“MODELAMIENTO DE V VIBRACIONES PARA EL CONTROL DEL DAÑO EN EL MACIZO ROCOSO " UNIDAD MINERA PARCOY"
Ing. Otto Sandoval Consorcio minero Horizonte
GENERALIDADES Cons Consor orci cioo Mine Minero ro Hori Horizo zont ntee es una una de las las prin princi cipa pale less empr empres esas as mine minera rass productoras de oro en minería subterránea, la mina ha adoptado distintos m d m p l co d su e m , buzamiento y calidad de roca, con una producción promedio de 1400 tn/dia con una ley de cabeza de 13 g/Tn. Actu Actual alme ment ntee cuen cuenta ta con con un Sist Sistem emaa de Gest Gestió iónn Inte Integr grad adoo OSHA OSHAS S 1800 180011 (Seguridad) y el ISO 14001 (Medio Ambiente).
UBICACIÓN UBICACI ÓN Y ACCESO La unidad de producción está ubicada en el distrito de Parcoy, provincia de Pataz departamento de la Libertad en la sierra norte del Perú. E acce aacceso so vía ví a rea rea Lima – aeropuerto de Pías. Trujillo- aeropuerto de Pías. Vía terrestre: TRUJ TR UJIL ILLLO - CHAG CHAGUA UALL = 340 Km. Km. CHAGUAL - PARCOY = 60 Km.
INTRODUCCION Un factor importante en el proceso de evaluación y optimización en la operación de voladura, es predecir a través de estimaciones, aproximaciones las consecuencias y beneficios que se obtiene con un modelamiento vibracional, teniendo como objetivo tratar de aproximar los niveles de vibración, en un punto específico de acuerdo a un diseño de la voladura . Se utilizan frecuentemente los modelos empíricos tradicionales, que permiten con datos obtenidos en el terreno establecer modelos o ecuaciones generales de comportamiento que representen la velocidad de partículas en función al explosivo detonado y la distancia a la voladura al lugar de interés.
Las ondas de vibración pueden ocasionar un daño potencial mayor, cuando se presenta con altos niveles con un mayor riesgo de daño al macizo rocoso.
Para reducir la probabilidad de que se generen daños producto de las voladuras, se describe a continuación un estudio de modelamiento, que permite predecir los niveles de las vibraciones, las que pueden ser modificadas alterando la carga explosiva, el tamaño de la voladura, número de tiros o la secuencia de iniciación, de modo de minimizar el riesgo de daño.
OBJETIVOS Realizar análisis de vibraciones, con el uso de equipos electrónicos y la aplicación de software, para mejorar las voladuras y llegar a obtener resultados óptimos como; menor daño, control de la estabilidad de las ca , m l d p so r , zo m e , seguras, a un menor costo de minado. Con el monitoreo de vibraciones y los parámetros geomecánicos estimar el daño por voladura y a partir de estos análisis, diseñar la nueva columna de carga máxima por tiempo de retardo y los tiempos adecuados en la salida de los taladros, para llegar a obtener una voladura cuya combinación de vibración y fragmentación sean las más eficientes.
M UNIDAD PARCOY
TEORIA DE MODELAMIENTO La velocidad pico partícula esta en función de la carga operante y del inverso de la distancia al punto de voladura.
Ecuación general del comportamiento de vibraciones
K: Factor de velocidad a: Factor de decaimiento o atenuación
CRITERIO PARA EL MODELAMIENTO DE VIBRACIONES Existen varios modelos experimentales que representan la velocidad de la partícula en función del explosivo detonando y la distancia a la que se registra dicha detonación. En re llos dde m E mayor aacep ac n se eencuen ran e mo m e o genera g ye de regresión múltiple, pero en términos de distancia escalar y cantidad de explosivo en relación a esta formulación, pero las que más se emplea es la del criterio de DEVINE tal y como se muestra a continuación: PPV = K
d W
EQUIPO DE MEDICIÓN La toma de datos de registros de las ondas de las vibraciones producidas por voladuras son almacenados en los sismógrafos, los cuales graban las amplitudes y duración de los movimientos como la velocidad pico partícula, que cuenta con los siguientes accesorios: Transductores (geofono), cables, pernos de fijación etc. Sismógrafo
Geófono
UBICACIÓN DEL GEOFONO La ubicación del punto de monitoreo es fundamental para la toma de datos, ubicándolo en un punto estratégico dándonos confianza en la toma de datos.
En el gráfico observamos la ubicación del geófono, para lo cual se tomó en consideración la técnica de plancha empernada en la roca.
UBICACIÓN DEL GEOFONO Para obtener el registro de las vibraciones por voladura de taladros, se ubicó el geófono de tal forma que esté fijo, horizontal y que simule el comportamiento vibracional del macizo rocoso.
Software BLASTWARE III
REGISTROS Y GRÁFICOS DE MONITOREOS
LEY DE ATENUACION EMULSION
LEY DE ATENUACION DINAMITA PULVURULENTA DE 45%
LEY DE ATENUACION DINAMITA AMONIACAL PERMISIBLE DE BAJO BRISANCE
400
RANGO DE FRACTURAMIENTO Y GENERACION DE DAÑO 300
) s / m m ( P 200 P V
VPP = 230,36x-1,1191 R2 = 0,8167
100
0 0
1
2
3
4
5
6
7 1/3
DISTANCIA REDUCIDA (m/kg )
8
9
10
CALCULO DE LA VELOCIDAD P CRITERIO DE DAÑO
La vibración y deformación están relacionadas
Entonces la velocidad ico artícula critica: E
Velocidad de propagación de onda (vp): Se determinó a partir de la ecuación empírica establecida por Nick Barton, está en función al Índice de Calidad Tunelera (Q). Vp= 3500+1000 Log(Q)
Vp
=
) = 2583 m / s 3500 + 1000 Log (0,12
D orma De
a
…………..(1)
e a roca n ac a
El modulo de elasticidad fue determinado por la ecuación de HOOKE
…………..(2)
Resistencia a la compresión uniaxial (σc). Se determinó mediante el índice de rebote del esclerómetro (martillo schmidt).
Donde: IR: Índice de rebote del martillo Schmidt, (IR: 15,41 promedio) δ: Peso Específico de la roca, ( δ= 26.46 KN/m3) σc: Resistencia a la compresión uniaxial de la roca Entonces reemplazando en la ecuación Valoración: 2
Por lo tanto:
σ
t = 2,34 Mpa
…………………………..(3)
Velocidad pico partícula critica (VCRIT): V crit
=
V p
σ t ×
E i ( dinamico)
V crit =
2,34 × 2583 19,8
=
304,5mm / s
Criterio de daño unidad Parcoy
………. 1218,00 mm/s ………. 304,50 mm/s ……….
76,13 mm/s
APROXIMACION DE LA CARGA MAXIMA POR RETARDO Para estimar la carga máxima por retardo se tomó en consideración e cr d d , e cu t r p l e d d que varían desde cuatro veces hasta la cuarta parte de la velocidad pico partícula crítica como los rangos máximos y mínimos. De acuerdo a nuestro criterio y a las evaluaciones realizadas durante las voladuras, se pudo llegar a la conclusión que debemos estar cerca o por debajo de la velocidad pico partícula crítica para tener cierto grado de confiabilidad en que la voladura no cause daño considerable sobre el macizo rocoso.
Los registros realizados fueron tomados en las voladura de los cuales se obtuvo las velocidades pico partícula de cada voladura, para obtener un modelo o ecuación que nos ayude a predecir el daño en zonas muy cercanas a la voladura. Con esta toma de datos también vamos a estimar la carga máxima por retardo, para no sobrepasar los límites de velocidad pico partícula critica. Además controlar el daño sobre la roca, teniendo siempre en consideración que es un problema latente cuando trabajamos en minería subterránea.
COMPARACION DE CARGA y TIPO DE EXPLOSIVO 1 ,66
EMULSI N1000 → Qmax EMULNOR
304,5 × 0,61.8089 = 852 , 05
=
0,039 Kg
0,41 cartuchos por periodo de retardo. 0 DINAMITA 45 %
→
Qm ax
=
304 , 5 × 0,6 1. 5176 314 , 18
1, 977
=
0,203 Kg
2,6 cartuchos por periodo de retardo. DINAMITA
AMONIACAL
→
Q m ax
=
304 ,5 × 0 , 6 1 , 1191 230 ,36
2 , 68
=
0,45 Kg
6,25 Simulación de cartuchos por periodo de retardo (un taladro a la vez)
ANTES
AH ORA
CONCLUSIONES LA DINAMITA AMONIACAL PERMISIBLE DE BAJO BRISANCE 7/8”X7” se viene utilizando desde noviembre de 2008, en los Tajos de la mina, siendo la única mina a nivel nacional aplicando este tipo de explosivo con resultados positivos en cuanto al control de la sobre excavación. Se comprobó con pruebas realizadas en mina que gracias a su bajo VOD (2200 m/s, Hess 7mm) genera bajos niveles de vibraciones. Nuestra mayor evidencia de los resultados representa la disminución del consumo de madera: El consumo promedio de madera con el uso de explosivo inadecuado fue de 450,000 a 500,000 pies2 Actualmente nuestros consumos promedios en los últimos meses son de 288,546 pies2, 311,875 pies2 y 288,944 pies2 con tendencia a seguir disminuyendo .
CONCLUSIONES Con el uso de instrumentación y tecnología aplicada a las voladuras podemos estimar parámetros que son fundamentales para la toma de decisión en cuanto al tipo de explosivo, diseño de disparo, controlando y disminuyendo el daño, sin afectar la fragmentación. Así también recordar que a medida que se incremente el número de monitoreos en esta zona la ecuación de vibración debe estar variando y ajustándose al comportamiento real del movimiento o vibración del macizo rocoso. En base a estos estudios y parámetros geomecánicos, se implementó diseños de carguío en el que se aplica el uso de espaciadores que reduce el factor de carga y minimiza la vibración y por ende el daño a la roca.
