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 comprende una extensión de 1.000 hectáreas.

El políg polígon ono o de la conce concesió sión n se encue encuent ntra ra limit limitado ado por por las las sigui siguient entes es coordenadas planas geográficas origen Bogotá:

Vértice A B C D

X

Y

1’558.000

1’061.000

1’558.000

1’056.000

1’560.000

1’056.000

1’560.000

1’061.000

Tabla Tabla 1: Punto Puntos s de área área de conces concesión ión Compañ Compañía ía Carbo Carbones nes del Cesar 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, estudio, comprende comprende una extensa llanura llanura de la cuenca cuenca del Río Cesar, bordeada bordeada al oriente por por la Serranía Serranía del Perijá que que se extiende de sur a norte y hace parte del ramal sedimentario de la cordillera Oriental, que que cons consti titu tuye ye ademá demás s el lími límite te con con Vene Venezu zuel ela. a. Esta Esta llan llanur ura a es apro aproxim ximad adame ament nte e plana plana con liger ligeras as ondu ondulac lacio iones nes y con altur alturas as que que oscilan entre los 40 y los 65 metros sobre el nivel del mar. En las cotas más altas altas se observa observa una cadena cadena de cerros cerros de poca altura altura que hacen hacen parte la formación Cuesta.

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Hacia el Norte y Noroeste, el terreno es más plano, con pendientes del terreno que no superan el 1 % (en promedio).

GEOLOGÍA

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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 hasta el tercia terciari rio. o. La forma formació ción n más más antigu antigua a que que enco encontr ntramo amos s es la Cata Catatu tumb mbo o la cual cual data data del del Cret Cretác áceo eo medi medio o y está está comp compue uest sta a por 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 areni arenisca scas, s, arcil arcillo lolit litas, as, lodo lodolit litas as y caliz calizas. as. Esta Esta forma formació ción n Data Data del 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 mantos de carbón. De los cuales veinticuatro mantos de carbón son eco económi nómica came ment nte e expl explo otab tables les y tien tienen en una una cali calida dad d apt apta para para la exportación. Por Por otra otra part parte e enco encont ntra ramo mos s la form formac ació ión n Cues Cuesta tas s la cual cual data data del del tercia terciario rio medio medio a super superio iorr y está está comp compues uesta ta por por aren arenisc iscas as con alto alto contenido de óxidos de hierro, conglomerados muy ferruginosos y en la parte superior costras de mineral de hierro.

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Geología Estructural







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 Loma y el Sincl Sinclin inal al de “El Boqu Boquer erón ón”. ”. Los buzam buzamien ientos tos obser observad vados os 0 0 varían desde un mínimo de 3 a 5 a lo largo del eje del Sinclinal de Boquerón hasta un máximo de 30 0 a 450 a lo largo del flanco Oeste del Sinclinal de La Loma. Estos pliegues son afectados regionalmente por las fall fallas as inve invers rsas as “El “El Ha Hati till llo” o” y “El “El Tigr Tigre” e” que que tien tienen en una una orie orient ntac ació ión n Noreste- Suroeste. Dentro de los sinclinales se presentan Fallas Locales de tipo tipo inver inverso, so, con con direcc direcció ión n Nores Norestete-Su Sures reste, te, como como son las fallas fallas Delgas, Descanso, La Loma, Calenturitas, Norte, La Envidia y Rosario. El área de la concesión concesión 5160 está ubicada en el flanco oeste del sinclinal La Loma y presenta buzamientos que varían entre 30º y 40º con rumbo que 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 gravedad del botadero botadero de 3 a 3.5 kilómetros kilómetros y diferencias 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 bancos longitu longitudina dinales les y transver transversale sales s que permiten permiten controlar 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.







quien a su vez realiza la interventoría de los trabajos para verificar la ejecución de acuerdo con lo planeado.

DESCAPOTE Se reali realiza za el arra arranq nque ue y cargu cargue e de los los difer diferen entes tes materi materiale ales s que 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 limpia el manto con una retroe retroexcav xcavado adora ra de cuchillas cuchillas y luego se extrae el carbón.

CARGUE El cargue cargue del materia materiall estér estéril il se hace hace con palas palas hidr hidrául áulica icas s O&K O&K y retr retroe oexc xcav avad ador oras as 365, 365,34 345 5 CAT. CAT. El carg cargue ue del del carb carbón ón se hace hace con con retroexcavadoras 330 CAT con el fin de lograr mayor selección.

TRANSPORTE







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 sta manera se garantizara la maniobrabilidad de la maquinaria.

VOLADURA BAJO MANTO (VBM)

ANTECEDENTES DE LA VOLADURA BAJO MANTO Es muy pertinente pertinente resaltar que que la técnica de de voladuras voladuras bajo mantos mantos se introdujo introdujo en nuestro país en la operación operación minera del Cerrejón a partir de 1988, 1988, ya estaba estaba siendo utilizad utilizada a con éxito en operacion operaciones es mineras 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. • • •

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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 atraso atrasos s en el avanc avance, e, inefi ineficie cienci ncias as en la oper operaci ación ón de perfo perforac ración ión y voladura voladura y altos riesgos en la seguridad seguridad de la operación. operación. El método debe repetirse hasta minar el último manto de carbón.

Figura 1: Método de Perforación Convencional

En la voladu adura bajo mant antos de carb arbón, los pozos se perfo erforran 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 Las carg cargas as se colo coloca can n por por deba debajo jo y por por enci encima ma del del mant manto o con con un retacado intermedio de roca triturada en los pozos para protegerlo. Este proce proceso so de perfo perforac ració ión n y volad voladur ura a simpl simplifi ifica ca el proc proceso eso de miner minería ía cuando 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 perforación y el cargue de barrenos barrenos en taludes, y en general reduce reduce la gran gran mayor mayoría ía de incon inconve venie niente ntes s que que prese present nta a el métod método o convencional de voladura aplicado en depósitos multimantos buzantes de carbón.









El diseño de las variables de voladura y la localización de los explosivos es crítico si se dese desea a mant manten ener er el man manto de carb carbón ón lo mas mas inta intact cto o posi posibl ble, e, sin 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 mant manto o de carbó carbón n en cada cada barre barreno no,, ubica ubicaci ción ón de las carga cargas s del del mismo, así como una iniciación en la secuencia de disparo que minimice







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 mater material ial a volar volar,, su separa separació ción n entre entre manto mantos s de carbó carbón, n, el tipo 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 eta etapas de la mine inería de carbó rbón tamb ambién se presen senta mater terial 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 mane manera ra opo oportun rtuna a optim ptimiz izan ando do su cost costoo-ef efec ecti tivi vida dad, d, todo todo esto 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.







carg cargo. o. Para Para un área área a vola volarr se regi regist stra ran n los los pozo pozos s que que gene genera ran n 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 de campo. •

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

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Buena Buena fragm fragment entaci ación ón del del mater material ial estéri estérill tanto tanto por por encim encima a como por debajo del manto de carbón. Manten Mantener er los los mant mantos os de carbó carbón n lo mas mas intac intacto to posib posible, le, 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







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 estudio nosotros nosotros utilizar utilizaremo emos s el método método de perfora perforación ción rotativ rotativa a 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 cálc cálcul ulo o de la vola voladu dura ra bajo bajo mant manto o en la mina mina La Fran Franci cia a esta esta fundamentado fundamentado en valores empíricos empíricos obtenidos obtenidos de resultados resultados prácticos, prácticos, ya que se cuenta con la experiencia experiencia de Ingenieros Ingenieros que trabajaron trabajaron en el Cerrejón haciendo este tipo de voladuras.

PROCESO DE PERFORACIÓN En el proceso de perforación perforación primeramente lo que se hará será preparar el area que vamos a perforar es decir que una vez que se extraiga todo el material estéril que no

nece necesi sita ta vola voladu dura ra,, se nive nivela la la plaz plaza a y empi empiez eza a la deli delimi mita taci ción ón,, señalización y marcación topográfica del área a perforar. El objetivo de esto es lograr la máxima eficiencia de los taladros, al perforar un área com completa etament ente dura ya que de otra for forma pueden gene enerarse atasca atascamie miento ntos s de la tuberí tubería a que que dismi disminu nuyen yen el rendimi rendimient ento o de la perforación.







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 características y dureza de la roca, estos perforadores perforadores son taladros taladros Ingersoll Rand DM30 los cuales tienen un diámetro de perforación de 6 ¾” y penetran la roca por trituración usando









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 L

=

[ ( p − h ) x0.57 ] + h

q

=

( p − L ) x ( 27 .2)

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

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

=

( p

kgH

L )

−

A

−

LE LE * 27 .2

=

Donde: Donde: e: Columna Columna de explosi explosivo; vo; Densida Densidad d de H-A*

1.18g/cm 3 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 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 detonación completa de la voladura una vez realizado el disparo. disparo. Como Como accesori accesorios os de voladura voladura se usa pentofe pentofex, x, Conecto Conectores res EZTL EZTL diferent diferentes es tiempos, NONEL 500 ms, Línea de tiro, Cordón detonante y Retardos de superficie (en







FABIO ANDRES ALEMAN MACHADO VICTOR ALFONSO GONZALEZ MARTINEZ MANUEL EDUARDO LUNA NONTIEN

PRESENTADO A: OMAR GIRALDO VILLADA

Trabajo Final me Peroracion y Voladuras Mina La Francia

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