Consideração de problemas de planejamento operacional de lavra em minas a céu aberto

UNIVERSIDADE FEDERAL DE OURO PRETO

ESCOLA DE MINAS

DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA DE MINAS

PROGRAMA DE PÓS-GRADUAÇÃO EM ENGENHARIA MINERAL

APLICAÇÕES DE TÉCNICAS DE OTIMIZAÇÃO A

PROBLEMAS DE PLANEJAMENTO OPERACIONAL DE

LAVRA EM MINAS A CÉU ABERTO

Autor: Felippe Pereira da Costa

Orientador: Marcone Jamilson Freitas Souza

Dissertação apresentada ao Programa de

Pós-Graduação em Engenharia Mineral do

Departamento de Engenharia de Minas da

Escola de Minas da Universidade Federal

de Ouro Preto, como parte integrante dos

requisitos para a obtenção do título de

Mestre em Engenharia Mineral, área de

concentração: Lavra de Minas.

Ouro Preto, Fevereiro de 2005

APLICAÇÕES DE TÉCNICAS DE OTIMIZAÇÃO A

PROBLEMAS DE PLANEJAMENTO OPERACIONAL DE

LAVRA EM MINAS A CÉU ABERTO

Felippe Pereira da Costa

Esta dissertação foi apresentada em sessão pública e aprovada em 25 de fevereiro

de 2005, pela Banca Examinadora composta pelos seguintes membros:

Prof. Dr. Marcone Jamilson Freitas Souza (Orientador/UFOP)

Prof. Dr. Ivo Eyer Cabral (UFOP)

Prof. Dr. Luiz Ricardo Pinto (UFMG)

ii

Agradecimentos

Qualquer que seja o fim a que o homem se proponha, qualquer que seja

a idéia que tenha em vista desenvolver, experimenta sempre grande

prazer quando o tem conseguido, grande alegria quando a vê realizada...

Claude Henri Gorceix.

Há dois anos foi iniciada uma caminhada pela ampliação e aprimoramento do conhecimento,

resultando materialmente nesta dissertação que, se possível, contribuirá

com a formação de pessoal e com o desenvolvimento da Pesquisa Operacional na indústria

mineral brasileira.

Ao Professor Marcone Jamilson Freitas Souza por iluminar o caminho, estimulando

e apoiando a realização deste trabalho, participando como orientador, pesquisador

e amigo, sendo para mim uma referência em todos os aspectos.

Aos meus pais, Palmério do Nascimento Costa e Regina Maria Pereira da Costa,

que sempre apóiam minhas decisões, sou eternamente grato.

Aos meus irmãos, Palmério do Nascimento Costa Júnior e Rodrigo Pereira Costa,

pela serenidade das atitudes.

À República Senzala por ser minha família em Ouro Preto.

Aos colegas José Maria do Carmo Bento Alves e Alexandre Xavier Martins por

compartilharem seus conhecimentos.

Ao Programa de Pós-Graduação em Engenharia Mineral da Escola de Minas

pelos recursos disponibilizados.

À CAPES pelo investimento em minha formação.

iii

Resumo

Este trabalho aborda problemas de planejamento operacional de lavra em minas a

céu aberto. São apresentados e modelados problemas relativos à mistura de minérios

provenientes de várias frentes de lavra, levando-se em consideração metas de

produção e qualidade, restrições operacionais e a alocação dos equipamentos de carga

e transporte necessários ao processo. São considerados três problemas: mistura

de minérios, mistura de minérios com alocação dinâmica de caminhões e mistura

de minérios com alocação estática de caminhões. Cada problema é resolvido por

duas metodologias, uma baseada em técnicas de programação matemática e outra

em técnicas heurísticas. Experimentos computacionais realizados com dados reais e

instâncias hipotéticas baseadas nesses dados validam os modelos propostos.

iv

Abstract

This work deals with operational mining planning in open pit mines. Ore blending

problems are presented and modeled. These problems consider quality and production

goals, operations constraints, and the load and haulage equipment allocation. Three

problems are considered: ore blending, ore blending with truck dynamic allocation

and ore blending with truck static allocation. Each problem is solved by two methodologies.

One based on mathematical programming techniques, and other on heuristic

techniques. Computational experiments carried through real data, and hypothetical

instances based on these data validate proposed models.

v

Sumário

1 Preliminares 1

1.1 Introdução . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1

1.2 Organização do Trabalho . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3

2 Revisão Bibliográfica