Diseño de Precorte en la Mina Toquepala.pdf

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_____________________________________________________________________________ DISEÑO DE PRECORTE EN LA MINA TOQUEPALA: SOUTHERN PERÚ COPPER CORPORATION RESUMEN: La Mina Toquepala, propiedad de Southern Perú Copper Corporation, es un Yacimiento de Pórfidos de Cobre, que tiene una antigüedad de más de 40 años, lo cual hace que en la actualidad, estemos trabajando en niveles profundos, donde, debemos tener especial cuidado en establecer y definir parámetros de Vibración (Velocidades Pico Partículas Críticas), y obtener paredes estables que soporten la carga portante de los niveles superiores para llevar una operación de minado dentro de los estándares de Seguridad, Calidad, y Productividad. Es importante recordar, que muchas veces los problemas de inestabilidad tienen su verdadero origen en diversos aspectos, como geológicos, redistribución de esfuerzos, presencia de agua, diseño, etc. Así mismo, es lógico inferir que las voladuras que realizamos a diario en la mina Toquepala de alguna manera alteran en forma progresiva y sistemática los parámetros geomecánicos del macizo rocoso, pudiendo contribuir a afectar en último término la estabilidad de los taludes, mucho más aún, si no se tiene definido un diseño de voladura de control que minimicen los daños. FOTOS No 01: VISTA PANORÁMICA DE LA MINA TOQUEPALA

_____________________________________________________________________________ Perforación y Disparos

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_____________________________________________________________________________ 1. DEFINICIÓN DE PRECORTE: Consiste en perforar una serie de taladros a lo largo de la línea límite de excavación, con carga explosiva y espaciamiento menor a los empleados en una voladura convencional o de producción, de modo que al disparar en forma simultánea o retardada cada cierto número de taladros antes de iniciar la voladura principal, exceda la resistencia dinámica de tracción de la roca, y se genere un plano de debilidad que sirva de amortiguación para las vibraciones de dicha voladura, ello bajo el concepto de minimizar las presiones en los taladros. 2. OBJETIVOS: •

Obtener paredes de taludes estables, con las cuales, durante el proceso productivo, asociemos los aspectos de seguridad, económicos y ambientales en la mina.

•

No sobrepasar la Velocidad Pico Partícula Crítica para preacondicionar el macizo rocoso, para futuros deslizamientos.

•

Inducir una línea de fracturas en un plano, para atenuar vibraciones producidas por la voladura principal

•

Minimizar el daño al macizo rocoso en su entorno, protegiendo la integridad de los bancos y la estabilidad de los taludes, asegurando ángulos da diseño.

3. APLICACIONES: Es importante tener en cuenta, que el Precorte no va a funcionar en cualquier tipo de estructura rocosa, el éxito o fracaso de una voladura, está en función de la calidad del macizo rocoso, es decir, más que los parámetros del explosivo, y parámetros de perforación y voladura; las características Geo-Estructurales del macizo rocoso son los que en definitiva jugaran el papel más importante, es importante tener presente: •

Caracterizaciones del macizo rocoso.

•

Resistencias a la compresión y tracción simple de la roca.

•

Espaciamiento y orientación de las discontinuidades.

•

Propiedades elásticas de las rocas.

•

Velocidad de propagación de las ondas.

•

Índices de anisotropía y heterogeneidad de los macizos rocosos.

•

Densidad de Fracturas en el macizo rocoso.

4. BENEFICIOS: •

El primer beneficio que nos brinda las voladuras de Precorte, es el aspecto de seguridad, es decir, implica desarrollar una operación de minado con taludes estables y definidos, evitando el colapso de materiales rocosos a los frentes de minado, instalaciones, y accesos de acarreo.

•

El obtener taludes definidos y estables, nos permiten incrementar los ángulos de banco, y ángulos Inter-Rampas, los cuales reflejaran la magnitud de movimientos de materiales (mineral + estéril), evaluando el beneficio económico asociado al menor movimiento de


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_____________________________________________________________________________ materiales producto del incremento angular en los distintos sectores de la mina que a su vez será función del costo de mina. •

Actúa como una barrera de amortiguación en los límites de las paredes del tajo, disipando la energía explosiva por la grieta producida por el Precorte, esto se traduce en reducir las vibraciones efectuadas por la voladura.

•

Previene la apertura de discontinuidades y fisuración de la roca, que pueda causar inestabilidades.

5. CONSIDERACIONES DEL MACIZO ROCOSO A TENER PRESENTE EN EL DISEÑO: 5.1 CLASIFICACIÓN DEL MACIZO ROCOSO: Se ha estructurado las litologías, en función a la presencia de Yeso, la misma que presenta una configuración irregular de su tope. La presencia de yeso Anhidrita en la mina, ha favorecido a las rocas, actuando como cementante de fisuras, dándoles una mayor solidez. Para efectos de las voladuras, se ha clasificado el macizo rocoso de la siguiente manera: CUADRO No 01: CLASIFICACIÓN DEL MACIZO ROCOSO MACIZOS ROCOSOS

UNIDADES LITOLOGICAS Rocas Intrusivas

ROCAS CON YESO Brechas

Rocas Intrusivas

Brechas ROCAS SIN YESO

Rocas Volcánicas

TIPOS DE ROCAS DiBx-G/A Di-G/A Dp-G/A PxSil-G/A Bx-G/A BxT-G/A Di-Prop Di-Qs Da Px Lp Bx-Qs Bx-Sil BxT Px-Qs Qq Td Ta Ta-Sil Tr Tr-Sil Tq Aa

Brecha Diorita con Yeso Diorita con Yeso Dacita con Yeso Pebble Brecha Silicificada con Yeso Brecha con Yeso Brecha Turmalina con Yeso Diorita Propílica Diorita Sericitizada Dacita Aglomerada Peble Brecha Latita Porfirítica Brecha Angular Sericitizada Brecha Angular Silicificada Brecha Turmalina Pebble Brecha Sericitizada Pórfido Cuarcífero Quellaveco Dolerita Toquepala Andesita Toquepala Andesita Toquepala Silicificada Riolita Toquepala Riolita Toquepala Silicificada Pórfido Cuarcífero Toquapala Alta Andesita

BLASTING

DRILL

G/A G/A G/A G/A G/A G/A

D D D D D D

D S D D D S S D S M M M D M M M M

M S M M M M M D M M M S M S M M M

5.2 CARACTERIZACIÓN DE LOS MACIZOS ROCOSOS: Son variables cuantificadas a partir de las características que presenta el macizo rocoso, expresadas en medidas, que sirven para valuar o valorar en términos numéricos un macizo rocoso desde 0% a 100%, clasificando desde una calidad muy mala a muy buena respectivamente, tomando en consideración:


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_____________________________________________________________________________ •

Compresión Uniaxial (Resistencia)

•

RQD del macizo rocoso

•

Espaciamiento de las discontinuidades o frecuencia de fracturas.

•

Condición de las discontinuidades del macizo rocoso.

Para la caracterización del macizo rocoso, existen sistemas como el RMR, RSR, GSI, etc. CUADRO No 02: PARÁMETROS GEOMECÁNICOS Parámetros Rocas con Yeso Rocas Intrusivas de Medición G/A Da Di Valoración de la Masa Rocosa (RMR) Indice de Resistencia Geológica (GSI Resistencia a la compresión (Mpa) Resistencia a la Tracción (Mpa)

93.00 88.00 179.20 8.80

92.00 87.00 179.20 7.80

90.30 85.30 152.90 5.20

Volcánico Tq 90.50 85.50 122.30 5.50

5.3 PROPIEDADES FISICAS DE LA ROCA: Deben ser apropiadamente evaluadas para evitar sobre rompimiento de la pared del talud. La evaluación de las propiedades de la roca, es también esencial durante la determinación de los límites máximos de carga, para evitar daños en la estructura rocosa. Las propiedades más importantes a considerar son: •

Resistencia a la Compresión

•

Resistencia a la Tracción:

•

Módulo de Elasticidad

•

Cohesión:

•

Ángulo de Fricción:

•

Densidad de la roca:

•

RQD

5.4 FRECUENCIA DE FRACTURAMIENTO DEL MACIZO ROCOSO: La frecuencia del fracturamiento (FF) es el espaciamiento perpendicular entre las fracturas de un mismo sistema, el cual es muy variable. Determinando los principales sistemas de fracturas de un macizo rocoso, y conociendo su comportamiento, se logra un mejor diseño de la malla de perforación, y se predice los resultados de la voladura, también podemos mejorar los cortes en las paredes ajustando y orientando favorablemente el proyecto de voladura. Si existe un incremento de la densidad de fracturas, decrece la posibilidad de formar un plano de debilidad con la voladura de precorte.

5.5 ORIENTACIÓN DE LAS ESTRUCTURAS GEOLÓGICAS: En la foto de abajo, podemos apreciar, un mecanismo de corte especial del fallamiento planar, en la que dicho corte, se produce a través de una única superficie plana, y esta se produce cuando

existe un fracturamiento dominante en el macizo rocoso,


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y

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_____________________________________________________________________________ convenientemente orientada respecto al talud, es decir, existe un predominio de la Estructura geológica que define la Geometría del talud, neutralizando la perforación y voladura de Precorte en el Sector. FOTO No 02: PRESENCIA DE ESTRUCTURA PLANAR

Predominio de Estructuras Geológicas, se pueden observar los taladros perforados 5.6 VELOCIDAD DE PROPAGACIÓN DE LA ROCA: La velocidad de propagación de la roca, es un parámetro para seleccionar el explosivo, efectuando una relación de Impedancia entre la velocidad de detonación de un explosivo, y la velocidad sónica del macizo rocoso, y adicionando a este punto las experiencias de campo, podremos determinar el tipo de explosivo que requiere el macizo rocoso para su respectiva deformación. CUADRO No 03: CARACTERÍSTICAS DE LAS ROCAS

Litología

Dureza

Densidad g/cc

Vp m/s

G/A Da Di Tq

G/A Dura Media Media

2.70 2.60 2.70 2.60

4851.00 2985.00 2134.00 2207.00

Frecuencia de Fracturas min max 1.00 1.00 1.00 0.50

5.00 4.50 2.50 2.00

6. CONSIDERACIONES TÉCNICAS DE DISEÑO: 6.1 ÁNGULOS DE CARAS DE BANCO: •

Macizo Rocoso fracturado, heterogéneo cercano a la falla mayor Yarito: 65° a 70°

•

Macizo Rocoso fracturado con estructuras tipo cuña: 65° a 70°

•

Macizo Rocoso blocoso intemperizado con estructuras planares: 65° a 70°

•

Macizo Rocoso fresco con estructuras planares y diques potentes fracturados 75° a 78°.

Abajo, se muestra un plano y un cuadro, donde se hace mención de los diferentes Ángulos Inter-Rampas por Dominio Estructural de la mina.


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_____________________________________________________________________________ FIGURA No 01: ÁNGULOS INTER-RAMPAS POR DOMINIO ESTRUCTURAL 38 38

45 41

42 42

45 48

44

42

48

46

38

43

48 46 42

48

38

38

46

43 43

38

38

43 46

48

38

38 38

38

CUADRO NO 04: ÁNGULOS INTER-RAMPAS POR DOMINIO ESTRUCTURAL SOBRE EL LIMITE DE YESO/ANHIDRITA VOLCANICOS ( 1 - 6)

ESTE-SUR ESTE-CENTRO

2 2

Z. TOQUEPALA 01 NOR-OESTE N-O GRAVEN OESTE >=3220 OESTE < 3220 Z. COLA DE CABALLO ZONA MICALCO ESTE - NORTE DACITA Z. TOQUEPALA 02

DACITA AGL. (7 - 8)

DAC. PORF 9

DIORITA 10

BRECHA (11 - 15)

2

10 9 5 6 6 9 2 6

DEFAULT

2 2

12 11

4 2 9 6

5

2

2

6 7

12 9 4 5 5 6 2 6 10

BAJO EL LIMITE DE YESO/ANHIDRITA Nro.

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13

DOMINIOS ROCAS

VOLCANICOS ( 1 - 6)

DACITA AGL. (7 - 8)

DAC. PORF 9

DIORITA 10

ESTE-SUR ESTE-CENTRO

7 7

Z. TOQUEPALA 01 NOR-OESTE N-O GRAVEN OESTE Z. COLA DE CABALLO ZONA MICALACO ESTE-NORTE DACITA Z. TOQUEPALA 02

10

8 9 7

7

BRECHA (11 - 15)

DEFAULT

7 7

12 12

12 12 12 12 7

5

10

9

6

12 12 9 6 9 12 7 6 10

ANGULO

1 2 3 4 5 6 7 8 8 9 10 11 12 13

DOMINIOS ROCAS

COD. MED

Nro.

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12

37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48


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_____________________________________________________________________________ 6.2 PRESIÓN DE DETONACIÓN: Es una indicadora de la habilidad de un explosivo sin desacople para fragmentar la roca, para que se produzca este efecto, esta presión debe ser mayor a la resistencia

a la

compresión de la roca. El precorte emplea bajas presiones en el taladro, para provocar la fractura de la roca por tracción entre los hoyos con mínimo daño circundante:

Pd = 110 × ρ exp × (VOD) 2

Ecuación 01

Donde:

Pd

: Presión en las paredes del taladro (Mpa).

ρ exp

: Densidad del explosivo (g/cc).

VOD

: Velocidad de Detonación (Km/s)

Cargas Desacopladas, y Cargas Distribuidas: Tanto la presión del taladro como el back break, se pueden reducir mediante cargas desacopladas o cargas distribuidas equidistantes: 2  d exp l exp  FD =  2 ×  H   Dh

Ecuación 02

Donde:

FD

: Razón de desacoplamiento, definida como la relación del volumen del explosivo y volumen del taladro.

d exp

: Diámetro del explosivo (Pulg.)

Dh

: Diámetro del taladro (Pulg.)

l exp

: Longitud del explosivo (m)

H

: Longitud del taladro (m).

Reducción de la Presión de Detonación: El principio del Precorte, es la obtención de un plano de debilidad a través de minimizar las presiones en el taladro, esto se logra, con el empleo de explosivos de baja velocidad de detonación, y con caídas de presiones desacoplando el explosivo en relación al diámetro del taladro:

Pb = 110 × FD n × ρ exp × (VOD) 2

Ecuación 03

Donde:

Pb

: Presión de detonación desacoplada o reducida (Mpa).


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_____________________________________________________________________________

ρ exp

: Densidad del explosivo (g/cc).

VOD

: Velocidad de Detonación (Km/s)

FD

: Razón de desacoplamiento, definida como la relación del volumen del explosivo y volumen del taladro. : Exponente, 1.25 para taladros sin agua y 0.9 para taladros con agua.

n

6.3 ESPACIAMIENTO ENTRE TALADROS: El uso de mayor número de cargas pequeñas hace decrecer el radio de fracturas alrededor del taladro, y disminuye la probabilidad de que los grandes volúmenes de gases explosivos de una simple carga sean canalizados dentro de una fractura causando serias roturas hacia atrás (Back Break):

S=

Dh × (Pb + T ) × 0.0254 T

Ecuación 05

Donde:

S

: Espaciamiento entre taladros (m)

Pb

: Presión del taladro de una carga desacoplada (Mpa)

Dh

: Diámetro del taladro (pulg)

T

: Esfuerzo de tensión de la roca (Mpa) GRÁFICA No 01: CÁLCULO DEL ESPACIAMIENTO EN FUNCIÓN AL DÍAMETRO PARÁMETROS DE DISEÑO Civil Engineering Open Pits

Shothole spacing, S (m)

6 5

Smooth wall blasting S = ( 29.0 4.6) x d / 1000

4

Presplitting S = ( 12.9 2.6) x d / 1000

3

Use Shorter spacing in hard or broken rock

2 1 127mm=5.0"

50

100

150

200

250

300

350

Shothole diameter, d (mm)


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_____________________________________________________________________________ UADRO No 05: CÁLCULO DE PARÁMETROS DE DISEÑO PARAMETROS A CALCULAR

TIPOS DE ROCA Da Di

Unidad

G/A

Tq

Mpa g/cc Km/s

3437.50 1.25 5.00

3437.50 1.25 5.00

3437.50 1.25 5.00

3437.50 1.25 5.00

FD d exp Dh l exp H

--Pulg. Pulg. m m

0.07 1.50 5.00 12.00 15.50

0.07 1.50 5.00 12.00 15.50

0.05 1.50 5.00 9.00 15.50

0.05 1.50 5.00 9.00 15.50

Pb n

Mpa ---

123.06 1.25

123.06 1.25

85.89 1.25

85.89 1.25

S T

m Mpa

1.90 8.80

2.13 7.80

2.22 5.20

2.11 5.50

Pd = 110 × ρ exp × (VOD) 2 Presión en las paredes del taladro Pd ρ exp Densidad del explosivo Velocidad de Detonación VOD 2  d exp l exp  FD =  2 ×  H   Dh

Razón de desacoplamiento Diámetro del Explosivo Diámetro del Taladro Longitud del Explosivo Longitud del Taladro

Pb = 110 × FD n × ρ exp × (VOD ) 2 Presión de detonación reducida Exponente para taladros secos

S=

D h × (Pb + T ) × 0.0254 T

Espaciamiento entre taladros Esfuerzo de tensión de la roca

6.4 DISEÑO DE LA LÍNEA BUFFER: Las líneas buffer tienen menor burden, espaciamiento y concentración de carga explosiva que los taladros de producción, de manera que durante el proceso de detonación amortiguan la acción de la onda de compresión provenientes de los taladros de producción, para lograr esta acción, es importante que los taladros que conforman esta hilera, tengan entre 60% y 70% la presión de detonación de los taladros de producción; como la presión de detonación es una relación directa donde intervienen la densidad y velocidad de detonación del explosivo, este decaimiento se obtiene empleando explosivos con menor densidad y velocidad de detonación.

  CEb × 1000 Bb =    FC p × H b × ρ r × SBR 

1/ 2

Ecuación 06

S b = 1.15 Bb Donde:

Bb

: Burden buffer (m).

Sb

: Espaciamiento buffer (m).

CE b

: Carga Explosiva Buffer (Kg).

FC p

: Factor de Carga Producción (g/TM).

Hb

: Altura de banco (m).


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_____________________________________________________________________________

ρr

: Densidad de la roca (g/cc)

SBR

: Relación, espaciamiento burden.

 K fcp × Dhb × f p2  S t = 0.001×   Dhp  

1/ 2

Ecuación 07

×Q

St

: Standoff Buffer.

K fcp

: Porcentaje de Factor de carga, respecto a producción (%).

Dhb

: Diámetro de perforación: buffer (Pulg).

fp

: Porcentaje de malla, respecto a producción (%)

Dhp

: Diámetro de perforación: producción (Pulg).

Q

: Quebradura.

CUADRO No 06: CÁLCULO DE PARÁMETROS DE DISEÑO PARAMETROS A CALCULAR Carga Explosiva

CE b

DISEÑO DE PARAMETROS DE PRODUCCION Hb Altura de banco (m). Dhb Diametro perforación Bp Burden Producción Sp Espaciamiento Producción Quebradura Q Relación, espaciamiento burden SBR ρr densidad roca FC p Factor de Carga Producción

  CE b × 1000 Bb =    FC p × H b × ρ r × SBR 

G/A 350.00

TIPOS DE ROCA Da Di 125.00 125.00

 K fcp × Dhb × f p2  S t = 0.001 ×   Dhp  

m Pulg. m m ----gr/cc gr/TM

15.00 11.00 6.08 7.00 4.00 1.15 2.70 400.00

15.00 11.00 6.08 7.00 4.00 1.15 2.60 350.00

15.00 11.00 8.70 10.00 3.50 1.15 2.70 120.00

15.00 11.00 8.70 10.00 3.50 1.15 2.60 120.00

m m m m Pulg. % %

4.84 5.58 5.20 5.20 11.00 79.66 80.00

3.99 4.59 4.28 4.28 5.00 65.60 50.00

5.87 6.74 6.29 6.29 11.00 67.44 65.00

5.98 6.87 6.41 6.41 11.00 68.73 65.00

m

2.85

1.25

1.90

1.94

S b = 1.15Bb

Bb Sb

Bb Sb

Dhb fp K fcp

1/ 2

×Q St


Tq 125.00

1/ 2

DISEÑO DE BUFFER Burden buffer Espaciamiento buffer Burden buffer, equivalente a malla cuadrada Espacia. buffer, equivalente a malla cuadrada Diámetro perforación Porcentaje malla respecto producción Porcentaje FC resp. Producción (50 -100)

Standoff buffer

Unidad Kg

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_____________________________________________________________________________ 7. ASPECTOS COMPLEMENTARIOS EN EL DISEÑO DE PRECORTE: 7.1 PERFORACIÓN: La perforación para el precorte debe ser lo más exacta posible en términos de espaciamiento, burden, inclinación, orientación, y alineamiento, con la finalidad de obtener una pared uniforme, delimitada por la continuidad de los taladros en la voladura del Precorte, lo que marcará el límite de excavación de la Pala de acuerdo a los parámetros de diseño. 7.2 SOBRE ROTURA EN LA CRESTA: La Sobre perforación afecta el fracturamiento de la cresta, que es causado directamente por la tendencia natural de la columna explosiva de crear cráter y la rotura hacia la cara libre. Se ha simulado el comportamiento de la energía explosiva en una sección de perforación de precorte, tomando en consideración los parámetros de las propiedades geomecánicas del macizo rocoso, patrones de perforación, y diseños de secuencia y cargas explosivas, en dicha simulación, podemos observar, que los halos de energía están por encima de 1.5m con referencia a la Sobre perforación. DISEÑO No 01: ANÁLISIS DEL COMPORTAMIENTO ENERGÉTICO

Sector dañado


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_____________________________________________________________________________ 7.3 DÍAMETRO DE PERFORACIÓN: Cuando perforamos taludes finales, con el mismo diámetro de perforación que el de los taladros de producción, los resultados luego de la voladura, no son los adecuados, esto debido a que cuando más grande es el diámetro del taladro, también más grande es el radio de rotura, esto nos demuestra que diámetros menores al de producción ocasionarán menor daño a las paredes del tajo. FIGURA No 02: ESQUEMA DEL COMPORTAMIENTO EN LA ZONA DE TENSIÓN ZONA DE TENSION

ON DAS

UE OQ CH DE S A D ON 5.0 Pulg.

11.0 Pulg.

ON DAS

DE C

HO Q

DE CH OQ

5.0 Pulg.

DA ON

UE

UE

11.0 Pulg.

E QU HO EC SD

1.5m 4.0m

8. DISEÑO DE PERFORACIÓN Y VOLADURA DE PRECORTE: 8.1 DISEÑO DE PERFORACIÓN DE PRECORTE. DISEÑO No 02: ESQUEMA DE PERFORACIÓN EN BRECHA CON YESO 8,3m

3,5m

7m

7m 6,08m

6,08m

6,08m

TALADRO PRODUCCION

TALADRO PRODUCCION

TALADRO PRODUCCION

TALADRO PRODUCCION

TALADRO BUFFER

TALADRO PRECORTE

°

°

77

65

4,5m

L.M.

15m

CRESTA

4,5m

TOE

1,5m

TOE

CRESTA

7m

TOE LINEA DE SUB-DRILL

1m

3,5m


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_____________________________________________________________________________ DISEÑO No 03: ESQUEMA DE PERFORACIÓN EN BRECHA CON YESO 8,3m

7m

4,5m

TOE

2m

TOE

CRESTA

7m

3,5m

7m

5m

6,09m

6,09m

6,09m TALADRO PRODUCCION

TALADRO PRODUCCION

TALADRO PRODUCCION

TALADRO PRODUCCION

TALADRO BUFFER

65 °

77 °

TALADRO PRECORTE

L.M.

15m

CRESTA

TOE LINEA DE SUB-DRILL

1m

3,5m

8.2 DISEÑO DE CARGAS EXPLOSIVAS: Durante la ejecución de ésta etapa, hemos empezado empleando Cargas Distribuidas sin desacople de ANFO a través de Decks para decaer la velocidad y presión de detonación del explosivo, hoy empleamos explosivos desacoplados, fabricados especialmente para Precorte. FOTO No 03: EXPLOSIVO PARA PRECORTE Especificaciones Densidad relativa Velocidad de detonación Presión de detonación Energía Volumen normal de gases Potencia relativa en peso (*) Potencia relativa en volumen (*) Resistencia al agua Categoría de humos Sensibilidad al fulminante

Valores 1.25 5,000 68 785 920 85 120 Excelente Primera N° 8

g/cm³ m/s kbar kcal/kg L/ kg % % Horas -----

La densidad de Carga Lineal, la podemos determinar también a través de la Siguiente gráfica, la cual toma como referencia el espaciamiento de los taladros de Precorte.


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_____________________________________________________________________________ GRÁFICA No 02: CÁLCULO DE AL DENSIDAD LINEAL DE CARGA PARA PRECORTE 10 8 6

Risk of wall cling

Shothole spacing, S (m)

4

2

Smooth wall blasting

1 0.8

Presplitting under water

0.6 0.4

Airdecking

Q1= Q/L Q = 0.05...0.1 x L

Presplitting

(d expl / d) = 0.31 0.06

PS under water

0.2

S = 1.65 0.65 x Q

Detonating cord

0.5

0.1 0.1

0.2

0.4 0.6 0.8 1

2

4

6

8 10

0.5 Charge per meter, Q0.5 1 (Kg/m)

DISEÑO No 04: CARGAS EXPLOSIVAS PARA PRECORTE TALADRO PRECORTE 01 Dh = 5.00 Pulg.

TALADRO PRECORTE 02 Dh = 5.00 Pulg.

TALADRO PRECORTE 03 Dh = 5.00 Pulg.

0,5m 12m

15m

15m

15,36m

FAMECORTE 1 1/5" 10.00 Kg

8m

ANFO = 5.25 Kg

15,36m

0,5m

15,36m

15m

DETRITUS

FAMECORTE 1 1/5" 15.50 Kg

1m

1m

ANFO = 10.50 Kg

ANFO = 10.50 Kg

1m

DISEÑO No 05: CARGAS EXPLOSIVAS DE AMORTIGUACIÓN Y PRODUCCIÓN EN BRECHA TALADRO BUFFER Dh = 11.00 Pulg.

TALADRO PRODUCCION Dh = 11.00 Pulg.

Taco

HA55 = 795.00 Kg

16m

15m

10m

6m

Taco

5m

10m

ROCA

HA46 = 375.00 Kg

Bx-G/A BxT-G/A DiBx-G/A Di-G/A Dp-G/A PxSil-G/A

FC. Kg/TM 0.40 0.40 0.39 0.39 0.40 0.40


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_____________________________________________________________________________ DISEÑO No 06: CARGAS EXPLOSIVAS DE AMORTIGUACIÓN Y PRODUCCIÓN EN DACITA TALADRO PRODUCCION Dh = 11.00 Pulg.

Taco

Taco

16m

15m

10m

7m

TALADRO BUFFER Dh = 11.00 Pulg.

HA37 = 140.00 Kg

9m

1.5m 1m

HA37 = 70.00 Kg

2m

HA46 = 673.59 Kg ROCA Da Px

FC. Kg/TM 0.35 0.35

8.3 DISEÑO DE VOLADURA DE PRECORTE. Disparo de Precorte asociado a una voladura de producción: En este caso, los taladros de Precorte los hemos disparado todos juntos con 200 milisegundos antes de que detone el primer taladro de producción, es muy importante secuenciar la voladura en dirección longitudinal

hacia los taladros de precorte, con la

finalidad de no patear hacia la cara del talud de banco. La secuencia de voladura puede ser en “V” o en Echelon, dependiendo del diseño de perforación, y tomando como referencia la orientación de las estructuras del macizo rocoso. FOTOS No 04: VOLADURA DE PRECORTE

Disparando solamente Precorte: Con esta metodología de disparo, hemos tenido mejores resultados, consiste en solamente disparar los taladros de precorte, posteriormente, en otra ocasión, se disparan los taladros


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_____________________________________________________________________________ de producción junto con la línea de amortiguación, tomando en consideración la secuencia de diseño. FOTOS No 05: VOLADURA DE PRECORTE

9. EVALUACIÓN DE LOS RESULTADOS DEL PRECORTE: Cuando ejecutamos precorte, siempre se piensa en el costo que involucra dicha operación, muy pocas veces lo relacionamos con el beneficio de seguridad que se obtiene con los resultados de un buen precorte. FOTO No 06: PRECORTE EN PARED ESTE

Voladura con Precorte: Titon 600 Diámetro de 5.0Pulg.

FOTO No 07: PRECORTE EN PARED ESTE

Talud Estable, producto de la Voladura con Precorte.


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_____________________________________________________________________________ FOTOS No 08: PRECORTE EN PARED OESTE

Un buen precorte, es aquel capaz de lograr una mejor capacidad de filtro para absorber el nivel de vibraciones, y que así mismo es capaz de lograr definir las líneas de diseño de crestas y toes con una cara de banco estable y competente. La evaluación

de los resultados

en una voladura de Precorte, se hace de dos formas:

Cuantitativa y Cualitativa. La primera, se basa en el Factor de Cañas Visibles “FCV”, que es el cociente entre la longitud de las cañas visibles y la longitud total perforada, y la segunda, da un valor que define la calidad de voladura controlada, esta forma de evaluación tiene presente que la media caña no es un fin en si, lo que manda es obtener taludes estables. . 9.1 EVALUACIÓN DE LAS VIBRACIONES EN EL PRECORTE: La generación y transmisión de las vibraciones a través del macizo rocoso producidas por los disparos, depende de los parámetros de la voladura y de las propiedades del material mediante el cual se desplazan. La transmisión de ondas varía según la velocidad de propagación, puesto que cada roca posee diferente velocidad de transmisión de las ondas sísmicas, definidas por superficies de separación y donde las mismas experimentan cambios significativos. Existen estudios que cerca del 5 al 15% de la energía liberada en la voladura de rocas es efectivamente aprovechada para fragmentarla, siendo la restante transferida al ambiente circundante en forma de efectos colaterales, susceptible de causar impactos significativos. En los registros de vibraciones, es importante distinguir la propagación o transmisividad de la vibración a través del macizo y el movimiento propio en las partículas del medio generadas por el paso de la vibración. Teniendo en cuenta esto, se puede diferenciar dos tipos de velocidades: Velocidad de Onda o de Propagación, con la cual la vibración se propaga por el medio; y Velocidad de Partícula, aquella relativa a las oscilaciones que experimenta la partícula excitada por el paso de la onda de energía vibratoria.


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_____________________________________________________________________________ Al igual que las voladuras de producción, en las voladuras de precorte, hemos ubicado el sismógrafo a 50 metros (campo cercano) referenciado por el último taladro en dirección del pateo hacia el talud. Dentro del análisis se considera el gráfico USBM el cual usa el criterio de la amplitud de velocidad de partícula y frecuencia como elementos para el control de vibraciones. En la siguiente gráfica, se observa la distribución de puntos en el grafico USBM debajo del límite de daño con frecuencias mayores a 30 hertz, lo cual hace un disparo con un mínimo de daño si observamos que los puntos sobre el límite en su mayoría son de la componente vertical. Mostramos como ejemplo, del Proyecto de Voladura 2905051. GRAFICA 03: USBM: VELOCIDAD DE PARTÍCULA Y DISTRIBUCIÓN DE FRECUENCIAS

Analizando la distribución de las ondas en las componentes vertical, transversal, y longitudinal, se observa claramente la diferencia del tiempo entre los taladros de precorte y los taladros de producción, ese intervalo vació de tiempo actúa como una barrera de amortiguación en los límites de las paredes del tajo, disipando la energía explosiva.

GRAFICA 04: COMPORTAMIENTO DE ONDAS CON VOLADURA DE PRECORTE

VPP con Precote < 102 mm/s

VPP Precote >180 mm/s


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sin

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_____________________________________________________________________________ 10. EQUIPO DE PERFORACIÓN: FIGURA No 02: ESQUEMA DE PERFORADORA TITON 600

FOTOS No 09: PERFORADORA TITON 600


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_____________________________________________________________________________ FOTOS No 10: ACCESORIOS DE PERFORACIÓN (PERFORADORA TITON 600)

BARRA DE PERFORACION

Top Sub O -Rings Check Valve

MARTILLO: MISSION 40

Piston Case (Cilindro ó Camiseta)

Feed tube Piston

Briver Sub

BROCA


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_____________________________________________________________________________ CONCLUSIONES: •

La decisión de poner en práctica un programa de Voladura de Precorte de buena calidad, es el resultado de un Equipo de Trabajo Integral que involucra la participación de la Dirección de Operaciones, Gerencia de Mina, Perforación y Voladura, Geotecnia, Geología, e Ingeniería.

•

El primer beneficio que nos brinda las voladuras de Precorte, es el aspecto de seguridad, es decir, implica desarrollar una operación de minado con taludes estables y definidos, evitando el colapso de materiales rocosos a los frentes de minado, instalaciones, y accesos de acarreo. Si bien es cierto, ejecutar Precorte, representa un costo elevado, este se compensa trabajando en taludes seguros.

•

La perforación para la voladura de precorte, debe ser lo más exacta posible en términos de espaciamiento, burden,

profundidad, y orientación. La exactitud de esta operación, más un

adecuado diseño de voladura nos han como resultado, taludes estables. •

De acuerdo al comportamiento de las ondas en el proceso de detonación de una voladura con Precorte, se ha observado que durante la etapa de cizallamiento, se crea una precondición para amortiguar los taladros de producción hacia los pateos, actuando como una barrera en los límites de las paredes del tajo, disipando la energía explosiva por la grieta producida, esto se traduce en reducir las vibraciones efectuadas por la voladura.

•

También es importante, tener presente, que el Precorte no va a funcionar en cualquier tipo de estructura rocosa, con la práctica y desarrollo de ésta técnica, hemos definido cueles son los sectores donde efectivamente debemos hacer Precorte. La técnica del Precorte, tiene mejor éxito en las formaciones de rocas masivas y con alta velocidad sónica, se tiende a un precorte más parejo que en formaciones rocosas estratificadas e intemperizadas, con una baja velocidad de sonido.

•

El obtener taludes definidos y estables, nos permite tener la posibilidad de incrementar los ángulos de banco, y ángulos Inter-Rampas, consiguiéndose un incremento de las reservas recuperables, ó una disminución de la relación esteril/mineral, que a su vez será función del costo de mina.

•

Con el desarrollo del Precorte, al perforar diferentes inclinaciones de cara de banco, hemos llegado a conceptualizar que cada inclinación, tiene un Costo diferente con referencia al metraje de perforación, los costos son menores cuando los ángulos de perforación son mayores.


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_____________________________________________________________________________ BIBLIOGRAFÍA: •

LISLERUD ARNE; Pre Spliting, The Pre Split Seminar: Sándvik; Lima 2006

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SCHERPENISSE, Carlos: Diseño y Evaluación de Voladura Controladas y Precorte, curso Voladura EXSA; 2006

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SCHERPENISSE, Carlos: Monitoreo y Modelamiento de Vibraciones para el control y evaluación del daño por Voladuras, curso Voladura EXSA; 2006.

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DYNO NOBEL DEL PERÚ: Voladura de Precorte; Control Perimétrico: Productos Explosivos; 1996

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CAMERON K. McKenzie: Desempeño del Explosivo y Precorte; Universidad Nacional Santiago Antunez de Manolo; Huaraz 2006.

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BERGER, Eduardo; SCHERPENISSE, Carlos: Tronadura Controlada y Evaluación del Daño en Minas de Cielo Abierto; Publicaciones Instituto de Ingenieros de Minas de Chile; Antofagasta; 1 998.

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CAMERON K. McKenzie: Tecnología de Voladura de Roca; Publicaciones Universidad Nacional de Ingeniería; Lima; 1 998.

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FLOYD, John L.: Implementation of Efficient Wall Control Blast Designs; Publicaciones The Journal of Explosives Engineering; St. Louis; 1 998.

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FLOYD, John L.: Técnicas de Voladura Eficiente en Operaciones Superficiales; Ediciones Dyno Nobel; Lima; 1 998.

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KATSABANIS, Takis y SILVA, Guillermo: Tecnología de Explosivos y Técnicas de Voladura.Publicaciones U.N.A.- Facultad de Ingeniería de Minas; Puno; 1 996.

Ing. Manfredo Herrera Terrazas. C.I.P. No 90115 Jefe de Perforación y Disparos. SPCC.: Mina Toquepala E-mail: [email protected] Teléfono 052-466111 Anexo 2259


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Diseño de Precorte en la Mina Toquepala.pdf

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