Estudo comparativo de métodos para avaliação do volume em cortes de mineração a céu-aberto

Abstract

Este trabalho tem por objetivo o estudo comparativo entre métodos de avaliação de volumes em cortes de mineração a céu-aberto. Os dados foram obtidos na mina Butiá-Leste da Copelmi Mineração Ltda. Através da utilização de uma estação total foi executado, em campo, um levantamento topográfico, com a coleta de pontos em uma malha de 5x5m, na superfície do terreno natural e, após a remoção do overburden, sobre a camada superior de carvão. Os dados foram preparados no software Swfer, para perfeita correspondência entre as cotas de superfície e as cotas da camada superior de carvão. Este procedimento objetivou a construção de dois modelos digitais do terreno para o cálculo de um volume padrão, com o qual, foram comparados os volumes obtidos por métodos numéricos (quadratura), segundo algoritmo do Surfer, e métodos geométricos do prismóide e das seções paralelas. Da malha original de 5x5m, sobre a superficie e sobre a camada superior de carvão, foram suprimidas linhas de pontos espandindo-a para 10x10m, 15x15m, 20x20m, 25x25m e 30x30m. Sobre estes novos conjuntos de dados foi feito o estudo da continuidade espacial da variável cota e defmidos os modelos variográficos ajustados para aplicação da krigagem na interpolação de pontos, adensando novamente a malha e 5x5m, com os valores krigados. Os volumes obtidos a partir das superficies numéricas interpoladas, foram comparados, segundo o tipo de krigagem e o método de cálculo, com os volumes produzidos a partir da malha com valores originais.Todos os volumes calculados foram comparados com o volume padrão e com o volume obtido pelo método das seções paralelas, empregado atualmente pela Copelmi Mineração Ltda. De acordo com os resultados obtidos, pode-se aplicar a krigagem como interpolador de cotas altimétricas, desde que seja realizado um criterioso estudo da continuidade espacial. A acuracidade do método foi comprovada através das pequenas diferenças percentuais obtidas entre o volume calculado com os dados originais (volume padrão) e os volumes estimados. A comparação entre os volumes obtidos pelos vários métodos comprova, também, a precisão do método do prismóide para o cálculo do volume de overburden, em relação aos métodos numéricos (quadratura) e em relação ao método das seções paralelas. O volume calculado por seções paralelas apresentou um aumento quando foi reduzida a distância entre as seções, enquanto os métodos numéricos apresentaram wna tendência, de superestimar os volumes.

This study compares volume estimation methods for open cast mines. An exhaustive data set was obtained from Compelmi Mineração Ltda., Butiá-Leste Coai Mine. Using a total station, the field work consisted of a detailed survey, where data were collected at a regular spacing of 5x5m, from the natural surface and from the top of the first coal seam after the overburden remova!. An editing step using the Surfer® software was carried producing the exact correspondence between the original surface and coai seam points. A standard volume was defined using the 5x5m data set and the prismoid calculation method. Mathematical methods like quadrature and geometrical methods like prismoid and parallel section were used to estimate the volume between the DTM's defined by the original surface and the surface after the excavation. The obtained models (surface and coal) defined by the dense 5x5m grid were used to extract lines of points expanding the original grid sampling pattern (5x5m) to new grids at 10x10m, 15x15m, 20x20m, 25x25m and 30x30m. Using these new data sets, it was perfom1ed the spatial continuity study of the elevation variable and fitted variographic models. Kriging interpolation method was used in order to rebuild the original grid (5x5m). The volumes obtained from the interpolated numerical surfaces, were compared against the volumes obtained from the original grid. Ali the estimated volumes were compared against the standard volume and the volume calculated by the parallel section method, normally employed by Copelmi Mineração Ltda. The results demonstrate one can apply kriging as an interpolator at elevation values, after carrying out a careful spatial continuity study. The accuracy of the method was measured by the percentual di fferences obtained between the calculated volume using the original data (standard volume) and the estimated volumes. The results also show the precision of the prismoid method used for overburden volume estimation related to the numerical methods (quadrature) and parallel section method. The volume calculated using parallel sections increased when the distance between the sections was reduced. The numerical methods presented a tendency to over estimate the volumes.