Trabajo Final me Peroracion y Voladuras Mina La Francia

5/10/2018 Trabajo Final me Peroracion y Voladuras Mina La Francia - slidepdf.com

http://slidepdf.com/reader/full/trabajo-final-me-peroracion-y-voladuras-mina-la-francia

UBICACIÓN

La mina La Francia se ubica en el Departamento del Cesar, en el

municipio del Paso, Corregimiento de la Loma. La Concesión 5160,

está ubicada 6 Km. al oriente del Corregimiento La Loma, y comprendeuna extensión de 1.000 hectáreas.

El polígono de la concesión se encuentra limitado por las siguientes

coordenadas planas geográficas origen Bogotá:

Vértice X Y

A 1’558.000 1’061.000

B 1’558.000 1’056.000C 1’560.000 1’056.000

D 1’560.000 1’061.000

Tabla 1: Puntos de área de concesión Compañía Carbones delCesar

Se puede acceder al área, por vía terrestre, desde la carretera troncal de

oriente que comunica las ciudades de Santa Marta y Valledupar con el

interior del país o por la vía, destapada, que comunica a La Loma con el

municipio La Jagua de Ibirico.

TOPOGRAFÍA

El área de estudio, comprende una extensa llanura de la cuenca del Río

Cesar, bordeada al oriente por la Serranía del Perijá que se extiende de

sur a norte y hace parte del ramal sedimentario de la cordillera Oriental,

que constituye además el límite con Venezuela. Esta llanura esaproximadamente plana con ligeras ondulaciones y con alturas que

oscilan entre los 40 y los 65 metros sobre el nivel del mar. En las cotas

más altas se observa una cadena de cerros de poca altura que hacen

parte la formación Cuesta.



Hacia el Norte y Noroeste, el terreno es más plano, con pendientes del

terreno que no superan el 1 % (en promedio).

GEOLOGÍA

• Geología Regional

Desde el punto de vista de la geología regional el área de la concesión

5160 está representada por formaciones que van desde el paleozoico

hasta el terciario. La formación más antigua que encontramos es la

Catatumbo la cual data del Cretáceo medio y está compuesta por

interestratificaciones de areniscas, lutitas, arcillolitas y capas delgadas

de carbón en su parte superior.

También encontramos la formación Barco la cual reposa

inconformemente sobre la formación Catatumbo y está compuesta por

areniscas, arcillolitas, lodolitas y calizas. Esta formación Data del

Cretáceo superior y infrayace a la Formación Cuervos.

La formación Cuervos data del terciario temprano y finales del Cretáceo

se compone principalmente por areniscas, arcillolitas, limolitas y mantosde carbón. De los cuales veinticuatro mantos de carbón son

económicamente explotables y tienen una calidad apta para la

exportación.

Por otra parte encontramos la formación Cuestas la cual data del

terciario medio a superior y está compuesta por areniscas con alto

contenido de óxidos de hierro, conglomerados muy ferruginosos y en la

parte superior costras de mineral de hierro.

• Geología Estructural

Estructuralmente el área de La Loma está representada por una serie de

anticlinales y sinclinales de dirección noreste, con cabeceo hacia el

suroeste y ocasionalmente afectados por fallas. Los pliegues son el



resultado de movimientos orogénicos andinos ocurridos principalmente

durante el Mioceno y en un periodo de menor intensidad del Plioceno al

Pleistoceno. Los principales rasgos estructurales dentro del proyecto de

“La Loma” son de este a oeste el Sinclinal de La Loma, el Anticlinal de La

Loma y el Sinclinal de “El Boquerón”. Los buzamientos observados

varían desde un mínimo de 30 a 50 a lo largo del eje del Sinclinal de

Boquerón hasta un máximo de 300 a 450 a lo largo del flanco Oeste del

Sinclinal de La Loma. Estos pliegues son afectados regionalmente por las

fallas inversas “El Hatillo” y “El Tigre” que tienen una orientación

Noreste- Suroeste. Dentro de los sinclinales se presentan Fallas Locales

de tipo inverso, con dirección Noreste-Sureste, como son las fallas

Delgas, Descanso, La Loma, Calenturitas, Norte, La Envidia y Rosario.

El área de la concesión 5160 está ubicada en el flanco oeste del sinclinal

La Loma y presenta buzamientos que varían entre 30º y 40º con rumboque van de N60ºE hasta N70ºE. El depósito está cruzado por una serie

de fallas paralelas con rumbo que va de N10ºE a N10ºW y buzamiento

entre 60º-70º al W. Estas fallas se interpretan como motivadas por la

liberación de esfuerzos que producen las fallas La Loma y El Hatillo que

limitan del depósito al NE y al NW respectivamente.

MÉTODO DE EXPLOTACIÓN

La explotación de la mina se desarrolla por el método de Pala – Camión

con distancias de acarreo promedio de centro de gravedad del Pit a

centro de gravedad del botadero de 3 a 3.5 kilómetros y diferencias de

cota de 100 – 120 metros en promedio.

El método fue diseñado para explotar el carbón de pared alta a pared

baja avanzando en niveles desde el manto 3150 hasta el manto 700, y

con bancos longitudinales y transversales que permiten controlar las

aguas en todo momento con el sumidero pegado contra la pared alta. Se

han diseñado bancos de trabajo de 7.5 y 10m de acuerdo al alcance de

los equipos de cargue, dejando bermas de seguridad cada 30m.

La mina es explotada por intermedio de la empresa operadora (CMC)

que ejecuta el plan de minería desarrollado por Carbones del Cesar S.A,



quien a su vez realiza la interventoría de los trabajos para verificar la

ejecución de acuerdo con lo planeado.

DESCAPOTE

Se realiza el arranque y cargue de los diferentes materiales que se

encuentran sobre los mantos de carbón. En la operación no se hace

distinción entre aluvión, roca meteorizada y roca fresca.

ARRANQUE

Se considera que debido a la baja compactación y poco espesor del

aluvión este puede arrancarse con pala, sin necesidad de voladura. Para

la roca fresca se emplean voladuras bajo manto, en las que se protege el

carbón y se fractura la roca. De esta forma, se carga el material estéril,

se limpia el manto con una retroexcavadora de cuchillas y luego se

extrae el carbón.

CARGUE

El cargue del material estéril se hace con palas hidráulicas O&K y

retroexcavadoras 365,345 CAT. El cargue del carbón se hace con

retroexcavadoras 330 CAT con el fin de lograr mayor selección.

TRANSPORTE

El estéril es transportado en camiones mineros: TEREX 100, TEREX 60,

777D CAT y en camiones doble troque hacia el botadero que

actualmente se encuentra en el nivel 100. El carbón es transportado en

camiones doble troque hacia la trituradora y el patio de acopio, donde



será clasificado de acuerdo a su calidad para ser despachado en mula a

puerto en Santa Marta.

RETROLLENADO

Una vez se llegue al nivel -120 y haya una distancia de mínimo 50m

entre el ultimo nivel de explotación y lo que ya se exploto, se dará

comienzo al retrollenado, de esta manera se garantizara la

maniobrabilidad de la maquinaria.

VOLADURA BAJO MANTO (VBM)

ANTECEDENTES DE LA VOLADURA BAJO MANTO

Es muy pertinente resaltar que la técnica de voladuras bajo mantos se

introdujo en nuestro país en la operación minera del Cerrejón a partir de

1988, ya estaba siendo utilizada con éxito en operaciones mineras a

gran escala, como Fording Coal Ltd y Byron Creek Collieries en Canadá.

El proceso de evaluación, implementación y desarrollo de la técnica de

VBM de carbón se basa en cuatro pilares fundamentales que son:

• Seguridad en la operación

• Recuperabilidad y calidad del recurso carbón

• Productividad de los equipos de remoción de estéril y minado

de carbón

• Optimización de los costos totales de las operaciones mineras

operación minera.

MÉTODO CONVENCIONAL Y VBM

En el método convencional de voladura en condiciones de multimantos

buzantes de separación variable, se vuela el estéril por encima del



manto de carbón deteniendo la perforación al alcanzar el mismo, luego

de perforados los barrenos se cargan con explosivos y el material es

fragmentado para su posterior remoción. Después de que el carbón es

minado, se debe perforar y volar su respaldo inferior, lo cual genera

atrasos en el avance, ineficiencias en la operación de perforación y

voladura y altos riesgos en la seguridad de la operación. El método debe

repetirse hasta minar el último manto de carbón.

Figura 1: Método de Perforación Convencional

En la voladura bajo mantos de carbón, los pozos se perforan

atravesando los mismos hasta el nivel deseado de avance y se procura

la fragmentación simultánea del material estéril localizado por encima y

por debajo del manto de carbón.

Las cargas se colocan por debajo y por encima del manto con un

retacado intermedio de roca triturada en los pozos para protegerlo. Este

proceso de perforación y voladura simplifica el proceso de mineríacuando la excavación se mueve a través de un banco en las secuencias

de estéril/carbón/estéril/carbón hasta llegar al manto de la pared baja,

minimiza la perforación y el cargue de barrenos en taludes, y en general

reduce la gran mayoría de inconvenientes que presenta el método

convencional de voladura aplicado en depósitos multimantos buzantes

de carbón.

Figura 2: Método de Perforación Bajo Manto



El diseño de las variables de voladura y la localización de los explosivos

es crítico si se

desea mantener el manto de carbón lo mas intacto posible, sin

disminución en su calidad en banco o cantidad de material a recuperar

para su posterior venta.

Figura 3: Proceso de Minería de Carbón para Mantos Inclinados

Es necesario entonces, un conocimiento preciso de la localización de

cada pozo, de la profundidad a la que se encuentran el techo y el piso

del manto de carbón en cada barreno, ubicación de las cargas del

mismo, así como una iniciación en la secuencia de disparo que minimice

el movimiento vertical de las masas de estéril y carbón.

Son entonces niveles altos de control de calidad a tomar en cada una de

las etapas del proceso que deben ejercitarse, para la exitosa aplicación

de la técnica. La forma más efectiva de tener bajo control todas las

variables consideradas en este proceso es utilizando sistemas

computarizados tanto para el diseño y localización de las perforacionescomo para el diseño de cargues de los barrenos que atraviesan los

mantos de carbón a minar para no afectar la recuperación del recurso

en calidad y cantidad.



VARIABLES DE DISEÑO DE PERFORACIÓN

Las variables que influyen en la escogencia de un patrón o plantilla de

perforación en un área a volar son principalmente las características del

material a volar, su separación entre mantos de carbón, el tipo de

explosivo a utilizar, las condiciones de nivel freático y el diámetro de

perforación.

Se consideran los tipos de materiales a fragmentar por su dureza o

resistencia a ser fragmentados. Por ejemplo, rocas de dureza blanda

como lutitas, rocas de dureza

media las limolitas y de dureza mayor areniscas. Durante las primeras

etapas de la minería de carbón también se presenta material

meteorizado de consistencia muy débil pero que eventualmente podría

presentar intercalaciones de algunas rocas por lo que es considerado

como material susceptible de voladura.

VOLUMENES A VOLAR

En la minería a gran escala, se hace gran énfasis en proveer material de

manera oportuna optimizando su costo-efectividad, todo esto

considerando la operación minera en su totalidad. Por esto es clave el

uso tanto de personal entrenado como de equipos que eviten el crear

contaminación del carbón con el material estéril durante el proceso de

voladura.

REGISTROS GEOFÍSICOS

El correcto diseño del cargue de explosivos en el barreno, se basa

fundamentalmente en la precisa localización del carbón a lo largo de la

profundidad del pozo perforado.La técnica de registros geofísicos de los barrenos con sondas de

medición de rayos gamma de la roca, permite la identificación precisa

del tipo de roca que se encuentra en el techo y piso del manto. La

densidad de registro depende en gran medida de la cantidad de mantos

presentes en el área, la complejidad geológica en la localidad del área

perforada y la experiencia tanto del registrador como del geólogo a



cargo. Para un área a volar se registran los pozos que generan

incertidumbre, en la secuencia de los mantos de carbón.

DISEÑO DE CARGUES

El modulo de cálculo de explosivo permite hacer la determinación de las

columnas de explosivo respetando la presencia del carbón en las zonas

con manto asociado.

Las etapas básicas del proceso de Diseño de Cargue son:

• Identificación de las líneas bajo manto a aplicar y tablas de

cargue según el tipo de material estéril o interburden.

• Cargue de explosivo de los pozos y verificación del mismo.

• Generación de reportes electrónicos e impresión de perfiles decampo.

En resumen, con la técnica de voladura bajo manto se busca:

• Buena fragmentación del material estéril tanto por encima

como por debajo del manto de carbón.

• Mantener los mantos de carbón lo mas intacto posible, sin

disminución de su calidad en banco o cantidad de material a

recuperar para su posterior venta.• Mayor precisión de las dimensiones en campo tanto del patrón

de perforación como en la profundidad de los barrenos respecto

de los valores diseñados.

• Menor costo operacional al utilizar los niveles necesarias tanto

de metros perforados como de explosivo a colocar en los

barrenos.

RESISTENCIA A LA COMPRESION DE LAS ROCAS

De acuerdo con la geología regional de nuestra área de estudio en la

mina la Francia encontramos diversos tipos de roca como son;

areniscas, lutitas, arcillolitas, lodolitas, calizas y limolitas.

Las areniscas presentan una resistencia a la compresión muy dura de

160-255 Mpa.



La caliza tiene una resistencia a la compresión dura de 120 Mpa.

Las lutitas tienen una dureza y una resistencia a la compresión blanda

es decir entre 10-30 Mpa.

Las limolitas tienen una dureza y una resistencia a la compresión media

se encuentra entre 60-120 Mpa.

Basados en estos criterios y en la geología regional de nuestra área de

estudio nosotros utilizaremos el método de perforación rotativa con

triconos porque este es muy versátil ya que abarca una amplia gama de

rocas desde muy blandas hasta muy duras.

VOLADURA BAJO MANTO EN LA MINA LA FRANCIA

El cálculo de la voladura bajo manto en la mina La Francia esta

fundamentado en valores empíricos obtenidos de resultados prácticos,

ya que se cuenta con la experiencia de Ingenieros que trabajaron en elCerrejón haciendo este tipo de voladuras.

PROCESO DE PERFORACIÓN

En el proceso de perforación primeramente lo que se hará será preparar el area que vamosa perforar es decir que una vez que se extraiga todo el material estéril que nonecesita voladura, se nivela la plaza y empieza la delimitación,señalización y marcación topográfica del área a perforar. El objetivo deesto es lograr la máxima eficiencia de los taladros, al perforar un áreacompletamente dura ya que de otra forma pueden generarseatascamientos de la tubería que disminuyen el rendimiento de laperforación.

Esquema de Área Perforada

El patrón de perforación utilizado es el triangular o tres bolillos, que

proporciona una mejor distribución de la energía del explosivo en la roca

y permite obtener mayor flexibilidad en el diseño de la secuencia de

encendido y dirección de salida de la voladura, de esta forma se obtiene

mejor fragmentación.



Esquema de Perforación Triangular

Cabe resaltar que el área de la perforación es rectangular, porque con

esto se logra un mejor trabajo de la cara libre en la voladura.

PERFORACION

Este proceso es llevado a cabo con la utilización de taladros con un

sistema de perforación rotativa sin percusión debido a las características

y dureza de la roca, estos perforadores son taladros Ingersoll Rand DM30 los

cuales tienen un diámetro de perforación de 6 ¾” y penetran la roca por trituración usando

brocas con tricono.

Como apoyo a estos taladros se puede usar taladros Ingersoll Rand ECM-635

en zonas de difícil acceso y precorte debido a la ventaja de perforar en

distintos ángulos. Estos taladros usan brocas de botones de 4 ½” de diámetro.

Durante la perforación el auxiliar de taladro le indica al operador la profundidad de cada

barrero, mientras va registrando el techo y piso de los mantos que se tocan y la

profundidad con que quedó el barreno

DISEÑO DE LA VOLADURA



Cálculo de la carga

Para los barrenos con carbón los cálculos de la longitud de retacado (L) y de la carga de

explosivo (q) se hacen con las siguientes formulas

( )[ ]

)2.27()(

57.0

x L pq

h xh p L

−=

+−=

Donde: p: Profundidad del barreno; h: Altura del piso del manto

Mientras que para los pozos libres se calcula de la siguiente forma

2.27*

)(

LE AkgH

L pe

=−

−=

Donde: e: Columna de explosivo; Densidad de H-A*

1.18g/cm3 ó 27.2 kg/m* Heavy ANFO.

Debido a la presencia de agua el cargue se hace con Heavy-ANFO (emulsión) ya

que este posee la energía necesaria para romper las rocas presentes en la secuencia.

Diseño del amarre

Los sistemas de retardos que se utilizan en la mina son muy variables dependiendo de la

roca y de las características de la voladura, teniendo en cuenta la proyección que se

quiere y la facilidad de revisar la detonación completa de la voladura una vez realizado el

disparo. Como accesorios de voladura se usa pentofex, Conectores EZTL diferentes

tiempos, NONEL 500 ms, Línea de tiro, Cordón detonante y Retardos de superficie (en

precortes). A continuación se muestra el Esquema de Amarre VBM 450 (CMC)

DISEÑO DE PERFORACIÓN Y VOLADURA EN LA MINA “LA

FRANCIA”



FABIO ANDRES ALEMAN MACHADO

VICTOR ALFONSO GONZALEZ MARTINEZ

MANUEL EDUARDO LUNA NONTIEN

PRESENTADO A:

OMAR GIRALDO VILLADA

UNIVERSIDAD NACIONAL DE COLOMBIA

FACULTAD DE MINAS

MEDELLIN2009

Trabajo Final me Peroracion y Voladuras Mina La Francia

Documents

Transcript of Trabajo Final me Peroracion y Voladuras Mina La Francia