Perforacion y Voladura UG (CRO2015)

11MODULO: MSc. Procesos de Perforación y Voladura Expositor: Carlos en Minería Subterránea Reátegui Ordóñez www.peruminalati.com Minería Peruana en América latina 22 Perforación a Percusión www.peruminalati.com Minería Peruana en América latina 33 Perforación Los métodos de perforación están referidos al sistema como logramos hacer un hoyo o taladro para colocar el explosivo. Estos métodos también se refieren a la forma como seleccionamos y diseñamos el plan de producción de perforación. MSc. Carlos Reátegui Ordoñez www.peruminalati.com Minería Peruana en América latina 44 La perforación en roca se realiza con el fin de distribuir adecuadamente el explosivo en los hoyos para aprovechar al máximo la energía al momento de la detonación y así arrancar la roca in situ que sirva para construir (carreteras, túneles, cámaras, pozos, etc.) o extraer materiales y minerales económicos (minería) Existen muchos métodos de perforación que se han desarrollado a lo largo de la historia, en el cuadro siguiente se ven los métodos usados actualmente MSc. Carlos Reátegui Ordoñez www.peruminalati.com Minería Peruana en América latina 55 Métodos de perforación Métodos Métodos no convencionales convencionales Rotativos Rotación Percusión Métodos Métodos térmicos Químicos Escareo (perforación Martillo en la continua) cabeza (OTH) Jet Pearcing Triconos Martillo en el fondo (DTH) Perforación laser Brocas de corte Perforación con microondas sondajes Msc. Carlos Reátegui Ordoñez www.peruminalati.com Minería Peruana en América latina 66 Perforación Las Máquinas se Usa Energía usan en función Mecánica en dos cada tipo de formas: Roto- explotación o Percusión y trabajo Rotación La forma Determina las maquinas a usar y los sistemas www.peruminalati.com Minería Peruana en América latina 77 Método rotación-percusión La perforación de rotación y percusión se basa en principio de golpear (percutir) un cincel (broca), empujando y girando (rotar), para que se produzca la rotura de la roca en pequeños fragmentos (detritus) que se van limpiando y se forma el hoyo. MSc. Carlos Reátegui Ordoñez www.peruminalati.com Minería Peruana en América latina 88 Perforación automatizada El martillo es el elemento que proporciona la percusión mediante el movimiento alternativo de una pieza de choque, que es el pistón, que sucesivamente golpea sobre el utillaje de perforación. El pistón puede ser accionado por aire comprimido (perforación neumática) ó por aceite hidráulico (perforación hidráulica). www.peruminalati.com Minería Peruana en América latina 99 La transmisión de la energía cinética (Ec) en perforadoras OTH (martillo en la cabeza) se hace en forma de onda de choque a través del varillaje , cuando la onda de choque llega a la broca se convierte en trabajo que penetra la roca. En el caso de perforadoras DTH (martillo en el fondo) la transmisión de la Energía cinética es directa, con lo cual se logra mayor penetración en rocas duras. Msc. Carlos Reátegui Ordoñez www.peruminalati.com Minería Peruana en América latina 10 10 Perforadoras OTH Son perforadoras cuyo martillo está diseñado para trabaja con aire comprimido o fluido hidráulico. Las perforadoras neumática un área del pistón más grande (ténganse en cuenta que la energía de impacto viene dada por el producto de tres factores: presión efectiva, área y carrera del pistón)y el perfil longitudinal del pistón tiene por tanto forma de T, además tiene un sistema para hacer girar el barreno cada golpe del pistón en la culata. Trabajan con presiones de aire de 7-8 bares www.peruminalati.com Minería Peruana en América latina 11 11 www.peruminalati.com Minería Peruana en América latina 12 12 Partes principales de una perforadora Neumática mango Válvula reguladora paso de aire grapa Porta barreno www.peruminalati.com Msc.Minería CarlosPeruana Reátegui en América latina 13 13 Barreno integral www.peruminalati.com Msc.Minería CarlosPeruana Reátegui en América latina 14 14 Perforadoras hidráulicas Las perforadoras de martillo en cabeza hidráulico, funcionan con aceite hidráulico a 100-250 bar de presión. Esta presión, que es de 15 a 35 veces superior a la del aire que alimenta los martillos neumáticos, permite en los martillos hidráulicos que el área de trabajo del pistón sea muy pequeña y prácticamente reducida a un insignificante resalte del mismo. Msc. Carlos Reátegui Ordoñez www.peruminalati.com Minería Peruana en América latina 15 15 Partes principales de perforadora hidráulica Sellos bocina Culata Pistón Sistema de Motor transmisión hidráulico Válvula de fluidos potencia Msc. Carlos Reátegui Ordoñez www.peruminalati.com Minería Peruana en América latina 16 16 Este pistón, por su forma geométrica distinta de la de un pistón de martillo neumático, genera una onda de tensión sobre el varillaje también diferente. Se trata de una onda de forma escalonada y de período 2L/c, como vemos en el diagrama siguiente www.peruminalati.com Minería Peruana en América latina 17 17 hidráulico Neumático www.peruminalati.com Minería Peruana en América latina 18 18 La perforación hidráulica supone un avance tecnológico con respecto a la neumática porque: o Se logra mayor presión con menor perdida de potencia en el trabajo, con esto se reduce el consumo de energía a 1/3 en comparación de los sistemas neumáticos. o Menor costo de accesorios de perforación (aceros), debido a que se usan pistones mas largos y de menor sección, se estima que la vida útil de los aceros se puede elevar hasta en 20% www.peruminalati.com Msc.Minería CarlosPeruana Reátegui en América latina 19 19 o Se incrementa la velocidad de penetración entre 50% a 100% con respecto a las perforadoras neumáticas o Mejores condiciones ambientales y de seguridad, se genera menor ruido debido a que no existe escape de aire. o Mayor versatilidad en la perforación debido a que se puede regular la presión y velocidad de la maquina. o Mayor facilidad de mecanización de las operaciones de perforación (cambio automático de varillaje, perforación con múltiples martillo y un solo operador, operaciones remotas, etc.) Msc. Carlos Reátegui Ordoñez www.peruminalati.com Minería Peruana en América latina 20 20 Varillaje de para perforadoras hidráulicas www.peruminalati.com Msc.Minería CarlosPeruana Reátegui en América latina 21 21 Calculo de la potencia de una perforadora Roto-Percusiva Se debe calcula la energía cinética que es una función de la presión del fluido, el área del pistón y la longitud de carrera: Ec= ρm* Ap * Ip Donde; ρm Presión de fluido dentro del cilindro (30% a 40% menor que la presión de trabajo nominal o del compresor) Ap Área de la cara del pistón lp Carrera del pistón Ng 1/s o 1 hz La potencia de impacto del martillo o perforadora es: Pi = Ec * ng Msc. Carlos Reátegui Ordoñez www.peruminalati.com Minería Peruana en América latina 22 22 La rotación, que se produce después de cada golpe o percusión, tiene la finalidad de girar la broca con el propósito de que ésta actúe en distintos puntos en el fondo del barreno. La velocidad de rotación esta en función al tipo de roca y al tipo de broca que se utiliza. Ejemplo (brocas de 51mm a 89mm)  Cuando la brocas son de tipo pastilla los rpm están entre 80- 150 y se produce un giro de 10- 20°  Cuando son brocas de botones los rpm están entre 40-60 y se produce un giro de 5- 7° Msc. Carlos Reátegui Ordoñez www.peruminalati.com Minería Peruana en América latina 23 23 Msc. Carlos Reátegui Ordoñez www.peruminalati.com Minería Peruana en América latina 24 24 El empuje es necesario para que la broca siempre esté en contacto con la superficie de perforación, la falta o exceso de empuje produce los siguiente efectos. Mayor consumo Barrenos. Mayor Gasto de brocas Vibración Calentamiento de barreno. Desviación de taladros Msc. Carlos Reátegui Ordoñez www.peruminalati.com Minería Peruana en América latina 25 25 El barrido o soplado de barrenos se hace con el fin de evacuar los detritus y mantener siempre libre el fondo de taladro. Este se puede hacer con aire o agua Si el barrido es incorrecto :  Mayor consumo de energía  Atascos de la barra  Desgaste prematuro varillaje Msc. Carlos Reátegui Ordoñez www.peruminalati.com Minería Peruana en América latina 26 26 Para hallar el caudal de barrido se usa las siguientes fórmulas: 𝝏𝒓 𝒗𝒂 = 𝟗. 𝟓𝟓 ∗ 𝝏𝒓+𝟏 ∗ 𝒅𝒑𝟎.𝟔 𝑫𝟐 +𝒅𝟐 𝑸 = 𝒗𝒂 ∗ 𝟏. 𝟐𝟕 Donde: va = velocidad ascencional (m/s) Q = caudal (m3/min) D = diámetro broca (m) d = diámetro barreno(m) dr = densidad de la roca (gr/cm3) dp= diámetro de detrito (mm) Msc. Carlos Reátegui Ordoñez www.peruminalati.com Minería Peruana en América latina 27 27 Ejercicio Calcular la Energía cinética (Ec) y Potencia (Pi) de una perforadora áulica que tiene las siguientes características: Presión de trabajo (ρm) = 200 bar Carrera del pistón (Ip) = 500 mm Diámetro del pistón (Øp) = 60 mm Solución: Ec= ρm* Ap * Ip Para solucionar éste problema debemos convertir ρm de bar a Kg-f/m², esto porque lp y Øp los expresamos en metros. Msc. Carlos Reátegui Ordoñez www.peruminalati.com Minería Peruana en América latina 28 28 1 bar = 10 197.16 kg-f/m² 200 bares = 2 039 432.5 kg-f/m² Luego hallamos el área del piston 60 Ap = 𝝅𝒓𝟐 = 3.1416 ∗ ( Solo )²= 2827 mm² 2 el 65% de la presión se convierte en trabajo efectivo el resto se pierde por fricción Remplazamos en la formula : Ec = (2 039432.5 kg-f/m² * 0.65) * 0.002827 m² * 0.80 m= 2 298.50 kgf- m Hallamos la energía o potencia de impacto (Pi) en KW Si, 1 kgf-m = 0.009806 KW Ec = Pi *1/s =18.38 KW Msc. Carlos Reátegui Ordoñez www.peruminalati.com Minería Peruana en América latina 29 29 Velocidad de Penetración La velocidad de penetración en roca, es el mejor indicador del desempeño de la perforación y que depende de muchos factores externos como: • Propiedades físicas de las rocas Características • Distribución de geológicas tensiones • Estructura interna de la roca. • Mecanización de la perforación • Potencia de la Características de perforadora perforación • Longitud y Diámetro del taladro • Habilidad del perforista Msc. Carlos Reátegui Ordoñez www.peruminalati.com Minería Peruana en América latina 30 30 Estos factores hacen que el cálculo de la velocidad de perforación sea complicado. Todos los fabricantes de perforadora elaboran ábacos para poder tener una aproximación a la velocidad de penetración con ciertos supuestos geológicos. También se han planteado fórmulas empíricas, éstas generalmente se usan para el diseño y requerimiento de perforadoras. Msc. Carlos Reátegui Ordoñez www.peruminalati.com Minería Peruana en América latina 31 31 Velocidad de perforación para perforadoras Rotación Percusión Propiedades geológicas 30 KW 40 KW Propiedades de la perforadora Msc. Carlos Reátegui Ordoñez www.peruminalati.com Minería Peruana en América latina 32 32 La fórmula empírica para hallar la velocidad de penetración en perforadoras R-P es: 𝑷𝒊 VP =𝟑𝟏 ∗ (𝑫𝟏.𝟒 ) Donde : Pi potencia impacto en KW D diámetro de taladro en mm Msc. Carlos Reátegui Ordoñez www.peruminalati.com Minería Peruana en América latina 33 33 Ejercicio Calcular la velocidad de penetración en roca dura y suave de un martillo hidráulico que tiene las siguientes características (considerar que la potencia efectiva de impacto es el 65%): Presión de trabajo alcanzada (ρm) = 210 bar para roca suave Presión de trabajo alcanzada (ρm) = 2500 bar para roca dura Carrera del pistón (Ip) = 500 mm Diámetro del pistón (Øp) = 40 mm Diámetros de la broca = 45 mm a 64 mm Solucion: Ec=Pi= ρm* Ap * Ip Msc. Carlos Reátegui Ordoñez www.peruminalati.com Minería Peruana en América latina 34 34 Roca suave Convertimos presión a kgf/m² = 200 bar * 10 197.16 = 2 141 404 kgf/m² Determinamos el área =Ap = 𝜋𝑟 2 = 1 256 mm² = 0.001256 m² Remplazamos en Ec. Ec = (2 141 404 kgf/m² * 0.65) * 0.001256m² * 0.500 m = 874.77 kgf.m Convertimos esta energía cinética por segundo a KW si, 1 kgf.m = 0.009806 KN.m847.77*0.00980 6 = 8.64 KN.m = 8620 N.m *1/s = 8.62KW Pi = 9 KW. Msc. Carlos Reátegui Ordoñez www.peruminalati.com Minería Peruana en América latina 35 35 Roca Dura Convertimos presión a kg-f/m²= 250 bar * 10 197.16 = 2 549 250 kg-f/m² Hallamos el área del pistón Ap = 𝐴 = 𝜋𝑟 2 = 1 255 mm² = 0.001256 m² Remplazamos en Ec. Ec = (2 549 250kg-f/m² * 0.65) * 0.001256m² * 0.400 m = 1 041 kg-f .m Convertimos esta energía cinética por segundo a Kw 1 Kkgf-m = 0.009806 KN.m  1 041 * 0.009806 = 10.27 KN.m = 10270 N.m * 1/s = 10.27 KW Ec = Pi = 10 KW Msc. Carlos Reátegui Ordoñez www.peruminalati.com Minería Peruana en América latina 36 36 Remplazamos los valores en la formula y construimos la gráfica para cada diámetro de broca: 𝑷𝒊 VP =𝟑𝟏 ∗ ( ) 𝑫𝟏.𝟒 Msc. Carlos Reátegui Ordoñez www.peruminalati.com Minería Peruana en América latina 37 37 Perforación en preparación y desarrollo www.peruminalati.com Minería Peruana en América latina 38 38 Métodos de perforación en avance o desarrollo La necesidad operativa de incrementar las secciones, velocidad de producción e incremento de diámetros llevaron a que se mecanice la perforación, es decir, a que se introduzcan perforadoras montadas sobre vehículos o sistemas de perforación Los sistemas de montaje de perforadoras en minería subterránea están directamente relacionados con los usos y necesidades de perforación. Msc. Carlos Reátegui Ordoñez www.peruminalati.com Minería Peruana en América latina 39 39 Sistema de Montaje de Perforadoras Móviles Fijos Sobre Ruedas Sobre Orugas Sobre Plataformas Neumáticos Montajes Especiales Rieles Msc. Carlos Reátegui Ordoñez www.peruminalati.com Minería Peruana en América latina 40 40 Clasificación de Perforadoras en función a su uso • Perforación horizontal o inclinada Perforadoras ligeras • Perforación vertical hacia arriba • Perforación vertical hacia abajo • Perforación de frontones y túneles Perforadoras de avance • Sistemas de perforación de piques y o desarrollo chimeneas (Raise Boring, Blind hole, Alimak) • Perforación de tajos horizontales Perforadoras de • Perforadoras de tajos verticales producción • Perforadoras radiales • Perforadoras taladros largos (DTH) • Empernadoras Perforadoras para • Perforadoras continuas de túneles trabajos específicos • Perforadoras diamantinas Msc. Carlos Reátegui Ordoñez www.peruminalati.com Minería Peruana en América latina 41 41 Perforadoras livianas JACK HAMMER JACK LEG STOPER www.peruminalati.com Msc.Minería CarlosPeruana Reátegui en América latina 42 42 Jack Hammer Utilizada para la perforación vertical o inclinada hacia abajo. Avance mediante el peso propio de la perforadora. • consumo de aire: 50 – 100 L/S • Diámetros de perforación: 22 – 45 MM • longitudes: 400 – 640 MM • Peso: 17kg a 23 kg • Frecuencia: 2040 a 2100 golpes por minuto • Rotación: 130 a 170 rpm Msc. Carlos Reátegui Ordoñez www.peruminalati.com Minería Peruana en América latina 43 43 Jackleg Perforadora con pata de avance que puede ser usada para realizar taladros horizontales e inclinados, se usa mayormente para la construcción de galerías, subniveles, rampas www.peruminalati.com Msc.Minería CarlosPeruana Reátegui en América latina 44 44 • Especificaciones Longitud de la perforadora 686.00 mm Peso de la perforadora 33.00 kg Carrera del pistón 73.25 mm Carrera útil del pistón 66.70 mm Frecuencia de impacto 2250 golpes/min Peso de la Pata 15.00 kg Carrera de la pata de avance 270.00 mm Ø interior del cilindro de avance 67.00 mm Consumo de aire (620 kPa/90 psi) 4.90 m3 Msc. Carlos Reátegui Ordoñez www.peruminalati.com Minería Peruana en América latina 45 45 Stopper Perforadora que se emplea para la construcción de chimeneas y tajeo en labores de explotación (perforación vertical hacia arriba). Msc. Carlos Reátegui Ordoñez www.peruminalati.com Minería Peruana en América latina 46 46 • Especificaciones Diámetro del cilindro 79.40 mm Carrera del pistón 73.25 mm Carrera útil del pistón 66.70 mm Frecuencia de impacto 2250 golpes/min Longitud de la perforadora 1549 mm Peso incluyendo la pata de avance 40.80 kg Diámetro interior del cilindro avance 69.80 mm Consumo de aire (620 kPa/90 psi) 4.90 m3 Msc. Carlos Reátegui Ordoñez www.peruminalati.com Minería Peruana en América latina 47 47 Tipos de perforadora avance y desarrollo JUMBO RAISE BORING ALIMAK BLIND HOLE Msc. Carlos Reátegui Ordoñez www.peruminalati.com Minería Peruana en América latina 48 48 JUMBOS Son vehículos donde se colocan 1 o mas perforadoras hidráulicas que pueden ser operadas por una sola persona en la cabina o a control remoto. Estos están diseñados para perforar horizontalmente tanto en frontones como en tajeo. El accionamiento de las bombas hidráulicas de las perforadoras puede ser mediante energía eléctrica o generada por un motor diesel. www.peruminalati.com Msc.Minería CarlosPeruana Reátegui en América latina 49 49 Pueden estar montados sobre rieles o sobre ruedas. La sección de trabajo va desde los 6 a 210 metros cuadrados dependiendo de la cantidad de perforadoras instaladas sobre la unidad móvil. Msc. Carlos Reátegui Ordoñez www.peruminalati.com Minería Peruana en América latina 50 50 Capacidad de excavación con múltiples perforadoras Msc. Carlos Reátegui Ordoñez www.peruminalati.com Minería Peruana en América latina 51 51 Largo del brazo Longitud del barreno altura Longitud del Jumbo Msc. Carlos Reátegui Ordoñez www.peruminalati.com Minería Peruana en América latina 52 52 www.peruminalati.com Msc.Minería CarlosPeruana Reátegui en América latina 53 53 Jumbos para túneles: Son máquinas de mayores dimensiones que están equipadas con varias perforadoras hidráulicas, además suelen ser articuladas, con los que se logra mayor movilidad dentro del túnel www.peruminalati.com Msc.Minería CarlosPeruana Reátegui en América latina 54 54 Msc. Carlos Reátegui Ordoñez www.peruminalati.com Minería Peruana en América latina 55 55 www.peruminalati.com Msc.Minería CarlosPeruana Reátegui en América latina 56 56 Jumbos de bajo perfil Estas maquinas son de menor altura que los convencionales y se usan en labores donde no se pueden excavar secciones mayores a 20 m2 www.peruminalati.com Msc.Minería CarlosPeruana Reátegui en América latina 57 57 Msc. Carlos Reátegui Ordoñez www.peruminalati.com Minería Peruana en América latina 58 58 Diseños de perforación en frentes Los diseños de perforación en frente y en banqueo son diferentes, analizaremos secuencialmente cada diseño Un diseño básico para avances horizontales es el método de cuadrados y rombos inscritos, con arranque de con corte quemado en rombo. En este método los taladros se distribuyen en forma concéntrica, con los taladros de corte en la parte central. Los taladros, de acuerdo a la forma de salida al momento de detonación, se denominan: Msc. Carlos Reátegui Ordoñez www.peruminalati.com Minería Peruana en América latina 59 59 Corona ayudas arranque cuadradores Arrastre Msc. Carlos Reátegui Ordoñez www.peruminalati.com Minería Peruana en América latina 60 60 1. Arranques : son los perforados en el centro de la labor, que en orden se salida son disparados primero. Por lo general contienen entre 30% a 50% mas de carga que los otros taladros. 2. Ayudas : son los que rodean a los arranques y forman las salidas hacia la cavidad inicial, de acuerdo a la dimensión del frontón su numero varia, se pueden colocar hasta 3 filas , la 2da y 3ra fila se denomina taladros de destrozo y salen en un tiempo diferente a la 1ra fila. Msc. Carlos Reátegui Ordoñez www.peruminalati.com Minería Peruana en América latina 61 61 3. Cuadradores : Son los taladros laterales (hastiales) 4. Corona o Alzas: son los que forman el techo o bóveda. 5. Taladros de arrastre o Piso : son los que corresponden al piso de la labor o galería, son disparados al final de la ronda. Msc. Carlos Reátegui Ordoñez www.peruminalati.com Minería Peruana en América latina 62 62 El numero de taladros en un frontón depende entre otras consideraciones de los siguientes factores: 1. Tipo de Roca 2. Calidad de roca 3. Fragmentación que se desea 4. Diámetro de taladro 5. Tipo de explosivos Msc. Carlos Reátegui Ordoñez www.peruminalati.com Minería Peruana en América latina 63 63 Perforación en labores Preparación y desarrollo Las labores horizontales son: Túneles Galerías Cruceros Rampas, etc. La característica principal de estas labores es que solo tienen una cara libre (el frontón), entonces las técnicas de perforación se deben adecuar a esta limitante. Msc. Carlos Reátegui Ordoñez www.peruminalati.com Minería Peruana en América latina 64 64 Otro problema cuando se perfora taladros con una sola cara libre es que debido a la longitud en relación con la relativamente pequeña sección transversal de la labor, los taladros (hoyos) pueden ser perforados en forma perpendicular a la cara libre (a lo mucho una pequeña inclinación), esto limita el arranque de la roca. Se subsana creando una cara libre (corte o arranque), perforando algunos taladros que se disparan primero o no se cargan (vacíos) Msc. Carlos Reátegui Ordoñez www.peruminalati.com Minería Peruana en América latina 65 65 Formación de la cara libre y secuncia de salida en frontones Msc. Carlos Reátegui Ordoñez www.peruminalati.com Minería Peruana en América latina 66 66 Una aproximación al numero de taladros por perforar en un frente o frontón se obtiene con la siguiente formula: #𝑻𝒂𝒍 = 𝑨 ∗ 𝑯 ∗ 𝟏𝟎 Donde A= ancho H = altura. Msc. Carlos Reátegui Ordoñez www.peruminalati.com Minería Peruana en América latina 67 67 La formula mas aproximada es considerando el explosivo y la roca: 𝑃 # 𝑇𝑎𝑙 = + (𝑐 ∗ 𝑆) 𝑑𝑡 Donde: P es el perímetro de la sección 𝑃 = 𝐴 ∗ 4 dt distancia entre taladros de la periferia c factor de carga S sección en m2 Msc. Carlos Reátegui Ordoñez www.peruminalati.com Minería Peruana en América latina 68 68 Los valores para dt en metros y c se ven en la siguiente tabla: Tipo de roca dt (m) c Tenaz o dura 0,50 – 0,55 2,0 intermedia 0,60 – 0,65 1,5 friables 0,70 – 0,75 1,0 www.peruminalati.com Msc.Minería CarlosPeruana Reátegui en América latina 69 69 La distancia entre taladros depende del numero y el área del frente a perforar, se puede usar los siguientes valores distancia(cm) Arranques 15 - 30 Ayudas 60 - 90 cuadradores 50 - 70 Msc. Carlos Reátegui Ordoñez www.peruminalati.com Minería Peruana en América latina 70 70 Longitud de taladro La longitud de los taladros están básicamente determinados por el tipo de arranque escogido y por las características de la perforadora. En cortes “quemados” se puede perforar entre 2 y 3 metros, En cortes en “V” de 1 a 2. Una formula empírica para los cortes en cuña o en V es 𝑳 = 𝑺𝟎.𝟓 ∗ 𝟎. 𝟓 Donde S es la sección en metros cuadrados Msc. Carlos Reátegui Ordoñez www.peruminalati.com Minería Peruana en América latina 71 71 Ejemplo aplicación Determinar la longitud y numero de taladros del frontón para las labores horizontales necesarias en la preparación y desarrollo para una sección de 4 m x 4 m. Suponemos que la roca en estéril es de tipo II y en mineral de tipo III de acuerdo a la clasificación que se muestra en el cuadro: www.peruminalati.com Msc.Minería CarlosPeruana Reátegui en América latina 72 72 Solución: La forma mas rápida es aplicando la formula: #𝑇𝑎𝑙 = 𝐴 ∗ 𝐻 ∗ 10 #𝑇𝑎𝑙 = 4 ∗ 4 ∗ 10 = 40 taladros. Sin embargo para ser mas precisos aplicamos la formula 𝑃 # 𝑇𝑎𝑙 = + (𝑐 ∗ 𝑆) 𝑑𝑡 𝑃 = 4 ∗4=8 Msc. Carlos Reátegui Ordoñez www.peruminalati.com Minería Peruana en América latina 73 73 Entonces 8 # 𝑇𝑎𝑙 𝑤𝑎𝑠𝑡𝑒 = + (2 ∗ 16) 0.50 # 𝑇𝑎𝑙 𝑤𝑎𝑠𝑡𝑒 = 48 taladros 8 # 𝑇𝑎𝑙 𝑜𝑟𝑒 = + (1.5 ∗ 16) 0.60 # 𝑇𝑎𝑙 𝑜𝑟𝑒 = 38 𝑡𝑎𝑙𝑎𝑑𝑟𝑜𝑠 Msc. Carlos Reátegui Ordoñez www.peruminalati.com Minería Peruana en América latina 74 74 Perforación en labores verticales La diferencia con las excavaciones horizontales son que estas se realizan en espacios mas pequeños por tanto existen mayores complicaciones para perforar. Actualmente se han desarrollado múltiples técnicas para construir labores verticales, a esto se suma el desarrollo de perforadoras especiales para esta labor, esto facilita mucho la perforación. Msc. Carlos Reátegui Ordoñez www.peruminalati.com Minería Peruana en América latina 75 75 Mostramos algunos trazos de perforación usados para labores horizontales CHIMENEAS Msc. Carlos Reátegui Ordoñez www.peruminalati.com Minería Peruana en América latina 76 76 PIQUES Msc. Carlos Reátegui Ordoñez www.peruminalati.com Minería Peruana en América latina 77 77 • PIQUES CON CORTE ANGULAR Msc. Carlos Reátegui Ordoñez www.peruminalati.com Minería Peruana en América latina 78 78 Raise Boring Es un procedimiento constructivo para la ejecución mecanizada de piques o chimeneas entre dos niveles dentro de una mina o en un proyecto de ingeniería civil. El procedimiento, desarrollado en la década de los 50 en Estados Unidos, consiste básicamente en perforar un barreno piloto y luego ensanchar la perforación hacia arriba mediante una cabeza escariadora. Msc. Carlos Reátegui Ordoñez www.peruminalati.com Minería Peruana en América latina 79 79 Sistemas constructivos con perforación Msc. Carlos Reátegui Ordoñez www.peruminalati.com Minería Peruana en América latina 80 80 Se perfora con diámetros habituales entre 2 y 3 m, a unas profundidades de 100 a 200 m, aunque se han llegado a 6 m de diámetro y más de 1000 m de profundidad. Características de operación Rendimientos • Diámetro piloto desde 121/4 “ a • Nominal 12 – 20 m/día. 15”. • Diámetro chimenea desde 1.5 a • Operacional 4 -6 m/turno 6.0 m. (depende de la roca) • Empuje escariado 1920 kN. Msc. Carlos Reátegui Ordoñez www.peruminalati.com Minería Peruana en América latina 81 81 Entre las ventajas de este sistema o Alta seguridad y buenas condiciones de trabajo o Productividad mayor que con con explosivos (por ejemplo, método VCR o Alimak), o El perfil liso de las paredes, la sobre excavación inexistente o Posibilidad de realizar excavaciones inclinadas. Msc. Carlos Reátegui Ordoñez www.peruminalati.com Minería Peruana en América latina 82 82 En cuanto a los inconvenientes, o Inversión elevada o El costo de excavación unitario es alto o Poca flexibilidad en dimensiones y cambios de dirección. o Dificultades en rocas en malas condiciones y la necesidad de personal especializado. Msc. Carlos Reátegui Ordoñez www.peruminalati.com Minería Peruana en América latina 83 83 www.peruminalati.com Msc.Minería CarlosPeruana Reátegui en América latina 84 84 Blind Hole Este método consiste en el uso de máquinas electrohidráulicas para la excavación de chimeneas mineras en forma ascendente. Lo que se hace para la realización de las chimeneas es perforar el tiro guía y se realiza el ensanchamiento de la chimenea al diámetro que se necesite. El material excavado cae por gravedad al nivel de la máquina y será guiado por un colector para prevenir riesgos. Msc. Carlos Reátegui Ordoñez www.peruminalati.com Minería Peruana en América latina 85 85 www.peruminalati.com Msc.Minería CarlosPeruana Reátegui en América latina 86 86 El empuje se obtiene de los sistemas hidráulicos de bombas de alta presión y la rotación de un motor eléctrico de unos 250 HP que va con la transmisión inmediatamente bajo el escariador. Para alcanzar la altura de excavación se adicionan en el cuerpo de la máquina, a nivel de piso barras especiales, estabilizadas, que permiten ir avanzando en altura con el desarrollo de la chimenea. www.peruminalati.com Msc.Minería CarlosPeruana Reátegui en América latina 87 87 Msc. Carlos Reátegui Ordoñez www.peruminalati.com Minería Peruana en América latina 88 88 El equipo perforador de la maquina contiene tres elementos principales: • Set de barras: Está compuesto por tubos de perforación y estabilizadores, ambos construidos con acero fundido. Las barras poseen centros huecos que permiten que un fluido (por lo general agua), sea encaminado desde la maquina a la broca piloto para remover la roca triturada durante la operación. El estabilizador tiene como función disminuir al mínimo la desviación del orificio piloto y así mantener el diámetro total del orificio piloto. Msc. Carlos Reátegui Ordoñez www.peruminalati.com Minería Peruana en América latina 89 89 • Cortador de rocas: Está compuesto por las unidades de brocas tricónicas. que tienen la función de cortar la roca mediante compresión la cual es ejercida desde el set de barras. • El tricono guía. Está compuesto por un conjunto de tres brocas pequeñas que están unidos en una misma barra cuya función es realizar el orificio piloto de la perforación www.peruminalati.com Minería Peruana en América latina 90 90 Tricono guía Cortador de Rocas Set de barras Msc. Carlos Reátegui Ordoñez www.peruminalati.com Minería Peruana en América latina 91 91 La excavación de chimeneas con equipos Blind Hole se realiza siguiendo rigurosos procedimientos de trabajo y como la operación de los equipos se realiza a distancia, desde un panel de control, lo transforma en un método altamente seguro, ya que el personal siempre estará fuera de la línea de excavación. www.peruminalati.com Msc.Minería CarlosPeruana Reátegui en América latina 92 92 Con este método se perfora chimeneas desde 0,5 m hasta 1.5 m. Características de operación Rendimientos • Diámetro piloto desde 9 a • Nominal 7 m/día. 97/8 ”. • Diámetro chimenea desde • Operacional 0,49 m/hora (9 0.6 a 1,5 m. m/día). • Empuje escariado 1285 kN. www.peruminalati.com Msc.Minería CarlosPeruana Reátegui en América latina 93 93 Sistema ALIMAK Se emplea, desde 1957, en la perforación de chimeneas donde no es posible el acceso superior necesitando un nivel de trabajo en el subsuelo. Es un método flexible y económico. Consta de los siguientes elementos: • jaula • plataforma de trabajo • motores de accionamiento • carril guía y elementos auxiliares. www.peruminalati.com Msc.Minería CarlosPeruana Reátegui en América latina 94 94 La elevación de la plataforma se realiza a través, de un carril guía curvado empleando motores de aire comprimido, eléctricos o diesel. La fijación del carril a la roca se lleva a cabo con pernos de anclaje, y tanto las tuberías de aire como de agua necesarias para la perforación, ventilación y el riego se sitúan en el lado interno del carril guía para su protección. Msc. Carlos Reátegui Ordoñez www.peruminalati.com Minería Peruana en América latina 95 95 Las fases en la construcción de la chimenea son las siguientes: 1. perforación y carga de los barrenos (operación realizada con perforadora neumática) 2. descenso de la plataforma y voladura (cada vez que hay una voladura, hay que retirar la plataforma) 3. ventilación y riego 4. elevación de la plataforma y “desatar” el techo Msc. Carlos Reátegui Ordoñez www.peruminalati.com Minería Peruana en América latina 96 96 www.peruminalati.com Msc.Minería CarlosPeruana Reátegui en América latina 97 97 Malla de Perforación y Voladura en frentes El diseño de la malla es crítica en los resultados de la voladura, esta malla se realiza para colocar espacialmente todos los taladros de tal manera que la roca sea fragmentada adecuadamente por el explosivos colocado en cada hoyo. El diseño de mallas en minería superficial y subterráneas difieren básicamente por el método de perforación y existen muchas formulas empíricas así como modelos matemáticos. www.peruminalati.com Msc.Minería CarlosPeruana Reátegui en América latina 98 98 Diseño de mallas para labores con un solo frente: La única cara libre en voladura de túneles, piques o chimeneas viene a ser el frente, por esta razón la rotura de la roca se realizará con un gran confinamiento. El burden y espaciamiento son cortos, especialmente en el área del arranque. Msc. Carlos Reátegui Ordoñez www.peruminalati.com Minería Peruana en América latina 99 99 Calculo del burden del arranque 1. Burden estimado del taladro de alivio al primer taladro de arranque Msc. Carlos Reátegui Ordoñez www.peruminalati.com Minería Peruana en América latina 10 100 0 La geometría de un corte de cuatro secciones con taladros paralelos. (todos los diámetros se expresan en metros) Sección del corte Burden Lado sección 1° B1 = 1.5 * D2 B1 * √2 2° B2 = B1 *√ 2 1.5 *B2 *√2 3° B3 = 1.5 *B2 *√2 1.5 *B3 *√2 4° B4 = 1.5 *B3 *√2 1.5 *B4 *√2 Msc. Carlos Reátegui Ordoñez www.peruminalati.com Minería Peruana en América latina 10 101 1 La concentración lineal de carga se calcula a partir de la siguiente expresión: Dónde: q = Concentración lineal de carga (kg/m) D1= ∅1 = Diámetro de perforación (m) D2= ∅2 = Diámetro del taladro vacío (m) B1= B = Burden c = Constante de roca ( c 0.45 ) RWSANFO = Potencia relativa en peso del explosivo referida al ANFO Msc. Carlos Reátegui Ordoñez www.peruminalati.com Minería Peruana en América latina 10 102 2 Para calcular el resto de las secciones se considera que ya existe unos huecos rectangulares de anchura “Ah” y que se conocen las concentraciones lineales de carga “q1” el valor del burden se calculará a partir de: Msc. Carlos Reátegui Ordoñez www.peruminalati.com Minería Peruana en América latina 10 103 3 Cuando existe un error de perforación tal y como se muestra en la figura la superficie libre “Ah” difiere de la distancia “ A’ h” en la primera sección, por lo que: Msc. Carlos Reátegui Ordoñez www.peruminalati.com Minería Peruana en América latina 10 104 4 Y sustituyendo este valor en la ecuación anterior resulta: Diseño de arrastres Según Carlos López Jimeno/Emilio López Jimeno, (2003), el burden de los taladros de arrastre dispuestos en filas se calcula, básicamente con la misma fórmula que se emplea en las voladuras de banco, considerando que la altura de esta última es igual al avance del disparo. www.peruminalati.com Msc.Minería CarlosPeruana Reátegui en América latina 10 105 5 Dónde: f = Factor de fijación, generalmente se toma 1.45 para tener en cuenta el efecto gravitacional y el tiempo de retardo entre taladros. S/B =Relación entre el espaciamiento y el burden que se suele tomar = 1. C = Constante de roca corregida C = c + 0.05 para burden ≥ 1.4 m C = c + 0.07/B para burden < 1.4 m www.peruminalati.com Msc.Minería CarlosPeruana Reátegui en América latina 10 106 6 Perforación y Voladura en túneles de gran dimensión Cuando se requiere construir túneles de mayor dimensión se puede usar el modelo de Holmerg para el calculo de los parámetros Según el modelo se debe iniciar la voladura en un corte que no necesariamente es en la parte central del area y llos siguientes taladros salen de acuerdo a la denominación mostrada en la fig www.peruminalati.com Minería Peruana en América latina 10 107 7 www.peruminalati.com Minería Peruana en América latina 10 108 8 Corte o arranque Actualmente se usan cortes de tiros paralelos debido a que los grandes equipos de perforación tienen una alto rendimiento en este tipo de perforación de taladros El corte se puede colocar en cualquier posición en la cara del túnel, pero su ubicación influye en el desplazamiento, el consumo del explosivo y en general en el número de pozos en la frente. www.peruminalati.com Minería Peruana en América latina 10 109 9 En los cortes también se usan taladros de alivio, el numero varia de uno a varios, dependiendo de la sección del tunel. Para calcular el diámetro (D) de los taladros de alivio o vacíos, si se usan varios la formula es: 𝐷 = ø√𝑛 Donde ø es el diámetro de taladro cargado n el numero de taladros vacíos www.peruminalati.com Minería Peruana en América latina 11 110 0 Tipos de arranques mas usados www.peruminalati.com Minería Peruana en América latina 11 111 1 Uno de los parámetros más importantes para un buen avance del disparo es el diámetro de el taladro de alivio, mientras más grande es, más largo se puede perforar tiros y esperar un avance mayor. Según Holmberg, se puede utilizar la siguiente fórmula para determinar el largo de la perforación en función del diámetro del taladro vacío: www.peruminalati.com Minería Peruana en América latina 11 112 2 donde φ está en metros; y el avance se puede calcular por la abaco www.peruminalati.com Minería Peruana en América latina 11 113 3 Modelo de Holmerg ∅ = Diámetro del taladro (m) PoD =Presión de detonación del explosivo (kg/cm2) 𝜎𝑟 =Resistencia a la compresión de la roca (kg/cm2) Ae = Área de excavación (m) Fc =Factor de carga (kg/TM) Fs = Factor de seguridad RQD Msc. Carlos Reátegui Ordoñez www.peruminalati.com Minería Peruana en América latina 11 114 4 www.peruminalati.com Msc.Minería CarlosPeruana Reátegui en América latina 11 115 5 Secuencia de Salida Una vez que el arranque o corte se ha disparado, los tiros del resto del túnel se deben disparar hasta que se logre el perímetro deseado. El factor limitante es no “acoplar” taladros y controlar que estos tengan un alivio adecuado para la formación de caras libres. La secuencia debe responder al orden de salidas mostradas en la figura siguiente (es regresivo entonces el 1 es el último en detonar) www.peruminalati.com Minería Peruana en América latina 11 116 6 www.peruminalati.com Minería Peruana en América latina 11 117 7 El disparo debe ser diseñado para que cada pozo tenga una rotura completa. El ángulo de rotura es menor en el área de la corte o arranque, aproximadamente 50°. En el área de arranque el diseño de la secuencia de salida debe ser tal que el ángulo de quiebre no sea menor de 90°. www.peruminalati.com Minería Peruana en América latina 11 118 8 Se usan tiempo de retardo lo suficientemente largo entre los taladros La roca se mueve a una velocidad de 40 a 60 metros por segundo. Un taladro del arranque perforado a 4 m de profundidad debería así requerir un tiempo de retardo de 60 a 100 ms para ser limpiamente volado. En el arranque se usan intervalos de tiempos de retardo de 50 o 75 ms. www.peruminalati.com Minería Peruana en América latina 11 119 9 En el primer cuadrante del núcleo (5) sólo debería ser usado un detonador de cada retardo. En los siguientes 2 cuadrantes pueden ser usarse dos de cada retardo. En el núcleo, el tiempo de retardo debe ser lo suficientemente extenso para el movimiento de la roca. El tiempo de retardo es normalmente de 200 a 600 ms. www.peruminalati.com Minería Peruana en América latina 12 120 0 Para los taladros de contorno la dispersión en retardo (entre taladros) debería ser lo más pequeña posible para obtener un buen efecto de voladura controlada. El techo debería ser volado con el mismo número de intervalo, normalmente el segundo más alto de las series. Las cajas también son tronadas con el mismo número de período pero con un retardo menor que el del techo www.peruminalati.com Minería Peruana en América latina 12 121 1 www.peruminalati.com Minería Peruana en América latina 12 122 2 www.peruminalati.com Minería Peruana en América latina 12 123 3 Perforación en producción www.peruminalati.com Minería Peruana en América latina 12 124 4 Tipos de perforadora Producción Perforadoras Horizontales Perforadoras Radiales Perforadoras Taladros Largos. Msc. Carlos Reátegui Ordoñez www.peruminalati.com Minería Peruana en América latina 12 125 5 Perforadoras de Producción La perforación de producción esta ligada al método de explotación del yacimiento. Los equipos y el grado de mecanización de estos están en función directa al diseño geométrico de las labores de extracción de los minerales. En los yacimientos estrechos (vetas), se usan perforadoras manuales, en los tajos donde el banqueo se hace perforando horizontalmente se usan Jumbos, en otros métodos donde las dimensiones del yacimiento lo permiten se usan perforadoras radiales, rock drill o perforadoras tipo DTH. Msc. Carlos Reátegui Ordoñez www.peruminalati.com Minería Peruana en América latina 12 126 6 Jumbos radiales Son perforadoras que pueden realizar taladros largos desde un galería en forma radial o paralela, algunas características básicas Para galerías pequeñas a medianas diámetros de perforación en el rango de 48 a 127 mm. Carruseles con capacidad de 17+1 barras para perforación mecanizada de hasta 32 m. www.peruminalati.com Msc.Minería CarlosPeruana Reátegui en América latina 12 127 7 Para galerías medianas a grandes en el rango de diámetros de perforación de 89 a 165 mm, adaptado para equipar martillos en fondo y carrusel con capacidad de 35+1 barras para perforación mecanizada de hasta 63 m. www.peruminalati.com Msc.Minería CarlosPeruana Reátegui en América latina 12 128 8 www.peruminalati.com Msc.Minería CarlosPeruana Reátegui en América latina 12 129 9 www.peruminalati.com Msc.Minería CarlosPeruana Reátegui en América latina 13 130 0 www.peruminalati.com Msc.Minería CarlosPeruana Reátegui en América latina 13 131 1 Perforadoras para taladros largos Son perforadoras montadas sobre orugas generalmente tipo rock drill (con martillos hidráulicos) o track drill (martillos neumáticos). Estas están diseñadas para perforar horizontal o con una leve inclinación (menor a 30°) en bancos hacia abajo. Se usan en producción y pueden tener sistema DTH o OTH Msc. Carlos Reátegui Ordoñez www.peruminalati.com Minería Peruana en América latina 13 132 2 Msc. Carlos Reátegui Ordoñez www.peruminalati.com Minería Peruana en América latina 13 133 3 Wagon drill Diseñada para perforar con martillo de fondo de 2”, 3” y 4”, en diametro de 2 ¾ “ (70 mm) hasta 5” (127 mm). www.peruminalati.com Msc.Minería CarlosPeruana Reátegui en América latina 13 134 4 Perforación en Producción La producción en todas las operaciones subterráneas se hacen en base al concepto de avance “en rodajas”. Básicamente un avance en rodajas consiste en perforar una o mas filas de taladros paralelamente y volarlos hacia la cara de alivio o cara libre. Msc. Carlos Reátegui Ordoñez www.peruminalati.com Minería Peruana en América latina 13 135 5 Perforación en Producción Se puede calificar la perforación en función a la longitud del taladro y método de explotación en: I. Taladros cortos II. Taladros Largos www.peruminalati.com Msc.Minería CarlosPeruana Reátegui en América latina 13 136 6 Tipos De Perforación: Tajeo con taladros cortos El tajeo ( cortes por rodajas) es el método para excavar en el mineral, este consiste en perforar de acuerdo a las necesidades para arrancar el mineral, se npueden realizar perforaciones: Verticales hacia arriba o abajo Msc. Carlos Reátegui Ordoñez www.peruminalati.com Minería Peruana en América latina 13 137 7 El sistema de gradas (stopings) consiste en una excavación subterránea para extracción de mineral de depósitos verticales o fuertemente inclinados y en tajadas sucesivas donde el mineral cae por gravedad. Esta voladura puede ser en gradas ascendentes y descendentes. El ancho y largo del avance de estos disparos depende de las condiciones de la roca y del ancho de la veta. En general los anchos varían de 1,18 a 1,5 m, el avance de 0,8 a 0,9 mts. y la altura de 2,4 a 3,6 mts. www.peruminalati.com Minería Peruana en América latina 13 138 8 Horizontales o inclinados Msc. Carlos Reátegui Ordoñez www.peruminalati.com Minería Peruana en América latina 13 139 9 Frente de Producción y voladura de rebaje Estas tipo de voladuras se efectúa con sistema de explotación de cámaras y pilares. En depósitos delgados de menos de 9 m, los frentes se realizan a la altura o grosor total del depósito y tan ancho como la estabilidad del material permita que el techo para los pilares sea sostenido sin problemas. Si el depósito es más mayor a 9 mts, los frentes se conducen en la parte superior, mientras que el remanente inferior del depósito se dispara con voladura en bancos. www.peruminalati.com Minería Peruana en América latina 14 140 0 Banqueo horizontal o Breasting Msc. Carlos Reátegui Ordoñez www.peruminalati.com Minería Peruana en América latina 14 141 1 www.peruminalati.com Msc.Minería CarlosPeruana Reátegui en América latina 14 142 2 Tipos de Perforación: Tajeo con Taladros Largos Con el mejoramiento de las perforadoras y accesorios se pueden perforar en ciertos yacimientos taladros largos ( hasta 76 m) y de mayor diámetro (51 -178 mm). La perforaciones pueden hacerse en bancos, en abanico o radialmente. También se pueden hacer perforaciones verticales u horizontales. www.peruminalati.com Msc.Minería CarlosPeruana Reátegui en América latina 14 143 3 Tiros Largos en Abanico y Anillos Se perforan radialmente, desde una galería de acceso en un plano paralelo a un espacio abierto; para esto se emplean perforadoras montadas sobre columnas, las cuales a partir de una sola posición, pueden perforar un abanico completo, es decir, no es necesario desplazar la máquina de un taladro a otro. Evidentemente esta solución presenta el inconveniente característico de los tiros en abanico: exceso de metros perforados en las cercanías del subnivel. www.peruminalati.com Minería Peruana en América latina 14 144 4 Con las máquinas actuales se puede perforar tiros de 30 a 35 metros hacia arriba y de 25 metros aproximadamente hacia abajo Esto que permite distanciar los subniveles hasta 50 metros en caso de sub-level stoping. En caso de sub-level caving, ésta separación es menor www.peruminalati.com Minería Peruana en América latina 14 145 5 Perforación en abanico y Radial Msc. Carlos Reátegui Ordoñez www.peruminalati.com Minería Peruana en América latina 14 146 6 El diagrama de disparo se determina en un principio, mediante cálculos teóricos y luego se va corrigiendo según los resultados de la práctica. Dependerá, como es natural, de las características mecánicas de la roca. Así pues, en rocas duras y homogéneas, la distancia entre 2 abanicos consecutivos (burden) es del orden de 1,2 y puede alcanzar hasta 2,5 a 3 metros para rocas muy blandas. www.peruminalati.com Minería Peruana en América latina 14 147 7 La separación en el fondo de los pozos de un mismo abanico varían entre 1,8 (rocas muy duras) a 4 metros (rocas muy blandas). Con el objeto de vencer más fácilmente el empotramiento, conviene en algunos casos, perforar los abanicos dándoles una cierta inclinación con respecto a la vertical (hasta 30°). www.peruminalati.com Minería Peruana en América latina 14 148 8 www.peruminalati.com Minería Peruana en América latina 14 149 9 Método de explotación y voladura www.peruminalati.com Minería Peruana en América latina 15 150 0 Perforación en método SHIRINKAGE Preparación y Desarrollos:  Galería de Transporte  Cruceros  ventanas de extracción  Piques  Chimeneas www.peruminalati.com Minería Peruana en América latina 15 151 1 Galería Galería de Crucer Extracc os: Cruceros extracciónión Jumbos JACK LEG O JUMBOS Jumbos HORIZONTALES Horizont horizont ales Preparación ales Jack Jack Leg leg Pique Al Raise Boring STOPPER oAlimakmak ALIMAK Piques Chimeneas www.peruminalati.com Minería Peruana en América latina 15 152 2 Galería Crucer TajeoExtracc os: Horizontal ión Jumbos JACK LEG Jumbos Horizont horizont ales Producción ales Jack Jack Leg leg Pique Al Raise Boring STOPPER Alimakmak Tajeo Vertical www.peruminalati.com Minería Peruana en América latina 15 153 3 Perforación en método CORTE Y RELLENO Preparación y Desarrollos:  Galería de Transporte  Cruceros  Rampa  Chimeneas www.peruminalati.com Minería Peruana en América latina 15 154 4 Galería Galería de Crucer Extracc os: Rampas extracciónión Jumbos JACK LEG O JUMBOS Jumbos HORIZONTALES Horizont horizont ales Preparación ales Jack Jack Leg leg Pique Al Raise Boring ALIMAK o Alimakmak JACK LEG Piques Chimeneas www.peruminalati.com Minería Peruana en América latina 15 155 5 Galería Crucer TajeoExtracc os: Horizontal ión JUMBOSJumbos JACK LEG oJumbos HORIZONTALES Horizont horizont ales Producción ales Jack Jack Leg leg Pique Al Raise Boring Alimakmak www.peruminalati.com Minería Peruana en América latina 15 156 6 Perforación en método CÁMARAS Y PILARES Preparación y Desarrollos:  Galería de Transporte  Rampa  Chimeneas  Piques www.peruminalati.com Minería Peruana en América latina 15 157 7 Galería Galería de Crucer Extracc os: Rampas extracciónión Jumbos JUMBOS JumbosHORIZONTALES Horizont horizont ales Preparación ales Jack Jack Leg leg Pique Al Raise Boring RAISE BORING Alimakmak Piques Chimeneas www.peruminalati.com Minería Peruana en América latina 15 158 8 Galería Crucer TajeoExtracc os: Horizontal ión Jumbos JUMBOS Jumbos HORIZONTALES Horizont horizont ales Producción ales Jack Jack Leg leg Pique Al ROCK DRILL ORaise Boring TRACK Alimakmak DRILL Tajeo Vertical abajo www.peruminalati.com Minería Peruana en América latina 15 159 9 Perforación en método HUNDIMIENTO POR SUB NIVELES Preparación y Desarrollos:  Galería de Transporte  Cruceros  Sub niveles  Rampa  Chimeneas www.peruminalati.com Minería Peruana en América latina 16 160 0 Galería Galería de Subniveles Crucer extracción Extracc os: Cruceros Rampasión Jumbos JUMBOS JumbosHORIZONTALES Horizont horizont ales Preparación ales Jack leg Jack Leg Pique Al Raise Boring RAISE BORING Alimakmak Piques Chimeneas www.peruminalati.com Minería Peruana en América latina 16 161 1 Galería Tajeo taladros En Abanico Crucer o Extracc os: largos ión radial Jumbos JUMBOS Jumbos RADIALES Horizont horizont ales Producción ales Jack Jack Leg leg Pique Al ROCK DRILL ORaise Boring TRACK DRILL Tajeo taladros Alimakmak Vertical hacia largos abajo www.peruminalati.com Minería Peruana en América latina 16 162 2 Perforación en método HUNDIMIENTO DE PANELES Preparación y Desarrollos:  Galería de Transporte  Ore Pass  Sub niveles  Chimeneas www.peruminalati.com Minería Peruana en América latina 16 163 3 Galería Galería de Crucer Extracc os: Subniveles extracciónión Jumbos JUMBOS Jumbos HORIZONTALES Horizont horizont ales Preparación ales Jack leg Jack Leg Pique Al Raise Boring RAISE BORING Alimakmak Ore pass Chimeneas www.peruminalati.com Minería Peruana en América latina 16 164 4 Galería Crucer vertical hacia TajeoExtracc os: ión arriba Jumbos JUMBOS Jumbos RADIALES Horizont horizont ales Producción ales Jack Jack Leg leg Pique Al ROCK DRILL ORaise Boring TRACK DRILL Alimakmak Vertical hacia Tajeo taladros abajo www.peruminalati.com Minería Peruana en América latina 16 165 5 Perforación en método HUNDIMIENTO DE BLOQUES Preparación y Desarrollos:  Rampas  Galería de Transporte  Sub niveles  Chimeneas  piques www.peruminalati.com Minería Peruana en América latina 16 166 6 Galería Galería de Crucer Extracc os: Subniveles extracciónión Jumbos JUMBOS Jumbos HORIZONTALE Horizont horizont ales Preparación ales Jack leg Jack Leg Pique Al Raise Boring RAISE BORING Alimakmak Ore pass Chimeneas www.peruminalati.com Minería Peruana en América latina 16 167 7 Galería Crucer TajeoExtracc os: Radiales ión Jumbos JUMBOS Jumbos RADIALES Horizont horizont ales Producción ales Jack Jack Leg leg Pique Raise Boring JUMBOSAlDE TALADROS Alimakmak LARGOS Tajeos en abanico www.peruminalati.com Minería Peruana en América latina 16 168 8 Diseño de mallas para producción (tajeos) La voladura con una configuración tipo banco se definen en general como aquellas donde la carga explosiva puede interactuar con respecto a dos caras libres en minería subterránea se presentan también situaciones con bancos horizontales o invertidos, como asimismo bancos sin empotramiento. www.peruminalati.com Msc.Minería CarlosPeruana Reátegui en América latina 16 169 9 Msc. Carlos Reátegui Ordoñez www.peruminalati.com Minería Peruana en América latina 17 170 0 Modelo matemático para determinar el burden en tajeos Langerford (Long Hole Blasting) 𝐷 𝐸 𝐵𝑚𝑎𝑥 = 33 (𝑑𝑐 ∗ 𝑃𝑅𝑃)/(𝑐 ∗ 𝑓 ∗ (𝐵 ) D = diámetro del taladro C = constante de roca 0,3 + 0,75 roca media 0,4 + 0,75 roca dura f = factor de fijación si taladro horizontal = 1 PRP = potencia relativa en peso de explosivo E/B = relación espacio sobre burden dc = densidad de carga del explosivo (gr/cm3) L = longitud de taladro. Msc. Carlos Reátegui Ordoñez www.peruminalati.com Minería Peruana en América latina 17 171 1 Este B max se corrige por desviación de taladros y error en emboquillamiento B= Bmax - 2D- 0.02 L Donde Bmax Burden maximo en metros D diametro en metros L longitu del taladro en metros www.peruminalati.com Minería Peruana en América latina 17 172 2 Modelo matemático para determinar el burden en tajeos Konya 2𝑑𝑒 𝐵(𝑚𝑒𝑡𝑟𝑜𝑠) = 0.012 ∗ 𝐷𝑒 𝑑𝑟 De = diámetro del explosivo mm de = densidad del explosivo (gr/cm3) dr = densidad de la roca (gr/cm3) E=B y el taco T= 0.7B Msc. Carlos Reátegui Ordoñez www.peruminalati.com Minería Peruana en América latina 17 173 3 Modelo Matemático para calcular el burden en taladros largos Utilizamos la formula basada en el Factor de carga para determinar el burden y espaciamiento 0,40 𝐶𝐸 = 𝐹𝐶 + 0,03 𝐿 + ( ) 𝐴𝑉 CE = consumo especifico de diseño en el fondo del taladro y un quinto de la longitud del mismo, en kg/m³ de explosivo FC = factor de carga base de la roca L = longitud del taladro AV = Ancho de avance vertical (% de avance con la voladura= 90%) Msc. Carlos Reátegui Ordoñez www.peruminalati.com Minería Peruana en América latina 17 174 4 • El factor de carga FC esta dado por: Tipo de roca Consumo especifico base , ce (kg/m³) Fisurada 0,60 Con juntas 0,55 Fracturada 0,50 Homogénea 0.45 Homogénea y dura 0,40 Homogénea y blanda 0,35 www.peruminalati.com Msc.Minería CarlosPeruana Reátegui en América latina 17 175 5 El esquema en el fondo (Ae) se calcular a partir de : (q es la carga lineal del taladro= 0.65 L) 𝐴𝑒 = 𝐸 ∗ 𝐵 = 𝑞/𝐶𝐸 0.65 𝐿 𝐴𝑒 = 𝐸 ∗ 𝐵 = 𝐶𝐸 La relación entre el burden (B) y el espaciamiento (E) en este método esta en el rango: E/B = 1.3 a 2 Msc. Carlos Reátegui Ordoñez www.peruminalati.com Minería Peruana en América latina 17 176 6 Modelo Matemático para calcular el burden en taladros largos Método de cráteres verticales en retroceso: consiste en colocar cargas esféricas (L< 6D) y volar de abajo hacia arriba entre dos galerías 𝟏 𝟑𝝅𝑷 𝟑 𝑳 = 𝟎. 𝟓 ∗ 𝑬 ∗ 𝟏𝟎 ∗ 𝑫 𝟐 E = Factor de eneriga = 1.5 (depende del tipo de roca y explosivo) P = Grado de compactación de la carga en kg/dm^3 D = Diámetro del taladro en mm Msc. Carlos Reátegui Ordoñez www.peruminalati.com Minería Peruana en América latina 17 177 7 Esquema del Abanico Cada variación del bloque de mineral, requiere un nuevo diseño o esquema. La aplicación del diseño calculado, se efectúa rápidamente siguiendo las instrucciones que se darán a continuación • Los pozos se perforan hacia las esquinas del bloque. A escala y con un transportador, los extremos de los pozos se marcan consecutivamente, aplicando el espaciamiento calculado, como se muestra en la figura www.peruminalati.com Minería Peruana en América latina 17 178 8 www.peruminalati.com Minería Peruana en América latina 17 179 9 • A medida que los pozos intermedios se aproximan a los pozos de las esquinas, se deben hacer pequeños ajustes de la siguiente manera: El pozo anterior al de la esquina, o bien, se centraliza entre el ante penúltimo y el de la esquina, o se elimina. Cuando se omite el ante penúltimo pozo, se debe centralizar, si es necesario. Esta práctica rara vez excede del 10% sobre el espaciamiento planeado www.peruminalati.com Minería Peruana en América latina 18 180 0 Diseño del Carguío Los pozos convergen hacia el eje de perforación y requieren un diseño alternativo de taco, sin cargas para evitar un exceso de carga. Asumamos 3 largos de taco sin carga • Ts = 20 veces el φ del explosivo • Tm = 50 veces el φ del explosivo • Tí = 125 veces el φ del explosivo Empezando en un pozo fácilmente reconocible, al del nivel del piso por ejemplo, los tacos sin cargas se especifican en el siguiente orden: (Ts, Tm, Ts, Tm) (Ts, T1, Tm, T1) Ts, T1, etc. www.peruminalati.com Minería Peruana en América latina 18 181 1 www.peruminalati.com Minería Peruana en América latina 18 182 2 Ningún taco debe ser mayor que 2/3 del pozo. Si Tm, excede los 2/3, se debe usar Ts; si sólo Tl es mayor a 2/3 del largo del pozo, alternar Ts y Tm hasta que se encuentren pozos mas largos que 1,5 Tl. Al comparar finalmente, el factor de carga planificado con el utilizado, puede presentarse una discrepancia significativa causada por el uso de aproximaciones para especificar el taco. Lo anterior es inevitable, sin sacrificar también la fragmentación o/ imponer un sistema de carga más complejo, y se puede justificar que un factor de carga más alto implicará una fragmentación promedio más fina, lo cual es aceptado en esta tipo de operación. www.peruminalati.com Minería Peruana en América latina 18 183 3 Lo anterior es inevitable, sin sacrificar también la fragmentación o/ imponer un sistema de carga más complejo, y se puede justificar que un factor de carga más alto implicará una fragmentación promedio más fina, lo cual es aceptado en esta tipo de operación. Es importante no disminuir el factor de carga en el cálculo original, tratando de reducir el factor de carga promedio, ésto daría como resultado una mala fragmentación en la región crítica en el perímetro del abanico. www.peruminalati.com Minería Peruana en América latina 18 184 4 Retardos Teóricamente, se debería utilizar un retardo diferente en cada pozo para mejorar la fragmentación y limitar los efectos de vibraciones, pero tiene las siguientes desventajas: • Tamaño de la tronadura : Se limita el rango de retardos y se debe asegurar diferentes retardos a cada abanico, restringiría el numero de abanicos que se puedan tronar a la vez. www.peruminalati.com Minería Peruana en América latina 18 185 5 • Fallas en los últimos retardos: Los pozos convergen al eje de perforación y con la practica común de primar cerca de la boca del pozo, los detonadores están ubicados muy juntos en la masa rocosa como resultado, el primer pozo que detona romperá los pozos adyacentes, destruyendo además los detonadores. Esto puede suceder aun cuando los detonadores estén muy al interior del pozo, pero esto se evitaría si todos los retardos fueran iguales. www.peruminalati.com Minería Peruana en América latina 18 186 6 En vista de lo anterior y por ser más simple su implementación, es preferible considerar sólo un retardo por abanico. Los detonadores deben colocarse a distancias mayores de 3 a 4 mts. de la boca del pozo, para evitar fallas. www.peruminalati.com Minería Peruana en América latina 18 187 7 Tipo de explosivos www.peruminalati.com Minería Peruana en América latina 18 188 8 Altos explosivos Son moleculares, es decir que el elemento oxidante y el combustible están contenidos dentro de la misma molécula. Este tipo de explosivos solo necesitan un estimulo adecuado para que la reacción se inicia. En minería se usan en las dinamitas , los iniciadores (booster), los detonadores (fulminantes) y los retardos (elementos de iniciación que tienen un tiempo de demora) Msc. Carlos Reátegui Ordoñez www.peruminalati.com Minería Peruana en América latina 18 189 9 Agentes de voladura Son explosivos compuestos , es decir que el elemento oxidante y el combustible deben ser mezclados. Este tipo de explosivos necesitan un detonador (alto explosivo) para que inicie su reacción. En minería, los mas usados son el ANFO, los Heavy ANFO´s, las emulsiones encartuchadas y emulsiones bulk Msc. Carlos Reátegui Ordoñez www.peruminalati.com Minería Peruana en América latina 19 190 0 Dinamita La dinamita es un alto explosivo cuya base es la nitroglicerina (C3H5N3O9 ), este compuesto orgánico se obtiene de la mezcla de acido nítrico, acido sulfúrico y glicerina, altamente inestable. Para conseguir que sea estable se mezcla con diversos elementos inertes (diatomita, celulosa, etc). Msc. Carlos Reátegui Ordoñez www.peruminalati.com Minería Peruana en América latina 19 191 1 Existen 3 clases básicos de Dinamita: 1. Granular : no contiene nada de nitrocelulosa 2. Semi gelatinosa: contiene cierto porcentaje de nitrocotton, una nitrocelulosa que se sintetiza a base de algodón, ácido nítrico y ácido sulfúrico 3. Gelatinosa: contiene mayor porcentaje de nitrocotton o algodón pólvora, son resistentes al agua Msc. Carlos Reátegui Ordoñez www.peruminalati.com Minería Peruana en América latina 19 192 2 Además de esta clasificación también se diferencian por los materiales empleados para proporcionar su energía: Dinamitas corrientes: se utilizan aditivos energéticos como nitrato de sodio y combustibles carbonosos. Dinamitas amoniacales: o tipo “Extra” es el nitrato de amonio la fuente principal de energía (este remplaza cierta cantidad de nitroglicerina que solo cumple papel de sensibilizador) Msc. Carlos Reátegui Ordoñez www.peruminalati.com Minería Peruana en América latina 19 193 3 Dinamitas permisibles: todos los explosivos al ser detonados generan una llama la cual varia en volumen, duración y temperatura. Estas tipo de dinamita tiene un aditivo que reduce la llama (cloruro de sodio) en tiempo, volumen y temperatura. El uso de estas dinamitas es en minas de carbón, para minimizar la probabilidad de ignición del gas (grisú) o polvo explosivo. Msc. Carlos Reátegui Ordoñez www.peruminalati.com Minería Peruana en América latina 19 194 4 Msc. Carlos Reátegui Ordoñez www.peruminalati.com Minería Peruana en América latina 19 195 5 Hidrogeles / slurries Es una solución acuosa espesada de un oxidante y/o sales de combustibles, en la que están dispersos oxidantes sólidos adicionales y/o combustibles, así como sensibilizadores. Las sales oxidante son generalmente Nitrato de amonio (NH₄NO₃.), nitrato de calcio(Ca(NO₃)₂) y nitrato de sodio (NaNO₃) Los combustibles mas empleados son aluminio, carbón, gilsonita (arena bituminosa), azúcar, etilenglicol y aceite Msc. Carlos Reátegui Ordoñez www.peruminalati.com Minería Peruana en América latina 19 196 6 Para sensibilizarlos se usan: Productos químicos: Esteres de de nitrato de alcoholes, sales de nitrato de aminos orgánicos, la sales perclorato, aluminio en partículas finas u otros explosivos Productos físicos : aire atrapado, micro esferas, burbujas producidas químicamente, etc. Msc. Carlos Reátegui Ordoñez www.peruminalati.com Minería Peruana en América latina 19 197 7 Msc. Carlos Reátegui Ordoñez www.peruminalati.com Minería Peruana en América latina 19 198 8 ANFO El nitrato de amonio (NH₄NO₃) es un ingrediente esencial para todos los explosivos comerciales. En minería, sobre todo a tajo abierto, la gran demanda de explosivos crea la necesidad de que estos sean fabricados in situ. El NA (AN) se fabrica en forma de “prill”, esto posibilita que sea mezclado con petróleo (FO) para dar lugar al ANFO Msc. Carlos Reátegui Ordoñez www.peruminalati.com Minería Peruana en América latina 19 199 9 La química básica de ANFO se basa en la reacción de nitrato de amonio (NH4 NO3),con un hidrocarburo de cadena larga (CnH2n + 2) para formar nitrógeno , dióxido de carbono y agua en un reacción estequiométricamente ideal. El ANFO se compone de aproximadamente el 94,3% de AN y 5,7% en peso FO, sin embargo para su fabricación in situ esto puede variar a 94% de NA y 6% de FO. Msc. Carlos Reátegui Ordoñez www.peruminalati.com Minería Peruana en América latina 20 200 0 Principales propiedades Velocidad de detonación El VOD el ANFO depende del diámetro del taladro y del grado de confinamiento en que se encuentre. Este VOD es directamente proporcional al diámetro del taladro que lo contiene. El tipo de confinamiento afecta, así en d <100 mm no detonará si no esta adecuadamente confinado, si se confina neumáticamente puede detonar en d <= 25 mm Msc. Carlos Reátegui Ordoñez www.peruminalati.com Minería Peruana en América latina 20 201 1 Msc. Carlos Reátegui Ordoñez www.peruminalati.com Minería Peruana en América latina 20 202 2 Densidad La densidad a granel depende del tamaño y densidad del prill. La mayoría de ANFO´s tienen un d de 0.77 a 0.85 g/cc, esta d se puede incrementar cuando se carga neumáticamente (UG) o cuando los taladros son bastante profundos(OP) y puede llegar a 1.10 g/cc, sin embargo a partir de 1.2 g/cc, la sensibilidad disminuye rápidamente Msc. Carlos Reátegui Ordoñez www.peruminalati.com Minería Peruana en América latina 20 203 3 Sensibilidad al Iniciador La presión de detonación del iniciador (cebo) debe ser como mínimo igual a la presión de detonación del ANFO. En la practica se utiliza iniciadores de PENT (PD=2.83 Mpa), que garantizan una adecuada iniciación y rápido alcance de la velocidad régimen. La eficiencia del cebo mejora cuando este se aproxima al diámetro del taladro, si embargo esto se cumple solo hasta taladros de 125 mm , en taladro grandes esto no ejerce mayor influencia. www.peruminalati.com Msc.Minería CarlosPeruana Reátegui en América latina 20 204 4 Resistencia al agua Muy mala, no se puede usar en taladros humedos y/o inundados. Humos Balanceado al oxigeno, es decir fabricado en y aplicado correctamente producirá humos clase I (clasificación del instituto de fabricantes de explosivos IME) www.peruminalati.com Msc.Minería CarlosPeruana Reátegui en América latina 20 205 5 Msc. Carlos Reátegui Ordoñez www.peruminalati.com Minería Peruana en América latina 20 206 6 Msc. Carlos Reátegui Ordoñez www.peruminalati.com Minería Peruana en América latina 20 207 7 Reactividad con piritas Las piritas oxidadas, especialmente con el sulfato ferroso, producen calor ( de hasta 79°C) y al entrar en contacto con una columna cargada con ANFO pueden causar reacciones espontáneas, inclusive llegar a causar detonaciones. Msc. Carlos Reátegui Ordoñez www.peruminalati.com Minería Peruana en América latina 20 208 8 Explosivos en Emulsión La emulsiones se definen como la mezcla de dos líquidos no solubles entre si. Las emulsiones explosivas son dispersiones de soluciones acuosas de oxidantes ( NH4NO3 y otras sales de nitrato) en un medio aceitoso (petróleo u otro combustible). Es decir una FASE ACUOSA y una FASE ACEITOSA, las cuales debido a su fuerza de adherencia y termodinámica tienden a separarse Msc. Carlos Reátegui Ordoñez www.peruminalati.com Minería Peruana en América latina 20 209 9 Fase acuosa o discontinua Fase aceitosa o continua Msc. Carlos Reátegui Ordoñez www.peruminalati.com Minería Peruana en América latina 21 210 0 Para evitar la separación de estas fases se agrega un compuesto activo denominado EMULSIFICANTE en la fase aceitosa, lo que permite la estabilidad durante la homogenización. Existen gran variedad de emulsificantes la mayoría son químicos compuestos de alcoholes y ácidos grasos Msc. Carlos Reátegui Ordoñez www.peruminalati.com Minería Peruana en América latina 21 211 1 La calidad y tipo de emulsificante determinará el tiempo en que las fases se mantengan unidas. Msc. Carlos Reátegui Ordoñez www.peruminalati.com Minería Peruana en América latina 21 212 2 Para mantener la emulsión con un balance al oxigeno cercano a cero, estos explosivos requieren que el volumen de oxidante sea mucho mayor al volumen de aceite. La proporción es aproximadamente 9:1 Esto quiere decir que la gotita de oxidante debe ser muy fina para que pueda ser totalmente cubierta por el aceite. La viscosidad de la emulsión será controlada por la fase aceite y el tamaño de la gotita. Así se puede usar aceites ligeros (petróleo) para emulsiones bombeables y aceites mas pesados (ceras) para emulsiones encartuchadas. Msc. Carlos Reátegui Ordoñez www.peruminalati.com Minería Peruana en América latina 21 213 3 Sensibilidad: Las emulsiones “matriz” no están sensibilizadas, es decir que no detonan hasta que se creen “puntos calientes” y los espacios libres adecuados. Estos puntos calientes se crean mediante la adicción de prill, micro balones de aire o adicionando químicos que crean burbujas de aire en el interior de la emulsión. Msc. Carlos Reátegui Ordoñez www.peruminalati.com Minería Peruana en América latina 21 214 4 Velocidad de detonación (VOD) Se sabe que a menor tamaño de partícula de los ingredientes de un explosivo mayor VOD. Debido a que las gotitas de la emulsión son muy pequeñas la VOD es muy alta, esto depende del diámetro de carga. En diámetros de mayores a 127 mm (5”) el VOD es de 5600 m/s Msc. Carlos Reátegui Ordoñez www.peruminalati.com Minería Peruana en América latina 21 215 5 Msc. Carlos Reátegui Ordoñez www.peruminalati.com Minería Peruana en América latina 21 216 6 Presión de detonación. Debido a su alta densidad y alta VOD la presión de detonación de las emulsiones es alto. Msc. Carlos Reátegui Ordoñez www.peruminalati.com Minería Peruana en América latina 21 217 7 Tecnología de las emulsiones Las emulsiones son una solución acuosa saturada de sal(es) oxidantes y finamente dispersa en una fase aceite para formar una emulsión agua en aceite. La solución de sales siempre contendrá nitrato de amonio, pero puede también tener nitrato de calcio o de sodio. Debido a que la solución se debe saturar, cuando se enfría a temperatura ambiente se convierte en meta estable, mostrando una fuerte tendencia a formar cristales de varias sales de nitrato. Msc. Carlos Reátegui Ordoñez www.peruminalati.com Minería Peruana en América latina 21 218 8 Una formulación típica para una emulsión que contiene tanto nitrato de amonio y de calcio debe tener alrededor de 65% de nitrato de amonio, 16% de nitrato de calcio, 12% de agua y 7% de petróleo. Algunas formulaciones pueden contener hasta alrededor de 18% de agua. Generalmente la fase emulsión misma no se clasifica como explosivo, pero sí como agente de voladura. Las emulsiones requieren adición de sensibilizadores tales como burbujas de gas, micro esferas de vidrio o prills para que puedan iniciar con pequeñas cantidades de explosivos primarios. Msc. Carlos Reátegui Ordoñez www.peruminalati.com Minería Peruana en América latina 21 219 9 Las emulsiones son explosivos de 3G , siendo ahora los que mas se usan en la minería. Las ventajas son: • Mayor energía • Mayor densidad • Resistentes al agua • Versatilidad Msc. Carlos Reátegui Ordoñez www.peruminalati.com Minería Peruana en América latina 22 220 0 www.peruminalati.com Msc.Minería CarlosPeruana Reátegui en América latina 22 221 1 Mezclas de explosivos En minería se pueden combinar explosivos como el ANFO y las emulsiones matriz en proporciones variables. Estas combinaciones se llaman Anfos Pesados (heavy ANFO´s). La combinación se realiza por razones de aumentar la potencia o aumentar la capacidad de resistencia al agua. Msc. Carlos Reátegui Ordoñez www.peruminalati.com Minería Peruana en América latina 22 222 2 Energía explosiva de mezclas : La elección del explosivos es importante debido a que es el factor mas importante para la fragmentación de roca, debido a que es la energía Qc la que determina la cantidad de gases a alta temperatura producidos de la reacción del explosivo Este energía Qc. esta dada por los ingredientes y productos del explosivo y supone un costo. Msc. Carlos Reátegui Ordoñez www.peruminalati.com Minería Peruana en América latina 22 223 3 Podemos obtener mucha energía Qc de los altos explosivos, sin embargo el costo será elevado. Las mezclas explosivas nos dan una buena gama de aporte energético a un costo mucho mas bajo, este diferencial hace que sea tan importante su uso sobre todo en minería superficial. En el grafico siguiente se ve la energía útil como función de la presión para un ANFO (d=0.8g/cc) y Anfo pesado (d=1.30 g/cc) Msc. Carlos Reátegui Ordoñez www.peruminalati.com Minería Peruana en América latina 22 224 4 Msc. Carlos Reátegui Ordoñez www.peruminalati.com Minería Peruana en América latina 22 225 5 De esta grafica, se puede deducir, que el ANFO produce mayor energía si los gases se expanden completamente hasta las 1000 atm. A partir de este punto los HA producen una presión final mas alta por unidad de peso. Es importante poder comparar estos valores de energía a diferentes estados de presión, debido a que se sabe con certeza que la fragmentación se inicia en la zona de alta presión generada por la reacción del explosivo y termina mucho antes de que la presión de gases alcance una atmosfera. Msc. Carlos Reátegui Ordoñez www.peruminalati.com Minería Peruana en América latina 22 226 6 Se piensa que en rocas competentes el trabajo de expansión de gases termine bajo presiones de 5000 a 2000 atm. En rocas suaves el trabajo de expansión puede continuar hasta presiones de 1000 atm pero no menos de cientos de atmosferas Msc. Carlos Reátegui Ordoñez www.peruminalati.com Minería Peruana en América latina 22 227 7 Resistencia al agua: Otra razón para la mezcla de emulsión y ANFO es la capacidad de este para poder resistir al agua. La capacidad esto va aumentando de acuerdo al porcentaje de emulsión agregado al ANFO (X%emulsión:Y%ANFO) y la capacidad se gradúa en una escala de 0 (ninguna resistencia) a 5 (excelente resistencia) Msc. Carlos Reátegui Ordoñez www.peruminalati.com Minería Peruana en América latina 22 228 8 En la grafica se ve las etapas en que la emulsión “impermeabiliza” al ANFO logrando que este no sea atacado por el agua. Msc. Carlos Reátegui Ordoñez www.peruminalati.com Minería Peruana en América latina 22 229 9 Mezclas de HA usadas en minería "Q" "A" Potencia Potencia Energia energía útil util util Potencia del Producto Densidad1 Resistencia termoquímica (mj/kg) Relativa por Relativa por taladro (Katm) VOD g/cc el agua (mj/kg) @ 1000 atm Peso Volumen 25°C @1000 atm @1000atm ANFO 0.8 0 3.75 2.03 1.00 1.00 20 4,450.00 HA Emulsión : ANFO 20:80 1.05 0 3.55 2.19 1.08 1.38 33 4,998.50 25:75 1.13 1 3.50 2.25 1.11 1.52 37 5,151.00 30:70 1.20 2 3.45 2.30 1.13 1.66 42 5,303.30 35:65 1.25 3 3.40 2.32 1.14 1.74 46 5,394.70 40:60 1.30 4 3.35 2.36 1.16 1.85 50 5,516.60 45:55 1.35 5 3.30 2.38 1.17 1.93 54 5,608.00 50:50 1.30 5 3.25 2.30 1.13 1.79 49 5,455.70 55:45 1.30 5 3.20 2.27 1.12 1.77 48 5,394.70 Mezcla Bombeada 60:40 1.30 5 3.15 2.24 1.10 1.75 47 5,333.70 65:35 1.30 5 3.10 2.21 1.09 1.73 47 5,272.80 70:30 1.30 5 3.05 2.17 1.07 1.69 46 5,211.80 72:25 1.30 5 3.00 2.14 1.05 1.67 46 5,151.00 80:20 1.30 5 2.95 2.11 1.04 1.65 45 5,090.00 Msc. Carlos Reátegui Ordoñez www.peruminalati.com Minería Peruana en América latina 23 230 0 Explosivos de densidad variable La densidad del explosivo influye en: La cantidad en Kg. de explosivo presente en la columna explosiva La velocidad de detonación del explosivo (es directamente proporcional). La aplicación de los explosivos se basa en la calidad del macizo rocoso y la interacción del explosivo con este, se ha observado que: Msc. Carlos Reátegui Ordoñez www.peruminalati.com Minería Peruana en América latina 23 231 1 1. En macizos suaves o altamente fracturados se necesitan bajas VOD por consiguiente baja densidad. 2. En macizos competentes y poco fracturados se necesita alta VOD y por consiguiente alta densidad del explosivo. Los macizos rocosos en la practica suelen tener diferentes características que varían de sector a sector. ( dominio geomacánico) Entonces se necesita contar con un explosivo donde se pueda variar su densidad de acuerdo a la necesidad del macizo rocoso. Msc. Carlos Reátegui Ordoñez www.peruminalati.com Minería Peruana en América latina 23 232 2 Explosivos de densidad variable Los explosivos de densidad variable son aquellos que se pueden fabricar en el campo y obtener la densidad que se desea. Estos explosivos están formulados en base a emulsiones y a poli estirenos expandidos (EPS). El EPS actúa como sensibilizador de la emulsión matriz además de que la densidad (peso/volumen) variará en función a la cantidad que se agregue. Msc. Carlos Reátegui Ordoñez www.peruminalati.com Minería Peruana en América latina 23 233 3 Msc. Carlos Reátegui Ordoñez www.peruminalati.com Minería Peruana en América latina 23 234 4 También existen emulsiones “gasificables” que pueden estar combinadas con ciertos porcentajes de ANFO y nos dan variaciones de la densidad. La adición de ANFO proporciona la capacidad de variar la la fuerza y energía generada durante detonación. El contenido de emulsión aumenta la resistencia al agua del producto. Msc. Carlos Reátegui Ordoñez www.peruminalati.com Minería Peruana en América latina 23 235 5 www.peruminalati.com Msc.Minería CarlosPeruana Reátegui en América latina 23 236 6 Equipos UG de inyección de explosivos tipo bulk En la minería subterránea también se puede mecanizar la carga de explosivos a granel, para esto se han diseñado equipos autónomos (sobre ruedas ) y equipos fijos que son cargados sobre plataformas de camiones www.peruminalati.com Msc.Minería CarlosPeruana Reátegui en América latina 23 237 7 Cargadores de ANFO montados sobre equipos tipo Jumbo mangueras controles Canastilla elevable Tanque de ANFO Equipo tipo Jumbo Sistema de inyección neumática www.peruminalati.com Msc.Minería CarlosPeruana Reátegui en América latina 23 238 8 1. Inyección Neumática de explosivo 2. Capacidad de carga de hasta 130 kg/minuto, para una carga de alta velocidad 3. Equipado con uno o dos depósitos, para una carga optimizada del plan de tiro completo, con colocación fija del chasis. 4. Depósitos de carga ANFO con volúmenes de 300, 500, 750 o 1000 litros 5. Diferentes brazos con elevador de plataforma extensible www.peruminalati.com Msc.Minería CarlosPeruana Reátegui en América latina 23 239 9 i. Para taladros con diámetro de 25 – 150 mm. ii. Carga en todas las direcciones, en taladros en el techo de mas 100 mm, se requiere cargar a alta presión. iii. Cargan densidades entre 0.9 a 1.1 kg/cc. iv. Pueden cargar hasta 130 kg/min. v. Consumen entre 2,5 y 4,5 m³/min de aire vi. Presión máxima de 8 bar vii. Tienen mangueras de inyección de 50-60 m viii. Los tanques de ANFO son de acero inoxidable con capacidades de 240-800 kg. ix. Se pueden operar remotamente www.peruminalati.com Msc.Minería CarlosPeruana Reátegui en América latina 24 240 0 Cargadores de Emulsión www.peruminalati.com Msc.Minería CarlosPeruana Reátegui en América latina 24 241 1 i. Para taladros con diámetro de 25 – 150 mm. ii. Carga en todas las direcciones iii. Cargan Emulsiones en un amplio rango de densidades. iv. Pueden cargar entre 15 -80 kg/min. v. Tienen mangueras de inyección de 15 mm de diámetro hasta 80 m de largo vi. Los tanques de emulsión pueden ser ligeros y con capacidades de hasta 1000 kg y pesados de hasta 2500 kg vii. Se pueden operar remotamente www.peruminalati.com Msc.Minería CarlosPeruana Reátegui en América latina 24 242 2 Iniciadores Los iniciadores son altos explosivos que permiten detonar a los agentes de voladura, la presión necesaria para iniciar una columna explosiva debe ser mayor a la presión de explosión del agente de voladura a iniciar Msc. Carlos Reátegui Ordoñez www.peruminalati.com Minería Peruana en América latina 24 243 3 Booster o Aumentadores : Debido al alto uso de ANFO, Hidrogeles y Emulsiones a granel en minería, además de el incremento de los diámetros y altura de los taladros se tiene La necesidad de contar con un iniciador altamente energético. Los booster son aumentadores compactos de alta presión de detonación. Que pueden estar fabricados de TNT (trinito tuoleno), PENT (tetranitrato de pentaeritrito) y RDX (ciclonita) y mezclas de estos altos explosivos. Msc. Carlos Reátegui Ordoñez www.peruminalati.com Minería Peruana en América latina 24 244 4 Aumentadores de Pentolita Estos contiene una combinación de 50% de TNT y 50% de PENT, aunque algunos fabricantes ofrecen presentaciones de 60% de PENT. Booster de composición B Con este nombre se conocen los booster que contienen 60% de RDX y 40% de PENT Aumentadores tipo “TORPEX” Son los que contienen RDX, TNT y aluminio. Aumentadores tipo Amatol/sodatol Son los de Pentolita que contienen % de Nitrato de Sodio o Nitrato de Amonio Msc. Carlos Reátegui Ordoñez www.peruminalati.com Minería Peruana en América latina 24 245 5 Teóricamente el diámetros iniciador debería ser igual al del taladro donde se coloca el agente explosivo, en la practica esto no es posible debido al costo y los problemas operativos que esto supone. En el mercado existen muchas presentaciones cuyos rangos detallamos: peso : 0.6 g - 2.2 kg densidad: 1.55g/cc – 1.70 g/cc VOD: 6100 -7600 m/s Msc. Carlos Reátegui Ordoñez www.peruminalati.com Minería Peruana en América latina 24 246 6 www.peruminalati.com Msc.Minería CarlosPeruana Reátegui en América latina 24 247 7 Todos los booster de dimensiones mayores están diseñados para ser iniciados por fulminantes ( #8 o mayor) y tiene diferentes configuraciones de fabricación para que estos sean colocados junto a los detonadores o cordón detonante. Los booster de dimensiones menores se han diseñado para ser iniciados por cordón detonante, existen también booster cónicos que son mas usados en minería de carbón. Msc. Carlos Reátegui Ordoñez www.peruminalati.com Minería Peruana en América latina 24 248 8 Msc. Carlos Reátegui Ordoñez www.peruminalati.com Minería Peruana en América latina 24 249 9 Msc. Carlos Reátegui Ordoñez www.peruminalati.com Minería Peruana en América latina 25 250 0 Aumentadores en base a Nitroglicerina: El aumentador en base a nitroglicerina se refiere a compuestos iguales o parecidos a las dinamitas gelatinosas o “extra”. Se debe procurar que este sea siempre gelatinizado cuya potencia sea mayor al 60%, para asegurar la presión de detonación requerida. Msc. Carlos Reátegui Ordoñez www.peruminalati.com Minería Peruana en América latina 25 251 1 Existen varias presentaciones: cartuchos de papel, cartuchos o envases de plástico. También se usa emulsiones sensibilizadas como iniciadores. Msc. Carlos Reátegui Ordoñez www.peruminalati.com Minería Peruana en América latina 25 252 2 Explosivos usados en detonadores o retardos Detonadores se denomina al sistema que inicia la voladura estos pueden ser de 4 tipos: I. Sistemas a fuego II. No eléctricos III. Eléctricos IV. Electrónicos Msc. Carlos Reátegui Ordoñez www.peruminalati.com Minería Peruana en América latina 25 253 3 Sistemas a fuego : Consiste en usar una mecha de seguridad (fabricada con pólvora negra) y un fulminante común. Msc. Carlos Reátegui Ordoñez www.peruminalati.com Minería Peruana en América latina 25 254 4 Fulminante común Básicamente tienen dos cargas: Carga primaria : que es un explosivo sensible al Fuego. Carga secundaria que es un alto explosivo generalmente PENT Msc. Carlos Reátegui Ordoñez www.peruminalati.com Minería Peruana en América latina 25 255 5 Sistemas No Electrico (Non-El) : Son elementos constituidos por una manguera plástica cargada de explosivo en las paredes (HMX) que terminan en un fulminante, existe de varios tipos: Detonadores : Son instantáneos. Detonadores con retardo : Tienen tiempos de retardo. Detonadores Silenciosos : Además de retardo son silenciosos. Conector Cordón Detonante : Se usan para retardar líneas de CD Msc. Carlos Reátegui Ordoñez www.peruminalati.com Minería Peruana en América latina 25 256 6 Msc. Carlos Reátegui Ordoñez www.peruminalati.com Minería Peruana en América latina 25 257 7 Los tubos plásticos están cargados por un película delgada de 20 g/m de HMX que produce una onda de choque a una velocidad de 2000 m/s Msc. Carlos Reátegui Ordoñez www.peruminalati.com Minería Peruana en América latina 25 258 8 Fulminante Se compone de: 1. Sello de goma 2. Sello antiestático 3. Disco DIB 4. Tren de retardo 5. Cushin Disk Tienen dos cargas: Carga primaria : que es Azida de Plomo. Carga secundaria que es un alto explosivo generalmente PENT Msc. Carlos Reátegui Ordoñez www.peruminalati.com Minería Peruana en América latina 25 259 9 Isolation Cup: Corresponde a un sello antiestático, elemento fundamental para eliminar el riesgo de iniciación por descargas estáticas accidentales. Este dispositivo esta constituido por un material semi conductivo que elimina la estática que pueda acumular el tubo de choque al ser sometido a ambientes de alta generación de corrientes vagabundas. Además, Isolation Cup garantiza una única posición dentro del detonador y permite centralizar eficazmente Ia alineación del tubo sobre el elemento de retardo. Msc. Carlos Reátegui Ordoñez www.peruminalati.com Minería Peruana en América latina 26 260 0 Delay Ignition Buffer (DIB): Esta tecnología es la única que está presente en los detonadores no eléctricos y corresponde a un disco compuesto por una malla muy fina que se ubica por sobre el tren de elementos de retardos. El DIB controla la transmisión de la señal del tubo de choque proporcionando una mayor precisión y evita el problema de reversa de la onda de choque. El DIB actúa también corno un amortiguador de la onda de choque para tubos no eléctricos de gran longitud, además de un acelerador de señal en casos de utilizar tubos de corto metraje. www.peruminalati.com Msc.Minería CarlosPeruana Reátegui en América latina 26 261 1 De acuerdo al sistema de hermeticidad del NONEL®, si se produjese una ruptura en el tubo de choque, sin Ia presencia del DIB ocurriría una despresurización instantánea que podría afectar el normal inicio del primer elemento pirotécnico de retardo, provocando variación del tiempo de retardo nominal o problemas de funcionalidad. www.peruminalati.com Minería Peruana en América latina 26 262 2 Tren de Elementos de Retardos: o Elemento Sellador (Sealer Element): Cuando se combustiona el elemento sellador se produce una condición de sellado, generando una barrera natural que impide Ia acción del Oxigeno atmosférico en el normal funcionamiento del tren de retardo. El segundo crimper sobre el sellador asegura esta función. o Elemento Iniciador (Starter Element): Este es un elemento pirotécnico de alto rendimiento calórico que asegura la normal transmisión de la combustión al elemento principal. Msc. Carlos Reátegui Ordoñez www.peruminalati.com Minería Peruana en América latina 26 263 3 o Elemento Principal (Main Element): Este elemento pirotécnico es el que en definitiva entrega el retardo de Ia serie especificada. El tiempo nominal para cada detonador se obtiene como combinación de los colores precisos de los diferentes elementos de retardo. www.peruminalati.com Minería Peruana en América latina 26 264 4 Cushion Disk (CD): Este es un ‘anillo limpiador” que queda posicionado sobre las cargas explosivas y su función es asegurar la limpieza posterior de todos los restos de explosivos adheridos en la pared interior del casquillo. El CD fue desarrollado para prevenir detonaciones no deseadas por efecto de presencia de explosivos en las paredes interiores del casquillo durante el proceso de carga y manipulación de los detonadores. Msc. Carlos Reátegui Ordoñez www.peruminalati.com Minería Peruana en América latina 26 265 5 Sistemas Electrico: Los modernos sistemas de iniciación eléctricos vencen todas las desventajas de los no eléctricos; se inician simultáneamente y el amarre correcto se puede confirmar al medir la resistencia antes de la iniciación. Sin embargo, su principal desventaja es la susceptibilidad a la iniciación por efecto de rayos o corrientes eléctricas inducidas (relámpagos, transmisiones de radio). Msc. Carlos Reátegui Ordoñez www.peruminalati.com Minería Peruana en América latina 26 266 6 El sistema de iniciación eléctrico puede convertir un impulso eléctrico en una detonación, en un tiempo determinado y consta de cuatro partes fundamentales: 1. Cápsula de aluminio o cobre. 2. Carga explosiva compuesta por un explosivo primario y uno secundario. 3. Elemento de retardo con un tiempo de combustión especificado. 4. Elemento inflamador eléctrico- pirotécnico. Msc. Carlos Reátegui Ordoñez www.peruminalati.com Minería Peruana en América latina 26 267 7 Msc. Carlos Reátegui Ordoñez www.peruminalati.com Minería Peruana en América latina 26 268 8 Sistemas Electrónicos: En general consisten de una unidad electrónica y un detonador eléctrico instantáneo. Se distingue un circuito integrado o microchip (4), que constituye el corazón del detonador, un condensador para almacenar energías (5) y un circuito de seguridad (6) conectados a los hilos que sirven de protección frente a diversas formas de sobrecargas eléctricas. Msc. Carlos Reátegui Ordoñez www.peruminalati.com Minería Peruana en América latina 26 269 9 El propio microchip posee circuitos de seguridad internos. La otra unidad es un detonador eléctrico instantáneo, en la cual la gota inflamadora (3) para la iniciación de la carga primaria (2) está especialmente diseñada para proporcionar un tiempo de iniciación pequeño con la mínima dispersión. Msc. Carlos Reátegui Ordoñez www.peruminalati.com Minería Peruana en América latina 27 270 0 Msc. Carlos Reátegui Ordoñez www.peruminalati.com Minería Peruana en América latina 27 271 1 Componentes de una Mina Subterránea Acceso horizontal (adit, Drift) Excavación horizontal de acceso a la mina Piques (shafts) Excavación vertical de acceso a la mina Chimenea (Ore passes) Excavaciones sub-verticales dedicadas al traspaso de mineral, personas y en algunas ocasiones utilizadas como cara libre Rampas (Declines or ramps) Son excavaciones horizontales orientadas en espiral con el propósito de conectar dos niveles o acceder a la mina Caserones (Stopes) Corresponden a unidades básicas de explotación de las cuales se extrae mineral. En algunos casos estos caserones son rellenados con material estéril. www.peruminalati.com Msc.Minería CarlosPeruana Reátegui en América latina 27 272 2 Esquema de una Mina Subterránea Sección Longitudinal Sección Transversal B A B A Accesos Niveles Rampa A, B Áreas Productivas www.peruminalati.com Msc.Minería CarlosPeruana Reátegui en América latina 27 273 3 Esquema de una Mina Subterránea Planta • Accesos – Áreas Productivas A1 A2 • Niveles A3 A4 – Unidades básicas de Puntos de extracción explotación » Puntos o frentes de Acceso Nivel extracción Pilar A1, A2 Unidades básicas A3, A4 de explotación www.peruminalati.com Msc.Minería CarlosPeruana Reátegui en América latina 27 274 4 Parámetros Utilizados en el Diseño de Minas Subterráneas • GEOLOGIA • Geometría • Macizo rocoso • Estructuras de debilidad • Continuidad • Estabilidad: Hundibilidad/ Estabilidad • Distribución de la ley • Costos • Dilución planeada y no planeada • Restricciones externas e internas • Ritmo deseado www.peruminalati.com Msc.Minería CarlosPeruana Reátegui en América latina 27 275 5 Geometría • Tabulares • Irregulares • Masivos www.peruminalati.com Msc.Minería CarlosPeruana Reátegui en América latina 27 276 6 Macizo Rocoso • RMR de la roca mineral y de caja Caja techo Caja Piso (HW) (FW) 2B • Es MUY relevante la 2B 2A distribución de la calidad de macizo rocoso en la roca de caja y mineral • Diseñar para los valores 4B 4A extremos y también los 3B promedios Msc. Carlos Reátegui Ordóñez www.peruminalati.com Minería Peruana en América latina 27 277 7 Continuidad Perfil Longitudinal Perfil Transversal www.peruminalati.com Msc.Minería CarlosPeruana Reátegui en América latina 27 278 8 Minería Subterránea • Es sólo una excavación bajo la superficie • Existen sólo 3 métodos de explotación – Soportados por pilares (recuperación minera reducida) – Artificialmente soportados o relleno (alto costo) – Sin soporte o hundimiento: natural e inducido (alta incertidumbre) www.peruminalati.com Msc.Minería CarlosPeruana Reátegui en América latina 27 279 9 Aspectos a cuidar en la selección del método Definir el retorno sobre la inversión como una meta Seleccionar block caving para alcanzar el retorno sobre la inversión Forzar los parámetros de diseño y condiciones de roca para alcanzar un método determinado Se diseña un método de explotación de modo de Msc.Minería CarlosPeruana Reátegui aprovechar una www.peruminalati.com planta existente en América latina que posee una 28 280 0 Métodos de Explotación Subterráneos Artificialmente Soportado Sin soporte o Soportado Por Pilares Hundimiento con Relleno Lonwall Sublevel Block Sublevel and Mining Caving Caving Room and Pilar Longhole stoping Bench and Fill Cut and Fill Shrinkage VCR stoping Stoping Stoping Stoping Desplazamiento de la roca de caja Energía de deformación almacenada en las proximidades de una excavación www.peruminalati.com Msc.Minería CarlosPeruana Reátegui en América latina 28 281 1 www.peruminalati.com Msc.Minería CarlosPeruana Reátegui en América latina 28 282 2 Características de los métodos de explotación Costo Operación Capac. Prod. Recuperación Dilución ($/t) (tpd) Rajo 1 10.000-350.000 95% 5% Cut and Fill 45 500-4.500 100% 2% VCR 28 8.000 90% 5% Open Stoping 14 1.500-15.000 80% 10% Room and pillar 13.5 1.000-15.000 75% 15% Sub level caving 12.3 2.500-12.000 65% 15% Block caving 5 12.000-50.000 60% 25% Inversión en la mina varía entre 1-3.5 $/t para la envolvente económica y en la planta es del orden de 4500 $/tpd www.peruminalati.com Msc.Minería CarlosPeruana Reátegui en América latina 28 283 3 Taller www.peruminalati.com Minería Peruana en América latina 28 284 4 Se tiene un yacimiento de Cu con buzamiento horizontal y mantos mayores a 6 metros. Se ha estimado una reservas totales de sulfuros de cobre de 15 millones de toneladas. Determinar: 1. La velocidad optima de explotación (VOE), el ritmo optimo de producción (ROP) 2. El método de explotación adecuado 3. Plan de perforación y voladura anual necesario para minar el yacimiento. Msc. Carlos Reátegui Ordoñez www.peruminalati.com Minería Peruana en América latina 28 285 5 Solución: Aplicamos la fórmula empírica, en éste caso la fórmula específica de Cu VOE (años) = 5.35 𝑥 𝑟𝑒𝑠𝑒𝑟𝑣𝑎𝑠 0.273 VOE= 5.35 𝑥 150.273 VOE = 11.20 años Msc. Carlos Reátegui Ordoñez www.peruminalati.com Minería Peruana en América latina 28 286 6 Determinamos el ritmo optimo de producción 𝑅𝑂𝑃 = 0.15 𝑥 𝑟𝑒𝑠𝑒𝑟𝑣𝑎𝑠 0.75 𝑥(1 ± 0.2) 𝑅𝑂𝑃 = 0.15 𝑥 150.75 𝑥(1 ± 0.2) ROP = entre 1.14 y 1.37 millones de toneladas por año Ajustamos de acuerdo al VOE = 15/11.2 ROP = 1.34 millones toneladas al año Msc. Carlos Reátegui Ordoñez www.peruminalati.com Minería Peruana en América latina 28 287 7 Método de explotación El método de explotación será un minado mecanizado mediante cámaras y pilares con relleno (post pillar mining), debido a que el yacimiento presenta mantos horizontales bastante potentes Las labores de preparación consisten en galerías longitudinales al eje del “block” hasta un crucero de extracción, “raise bore” de ventilación y “ore pass” de nivel a nivel para la extracción de mineral. Msc. Carlos Reátegui Ordoñez www.peruminalati.com Minería Peruana en América latina 28 288 8 Las labores de preparación necesarias para aplicar éste método son: En Estéril (waste) En Mineral (ore) Rampas de acceso . Galerías de Extracción. Galería de transporte Raise Bores (ventilación) Ore pass Chimeneas (Raise Bores) Msc. Carlos Reátegui Ordoñez www.peruminalati.com Minería Peruana en América latina 28 289 9 Planeamiento de Perforación preparación y desarrollo Generalidades. El un método de cámaras y pilares es aquel en el cual se excava de los mantos mineralizados construyendo excavaciones abiertas (“salas” o cámaras) dejando parte del mineral en pilares para soportar la caja techo durante la explotación. La variante Post Pillar Mining, se utiliza cuando los mantos son de gran potencia (> 3 m), este consiste en realizar un corte inicial, luego rellenar el piso y realizar otro corte, completando la extracción del mineral. Msc. Carlos Reátegui Ordoñez www.peruminalati.com Minería Peruana en América latina 29 290 0 Preparación y desarrollo – Se construye una rampa hasta la galería principal de transporte. – Se delimitan “Block” de explotación y se construyen las galerías y los cruceros de extracción. – Se construyen los ore pass y los rise bore. Msc. Carlos Reátegui Ordoñez www.peruminalati.com Minería Peruana en América latina 29 291 1 Esquema de bloque a minar rampa Nivel -20 Nivel -40 Msc. Carlos Reátegui Ordoñez www.peruminalati.com Minería Peruana en América latina 29 292 2 Determinar el número de taladros del frontón para las labores horizontales necesarias en la preparación para una sección de 3.5 m x 3 m. Suponemos que la roca en estéril es de tipo I y en mineral de tipo II de acuerdo a la clasificación que se muestra en el cuadro: Msc. Carlos Reátegui Ordoñez www.peruminalati.com Minería Peruana en América latina 29 293 3 La sección de las labores de preparación son de 3.5x3 . Msc. Carlos Reátegui Ordoñez www.peruminalati.com Minería Peruana en América latina 29 294 4 Solución: 𝑃 # 𝑇𝑎𝑙 = + (𝑐 ∗ 𝑆) 𝑑𝑡 𝑃 = 3.5 ∗ 4 = 7.48 7.48 # 𝑇𝑎𝑙 𝑤𝑎𝑠𝑡𝑒 = + (2 ∗ 10.5) 0.525 # 𝑻𝒂𝒍 𝒘𝒂𝒔𝒕𝒆 = 𝟑𝟓 𝐭𝐚𝐥𝐚𝐝𝐫𝐨𝐬 6.93 # 𝑇𝑎𝑙 𝑜𝑟𝑒 = + (1.5 ∗ 9) 0.625 # 𝑻𝒂𝒍 𝒐𝒓𝒆 = 𝟐𝟓 𝒕𝒂𝒍𝒂𝒅𝒓𝒐𝒔 Msc. Carlos Reátegui Ordoñez www.peruminalati.com Minería Peruana en América latina 29 295 5 Cálculo del diámetro de perforación preparación y desarrollo El diámetro que debemos usar en la preparación y desarrollo está ligado a la sección y profundidad del taladro También al tipo de perforadora que a usar. La regla mas simple es: Sección (m2) Diámetro ( mm) Tipo Perforadora menor a 10 27- 40 manual 10- 30 30- 45 Jumbo Mayor a 30 38 -63 Jumbo múltiples brazos Msc. Carlos Reátegui Ordoñez www.peruminalati.com Minería Peruana en América latina 29 296 6 Plan de preparación (WASTE): AVANCE HORIZONTAL WASTE PREPARACIÓN DESCRIPCIÓN NIVEL SECC. TOTAL (m) RAMPA ESPIRAL ( gradiente 12%) 0 a -40 3.5x 3 480 GALERIA DE TRANSPORTE -20 3.5 x3 380 GALERIA DE TRANSPORTE -40 3.5 x3 380 AVANCE HORIZONTAL SUBTOTAL EN MINERAL 1240 AVANCE VERTICAL EN ESTERIL PREPARACION DESCRIPCIÓN NIVEL SECC. TOTAL (m) CHIMENEA VENTILACION RAMPA 0 a -40 6.00 40 SUBTOTAL 6.00 40 Msc. Carlos Reátegui Ordoñez www.peruminalati.com Minería Peruana en América latina 29 297 7 hallamos la eficiencia de la perforación con los siguientes datos: (Jumbo de 1 brazo) DATOS: Longitud efectiva de perforacion 3.66 metros. # de taladros frente 35 Ancho labor 3.50 Alto 3.00 m3 material 34.56 Avance 3.29 m/hr Rendimiento en avance 90% TM por disparo 103.69 Rendimiento de perforación 136.54 m/hr Taladros perforados hora 37 Perforación del frente 0.94 ciclo por frente 3.20 horas tiempo efectivo trabajo 20.00 horas Nro de disparos 6.25 Densidad 3.00 TM/m3 Msc. Carlos Reátegui Ordoñez www.peruminalati.com Minería Peruana en América latina 29 298 8 Calculamos los rendimientos Taladros por dia 233 853.38 m/dia Taladros por Hora 37 136.54 m/hra Avance diario 20.57 m/dia Volumen diario (Tn) 648 216 m3 Volumen TM/hr 32 11 m3 Producción Programada diaria 648 Msc. Carlos Reátegui Ordoñez www.peruminalati.com Minería Peruana en América latina 29 299 9 Cálculo del tiempo en avances horizontales en Preparación (waste) En el cuadro vemos el tiempo necesario para preparar todas las labores horizontales: labores m seccion m3 TM horizontales 1240 10.5 13020 39060 avance dia 20.57 produccion dia 648 dias 60 60 Msc. Carlos Reátegui Ordoñez www.peruminalati.com Minería Peruana en América latina 30 300 0 Plan de desarrollo (ORE): AVANCE HORIZONTAL EN MINERAL DESARROLLOS DESCRIPCIÓN NIVEL SECC. TOTAL (m) GALERIAS DE EXTRACCIÓN -20 3x 3 400 GALERIA DE EXTRACCION -40 3x 3 400 SUBTOTAL 800 TOTAL 2040 AVANCE VERTICAL EN MINERAL DESARROLLOS DESCRIPCIÓN NIVEL SECC. TOTAL (m) raise bore 3.00 120 SUBTOTAL 3.00 120 Msc. Carlos Reátegui Ordoñez www.peruminalati.com Minería Peruana en América latina 30 301 1 hallamos la eficiencia de la perforación con los siguientes datos: (Jumbo 1 Brazos) DATOS: Longitud efectiva de perforacion 3.66 metros. # de taladros frente 25 Ancho labor 3.00 Alto 3.00 m3 material 29.63 Avance 3.29 m/hr Rendimiento en avance 90% TM por disparo 84.44 Rendimiento de perforación Taladros perforados hora 136.54 37 m/hr VP=31*(Pi/d^1.4) Perforación del frente 0.66 ciclo por frente 3.00 horas tiempo efectivo trabajo 20.00 horas Nro de disparos 6.67 Densidad 2.85 TM/m3 Msc. Carlos Reátegui Ordoñez www.peruminalati.com Minería Peruana en América latina 30 302 2 Calculamos los rendimientos Taladros por dia 249 910.27 m/dia Taladros por Hora 37 136.54 m/hra Avance diario 21.95 m/dia Volumen diario (Tn) 563 198 m3 Volumen TM/hr 28 10 m3 Producción Programada diaria 563 Msc. Carlos Reátegui Ordoñez www.peruminalati.com Minería Peruana en América latina 30 303 3 En el cuadro vemos el tiempo necesario para preparar todas las labores horizontales en mineral: labores m seccion m3 TM horizontales 800 9 7200 20520 avance dia 21.95 produccion dia 563 dias 36 36 Msc. Carlos Reátegui Ordoñez www.peruminalati.com Minería Peruana en América latina 30 304 4 Producción La producción requerida es de 1.34 millones de toneladas anuales, si la densidad del mineral es 2.85 TM/m3 tenemos. m3/ año = 1340000/2.85= 470,175 m3 m3/ Block =120*120*6 = 86,400 m3 # block anuales= 470,175/ 86,400= 6 block Msc. Carlos Reátegui Ordoñez www.peruminalati.com Minería Peruana en América latina 30 305 5 6m 120 m 4m www.peruminalati.com Msc.Minería CarlosPeruana Reátegui en América latina 30 306 6 El minado es con cortes transversales de 6m de ancho por 3 m de altura con pilares alternados de 4m de ancho, finalmente se minan también éstos pilares en sentido longitudinal quedando pilares artificiales de 4m x 4m. Luego, se procede al relleno hidráulico de las cámaras y se inicia la explotación del siguiente corte del block. Msc. Carlos Reátegui Ordoñez www.peruminalati.com Minería Peruana en América latina 30 307 7 Se usa perforación tipo breasting con equipos electro hidráulico taladros de 12 pies y 41.28 mm de diámetro. La perforación se realiza en 2 etapas, cada una de 3 m de alto y 3 m de longitud de perforación, luego se rellena y se deja una cara libre de 0.80 m. La perforación tipo breasting, es una perforación con dirección horizontal donde la cara libre se ubica en la parte inferior de la malla de perforación en breasting. Es una perforación de producción en mineral. Msc. Carlos Reátegui Ordoñez www.peruminalati.com Minería Peruana en América latina 30 308 8 www.peruminalati.com Msc.Minería CarlosPeruana Reátegui en América latina 30 309 9 Msc. Carlos Reátegui Ordoñez www.peruminalati.com Minería Peruana en América latina 31 310 0 Determinar el número de taladros del tajeo de producción una sección de 6 m x 3 m. La roca en mineral es tipo II de acuerdo a la clasificación que se muestra en el cuadro: Msc. Carlos Reátegui Ordoñez www.peruminalati.com Minería Peruana en América latina 31 311 1 Solución: Se debe hallar el burden y el espaciamiento, luego se determina el numero de taladros por frente. Como la perforación es tipo breasting no necesita taladros de alivio ya que la cara libre es hacia abajo Para determinar el Burden usamos la formula de Langefors Msc. Carlos Reátegui Ordoñez www.peruminalati.com Minería Peruana en América latina 31 312 2 Modelo matemático para determinar el burden 𝐷 𝐸 𝐵𝑚𝑎𝑥 = 33 ∗ √((𝑑𝑒 ∗ 𝑃𝑅𝑃)/(𝑐 ∗ 𝑓 ∗ 𝑏 )) D = diámetro del taladro mm C = constante de roca 0,3 + 0,75 roca media 0,4 + 0,75 roca dura f = factor de fijación si taladro horizontal = 1 PRP = potencia relativa en peso de explosivo E/B = relación espacio sobre burden dc = densidad de carga del explosivo (gr/cm3) L = longitud de taladro. Este Bmax se corrige por desviación de taladros y error en emboquillamiento B= Bmax - 2D- 0.02 L Msc. Carlos Reátegui Ordoñez www.peruminalati.com Minería Peruana en América latina 31 313 3 Langerfors D 41.28 Bmax 1.14 PRP 1.1 B 0.98 dc 1 E 1.13 c 1.15 f 1 L 3.66 E/B 1.15 Msc. Carlos Reátegui Ordoñez www.peruminalati.com Minería Peruana en América latina 31 314 4 • Hallamos el número de taladros: • El área de cada frente de producción es: » 6 m * 3 m = 18 m2 • El área de influencia de un taladro: » 0.98 * 1.13 m = 1.10 m2 • # de taladros= 18/1.10= 16 Msc. Carlos Reátegui Ordoñez www.peruminalati.com Minería Peruana en América latina 31 315 5 Hallamos los rendimientos de un Jumbo de 1 Brazos en producción DATOS: Longitud efectiva de perforacion 3.66 metros. # de taladros frente 16 Ancho labor 6.00 Alto 3.00 m3 material 59.25 Avance 3.29 m/hr Rendimiento en avance 90% TM por disparo 168.87 Rendimiento de perforación 122.07 m/hr Taladros perforados hora 33 Perforación del frente 0.48 ciclo por frente 0.90 horas tiempo efectivo trabajo 20.00 horas Nro de disparos 22.22 Densidad 2.85 TM/m3 Msc. Carlos Reátegui Ordoñez www.peruminalati.com Minería Peruana en América latina 31 316 6 Taladros por dia 742 2712.57 m/dia Taladros por Hora 33 122.07 m/hra Avance diario 73.15 m/dia Volumen diario (Tn) 3753 1317 m3 Volumen TM/hr 188 66 m3 Producción Programada diaria 3753 Msc. Carlos Reátegui Ordoñez www.peruminalati.com Minería Peruana en América latina 31 317 7 Con este dato vemos los días necesarios para perforar labores m3 TM Produccion- 470175 1339998.75 Prod. 3752.70 3753 dias 0 357 Msc. Carlos Reátegui Ordoñez www.peruminalati.com Minería Peruana en América latina 31 318 8 Plan de voladura La voladura en las labores de preparación y desarrollo se realizarán con emulsiones encartuchadas, cargadas con bulk loader En producción, por las características del método, se harán voladuras con Heavy Anfo a granel cargado con un bulk Loader. Los accesorios son tipo Non- El. www.peruminalati.com Msc.Minería CarlosPeruana Reátegui Ordoñez en América latina 31 319 9 Calculo del explosivo usado por día Calculo del explosivo necesario Preparacion Desarrollo Producción Explosivo (Kg/tal) 1.87 1.87 2.20 Nro Hoyos 35 25 16 # disparos 6.25 6.67 22 Kg explosivos dia 408.32 311.26 780.72 www.peruminalati.com Minería Peruana en América latina 32 320 0 El carguío de explosivo es mecanizado con accesorios tipo Non- el, el costo de explosivo es: ITEM Precio $/TM consumo costo unitario Preparacion desarrollo producción Costo de Anfo 451.23 Costo Nitrato 650.00 733.879 $/Kg 0.61 448.39983 Costo Diesel 1008.13 46.843 $/Kg 0.06 2.83345 Emulsión Enchar. 900.00 408.319 $/kg 0.90 367.49 900.00 311.256 $/kg 0.90 280.13 Non El $/und 8.00 8 8 8 Costo Booster $/und 1.10 1 1 1 Total costo por dia 377 289 460 Msc. Carlos Reátegui Ordoñez www.peruminalati.com Minería Peruana en América latina 32 321 321 1 321 Bibliografía www.peruminalati.com Minería Peruana en América latina 32 322 2 Queens University Canada Proyecto MineWikki http://queensminedesign.miningexcellence.ca Oscar Jáuregui Aquino Tesis “Reducción de los Costos Operativos en Mina, mediante la optimización de los Estándares de las operaciones unitarias de Perforación y Voladura“ PUCP . Manual Páctico de Voladura 3ra Edición EXSA Reategui Carlos. Análisis de costos de minado subterráneo. Proyecto Minera Monte Rojo 2010 www.peruminalati.com Minería Peruana en América latina 32 323 3 Manual del Especialista en Voladura 17 va Edición International Society of Explosives Engineers ISEE 2008 Manual de Tronadura ENAEX Gerencia Tecnica Chile web http://es.scribd.com/doc/100574047/Camaras-y-Pilares-Mecanizado Videos en youtube : Education-Under ground Mining Tamrock- Sanvick www.atlascopco.com. http://194.132.104.143/Websites%55A34FE?OpenDocument www.peruminalati.com Minería Peruana en América latina