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VARIABLES DE DISEÑO Las mas importantes entre otras, son las siguientes: • El peso de la MEC, el espaciamiento entre los taladros y la ubicación del tapón. La formulación L f l ió matemática t áti para calcular l l estas t variables i bl esta t en pleno l proceso de desarrollo, pero la mayoría de investigadores esta de acuerdo en lo siguiente: • Carga explosiva/taladro del pre-corte = (0.08-0.12) lbs. x área superficial del pre-corte • El espaciamiento entre los taladros en la línea del pre-corte = (1 7 2 0) x diámetro del taladro en pulgadas, (1.7-2.0) pulgadas para obtener el espaciamiento en pies. • El taco en los taladros del pre-corte = (1.0 – 1.2) diámetro del taladro en pulgadas para obtener el taco en pies.

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VENTAJAS Las principales ventajas, son las siguientes: •

Se emplea menor cantidad de MEC.

•

Se obtiene una mejor estabilidad de las paredes finales de la excavación.

•

Se obtiene un menor costo de perforación, esto se debe a que el espaciamiento entre los taladros que conforman la línea del pre-corte, es mayor que el que se usa cuando se aplica otras técnicas de la voladura controlada.


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• Para la perforación de los taladros, no se necesita una perforadora adicional ya que se usa la misma perforadora que se emplea para perforar los taladros de producción. • Se obtiene paredes finales mas lisas y de mejor acabado. • En general usando esta técnica se obtendrá un mejor costo en $/M2, de pared o superficie final requerida.


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DESVENTAJAS Las desventajas, son las siguientes: personal bien entrenado y • Es necesario contar con p capacitado para efectuar el carguío de los taladros en forma adecuada, ya que prácticamente de esto dependerá los resultados a obtenerse. • El diseño de carga debe ser efectuado por personal calificado y con amplia experiencia de campo, campo por que los resultados a obtenerse estarán en función del diseño.



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COSTO DE VOLADURA DE PRE-CORTE PROBLEMA DE APLICACION: =9 7/8”

S=4 m ST 4m ST= 4

10 m


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a. Costo de perforación Dc = 10.00 $/m Determinado anteriormente

b. Densidad de carga explosiva Diámetro de los taladros BH = 9 7/8” Con esta C t iinformación f ió se h ha d determinado t i d lla d densidad id d d 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.

Como se sabe, los taladros del pre-corte no llevan sobre perforación; por lo tanto, serán cargados como se muestra en el grafico siguiente:

ST =4m E3

BH = 10m

ST2 E2 ST1

Altura de carga: BH – ST = CHH = 10m – 4m = 6m

E1


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Por otro lado, los taladros del pre-corte usan cargas desacopladas y/o espaciadas, y generalmente la carga explosiva es el 40% de la carga explosiva de los taladros de producción dependiendo del tipo de roca. Luego se tendrá que, la carga explosiva para los taladros del precorte será: 45 kgs/m x 0.40 = 18 kgs/m

US$ Costo de voladura B. C. = 18 kg/m x 0.80 $/kg x 10m/tal = 144 Costo de perforación D.C = 10$/m x 10m = 100.00 Booster 3 unit x 3$/unit = 9.00 F Fanel l (11 (11m (3.5m (3 5 =$3.0) $3 0) = 9 75 9.75 Costo de perforación y voladura DB= = 262.75$/tal.



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TALLER Nº 2: COSTO DE VOLADURA DE UNA MINA DE LA GRAN MINERIA VS. UNA MINA DE LA MEDIANA MINERIA Esta comparación no es muy exacta; por que para obtener estos costos intervienen muchas variables aleatorias que ya han sido mencionadas i d anteriormente; t i t pero se puede d mencionar i en fforma aproximada lo siguiente:

Vs.


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IV. COSTO DE PERFORACION Y VOLADURA Y SU IMPACTO EN EL COSTO TOTAL DE CHANCADO Y MOLIENDA EN UNA MINA SUPERFICIAL Introducción La fragmentación obtenida como resultado de una voladura de rocas tiene un impacto preponderante en el consumo de energía; y por lo tanto, en los costos de minado y molienda en cualquier operación minera a tajo abierto. Lo dicho anteriormente ha sido demostrado por varios investigadores a nivel mundial. En esta parte del curso se tratara de explicar muy brevemente el gran impacto que tiene la fragmentación producida por una voladura para optimizar el chancado primario y la molienda, y así obtener una reducción en el consumo de energía.



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Drill & Blast Method

Hammering Method


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TALLER Nº 3: COSTO DE PERFORACIÓN Y VOLADURA Y SU IMPACTO EN EL COSTO TOTAL DE MINADO DE UNA MINA SUPERFICIAL En primer lugar l gar se debe analizar anali ar el consumo cons mo de energía en chancado primario y molienda. Se sabe que el consumo de energía para llevar a cabo las operaciones anteriormente mencionadas es considerable, como se muestra en la siguiente tabla, donde se puede observar los cálculos de la energía consumida y sus costos respectivos por operación minera unitaria. unitaria



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TABLA I Operación

Feed Size (cm)

Product size (cm)

Work imput (Kw‐h/Tm.

Energy cost ($/Tm)

Explosivo



40

0.24

0.087

Chancado primario

40

10.2

0.23

0.016

Chancado secundario

10.2

1.91

0.61

0.043

molienda

1 91 1.91

0 0053 0.0053

19 35 19.35

1 35 1.35

20.43

1.50

Total


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Haciendo un análisis de la información mostrada en la tabla I, se puede apreciar que el mayor consumo de energía se lleva a cabo en la molienda. Por lo tanto, se puede concluir que los cambios que se pueden hacer en la voladura para reducir los requerimientos de molienda tendrá un gran impacto para ahorrar el consumo de energía.

Algunos datos de costos incurridos en la minería. • Energía consumida a nivel mundial  2.6 x 1010 $/year • Desgaste de accesorios consumidos a nivel mundial. • • • • •

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



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Tienes que saber que tanto una simple idea como una idea genial pueden hacerte de trampolín para crear tu idea de oro.


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V. “ANÁLISIS DE COSTOS PARA LA TOMA DE DECISIONES EN PERFORACION Y VOLADURA DE ROCAS” Invertir: $/Tm. P&V

Invertir $/Kw‐hr molienda li d



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DECISION TECNICO–ECONOMICA ¿ ? Inversión en Personal Capacitado y calificado Inversión en Inversión en operaciones (P&V) Valor agregado

Reducción en costos en los Procesos metalúrgicos

Comercialización


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INTRODUCCION Al respecto se debe mencionar que todo proyecto y en este caso las operaciones p mineras unitarias de perforación y voladura deben ser analizadas desde un punto de vista técnico-económicoecológico. Por lo tanto, para tomar decisiones optimas y oportunas se debe hacer un análisis muy minucioso de las tres variables anteriormente mencionadas, es decir:



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Análisis económico

Perforación y voladura de rocas

Análisis A áli i técnico

Análisis A áli i ecológico


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Si no cumplen con estas tres variables aleatorias será imposible tomar decisiones gerenciales modernas, oportunas y sobre todo optimas. ¿Cómo se logra la optimización? La optimización se obtiene usando los modelos matemáticos de la investigación de operaciones que se pueden aplicar a las diferentes ramas del saber humano, tales como: • Programación lineal. • Programación meta. • Programación entera. • Programación goal. • Programación dinámica, etc.



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VI. “PROBLEMAS DE PERFORACION Y VOLADURA QUE SE PRESENTAN EN EL PROCESO DE MINADO” Los problemas de la referencia pueden ser originados por una serie de razones yy/o causas,, entre las cuales se p pueden mencionar: 1. Técnicas: entre estas se pueden mencionar las siguientes: • Desconocimiento de las propiedades físico-mecánicas del macizo rocoso. • Mal diseño de las mallas de perforación y voladura. • Selección no adecuada de las MEC para el tipo de roca donde se va efectuar la perforación y voladura. • Personal no capacitado y entrenado (a todo nivel). • Selección no adecuada de los diversos equipo de perforación, y para cargar las MEC dentro de los taladros, etc.


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2. Económicas: el ahorro mal interpretado, pensando que se debe ahorrar en la adquisición de los equipos y accesorios, tanto para la perforación como para la voladura. Este es un gran error que cometen los encargados de tomar estas decisiones y que no entienden lo importante que es esta decisión económicamente hablando. 3. Ecológicas: Como son consecuencia de lo mencionado anteriormente, ssino o se to toma a u una a dec decisión só adecuada, oportuna u optima decisión se depredara el ambiente minero en sus tres estados naturales. P h.D – Carlos Agreda - [email protected] - Consultor Intercade


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

Los efectos de la perforación en los resultados de una voladura son impactantes, ya que de estos dependerá la fragmentación obtenida y obviamente q que si la p perforación no es la adecuada no se p puede pretender obtener una buena fragmentación como resultado de la voladura. b. Boretracking y el efecto de la desviación de los taladros Los efectos de la desviación de los taladros son múltiples; ya que se sabe que la perforación de los taladros debe seguir un paralelismo perfecto, de lo contrario no se obtendrá una buena fragmentación como resultado de una voladura de rocas.


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Para en cierta forma tratar de corregir este problema; en el campo se usa los llamados “seguidores” que son dispositivos de madera que se colocan dentro de los taladros para observar el paralelismo de estos. c. Problemas mas frecuentes que se presentan en la operación minera unitaria de perforación. Los problemas de la referencia son múltiples, entre los cuales se tiene: • Elección no adecuada de la perforadora • No se cuentan con los accesorios de la perforadora adecuados, como por ejemplo: j l  Brocas  Barrenos  Reamers


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 Compresora  Manguera  Pull down  RPM  Presión de aire • Taladros perforados con mucha desviación • Diseño de las mallas de perforación y voladura no adecuado • Desconocimiento D i i t de d las l propiedades i d d físico-mecánicas fí i á i d l del macizo rocoso • Personal no calificado y entrenado, etc., etc.



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d. La calidad de la perforación y voladura y su impacto en los costos. La calidad de la perforación y voladura es una variable muy importante. Si la calidad de estas operaciones mineras unitarias es adecuada, adecuada entonces la fragmentación obtenida también será adecuada; y por lo tanto, los costos serán los requeridos en ($/Tm) disparada. En esta sección lo que debe enfatizar es que la fragmentación obtenida como resultado de la perforación y voladura debe ser optima; para lograr reducir los costos de estas operaciones mineras unitarias.


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FACTORES QUE TIENEN UNA INFLUENCIA DETERMINANTE EN LOS RESULTADOS DE UN DISPARO Presión de aire

MODELO Explosivo: Q3, P2, D1, P1, 1, AE, etc. Geometría del disparo ⌀, B, S, H, S/D, Hc, St, Bh, etc etc.

MATEMATICO DE VOLADURA

Proyección de rocas Vibraciones Fragmentación requerida Apilamiento

DE ROCAS Parámetros de perforación PR, RPM, BPM, W/Ø, costos, etc.

Gases Polvos subsidencia, etc.



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VII. “INSTRUMENTOS MAS USADOS PARA MONITOREAR Y CONTROLAR LOS RESULTADOS DE LA PERFORACION” Los instrumentos L i t t para monitorear it y controlar t l los l resultados lt d d la de l perforación y de esta manera reducir los costos de esta en US$/m perforado, entre otros son:  Un gauge para medir la presión del aire entregado por la compresora.  Un micrómetro para medir los diámetros de los orificios de las brocas que se encuentran en los conos de estas.  Un punzón para medir el índice de voladura, etc., etc.


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a. Adecuada selección de las perforadoras, que se estudió anteriormente. b. Optimización p de los equipos q p de p perforación, al respecto p se debe mencionar que es muy difícil hablar de optimización por que esto significaría usar modelos matemáticos de optimización que en un short-course como el presente no es posible tratarlo. c Adecuada c.

selección

de

los

barrenos

para

la

perforación. Esta selección se hace al mismo tiempo que la selección de las perforadoras.



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VIII. “INSTRUMENTOS Y MEDIDAS QUE SE DEBEN TENER EN CUENTA PARA REDUCIR LOS COSTOS DE VOLADURA” Para reducir los costos de la referencia; se debe emplear un algoritmo, que entre otras etapas consta de lo siguiente: a.

Control en el carguío del explosivo dentro de los taladros: este control debe ser llevado a cabo por personal muy calificado y entrenado; y se deben cumplir con todos los requisitos exigidos por la autoridad competente. El personal encargado del carguío de las MEC dentro de los taladros debe usar la vestimenta adecuada y los implementos de seguridad, lo mismo que debe usar instrumentos adecuados, y todos estos deben ser de madera, etc.


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Este carguío debe efectuarse de acuerdo al diseño de carga elaborado por el ingeniero encargado de la perforación y voladura de la operación minera. b Calidad del explosivo: la calidad del explosivo es b. función directa de los parámetros de detonación (P2, V2, T2) y explosión (P3, V3, T3); así por ejemplo la presión de detonación.

P2  f 1 ,VOD, Ingredientes de la MEC , etc.



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c. Vibraciones producidas por una voladura de rocas Se entiende por vibraciones un fenómeno de transmisión de energía mediante la propagación de un movimiento ondulatorio a través de un medio. medio Las vibraciones son caracterizadas por una fuente o emisor, esto es, un generador de vibraciones, y por un objeto o receptor de las mismas. En el caso de las vibraciones generadas por la voladuras de rocas, se trata de unas ondas que se generan en el interior de la corteza terrestre, como consecuencia de la detonación del explosivo, y que se propagarán a través del macizo rocoso circundante.


Cost $/Tm.

242

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

Mucking, transport and crushing cost

Drilling and blasting bl ti costt

Coarser fragmentation finer



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122 243

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

ONDA TRANSVERSAL


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PPV determinadas por la USBM

LO OG DISPLACEME ENT

PARTICLE VEL =

dx dt

dx dt PLASTER CRACKING NO DAMAGE

MINOR DAMAGE

2”/SEC

dx dt

MAJOR DAMAGE

4”/SEC

7”/SEC

LINES OF CONSTANT PARTICLE VELOCITY

LOG FREQUENCY P h.D – Carlos Agreda - [email protected] - Consultor Intercade


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123 245

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


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VELOCIDAD DE LA ONDA Es importante conocer la velocidad con la que viajan las ondas producidas por la detonación de una mezcla explosiva a través de los estratos rocosos, por que de esta manera se podrá incluir este valor en un modelo matemático para tratar de obtener buenos resultados en la fragmentación de una voladura de rocas.



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DIAGRAMA CONCEPTUAL: MUESTRA EL DESPLAZAMIENTO DE LAS ONDAS

Punto donde se mide el desplazamiento


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Formula para calcular la velocidad de las ondas Longitudinales.

 K  4 / 3 G   VP     R  

1/ 2

Formula para calcular la velocidad de las ondas Transversales 1/ 2

G  VS     R 



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Módulo de Young Dinámico (Ed):

Ed 

 R 3VP2  4VS2   VP2   2   VS 1 

Coeficiente Poisson Dinámico.

 VP2   2  2V  1  S2   VP   2   VS  1 

Para rocas ígneas = 0.25 Rocas sedimentarias = 0.33


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Módulo de Rigidez Dinámico:

Gd   R

Ed V  21    2 S

Módulo de Bulk Dinámico:

K  R

V

2 P



 4V / 3 2 S



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ESTIMACION DE LA VELOCIDAD TOTAL DE LAS ONDAS QUE SE GENERA EN EL MOMENTO DE LA DETONACION DE UNA MEC La suma vectorial, vectorial que representa la magnitud del movimiento de la partícula en cada instante de tiempo, es calculada mediante la siguiente expresión matemática:

TWV 

PWV 2  SWV 2  VWV 2

1


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DIAGRAMA CONCEPTUAL: MUESTRA EL REGISTRO DE LA ONDA

A: amplitud de la onda, t : tiempo P h.D – Carlos Agreda - [email protected] - Consultor Intercade


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PROBLEMA PROPUESTO En una operación minera trabajada por el método de open pit, el departamento de geomecànica ha determinado la siguiente información: • • •

Modulo de Young dinámico Ed = 42,000 Mpa Relación de Poisson d = 0.25 Densidad de la roca R = 2.4 Tm/m3

Se p pide: i. Calcular la velocidad de la onda Pwv ii. Discutir los resultados.


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Los principales resultados a evaluar son: • • • • • • • • • • • •

Fragmentación y uniformidad de esta Forma y distribución del apilamiento Presencia y número de pedrones Estado y número de toes del banco Estado del macizo rocoso remanente Sobre fracturamiento Fracturamiento hacia a tras. Lanzamientos de rocas Excesivas vibraciones del macizo rocoso Distribución 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 si estos no son los adecuados se debe cambiar los parámetros de perforación específicamente realizando un ajuste en las mallas de perforación y voladura. e Medición de la velocidad de detonación (VOD) del e. explosivo, control y registro: Para medir la velocidad de detonación (VOD) de cualquier MEC existen varios métodos e instrumentos; entre los cuales se pueden mencionar los siguientes: • DAutriche • Streak Camera • Explomet E l t • VODEX Por supuesto que todos los métodos dan resultados muy aproximados y suficientemente confiables.


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IX. CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES Al concluir el presente short-course, se puede llegar a las siguientes conclusiones y recomendaciones: a. En el Perú no se ha desarrollado hasta la fecha ningún modelo matemático, ni el software respectivo para planificar, diseñar, simular, y evaluar los resultados de la operación minera unitaria de voladura de rocas. b Los b. L softwares ft existentes i t t a nivel i l mundial di l aplicables li bl a voladura de rocas son muy buenos en todos los aspectos pero han sido desarrollados para otras realidades como se ha mencionado anteriormente.



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