Sequenciamento Direto de Blocos, formulado no ano de 1968, por Johnson. Este utiliza programação inteira mista para maximizar o valor econômico descontado e considerar uma série de restrições simultaneamente para gerar a cava final e o sequenciamento da lavra em uma única etapa. Devido as limitações computacionais da época, essa abordagem só tornou-se viável para modelos reais na atualidade. Diante disso, o presente trabalho tem como objetivo analisar comparativamente os resultados obtidos na aplicação das duas abordagens de otimização supracitadas em um modelo de blocos. Esta aplicação ocorre para dois cenários distintos: cenário 01, sem restrição de capacidade máxima de extração total e cenário 02, limitando a 6 milhões de toneladas como capacidade anual máxima de extração. Para alcançar este objetivo, o desenvolvimento ocorreu por meio da utilização de softwares especializados: o Studio NPVS, que incorpora o Algoritmo de Lerchs & Grossmann com a implementação de cavas aninhadas, integrado à abordagem do planejamento de lavra tradicional, sendo formado por etapas sequenciais e interdependentes denominadas de Ultimate Pit, Pushbacks e Scheduler; e o software MiningMath que adota a metodologia do Sequenciamento Direto de Bloco e realiza todo o fluxo de trabalho em uma única etapa de forma simultânea. A partir da análise realizada, com base nos resultados das duas abordagens, constatou-se em ambos os cenários que, o valor presente líquido obtido pelo Sequenciamento Direto de Bloco foi superior, indicando uma maior rentabilidade, enquanto o Algoritmo de Lerchs & Grossmann apresentou uma maior eficiência na redução da relação estéril/minério.
Abstract: The strategic mine planning is a fundamental step of any mining enterprise and the main responsible for choosing the optimization method that will define the final pit design. This directly influences the technical and economic feasibility of the mining operations. The final pit can be obtained through optimization methods that aim to maximize the economic value of that mining project which, when discounted to the present time, is used as a financial parameter for the project’s investment decision. One classic pit optimization method is the Lerchs & Grossmann Algorithm, formulated in 1965 and widely used in the mining industry since its inception. It has two branches, one two-dimensional, based on dynamic programming, and another three-dimensional, formulated based on graph theory and the construction of a normalized tree. The method presents optimal results for maximizing the economic value of the pit, requiring subsequent steps to generate the best production schedule and discount the economic value. Another approach to optimizing the pit is Direct Block Sequencing, formulated in 1968 by Johnson. This method uses mixed-integer programming to maximize the discounted economic value and simultaneously consider a series of constraints to generate the final pit and the mining sequence in a single step. Due to the computational limitations of the time, this approach only became feasible for real models in recent times. Therefore, the present work aims to comparatively analyze the results obtained from the application of the two aforementioned optimization approaches in a block model. This application occurs for two distinct scenarios: scenario 01, without a maximum total extraction capacity restriction, and scenario 02, limiting the annual maximum extraction capacity to 6 million tons. To achieve this objective, the development was carried out using specialized software: Studio NPVS, which incorporates the Lerchs & Grossmann Algorithm with the implementation of nested pits, integrated with the traditional mine planning approach, consisting of sequential and interdependent stages known as Ultimate Pit, Pushbacks, and Scheduler; and the MiningMath software, which adopts the Direct Block Sequencing methodology and performs the entire workflow in a single step simultaneously. Based on the analysis performed, considering the results of both approaches, it was found that in both scenarios, the net present value obtained through Direct Block Sequencing was higher, indicating greater profitability, while the Lerchs & Grossmann Algorithm showed greater efficiency in reducing the waste/ore ratio.
URI: http://repositorio.ufc.br/handle/riufc/78345
Access Rights: Acesso Aberto
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