“AÑO DE LA INTEGRACIÓN NACIONAL Y EL RECONOCIMIENTO DE NUESTRA DIVERSIDAD”
INFORME TÉCNICO Cajamarca, 13 de febrero de 2012 INFORME Nº 02 – 2011 – MYSRL – CAJAMARCA AL
:
Ing. Marco Antonio Jauregui Vargas Superintendente de Operaciones de Minera
Yanacocha SRL DE
: Marlon Jonathan Trigoso Marin Practicante de Ingeniería de Minas de la UAP –
Cajamarca ASUNTO Perforación
:
Comunica actividades realizadas en el área de
REFERENCIA
:
LA QUE SE INDICA
Tengo el agrado de dirigirme a Ud. En primer lugar para hacerle llegar mi más cordial saludo y de igual forma indicarle que en conformidad con el cronograma asignado por su despacho vengo realizando prácticas en el área de Perforación y Voladura las cuales están programadas hasta el día 15 de febrero del presente año, de igual manera le hago saber que mi responsable el Ing. Edwin Briceño viene realizando todas las coordinaciones necesarias con mi persona, a fin de facilitarme la información necesaria para mi desarrollo profesional, de la misma forma hago saber a usted que el Ing. Luis Diaz , persona a la cual se me designó en el transcurso de mi estancia en la mencionada área en el transcurso de la semana del 6 al 8 del presente mes, me ha facilitado los espacios correspondientes además de su asesoría en campo, como la descripción del trabajo que se desempeña en función a lo que se solicita, además me hizo entrega de bibliografía a fin de mejorar mis aspectos teóricos los cuales fue evaluando día a día. Las actividades iniciaron a las 8 horas 0 minutos hasta las 12 horas 30 minutos con un espacio de 15 minutos para el refrigerio, retomando las actividades a las 12 horas 45 minutos hasta las 4 horas 0 minutos.
Es todo cuanto tengo que informar a Ud. en honor a la verdad.
-----------------------------------------Marlon
Jonathan Trigoso Marín
Practica nte de Ing. De Minas - UAP
TABLA DE CONTENIDO Pág.
Introducción Antecedentes
03 04
Formulación del Problema
05
Objetivos de la Investigación
05
Objetivo General Objetivos Específicos Justificación
06
Marco Teórico Desarrollo
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Conclusiones
11
2
Referencias Bibliográficas
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INTRODUCCIÓN El presente informe técnico se ha elaborado con la finalidad de dar a conocer los trabajos sobre voladura que se realizan en las zonas de La Quinua (El Tapado, El tapado Oeste); para de esta manera tener el conocimiento de alguna problemática, y de esta forma plantear alguna alternativa de solución ante la misma, permitiéndonos poner en práctica la teoría adquirida. Una vez analizada la influencia de las propiedades de las rocas en la fragmentación, los criterios de selección de los explosivos, la incidencia de cada variable de diseño de las voladuras. Y sus efectos sobre los resultados obtenidos. Queda pues, determinar la disposición geométrica de los barrenos, las cargas de explosivo, la secuencia de encendido y los tiempos de retardo, que constituyen los principales problemas en la práctica de las voladuras. La expansión de la minería a cielo abierto y la evolución de los equipos de perforación han hecho de las voladuras en banco el método más popular de arranque de rocas con explosivos, y que incluso se haya adaptado e introducido en algunas explotaciones y obras subterráneas. Minera Yanacocha es también productora de emulsión la cual se fabrica en función a parámetros como la Velocidad de Detonación, Potencia absoluta en peso, Potencia relativa, Potencia en volumen, 3
Resistencia al agua y Diámetro crítico, teniendo como EXPLOSIVO patrón al ANFO.
2.- ANTECEDENTES En minería a Cielo abierto (Open Pit), existen aplicaciones diversas de voladura, las cuáles se utilizan en diversos casos como los siguientes: a) Voladuras
en banco convencionales. fragmentación y esponjamiento de la roca.
Se
persigue
la
máxima
b) Voladuras para producción de escollera. Se busca la obtención de
fragmentos gruesos de roca. c) Voladuras de máximo desplazamiento. Se pretende proyectar un gran
volumen de roca a un lugar determinado por la acción de los explosivos. d) Voladuras para excavación de carreteras y autopistas. Se caracterizan
por los condicionantes que imponen el trazado de la obra y el perfil del terreno. e) Voladuras en zanjas y rampas. Son obras lineales donde por la estrechez
y forma de las excavaciones el confinamiento de las cargas es elevado. f) Voladuras para nivelaciones y cimentaciones. Son por lo general
trabajos de reducida extensión y profundidad. g) Pre voladuras. Se intenta aumentar la fracturación natural de los macizos
rocosos sin apenas desplazar la roca. Otro Factor a tomar en cuenta es la Distribución de Carga En las grandes explotaciones a cielo abierto se ha venido utilizando de forma regular el ANFO como carga única, debido a las siguientes ventajas: - Bajo coste - Elevada Energía de Burbuja - Seguridad - Facilidad de mecanizar la carga, etc. El empleo de los hidrogeles se ha visto limitado a los casos en que no era posible la utilización del ANFO, como por ejemplo cuando los barrenos
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alojaban agua en su interior, o simplemente cuando los cartuchos colocados en el fondo actuaban de iniciadores o cebos del resto de la columna de explosivo.
3.- PROBLEMA DE INVESTIGACIÓN: 3.1. Problema Principal: ¿Qué factores intervienen en la eficiencia de una voladura? 3.2. Problemas Secundarios:
Factores Geológicos Factores Geotécnicos Elección de Explosivo Velocidad de Detonación
4.- FORMULACIÓN DEL PROBLEMA: ¿Por qué es importante determinar los factores que intervienen en la Eficiencia de una voladura? 5.- OBJETIVOS DE LA INVESTIGACIÓN: 5.2.-OBJETIVO GENERAL: Interpretar los factores que intervienen eficiencia de una voladura.
en la
5.1.-OBJETIVOS ESPECÍFICOS:
Interpretar los conceptos sobre Voladura de rocas. Determinar la importancia de las voladuras de Máximo desplazamiento Determinar las variables del diseño de una voladura.
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6.- JUSTIFICACIÓN: El presente informe está elaborado con la finalidad de analizar las posibles causas que afectan a la voladura de rocas y la importancia de la misma para las futuras labores programadas, a la vez depende de su utilización el control de las posibles fallas geotécnicas o labores como pozos o collarines los cuáles pueden verse afectados por las ondas producidas por la ejecución de las mismas.
7.- MARCO TEÓRICO: Acoplamiento. Se refiere al grado de contacto entre el explosivo en un pozo y la roca que lo rodea. Cuando el diámetro del explosivo es menor que el del pozo, se dice que la carga está desacoplada, y la razón de desacople definido como la relación entre el volumen de la carga al volumen del pozo. Burden y burden efectivo. El burden de un pozo se refiere a la dimensión lineal entre el pozo y la cara libre y se mide perpendicular a la dirección de la línea de pozos que constituyen una fila (figura 1.2). El término burden generalmente se refiere al burden perforado, y la dimensión lineal se hace a la cara libre existente del banco. El término burden efectivo se refiere a la dimensión lineal entre el pozo y la posición de la cara libre más cercana al tiempo de la detonación del pozo Campo cercano. Término que describe nivel de vibraciones cercano a una columna larga de explosivos. Generalmente, cuando se mide tan cerca, como aproximadamente 5 longitudes de la carga de una columna de explosivo, los niveles de vibración es llamado de campo cercano, y requiere la aplicación de ecuaciones complejas para la predicción. Cohesión. La cohesión de una diaclasa es el esfuerzo de corte requerido para causar el deslizamiento de bloques en cualquier lado de la diaclasa a esfuerzo normal cero, y refleja por lo tanto, la rugosidad de la superficie de la diaclasa. Concentración de carga lineal. La concentración de explosivo, medida en kg/m, a lo largo de un pozo de tronadura. El término puede ser independiente de diámetro del pozo Cristalización. Se usa para referirse al proceso de crecimiento de cristales dentro de la solución acuosa de sal en una emulsión explosiva. La cristalización causa un cambio considerable a la reología y textura de una emulsión, y a su sensibilidad y su performance final. Deflagración. Los materiales del explosivo a menudo se descomponen a rapidez mucho menor que la velocidad del sonido del material sin ningún acceso a oxígeno atmosférico. Esto es una deflagración, y es propagado por la liberación del calor de reacción, y la dirección de flujo de los productos de la reacción es opuesta al de la detonación.
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Diámetro crítico. Es el diámetro mínimo mediante el cual puede detonar una carga explosiva. Agregando gas finamente disperso se reduce considerablemente el diámetro crítico de un explosivo. Este diámetro crítico puede ser bastante grande (aprox. 125 mm) para muchas emulsiones y acuageles a granel. Espaciamiento y espaciamiento efectivo. El espaciamiento para un pozo de tronadura se refiere a la dimensión lineal entre pozos de tronadura adyacentes que forman una fila, y se mide usualmente paralelo a la cara libre. Estabilidad Se usa este término para determinar el tiempo que un producto explosivo puede permanecer en un pozo de tronadura sin que ocurra un cambio en su composición química o física, especialmente cuando se trata de emulsiones y acuageles. Algunos fabricantes lo denominan como "tiempos de residencia" para evitar pérdidas significativas de energía en la tronadura. Explosivos primarios. Son explosivos que detonan por ignición simple de medios tales como chispas, llamas, impacto, y otras fuentes primarias de calor. Se denominan así aquellos que contienen los detonadores, cordón detonante e iniciadores. Explosivos secundarios son aquellos en que la detonación es iniciada por impacto de la detonación de un explosivo inicial (primario). Esta reacción se presenta en todos los explosivo usados en tronadura de rocas. Factor de carga. Mediante este término se describe la cantidad de explosivo usado para romper un volumen o peso unitario de roca. Razón de rigidez. Es un término que describe la influencia de la geometría del disparo en el estado de confinamiento de una columna de explosivo, y se toma como la razón entre la altura del banco y el burden. La detonación es la fase inicial de un proceso de fragmentación (fig. 2.1), en la cual los ingredientes básicos de un explosivo (combustible y comburente), se convierten inmediatamente en gases de altas presiones y temperaturas. Cercana a una reacción nuclear, la detonación es la reacción química más rápida que se conoce. Para explosivos comerciales, las presiones detrás del frente de detonación son del orden de 2000 Mpa (20 Kbares) a 27500 MPa (275 Kbares). Esta presión, conocida como la presión de detonación depende principalmente de la densidad y VOD del explosivo. Impedancia. La impedancia de un explosivo es el producto de su densidad y velocidad de detonación. Idealmente los explosivos deben tener la misma impedancia que la roca (impedancia de la roca es el producto de la onda P y densidad) que se va a fragmentar, para efectuar la máxima transferencia de energía desde el pozo de tronadura a la masa rocosa.
8.- DESARROLLO: 7
En la semana del 6 al 8 de febrero del presente, fui participe de una prueba que realizamos en campo con el objetivo de tener un parámetro adecuado para nuestra emulsión a la cual se le agregó nitrito de sodio la cual debe alcanzar una densidad de 1.70, empleando en el Tapado un ANFO 46 debido al material húmedo, en el cuál encontramos una roca del tipo sílice masiva para lo cual empleamos una carga distribuida colocando 2 m de explosivo, 5.5 m de taco, 2 m de explosivo y finalmente 2 metros de taco lo que hace una longitud total de 15 m con un diámetro de 10 5/8, para posteriormente de acuerdo al trazo de la malla de producción podamos determinar el tipo de amarre, y los tiempos de retardo, controlados por un Logger cuando la misma es accionada por un sistema eléctrico. En función de las especificaciones técnicas del ANFO, sugerí que la razón de rigidez debía ser más elevada, es decir a razón de 3, ya que tenemos un ANFO q detona en un rango de 3800 – 4450 mts/seg, con una energía de 10 cal/gr, un RWS de 100 %, un ABS de 710 cal/cc, y un díametro crítico de 1.5, a su vez tenemos que, la relación de rigidez es la tercera parte de la altura del banco, para nuestro caso en la Quinua tenemos una altura de 12 m lo cual haría que empleemos un burden de 4 m, lo que reduciría la malla haciéndonos incurrir en un alza de costos pero a la vez, generaría un buen índice de rigidez creando una columna más sólida. Sin embargo deben tenerse en cuenta otros factores, para la realización del diseño de voladuras tales como: - Diámetro de Perforación Existe una tendencia lógica hacia los diámetros de gran tamaño, ya que para una misma producción, siempre que los ritmos lo aconsejen, los menores costes se obtienen con los mayores diámetros, siendo frecuente en las grandes minas a cielo abierto barrenos de 230 a 380 mm. No obstante, en las VMD hay que tener en cuenta que las columnas de retacado (T) son proporcionales a D y que, por consiguiente, los barrenos de mayor diámetro presentan grandes áreas en la parte superior iguales a T x S- en las que la roca está anclada al macizo rocoso. -Inclinación La componente principal del movimiento de las rocas es perpendicular al eje de los barrenos, por lo que cuando éstos se inclinan el material se proyecta hacia arriba y hacia adelante. PORCENTAJE (%) PESO DE BLOQUE (kg) RC < 100 MPa RC> 100 Mpa > 3000 30 50 1000 - 3000 20 25 50 - 200 25 15 Finos 25 10 En teoría, el desplazamiento horizontal es máximo cuando el ángulo de los barrenos es de 45°, pero en la práctica lo habitual es utilizar inclinaciones no superiores a los 30°. Esto es debido a las características de los equipos de perforación, que en algunos casos incluso aconsejan la perforación vertical, como sucede con los grandes equipos rotativos con rocas duras.
-Esquemas Los esquemas de barrenos pueden ser cuadrados o rectangulares y al tresbolillo, siendo éstos últimos los más adecuados. Si, en el instante de movimiento inicial de la superficie,
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la presión del gas en la grieta entre barrenos no disminuye rápidamente, la roca situada enfrente de los barrenos se someterá a la máxima fuerza de empuje hacia adelante. Las grietas entre barrenos deben desarrollarse completamente, y actuar en ellas los gases antes de que la roca comience su movimiento. -Burden y Espaciamiento La relación Espaciamiento/Piedra «S/8» es el parámetro más importante de las voladuras, debiendo ser tal que los gases de explosión de cada carga ejerzan su empuje hacia adelante en la mayor área posible del plano que configuran los barrenos de cada fila. Si «S» es muy grande los gases escapan a la atmósfera antes de que penetren completamente en las grietas formadas entre los barrenos. Estas grietas son las primeras que deben desarrollarse y ser presurizadas antes de que lo sean las grietas radiales que se dirigen hacia el frente. -Sobreperforación En minas de carbón a cielo. Abierto, donde existe una estratificación marcada, la sobreperfaración es nula a Tiene un valar negativa. Las valares positivas, es decir atravesando. El mineral, ocasionan la pulverización del carbón y las pérdidas subsiguientes de parte de éste en las operaciones de limpieza y extracción. Las extremas de las cargas de explosivo suelen dejarse a una distancia equivalente a 4 a 60. En otros yacimientos, para conseguir una rotura buena a nivel del pisa y permitir adecuadamente el desplazamiento de la raca hacia el frente, es necesaria una sobreperfaración can una longitud mínima de 8 O. -Retacado La longitud de retacada que se recomienda es inferior a la habitual en otro tipo de voladuras. La razón estriba en que en la parte alta del banca la raca se comparta cama si estuviera anclada en una superficie igual a T x S, para la que si se quiere disminuir ese área sólo. Es pasible actuar sobre T, hasta un límite, pues las gases deben estar confinadas el tiempo suficiente para impulsar las fragmentas de roca. -Forma de la voladura La relación Longitud/Anchura de la voladura debe ser la máxima posible, ya que en caso contrario las fuerzas de cizallamiento laterales pueden restringir el movimiento hacia adelante de la raca.
-Altura de banco Esta variable suele definirse teniendo operativas; de seguridad.
en cuenta factores geológicos, condiciones
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En las VMO interesa alturas de banca altas, pues: - La altura aumenta la trayectoria de la raca. - Los efectos de anclaje a desgarre en la zona de retacada y pie del banca san relativamente menares. - Las bancas altas tienen una mayar preparación del frente en tensión debida a la ausencia de fuerzas laterales, y el empuje de la voladura se ve favorecida. -Tipo de Explosivo Como consecuencia del incremento del consumo específico es necesario maximizar el empleo de explosivos baratos como el ANFO. Estos productos al tener una alta relación EB/ET proporcionan un considerable desplazamiento de la roca por unidad de energía disponible. En ocasiones, en barrenos de gran diámetro, se han utilizado mezclas de ANFO con polietileno, pues proporcionan más energía para proyectar determinados tipos de roca. 9.-CONCLUSIONES:
Se determinó que la eficiencia de una voladura está regida a varios parámetros los cuáles deben estudiarse minuciosamente con el fin de garantizar un buen disparo para no generar deslizamientos o activaciones de las fallas geotécnicas.
10.- REFERENCIAS BIBLIOGRAFICAS: 1. Agentes y Productos Explosivos Modernos: Posibilidades de Fallas y sus Causas; R. Navarro;
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Industrias Químicas Du Pont S.A.; 1970. 2. Ash, R. L., The design of blasting round, Surface mining, AIME, 1968. 3. Atlas Copco, Manual Atlas Copco, 4ª. Edición, 1984 4. Bulow, B., Blasting to reduce ore dilution – Are you kidding?, BAI, 2000. 5. Calder, P., Pit Slope Manual, Chapter 7, Perimeter Blasting, Canadian Centre for Mineral and Energy Technology (CANMET), January 1982, page 59 6. Catálogos técnicos de Dyno Nobel 7. Catálogos técnicos de DENASA 8. Chiappetta, F., Explosive and Rock Blasting, Atlas Powder Manual, 1987. 9. Chiappetta, F., Presplitting Techniques and field Control, 1992 10. CROSBY, W., “ Drilling and Blasting in open pits and quarries “ 11. Dupont Blaster Handbook, 16th Edition, 1980. 12. Enaex S.A.; Informe Experimental: Pruebas en Terrenos Piritosos con Agentes de Tronadura; 11. Ahumada, S. Wong; Laboratorio de I&D; 1988. 13. Enaex S.A.; Informe Experimental: Reactividad de Mineral de Los Bronces y Explosivo en Base a Nitrato de Amonio; Laboratorio I&D; 1997. 14. Enaex S.A.; Reactividad de Explosivos en base a Nitrato de Amonio con Minerales que contienen Pirita; 11.P. Orlandi; 1979.
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