Mallas de perforación y voladura.pdf

UNIVERSIDAD UNIVERSIDAD NACIONAL DE CAJAMARCA FACULTAD DE INGENIERÍA ESCUELA ACADÉMICO PROFESIONAL DE INGENIERÍA DE MINAS

EXPLIQUE Y DISEÑE MALLAS DE PERFORACIÓN Y VOLADURA

Presentado por los alumnos: 

Azañero Vargas, Damary Vanessa.



Banda Tumbajulca, Jessica Magali.



Mego Saucedo, Cesar



Sanchez Balcazar, Hilton.



Silva Bobadilla, Gregory.

Equipo: N° 5

Docente: Ing. AGUILAR ZELADA, VICTOR.

Curso: Diseño de Instalaciones Mineras. Cajamarca, Perú 2018

DISEÑO DE MALLAS MALLAS DE PERFORACIÓN PERFORACIÓN Y VOLADURA

DISEÑO DE INSTALACIONES INSTALACIONES MINERAS MINERAS

ÍNDICE Pag.

ÍNDICE .............................................. .................................................................................................. ..................................................................................... ................................. 2 I.

INTRODUCCIÓN ............................................... ................................................................................................... ........................................................... ....... 4

II. OBJETIVOS......................................... OBJETIVOS............................................................................................ ........................................................................... ........................ 5 A.

.............................................................................................. ................ 5 OBJETIVOS GENERAL ..............................................................................

B.

....................................................................................... 5 OBJETIVOS ESPECÍFICOS .......................................................................................

III.

MARCO TEÓRICO .................................................. .................................................................................................... .................................................. 6

1.- DISEÑO DE VOLADURA A CIELO ABIERTO ................................................. ........................................................ ....... 6 A.

........................................................................................ ................................. 6 TÉRMINOS EMPLEADOS: .......................................................

....................................................................................... 10 B. DISEÑO DE VOLADURAS VOLADURAS ....................................................................................... C.

................................................ 10 TIPO DE ROCA Y CONDICIONES GEOLÓGICAS ................................................

D. PROPIEDADES FISICO-MECANICAS FISICO-MECANICAS DE LA ROCA ROCA ............................................ 12 E.

................................. ....................... 13 VOLUMEN DE ROCA PARA LA VOLADURA ........................................................

F.

......................................................................... ..... 13 TRABAJOS DE PERFORACIÓN ..............................................................................

G. TIPO DE EXPLOSIVOS Y PROPIEDADES ............................................................. ............................................................. 14

1. EXPLOSIVOS .............................................. .................................................................................................. ......................................................... ..... 14 2. AGENTES DE VOLADURA................................................. VOLADURA................................................................................ ............................... 15 3. ACCESORIOS DE VOLADURA ................................................... ......................................................................... ...................... 15 H. I.

................................................................................... 16 SISTEMA DE INICIACIÓN ................................................................................... ........................ ...................... 22 PARÁMETROS PARÁMETROS DIMENSIONALES DIMENSIONALES DE VOLADURA VOLADURA ..............................................

2.- DISEÑO DE MALLAS DE PERFORACIÓN PER FORACIÓN Y VOLADURA SUBTERRÁNEA APLICANDO MODELO MATEMÁTICO ..................................................................... ...................................... ............................... 29 IV.

CAPITULO I .................................................... ........................................................................................................ ......................................................... ..... 29

A. MARCO TEÓRICO: ................................................. ................................................................................................. ................................................ 29 B. MARCO CONCEPTUAL: ................................................ ........................................................................................ ........................................ 31 1. Diseño de Malla de Perforación:............................ Perforación:............................................................................ ................................................ 31 2. Voladura Subterránea: ..................................................... ........................................................................................... ...................................... 31 3. Paramentos De Roca: ....................................................... ............................................................................................. ...................................... 31 4. Parámetros De Explosivo:....................................................... Explosivo:...................................................................................... ............................... 32 5. Parámetros de Carga: ....................................................... ............................................................................................. ...................................... 32 pág. 2


6.


Nueva teoría para calcular el burden: .............................................. .................................................................... ...................... 32

7. Determinación De Las Variables Independientes Independientes .................................................. 36 V. CAPITULO II ............................................. ................................................................................................. .................................................................. .............. 45 “CARACTERIZACIÓN DEL ÁREA DE INVESTIGACIÓN” .......................................... INVESTIGACIÓN” .......................................... 45 A. ÁMBITO DE ESTUDIO ESTUDIO............................................................................................. 45

1. DESCRIPCIÓN DE LA MINA VINCHOS. .................................................... ......................................................... ..... 45 2. UBICACIÓN Y ACCESIBILIDAD. ............................................... ..................................................................... ...................... 45 3. GEOLOGÍA. ................................................. ..................................................................................................... ......................................................... ..... 46 4. MÉTODO DE EXPLOTACIÓN POR SUBNIVELES ......................................... 47 B. RECURSOS. .............................................................................................................. 49

1. RECURSOS HUMANOS.............................................. ...................................................................................... ........................................ 49 2. MATERIALES. ..................................................... ..................................................................................................... ................................................ 49 VI.

CAPITULO III ................................................. ..................................................................................................... ......................................................... ..... 50

“EXPOSICIÓN Y ANÁLISIS DE RESULTADOS” ................................... RESULTADOS” .......................................................... ....................... 50 A. APLICACIÓN APLICACIÓN DEL DISEÑO DISEÑO DE MALLAS MALLAS DE PERFORACIÓN PERFORACIÓN Y VOLADURA .................................................................................................. .................................................................. .............. 50 SUBTERRÁNEA ..............................................

1. Aplicación en el Cx 595 ................................................... ......................................................................................... ...................................... 50 .................................................................................. ............................... 66 B. RESULTADO RESULTADO DE HIPÓTESIS HIPÓTESIS ................................................... ................................................................................ 66 C. LOGROS DE LOS OBJETIVOS ................................................................................ CONCLUSIONES .............................................. .................................................................................................. .................................................................. .............. 67 BIBLIOGRAFÍA .................................................. .................................................................................................... ................................................................ .............. 68

pág. 3


I.


INTRODUCCIÓN

La voladura de rocas es un campo de la ingeniería de Minas en la cual deben concurrir los diseños teóricos y el ajuste experimental. exper imental. La explotación del Mineral se realiza a tajo abierto, donde las operaciones de voladura causan efectos operacionales no favorables, como una fragmentación no recomendable para un buen tratamiento posterior, con formación de bolones, trayendo como consecuencia aumento en los costos c ostos con en el empleo de voladura secundaria, además de las excesivas proyecciones de fragmentos de roca; siendo necesario que la voladura sea optimizada para mejorar estas deficiencias. Actualmente, las tecnologías disponibles y el adecuado diseño de las voladuras permiten mejorar estos problemas operacionales. En este trabajo de investigación, se describen y se realiza un rediseño en los patrones de perforación, en la carga de la columna explosiva dando como resultado la optimización de costos y un mejor control de los problemas antes mencionados. La Fragmentación, Proyección y Apilamiento de roca son problemas que se presentan debido a diferentes factores, siendo los más importantes el tiempo dé detonación entre taladros de una misma fila y entre filas de taladros, pero más significativamente entre filas de taladros, así como también factor de carga y las estructuras del macizo rocoso influenciados esencialmente por las discontinuidades. La utilización de un buen diseño de patrones (Patrón de voladura y Patrón de retardos) y una adecuada distribución de la carga explosiva en el taladro, según las circunstancias y naturaleza de la roca; permitirá la obtención de una fragmentación del mineral requerida para un buen tratamiento posterior del Mineral de cabeza, logrando disminuir el tiempo del ciclo de carguío, acarreo y demás procesos posteriores

pág. 4


II.

A.


OBJETIVOS

OBJE TIVOS TIVOS GE NERAL 

Demostrar que el Diseño de malla de perforación y voladura subterránea, puede ser diseñado diseña do aplicando un modelo matemático de áreas de influencia.

B.

OBJE TI VO VOSS ESPECÍ F I COS COS 

Calcular el Diseño la malla de perforación Utilizando parámetros de carga, explosivo y roca.



Conocer el porcentaje pasante, por medio de un análisis de fragmentación al diseño de la malla de perforación y voladura.

pág. 5


III.


MARCO TEÓRICO

1.- DISEÑO DE VOLADURA A CIELO ABIERTO 

Muy utilizadas en explotación minera de canteras de caliza para la industria del cemento, algunas minas de materiales de construcción y en minas de otros minerales.



En obras civiles muchos tipos de trabajos involucran el uso de explosivos como carreteras, presas, poliductos, y canales de riego

A.

TÉRMI NOS NOS EMPLE ADOS: ADOS: 

Explosión. - 1 tn de TNT libera 4000 veces más energía que la necesaria para levantar un auto de 1 tn a 100m 1 kilotón = energía liberada por 1000 tn de TNT



Deflagración. - es una reacción química que se mueve rápidamente a través del material explosivo y libera calor o flama vigorosamente la reacción se mueve demasiado lenta para producir ondas de choque significativas y fracturación de la roca. Ejemplo: Encendido de la mecha de seguridad. Una VOD de 1000m/s es límite entre detonación y deflagración



Detonación. - en una detonación la reacción química se mueve a través del material explosivo a una velocidad mayor que aquella del sonido a través del mismo material. Se forma una onda de choque supersónica a través del explosivo. Los gases tienen temperaturas de 3000 a 7000 F y presiones altas de rango de 20 a 100 Kbars 100000 atmosferas y 1.5 millones de libras/pul2. Estos gases se expanden rápidamente, producen andas de choque en el medio circundante.



Zona de reacción Primaria es el área en la cual empieza la descomposición química y es limitada por el plano de Chapman- Jouquet

pág. 6



pág. 7



pág. 8


DISEÑO DE INSTALACIONES INSTALACIONES MINERAS

pág. 9


B.


DI SEÑO DE V OLADURAS 

Tipo de roca y condiciones geológicas.



Propiedades físico-mecánicas de la roca.



Volumen de roca a ser volada.



Trabajos de perforación.



Tipo de explosivo y propiedades.



Sistema de iniciación.



Parámetros dimensionales de voladura.

C.

TI PO DE R OCA Y CONDI CONDI CI ONE S GEOLÓGI GEOLÓGI CAS 

Estratificación y bandeamiento



Esquistosidad



Fracturamiento



Fallas



Contactos



Azimut de buzamiento



Condiciones geológicas 

Estructuras:

pág. 10







Estructuras Cont.

Factores Geológicos: 

Estructuras

pág. 11


D.


PROPI PROPI ED ADES FI SICO-MECANI SICO-MECANI CAS DE LA ROCA 

Resistencia a la compresión



Resistencia a la tensión



Frecuencia sísmica

pág. 12


E. 


VOLUMEN VO LUMEN D E ROCA PARA PARA LA VOLADURA Comprende al área superficial delimitada por el largo del frente, el ancho, y multiplicado por la altura del banco, se obtiene el volumen de roca a ser volado



El volumen de roca a producirse por voladura estará en dependencia del régimen de trabajos de explotación que requiere la mina para cumplir la producción establecida. Considerando en todo momento la maquinaria a ser utilizada.

F.

TRABAJOS TRABAJOS DE PERF ORACI ÓN

La perforación es la primera operación en la preparación de la voladura. Para lo cual se deben tomar en cuenta las condiciones de perforación: 

Diámetro de perforación



Longitud de perforación



Rectitud



Estabilidad



Perforación especifica: es el número de metros que se tiene que perforar por cada metro cubico de roca volada.

pág. 13


G.


TI PO DE E XPLO XPLOSIVOS SIVOS Y PROPI PROPI E DADES 1. 



EXPLOSIVOS Dinamitas (nitroglicerina) 

Eplogel I



Explogel III



Explogel Amon

Pentolitas (pentrita + TNT) 

Booster de iniciación



Pentolita Sísmica



Cargas diétricas

pág. 14


2. 



3. 


AGENTES DE VOLADURA Emulsiones (nitrato de amonio + hidrocarburos + emulsificante) 

Emelgrel 3000



Emulsen 910



Emulsen 720

Anfos (nitrato de amonio + diesel) 

Anfo normal



Anfo alunizado

ACCESORIOS DE VOLADURA Cordón detonante (pentrita) 

Cordón detonante de 5gr



Cordón detonante de 10gr



Mecha de seguridad (pólvora negra)



Fulminantes (pent azida de plomo hmx)

pág. 15


H.


SI STE ST E M A DE D E I N I CI A CI ÓN 

Iniciación con mecha de seguridad



Iniciación con cordón detonante

pág. 16



pág. 17





Iniciación no eléctrica

pág. 18



pág. 19



pág. 20





Iniciación eléctrica Inflamador electro pirotécnico va alojado en un dispositivo d ispositivo antiestático y soldado a dos alambres conductores. Carga primaria: nitruro de plomo Carga secundaria: pentrita

pág. 21


I. 


PARÁME PARÁME TROS TROS DI MENSI ONALES DE VO VOLADURA LADURA Bordo y espaciamiento

 = 0.012( 12 (2  ) +1.5  B= bordo, burden o piedra. (m) dex= densidad explosiva (g/cm³) dro= densidad de la roca (g/cm³) De= diámetro del explosivo (mm)

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

Espaciamiento


 = 1.4 ∗∗ 

Se aplica para bancos altos y con retardos



Longitud de perforación

 =  +/ + /cocoss

H = longitud de perforación (m) K = altura del banco (m)

Se aplica la relación de rigidez óptima en la que:

U = Sobre perforación (m) 

 ≥ 4

Relación de rigidez: Se define como la relación entre la altura del banco y la distancia del burden o bordo.

pág. 23





Sobre perforación. - Es la profundidad a la cual se perfora el barreno por debajo del nivel del piso. Para asegurar que el rompimiento ocurra a nivel. U = sobreperforacion (m)

 = 0.3 ∗ 

B = burden o bordo (m)

pág. 24





Formulario

pág. 25





Concentración lineal de carga

  = 0.07853 785399 ∗∗  ∗² ∗ ²

Qbk = concentración de carga (kg/ m) d = densidad del explosivo (gr/cm³) De = diámetro del explosivo (cm)



Esquema de carga

pág. 26





Tiempo de retardo 

Retardo entre filas

 =  ∗∗  tr = Retardo entre filas(ms) Tr = factor de tiempo entre filas (ms/m) B = burden o bordo(m)



Retardo entre pozos



Retardo entre barrenos

 =  ∗ 

th = retardo entre barreno a barreno (ms)

Th = constante de retardo barreno a barreno(ms/m) S = espaciamiento (m)

pág. 27



pág. 28



2.- DISEÑO DE MALLAS DE PERFORACIÓN Y VOLADURA SUBTERRÁNEA APLICANDO MODELO MATEMÁTICO

IV.

A. 

CAPITULO I

MARCO TEÓRICO: Malla; “Plan de colocación geométrica de los barrenos para ser perforados en una voladura”.2



Malla; “Es la forma en la que se distribuyen los taladros de una voladura, considerando básicamente a la relación de burden y espaciamiento y su dirección con la profundidad de taladros”.3



Perforación; “Metros de barreno o volumen perforado por tonelada o metro cúbico de roca arrancada”.4



Perforación; Perforación; “Es la primera operación en la preparación de una voladura. Su propósito es el de abrir en la roca huecos cilíndricos destinados a alojar al explosivo y sus accesorios iniciadores, denominados taladros, barrenos, hoyos, o blast hole”.5



Voladura; “fragmentación “fragmentación de la roca y otros materiales mate riales de los sólidos mediante explosivos confinados en barrenos o adosados a su superficie”.6Voladura; “De acuerdo con los criterios de la mecánica de rotura, la voladura es un proceso tridimensional, en el cual las presiones generadas por explosivos confinados dentro del taladro perforados en roca, originan una zona de alta concentración de energía que produce dos efectos dinámicos; fragmentación y desplazamiento”.7



Subterráneo: “Excavación natural o hechas por el hombre deba jo de la superficie de la tierra”.8



Tanda; “Es él número de taladros de perforación efectuados efec tuados en una tarea normal de 8 horas al día”.9



Frente; “Superficie libre en una voladura”.10

pág. 29




DISEÑO DE INSTALACIONES INSTALACIONES MINERAS

Frente o frontón; “Es el lugar en donde se emplaza personal y máquina de perforar para realizar el avance a vance de una galería o crucero, mediante perforación y voladura”.11



Parámetros; “Se denomina así a las diversas ratios obtenidos en la práctica, a través de la observación en el lugar de trabajo”.12



Parámetro; “Es el valor de las características que nos interesan en el colectivo o universo. Este valor se infiere a partir de las estadísticas, es el valor estimado del parámetro.13



Burden (Piedra); “Distancia desde el barreno al frente libre de la roca, medida perpendicular al eje del taladro”.14



Burden; “También denominado piedra, bordo o línea de menor resistencia a la cara libre. Es la distancia desde el pie o eje del taladro a la cara libre perpendicular más má s cercana. También la distancia entre filas de taladros en una voladura”.15



Burden (bordo); “La “ La dimensión del bordo se define como la distancia más corta al punto de alivio al momento que un barreno detona. La selección del bordo apropiado es una de la decisión más importante que hay que hacer en cualquier diseño de voladuras”.16



Burden; “Distancia entre el barreno y la cara libre más próxima. La dureza de la roca, fracturas, explosivos utilizados y la fragmentación requerida determina la selección del burden”.17 del burden”.17



Espaciamiento; “Distancia entre barrenos de una misma fila”.18 2 Carlos Lopez Jimeno, Jimeno, MANUAL DE PERFORACIÓN Y VOLADURA DE ROCAS. 3 Exsa. MANUAL PRACTICO DE VOLADURA, Pag 177. 4 Carlos Lopez Jimeno, Jimeno, MANUAL DE PERFORACIÓN Y VOLADURA DE ROCAS. 5 Exsa. MANUAL PRACTICO DE VOLADURA, Pág. 79. 6 Carlos López Jimeno, Jimeno, MANUAL DE PERFORACIÓN Y VOLADURA VOLADU RA DE ROCAS. 7 Exsa. MANUAL PRACTICO DE VOLADURA, Pág. 161. 8 D. F. Coates, FUNDAMENTOS DE MECANICA DE ROCAS 9 Universidad Nacional de Ingeniería, METODOLOGÍA DE COSTO DE OPERACIÓN EN MINERÍA 10 Carlos López Jimeno, Jimeno, MANUAL DE PERFORACIÓN Y VOLADURA VOLADU RA DE ROCAS. pág. 30



11 Universidad Nacional de Ingeniería, METODOLOGÍA DE COSTO DE OPERACIÓN O PERACIÓN EN MINERÍA. 12 Universidad Nacional de Ingeniería, METODOLOGÍA DE COSTO DE OPERACIÓN O PERACIÓN EN MINERÍA. 13 Rubén Calsin M. METODOLOGÍA DE LA INVESTIGACIÓN EDUCACIONAL 14 Carlos López Jimeno, Jimeno, MANUAL DE PERFORACIÓN Y VOLADURA DE ROCAS. 15 Exsa, MANUAL PRÁCTICO DE VOLADURA, Pág. 168. 16 Calvin J. Conya, DISEÑO DE VOLADURAS, Pág. 77.

B.

MARCO CONCEPTUAL:

Es el esquema que indica la distribución de los taladros con detalle de distancias, cargas de explosivo y secuencia de encendido a aplicarse.

En la ingeniería de las excavaciones subterráneas, las voladuras son igual de importantes que la elección de la forma correcta de la excavación que tendrá que adaptarse al campo in situ de los esfuerzos y del diseño del sistema correcto de la voladura. Dos de los factores más importantes se deben de considerar cuando se hacen voladuras en excavaciones subterráneas, son: 1. La voladura tendrá que romper la roca de una manera eficiente y económica. 2. el macizo rocoso que quede, deberá dañarse lo menos posible para producir pr oducir caída de rocas

Son determinantes como variables incontrolables, los cuales tenemos:  La propiedad física, (densidad, dureza, tenacidad, porosidad)  Las Propiedades elásticas o de resistencia (resistencia a la compresión,

tensión, fricción interna, cohesión, …)  Condición geológica (textura, presencia de agua, ...) pág. 31



Son variables controlables como las propiedades físicas o químicas (densidad, (densida d, velocidad de detonación, presión de detonación, energía del explosivo, sensibilidad, volumen de gases, …)

Son también variables controlables en el momento del diseño de la malla de perforación y voladura, (diámetro del taladro, longitud del talado, confinamiento, acoplamiento, densidad de carga, longitud de carga, …) …)

Es un nuevo modelo matemático para diseñar malla de perforación perfor ación y voladura, calculando el área de influencia por taladro y fue desarrollada de la siguiente manera:  Este método de diseño nace del siguiente Figura:

Área de influencia de un taladro después de la voladura



En donde la zona 1; es el diámetro del taladro, la zona 2 es la zona pulverizada por el explosivo y la zona 3 es el área de influencia del taladro después de una voladura. pág. 32





En este caso la nueva teoría calcula el espesor fracturado por el explosivo y que luego se demostrara el burden.



Esta teoría es realizada con los criterios de resistencia de materiales, mecánica de rocas y parámetros del explosivo y perforación.

Reformulación Modelo Matemático. 

La reformulación se realiza para la utilización de cargas de fondo y de columna de un taladro, en donde don de el área de influencia es calculada usando con dos tipos de explosivo de fondo y de columna.

Imagen N° 1: Diagrama De Cuerpo Libre “D.C.L.”del corte A - A’

pág. 33



Resolviendo el equilibrio de fuerzas se tiene: Fv  0

-2F1 +F2 = 0  F2 = 2F1 ... (1)

Dónde: a. Determinando F2: se realizará descomponiendo el vector F2 en sus dos ejes cartesianos:

dF2 = 2dF2sen + 2dF2cos “El diferencial de (F2) depende de la presión de detonación, el factor de carguio (Fc) del explosivo y un diferencial del área, del D.C.L.”

dF2 = PoD*Fc*dA

dF2 = PoDtal*dA

“al diferencial de área (dA) está en función a la longitud de taladro y un diferencial de arco (ds) que forma el diámetro del taladro”

dA = Ltal*ds “la diferencial de arco (ds) esta en función al radio del explosivo (re) y un diferencial de ángulo alpha (d )"

ds = re*d pág. 34



Reemplazando se tiene un F2

a. Determinando F1: la Fuerza 1, depende de la resistencia a la compresión de la roca o mineral (r), R.Q.D. y el área de rotura (A).



Burden para un factor de seguridad “Fs”

pág. 35



Área de influencia del taladro con relación al burden y espaciamiento

Dónde: Bn = Burden nominal (m) Sn = Espaciamiento nominal (m)  = Diámetro del taladro (m)

PoDtal = Presión de detonación en el taladro (Kg/cm2) RQD = Índice de calidad de la roca r = Resistencia a la compresión de la roca o mineral, (Kg/cm2 )

Fs = Factor de seguridad

El diámetro de taladro es el diámetro de la broca, que puede seleccionarse desde 01pulg a 18pulg, según su aplicación. Variedades de diámetros de brocas de perforación

pág. 36



La presión de detonación varía según el tipo de explosivo a utilizarse en la voladura que varía desde los 30Kbar a 202Kbar. Variedades de explosivos

El acoplamiento está en función al diámetro del explosivo” e” y diámetro del taladro”tal”, donde: Ae  1

La longitud de carga está en función del diámetro del explosivo”e”, longitud del explosivo” Le”, numero de cartuchos por taladro” N°c/tal” y el acoplamiento” Ae”, donde Lc  ¾Lta. 

Determinamos el volumen del explosivo desacoplado dentro del taladro:

Dónde: Ve = Volumen del explosivo pág. 37



e = Diámetro del explosivo

Le = Longitud del explosivo N°c/Tal = Numero de cartuchos por taladro 

Determinamos el volumen del explosivo acoplado dentro del taladro



Reemplazando las ecuaciones (2) y (3) en (1), para obtener la longitud longitud de carga “Lc”

La longitud del taladro en perforación subterránea varía según la longitud del barreno “Lb” y la eficiencia de perforación” Ep”.

Ltal Lb * Ep La perforación en frentes, galerías subniveles, cruceros, rampas y chimeneas, su máxima longitud del taladro es:

Ltal As Donde: As = Área de la sección del frente

pág. 38



Vista de frente frente y perfil de una malla de perforación perforación Vista isométrica isométrica del frente frente de perforación

Para determinar la presión detonación del taladro, se realizará haciendo un análisis.

pág. 39



Dónde: Ltal: longitud de taladro

Lc Lcc Lcf Para determinar la presión de detonación en el taladro se utilizará la “Ley de Dalton o de las Presiones Parciales” Pa rciales” de de la ecuación universal de los gases

PoDtal Pcc Pcf y la “Ley de Boyle y Mariotte” para calcular las presiones parciales.

pág. 40



Para determinar el taco mínimo “Tmin”, se observa la Fig. 30, donde el taco está en en función al espesor “e” de rotura por efecto de la voladura y un factor de seguridad “Fs”

Esta en función a su clasificación del macizo rocoso.

RQD 115 3 .3 * Jv Donde: Jv = N° de fracturas/ metro3

pág. 41



Las resistencias de los ensayos de compresión simple varían de 0.25Mpa a > de 250Mpa, según el tipo de roca o mineral, como se muestra en las siguientes tablas:

Para determinar las constantes del factor de seguridad, se realizara púberas de campo según su aplicación ap licación en voladura superficial y subterránea pág. 42


(1) Tajo


Determinación De Factor De Seguridad para Burden En

(2) Determinación De Factor De Seguridad en voladura Subterránea

pág. 43



De la malla de perforación se tiene: 

Burden de arranque: Taladros 0, II, IV, VI, X y IIX



Burden de Ayuda: Taladros 1.



Burden de Subayuda: Taladros 3 y 4



Burden de contorno: Taladros 5 y 6



Burden de Tajeo: Taladros 7, 8 y 9



Burden de voladura controlada: Taladros 9, 10, 11 y 12.

Diseño de malla de perforación y voladura por áreas de influencia del taladro

En la malla de perforación sé anotado que el burden de arranque ar ranque es la más crítica, porque es la base de la voladura subterránea. Entonces se calculará una constante para el e l factor de seguridad del burden burde n de arranque mediante pruebas de campo. Los burden de ayuda, subayuda, contorno contorn o y tajeo son correlativamente crecientes al burden de arranque, por consiguiente, el factor de seguridad de cada uno de estos burden es correlativamente decreciente al factor de seguridad del arranque.

pág. 44


V.


CAPITULO II

CARACTERIZACIÓN DEL ÁREA DE INVESTIGACIÓN

“

”

A.

ÁM Á M B I TO DE E STUD ST UDII O Las zonas donde se realizará la investigación es:  Mina Vinchos

1.

DESCRIPCIÓN DE LA MINA VINCHOS.

Empresa Explotadora Vinchos Ltda. S.A.C. (1925), se dedica de dica a la explotación de plomo y plata, y es propietaria de la Mina Vinchos, ubicada en Pasco.

2.

UBICACIÓN Y ACCESIBILIDAD.

La mina Vinchos está ubicada a 60 Km de la ciudad de Cerro de Pasco provincia de Huarica distrito de Jarria, centro poblado de d e Vinchos

pág. 45


3.


GEOLOGÍA.

A diciembre del 2007 se efectuó 19,234 metros de perforación diamantina (6,280 metros durante el año 2006), de los cuales 10,914 metros se realizaron desde interior mina. Estos taladros han permitido confirmar la continuidad de la Veta María Inés tanto al norte como al sur de la zona de operaciones actuales, así como confirmar la continuidad de las vetas Sol de Oro (Nv 130 y 260) y Santa Rosa (Nv 260). Esto ha permitido direccionar las labores en las vetas Haswuz (Nv 130) y Ramal María Inés (Nv 065, 081 y 105). Complementariamente, se ha perforado 8,321 metros desde de sde superficie, lo cual ha permitido definir y confirmar estructuras nuevas al norte de la actual zona de operaciones (Santa Bárbara) y confirmar la continuidad del cuerpo Poderosa y Milagros. Durante el año se continuó 56 con la profundización de la mina, actualmente en el nivel 025 (se ha profundizado 50 metros en el presente año). Esto permitirá continuar con la explotación del Cuerpo María Inés a esta profundidad, y se tiene programado realizar la exploración de la Veta Haswuz Haswuz en el nivel 025 (está explotada hasta el nivel 105). Adicionalmente se está explorando y se han realizado 2 taladros diamantinos en el Pórfido Pariajirca (que está siendo evaluado por Cu - Mo) y una zona de brechas hidrotermales. pág. 46


4.


MÉTODO DE EXPLOTACIÓN POR SUBNIVELES

Este método consiste en dejar cámaras vacías después de la extracción del mineral. El método se caracteriza por su gran productividad debido a que las labores de preparación se realizan en su mayor parte en mineral. Para prevenir el colapso de las paredes, los cuerpos grandes normalmente son divididos en dos o más tajos, la recuperación de los pilares se realiza en la etapa final de minado. En este método, el minado se ejecuta desde los niveles para predeterminar los intervalos verticales. Los subniveles son desarrollados entre los niveles principales, el mineral derribado con taladros largos o desde los subniveles cae hacia la zona vacía y es recuperado desde los Draw-points para luego transportar hacia la superficie.

a. CONSIDERACIONES DE DISEÑO. En forma general puede ser aplicado bajo las siguientes condiciones: 

La caja es de roca caliza.



El depósito tiene una inclinación de 90 a 70



El mineral tiene una resistencia mayor ala s cajas



El yacimiento es de 6 a 1 metro de potencia.

b. DESARROLLO Y PREPARACIÓN. Comprende los siguientes trabajos: -

El acceso a los tajos se efectúa mediante rampas, Bypass, cruceros y drawpoint, siendo estos ubicados normalmente en la caja piso.

-

Es importante definir los intervalos entre niveles, ya que esto influye en el tamaño óptimo de la cámara; esta altura oscila entre 60 a 130 mts. Dependiendo de la altura del yacimiento.

-

La rampa de transporte se realizada en la parte más baja del tajeo paralela a la zona mineralizada en estéril. pág. 47


-


Las chimeneas deben ser desarrolladas como acceso a los subniveles para el subsecuente desarrollo de estos subniveles.

-

Las galerías de perforación son llevadas dentro del mineral como subniveles cada 20 m. de desnivel

-

El corte o el arranque se realiza desde el fondo del tajeo.

-

Para la recuperación del mineral disparado, se extraen desde los Draw points.

c. DISEÑO DEL TAJEO. 

LONGITUD Y ANCHO DEL TAJEO. - Depende de los siguientes parámetros: El ancho del tajo baria de 1 a 6 m de potencia La longitud varia de la potencia de la veta



ALTURA DEL TAJEO. - Se debe considerar: La altura del tajeo varia cada 20m.



UBICACIÓN DE LOS DRAW POINTS Y DISEÑO. - tiene los siguientes criterios: El espaciamiento entre los Draw - points es de 10 a 15m La gradiente varia en un 5%



CHIMENEAS. - Se construyen: Con métodos convencionales, y taladros largos Las chimeneas generalmente se ubican a lo estocadas o al centro del tajeo.



UNDER CUT O CORTE INFERIOR HORIZONTAL, los taladros de producción se realiza con equipo raptor, con una malla de 1.5 x1.0 m, la perforación se ejecuta en taladros largos en paralelo y abanico.

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B.


RECURSOS. 1.

RECURSOS HUMANOS

En cuanto al personal que se necesite para realizar la investigación será el personal de la mina ya mencionadas en el ámbito ámbi to de estudio.

2.

MATERIALES.

Los materiales que se usarán en la investigación serán: 

Bibliográficos, revistas, simposios, congresos, convenciones relacionados al tema de perforación y voladura.



Se usarán los equipos con que disponen las minas donde se realizara la investigación.

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VI.


CAPITULO III

EXPOSICIÓN Y ANÁLISIS DE RESULTADOS

“

”

Para el diseño de mallas de perforación y voladura, se utiliza el modelo matemático para calcular el burden, la perforación se realizó con equipo Jumbo en el Cx 595, Nv 260 y Jacklegs

La ejecución de Cx, la perforación se realizó con Jumbo electro hidráulico de 01 brazo, la voladura con exeles de periodo largo que serán usados para una sección de 4.0m x 4.0m y un avance máx. de 3.73m. por disparo, que se determina mediante un análisis de diseño de mallas de perforación per foración y voladura. Los datos de campo usados son: 1. Diámetro de broca de 45mm 2. Longitud de barra de 14 pies 3. Eficiencia de perforación de 92 % 4. Eficiencia de voladura de 95% 5. Explosivos: Emulnor 5000 de 1 ½” x 16”, utilizado para los arranques y ayudas más el encebado. 6. Explosivos: Explosivos: Emulnor 3000 de 1 ½” x 12”, utilizado como carga de columna para los demás taladros de producción 7. Exeles de perido largo, de 4,2 m de longitud, según el requerimiento que se analizara para la voladura 8. Pentacord 5P de 60 pies para realizar los amarrez con exel y fulminante. 9. Guías de seguridad de 7’ (por 02 unidades) 10. fulminante Nro 08 (02 unidades) pág. 50



11. Tipo de roca: Caliza salificada (dura) 12. R.Q.D. de 98,5 % 13. Resistencia de la roca de 1059.15 Kg/cm2 , Determinado por ensayo no destructivo (Martillo de Smith) 14. Densidad de roca de 3.0 TM/ Kg/cm3

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APLICANDO EL MODELO MATEMÁTICO PASO 1: Se procede a calcular los resultados teóricos para diseñar la malla perforación, primeramente, se calcula el burden bu rden de arranque, a rranque, en el siguiente cuadro se muestra los datos de campo y resultados para el diseño.

Calculo del burden de arranque

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Calculo del burden de Ayuda

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Calculo del burden de tajeo

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PASO 2: Con los datos y resultados se procede a diseñar la malla de perforación con las áreas de influencia del taladro.

PASO 3: Con el diseño de áreas de influencia se determina la mala de perforación y se rotula las distancias de burden, espaciamiento y numero de taladro. pág. 57



Detalles de perforación con Jumbo: Long. Tal = 3.93m. Diam. Tal de Producción = 45mm. Diam. Tal de Alivio = 100mm. Nº Tal de Producción = 35 Tal Nº Tal de Alivio = 03 Tal N° Tal Perf. = 41

r ealiza el respectivo marcado de gradiente PASO 4: antes de pintar la malla de perforación se realiza y punto de dirección.

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e xsa provee a la mina vinchos, unidad de volcán PASO 5: Para la selección de los exeles que exsa son las siguientes:

Para la selección de las series de exeles, se usará la longitud del taladro perforado que es igual a 3.93m. para un tipo de roca dura y en función de la tabla tab la de voladura subterránea, que esta expresado en milisegundos (MS) el tiempo de retardo. pág. 59



Para un tipo de roca dura el retardo mínimo calculado por cada salida de disparo es igual a 236 milisegundos (MS), pero como no se cuenta con este retardo calculado se elegirá el retardo más próximo a 236MS que es 250MS por disparo de una fila de taladro de la malla de voladura.

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Con esta selección de exeles se obtendrá una eficiencia de disparo de 95 % y un avance de 3.73metrospor disparo. Caso contrario que no se cumpla con los numero de exeles que se selecionaror el avancserá menor a 3.73m. llegando hasta 2.5m aproximado según las voladuras ejecutadas en la mina vinchos y teniendo una pérdida de 1,23metros por cada disparo realizado.

PASO 6: Con los exeles seleccionados se obtendrá una fragmentación de 95% de material roto pasante por una malla de 40cm x 40cm. Usando el método de análisis granulométrico de Kuz-Ram.

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B.


RE SULTADO SULTADO DE HI PÓTESI PÓTESI S El resultado de la la hipótesis hipótesis se se confirma después de ejecutar 300 pruebas, en 6 meses de ejecución del diseño, así demostrándose que, si es posible Diseñar mallas de perforación y voladura subterránea para Cx 595, Nv 260, aplicando el modelo matemático de áreas de influencia con variables obtenidas del campo.

C.

LOGROS LOGROS DE LOS OBJ E TI VO VOSS Se demostró que el diseño de malla de perforación y voladura subterránea, puede ser diseñado por la nueva teoría para calcular el burden, utilizando parámetros de carga, explosivo y roca.

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CONCLUSIONES  Si fue posible Diseñar mallas de perforación y voladura subterránea para frentes

en la mina San Rafael, utilizando la nueva teoría para calcular el burden.  El diseño de mallas de perforación realizados por esta teoría se usó solamente

para cortes en paralelo. pa ralelo.  Fue posible utilizar el análisis granulométrico para pronosticar la fragmentación

y evaluar el diseño de malla de perforación y voladura para determinar dicho diseño si era el ideal.

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BIBLIOGRAFÍA  ASP BLASTRONIES S.A.:”Diseño Y Evaluación De Voladura”. Chile 1997.  ANTONIO KARZULOVIC L.: “Tronadura & Geomecánica Hacia La

Optimización Del Negocio  ALFREDO CAMAC TORRES: “Tecnología de Explosivos”  FERDINAND P. BEER Y E. RUSSELL JHONSTON: “Mecánica De

Materiales” Materiales”  GONZÁLES, A. MEGO C: “Resistencia De Materiales II-II”  INSTITUTO TECNOLÓGICO GeoMinero: “Manual De Perforación Y

Voladura De Rocas”, Iazquierdo S.A.  JAY A. RODGERS: “Técnicas Eficientes Para Tornaduras”.  JUAN GOÑI GALARZA: “Química General”, editorial editorial Ingeniería E.I.R.L.  JOSE MANZANEDA CABALA: “Concentración de minerales”, Lima 1991.  UNIVERSIDAD NACIONAL DEL ALTIPLANO: “Reglamento General De

Investigación”.

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Mallas de perforación y voladura.pdf

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