EL CERREJON
PROCESO MINERO
AGOSTO 2003
TABLA DE CONTENIDO Pág.
1
SISTEMA DE EXPLOTACIÓN....................................................................................................................1 1.1
ACTIVIDADES DE LA OPERACIÓN MINERA.................................. MINERA................................................ ............................ ............................ ............................ ....................... ......... 3
1.1.1 1.1.2 1.1.3 1.1.4 1.1.5
Desmonte y descapote ..................... .......... ........... ..................... .......... ........... ..................... .......... ........... ..................... .......... ........... ..................... .......... ........... ..................... .......... ........... ........ 3 Remoción y Restauración de Suelo................... ........... ..................... .......... ........... ..................... .......... ........... ..................... .......... ........... ..................... .......... ........... . 3 Remoción de material estéril estéril ........... ..................... .......... ........... ..................... .......... ........... ..................... .......... ........... ..................... .......... ........... ..................... .......... ........... ........ 5 Extracción de carbón .................. ........... ..................... .......... ........... ..................... .......... ........... ..................... .......... ........... ..................... .......... ........... ..................... .......... ........... . 5 Control Control de Polvo ............................ .......................................... ............................ ............................ ............................ ............................ ............................ ............................ ............................ ................ .. 6 1.2 EQUIPOS EMPLEADOS EN LA EXTRACCIÓN DE CARBÓN ........................... ......................................... ............................ ............................ ............................ ....................... ......... 7 1.3 PROCESO DE PERFORACIÓN Y VOLADURA BAJO MANTO ........................... ......................................... ............................ ............................ ............................ ..................... ....... 8 1.3.1 Utilización y Manejo de Explosivos ................................................................................................................. 8 1.3.2 Diseño de Perforación y Voladura................ Voladura..... ........... ..................... .......... ........... ..................... .......... ........... ..................... .......... ........... ..................... .......... ........... ............. .......... ... 10 1.3.3 Controles al impacto ambiental de las voladuras ..................... .......... ........... ..................... .......... ........... ..................... .......... ........... ..................... .......... ........... ...... 12 1.3.4 Otros controles de calidad ............................................................................................................................. 12 1.4 INSTALACIONES Y ADECUACIONES ........................... ......................................... ........................... ........................... ............................ ............................ ............................ .......................... ............ 13 1.4.1 Suministro de combustibles, lubricantes y refrigerantes................................................................................ 13 1.4.2 Línea de Listos............. ........... ..................... .......... ........... ..................... .......... ........... ........... ..................... .......... ........... ..................... .......... ........... ..................... .......... ........... .... 15 1.4.3 Subestaciones y Líneas Eléctricas.................................................................................................................. 16 1.4.4 Fuentes de Suministro, Tratamiento y Distribución de Agua Potable. .......................................................... 16 1.4.5 Sistemas Sistemas de Comunicació Comunicación n ........................... ......................................... ............................ ............................ ............................ ............................ ............................ ............................ .............. 17 1.4.6 Lagunas de Retención............... ..................... .......... ........... ..................... .......... ........... ..................... .......... ........... ..................... .......... ........... ..................... .......... ........... ............. .......... ... 19 1.4.7 Embalses para Almacenamiento de Agua .................... .......... ..................... ........... ........... ..................... .......... ........... ..................... .......... ........... .................. .......... ........ 19 1.4.8 Redes de tubería y Torres de llenado .................... .......... ..................... ........... ........... ..................... .......... ........... ..................... .......... ........... ..................... .......... ........... .... 20 1.5 OTRAS INSTALACIONES Y SERVICIOS DE APOYO ............................ ......................................... ........................... ............................ ............................ ............................ ................... ..... 22
2
BENEFICIO Y TRANSPORTE..................................................................................................................23 2.1 2.2 2.3 2.4
TRITURACIÓN Y ALMACENAMIENTO DE CARBÓN EN LA MINA ............................ .......................................... ............................ ............................ ....................... ......... 23 PLANTA DE LAVADO ........................... ......................................... ............................ ............................ ........................... ........................... ............................ ............................ ............................ ................... ..... 25 TRANSPORTE DE CARBÓN POR TREN............................ .......................................... ............................ ............................ ............................ ............................ ............................ ..................... ....... 27 EL CARBÓN EN EL PUERTO ............................ .......................................... ............................ ............................ ............................ ............................ ............................ ............................ ..................... ....... 28
ii
PROCESO DE MINERIA A CIELO ABIERTO EN EL CERREJON 1
SISTEMA DE EXPLOTACIÓN
Los tajos son desarrollados de manera continua y secuencial, como una operación estándar de palas y camiones, en todos los tajos de El Cerrejón. (Ver Figura 1). En los reemplazos futuros de equipos, se adquirirá la mejor tecnología disponible para este tipo de operaciones. El sistema de producción (Ver Figura 2) y manejo del carbón, localizado en La Mina y El Puerto, comprende instalaciones con capacidad para explotar, triturar, almacenar y embarcar más de 22 millones de toneladas de carbón por año. La relación de descapote total es variable y superior al promedio de los tajos durante los primeros años cuando gran parte el material meteorizado, es removido y se adelantan actividades de desarrollo. En los años siguientes la relación de descapote se normaliza alrededor de 6.8 metros cúbicos de roca por tonelada de carbón producida. La minería se inicia con el desmonte y la disposición de la cobertura vegetal. Todo el suelo recuperable en las áreas de tajo y botadero es cargado utilizando traíllas o camiones y cargadores y dispuesto en pilas cuyas dimensiones y localización cumplen con los estándares de Ingeniería Ambiental de CERREJON. Siempre que sea posible el suelo removido es llevado a áreas de restauración para su disposición final. El suelo apilado será remanejado en el futuro para labores de restauración.
Figura 1. Vista del tajo Expanded West Pit - Cerrejón.
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Figura 2. Sistema (Pala - Camión) empleado en la operación minera en el Cerrejón. El estéril es fragmentado y en su mayoría, cargado por palas eléctricas con la ayuda de palas hidráulicas y cargadores frontales. Para la apertura de bancos y la excavación de cuñas en la pared alta se utilizan palas hidráulicas retroexcavadoras. Los camiones utilizados son de 240 Ton. aunque algunas unidades de 170 Ton. son utilizadas para actividades como remoción/remanejo de suelo y acarreo de triturado. En el futuro es posible que el tamaño de los camiones de estéril se incremente siguiendo las tendencias de la industria. La minería y acarreo del carbón se hace limpiando y empujando el carbón con tractores de oruga. El cargue de carbón se hace en su mayoría por cargadores frontales sobre camiones carboneros del tipo 170 T, con capacidad de 148 toneladas. Una pequeña fracción del carbón es cargada por palas eléctricas, mientras que las palas hidráulicas retroexcavadoras minan y cargan el carbón de las cuñas en la pared alta. Los camiones carboneros salen del tajo por rampas en la pared alta y se dirigen a la vía de acarreo de carbón localizada en la pared alta del Tajo, para llegar a las pilas de almacenamiento de carbón y a las instalaciones de trituración. La distancia a recorrer varían de 9 a 14 km. Los camiones de estéril salen del tajo por sistemas de rampas temporales construidas en la cara de avance del tajo y se dirigen a los botaderos por las vías perimetrales del tajo. En los botaderos, rampas adicionales les
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permiten llegar a los niveles requeridos de botado. Todas las rampas para acarreo de estéril y carbón se construyen con pendientes del 8%.
1.1
ACTIVIDADES DE LA OPERACIÓN MINERA
La operación del Cerrejón es típicamente de palas y camiones. En los reemplazos futuros de equipos, se procurará adquirir la mejor tecnología disponible. La mayoría del estéril es cargado por palas eléctricas e hidráulicas frontales en condiciones normales de operación. Las palas hidráulicas retroexcavadoras son utilizadas principalmente en la excavación de cuñas y apertura de niveles. El carbón es cargado en su mayoría por cargadores frontales, con volúmenes menores cargados por los demás equipos, según lo requieran las condiciones de los frentes.
1.1.1
Desmonte y descapote
Las actividades de desmonte y descapote son realizadas, además de las áreas de tajo y botadero, en todos los sitios en donde se proyectan nuevas obras tales como: vías de acarreo, instalaciones móviles o permanentes, diques y canales, lagunas de sedimentación y almacenamiento, etc. El proceso de desmonte se inicia en cada área con el retiro de la vegetación existente, removiendo los árboles y arbustos junto con las raíces de la vegetación leñosa, la cual será derribada y amontonada con bulldozer. Se aprovecha el mayor volumen maderable posible en labores tales como cercado de áreas y producción de estacas para topografía; topografía; el material restante se pica y se dispone en las pilas de suelo y en botaderos de estéril. Posterior al desmonte se realiza la remoción de la capa orgánica de suelo, cuyas áreas, espesores y volúmenes a remover serán determinados por Ingeniería Ambiental de CERREJON, de acuerdo al tipo y cantidad de suelo. El almacenamiento se hace en pilas, en los lugares previamente determinados para tal fin, aisladas de las demás actividades de la mina, y preservadas con el establecimiento y mantenimiento de cobertura de especies herbáceas. El suelo almacenado se reutiliza posteriormente en los procesos de rehabilitación de tierras aplicándolo en capas de 30 cm de espesor, tanto en las zonas de botadero de superficie como en zonas de retrollenado.
1.1.2
Remoción y Restauración de Suelo
El suelo recuperado se coloca en bancos de almacenamiento ubicados entre el botadero de superficie y la cresta del tajo, para su posterior utilización en las labores de rehabilitación de las áreas intervenidas en el botadero de superficie. Las áreas intervenidas por el Dique de protección y las operaciones mineras (retrollenado), serán utilizadas como botaderos (Retrollenado y de Superficie) Superficie) para los futuros tajos. En la Figura 3, se muestra el avance del proceso de rehabilitación del botadero de superficie. En el primer banco, se observa la configuración final del botadero, el segundo banco, muestra el estado del botadero después de suavizar la pendiente del talud 3:1, el tercer banco muestra el talud después de la colocación del suelo y el último banco, muestra el talud una vez se ha introducido pasto. La Figura 4, muestra el estado final del talud rehabilitado.
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Banco 4 Banco 3
Banco 2
Banco 1
Figura 3. Proceso de Rehabilitación de botaderos. botad eros.
Figura 4. Taludes Rehabilitados en Botadero de Superficie. 4
1.1.3
Remoción de material estéril
Para extraer el carbón las capas de roca que cubren los mantos, son removidas en bancos de 10 metros de altura. La minería en el Cerrejón es una operación de remoción de estéril ya que por cada tonelada de carbón 3 producida, es necesario remover aproximadamente 6.5 m -banco de roca estéril. Esta operación unitaria constituye el mayor componente del costo total de operación. El material estéril extraído es depositado en botaderos de superficie o en áreas de retrollenado de tajos. Una capa de material aluvial y roca meteorizada de hasta 18 m de espesor se encuentra cubriendo todas las áreas de minería. Se trata de una capa de material blando, fácilmente saturable y con poca capacidad portante cuando está húmeda. Este material es cargado en forma normal con palas eléctricas e hidráulicas hi dráulicas y puesto que no se encuentran mantos de carbón, el empuje con tractores se mantiene al mínimo. Solo se utilizan voladuras donde la dureza del material lo requiere. En condiciones difíciles de piso (épocas de lluvias) se utilizan palas hidráulicas más livianas y versátiles. Cuando se encuentran acumulaciones de material aluvial con cantos rodados de buen tamaño, el material material es excavado en forma selectiva y acumulado en pilas de almacenamiento que sirven de alimentación a las dos plantas trituradoras existentes. En las plantas de agregados se producen triturados de 2”, ¾” y finos (desechos), los cuales se consumen en las operaciones mineras y el ferrocarril. Parte del material aluvial es utilizado directamente como material de sub-base para la construcción de vías. Una vez removida removida la capa de aluvial y meteorizado se inicia la profundización del tajo y debido al buzamiento de los mantos y al esquema de avance de la mina, esta operación comienza con la excavación de cuñas en la pared alta con retroexcavadoras hidráulicas. Solamente cuando el espacio entre la pared alta y el primer manto de carbón es mayor de 30 m, la apertura de bancos se hace con palas eléctricas. Después de la extracción del primer manto de carbón, se ejecuta la operación normal de cargue con palas eléctricas e hidráulicas frontales. A medida que la excavación de un banco progresa se presentan diferentes condiciones de cargue. La cuña inferior que queda después de la extracción de un manto causa causa deterioro de la productividad de los equipos de cargue por disminución de la altura de banco y fragmentación más pobre de la roca. La altura de banco se incrementa gradualmente hasta llegar a una situación de frente completo ("full face") de 10 m de altura y en estas condiciones la productividad de los equipos de cargue es óptima. Cuando el manto siguiente es alcanzado, el avance libre de la pala es interrumpido y esta operación se vuelve enteramente dependiente del empuje de la cuña superior con tractor de orugas (D11/D10). Al completarse el empuje de la cuña superior el techo del manto es expuesto quedando listo para la operación de limpieza y extracción del carbón. La cantidad de material en cuñas y en banco b anco completo es una función de la altura del banco y el buzamiento de los mantos. Para un tajo promedio se estima que el 75% del estéril se excavará como cuña (superior e inferior) y 25% se excavará en bancos banc os completos. 3
3
Las palas eléctricas están equipadas con cucharones de 27 m y las palas hidráulicas con cucharones de 20m de capacidad. El material es cargado en camiones con capacidad de 154 y 220 toneladas métricas y transportado hasta los botaderos del respectivo tajo. Ver Figura 5. 1.1.4
Extracción de carbón
El techo del manto de carbón se limpia utilizando tractores de orugas del tipo D9/D10 empujando el material de cuña remanente en el sentido del buzamiento. Este material de limpieza es cargado por cargadores frontales en los camiones de estéril. Cuando el manto de carbón está totalmente limpio es escarificado y empujado con los mismos tractores en el sentido del buzamiento hasta el piso del nivel donde es apilado. 3
3
El carbón se retira por medio de cargadores frontales de 17 m y 28 m de capacidad que lo depositan en los camiones carboneros de 148 ton. que a su vez lo transportan hasta las plantas trituradoras o a los patios de
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almacenamiento temporal. Cuando el área de operación no es suficiente para la operación de cargadores frontales (p. ej. en cuñas en la pared alta), las palas hidráulicas y/o eléctricas cargan el carbón. (Ver Figura 5). Cuando el buzamiento de los mantos de carbón es demasiado alto para la operación de los tractores de oruga, se utiliza una combinación de palas hidráulicas y tractores de oruga empujando en el sentido del rumbo. Si el espesor del manto es demasiado delgado para permitir la operación de tractores, solamente se utilizan las palas hidráulicas retroexcavadoras, de largo alcance.
Minerí a de estéril Perforación Overburden
Tractor
Pala Eléctrica Pala Hidráulica
Minerí a de Carbón Tractor
Cargador
Camiones Carboneros
Camiones estéril
Estéril a botaderos
Pilas de carbón e interfase 45
4 4 41
51
Al Sistema de Manejo de carbón
Planta de lavado
Figura 5. Proceso de Extracción de Estéril y Carbón.
1.1.5
Control de Polvo
El control de polvo en las vías de acarreo es indispensable para preservar el medio ambiente, (Ver Figura 6). La aplicación eficaz del agua está basada en el buen sentido común y profesionalismo del operador del tanquero. El exceso de agua, incrementa los riesgos de accidentes debido al deslizamiento de los equipos de llantas que transitan por las vías mojadas; los costos de operación se aumentan a causa del patinamiento de las llantas, debido a que se presentan daños en las ruedas motorizadas, cortes y desgastes prematuros en las mismas. El operador del tanquero debe estar bien informado sobre las torres de llenado disponibles y debe utilizar las más cercanas a su área asignada con el fin de optimizar los ciclos.
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Para un riego eficaz en las vías de acarreo, rampas, corredores y botaderos, se debe regar en forma intermitente, 20/20, veinte metros mojados y veinte metros secos. Si la vía no esta totalmente seca regar manualmente 20/40, veinte metros mojados por cuarenta metros secos, especialmente en las rampas, ya que debido a la pendiente de la vía, se humedece más la parte inferior de las mismas.
Figura 6. Control de Polvo en vías de acarreo.
1.2
EQUIPOS EMPLEADOS EN LA EXTRACCIÓN DE CARBÓN
La operación minera de El Cerrejón, está diseñada para alcanzar niveles de producción de 25 Millones de 3 toneladas por año en el 2004 y para ello se deben remover anualmente del orden de 163 millones de m banco de roca. Una operación de esta magnitud implica grandes inversiones de capital en equipos e instalaciones. Cerrejón cuenta con las flotas de equipos mineros requeridos para la operación. Igualmente dispone de flotas de equipos de apoyo, para las actividades auxiliares y de mantenimiento de la operación. La Tabla 1 muestra los equipos existentes en el Cerrejón, las actividades en las que participan y la capacidad de los mismos.
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Tabla 1. Actividades De Minería - Equipos Utilizados ESTIMATIVO DE UNIDADES REQUERIDAS PARA UN TAJO PARTICULAR ACTIVIDAD
EQUIPO
CAPACIDAD
TOTAL CERREJON (ACTUAL)
1.3
27 M 3 18 M 3 17 M 3 17 M3
MINERIA CARGUE MINERIA CARGUE MINERIA CARGUE MINERIA CARGUE
PALAS ELECTRICAS PALAS HIDR. FRONTALES PALAS HIDR. RETRO CARGADORES CARGADORE S FRONTALES
12 8 5 9
MINERIA PERFORACION ACARREO ESTERIL ACARREO ESTERIL ACARREO CARBON
TALADROS HIDRAULICOS CAMIONES DE ESTERIL CAMIONES DE ESTERIL CAMIONES CARBONEROS CARBONEROS
MINERIA SOPORTE
TRACTORES ORUGA CAT D11
14
MINERIA SOPORTE
TRACT. ORUGA CAT D9/D10
38
MINERIA SOPORTE MINERIA SOPORTE REMOCION SUELO CONTROL DE POLVO
TRACTORES DE LLANTAS MOTONIVELADORAS MOTONIVELADOR AS TRAILLAS TANQUEROS
21 25 4 17
13 240 TON 170 TON 148 TON
35 TON. 18000 GAL.
97 50 31
PROCESO DE PERFORACIÓN Y VOLADURA BAJO MANTO
Todo el material estéril excavado en el Cerrejon, es volado utilizando explosivos a base de Nitrato de Amonio. A partir de 1989, se implementó en El Cerrejón el sistema de Voladura Bajo Manto, el cual busca fragmentar el material estéril, localizado por debajo y por encima del manto inclinado, en una sola operación, sin causar dilución del carbón con el estéril. e stéril. La técnica de voladura bajo manto permite volar la roca sin volar el carbón por medio de la colocación de las cargas explosivas en los intervalos de roca y solamente material de retacado (triturado de 3/4") en los mantos de carbón. De esta forma los mantos son resquebrajados por el impacto, pero se evita la mezcla con el material estéril, el cual es fracturado lo suficiente para ser cargado por las palas eléctricas e hidráulicas. La voladura bajo manto minimiza la necesidad de perforar y cargar en taludes inclinados. Además, separa la operación de perforación perforación y voladura de la operación de cargue cargue de palas, permitiendo mantener el inventario adecuado de material volado para los equipos de cargue e incrementar tanto la flexibilidad en la planeación y operación minera como disminución de costos, si se compara con el proceso de voladura normal. 1.3.1
Utilización y Manejo de Explosivos
Dados los volúmenes de excavación alcanzados en la mina, el consumo de explosivos es muy alto. El Nitrato de Amonio llega al puerto en barcos y es descargado en contenedores especiales de 24 ton. que se transportan hasta la mina en los trenes de suministros. Allí los contenedores son almacenados en un patio
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especialmente construido, con bermas de cerramiento de más de cinco metros de altura. Los demás materiales explosivos como detonadores de fondo, retardadores y cordón de disparo (Nonel) son transportados separadamente y almacenados en depósitos cubiertos especialmente construidos (polvorines). El explosivo a granel, utilizado en la mina, es una emulsión a base de Nitrato de Amonio, A.C.P.M. y aditivos especiales que estabilizan la mezcla. La emulsión se prepara en una planta con capacidad para producir toda la emulsión requerida en la operación. La emulsión preparada es transferida a un silo donde se cargan los camiones cisterna que la transportan hasta los sitios de cargue de voladura. Estos camiones están dotados de dispositivos especiales que permiten cargar los barrenos con la cantidad exacta de emulsión requerida en cada uno. Vale la pena anotar que la emulsión así preparada es inerte y solo puede ser iniciada con explosivos especiales de alto poder (boosters o detonadores de fondo) los cuales son colocados en el barreno al momento del cargue. Todas las operaciones de preparación de emulsión, manejo y transporte de explosivos y cargue de áreas a volar son manejadas con extremas medidas de seguridad y por personal altamente entrenado. El acceso a la planta de emulsión y a las áreas de cargue es restringido. Las áreas de perforación y voladura son acordonadas y señalizadas y solo se permite el acceso a personal autorizado. Las voladuras se ejecutan durante el descanso de medio medio día (12:45 p.m.) cuando la mayoría mayoría del equipo rodante se encuentra encuentra en las líneas de listos. Todas las áreas afectadas por una voladura son evacuadas y acordonadas al momento del disparo. Las voladuras se ejecutan de manera controlada, con retardos para reducir la vibración y evitar la proyección de rocas. (Ver Figura 7). 7).
Figura 7. Secuencia de Disparo de una voladura. 9
1.3.2
Diseño de Perforación y Voladura
Las experiencias obtenidas en los procesos de Perforación y Voladura Bajo Manto, en los tajos que están actualmente en operación, han permitido logros importantes en los l os mencionados procesos. La voladura se hace con la técnica de voladura bajo manto, utilizando patrones de perforación (distancia entre 7/8 pozos) que dependen del diámetro del pozo y del tipo de roca. El diámetro de barreno a utilizar es de 9" y 9 " (228.6 mm y 250.8 mm) con espaciamiento de 6.5 m x 7.5 m ó 6.8 m x 7.8 m y 14 m de profundidad promedio. Cuando en una voladura no existen mantos de carbón, se utilizará voladura normal con cargue continuo. (Ver Figura 8).
4.5 Mts 6.5 Mts 10 Mts
12 Mts
Figura 8. Diseño de voladura bajo manto. El registro eléctrico de líneas de pozos, la posterior interpretación geológica de las secciones de cargue y el diseño del cargue en cada pozo completan la ingeniería del proceso. El cargue de explosivos se hace con cargas concentradas separadas por material de relleno (triturado) donde existen mantos de carbón. Esta práctica permite proteger los mantos de carbón mientras que la roca es fracturada lo suficiente para ser cargada por los equipos de excavación. Actualmente se cuenta con los sistemas GPS-DMS para la ubicación de las coordenadas del pozo a perforar. El diseño de la Perforación y Voladura es realizado con el software POVOL, que es un módulo del software Minex, para el diseño de las perforaciones y cargue del explosivo. La información de coordenadas topográficas se envía a cada taladro electrónicamente y éste, con el sistema GPS-DMS incorporado, se ubica en las coordenadas definidas e inicia la perforación. Para dar apoyo a la operación, en ubicación de coordenadas y levantamiento topográfico de la mina, se usan adicionalmente sistemas GPS portátil, como se muestra en la Figura 9. Avances tecnológicos con aplicación a esta operación unitaria y que serán estudiados en el futuro son: uso de GPS para todos los taladros, uso de sistemas de monitoreo que permitan recoger información del pozo mientras se perfora, mejores equipos de registros, transmisión inalámbrica de datos, mejoras en software de diseño de voladuras y mejoras en las formulaciones de las mezclas explosivas y de los accesorios utilizados. En la Figura 10, se muestra el flujograma resumido del proceso general de perforación y voladura.
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Figura 9. Sistema GPS portátil. PERFORACIÓN Y VOLADURA Inicio 1 Planeación y Diseño 7
4
2
3
6
Topografía
Perforación 5 Geología
Voladura
Figura 10. Flujograma Flujograma General del proceso de Perforación y Voladura.
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1.3.3
Controles al impacto ambiental de las voladuras
Para el control de vibraciones, se lleva a cabo un monitoreo en la totalidad de las voladuras ubicadas en sectores que puedan afectar a comunidades vecinas, que incluye seguimiento a las condiciones ambientales, ubicación de las voladuras y direccionamiento de la secuencia de amarre y control de la cantidad de explosivo por retardo. Desde Enero de 1999, se establecieron una serie de controles para medir vibraciones originadas por las voladuras los cuales continúan aplicándose en las operaciones de perforación y voladura en los tajos activos. Entre los más importantes a saber son: •
Un programa de monitoreo de vibración y onda aérea dentro de la propiedad con instrumentos especializados. Para el monitoreo de vibración del terreno y estallido del aire se esta analizando con el equipo Blast Mate Series III (Figura 11), por medio del cual se determina si los niveles de vibración y onda aérea cumplen con las normas vigentes.
Figura 11. Sismógrafo para registro de vibraciones. v ibraciones. 1.3.4
Otros controles de calidad
- Velocidad de Detonación (VOD) Consiste en un muestreo semanal a la calidad del agente de voladura despachado al campo, en el cual se determina con precisión la velocidad de detonación de la emulsión utilizada, factor determinante de su capacidad de fragmentación. La VOD es la velocidad a la que la onda de detonación se propaga a través del explosivo y por lo tanto es el parámetro que define el ritmo ritmo de liberación de energía. Esta velocidad puede ser afectada afectada por la densidad de la carga, el diámetro, el confinamiento, la iniciación y el envejecimiento de la emulsión. Los controles de esta variable de calidad del explosivo permiten una mejor calidad de la fragmentación y control de costos en el proceso de voladura. Para medir la velocidad de detonación, se utiliza el Minitrap II (Ver Figura 12), instrumento capaz de controlar el perfil continuo de la velocidad de detonación a lo largo de toda la columna de explosivo, utilizando la técnica del alambre resistivo continuo.
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Figura 12. Equipo de medición de Velocidad de Detonación. 1.4
1.4.1
INSTALACIONES Y ADECUACIONES ADECUACIONES
Suministro de combustibles, lubricantes y refrigerantes.
El combustible diesel llega por barco a los tanques de almacenamiento de Puerto Bolívar (PBV), posteriormente se transporta en vagones del ferrocarril desde El Puerto hasta el patio de tanques de La Mina. Desde allí es distribuido a los diferentes sitios de consumo que incluyen: suministro a locomotoras, surtidores fijos, llenado de carro tanques para aprovisionamiento de islas móviles y carro tanques para aprovisionamiento directo de equipos en el campo. Para el reaprovisionamiento de combustible de los vehículos auxiliares de La Mina se emplean surtidores de gasolina tipo comercial. Para los equipos livianos y medianos, se utiliza un sistema dual (Gas Natural-Gasolina) que permite el uso de ambos combustibles en estos vehículos. Para el abastecimiento de los mismos, se cuenta con islas Diesel / Gasolina y con una isla de Gas Natural Comprimido Vehicular "GNCV". Los lubricantes, incluido el aceite para motores, lubricantes para transmisiones, grasa, líquido para el sistema hidráulico y refrigerantes se almacenan en una de las instalaciones centrales de distribución. Se utiliza un sistema de bombeo para llevar los lubricantes a los respectivos surtidores que existen en los diferentes talleres de reparación y mantenimiento preventivo. Los camiones lubricadores son aprovisionados en las instalaciones centrales. El suministro de combustible diesel a los equipos de minería sobre llantas, se hace en Islas Móviles que son instalaciones modulares, fácilmente relocalizables que cuentan con tanques de almacenamiento, surtidores de gran caudal, dispensadores de lubricantes y refrigerantes, refrigerantes, suministro de nitrógeno para para las llantas, etc. Estas instalaciones están distribuidas en toda la operación de tal forma que la distancia a recorrer por los equipos que q ue requieren combustible sea mínima. Su característica modular facilita la relocalización según las necesidades de operación. Las Figuras 13 y 14, muestran un esquema típico de una Isla móvil de Combustible, con su berma perimetral de aislamiento. El aprovisionamiento de combustible de los equipos sobre orugas (tractores y palas hidráulicas) se hace con carro tanques en las áreas de operación. El consumo promedio de combustible diesel en la l a mina (excluyendo ferrocarril) es actualmente de 4 millones de galones/mes. Cuando la operación llegue al nivel de producción de 23 Mton. por año, se estima que el consumo será de 4.7 Millones de galones por mes.
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Figura 13. Esquema típico de una Isla móvil de Combustible.
Figura 14. Isla Móvil de Combustible.
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1.4.2
Línea de Listos
Las instalaciones de la Línea de Listos incluyen área de parqueo, comedor/sala de reuniones, oficina para supervisores, tanques de agua potable, baños con pozo séptico, microondas para calentar comida, iluminación y aislamiento perimetral con berma. (Ver Figura 15).
1 Comedor/sala de reuniones
Tanques de agua potable
2 Oficina supervisores Aislamiento perimetral
Area de parqueo
1 2
Figura 15. Facilidades Línea de listos.
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1.4.3
Subestaciones y Líneas Eléctricas
En el proceso de operación minera a cielo abierto se utilizan palas eléctricas que requieren suministro de energía a 7200 voltios; para abastecerlas es necesaria la instalación y el montaje de líneas eléctricas de alta tensión (69 Kv), sub-estaciones móviles que reducen el voltaje a 7.2 Kv (Ver Figura 16) y líneas de distribución de 7.2 Kv. El consumo promedio de energía eléctrica en la operación minera (excluyendo instalaciones y plantas) es de 4.8 Millones de KWh/mes.
Figura 16. Subestación Eléctrica Portátil.
1.4.4
Fuentes de Suministro, Tratamiento y Distribución de Agua Potable.
Cerrejon dispone de un completo sistema de suministro y distribución de agua potable el cual abastece tanto las áreas operativas como las áreas residenciales y de oficinas. El agua potable se obtiene de una batería de 15 pozos perforados en el acuífero aluvial del río Ranchería dentro de la Zona Norte. Cada pozo está dotado de una bomba eléctrica vertical con su respectiva acometida desde una red de distribución construida específicamente para los pozos. La batería de pozos es suficiente para soportar totalmente la operación. El agua de los pozos es bombeada a una tubería principal que la lleva a un tanque de almacenamiento de 4 millones de galones en la planta de tratamiento de agua. La planta con capacidad de tratamiento de 475000 gal/ día, opera de manera automática y produce en la actualidad aproximadamente 400000 gal./día con un
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tratamiento de cuatro etapas: ablandamiento, floculación, filtración y desinfección. La planta está dotada de un sistema de producción de hipoclorito de sodio para la desinfección. Los efluentes de la planta de tratamiento de agua se descargan a la Laguna de Retención Este. El agua tratada es distribuida por una red de tuberías a las instalaciones permanentes que están cerca de ella y a aquellas áreas donde los consumos lo justifiquen. Para áreas apartadas y de bajo consumo se ha implementado un sistema de camiones cisterna y tanques elevados de almacenamiento que permite atender todas las necesidades de la operación. Así las líneas de parqueo, islas móviles de combustible, oficinas de campo y demás instalaciones no conectadas a la red de suministro de agua potable, son atendidas por camiones cisterna en frecuencias que varían según el consumo.
1.4.5
Sistemas de Comunicación
Los sistemas de comunicación utilizados actualmente incluyen: A. B. C. D. E.
CTD ( Computarized Computarized Truck Dispatching System) con con GPS. Radio de comunicaciones de voz. Sistema Aquila DMS & GPS (Taladros). (Taladros). Wavelan - Laptop de supervisores. Multiacceso Digital.
A. CTD con GPS Provee información de tiempos reales de la operación y permite manejar los camiones todo el tiempo, optimizando la producción de los ciclos de minería. (Ver Figura 17).
24 satelites Información de GPS Información de GPS Estación Base de GPS
Base1
Repetidora Información de tiempo real
Ethernet Backbone Usuarios Finales
Figura 17. Esquema de funcionamiento del sistema CTD.
17
B. Radio de Comunicaciones de voz La señal es generada por un radio de comunicaciones desde cualquier punto de la mina (Cada equipo pesado y liviano tiene radio de comunicaciones y toda persona que se encuentre en la mina debe tener un radio portátil). C. Sistema Aquila DMS & GPS Emplea GPS de alta precisión y monitores en la cabina. Cada monitor muestra los patrones patrones de perforación, usando coordenadas predefinidas para los pozos de voladura. Con esta información el operador ubica las coordenadas del punto a perforar, obteniéndose resultados de alta precisión. (Figura 18).
Información de GPS
Información de GPS
Estación Base GPS Repetidoras SISTEMA AQUILA
Información de cam o Mapas y diseños
Figura 18. Esquema de funcionamiento del sistema AQUILA. D. Wavelan - Laptop de supervisores Este sistema permite el acceso remoto de los usuarios a la red (LAN). Mediante este sistema trabajan las conexiones a la red interna en : Estaciones remotas (Oficinas de campo) y computadores portátiles en la mina. (Ver Figura 19).
18
(((
Estación remota. Oficinas en campo ))) con conexión a red para computadores y servicio telefónico
Puente
Vehículo liviano de supervisión. Trabaja computador portatil.
(((
))) Puente
Computador central
Figura 19. Esquema de funcionamiento del sistema Wavelan. E. Multiacceso digital Este sistema permite el acceso remoto al sistema telefónico. Es decir, en oficinas de campo se puede instalar puntos de línea telefónica sin tender cableado hasta allí.
1.4.6
Lagunas de Retención
Todas las aguas generadas dentro de la operación, ya sea por drenaje (bombeo) del fondo del tajo o extraídas de los pozos de despresurización de los mantos de carbón son enviadas a lagunas de retención. Las aguas de escorrentía serán drenadas a través de los canales y las cunetas de las vías, y también son conducidas a las lagunas de retención o desarenadores. La configuración típica de estas lagunas de retención es similar a la Laguna de retención Sur (Ver Figura 20). Su función es la sedimentación y retención de los sólidos y su posterior embalse y uso para el control de polvo; en época de fuertes lluvias se presentarán eventuales desbordes al río Ranchería. Las lagunas de retención se monitorean mensualmente (lagunas Oeste, Este, CRS y Sur). 1.4.7
Embalses para Almacenamiento de Agua
El volumen total de embalses y lagunas de retención construidas y/o habilitadas para el control de polvo de la 3 Mina está cercano a los 9 millones m (lagunas de retención: Sur, CRS Oeste y Este, y los embalses El Dique, 6 3 120, Fernández y El Cantor). El volumen de agua almacenado es del orden de los 4 x10 m ; por lo tanto, se dispone de una capacidad de almacenamiento global mayor al volumen de agua efectivo y disponible. Los embalses de almacenamiento se surten de: aguas lluvias, aguas bombeadas desde los tajos, pozos profundos de despresurización y captaciones autorizadas. Dado el déficit permanente de agua en la mina, ésta opera con descarga cero durante la mayor parte del año y existe un esfuerzo continuo por parte de la operación por retener todas las aguas disponibles en las áreas de minería.
19
Figura 20. Laguna de Retención Sur. 1.4.8
Redes de tubería y Torres de llenado
Los embalses de almacenamiento están conectados entre sí por un complejo sistema de tuberías de PVC de 10 y 12 pulgadas e instalaciones de bombeo. Estas redes permiten el traslado de volúmenes considerables de agua de un embalse a otro para atender las necesidades de todas las áreas. Igualmente las torres de llenado móviles son abastecidas por tuberías de PVC de 8 a 12 pulgadas, que generalmente conducen el agua por gravedad. (Ver Figuras 21 y 22).
20
Figura 21. Tanquero abasteciéndose en Torre de llenado.
Figura 22. Tanquero abasteciéndose en torre de llenado - vía footwall - EWP.
21
1.5
OTRAS INSTALACIONES Y SERVICIOS DE APOYO
En la operación se cuenta actualmente con Centros de Atención de Emergencias (CAE), (Ver Figura 23), los cuales ofrecen asistencia médica de primeros auxilios y combate de incendios en sus áreas de influencia. Prestan servicio las 24 horas y están equipados con ambulancia, camión de bomberos, sala de primeros auxilios y oficina.
Figura 23. Centro de Atención de Emergencias - CAE. Talleres de Mantenimiento La mayoría de las actividades de mantenimiento se realizarán en los talleres existentes. Sin embargo cuando no se justifique o no sea posible trasladar los equipos a los talleres, las actividades de mantenimiento se continuarán realizando en el campo. Es así como la lubricación y suministro de combustible a equipos de oruga, las reparaciones menores y todo el mantenimiento de las palas eléctricas e hidráulicas se hará en el campo, trasladando allí todos los elementos y equipos necesarios. Cerrejón cuenta con una flota completa de grúas, carros canasta, camiones de lubricación y suministro de combustible, carros taller y equipos de apoyo para prestar los servicios de campo que se requieran.
Plantas Trituradoras En la operación se utilizan grandes cantidades de triturados para: construcción y mantenimiento de vías de acarreo, retacado de barrenos de voladura, construcción de bermas, balasto para el ferrocarril y obras civiles. Cerrejón cuenta con dos plantas trituradoras que procesan materiales de origen aluvial provenientes de la explotación En promedio se producen 28000 ton/mes de triturados, siendo los consumos mayores los de triturado de 2" ( 12500 ton para mina y 2600 ton para ferrocarril) ferrocarril) y ¾” ( 7800 ton/mes ton/mes para voladuras). voladuras). Ver Figura 24.
22
Figura 24. Trituradora Nuevas Areas de M inería. 2
BENEFICIO Y TRANSPORTE
Los carbones de El Cerrejón, tienen una calidad apropiada para el mercado internacional, sin ninguna clase de beneficio. El carbón de mina es transportado en camiones hasta las instalaciones de manejo de carbón, donde es descargado en las trituradoras o almacenado en pilas según su calidad. El carbón apilado es recuperado con cargadores frontales y enviado por camión a las trituradoras según las necesidades embarque y las especificaciones de calidad de los clientes. Una pequeña parte del carbón producido en zonas de falla y canales de arena, con alto contenido de cenizas, es enviado a la planta de lavado de carbón.
2.1
TRITURACIÓN Y ALMACENAMIENTO DE CARBÓN EN LA MINA
La única transformación sufrida por el carbón que sale de la mina es reducción de tamaño por medio de trituradoras de rodillos, las cuales producen un tamaño máximo de salida de 50 mm. Los patios de almacenamiento de carbón tienen capacidad de hasta 3.2 Mton en 18 pilas para diferentes calidades. El nivel de inventario óptimo para poder cumplir con las especificaciones de calidad de los clientes es de 1 Mton. Las instalaciones de trituración constan de dos plantas trituradoras con capacidades de 3000 ton/h y 1500 Ton/h respectivamente. Cada trituradora tiene regulación del tamaño de salida y está conectada por una banda transportadora que lleva el carbón triturado hasta los silos de almacenamiento. Mediante un sistema de transferencia, cada trituradora puede alimentar ambos silos, lo cual aumenta la flexibilidad del sistema. Los silos tienen 21,3 m de diámetro y 69,7 m de altura. (Ver Figura 25). El proceso de trituración de carbón cuenta con sistemas para el control de la dispersión del material particulado por medio de agua y colectores de polvo. Las Figuras 26 y 27, muestran los diagramas de flujo, para las trituradoras 1 y 2, respectivamente.
23
Figura 25. Silos.
CAMIONES CARBONEROS COLECTOR DE POLVO DU-201 COLECTOR DE POLVO DU-202
COLECTOR DE METALES 3200 Ton /Hr
SISTEMA DE MUESTREO
5 Hr 6'
5000 Ton/Hr
5000 Ton/Hr
ELECTROMAGNETO SM-201
5000 Ton/Hr
Nº 1
TOLVAS DE DESCARGUE DE CAMIONES ALIMENTADORES VIBRATORIOS
FE- 201A
BC-202 BC-202
CS-201A
FE- 201B
CS-201B 1600 Ton/Hr
SILO Nº 1 5000 Ton/Hr
Nº 2
FE- 201B
TRITURADORAS
BC-202
SILO Nº 2
Nº 3
CS-201C
1600 Ton/Hr
SISTEMA MOTRIZ
A LABORATORIO
TREN TOLVAS
BALANZA ELECTRONICA WS-201 A
RODILLO COMPACTADOR
3200 Ton/Hr
A PUERTO P UERTO BOLIVAR TOLVAS DE RECOLECCIÓN DE DERRAMES
Figura 26. Trituración de Carbón y Cargue de Trenes en La Mina - Trituradora N°1. N°1.
24
SISTEMA TENSOR
CAMIONES CARBONEROS COLECTOR DE POLVO DU-201 COLECTOR DE POLVO DU-202
COLECTOR DE METALES 3200 Ton /Hr
Nº 1
ALIMENTADORES VIBRATORIOS
ELECTROMAGNETO SM-201
FE- 201B
TRITURADORAS
BC-202
SISTEMA DE MUESTREO
SILO Nº 1
BC-202
CS-201C
SILO Nº 2
5000 5000 Ton/Hr Ton/Hr
5000 Ton/Hr
5000 Ton/Hr
TOLVAS DE DESCARGUE DE CAMIONES
1600 Ton/Hr
A LABORATORIO
SISTEMA MOTRIZ BALANZA
TOLVAS
RODILLO COMPACTADOR
1600 Ton/Hr SISTEMA TENSOR
A PUERTO P UERTO BOLIVAR TOLVAS DE RECOLECCIÓN DE DERRAMES
TREN
Figura 27. Trituración de Carbón y Cargue C argue de Trenes en La Mina - Trituradora N°2. N°2. 2.2
PLANTA DE LAVADO
La planta de lavado de carbón fue construida para procesar el material de interfase que queda después del proceso de limpieza y minado del carbón. En el techo y piso de cada manto, se genera una mezcla de carbón y roca cuyo alto contenido de cenizas la hace inservible como producto de exportación. Aproximadamente 3% de la producción total de la mina es material de interfase. Adicionalmente, los carbones con alto contenido de cenizas que provienen de zonas con complejidades geológicas o dificultades operacionales (aproximadamente el 5% de la producción total) son también procesados en esta planta. La Figura 28, muestra la operación de un tractor en recuperación de interfase de piso. La planta con capacidad nominal de 350 Ton/h consta de circuitos de ciclones de medios densos y espirales que permiten separar el carbón y la roca. El carbón lavado es centrifugado para reducir su contenido de humedad y enviado a un apilador radial. El material de desecho es filtroprensado y enviado a los botaderos de estéril. (Ver Figuras 29 y 30). Los carbones de alimentación, con poder calorífico < de 9800 Btu y 19% de cenizas en promedio, son limpiados para obtener un producto en el rango de 11900 Btu y 4 % de cenizas. La recuperación de la planta pl anta es de 70% en promedio.
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Figura 28. Recuperación de Interfase de piso.
Figura 29. Diagrama de Flujo de la Planta de Lavado de Carbón.
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Figura 30. Infraestructura de Manejo de carbón Mina (Silos y Planta de lavado). 2.3
TRANSPORTE DE CARBÓN POR TREN
La Mina y Puerto Bolívar están comunicados entre sí por la línea férrea, la cual es empleada para el transporte del carbón, agua, combustible y otros suministros. Cerrejón cuenta con 12 locomotoras, 426 vagones carboneros, 60 vagones tanque y de suministros y una flota de equipos de apoyo y mantenimiento de vías. Las instalaciones de cargue están constituidas por un anillo de cargue de una sola vía que pasa por debajo de los silos donde están localizados los equipos de cargue. (Ver Figura 31). Los vagones del tren son cargados mientras se encuentran en movimiento, mediante conductos telescópicos y retractables bajo cada silo. El carbón es transportado hacia el el Puerto en trenes de tres locomotoras de 3600 HP y aproximadamente 115 vagones con descarga de fondo. fondo. La capacidad de cada vagón es de 100 Ton. y la carga promedio promedio por tren es de 11000 toneladas.. El ciclo de operación de cada tren es de 11.5 11.5 horas, en las cuales se carga el tren, recorre el trayecto de 150 kilómetros, descarga en el Puerto y regresa a La Mina, para continuar la misma operación. Las instalaciones de cargue y descargue de trenes cuentan con sistemas para el control de polvo por medio de agua, compactación de la capa superior en los vagones y colectores de polvo en el Puerto. Parte de la capacidad total de transporte del ferrocarril es utilizada para transportar carbón proveniente del Cerrejón Central. Las operaciones de transporte del carbón y movilización del equipo ferroviario se dirigen desde la oficina de control de tráfico centralizado en La Mina; los operadores se comunican por radio para recibir instrucciones sobre el desplazamiento y localización localización de los trenes. Un moderno sistema electrónico electrónico permite coordinar, en en forma segura y exacta, la salida, llegada y tráfico de los trenes. Los trenes de servicio, servicio, con dos locomotoras y 23 vagones, se utilizan para para el transporte de suministros, materiales, repuestos y combustibles entre El Puerto y La Mina.
27
Figura 31. Infraestructura de cargue y transporte de carbón. 2.4
EL CARBÓN EN EL PUERTO
Puerto Bolívar, el puerto carbonífero más importante de América Latina, está localizado en la Bahía de Media Luna, a la entrada de la Bahía de Portete y cuenta con capacidad para recibir barcos de hasta 150.000 toneladas de peso muerto. Para construirlo fue preciso dragar un canal de 4 kilómetros de de longitud, 225 metros 3 de ancho y 21 metros de profundidad y remover 12 millones de m de material de fondo marino con tres dragas de succión y una de corte, catalogadas entre las de mayor tamaño en el mundo. Una vez el tren llega a Puerto Bolívar, pasa por la estación de descarga donde el carbón es descargado descargado a través de las compuertas ventrales de cada vagón, accionadas por un sistema automático, hacia una tolva situada en la parte inferior de la línea férrea, desde donde es enviado a través de una banda transportadora a las pilas de almacenamiento. Para el almacenamiento del carbón en El Puerto, se emplea un sistema combinado combinado de apiladores-recolectores con un área de almacenamiento adyacente servida por tractores. Tres bandas transportadoras de carbón, cada una servida con su correspondiente correspondiente apilador-recolector montado montado en rieles, almacenan el carbón en cuatro cuatro patios con una capacidad de almacenamiento de 100000 ton cada uno. Las dimensiones de cada pila de almacenamiento son: 450 m de largo, 90 de ancho y 12 m de alto.. Los apiladores - recolectores recolectores también se emplean para recuperar el carbón de las pilas y alimentar el cargador lineal con una capacidad nominal de manejo de 11000 Ton/h, el cual se encuentra encuentra ubicado sobre el muelle y se utiliza para depositar el carbón en las bodegas de los barcos. (Ver Figura Fig ura 32). La Figura 33, muestra esquemáticamente las instalaciones y el flujo de carbón en Puerto Bolívar. En el Puerto se cuenta también con un muelle de suministros, que recibe los barcos más pequeños, que transportan maquinaria, repuestos, combustibles, etc. Se tienen también instalaciones para almacenamiento de combustibles, bodegas y oficinas.
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Figura 32. Apiladores - recolectores / Cargador lineal de buques. Puerto Bolívar.
Figura 33. Infraestructura de Manejo del Carbón en Puerto Bolívar. 29
