TRABAJO DE INVESTIGACIÓN DE PERFORACIÓN Y VOLADURA SUBTERRÁNEA 1. RESUMEN El presente trabajo de investigación denominado de mallas de perforación y voladura subterránea aplicando un modelo matemático; este trabajo de investigación demuestra que el diseño de malla de perforación y voladura subterránea es aplicado por un modelo matemático de áreas de influencia usando el burden. 2. OBJETIVOS DE LA INVESTIGACIÓN.
OBJETIVO GENERAL.
Demostrar que el Diseño de malla de perforación y voladura subterránea, puede ser diseñado aplicando un modelo matemático, un método gráfico teniendo en cuenta el espaciamiento y el burden..
OBJETIVO ESPECIFICO.
Calcular el Diseño Diseño la la malla de perforación utilizando utilizando parámetros de carga, explosivo y roca. Conocer los costos del diseño de voladura, y determinar la factibilidad de dicho diseño anteriormente mencionado.
3. MARCO TEÓRICO Malla; “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”. Perforación; “Es la primera operación en la preparación de una voladura. Su propósito es el de abrir en la roca huecos cilíndricos destinados a alojar al explosivo y sus accesorios iniciadores, denominados taladros, barrenos. Voladura; “fragmentación de la roca y otros materiales de los sólidos mediante explosivos confinados en barrenos o adosados a su superficie”. “De acuerdo con los criterios de la mecánica de rotura, la voladura es un
proceso tridimensional, en el cual las presiones generadas por explosivos confinados dentro del taladro perforados en roca, originan una zona de alta concentración de energía que produce dos efectos dinámicos; fragmentación y desplazamiento”.
Frente; “Superficie libre en una voladura”. Frente o frontón; “Es el lugar en donde se emplaza personal y maquina de perforar para realizar el avance de una galería o crucero, mediante perforación y voladura”. Parámetros; “Se
denomina así a los diversos ratios obtenidos en la
práctica, a través de la observación en el lugar de trabajo”. Parámetro; “Es
el valor de las características que nos interesan en el colectivo o universo. Este valor se infiere a partir de las estadísticas, es el valor estimado del parámetro.
Burden (Piedra); “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 libre. Es la distancia desde el pie o eje del taladro a la cara libre perpendicular más cercana. También la distancia entre filas de taladros en una voladura”.
4. MARCO CONCEPTUAL. Diseño de Malla de Perforación: Es el esquema que indica la distribución de los taladros con detalle de distancias, cargas de explosivo y secuencia de encendido a aplicarse.
Voladura Subterránea: En la ingeniería de las excavaciones subterráneas, las voladuras son igual de importantes que la elección de la forma correcta de la excavación que tendrá que adaptarse al campo in situ de los esfuerzos y del diseño del sistema correcto de la voladura. Dos de los factores más importantes se deben de considerar cuando se hacen voladuras en excavaciones subterráneas, son: La voladura tendrá que romper la roca de una manera eficiente y económica. El macizo rocoso que quede, deberá dañarse lo menos posible para producir caída de rocas.
Paramentos De Roca; Son determinantes como variables incontrolables, los cuales tenemos: la propiedades físicas, (densidad, dureza, tenacidad, porosidad) Las Propiedades elásticas o de resistencia (resistencia a la compresión, tensión, fricción interna, cohesión) Condición geológica (textura, presencia de agua)
Parámetros De Explosivo; Son variables controlables como las propiedades físicas o químicas (densidad, velocidad de detonación, presión de detonación, energía del explosivo, sensibilidad, volumen de gases)
Parámetros de Carga; Son también variables controlables en el momento del diseño de la malla de perforación y voladura, (diámetro del taladro, longitud del talado, confinamiento, acoplamiento, densidad de carga, longitud de carga).
Área de influencia de un taladro después de la voladura
En donde la zona 1; es el diámetro del taladro, la zona 2 es la zona pulverizada por el explosivo y la zona 3 es el área de influencia del taladro después de una voladura. En este caso la nueva teoría calcula el espesor fracturado por el explosivo y que luego se demostrara el burden. Esta teoría es realizada con los criterios de resistencia de materiales, mecánica de rocas y parámetros del explosivo y perforación.
Representación grafica del área de influencia de un taladro
PRECAUCIONES GENERALES
El manipuleo de los explosivos y accesorios de voladura deben ser efectuados por personal calificado y autorizado.
En los lugares que estén manipulando explosivos en general no deben permanecer personas extrañas o innecesarias.
Se debe cumplir estrictamente con los Reglamentos y Normas establecidos.
El personal debe tener todos los conocimientos de las características de los accesorios, explosivos y mantenerse en una constante capacitación.
PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA:
1. REALICE EL PLANEAMIENTO DE PERFORACION Y VOLADURA SUBTERRANEA EN TAJO, DONDE LOS DATOS A CONSIDERAR SON:
ANCHO DE TAJO DE MINERAL DE ORO = 6.5 m ALTURA DE CORTE = 2.0 m LONGITUD DE PERFORACIÓN = 6 pies CUB = 90% PESO ESPECIFICO = 2,43 TM/ PESO DE CARTUCHO DE DINAMITA = 0.081 Kg LONGITUD DE TAJO = 40 m COSTO DE CARTUCHO = US$ 0.16 COSTO DE CARMEX = US$ 0.5 por unidad COSTO DE MECHA RAPIDA = US$ 0.31 (use 18 m) COSTO DE MECHA LENTA = US$ 0.09 (use 0.6 m) COSTO DE MANO DE OBRA: o PERFORISTA – PALERO = US$ 35.37 y se requiere 1.31 proporciones de tarea PERFORISTA = US$ 32.74 y se requiere 1.31 o AYUDANTE proporciones de tarea COSTO DE MÁQUINA PERFORADORA = US$ 7800 VIDA ÚTIL DE PERFORADORA = 100000 pies (30480 m) COSTO DE BARRENO = US$ 76 VIDA ÚTIL DE BARRENO = 1000 pies (304.8 m) MANGUERA DE AIRE DE 30 m = US$ 3.85 por m VIDA UTIL DE MANGUERA DE AIRE = 150 m COSTO DE MANGUERA DE AGUA = 1.5 por m VIDA ÚTIL DE AGUA = 150 m ACEITE DE PERFORACIÓN = US$ 6.91 por gln, requiere 0.5 gln por disparo PINTURA, BARRETILLAS Y ACCESORIOS = US$ 1.5 por disparo COSTO DE HERRAMIENTAS POR DISPARO = US$ 0.19 COSTO DE IMPLEMENTOS DE SEGURIDAD = US$ 0.62 CONSIDERAR 15% DE GASTOS GENERALES Y 10% DE UTILIDAD
SOLUCION:
CALCULANDO EL NÚMERO TOTAL DE TALADROS POR DISPARO: Se hallará el número de taladros por método gráfico: Considerando que el ancho de la labor es de 6.5 m y el espaciamiento de 0.5 m : Nº de columnas: Pero considerando el espaciamiento que debe existir en los hastiales (0.25m) Se tiene: Nº de columnas es: 14 - 1 = 13 Considerando que la altura de corte es de 2 m y el burden de 0.5 m : Nº de filas: Pero considerando el burden que debe existir entre la última fila y el techo de la labor ( 0.50 m), se tiene: Nº de filas: 4 – 1 = 3 Por lo tanto: Nº de taladros = Nº de columnas * Nº de filas
Nº de taladros = 13 * 3 = 39 N° de taladros: 39 taladros por disparo.
La longitud a perforar por cada taladro es 6 pies
Según de definición se necesita una dinamita por cada pie perforado
Por tanto por cada taladro perforado se utilizaran 6 dinamitas
Número total de cartuchos de dinamita por disparo:
Costo por cartuchos en un disparo (a)
Costo de carmex en un disparo (b)
Costo de mecha rápida en un disparo (c)
Costo por mecha lenta en un disparo (d)
Costo de PERFORISTA – PALERO en un disparo (e)
Costo de AYUDANTE – PALERO en un disparo (f)
LONGITUD TOTAL DE METROS LINEALES PERFORADOS (x)
Convertimos a metros (1 pie = 0.3048 m)
Costo de máquina perforadora en un disparo (g)
Costo por barreno en un disparo (h)
Costo por manguera de aire (i)
Costo por manguera de agua (j)
Costo por aceite (k)
Costo por accesorios, herramientas e implementos (l)
POR LA TANTO SE OBTIENE QUE EL GASTO TOTAL ES (Z)
CONSIDERANDO EL 15% POR GASTOS GENERALES Y EL 10% DE UTILIDAD
HALLANDO NÚMERO TOTAL DE DISPAROS Nº TOTAL DE DISPAROS
Nº TOTAL DE DISPAROS Nº TOTAL DE DISPAROS
=
25
RESPUESTAS: 1. EL COSTO POR METRO CÚBICO Material removido en un disparo (m) m=
ENTONCES: COSTO m3
COSTO m3 = (323.25 US$)/21.40 m3 Costo = 15.11 US$/m3
2. MALLA DE PERFORACIÓN Y VOLADURA
Nº de taladros = 39
Descripción de los retardos utilizados: SERIE Y NUMERO DE RETARDO
CANTIDAD POR DISPARO
TIEMPO DE RETARDO EN MILISEGUNDOS
1B
1
500
2B
3
1000
3B
4
1500
4B
4
2000
5B
4
2500
6B
4
3000
7B
2
3500
8B
17
4000
3. EL FACTOR DE POTENCIA (FP) CALCULANDO EL TM
CALCULANDO CARGA EXPLOSICA EN Kg
ENTONCES:
4. COSTO PARA 1028.8 m3 DE MINERAL POR DIA:
Costo mineral por día = (15.11 US$/m 3) × 1028.8 m 3 Costo mineral por día = 1 5547.17 US$
COSTO PARA 26748.97
DE MINERAL POR MES:
Costo mineral por mes = (15.11
US$/m3) × 26748.97m 3
Costo mineral por mes = 404228.96
US$
5. REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS. http://www.monografias.com/trabajos-pdf4/diseno-mallas-perforacion-yvoladura-subterranea/diseno-mallas-perforacion-y-voladurasubterranea.pdf http://sisbib.unmsm.edu.pe/bibvirtualdata/monografias/ingenie/farje_vi/cap 5.pdf CARLOS LOPEZ JIMENO, “Manual de perforación y voladura de rocas” EXSA: ”Manual práctico de Voladura”
http://www.slideshare.net/irreligious6/operacion-de-voladura-subterranea Carlos Lopez Jimeno, MANUAL DE PERFORACIÓN Y VOLADURA DE ROCAS.
2.- PARA ACCEDER A LA ZONA MINERALIZADA SE REQUIERE HACER UN CRUCERO DE 580 m DE LONGITUD EN ROCA DURA DE SECCION SE PERFORA CON JACK LEG MARCA CANUN 260
LOS DATOS A CONSIDERAR SON: ANCHO DE LA LABOR = 4m ALTURA DE LA LABOR = 4m LONGITUD DE PERFORACIÓN = 6 pies CUB = 90% PESO ESPECIFICO = 2,43 TM/ PESO DE CARTUCHO DE DINAMITA = 0.081 Kg LONGITUD DE TAJO = 40 m COSTO DE CARTUCHO = US$ 0.16 COSTO DE FANEL = US$ 3.5 por unidad COSTO DE CORDON DETONANTE = US$ 1.2 por m. COSTO DE MECHA LENTA = US$ 0.09 (use 0.6 m) ROCA DURA (K) = 2 DISTANCIA ENTRE TALADROS (dt) = 0.5m
COSTO DE MANO DE OBRA: PERFORISTA – PALERO = US$ 35.37 y se requiere 1.31 proporciones de tarea AYUDANTE PERFORISTA = US$ 32.74 y se requiere 1.31 proporciones de tarea COSTO DE MAQUINA PERFORADORA = US$ 7800 VIDA UTIL DE PERFORADORA = 100000 pies (30480 m) COSTO DE BARRENO = US$ 76 VIDA UTIL DE BARRENO = 1000 pies (304.8 m) MANGUERA DE AIRE DE 30 m = US$ 3.85 por m VIDA UTIL DE MANGUERA DE AIRE = 150 m COSTO DE MANGUERA DE AGUA = 1.5 por m VIDA UTIL DE AGUA = 150 m ACEITE DE PERFORACION = US$ 6.91 por gln, requiere 0.5 gln por disparo PINTURA, BARRETILLAS Y ACCESORIOS = US$ 1.5 por disparo COSTO DE HERRAMIENTAS POR DISPARO = US$ 0.19 COSTO DE IMPLEMENTOS DE SEGURIDAD = US$ 0.62 CONSIDERAR 15% DE GASTOS GENERALES Y 10% DE UTILIDAD
SOLUCION:
Calculando el número total de taladros por disparo:
La longitud a perforar por cada taladro es 6 pies 1 pie equivale a una dinamita Por tanto por cada taladro perforado se utilizaran 6 dinamitas Número total de cartuchos de dinamita por disparo:
Costo por cartuchos en un disparo (a)
Costo de FANEL por disparo (b)
Costo de cordón detonante por disparo (c)
Costo por mecha lenta por disparo (d)
Costo de PERFORISTA – PALERO en un disparo (e)
Costo de AYUDANTE – PALERO en un disparo (f)
LONGITUD TOTAL DE METROS LINEALES PERFORADOS (x)
Convertimos a metros (1 pie = 0.3048 m)
Costo de máquina perforadora en un disparo (g)
Costo por barreno en un disparo (h)
Costo por manguera de aire (i)
Costo por manguera de agua (j)
j = 31.60 US$
Costo por aceite (k)
Costo por accesorios, herramientas e implementos (l)
POR LA TANTO SE OBTIENE QUE EL GASTO TOTAL ES (Z)
CONSIDERANDO EL 15% POR GASTOS GENERALES Y EL 10% DE UTILIDAD
RESPUESTAS: 1. EL COSTO POR METRO LINEAL Y PARA UN CRUCERO DE 580m
Costo metro lineal
Calculando el costo para el crucero de 580m
2. MALLA DE PERFORACION Y VOLADURA
Nº de taladros: 64 Diseño geométrico del Arranque: Para realizar este diseño, se hará uso de la siguiente definición:
SECCION DE CORTE
VALOR DE BURDEN
LADO DE LA SECCION
PRIMERA
B1= 1.5*D2
B1*2^(1/2)
SEGUNDA
B2= B1*2^(1/2)
1.5*B2*2^(1/2)
TERCERA
B3=1.5*B2*2^(1/2)
1.5*B3*2^(1/2)
CUARTA
B4=1.5*B3*2^(1/2)
1.5*B4*2^(1/2)
Por lo tanto: Diseño del arranque :
0.038
DIAMETRO DEL TALADRO (m)
SECCION DE CORTE PRIMERA SEGUNDA TERCERA CUARTA
VALOR DEL BURDEN (m)
LADO DE LA SECCION (m) 0.06 0.08 0.17 0.36
LEYENDA FANEL de Período Largo y número de serie de R- acuerdo a tiempo de retardo, en milisegundos. FANEL de Período Largo y número de serie de B- acuerdo a tiempo de retardo, en milisegundos.
0.08 0.17 0.36 0.77
3. EL FACTOR DE POTENCIA (FP)
CALCULANDO EL TM Como es una labor con corona se tiene que tener en cuenta: Imagen
POR TANTO:
4. CONCLUSIONES EN LA VOLADURA Ventajas: Busca producir superficies de roca lisas y estables. Contribuye a reducir la vibración de la voladura principal, la sobre excavación y la necesidad de sostenimiento adicional. Produce menor agrietamiento en la roca. Es una alternativa para la explotación de estructuras minerales débiles e inestables.
Desventajas Mayor tiempo de preparación del disparo. En material detrítico, incompetente o deleznable puede no llegar a dar resultados óptimos.
5. RECOMENDACIONES:
En los diseños de mallas de perforación se debe de tener en cuenta las áreas de influencia por cada taladro. En el cálculo del burden se debe de consignar las desviaciones del taladro para así ajustar más aun el burden y obtener una fragmentación adecuada. Utilizar los datos requerido correctamente para obtener buenos resultados y no asumirlos, como por ejemplo la resistencia de la roca o mineral. Siempre perfore los taladros según un esquema estimulado.
6. REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS
http://geco.mineroartesanal.com/tikidownload_wiki_attachment.php?attId=1198
http://es.scribd.com/doc/72419841/DISENO-DE-UNA-MALLA-DEPERFORACION-EN-MINERIA-SUBTERRANEA-parte-2
Exsa. MANUAL PRACTICO DE VOLADURA, Pag 177.
Carlos Lopez Jimeno, MANUAL DE PERFORACIÓN Y VOLADURA DE ROCAS.
Exsa. MANUAL PRACTICO DE VOLADURA, Pág. 79.
Carlos López Jimeno, MANUAL DE PERFORACIÓN Y VOLADURA DE ROCAS.
Exsa. MANUAL PRACTICO DE VOLADURA, Pág. 161.
D. F. Coates, FUNDAMENTOS DE MECANICA DE ROCAS
Universidad Nacional de Ingeniería, METODOLOGÍA DE COSTO DE OPERACIÓN EN MINERÍA
Carlos López Jimeno, MANUAL DE PERFORACIÓN Y VOLADURA DE ROCAS.
Carlos López Jimeno, MANUAL DE PERFORACIÓN Y VOLADURA DE ROCAS.
Exsa, MANUAL PRÁCTICO DE VOLADURA, Pág. 168.
Calvin J. Conya, DISEÑO DE VOLADURAS, Pág. 77.