DETERMINACIÓN DETERMINACIÓN DEL ANCHO DE MINADO CON SOSTENIMIENTO SOSTENIMIENTO MECANIZADO SUSTENTADO BAJO UN ENFOQUE DE: 1. 2. 3.
ANÁLISIS ES ESTRUCTURAL. INTERPRETACIÓN GE GEOMECÁNICO ANÁLISIS VIBR BRA ACIONAL DE DAÑO INDUCIDO. EMPRESA : CONSORCIO MINERO HORIZONTE S. A AUTORES: ING. OTTO SANDOVAL ZEA Superintendente Superintendente de Operaciones
ING. HANRY GUILLÉN VILCA Jefe de Sección Mina
UBICACIÓN Y ACCESO La Unidad Minera Parcoy se encuentra ubicada en el distrito minero de Parcoy, provincia de Pataz; departamento de La Libertad. El acceso vía aérea Lima – Aeropuerto de Pías. 60 minutos Trujillo- Aeropuerto de Pías. 30 minutos Vía terrestre: TRUJIL UJILL LO - CHA CHAGUA UAL L = 340 Km. CHAGUAL - PARCOY = 60 Km.
01
OBJETIVOS Objetivo 1: Comparar el Método 1: Minado en Corte y Relleno Convencional, Sostenido con Madera por Filas, Perforación en Breasting ing y Limpie pieza Me Meccanizada media diante Rampas Basculantes con el Método 2: Minado en Corte y Relleno a Sección Completa, Sostenido con Shotcrete Vía Húmeda con Fibra, Perforación con Jumbo y Limpieza Mecanizada mediante Rampas Basculantes Objeti etivo 2: Determinar los niveles de estabilidad y daño a la zona periférica (cajas) del tajo ocasionados por la voladura entre los M todos 1 y 2, y desarrollar estrategias para minimizar el daño y garantizar la estabilidad, reduciendo los riesgos de accidentes. Objeti etivo 3: Eliminar el consumo de madera en CMH y contribuir a una Industria Minera Sustentable que no impacte al medio ambiente. Objetivo 4: Mejorar: Los Índices de Productividad; Las Condiciones de Trabajo y Reducir los Riesgos en CMH
02
MÉTODO 1: CORTE Y RELLENO CONVENCIONAL Sostenimiento: Cuadros de Madera Explotación: En Filas según la potencia Perforación: en Breast Breasting ing con J/L J/L (1.8m) (1.8m) Limpieza: Me Mecan canizad izada a con Scoop Scoop de 2.5 yd yd3 Acceso: Rampas Basculantes Relleno :Detrítico :Detrítico e Hidráulico Producción por Disparo: de 25TM a 35 TM
03
NIVELES DE INESTABILIDAD y DAÑO GENERADO POR EL MÉTODO 1
04
MÉTODO 1: ANÁLISIS ESTRUCTURAL Y GEOMECÁNICO (TERZAGHI)
3
M máx
=
9 wL
M máx
=
wL 2 24
2
128
2 1 M máx =
wL2 8
05
¿QUÉ PASA SI MINAMOS A SECCIÓN COMPLETA ?
MÉTODO 1
•El •El •El
sentido de minado es de la CT a CP. N° de Filas= POTENCIA VETA/2.5 VETA/2.5 (Luz máxima máxima entre postes postes estándar). nivel de vibraciones vibraciones generadas en un mismo mismo tramo = N° Filas * Kg/MS.
MÉTODO 2
•El sentido de minado es a sección plena. • Tanto la CT como CP tienen mayor estabilidad
generación menor de vibraciones. •Mayor Productividad. Productividad.
por la
06
MÉTODO 2: ESFUERZOS EN EL MINADO A SECCIÓN COMPLETA CARGA GEOMECÁNICA SIMULADA
σ
A
=
P
(1
−
+
K
σ
A
=
σ B =
P 1
−
P K
0 .5
−
1
+
+
2 q
)
=
P 1
2 * 3 H
2 K
q
2 H
=
P K
−
=
1
−
K
[
P 0 .5
+
K
+
+
2 W σ
3
2 H σ B
]=
=
A
TIPO DE RM R ROCA
Q
N°DE FAMILIAS
Jn
Jr
PRESIÓN PRESIÓN ROCA (Pr) ( Pr) ALTURA Kg/cm 2 M pa (mts)
1
30
0.325
3.5
15
1.5
1.93
0.0193
2.15
2
35
0.523
4.0
15
1.0
2.48
0.0248
2.76
3
45
1.356
3.0
12
1.5
1.21
0.0121
1.35
4
55
3.515
2.5
12
1.5
0.88
0.0088
0.98
5
55
3.515
3.0
12
1.0
1.32
0.0132
1.47
6
60
5.659
2.5
9
1.0
1.13
0.0113
1.26
7
65
9.111
2.5
9
1.0
0.97
0.0097
1.08
2 . 23 P
1 . 12 P
07
DIMENSIONAMIENTO ESTRUCTURAL Entendiendo que la configuración de la excavación e xcavación deberá de TENDER a una figura ELÍPTICA que con fines de diseño se SIMULE COMO UN ARCO, aplicaremos la expresión generalizada de la Ecuación Plana (Metodología de BRESSE), considerando el REBAJAMIENTO DEL ARCO o relación entre flecha/luz el intervalo 1/7 a 1/12 .
γ =
ESTADO DE EQULIBRIO A NIVEL DE FUERZAS ACTUANTES Esfuerzo cortante 1 I 4 α PR (9 − 4α )sin 2α −10α cos α − 8α 1+ x Q = Q = PRα = x γ 2 α − 3 sin 2 α + 4 α cos R Ω α 2
2
A
Esfuerzo Normal o Axial N
=
PR ϕ sin ϕ
2
2
+
Q
A
B
2
2
2
− 3sin 2α + 4α cos
Momento actuante cos ϕ
M = PR (α sinα − ϕ sinϕ + cosα − cosϕ ) − Q A R(cosϕ − cosα ) 2
08
METODO 2 : NIVELES DE ESFUERZOS GENERADOS EN FUNCIÓN A LA LUZ DE MINADO
09
MODELAMIENTO CON SAP2000
NIVELES DE ESTABILIDAD Y DAÑO CAUSADO POR EL MÉTODO 2
SECCI N 8x 4.5
SECCI N 12 x 4.5
10
FS: Factor de Seguridad. T/M : Carga Uniforme Distribuida Mu (Ton x m) : Momento Actuante.
MÉTODO 2: DIMENSIONAMIENTO DIMENSIONAMIENTO DEL ESPESOR DE SHOTCRETE METODOLOGÍA DE VANDERWALLE Y LINEA DE CEDENCIA.- Ambas nos permiten calcular el espesor (D) del shotcrete en función al Momento Flextor (función de la LUZ y la CARGA), para lo cual se tiene que realizar pruebas de
ABSORCIÓN DE ENERGÍA mediante Paneles Circulares ASTM C 1550 y Ensayos de Vigas Prismáticas ASTM C 1399. ESPESOR DE SHOTCRETE S HOTCRETE FIBRO F IBRO REFORZA REFORZADO DO 12.00
10.00
8.00 . m C 6.00 = E
4.00
2.00
0.00 300
350
375
400
F´C =Kg/cm2
Mu
f
u
=
=
D 2 (b) S 6
LUZ=4.5 mts .
LUZ=5.00 mts.
LUZ=6.00 mts.
LUZ=7.00 mts .
LUZ=9.00 m ts ts .
LUZ=10.0 m ts ts .
LUZ=11.0 m ts ts .
LUZ=12.0 m ts ts .
f u
R 100
u
f
2 R5 ,10 + R10 , 30 d m = 0 .90 * f s * 6 200
o
11
d
=
S
0 . 48
f u
P
t
LUZ=8.00 mts .
MÉTODO 2 DIMENSIONAMIENTO DE LA VOLADURA PARA MINIMIZAR EL DAÑO AL SHOTCRETE
La secuencia de minado considera para la fase de voladura el uso de explosivos, por lo que se hace necesario calcular éste en función a la generación de vibraciones y daño inducido al elemento de sostenimiento por ser la condición más crítica, al respecto KWAN A ZHENG en “Effects shock vibration on shotcret rete” ACI ACI-Mater terial ial Journal 101-M32, 32, sost sostie ien ne: “El daño se produce cuando la tracción dinámica alcanza a la resistencia a la tracción dinámica” .
EDAD DEL CONCRETO ´
=
0.2652
7.0424T
VELOC. PICO ADMISIBLE DEL SHOTCRETE vppc
=
292 σ cu
0 . 21
=
σ * V s 0 . 10 * cu E d
CRITERIO DE AMORTIGUAMIENTO SHOT.
vppc
=
K
Q 1 kg
R
1m
TNT
α
mm seg
12
MÉTODO 2: SIMULACION DEL DAÑO DEL SHOTCRETE POR VOLADURA Teniendo en consideración que el FACTOR DE DAÑO AL MACISO ROCOSO, responde a la real interpretación de las variables CARGA, DISTANCIA, se simula el comportamiento de la Velocidad Pico de Partícula respecto al macizo rocoso y al shotcrete σ t ×V p 234 * 2583 V crit = ; = 304 . 5 mm / s E i ( dinamico ) 198 Q max − EXABLOCK EXABLOCK
VISTA EN PLANTA DEL TAJEO
13
=
304 . 5 * 0 . 50 1 .1191 230 . 36
2 . 68
=
0 . 26 0 . 072
=
04 Cart .
CICLO CICLO DE MINADO MINADO ACTUAL ACTUAL (120 (120 – 450 TM/Dis TM/Disp) p) DESATADO
PERFORACIÓN: En breasting, L=3 mts. EQUIPO : JUMBO (S1D)
LIMPIEZA : SCOOP R1300G. PRODUCTIVIDAD = 90 TM/Hr. CAPACIDAD = 4 Yd3
RESULTADO RESULT ADO FINAL FI NAL
SOSTENIMIENTO: SHOTCRETE VÍA HÚMEDA SOSTENIMIENTO: ADITIVO : FIBRA METÁLICA. . EQUIPO: MIXER (4m3) y SPRAYCOM ROBOTIZADO
SOSTENIMIENTO: EMPERNADO CON BOLTER ENMALLADOR 77D
14
REDUCCIÓN DE CONSUMO DE MADERA
67%
Depósito temporal de madera Bocamina RNG
maniobras para vehículos de apoyo Bocamina RNG
AHORA
ANTES 15
El proceso de reducción de madera CONTINÚA
CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES RECOMENDACIONES 1. 2.
3.
4. 5.
6. 7.
Se demuestra que el minado mediante el Método 2 es conveniente para CMH y genera ventajas importantes en aspectos desde la seguridad, productividad y medio ambiente. Su aplicación es factible hasta para potencias de 12 metros. La produc productiv tivida idad d se increme incrementa nta de 25 a 35 t/disparo a 120 a 450 t/disparo, permitiendo la reducción de costos de minado, y la reducción del número de tajos en explotación, reduciendo el riesgo de exposición del personal y mejorando la supervisión. Los costos costos de sostenimi sostenimiento ento con shotcre shotcrete te se incrementan incrementan y se se reducen reducen los los costos costos de madera. madera. Para obtener una reducción notoria en el costo por tonelada, el sostenimiento debe ser oportuno y se requiere de una planta de preparación de concreto, una flota de mixers, lanzadores, scalers y personal capacitado. Por lo tanto la la inversión en equipo y un cambio de mentalidad, son son necesarios para lograr el cambio. Se ha lo rado rado una redu reducc cció ión n de 67 67% % en la cant cantid idad ad de ma made dera ra cons consum umid ida a en relac relació ión n al 2010 2010 contribuyendo a la conservación del medio ambiente. Se ha logr lograd ado o redu reduci cirr el daño daño a la roca roca y al shot shotcr cret ete e median mediante te la ap aplilica caci ción ón del precor precorte te y a la adecuada selección del explosivo en función al t i po de roca. La seguridad lograda lograda con el shotcrete shotcrete vía húmeda húmeda con fibra aplicado aplicado en espesores espesores de 2 y 3 pulgadas pulgadas permite obtener valores de resisitencia (375 kg/cm2) y energía (785 Joules) que garantizan un techo seguro para los operadores. El mo moni nito tore reo o pe perm rman anen ente te de los los pa pará ráme metr tros os de resi resist sten enci cia a y en ener ergí gía a am amer erit itan an cont contar ar con con un Laboratorio de Ensayo de Shotcrete adecuadamente equipado y calibrado. La mecani mecanizac zación ión del minado minado al ado adopta ptarr el el Método 2 es un método método seguro y aplicable a la realidad de CMH, y estamos estamos muy agradecido agradecidos s a todos los colaboradore colaboradores s y a la dirección dirección de CMH que han hecho posible y han contribuido a este cambio que reduce los riesgos y permite un minado más seguro y sin daño al medio ambiente
16
GRACIAS
