INSTITUTO PROFESIONAL INACAP INGENIERÍA EN MINAS
TALLER MINERO I PROYECTO
SALOMÓN CERÓN SANDOVAL FRANCESSCA MONTUPIN ROZAS DANIEL REYES MONDACA
Profesor Guía: Sr. Andrés López Cayupi
Santiago 2017
RESUMEN
I
ÍNDICE CAPITULO 1.
ÍNTRODUCCION.................................................................................................. 1
CAPITULO 2.
características de la faena .................................................................................... 2
2.1
UBICACIÓN, ACCESOS y caracteristicas de la faena ........................................................ 2
2.2
Características geológicas .................................................................................................. 3
CAPITULO 3.
equipos de perforación ......................................................................................... 7
3.1
Equipo de precorte ............................................................................................................. 8
3.2
Equipo de producción ......................................................................................................... 9
CAPITULO 4. 4.1
cALCULOS EQUIPOS ........................................................................................ 10
vELOCIDAD DE PERFORACIÓN ..................................................................................... 10
4.1.1
Empujes .................................................................................................................... 10
4.1.2
Pull Down (w) ............................................................................................................ 10
4.1.3
Velocidad de penetración .......................................................................................... 11
4.1.4
Velocidad de perforación ........................................................................................... 11
4.2
Calculo indice de perforación (ip) ...................................................................................... 12
4.2.1
Burden (B) ................................................................................................................. 12
4.2.2
Espaciamiento (S) ..................................................................................................... 12
4.2.3
Taco (T) ..................................................................................................................... 12
4.2.4
Pasadura (J) .............................................................................................................. 12
4.3
Rendimientos y número de equipos.................................................................................. 13
4.3.1
Necesidad de perforación .......................................................................................... 13
4.3.2
Rendimiento perforadoras ......................................................................................... 13
4.3.3
Número de equipos ................................................................................................... 13
4.4
Calculo barrido y caudal ................................................................................................... 14
4.4.1
Velocidad mínima ascensional................................................................................... 14
4.4.2
Caudal mínimo .......................................................................................................... 14
CAPITULO 5.
CONCLUSIÓN.................................................................................................... 15
CAPITULO 6.
BIBLIOGRAFÍA ................................................................................................... 17 II
III
ÍNDICE DE FIGURAS Figura 2-1 Vista de relieve del área de la mina Esmeralda. .............................................................. 2 Figura 2-2 Vista satelital del área de la mina Esmeralda. .................................................................. 2 Figura 2-3 Street View de la localización de la mina Esmeralda. ...................................................... 3 Figura 2-4 Muestra los componentes de las rocas sedimentarias. .................................................... 3 Figura 2-5 Relación entre espaciamiento de juntas. Entre la resistencia de la roca .......................... 5 Figura 3-1 Campos de aplicación de perforaciones en función de la resistencia de las rocas y diámetros de los barrenos................................................................................................................. 7
ÍNDICE DE TABLAS Tabla 2-1 Propiedades características de las rocas sedimentarias. .................................................. 4 Tabla 2-2 Resistencias a la compresión más frecuente de los diferentes tipos de rocas. .................. 5 Tabla 2-3 Clasificación de los tipos de rocas. ................................................................................... 6
IV
CAPITULO 1.
Taller Minero I
ÍNTRODUCCION
1
CAPITULO 2. 2.1
CARACTERÍSTICAS DE LA FAENA
UBICACIÓN, ACCESOS Y CARACTERISTICAS DE LA FAENA
La faena minera Esmeralda se encuentra en la región metropolitana, específicamente en la comuna de San José de Maipo. Con un acceso por el camino Embalse el yeso a 82,5 kilómetros de Santiago (plaza de armas). Está a 3000 msnm en las coordenadas 33°47'33.5"S 70°13'14.5"W. Está se caracteriza por ser un yacimiento no metálico con explotación a Cielo Abierto, con una producción de material de 200.000 [T/día] y REM 5:1. Sus bancos alcanzan los 18 metros de altura, con pendiente favorable para la estabilidad de su talud, sin presencia de agua. Además, trabaja 360 días al año con 2 turnos por día de 11 horas cada uno.
Figura 2-1 Vista de relieve del área de la mina Esmeralda.
Figura 2-2 Vista satelital del área de la mina Esmeralda.
Taller Minero I
2
Figura 2-3 Street View de la localización de la mina Esmeralda.
2.2
CARACTERÍSTICAS GEOLÓGICAS
Según la ubicación de la faena y la superintendencia de geología, el macizo rocoso que la compone es roca sedimentaría, de origen químico, es decir, que se transforma por reacción química a otra sustancia. Además, el 60% de los clastos son de carbonato de Calcio y un bajo contenido de minerales de cuarzo, por lo que es posible identif icar que el componente de esta roca es el cemento, ya que se compone generalmente de carbonatado, silíceo o ferruginos. Éste ayuda a mantener unir las partículas, formándose en los espacios inter granulares (entre los clastos y matriz).
Figura 2-4 Muestra los componentes de las rocas sedimentarias.
Taller Minero I
3
Según estudios geoquímicos la roca posee una densidad de 2,6 [T/m 3], muchas fracturas, con un espaciamiento entre discontinuidades de 0,1 [m]. En base a los antecedentes entregados, es posible identificar la roca a explotar, mediante las tablas obtenidas del manual de perforación y voladuras. Dentro de las opciones de rocas sedimentarias, tanto el conglomerado y la caliza poseen una densidad de 2,6
⁄ , no obstante, la formación química deduciría que la roca es la caliza. En la
Tabla 2-1 se muestra las características de las rocas sedimentarias.
Sabiendo esto, es posible conocer la resistencia a la compresión de la roca, la cual correspondería en un orden entre 100 a 200 Mpa y, por ende, será una roca medio, pues el espaciamiento moderado (0,1 m) y su resistencia lo indican. En la Tabla 2-2 se muestra las resistencias a la compresión según tipo de rocas y en la Figura 2-5 el tipo de roca según el espaciamiento entre discontinuidades. Finalmente es posible deducir que, por el tamaño de grano, su textura granular será media, arenosa y por ende será denominada Calcarenitas, como lo muestra la Tabla 2-3. Tabla 2-1 Propiedades características de las rocas sedimentarias.
Peso
específico grano ( (mm)
Tipo de roca Conglomerado Sedimentaria
Taller Minero I
Tamaño
⁄
Factor de esponjamiento
Resistencia a la compresión (Mpa)
2,6
2
1,5
140
Arenisca
2,5
0,1-1
1,5
160-255
Pizarra
2,7
1
1,35
70
Caliza
2,6
1-2
1,55
120
Dolomita
2,7
1-2
1,6
150
4
Tabla 2-2 Resistencias a la compresión más frecuente de los diferentes tipos de rocas.
RCS MPa -25 -50
ROCAS METAMORFICAS
ROCAS SEDIMENTARIAS N O B R A C
S A L L I C R A
-100 -150 -200 -250 -300 -350
S A G R S A A M R R A Z I P
S A I M O L O D S A Z I L A C
S A L L I C R A
S A C S I N E R A S A T I C R A U C
L A N R E D E P
S A R R A Z I P
S A T I C R A U C
ROCAS IGNEAS
S A T I S E D N A S A C S I N E R A S E S I E N
S A T I S E D N A
S A T I R E L O D
-400
Figura 2-5 Relación entre espaciamiento de juntas. Entre la resistencia de la roca
Taller Minero I
5
Tabla 2-3 Clasificación de los tipos de rocas.
Grupo Genético
Sedimentarias Estratificada Detrítica
Estructura Tamaño de grano (mm) 60
Granular y gruesa
Los granos son fragmentos. s a ci ti
Granos redondos: Conglomerados.
Granular gruesa
2
d R
Granos Angulosos: Brecha. Arenisca: Los granos son fundamentalmente fragmentos minerales Arenisca Cuarcitica: 95% de cuarzo, poros vacíos o cementados Arcosa: 75% de cuarzo, hasta el 23% feldespato, poros vacíos o cementados. Grauvaca: 73% de cuarzo, 15% matriz detrítica fina, fragmentos de feldespato y rocas. Fangolita s a s o n er A
Granular fina
Calcarenita l
zi
a a C
o s s s ci
0.002
Pizarra: Fangolita fisible.
a
Granular muy fina
Calcirudita
u
Granular media 0.06
50% de granos son de carbonatos
Granos de cuarzo, feldespato y minerales arcillosos
Textura
a itt i
lol rc
ul
Calcilutita
Limolita: 50% de partículas de grano fino.
A
Argilita: 50% de partículas de grano muy fino. Vítrea
Taller Minero I
CAPITULO 3.
6
EQUIPOS DE PERFORACIÓN
El yacimiento a explotar es Cielo Abierto, por ende se necesitará equipos de perforación tanto para la producción de pozos como para el precorte, por lo que será de vital importancia identificar los diámetros de perforación para ambas operaciones, como también considerar la altura de banco. Según el manual de perforación y voladuras, es posible obtener el diámetro de la perforación de pozos y precorte mediante la resistencia a la compresión del macizo rocoso. En nuestro caso se puede observar que el precorte tendrá un diámetro de 6’’ y se realizará con un equipo DTH, mientras que la producción tendrá un diámetro de 9’’ con un equipo rotativo con tricono. La figura
1-2 muestra los campos de aplicación de los métodos de perforación en función de la resistencia de las rocas y diámetros de los barrenos.
CAPITULO 3.
EQUIPOS DE PERFORACIÓN
El yacimiento a explotar es Cielo Abierto, por ende se necesitará equipos de perforación tanto para la producción de pozos como para el precorte, por lo que será de vital importancia identificar los diámetros de perforación para ambas operaciones, como también considerar la altura de banco. Según el manual de perforación y voladuras, es posible obtener el diámetro de la perforación de pozos y precorte mediante la resistencia a la compresión del macizo rocoso. En nuestro caso se puede observar que el precorte tendrá un diámetro de 6’’ y se realizará con un equipo DTH, mientras que la producción tendrá un diámetro de 9’’ con un equipo rotativo con tricono. La figura
1-2 muestra los campos de aplicación de los métodos de perforación en función de la resistencia de las rocas y diámetros de los barrenos.
Figura 3-1 Campos de aplicación de perforaciones en función de la resistencia de las rocas y diámetros de los barrenos.
La elección de los equipo de precorte y producción están dado por el diámetro del barreno a utilizar, correspondiente a la figura 3-1, como también el mecanismo de perforación, es decir, DTH para el precorte y rotopercutiva con tricono para producción.
Taller Minero I
7
3.1
EQUIPO DE PRECORTE
Descripción: Posee una automatización de vanguardia con lo cual la productividad del operador se incrementa y su negocio se beneficiará de su inteligencia adicional. Con el sistema de navegación de agujeros de Atlas Copco (HNS), la planificación y el control se mejoran enormemente. Y debido a que todo el ciclo de perforación está automatizado, los tiempos de perforación se maximizan y la vida de los consumibles se alarga. Especificaciones: Área de aplicación principal
Minería
Método de perforación
Down-the-hole
Diámetro del barreno
110 mm - 203 mm
Familia de productos
SmartROC
Cabina
Yes
Tamaño del martillo/martillo en fondo Cabeza de rotación Profundidad máxima de barreno
4" ; 5" ; 6" DHR6 H 45 ; DHR6 H 56 ; DHR6 H 68 ; DHR6 H 78 55,5 m
Motor
403 kW
Capacidad de aire (FAD)
470 l/s (995 cfm) @30 bar Product variations apply. See brochure
Nota
for more information.
Proveedor: Atlas Copco
Modelo: Smart ROC D65
N° de equipos:
Rotación: 1800 rpm
Pull down: 61.560 lb
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3.2
EQUIPO DE PRODUCCIÓN
Descripción: con una capacidad de 75.000 lb. El Pit Viper 271 puede agregar productividad a sus operaciones mineras. Ésta puede perforar pozos de 55 pies en un solo paso. Mayores eficiencias de perforación (hasta el 25% en material blando), eliminando el tiempo de cambio o reposición y permitir más tiempo de perforación. Su eficiencia es mayor, eliminando cambios de varilla, reduciendo errores operativos. Especificaciones: Especificaciones técnicas
Imperial
Series de productos
Serie Pit Viper
Método de perforación
Rotativa y martillo en fondo – Single Pass
Diámetro del barreno
6,75 - 10,62 inch
Empuje hidráulico
70000 lbf
Tracción hidráulica
35000 lbf
Peso sobre la broca
75000 lb
Profundidad en una pasada
55 ft
Profundidad máxima de barreno
105 ft
Peso estimado
185000 lb
Proveedor: Atlas Copco
Modelo: Pit Viper 271
N° de equipos:
Rotación (rpm): 0-1800
Pulldown: 70.000 lb
Taller Minero I
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CAPITULO 4. 4.1
CALCULOS EQUIPOS
VELOCIDAD DE PERFORACIÓN
Para obtener la velocidad de perforación del equipo, es necesario obtener su empuje límite y la velocidad de penetraciones, por ello que se considerarán las siguientes formulas: 4.1.1 Empujes
∴
=28,5∗∗ = 2∗ =0,85∗ = ó = Sea Rc =120 (Mpa) ;
Emin (lb) Emax (lb)
4.1.2 Pull Down (w)
;
Precorte 20.520 41.040
Producción 30.780 61.560
= = 2
∴ Pull down (lb)
Taller Minero I
= 6" ó = 9’’
Precorte
Producción
30.780
46.170
10
4.1.3 Velocidad de penetración
1000 ℎ =61−28log1000 ∗ ∗ 300 ∗0,3048 = ó W=65%∗peso equipo = ó
∴
Sea Sc = 17409,36 (psi) ;
= 6" ó = 9’’ ;
Velocidad penetración (
4.1.4 Velocidad de perforación
∴
Precorte
Producción
37,465
24,977
ℎ= 2∗ , ℎ
Velocidad media perforada (
Taller Minero I
; w =120.372,252 lb; rpm = 70
Precorte
Producción
21,08
16,19
11
4.2
CALCULO INDICE DE PERFORACIÓN (IP)
∗ = ∗∗ ∗ ρ = ∗ 4.2.1 Burden (B)
∴
)1,5)∗ =0,012∗(2ρ ( ρ ρ =0,77 = 228,6 ρ =2,6
Sea
;
Burden (m) =5,74
4.2.2 Espaciamiento (S)
∴ 4.2.3 Taco (T)
∴ 4.2.4 Pasadura (J)
∴ Finalmente
Taller Minero I
;
≈
6
=1,3 Espaciamiento (m) = 7,8
≈
8
=0,7 Taco (m) = 4,2
= 0,3 Pasadura (m) = 1,8(m)
=113,454 12
4.3
RENDIMIENTOS Y NÚMERO DE EQUIPOS
Para obtener los rendiminetos y números de los equipos a utilizar, es necesario conocer la necesidad de perforación. 4.3.1 Necesidad de perforación
ñ ó ñ = ∴ Sea producción anual =72.000.000 ñ ; Toneladas por metro =113,455 ó ñ =634612,84 4.3.2 Rendimiento perforadoras
ñ = ∗ ∗° ∗í ñ ∴ = 37,465 ℎ ; ó = 24,977 ℎ ; Sea
= 11 ℎ;° = 2; í ñ = 360 í
Rendimiento
ñ
Precorte
Producción
296.722,8
197.817,84
4.3.3 Número de equipos
∴
ó ° = Precorte
N° equipos
Taller Minero I
2,1≈ 2
Producción
3,2 ≈3
13
4.4
CALCULO BARRIDO Y CAUDAL
4.4.1 Velocidad mínima ascensional
ρ ∗, =9,55∗ ρ+
4.4.2 Caudal mínimo
Taller Minero I
∗ − ∗60 = 1,27 = =
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CAPITULO 5.
CONCLUSIÓN
La información recientemente buscada sintetizada y plasmada en este informe da a conocer ámbitos específicos de las labores mineras y dan la guía necesaria y completa de las matrices a las cuales hay que acudir para elegir el correcto método de explotación y al mismo tiempo elegir los equipos que puedan satisfacer este método, es necesario comprender además comprender las características de cada equipo por lo que también se dieron a conocer las propiedades técnic as principales de determinados equipos para que estos sirvan de guía a la hora de realizar perforaciones además de esto, se dieron a conocer características que deben ser revisadas a la hora de penetrar en un macizó rocoso ya que la roca posee propiedades que tienen la intención de evitar una perforación y estas son necesarias para tenerlas en cuenta para una buena perforación, por lo demás como información relevante se dan a conocer insumos asociados a la perforación como lo son elementos esenciales como lo son el combustible, agua, energía eléctrica, aire comprimido, etc. ya que sin estos elementos presentes sería imposible realizar la operación unitaria de perforación tanto en rajo abierto como en subterránea, es posible también apreciar la guía que se creó con el fin de determinar una buena elección de los aceros de perforación y accesorios de perforación tanto en una mina a rajo abierto como subterránea, y por supuesto todas estas matrices de elección son solamente el principio ya que es necesario conocer características principales de los explosivos para también realizar una elección optima que satisfaga la necesidad de detonación que se busca y para esto el informe conlleva una descripción detallada de las propiedades de explosivos ANFO, hidrogeles, emulsiones y dinamitas, además de esto muestra una serie de explosivos en el mercado correspondiente a cada una de estas gamas, es también menester el conocer los sistemas de iniciación de explosivos ya que si no son comprendidos el éxito de la detonación se puede ver afectado por lo que también se dan a conocer los sistemas más convencionales de detonación y se describen sus funciones principales.
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15
En cuanto a los explosivos se puede decir que el tener criterios de selección es vital para reducir costos y al mismo tiempo tener el explosivo necesario para el tipo de roca a fragmentar, por lo que en definitiva tener un análisis de los costos que intervienen en la labor minera para así tener un balance ya sea mensual o anual de los ingresos para así ser comparado con las inversiones, y como la tronadura es uno de los puntos más importantes a tratar en este informe, se dieron a conocer los costos asociados a los explosivos y sus accesorios mostrando una tabla con sus respectivos valores en el mercado, estar apercibido de los reglamentos establecidos de seguridad es una variable que no se debe dejar al azar ya que los accidentes por falta de protocolos de seguridad son muy recurrentes por lo que se dio a conocer los reglamentos vigentes en cuanto a la perforación y manipulación de explosivos, y al mismo tiempo se muestra la gente calificada que debe estar en terreno para estas operaciones y también algunas empresas que prestan este tipo de servicios. Para finalizar se prestó a disposición un análisis de los parámetros necesarios para realizar mantenciones a los equipos y así no tener problemas en pleno funcionamiento de estos mismos por lo que si se sintetiza en carácter general una buena retrospectiva del proceso de perforación y tronadura ayudara a tener en pleno control esta variable.
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CAPITULO 6.
BIBLIOGRAFÍA
Manual de Explosivos. Alejandro Gutiérrez Vergara. Manual de perforación y voladura de rocas Carlos López Jimeno, Emilio López Jimeno y Pilar García Bermúdez D.S. N° 40 (1969) Reglamento sobre prevención de riesgos profesionales. Gobierno de Chile. D.S. N°132. (2004) Reglamento de Seguridad Minera. Ministerio de Minería. Ley N° 17.798 (1972) Control de Armas y Explosivos Ministerio de Defensa Nacional Codelco Educa – Técnicos y Universitarios www.Codelcoeduca.cl https://www.ugr.es/~agcasco/msecgeol/secciones/petro/pet_sed.htm
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