PROYECTO FINAL DEL CURSO DE PERFORACION Y VOLADURA DOCENTE CARLOS EDUARDO YUNGO SUERO
ALUMNOS ABRIL VALDIVIA ERICK ALARCON ASTOQUILCA ASTOQUILCA JULIO ATAMARI VILLALBA DAVID CHURATA SARAYASI JHON TURPO QUISPE DIEGO
PROGRAMA OPERACIONES MINERAS
AREQUIPA-PERU 02-07-2018 1
RESUMEN
En el presente proyecto de se ha tenido como objetivo mejorar los costos operativos de la perforación y voladura con un nuevo diseño de malla de perforación y voladura; en el crucero 1000, se observa que los costos operativos son muy elevados a causa del mal diseño de malla de perforación que no ajusta a las características del macizo rocoso, por ello, se utilizaba mucha carga explosiva en el carguío de taladros teniendo como consecuencia mala fragmentación y rotura de la roca esto afecta directamente en el ciclo de extracción de mineral, esto repercute en los costos operativos.
El presente trabajo de investigación, permitió determinar un nuevo diseño de malla de perforación y voladura para el desarrollo del crucero 1000 y lograr mayor avance lineal.
La malla anterior era de 39 taladros y en la nueva malla requiere de 34 taladros con una optimización en costo y tiempo, como resultado se obtuvo una disminución en el consumo de explosivos de 21.1 kg/disparo a 16.24 kg/disparo, así mismo, una reducción en los costos operativos por metro m etro lineal de US$ 342.32 a US$ 247.61 con una diferencia de US$ 94.71 que significa un ahorro 28% y un rendimiento de avance lineal de 25%. Tabla1: Datos
Malla
Número de taladros
Consumo (Kg/disparo)
de
Antigua
39
21.10
342.32
Nueva
34
16.24
247.61
Fuente: Creación propia
2
Explosivo
Costo (US$)
1. PLANTEAMIENTO Y DELIMITACIÓN DEL TEMA 1.1
Formulación del problema
Se viene desarrollando el crucero 1000 de 3,0 x 3,0 m y con una distancia de 300 m. con el fin de explotar la veta Valeria con una potencia de veta 0.49, ley 15.66 Au/g y 1550 TMS (Toneladas Métricas Secas), en vista que el programa mensual de mina es de 90 m. de avance lineal y con desmonte de 3500 TMS. El cual no se cumple por problemas operativos en la perforación y voladura alcanzando costos por disparo de S/ 1019.12 metro lineal y con un avance final de 75 m. y desmonte de 2700 TMS. Así mismo cabe resaltar que los maestros perforistas no realizan un eficiente trabajo en la perforación, el carguío de explosivos y un mal diseño de la malla perforación lo cual genera el incumplimiento de la programación de mina y así generando un retraso de casi 17% en el avance lineal, teniendo costo elevado en la perforación y explosivos del 20%.
Problema general:
¿Cómo se puede optimizar la perforación y voladura mediante un nuevo diseño de malla de perforación y carga explosiva adecuada en el crucero 1000 en la Empresa Minera Marsa?
Problemas específicos:
¿Cómo influye el nuevo diseño de malla en la reducción de costos de perforación perforació n y voladura en el crucero 1000 en la Empresa Minera Marsa?
¿Cuál es la cantidad adecuada de explosivos a usarse para una adecuada optimización de la perforación y voladura en el crucero 1000 en la Empresa Minera Marsa?
3
1.2
Importancia y justificación del estudio
La perforación al ser una de las principales operaciones en la actividad minera y para ello se utilizan diferentes diseños, basados en diversos modelos matemáticos, pero aun hoy en día existen muchas fallas en la perforación que deben de ser superadas
El presente trabajo de investigación posee una gran importancia en el desarrollo de labores de preparación ya que con el nuevo diseño de malla de perforación y voladura la empresa se beneficiará al reducir los costos en perforación y voladura y maximizar el avance lineal del crucero 1000 mediante el nuevo diseño de malla.
2. DELIMITACIÓN DE OBJETIVOS
2.1
Objetivo General
Optimizar las operaciones de perforación y voladura en el crucero 1000 en la Empresa Minera Marsa, mediante un nuevo diseño de malla de perforación.
2.2
Objetivos Específicos
Diseñar una nueva malla de perforación perforac ión y determinar su influencia influencia en la reducción de costos en el crucero 1000 en la Empresa Minera Marsa.
Reducir los costos de voladura con la carga de explosivos adecuada en el crucero 1000 en la Empresa Minera Marsa.
4
3. MARCO TEÓRICO REFERENCIAL 3.1
Yacimiento geológico. Geología es una formación en que está presente una concentración de los depósitos de los minerales presentes en la corteza terrestre o litosfera. Un yacimiento minero es aquel que contiene la calidad y cantidad de los minerales presentes que justifican mayor estudio con el objetivo de definir la profundidad y dimensión del yacimiento con el fin de desarrollar las actividades mineras para que la explotación del yacimiento sea económicamente rentable con las tecnologías rentables. (López Jimeno, 2003).
3.2
Mecánica de rocas.
Una definición comúnmente aceptada de mecánica de rocas propuesta por el comité americano de esta disciplina, mecánica de rocas es la ciencia teórica y aplicada que estudia el comportamiento mecánico de las rocas y de los macizos rocosos. Sería pues, la rama de la ingeniería dedicada al estudio de la respuesta de las rocas y macizos rocosos al campo de fuerzas que actúan en su entorno así definida esta disciplina es básica para la minería ya que el hecho de realizar excavaciones modifica los campos de fuerza en el entorno físico de las rocas (Ramírez y Alegano, 2004).
3.3
Resistencia dinámica de la roca
Las resistencias estáticas a comprensión y a tracción se utilizaron en su principio como parámetros indicativos de la aptitud de la roca a la voladura.
5
El tratamiento racional de los problemas obliga a considerar las resistencias dinámicas, ya que estas aumentan con el índice de carga, cuando la intensidad de onda de choque supera a la resistencia dinámica a la comprensión se produce una trituración de la roca circundante a las paredes del barreno por colapso de la estructura intercristalinas, como se muestra en el Cuadro N° 2.1 (López Jimeno, 2003)
Tabla 2: Índice de Calidad de Roca
Clasificación
Dureza
Muy dura
7
Resistencia a la compresión (Mpa) 200
Dura
6a7
120 a 200
Media dura Media blanda Blanda Muy blanda
4a6 3a5 2a3 1a2
60 a 120 30 a 60 10 a 30 10
Fuente: López Jimeno 2003 “Manual de Perforación y Voladura”.
3.4
Proceso de fracturamiento
La fragmentación de rocas por voladura comprende a la acción de un explosivo y a la consecuente respuesta de la masa de roca circundante, involucrando factores de tiempo, energía termodinámica, ondas de presión, mecánica de rocas y otros, en un rápido y complejo mecanismo. Una explicación sencilla, comúnmente aceptada estima que el proceso ocurre en varias etapas o fases que se desarrollan casi simultáneamente en un tiempo extremadamente corto, de pocos milisegundos, durante el cual ocurre la completa detonación de una carga confinada, comprendiendo desde el inicio de la fragmentación hasta el total desplazamiento del material volado, estas etapas son:
6
Detonación del explosivo y generación de la onda de choque.
Transferencia de la onda de choque a la masa de la roca iniciando su agrietamiento.
Generación y expansión de gases a alta presión y temperatura que provocan el fracturamiento y movimiento de la roca.
Desplazamiento de la masa de roca triturada para formar la pila de escombros o detritos. (López Jimeno, 2003).
3.5
Fragmentación de la roca Este mecanismo aún no está plenamente definido, existiendo varias teorías que tratan de explicarlo entre las que mencionamos (López Jimeno, 2003).
3.6
Teoría de reflexión (ondas de tensión reflejadas en una cara libre).
Teoría de expansión de gases.
Teoría de ruptura flexural (por expansión de gases).
Teoría de torque (torsión) o de cizallamiento.
Teoría de caracterización.
Teoría de energía de los frentes de onda de compresión y tensión.
Condiciones de perforación.
Para conseguir una voladura eficiente la perforadora es tan importante como la selección del explosivo, por lo que éste trabajo debe efectuarse con buen criterio y cuidado. Lamentablemente la supervisión de la correcta operación de perforación aun no es controlada adecuadamente en muchas minas, lo que permite que ocurran deficiencias en la calidad de trabajo como son los taladros desviados, más espaciados,
7
de longitud irregular etc., que determinan pérdidas de eficiencia de la energía explosiva disponible. (López Jimeno, 2003). Normalmente la calidad de los taladros a ser perforados está determinada por cuatro condiciones, diámetro, longitud, rectitud y estabilidad:
Diámetro: Depende del tipo de aplicación en que el taladro será utilizado como regla general el de “menor diámetro factible” será más adecuado y económico de realizar.
Longitud: Influye mucho en la selección de la capacidad del equipo perforador y naturalmente en el avance del disparo (profundidad del taladro).
Rectitud: Varia con el tipo de roca método de perforación y características del equipo perforador. Deben tener la mayor rectitud y alineación para que el explosivo sea apropiadamente distribuido en la mayoría de los arranques, de perforación y el paralelismo entre taladros es de vital importancia para la interacción de las cargas explosivas en toda la voladura.
Estabilidad: Los taladros deben mantenerse abiertos hasta el momento de su empleo. En terrenos sueltos tienden a desmoronarse por lo que puede ser necesario revestirlos interiormente con tubos especiales para, poderlos cargar, también se pueden aplicar técnicas de revestimiento mediante arcillas especiales como la bentonita y otros utilizado en perforaciones de petróleo, diamantina.
Casos particulares: Algunos trabajos especiales de voladura requieren taladros con un paralelismo exacto, es fundamental que los operadores perforistas
8
conozcan a fondo el manejo de su máquina, sus posibilidades y limitaciones, captando claramente los diseños del plan de perforación, entendiendo claramente el propósito o finalidad de la voladura a realizar.
Velocidad de penetración: Esta variables no solamente depende de la aplicación de fuerza; también depende del barreno o limpieza del detritus, del taladro con el aire comprimido y/o con agua a presión, a través de la misma barra, conforme avanza la perforación. La dureza y abrasividad de la roca son factores importantes, para determinar qué medio de perforación emplear: rotación simple o rotación/percusión. (López Jimeno, 2003)
3.7
Orientación de los taladros en una perforación. Es de suma importancia orientar los taladros paralelamente a la superficie libre, con el fin de ayudar la desagregación del macizo rocoso en dirección de la superficie libre; estando el efecto útil perpendicular a la dirección del taladro. La orientación depende de los siguientes factores: tipo de terreno, números de caras libres de la labor, grado de fragmentación y otros. (López Jimeno, 2003).
3.8
Tipos de arranque o trazo. Hay varios tipos de arranque que reciben diferentes nombres, según su forma o el lugar donde se le ha usado primero, pero todos los tipos de cortes podemos agruparlos en tres:
Arranque o trazo angular: Son taladros que hacen un ángulo con el frente donde se perfora, con el objeto de que al momento de la explosión formen un 14 “cono” de base cara libre amplia y de profundidad moderada, depen diendo del
9
tipo de terreno. Entre los cortes angulares tenemos: Corte en cuña o en “V” y
corte en pirámide como se muestra en la Figura 1.
Figura1: Corte angular pirámide y cuña
Fuente: López Jimeno 2003 “Manual de Perforación y Voladura”.
Arranque o trazo paralelo: Consiste en tres o más taladros horizontales, que son exactamente paralelos entre sí y paralelo al eje de la galería; cuanto más duro es el terreno, estos taladros deberán estar más cerca uno a otro. De los taladros que forman el corte, uno o más se dejan sin cargar (taladros de alivio), con el objeto de que dejen un espacio libre que facilite la salida de los otros que están cargados. De estos taladros de alivio depende mucho el avance que se puede lograr en un solo tiro, es decir a mayor diámetro de taladros de alivio mayor será el avance como se muestra en la Figura 2.
10
Figura 2: Corte paralelo
Fuente: López Jimeno 2003 “Manual de Perforación y Voladura”
Arranque combinado: Son la combinación de cortes en “V” y cortes en pirámide. Los variantes del corte quemado son: Corte escalonado y corte crack.
Calidad de perforar el arranque: Para realizar un taladro de arranque, este primeramente se debe realizar con sumo cuidado, posteriormente se realizan los taladros de alivio, normalmente se necesita 14 taladros entre ambos taladros. Los tipos de arranques se muestran en el Anexo 01
3.9
Teoría de Holmberg La distancia entre el taladro central de alivio y los taladros de la primera sección no debería exceder de 1.7 x D² para obtener una fragmentación y salida satisfactoria de la roca. Las condiciones de fragmentación varían mucho, dependiendo del tipo de explosivo, características de la roca y distancia entre los taladros cargados y vacíos como se muestra en la Figura 3
Dónde: D² = Diámetro del taladro vacío.
11
Figura 3: Distancia entre taladros
Fuente: EXSA (2008) Manual Práctico de Voladura
Profundidad de taladro.
El avance está limitado por el diámetro del taladro vacío y por la desviación de los taladros de carga. El avance que se espera obtener por disparo debe ser mayor del 95 % de la profundidad del taladro. El avance por disparo expresado como una función del taladro vacío puede ser expresado por la siguiente relación. H = 0.15 + 34.1 x Ø - 39.4 x ز Donde: H = Profundidad del taladro en m. Ø = diámetro del taladro vacío en m. El avance será: X = 0.95 x L Donde: L = longitud de taladro en m.
12
3.10
Cálculo y distribución de la carga explosiva
Columna explosiva. Es la parte activa del taladro de voladura, también denominada longitud de carga donde se produce la reacción explosiva y la presión inicial de los gases contra las paredes del taladro.
Es importante la distribución de explosivo a lo largo del taladro, según las circunstancias o condiciones de la roca. Usualmente comprende de 1/2 a 2/3 de la longitud total y puede ser continua o segmentada. Así pueden emplearse cargas sólo al fondo, cargas hasta media columna, cargas a columna completa o cargas segmentadas (espaciadas o alternadas) según los requerimientos incluso de cada taladro de una voladura. La columna continua normalmente empleada para rocas frágiles o poco competentes suele ser del mismo tipo de explosivo, mientras que para rocas duras, tenaces y competentes se divide en dos partes: La carga de fondo (CF) y la carga de columna (CC) (López Jimeno, 2003).
Carga de fondo. Es la carga explosiva de mayor densidad y potencia requerida al fondo del taladro para romper la parte más confinada y garantizar la rotura al piso, para, junto con la sobre perforación, mantener la rasante, evitando la formación de resaltos o lomos y también limitar la fragmentación gruesa con presencia de bolones. CF = 1,3 x B. Donde: CF = Carga de fondo. B = Burden.
13
No debe ser menor de 0,6 B para que su tope superior esté al menos al nivel del piso del banco. Se expresa en kg/m o lb/pie de explosivo. Si se toma en consideración la resistencia de la roca y el diámetro de la carga, la longitud de la carga de fondo variará entre 30 Ø para roca fácil a 45 Ø para muy dura. (López Jimeno, 2003).
Carga de columna Se ubica sobre la carga de fondo y puede ser de menos densidad, potencia o concentración ya que el confinamiento de la roca en este sector del taladro es menor.
Pesado en relaciones de 10/90 a 20/80.La altura de la carga de columna se calcula por la diferencia entre la longitud del taladro y la suma la carga de fondo más el taco. (López Jimeno, 2003).
CC = L – (CF + T) Donde: CC = Carga de columna. L = Longitud del taladro. CF = Carga de fondo. T = Taco
Estimación de cargas
Volumen a romper por taladro = Malla por altura de taladro. V = (B x E x H) = m³ por taladro. Donde: V = Volumen a romper por taladro. B = Burden. E = Espaciamiento.
14
H = Altura del taladro. Tonelaje: volumen por densidad de la roca o mineral.
Volumen de explosivo Diámetro de taladro por longitud de la columna explosiva (columna continua) o por la suma de las cargas segmentadas. Ve = (Ø x Ce) en m³ Donde: Ve = Volumen de explosivo. Ø = Diámetro del taladro. Ce = Columna explosiva.
Factor de carga Es la relación entre el peso de explosivo utilizado y el volumen de material roto. FC = (We/V) Donde: FC = Factor de carga. We = Peso del explosivo V = Volumen del material roto.
Tonelaje roto El tonelaje roto es igual al volumen del material roto multiplicado por la densidad de dicho material. Tonelaje roto = (V x P) Donde: V = Volumen del material roto P = Densidad del material
15
Perforación específica Es el número de metros o pies que se tiene que perforar por cada de roca volada L
(H)
PE = B×E Dónde: PE = Perforación especifica L = Profundidad del taladro. H = Altura de banco. B = Burden. E = Espaciamiento.
Cálculo general para carga de taladro
(0,34 x Ø2 x Pe), en lb/pie Dónde: 0,34: Factor. Ø = Diámetro del taladro, en pulgadas. Pe = Densidad del explosivo a usar en g/cm
Densidad de carga. DC = 0, 57 x Pe x ز x (L – T) Dónde: DC = Densidad de carga, en kg/tal. 0,57 = Factor. Ø = Diámetro del taladro Pe = Densidad del explosivo a usar. L = Longitud de perforación. T = Taco
16
3.11
Definiciones conceptuales
Exploración Son los trabajos de localización de nuevos yacimientos y probar la continuidad y riqueza de los depósitos de mineral ya conocidos.
Desarrollo Son las labores que se realizan después que se ha verificado la existencia e importancia de un depósito mineral con fin de limitarlo.
Preparación Son los trabajos que se ejecutan una vez que se ha limitado el yacimiento. La preparación se hace de acuerdo al método de explotación seleccionado.
Perforación Es una operación mecánica que consiste en hacer taladros en mineral o roca con la finalidad que en su interior se pueda depositar carga explosiva, que al detonar sean capases de arrancar del seno de estos materiales porciones de roca o mineral. (Cámac Torres 2005)
Malla de perforación Es la forma en la que se distribuyen los taladros de una voladura, considerando básicamente a la relación de burden y espaciamiento y su dirección con la profundidad de taladros (López Jimeno 2003).
17
Explotación Trabajo realizado para extraer el mineral de las labores mineras. Las explotaciones mineras pueden clasificarse genéricamente en dos grandes grupos: subterráneas y a cielo abierto. Existen casos intermedios en los que se combinan o coexisten técnicas propias de cada uno de los grupos y se dice que son explotaciones mixtas. (López Jimeno 2003).
Subterráneo Excavación natural o hecha por el hombre debajo de la superficie de la tierra.
Frente Es el lugar en donde se emplaza personal y máquina de perforar para realizar el avance de una galería o crucero, mediante perforación y voladura.
Burden Distancia desde el barreno al frente libre de la roca, medida perpendicular al eje del taladro. También denominado piedra, bordo o línea de menor resistencia a la cara, distancia desde el pie o eje del taladro a la cara libre perpendicular más 23 cercana.
También la distancia entre filas de taladros en una voladura. (Jay A. Rodgers, 2002).
Explosivos Son productos químicos que encierran un enorme potencial de energía, que bajo la acción de un fulminante u otro estímulo externo reaccionan instantáneamente con gran violencia. Se fabrican con diferentes potencias, dimensiones y resistencia al agua, según se requiera. (EXSA, 2008).
18
Arranque o cueles Los del centro, que se disparan primero para formar la cavidad inicial. Por lo general se cargan de 1,3 a 1,5 veces más que el resto. (Cámac Torres, 2005).
4. DESARROLLO DE LA SOLUCIÓN
4.1
Diseño de la malla para reducir costos de perforación y voladura
Análisis del diseño de malla para la perforación
La perforación se realiza con máquinas perforadoras jackleg marca RNP con barras cónicas de 8´, 6´,4´ de longitud, y la limpieza se realiza con scooptrams de 2.5 yardas cubicas.
La sección del crucero es de 3,0 x 3,0 m la gradiente es de 0.6 y de una longitud de barreno de 6 pies (1,82 m) y con un diámetro de brocas de 38 mm. Cabe mencionar que la voladura se utiliza mecha rápida y Carmex de 7´ pies y su encendido es de chispeo artesanal y los explosivos de Semexa 65, Exadit 45 y el número de disparos esta acondicionado al tipo de roca.
4.2
Presentación del diseño de malla de perforación.
El diseño de malla inicial, fue elaborado por el personal técnico o por los mismos maestros perforistas que lo realizaron según su práctica y experiencia propia, no siendo esta la adecuada para el frente de avance, trayendo como consecuencias elevados costos, generando por ello perdidas.
19
4.3
Cálculos de perforación y voladura
Tiempo de perforación por taladro = tiempo total de perforación. /taladros perforados = 1.5 minutos
Pies perforados por guardia. = longitud de taladro * taladros perforados. = 67,29 m
Factor de carga de explosivo. = peso total de dinamita/tonelaje roto; kg/TM = 2,204 kg/TM
Eficiencia de voladura. = avance neto del disparo. / (long. promedio/tal)*100 = 90 %
Rendimiento de la voladura. = kg de explosivos / avance = 21,57 kg/m.
Factor de perforación. =metros perforados/volumen roto = 7,06
Rendimiento de perforación. =metros perforados /avance =1,05 m
20
4.4
Control de tiempos de perforación. El control de tiempos de perforación se realizó in-situ, para ello se consideró los tiempos de perforación de 4 pies y 6 pies, incluyéndose los tiempos de demoras. Estos controles posteriormente fueron promediados. Los tiempos de perforación antes de la optimización se muestran en el Anexo 02.
4.5
Resultados de la perforación y voladura Tabla 3: Cantidad de explosivos por taladro antes de la optimización
Distribución de Numero de Cargas Tal. De alivio Arranques Ayuda de arranques Sub ayudas Ayudas de corona Coronas Cuadradores De rotura Ayuda de arrastres Arrastres Total
Numero de taladros
Cebo
3 4
Numero 0 1
Tipo 0 gelatina
4
1
4
Columna Cantidad Peso de de explosivos Numero Explosivo por unidad
Peso total (Kg)
0 7
0 24
0 0.088
0 2.112
gelatina
6
28
0.088
2.464
1
gelatina
6
28
0.081
2.268
5
1
gelatina
6
35
0.081
2.835
5 4 3
1 1 1
gelatina gelatina gelatina
5 6 6
30 28 21
0.081 0.081 0.081
2.43 2.268 1.701
3
1
gelatina
6
21
0.081
1.848
5
1
gelatina
6
35
0.088
250
0.088
3.08 21.006 Kg
39 Fuente: Elaboración propia
21
4.6
Diseño de malla de perforación.
El diseño de malla anterior se muestra en la Figura 4
Figura 4: Malla antes de la optimización
Fuente: Tesis
1. Sección: 3,0 x 3,0 m 2. N° de taladros: 39 3. Taladros cargados: 36 4. Arranques: Conocido como cabeza de toro
22
4.7
Cuadro de Costos antes de la optimización Tabla 4: Costos sin optimizar
Fuente: Propia
23
4.8
Parámetros para nuevo diseño de malla de perforación.
Una buena optimización de malla de perforación nos permite tener un incremento en la productividad de la perforación y voladura. De acuerdo a las condiciones de trabajo especificadas en el contrato entre el contratista y la compañía y por los parámetros de trabajo establecidos en Marsa, se usa 2 máquinas perforadoras tipo jackleg en la perforación y un avance de 6 pies o 1.82 metros siendo lo real en la perforación 1.75 m en los frentes de avance de 3,0 x 3,0 m. Siendo las siguientes características que se describen a continuación:
Selección del frente: 3,0 x 3,0 m. Equipo de perforación: Jackleg RNP Número de perforadoras: 2 Longitud del barreno: 1.82 m. (6 pies) Diámetro del escariador: 0.056 m. Diámetro del taladro: 0.038 m. Densidad de la roca: 2.7 TM/m³
Cálculo del avance por disparo. Empleando un diámetro de 0.056 m. Para el taladro vacío se determina la longitud del taladro (H) y el avance (I).
Longitud del taladro. H = 0.15 + 34.1 x Ø - 39.4 x ز H = 0.15 + 34.1 x 0.056 – 39.4 x (0.056)² H = 1.93 m.
24
Avance por disparo. I = 0.96 x H I = 0.96 x 1.93 I = 1.85 m
Cálculo del número de taladros N° tal: (R / C) + (K X S) Donde: S: sección. R: circunferencia de la sección en metros. C: distancia entre taladros de la circunferencia o perímetros. K: coeficiente. Se muestra en la Tabla 5.
Tabla 5: Coeficiente del tipo de roca
Fuente: EXSA (2008) Manual Práctico de Voladura
Reemplazando datos: N° tal = (R / C) + (K X S) N° tal = (12 / 0.6) + (1.5 x 9) N° tal = 34 taladros.
Cálculo de burden Primer burden. Se considera 3 por que va hacer los taladros de alivio en la malla de perforación. B1= 1.5 x (3 x 38 mm)
25
B1= = 17.1 cm Segundo burden. B2 = B1 x √2 B2 = 17.1 x √2 B2 = 24.2 cm Tercer burden. B3 = B2 x √2x 1.5 B3 = 24.2 x √21.5 B3 = 51 cm
4.9
Cálculos de parámetros de perforación y voladura
Velocidad de penetración o perforación (VP). VP = ((long. taladro) / (tiempo efectivo /taladro) VP = 1.75 / 2.44 m/min VP = 0.71 m/min.
Tiempo de total de perforación por frente. TP = ((N° de taladros x long. taladros) / (velocidad de perforación)) TP = (34 x 1.75) / (0.70) TP = 1 h. 42 min.
Eficiencia total de perforación. Eficiencia perf. = ((long. taladro)/ (long. barreno)) x 100 Eficiencia perf. = ((1.75/1.82) x 100 Eficiencia de perf. = 96 %
Eficiencia total de la voladura. Eficiencia vol. = ((long. taladro)/ (avance efectivo)) x 100 Eficiencia vol. = (1.75/1.85) x 100 Eficiencia vol. = 95 %
26
Avance efectivo por disparo. Avance disp. = (long. barreno x efic. perf. x efic. vol) Avance disp. = ((1.75) x 0.96 x 0.95) Avance disp. = 1.60 m.
Cálculo de número de cartuchos por taladro. N° de cartuchos = ((2/3x L) / (Le x 0.8)) Donde: N° de cartuchos = total de cartuchos pro taladro L= longitud del taladro perforado (m.) Le= longitud de explosivo cartucho (m.) 0.80 = la carga debe ser tres cuartos de la perforación. N° de cartuchos = ((0.666 x 1.75)/(0.2 x 0.8)) N° de cartuchos = 7
Cantidad de carga por disparo. Semexa EXSA 65% = 177 x 0.081 = 14.3 Exadit EXSA 45% = 25 x 0.076 = 1.9 Cantidad total de explosivos = 14.3 + 1.9 = 16.24 kg
Cantidad de carga en los taladros. Carga / taladros = cantidad total de explosivos / taladros Carga / taladros = 16,24 / 34 Carga / taladros = 0,47 kg / taladros
Análisis de la voladura Volumen roto de roca. Volumen roto = sección del frente x avance efectivo Volumen roto = 9 m²x 1,75 m Volumen roto = 15,75 m³
27
Tonelaje de roca roto. Tonelaje roto = (volumen roto x avance efectivo x densidad) Tonelaje roto = (15,75 m³ x 1,60 x 2,7 TM/m³) Tonelaje roto = 68,04 TM
Factor de carga (kg / m³) FC = (kg. Explosivos / volumen roto) FC = 16,24 / 15,75 m³ FC = 1,03 kg /m³
Factor de potencia (kg / TM) FC = kg. Explosivo / tonelaje roto FC = 16,24 / 74,41 FC = 0.21 kg/TM
Factor de carga lineal. FCL = (kg. Explosivos / metro lineal) FCL = 16,24 / 54,25 FCL = 0,29
Los resultados obtenidos de los cálculos para el nuevo diseño de malla se muestran en la Tabla 6.
28
Tabla 6: Resultados Obtenidos de la perforación y voladura
Fuente: creación propia
4.10
Reducción de la cantidad de explosivos. En la siguiente Tabla 7 se muestran las cantidades optimizadas de explosivos en el crucero de 1000 .
29
Tabla 7: Cantidad de explosivo por taladro optimizado
Fuente: Propia
4.11
Diseño de malla de perforación optimizada
En la Figura 5 de la malla de perforación optimizada se muestra la reducción de los taladros de perforación.
30
Figura 5: Diseño de malla optimizado
Fuente: Tesis
1 Sección: 3,0 x 3,0 m 2 N° de taladros: 34 3 Taladros cargados: 31
31
Tabla 8: Cuadro de costos optimizados
Fuente: Elaboración Propia
32
4.12
Costos de perforación y voladura optimizada. Tabla 9: Comparación de perforación y voladura antes y después
Fuente: Elaboración Propia Tabla10: Comparación de Costos
Fuente: Elaboración Propia
33
5. CONCLUSIONES
Con el nuevo diseño de malla de perforación y voladura se pudo maximizar la perforación y voladura de la mina que era de 75 a 95 metros lineales de avance.
Se reducen los costos operativos de perforación y voladura por metro lineal de avance de US$ 342.32 a US$ 247.61, teniendo una diferencia de US$ 94.71.
En la voladura del frente del crucero 1000 se redujo el consumo de explosivos de 21.01 kg a 16.24 kg., prescindiéndose de la gelatina 75% por el Semexa 65% y Exadit 45%. Obteniendo una voladura controlada en la sobrerotura y mayor control de la corona, y además teniendo una buena fragmentación para una mejor limpieza y acarreo de material.
Con los nuevos resultados, se dieron los resultados con los maestros perforistas en el frente de avance, para que remplacen el diseño de malla anterior con el nuevo y así reduzcan las fallas operativas y maximicen las operaciones de avance lineal del crucero
34
RECOMENDACIONES
Tener una constante capacitación y supervisión al personal, acerca del nuevo diseño de malla de perforación y voladura, para así remediar las dificultades que se puedan presentar.
Para obtener buenos resultados de la perforación y voladura se debe marcar el frente, distribuir bien los taladros de arranque y alivio según el nuevo diseño de malla y se obtendrá un buen avance lineal.
Realizar los controles geomecánicos periódicos, para tener datos actualizados del macizo rocoso.
35
ANEXOS Anexo 01
Figura 6: Tipos de arranques corte quemado
Fuente: EXSA (2008) Manual Práctico de Voladura.
36
Anexo 02 Tabla 11: Tiempos de perforación antes de la optimización
Fuente: Elaboración Propia
37
BIBLIOGRAFIA BIBLIOGRAFÍA Bieniawski, Z. T. (1989); Libro “Engineering Rock Mass Classifications”. Cámac Torres. Alfredo. (2005). Manual Perforación y Voladura de Rocas FIMUNA. Puno. Cháhuares Saritupa, Félix C. (2012); Tesis “Nuevo Diseño de la Malla para mejorar la Perforación y Voladura en proyectos de Explotación y Desarrollo Mina el COFRE”. Carreón Quispe Juvenal (2001); Tesis “Optimización de Perforación y Voladura en la Rampa Principal 523 Sistema Mecanizado Mina San Rafael”. D. F. Coates (1973); Libro “Fundamentos de Mecánica de Rocas”. EXSA (2008); Manual Práctico de Voladura Edición Especial. Perú. Jay A. Rodgers (2002); Libro “Técnicas eficiente para tronaduras”. Jáuregui Aquino, Oscar A. (2009); Tesis: “Reducción de los Costos Operativos en Mina mediante la Optimización de los Estándares de las Operaciones unitarias de Perforación y Voladura”. Laricano Flores, Alan (2011); Tesis “Optimización de Costos en las la bores de Desarrollo Minera Pachapaqui”. López Jimeno Carlos. (2003); Manual de Perforación y Voladura de Rocas. Ramírez Oyanguren y Alejano Monge (2004); Libro “Mecánica de Rocas”. Reporte de costos (2014); Área del Departamento de Oficina Técnica Empresa Minera Marsa. Reporte de geología (2014); Área del Departamento de Geología Empresa Minera Marsa Sánchez Villarreal, Yadira Vanessa (2012); Tesis “Optimización en los Procesos de Perforación y Voladura en el Avance de Rampas en la Mina Bethzabeth”. Universidad Nacional de Ingeniería (S/N); Libro “Metodología de Costo de Operación en Minería” Listar en forma alfabética y por autor los libros, artículos, catálogos, web, etc., que han sido consultados para realizar el trabajo desarrollado utilizando la norma APA. Los ejemplos siguientes sirven para estandarizar los criterios a aplicar en este caso.
38
Referencia de un libro: Pineda, E., Alvarado, E., y Canales, F. (1994). Metodolog ía de la Inves tig ación (2.a ed.). Washington DC: Organización Panamericana de la Salud (OPS). Referencia de un artículo de una revista: Castellano, J. y Ramirez, M. (1995). Control infeccioso en el consultorio dental. A s oci ación Dental Mexicana, 52 (4), 199-203. Donde Asociación Dental Mexicana es el nombre de la revista, 52 es el volumen, 4 es el número, y las páginas citadas van de la 199 a la 203. Referencia de un documento de Internet Peralta E., M. V. y Fujimoto Gómez, G. (s.f.). La atención integral de la pri mera infancia en A mérica Latina: ejes c entrales y los des afíos para el s ig lo XXI
[en línea]. Santiago (Chile): OEA. Recuperado el 18 de agosto de 2010: //www.minedu.gob.pe/ocder/Publicaciones/AtencionIntegralPrimeraInfancia.pdf Donde s.f. es sin fecha.
Formato de Presentación del Documento 1. Tamaño de hoja:
A4, vertical
2. Líneas por hoja:
25 líneas aprox.
3. Márgenes: Derecho Izquierdo Superior
: : :
2,5 cm 3,5 cm 3,0 cm
39
Inferior :
2,5 cm
4. Tipo y tamaño de fuente Los tipos de letras recomendados son: Arial o Times New Roman. El tamaño de letra del texto principal es de 11 puntos, títulos 12 y notas 10 puntos.
5. Interlineado: Doble espacio para el texto principal (se aceptará espacio y medio siempre que sea necesario por la naturaleza del trabajo y cuente con la aprobación del asesor). La Bibliografía se escribirá a espacio simple con un doble espacio entre cada referencia.
6.
Numeración: Los números de la hoja se colocarán en el centro del margen superior o inferior.
40
