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105

INTERCADECONSULTANCY & TRAINING

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VARIABLES DE DISEOLas mas importantes entre otras, son las siguientes:

El peso de la MEC, el espaciamiento entre los taladros y laubicacin del tapn.

L f l i t ti l l t i bl t l

209

La formulacin matemtica para calcular estas variables esta en plenoproceso de desarrollo, pero la mayora de investigadores esta deacuerdo en lo siguiente:

Carga explosiva/taladro del pre-corte = (0.08-0.12) lbs. x reasuperficial del pre-corte

El espaciamiento entre los taladros en la lnea del pre-corte =(1 7 2 0) x dimetro del taladro en pulgadas para obtener el

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(1.7-2.0) x dimetro del taladro en pulgadas, para obtener elespaciamiento en pies.

El taco en los taladros del pre-corte = (1.0 1.2) dimetro deltaladro en pulgadas para obtener el taco en pies.

VENTAJAS

Las principales ventajas, son las siguientes:

Se emplea menor cantidad de MEC.

210

Se obtiene una mejor estabilidad de las paredesfinales de la excavacin.

Se obtiene un menor costo de perforacin, esto sedebe a que el espaciamiento entre los taladros queconforman la lnea del pre-corte, es mayor que el quese usa cuando se aplica otras tcnicas de la voladura


se usa cuando se aplica otras tcnicas de la voladuracontrolada.

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Para la perforacin de los taladros, no se necesita una

perforadora adicional ya que se usa la misma perforadora

211

que se emplea para perforar los taladros de produccin.

Se obtiene paredes finales mas lisas y de mejor acabado.

En general usando esta tcnica se obtendr un mejor

costo en $/M2, de pared o superficie final requerida.


DESVENTAJAS

Las desventajas, son las siguientes:

Es necesario contar con personal bien entrenado y

212

p ycapacitado para efectuar el carguo de los taladros enforma adecuada, ya que prcticamente de estodepender los resultados a obtenerse.

El diseo de carga debe ser efectuado por personalcalificado y con amplia experiencia de campo por que


calificado y con amplia experiencia de campo, por quelos resultados a obtenerse estarn en funcin deldiseo.

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COSTO DE VOLADURA DE PRE-CORTE

PROBLEMA DE APLICACION:

ST 4

S=4 m=9 7/8

213

10 m

ST= 4m


a. Costo de perforacin

Dc = 10.00 $/mDeterminado anteriormente

214

b. Densidad de carga explosiva

Dimetro de los taladrosBH = 9 7/8C t i f i h d t i d l d id d d


Con esta informacin se ha determinado la densidad de carga :L.D = 45 kgs de explosivo

L.D = 45 kgs/m

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Explosivo a usarse AN/FO; cuyo precio aproximado 800 $/Tm.

0.8 $/kg.

215

Como se sabe, los taladros delpre-corte no llevan sobreperforacin; por lo tanto, serncargados como se muestra en elgrafico siguiente:

ST =4m

ST2

E2

E3

BH = 10m


ST1

E1Altura de carga:BH ST =CHH = 10m 4m = 6m

Por otro lado, los taladros del pre-corte usan cargas desacopladasy/o espaciadas, y generalmente la carga explosiva es el 40% de lacarga explosiva de los taladros de produccin dependiendo del tipode roca.Luego se tendr que, la carga explosiva para los taladros del pre-corte ser: 45 kgs/m x 0.40 = 18 kgs/m

216

US$Costo de voladura B. C. = 18 kg/m x 0.80 $/kg x 10m/tal = 144Costo de perforacin D.C = 10$/m x 10m = 100.00Booster 3 unit x 3$/unit = 9.00F l (11 (3 5 $3 0) 9 75


Fanel (11m (3.5m =$3.0) = 9.75Costo de perforacin y voladura DB= = 262.75$/tal.

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TALLER N 2: COSTO DE VOLADURA DE UNA MINA DE LA GRAN MINERIA VS. UNA MINA DE LA

MEDIANA MINERIAEsta comparacin no es muy exacta; por que para obtener estoscostos intervienen muchas variables aleatorias que ya han sido

i d t i t d i f

217

mencionadas anteriormente; pero se puede mencionar en formaaproximada lo siguiente:

Vs.


Vs.

IV. COSTO DE PERFORACION Y VOLADURA Y SU IMPACTO EN EL COSTO TOTAL DE CHANCADO Y

MOLIENDA EN UNA MINA SUPERFICIAL

Introduccin

218

La fragmentacin obtenida como resultado de una voladura derocas tiene un impacto preponderante en el consumo de energa; ypor lo tanto, en los costos de minado y molienda en cualquieroperacin minera a tajo abierto.Lo dicho anteriormente ha sido demostrado por variosinvestigadores a nivel mundial.En esta parte del curso se tratara de explicar muy brevemente el


En esta parte del curso se tratara de explicar muy brevemente elgran impacto que tiene la fragmentacin producida por unavoladura para optimizar el chancado primario y la molienda, y asobtener una reduccin en el consumo de energa.

110


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Drill & Blast Method Hammering Method


TALLER N 3: COSTO DE PERFORACIN Y VOLADURA Y SU IMPACTO EN EL COSTO

TOTAL DE MINADO DE UNA MINA SUPERFICIAL

En primer l gar se debe anali ar el cons mo de energa en

220

En primer lugar se debe analizar el consumo de energa enchancado primario y molienda.

Se sabe que el consumo de energa para llevar a cabo lasoperaciones anteriormente mencionadas es considerable, como semuestra en la siguiente tabla, donde se puede observar los clculosde la energa consumida y sus costos respectivos por operacinminera unitaria


minera unitaria.

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Operacin Feed Size(cm)

Product size(cm)

Work imput(Kwh/Tm.

Energy cost($/Tm)

TABLA I

221

Explosivo 40 0.24 0.087Chancadoprimario

40 10.2 0.23 0.016

Chancadosecundario

10.2 1.91 0.61 0.043

molienda 1 91 0 0053 19 35 1 35


molienda 1.91 0.0053 19.35 1.35

Total 20.43 1.50

Haciendo un anlisis de la informacin mostrada en la tabla I, sepuede apreciar que el mayor consumo de energa se lleva a caboen la molienda.Por lo tanto, se puede concluir que los cambios que se puedenhacer en la voladura para reducir los requerimientos de moliendatendr un gran impacto para ahorrar el consumo de energa.

222

Algunos datos de costos incurridos en la minera. Energa consumida a nivel mundial 2.6 x 1010 $/year Desgaste de accesorios consumidos a nivel mundial.

Costos tpicos empleados en la fragmentacin de rocas


Costos tpicos empleados en la fragmentacin de rocas Voladura 1% Chancado primario 2% Chancado secundario 20% Molienda 77%

112


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Tienes que saber que tanto una simple idea como una idea genial pueden hacerte de trampoln

para crear tu idea de oro.

223


V. ANLISIS DE COSTOS PARA LA TOMA DE DECISIONES EN PERFORACION Y VOLADURA

DE ROCAS

Invertir:$/Tm. Invertir$/Kwhrli d

224

P&V molienda


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DECISION TECNICOECONOMICA ?

Inversin en

InversinenPersonal

Capacitadoycalificado

225

Inversinenoperaciones(P&V)

ReduccinencostosenlosProcesos

metalrgicos

Valoragregado


Comercializacin

Al respecto se debe mencionar que todo proyectoy en este caso las operaciones mineras unitarias

INTRODUCCION 226

y pde perforacin y voladura deben ser analizadasdesde un punto de vista tcnico-econmico-ecolgico.

Por lo tanto, para tomar decisiones optimas yoportunas se debe hacer un anlisis muyminucioso de las tres variables anteriormente


mencionadas, es decir:

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Anlisiseconmico

227

A li iA li i

Perforacin y voladura de rocas


Anlisisecolgico

Anlisistcnico

Si no cumplen con estas tres variables aleatorias ser imposibletomar decisiones gerenciales modernas, oportunas y sobre todooptimas.

Cmo se logra la optimizacin?

228

Cmo se logra la optimizacin?La optimizacin se obtiene usando los modelos matemticos dela investigacin de operaciones que se pueden aplicar a lasdiferentes ramas del saber humano, tales como: Programacin lineal. Programacin meta. Programacin entera. Programacin goal.


Programacin goal. Programacin dinmica, etc.

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Los problemas de la referencia pueden ser originados por una seriede razones y/o causas, entre las cuales se pueden mencionar:

VI. PROBLEMAS DE PERFORACION Y VOLADURA QUE SE PRESENTAN EN EL PROCESO DE MINADO

229

y , p1. Tcnicas: entre estas se pueden mencionar las siguientes: Desconocimiento de las propiedades fsico-mecnicas del macizo

rocoso. Mal diseo de las mallas de perforacin y voladura. Seleccin no adecuada de las MEC para el tipo de roca donde se

va efectuar la perforacin y voladura.


va efectuar la perforacin y voladura. Personal no capacitado y entrenado (a todo nivel). Seleccin no adecuada de los diversos equipo de perforacin, y

para cargar las MEC dentro de los taladros, etc.

2. Econmicas: el ahorro mal interpretado, pensandoque se debe ahorrar en la adquisicin de los equipos yaccesorios, tanto para la perforacin como para lavoladura. Este es un gran error que cometen losencargados de tomar estas decisiones y que no

230

entienden lo importante que es esta decisineconmicamente hablando.

3. Ecolgicas: Como sonconsecuencia de lomencionado anteriormente,sino se toma una decisin


s o se to a u a dec s adecuada, oportuna u optimadecisin se depredara elambiente minero en sus tresestados naturales.

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a. Efectos de la perforacin en los resultados de una voladura.

Los efectos de la perforacin en los resultados de una voladura sonimpactantes, ya que de estos depender la fragmentacin obteniday obviamente que si la perforacin no es la adecuada no se puede

231

y q p ppretender obtener una buena fragmentacin como resultado de lavoladura.

b. Boretracking y el efecto de la desviacin de los taladros

Los efectos de la desviacin de los taladrosson mltiples; ya que se sabe que la


son mltiples; ya que se sabe que laperforacin de los taladros debe seguir unparalelismo perfecto, de lo contrario no seobtendr una buena fragmentacin comoresultado de una voladura de rocas.

232


117


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Para en cierta forma tratar de corregir este problema; en el campose usa los llamados seguidores que son dispositivos de maderaque se colocan dentro de los taladros para observar el paralelismode estos.

233

Los problemas de la referencia son mltiples, entre los cuales setiene: Eleccin no adecuada de la perforadora No se cuentan con los accesorios de la perforadora adecuados,

j l

c. Problemas mas frecuentes que se presentan en la operacinminera unitaria de perforacin.


como por ejemplo: Brocas Barrenos Reamers

CompresoraMangueraPull down

234

RPMPresin de aire

Taladros perforados con mucha desviacin Diseo de las mallas de perforacin y voladura no

adecuadoD i i t d l i d d f i i d l


Desconocimiento de las propiedades fsico-mecnicas delmacizo rocoso

Personal no calificado y entrenado, etc., etc.

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d. La calidad de la perforacin y voladura y su impacto enlos costos.

La calidad de la perforacin y voladura es una variable muyimportante. Si la calidad de estas operaciones minerasunitarias es adecuada entonces la fragmentacin obtenida

235

unitarias es adecuada, entonces la fragmentacin obtenidatambin ser adecuada; y por lo tanto, los costos sern losrequeridos en ($/Tm) disparada.

En esta seccin lo que debeenfatizar es que la fragmentacinobtenida como resultado de la


perforacin y voladura debe seroptima; para lograr reducir los costosde estas operaciones minerasunitarias.

FACTORES QUE TIENEN UNA INFLUENCIA DETERMINANTE EN LOS RESULTADOS DE

UN DISPARO

236

MODELO

MATEMATICO

DE VOLADURA

Explosivo: Q3, P2, D1, P1, 1, AE, etc.

Geometra del disparo , B, S, H, S/D, Hc, St, Bh, etc

Proyeccin de rocas

Vibraciones

Fragmentacin requerida

Presin de aire


DE ROCASetc.

Parmetros de perforacinPR, RPM, BPM, W/, costos, etc.

Apilamiento

Gases

Polvos subsidencia, etc.

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L i t t it t l l lt d d l

VII. INSTRUMENTOS MAS USADOS PARA MONITOREAR Y CONTROLAR LOS

RESULTADOS DE LA PERFORACION

237

Los instrumentos para monitorear y controlar los resultados de laperforacin y de esta manera reducir los costos de esta en US$/mperforado, entre otros son:

Un gauge para medir la presin del aire entregado por lacompresora.

Un micrmetro para medir los dimetros de los orificios de las


Un micrmetro para medir los dimetros de los orificios de lasbrocas que se encuentran en los conos de estas.

Un punzn para medir el ndice de voladura, etc., etc.

a. Adecuada seleccin de las perforadoras, que seestudi anteriormente.

b. Optimizacin de los equipos de perforacin, al respecto

238

p q p p pse debe mencionar que es muy difcil hablar deoptimizacin por que esto significara usar modelosmatemticos de optimizacin que en un short-coursecomo el presente no es posible tratarlo.

c Adecuada seleccin de los barrenos para la


c. Adecuada seleccin de los barrenos para laperforacin. Esta seleccin se hace al mismo tiempoque la seleccin de las perforadoras.

120


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Para reducir los costos de la referencia; se debe emplear unalgoritmo, que entre otras etapas consta de lo siguiente:

VIII. INSTRUMENTOS Y MEDIDAS QUE SE DEBEN TENER EN CUENTA PARA REDUCIR LOS

COSTOS DE VOLADURA

239

algoritmo, que entre otras etapas consta de lo siguiente:

a. Control en el carguo del explosivo dentro de los taladros:este control debe ser llevado a cabo por personal muycalificado y entrenado; y se deben cumplir con todos losrequisitos exigidos por la autoridad competente.El personal encargado del carguo de las MEC dentro delos taladros debe usar la vestimenta adecuada y los


yimplementos de seguridad, lo mismo que debe usarinstrumentos adecuados, y todos estos deben ser demadera, etc.

Este carguo debe efectuarse de acuerdo al diseo decarga elaborado por el ingeniero encargado de laperforacin y voladura de la operacin minera.

b Calidad del explosivo: la calidad del explosivo es

240

b. Calidad del explosivo: la calidad del explosivo esfuncin directa de los parmetros de detonacin (P2, V2,T2) y explosin (P3, V3, T3); as por ejemplo la presin dedetonacin.

etcMECladeesIngredientVODfP


.,,,12 etcMECladeesIngredientVODfP

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Se entiende por vibraciones un fenmeno de transmisin deenerga mediante la propagacin de un movimientoondulatorio a travs de un medio Las vibraciones son

c. Vibraciones producidas por una voladura de rocas241

ondulatorio a travs de un medio. Las vibraciones soncaracterizadas por una fuente o emisor, esto es, un generadorde vibraciones, y por un objeto o receptor de las mismas.

En el caso de las vibraciones generadas por la voladuras derocas, se trata de unas ondas que se generan en el interior de


la corteza terrestre, como consecuencia de la detonacin delexplosivo, y que se propagarn a travs del macizo rocosocircundante.

Cost

$/Tm

.

IMPACTO DE LA FRAGMENTACION EN EL COSTO DE CARGUIO, ACARREO, CHANCADO, ETC

Total cost

242

Mucking, transportand crushing cost

Drilling andbl ti t


Coarserfragmentationfiner

blasting cost

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DIAGRAMA CONCEPTUAL, MUESTRA EL EFECTO DE LA ONDA DE CHOQUE AL PRODUCIRSE LA VOLADURA

243

ONDA TRANSVERSAL


PPVdeterminadasporlaUSBM

EN

T

244

PARTICLE VEL = dx

dx

dt

OG

DIS

PLA

CE

ME

NO DAMAGE

PLASTERCRACKING

2/SEC 4/SEC 7/SEC

MAJORDAMAGEMINOR

DAMAGE

dx

dt


LO

LOG FREQUENCY

dt

dx LINES OF CONSTANTPARTICLE VELOCITY

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DELIMITACIONES DETERMINADAS POR LA USBM PARA LA VELOCIDAD PICO DE PARTCULA (PPV)

245


VELOCIDAD DE LA ONDA

Es importante conocer la velocidad con la que viajan lasondas producidas por la detonacin de una mezcla

246

ondas producidas por la detonacin de una mezclaexplosiva a travs de los estratos rocosos, por que deesta manera se podr incluir este valor en un modelomatemtico para tratar de obtener buenos resultadosen la fragmentacin de una voladura de rocas.


124


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DIAGRAMA CONCEPTUAL: MUESTRA EL DESPLAZAMIENTO DE LAS ONDAS

247


Punto donde se mide el desplazamiento

Formula para calcular la velocidad de las ondasLongitudinales.

2/13/4 P GKV

248

RPV

Formula para calcular la velocidad de las ondasTransversales

2/1


RS

GV

125


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Mdulo de Young Dinmico (Ed):

432

22

P

SPRd V

VVE

249

Coeficiente Poisson Dinmico.

12SV

12 22P

VV


1

12

2

2

S

P

S

VVV

Para rocas gneas = 0.25

Rocas sedimentarias = 0.33

Mdulo de Rigidez Dinmico:

2 dSRdEVG

250

Mdulo de Bulk Dinmico:

12SRd

22P h.D Carlos Agreda - [email protected] - Consultor Intercade

3/4 22 SPR VVK

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La suma vectorial que representa la magnitud del

ESTIMACION DE LA VELOCIDAD TOTAL DE LAS ONDAS QUE SE GENERA EN EL MOMENTO DE

LA DETONACION DE UNA MEC

251

La suma vectorial, que representa la magnitud delmovimiento de la partcula en cada instante de tiempo, escalculada mediante la siguiente expresin matemtica:

1222 VVVV VWSWPWTW


DIAGRAMA CONCEPTUAL: MUESTRA EL REGISTRO DE LA ONDA

252


A: amplitud de la onda, t : tiempo

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PROBLEMA PROPUESTO

En una operacin minera trabajada por el mtodo de openpit, el departamento de geomecnica ha determinado lasiguiente informacin:

253

siguiente informacin:

Modulo de Young dinmico Ed = 42,000 Mpa Relacin de Poisson d = 0.25 Densidad de la roca R = 2.4 Tm/m3

Se pide:


pi. Calcular la velocidad de la onda Pwvii. Discutir los resultados.

Los principales resultados a evaluar son:

Fragmentacin y uniformidad de esta Forma y distribucin del apilamiento Presencia y nmero de pedrones

254

Presencia y nmero de pedrones Estado y nmero de toes del banco Estado del macizo rocoso remanente Sobre fracturamiento Fracturamiento hacia a tras. Lanzamientos de rocas Excesivas vibraciones del macizo rocoso


Distribucin de los fragmentos de roca Condiciones de las excavaciones Impactos ambientales, etc., etc.

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Luego de evaluar los resultados de una voladura de rocas, y siestos no son los adecuados se debe cambiar los parmetros deperforacin especficamente realizando un ajuste en las mallasde perforacin y voladura.

e Medicin de la velocidad de detonacin (VOD) del

255

e. Medicin de la velocidad de detonacin (VOD) delexplosivo, control y registro: Para medir la velocidad dedetonacin (VOD) de cualquier MEC existen variosmtodos e instrumentos; entre los cuales se puedenmencionar los siguientes:

DAutriche Streak Camera

E l t


Explomet VODEX

Por supuesto que todos los mtodos dan resultados muyaproximados y suficientemente confiables.

Al concluir el presente short-course, se puede llegar a

IX. CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES

256

las siguientes conclusiones y recomendaciones:

a. En el Per no se ha desarrollado hasta la fecha ningnmodelo matemtico, ni el software respectivo paraplanificar, disear, simular, y evaluar los resultados dela operacin minera unitaria de voladura de rocas.

b L ft i t t i l di l li bl


b. Los softwares existentes a nivel mundial aplicables avoladura de rocas son muy buenos en todos losaspectos pero han sido desarrollados para otrasrealidades como se ha mencionado anteriormente.

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