VOLADURAS MASIVAS MEJORANDO FRAGMENTACIÓN Y ESTABILIDAD DE PAREDES FINALES.
Ing. Martín E. Mendoza Juárez. Minera Yanacocha Yanacocha SRL. . e-mai e-mail: l: marti martin. n.me mend ndoz oza@ a@ne newm wmon ont. t.co com m
Ing. José L. Poma Fernández. Minera Yanacocha Yanacocha SRL. Ingeniero de Perforación y Voladura III. e-mail:
[email protected] . Asesor: Arturo Cancec de Empresa Coviaci.
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1. RESUMEN En Minera Yanacocha se tenía como procedimiento en el área de voladura, la necesidad de volar los taladros de producción, minar, dar cara libre a las filas amortiguadas y volar, este proceso era muy lento y para cumplir con lo programado en la producción de onzas se debía minar un banco por mes, por lo que se toma la iniciativa de realizar este estudio para agilizar el proceso, mantener la estabilidad del las paredes y no disminuir el rendimiento de los equipos de carguío. Adicionalmente se tenia identificado un peligro potencial en la pared Norte del Tajo Chaquicocha , la existencia de fallas pre-existentes, catch bench reducidos (subestándar) y bloques colgados que presuponían condiciones de mala voladura de . Final del Tajo Chaquicocha ya que la continuidad de estos malos resultados pondría en riesgo el minado de los Bancos inferiores. El presente trabajo se realizo con el fin de lograr voladuras masivas (producción y procedimiento) sin que estas afecten la estabilidad de las paredes del Tajo Chaquicocha y que no afecten la productividad (Dig Rate) de los equipos de carguío. Todos los resultados obtenidos fueron monitoreados con el fin de ubicar cualquier desviación. Todas las técnicas usadas en el proceso de perforación y voladura fueron usadas por primera vez en MYSRL y son detalladas en cada ítem dentro del capitulo “Desarrollo y Colección de Datos”. �
2. OBJETIVOS.
El desarrollo del trabajo presenta los siguientes objetivos: - Realizar voladuras masivas (producción y procedimiento) que no afecten la estabilidad de los taludes. - Mantener o mejorar el Dig Rate de los equipos de carguío. - Reducir el número de disparos, al ser voladuras con mayor cantidad de taladros. - Disminuir los tiempos de parada de equipos por voladura ( Palas, cargadores, perforadoras, equipos auxiliares, etc.), acelerando el tiempo de minado. - Lograr beneficios económicos en la reducción de tiempo de minado por cada banco.
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3. DESARROLLO Y COLECCIÓN DE DATOS
Para el desarrollo del trabajo se realizaron los siguientes trabajos en el orden indicado: -
Determinación de las características geomecánicas del sector Estimación y validación de las características del pre-corte (según tipo de roca). - Monitoreo del filtro de vibraciones del pre-corte. - Determinación de los tiempos de detonación. - Calculo de los diseños de perforación y carguío de explosivos en Procedimiento. - Desarrollo de Voladuras Masivas. -
Evaluación de resultados.
A continuación desarrollamos cada ítem:
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3.1 DETERMINACIÓN DE LAS CARACTERÍSTICAS GEOMECÁNICAS DEL SECTOR Las paredes de Chaquicocha presentan diferentes características geomecánicas, por lo que se realizaron mediciones de Cross Hole para medir la velocidad sísmica de la roca. Esto nos permitirá determinar el explosivo a utilizar para fragmentar la roca y los tiempos requeridos para colisionar las ondas en los taladros de una misma fila, entre otros. Para Roca Media (en Chaquicocha), la velocidad sísmica de la roca es de 3,275 m/seg. La distancia entre los geófonos fue de 3.2 metros y el tiempo recorrido por la onda fue 0.000977 segundos. Para Roca Muy Dura (en Chaquicocha), la velocidad sísmica de la roca es de 4,781 m/seg. La distancia entre los geófonos fue de 3.5 metros y el tiempo recorrido por la onda fue 0.00073242 segundos. El Departamento de Geotécnica de MYSRL proporcionó un informe del laboratorio de mecánica de rocas de la Universidad Nacional de Ingeniería: Para la roca suave, se tiene: Para la roca mediana dureza: Para la roca dura, se tiene:
Resistencia a la tensión de 4.5MPa, Resistencia a la tensión de 5.0MPa, Resistencia a la tensión de 6.0MPa,
E= 16 GPa E= 20 GPa E= 28 GPa �
3.1.1 VELOCIDAD SISMICA EN ROCA MEDIA Y MUY DURA
Grafico 2. Medición de Cross Hole ara Roca Mu Dura 02 mediciones).
Grafico 1. Medición de Cross Hole para Roca Media (02 mediciones).
Grafico 3. Caracterización geomecánica del Talud de Tajo Chaquicocha.
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3.2 ESTIMACIÓN Y VALIDACIÓN DE LAS CARACTERÍSTICAS DEL PRE-CORTE (SEGÚN TIPO DE ROCA) El espaciamiento es el parámetro más importante en el diseño de un pre-corte, ya que la creación del plano de debilidad se obtendrá si su dimensión es la adecuada. El algoritmo utilizado para el diseño de perforación del pre-corte es el siguiente: (P + T ) E
=
2 r
×
Donde :
T
E
: Espaciamiento entre taladros (pulgadas).
P T
. : Presión en el taladro de perforación por la carga explosiva (PSI). : Resistencia a la tracción dinámica de la roca (PSI). P
=
1 . 69
×
10
−3
×
δ × V d
2
( R r
)
2 .4
×
C
Donde :
δ Vd R r C
: : : : :
Densidad del explosivo (gr/cc). Velocidad de detonación del explosivo (pies/seg). Radio de la carga explosiva (pulgadas). Radio del taladro (pulgadas). Porcentaje del total de la columna cargada, expresada en decimal. �
3.2.1 CAMBIO DE DISEÑO DE PRECORTE Perforación inclinada ø = 5” S = 1.5 m.
Grafico
4:
Perforación inclinada ø = 5” S = 1.5 m.
No hay grietas entre taladros, solo quiebres alrededor del taladro.
Grafico 5: Factor de
La carga del pre-corte no es suficiente.
El pre-corte quemado solo y en forma instantánea.
Carga 1.2 Kg/m2, carga mayor a la de diseño.
Perforación inclinada ø = 5” S = 1.8 m.
Grafico
6:
Factor Carga 1.0 Kg/m2.
de
El pre-corte quemado solo y en forma instantánea. La carga del pre-corte es la adecuada.
La carga del pre-corte es demasiada. �
3.3 MONITOREO DEL FILTRO DE VIBRACIONES DEL PRE-CORTE Las componentes longitudinales antes y después del pre-corte
Grafico 7: Antes del pre-corte: 480 mm/s. Después del pre-corte: 185 mm/s. Filtro del pre-corte: 61% de filtro, que se considera como excelente.
Grafico 8: Vector suma antes y después del precorte.
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3.4 DETERMINACIÓN DE LOS TIEMPOS DE DETONACIÓN. La Resistencia a la Compresión Uniaxial se encuentra desde 20 a 140 Mpa, se denominara: - Roca blanda desde 20 a 70 MPa, - Roca de mediana dureza desde 71 a 120 MPa y - Roca dura sobre 121 MPa.
Análisis de la secuencia de retardos entre taladros para la
producción.
Los cálculos se realizan a través de la captura de la onda elemental y la aplicación de La Grange, para esta clasificación de rocas se tiene: - Tiempo / taladros para roca blanda : 5 milisegundos - Tiem o / taladros ara roca media : 4 milise undos - Tiempo / taladros para roca dura : 3 milisegundos. - Tiempo / taladros para roca muy dura : 2 milisegundos. En la secuencia de detonación entre taladros la relación ideal es de Espaciamiento
efectivo/burden efectivo= 3,4
Análisis de la secuencia de retardos entre filas. - Filas de producción
:
- 2da. Fila Producción (procedimiento) - 1ra. Fila Producción (procedimiento) - Fila adyacente al pre-corte
: : :
20 ms/mt de burden efectivo. 30 ms/mt de burden efectivo. 35 ms/mt de burden efectivo. 40 ms/mt de burden efectivo. ��
3.5 CALCULO DE LOS DISEÑOS DE PERFORACIÓN Y CARGUIO DE EXPLOSIVOS.
Grafico 9: 1° Banco (R. Suave, R. Media & R. Dura)
Grafico 10: 2° Banco (R. Suave, R. Media & R. Dura) ��
3.6 DESARROLLO DE VOLADURAS MASIVAS
Grafico 11. Secuencia de Detonación – V. Masiva Uno de los aspectos de mayor tecnología y conocimiento para lograr una excelente fragmentación en gran cantidad de filas y a la vez absorber las vibraciones de todas las filas de producción de manera de evitar el daño a las paredes se refiere al punto de iniciación de la voladura.
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3.7 EVALUACIÓN DE RESULTADOS
Tabla 1. Relación de Pruebas de V. Masivas
Tabla 2. Análisis de Dig Rate en zonas de Pruebas de V. Masivas
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3.7.1 CALIDAD DE LAS PAREDES DE CHAQUICOCHA Y RESULTADOS DE VIBRACIONES MEDIDOS EN EL CAMPO. En general se requiere que no se supere la velocidad de partícula crítica, un modelo muy restrictivo y que asegura el mínimo daño a las paredes es ¼ PPVcritico. Así para los diferentes tipos de roca de Chaquicocha, tenemos: R. blanda:
PPV crítico: 760 mm/s y Modelo restrictivo: 190 mm/s. R. media / blanda: PPV crítico: 819 mm/s y Modelo restrictivo: 205 mm/s. R. dura: PPV crítico: 1,025 mm/s y Modelo restrictivo: 256 mm/s.
A 3m de la voladura
Grafico 12. Roca suave 407 mm/s. Dentro del limite.
A 3m de la voladura
Grafico 12. Roca dura 198 mm/s. Por debajo del limite. ��
4. CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES. MYSRL puede realizar voladuras masivas (de producción y procedimiento), se han llegado a volar 725 taladros cercana a la pared, en donde la fragmentación ha sido mejorada, alcanzando un Dig Rate de 5,643 ton/hr como promedio. Se mejoro la estabilidad de las paredes, obteniendo vibraciones menores al 25% de la velocidad de partícula para el tipo de roca, llegando hasta solo 198 mm/s al recibir la vibración de 725 taladros. Para lograr estos resultados requiere de ciertos requisitos y condiciones operativas: - El pre-corte a banco doble y volado antes de perforar la primera fila de . - El inicio de la voladura debe ser en la primera fila de producción. - La fila adyacente debe ser perforada en diámetro de 7 7/8”. - Las 2 filas amortiguadas deben ser perforadas con diámetro de 9 7/8” - Las filas de producción deben ser perforadas en diámetro de 10 5/8”. - El diseño de explosivos y secuencia entre taladros debe ser confeccionado en terreno, de acuerdo a la calidad de la roca, analizando el cutting de los taladros y la calidad de formación del taladro. - La fila adyacente y las filas amortiguadas tiene un diseño que depende del tipo de roca y está. - Se sugiere disponer de cara libre, sólo con el objeto de no afectar la zona donde estamos direccionando las vibraciones. ��
