105
INTERCADECONSULTANCY & TRAINING
www.intercade.org
VARIABLES DE DISEOLas mas importantes entre otras, son las siguientes:
El peso de la MEC, el espaciamiento entre los taladros y laubicacin del tapn.
L f l i t ti l l t i bl t l
209
La formulacin matemtica para calcular estas variables esta en plenoproceso de desarrollo, pero la mayora de investigadores esta deacuerdo en lo siguiente:
Carga explosiva/taladro del pre-corte = (0.08-0.12) lbs. x reasuperficial del pre-corte
El espaciamiento entre los taladros en la lnea del pre-corte =(1 7 2 0) x dimetro del taladro en pulgadas para obtener el
P h.D Carlos Agreda - [email protected] - Consultor Intercade
(1.7-2.0) x dimetro del taladro en pulgadas, para obtener elespaciamiento en pies.
El taco en los taladros del pre-corte = (1.0 1.2) dimetro deltaladro en pulgadas para obtener el taco en pies.
VENTAJAS
Las principales ventajas, son las siguientes:
Se emplea menor cantidad de MEC.
210
Se obtiene una mejor estabilidad de las paredesfinales de la excavacin.
Se obtiene un menor costo de perforacin, esto sedebe a que el espaciamiento entre los taladros queconforman la lnea del pre-corte, es mayor que el quese usa cuando se aplica otras tcnicas de la voladura
P h.D Carlos Agreda - [email protected] - Consultor Intercade
se usa cuando se aplica otras tcnicas de la voladuracontrolada.
106
INTERCADECONSULTANCY & TRAINING
www.intercade.org
Para la perforacin de los taladros, no se necesita una
perforadora adicional ya que se usa la misma perforadora
211
que se emplea para perforar los taladros de produccin.
Se obtiene paredes finales mas lisas y de mejor acabado.
En general usando esta tcnica se obtendr un mejor
costo en $/M2, de pared o superficie final requerida.
P h.D Carlos Agreda - [email protected] - Consultor Intercade
DESVENTAJAS
Las desventajas, son las siguientes:
Es necesario contar con personal bien entrenado y
212
p ycapacitado para efectuar el carguo de los taladros enforma adecuada, ya que prcticamente de estodepender los resultados a obtenerse.
El diseo de carga debe ser efectuado por personalcalificado y con amplia experiencia de campo por que
P h.D Carlos Agreda - [email protected] - Consultor Intercade
calificado y con amplia experiencia de campo, por quelos resultados a obtenerse estarn en funcin deldiseo.
107
INTERCADECONSULTANCY & TRAINING
www.intercade.org
COSTO DE VOLADURA DE PRE-CORTE
PROBLEMA DE APLICACION:
ST 4
S=4 m=9 7/8
213
10 m
ST= 4m
P h.D Carlos Agreda - [email protected] - Consultor Intercade
a. Costo de perforacin
Dc = 10.00 $/mDeterminado anteriormente
214
b. Densidad de carga explosiva
Dimetro de los taladrosBH = 9 7/8C t i f i h d t i d l d id d d
P h.D Carlos Agreda - [email protected] - Consultor Intercade
Con esta informacin se ha determinado la densidad de carga :L.D = 45 kgs de explosivo
L.D = 45 kgs/m
108
INTERCADECONSULTANCY & TRAINING
www.intercade.org
Explosivo a usarse AN/FO; cuyo precio aproximado 800 $/Tm.
0.8 $/kg.
215
Como se sabe, los taladros delpre-corte no llevan sobreperforacin; por lo tanto, serncargados como se muestra en elgrafico siguiente:
ST =4m
ST2
E2
E3
BH = 10m
P h.D Carlos Agreda - [email protected] - Consultor Intercade
ST1
E1Altura de carga:BH ST =CHH = 10m 4m = 6m
Por otro lado, los taladros del pre-corte usan cargas desacopladasy/o espaciadas, y generalmente la carga explosiva es el 40% de lacarga explosiva de los taladros de produccin dependiendo del tipode roca.Luego se tendr que, la carga explosiva para los taladros del pre-corte ser: 45 kgs/m x 0.40 = 18 kgs/m
216
US$Costo de voladura B. C. = 18 kg/m x 0.80 $/kg x 10m/tal = 144Costo de perforacin D.C = 10$/m x 10m = 100.00Booster 3 unit x 3$/unit = 9.00F l (11 (3 5 $3 0) 9 75
P h.D Carlos Agreda - [email protected] - Consultor Intercade
Fanel (11m (3.5m =$3.0) = 9.75Costo de perforacin y voladura DB= = 262.75$/tal.
109
INTERCADECONSULTANCY & TRAINING
www.intercade.org
TALLER N 2: COSTO DE VOLADURA DE UNA MINA DE LA GRAN MINERIA VS. UNA MINA DE LA
MEDIANA MINERIAEsta comparacin no es muy exacta; por que para obtener estoscostos intervienen muchas variables aleatorias que ya han sido
i d t i t d i f
217
mencionadas anteriormente; pero se puede mencionar en formaaproximada lo siguiente:
Vs.
P h.D Carlos Agreda - [email protected] - Consultor Intercade
Vs.
IV. COSTO DE PERFORACION Y VOLADURA Y SU IMPACTO EN EL COSTO TOTAL DE CHANCADO Y
MOLIENDA EN UNA MINA SUPERFICIAL
Introduccin
218
La fragmentacin obtenida como resultado de una voladura derocas tiene un impacto preponderante en el consumo de energa; ypor lo tanto, en los costos de minado y molienda en cualquieroperacin minera a tajo abierto.Lo dicho anteriormente ha sido demostrado por variosinvestigadores a nivel mundial.En esta parte del curso se tratara de explicar muy brevemente el
P h.D Carlos Agreda - [email protected] - Consultor Intercade
En esta parte del curso se tratara de explicar muy brevemente elgran impacto que tiene la fragmentacin producida por unavoladura para optimizar el chancado primario y la molienda, y asobtener una reduccin en el consumo de energa.
110
INTERCADECONSULTANCY & TRAINING
www.intercade.org
Drill & Blast Method Hammering Method
P h.D Carlos Agreda - [email protected] - Consultor Intercade
TALLER N 3: COSTO DE PERFORACIN Y VOLADURA Y SU IMPACTO EN EL COSTO
TOTAL DE MINADO DE UNA MINA SUPERFICIAL
En primer l gar se debe anali ar el cons mo de energa en
220
En primer lugar se debe analizar el consumo de energa enchancado primario y molienda.
Se sabe que el consumo de energa para llevar a cabo lasoperaciones anteriormente mencionadas es considerable, como semuestra en la siguiente tabla, donde se puede observar los clculosde la energa consumida y sus costos respectivos por operacinminera unitaria
P h.D Carlos Agreda - [email protected] - Consultor Intercade
minera unitaria.
111
INTERCADECONSULTANCY & TRAINING
www.intercade.org
Operacin Feed Size(cm)
Product size(cm)
Work imput(Kwh/Tm.
Energy cost($/Tm)
TABLA I
221
Explosivo 40 0.24 0.087Chancadoprimario
40 10.2 0.23 0.016
Chancadosecundario
10.2 1.91 0.61 0.043
molienda 1 91 0 0053 19 35 1 35
P h.D Carlos Agreda - [email protected] - Consultor Intercade
molienda 1.91 0.0053 19.35 1.35
Total 20.43 1.50
Haciendo un anlisis de la informacin mostrada en la tabla I, sepuede apreciar que el mayor consumo de energa se lleva a caboen la molienda.Por lo tanto, se puede concluir que los cambios que se puedenhacer en la voladura para reducir los requerimientos de moliendatendr un gran impacto para ahorrar el consumo de energa.
222
Algunos datos de costos incurridos en la minera. Energa consumida a nivel mundial 2.6 x 1010 $/year Desgaste de accesorios consumidos a nivel mundial.
Costos tpicos empleados en la fragmentacin de rocas
P h.D Carlos Agreda - [email protected] - Consultor Intercade
Costos tpicos empleados en la fragmentacin de rocas Voladura 1% Chancado primario 2% Chancado secundario 20% Molienda 77%
112
INTERCADECONSULTANCY & TRAINING
www.intercade.org
Tienes que saber que tanto una simple idea como una idea genial pueden hacerte de trampoln
para crear tu idea de oro.
223
P h.D Carlos Agreda - [email protected] - Consultor Intercade
V. ANLISIS DE COSTOS PARA LA TOMA DE DECISIONES EN PERFORACION Y VOLADURA
DE ROCAS
Invertir:$/Tm. Invertir$/Kwhrli d
224
P&V molienda
P h.D Carlos Agreda - [email protected] - Consultor Intercade
113
INTERCADECONSULTANCY & TRAINING
www.intercade.org
DECISION TECNICOECONOMICA ?
Inversin en
InversinenPersonal
Capacitadoycalificado
225
Inversinenoperaciones(P&V)
ReduccinencostosenlosProcesos
metalrgicos
Valoragregado
P h.D Carlos Agreda - [email protected] - Consultor Intercade
Comercializacin
Al respecto se debe mencionar que todo proyectoy en este caso las operaciones mineras unitarias
INTRODUCCION 226
y pde perforacin y voladura deben ser analizadasdesde un punto de vista tcnico-econmico-ecolgico.
Por lo tanto, para tomar decisiones optimas yoportunas se debe hacer un anlisis muyminucioso de las tres variables anteriormente
P h.D Carlos Agreda - [email protected] - Consultor Intercade
mencionadas, es decir:
114
INTERCADECONSULTANCY & TRAINING
www.intercade.org
Anlisiseconmico
227
A li iA li i
Perforacin y voladura de rocas
P h.D Carlos Agreda - [email protected] - Consultor Intercade
Anlisisecolgico
Anlisistcnico
Si no cumplen con estas tres variables aleatorias ser imposibletomar decisiones gerenciales modernas, oportunas y sobre todooptimas.
Cmo se logra la optimizacin?
228
Cmo se logra la optimizacin?La optimizacin se obtiene usando los modelos matemticos dela investigacin de operaciones que se pueden aplicar a lasdiferentes ramas del saber humano, tales como: Programacin lineal. Programacin meta. Programacin entera. Programacin goal.
P h.D Carlos Agreda - [email protected] - Consultor Intercade
Programacin goal. Programacin dinmica, etc.
115
INTERCADECONSULTANCY & TRAINING
www.intercade.org
Los problemas de la referencia pueden ser originados por una seriede razones y/o causas, entre las cuales se pueden mencionar:
VI. PROBLEMAS DE PERFORACION Y VOLADURA QUE SE PRESENTAN EN EL PROCESO DE MINADO
229
y , p1. Tcnicas: entre estas se pueden mencionar las siguientes: Desconocimiento de las propiedades fsico-mecnicas del macizo
rocoso. Mal diseo de las mallas de perforacin y voladura. Seleccin no adecuada de las MEC para el tipo de roca donde se
va efectuar la perforacin y voladura.
P h.D Carlos Agreda - [email protected] - Consultor Intercade
va efectuar la perforacin y voladura. Personal no capacitado y entrenado (a todo nivel). Seleccin no adecuada de los diversos equipo de perforacin, y
para cargar las MEC dentro de los taladros, etc.
2. Econmicas: el ahorro mal interpretado, pensandoque se debe ahorrar en la adquisicin de los equipos yaccesorios, tanto para la perforacin como para lavoladura. Este es un gran error que cometen losencargados de tomar estas decisiones y que no
230
entienden lo importante que es esta decisineconmicamente hablando.
3. Ecolgicas: Como sonconsecuencia de lomencionado anteriormente,sino se toma una decisin
P h.D Carlos Agreda - [email protected] - Consultor Intercade
s o se to a u a dec s adecuada, oportuna u optimadecisin se depredara elambiente minero en sus tresestados naturales.
116
INTERCADECONSULTANCY & TRAINING
www.intercade.org
a. Efectos de la perforacin en los resultados de una voladura.
Los efectos de la perforacin en los resultados de una voladura sonimpactantes, ya que de estos depender la fragmentacin obteniday obviamente que si la perforacin no es la adecuada no se puede
231
y q p ppretender obtener una buena fragmentacin como resultado de lavoladura.
b. Boretracking y el efecto de la desviacin de los taladros
Los efectos de la desviacin de los taladrosson mltiples; ya que se sabe que la
P h.D Carlos Agreda - [email protected] - Consultor Intercade
son mltiples; ya que se sabe que laperforacin de los taladros debe seguir unparalelismo perfecto, de lo contrario no seobtendr una buena fragmentacin comoresultado de una voladura de rocas.
232
P h.D Carlos Agreda - [email protected] - Consultor Intercade
117
INTERCADECONSULTANCY & TRAINING
www.intercade.org
Para en cierta forma tratar de corregir este problema; en el campose usa los llamados seguidores que son dispositivos de maderaque se colocan dentro de los taladros para observar el paralelismode estos.
233
Los problemas de la referencia son mltiples, entre los cuales setiene: Eleccin no adecuada de la perforadora No se cuentan con los accesorios de la perforadora adecuados,
j l
c. Problemas mas frecuentes que se presentan en la operacinminera unitaria de perforacin.
P h.D Carlos Agreda - [email protected] - Consultor Intercade
como por ejemplo: Brocas Barrenos Reamers
CompresoraMangueraPull down
234
RPMPresin de aire
Taladros perforados con mucha desviacin Diseo de las mallas de perforacin y voladura no
adecuadoD i i t d l i d d f i i d l
P h.D Carlos Agreda - [email protected] - Consultor Intercade
Desconocimiento de las propiedades fsico-mecnicas delmacizo rocoso
Personal no calificado y entrenado, etc., etc.
118
INTERCADECONSULTANCY & TRAINING
www.intercade.org
d. La calidad de la perforacin y voladura y su impacto enlos costos.
La calidad de la perforacin y voladura es una variable muyimportante. Si la calidad de estas operaciones minerasunitarias es adecuada entonces la fragmentacin obtenida
235
unitarias es adecuada, entonces la fragmentacin obtenidatambin ser adecuada; y por lo tanto, los costos sern losrequeridos en ($/Tm) disparada.
En esta seccin lo que debeenfatizar es que la fragmentacinobtenida como resultado de la
P h.D Carlos Agreda - [email protected] - Consultor Intercade
perforacin y voladura debe seroptima; para lograr reducir los costosde estas operaciones minerasunitarias.
FACTORES QUE TIENEN UNA INFLUENCIA DETERMINANTE EN LOS RESULTADOS DE
UN DISPARO
236
MODELO
MATEMATICO
DE VOLADURA
Explosivo: Q3, P2, D1, P1, 1, AE, etc.
Geometra del disparo , B, S, H, S/D, Hc, St, Bh, etc
Proyeccin de rocas
Vibraciones
Fragmentacin requerida
Presin de aire
P h.D Carlos Agreda - [email protected] - Consultor Intercade
DE ROCASetc.
Parmetros de perforacinPR, RPM, BPM, W/, costos, etc.
Apilamiento
Gases
Polvos subsidencia, etc.
119
INTERCADECONSULTANCY & TRAINING
www.intercade.org
L i t t it t l l lt d d l
VII. INSTRUMENTOS MAS USADOS PARA MONITOREAR Y CONTROLAR LOS
RESULTADOS DE LA PERFORACION
237
Los instrumentos para monitorear y controlar los resultados de laperforacin y de esta manera reducir los costos de esta en US$/mperforado, entre otros son:
Un gauge para medir la presin del aire entregado por lacompresora.
Un micrmetro para medir los dimetros de los orificios de las
P h.D Carlos Agreda - [email protected] - Consultor Intercade
Un micrmetro para medir los dimetros de los orificios de lasbrocas que se encuentran en los conos de estas.
Un punzn para medir el ndice de voladura, etc., etc.
a. Adecuada seleccin de las perforadoras, que seestudi anteriormente.
b. Optimizacin de los equipos de perforacin, al respecto
238
p q p p pse debe mencionar que es muy difcil hablar deoptimizacin por que esto significara usar modelosmatemticos de optimizacin que en un short-coursecomo el presente no es posible tratarlo.
c Adecuada seleccin de los barrenos para la
P h.D Carlos Agreda - [email protected] - Consultor Intercade
c. Adecuada seleccin de los barrenos para laperforacin. Esta seleccin se hace al mismo tiempoque la seleccin de las perforadoras.
120
INTERCADECONSULTANCY & TRAINING
www.intercade.org
Para reducir los costos de la referencia; se debe emplear unalgoritmo, que entre otras etapas consta de lo siguiente:
VIII. INSTRUMENTOS Y MEDIDAS QUE SE DEBEN TENER EN CUENTA PARA REDUCIR LOS
COSTOS DE VOLADURA
239
algoritmo, que entre otras etapas consta de lo siguiente:
a. Control en el carguo del explosivo dentro de los taladros:este control debe ser llevado a cabo por personal muycalificado y entrenado; y se deben cumplir con todos losrequisitos exigidos por la autoridad competente.El personal encargado del carguo de las MEC dentro delos taladros debe usar la vestimenta adecuada y los
P h.D Carlos Agreda - [email protected] - Consultor Intercade
yimplementos de seguridad, lo mismo que debe usarinstrumentos adecuados, y todos estos deben ser demadera, etc.
Este carguo debe efectuarse de acuerdo al diseo decarga elaborado por el ingeniero encargado de laperforacin y voladura de la operacin minera.
b Calidad del explosivo: la calidad del explosivo es
240
b. Calidad del explosivo: la calidad del explosivo esfuncin directa de los parmetros de detonacin (P2, V2,T2) y explosin (P3, V3, T3); as por ejemplo la presin dedetonacin.
etcMECladeesIngredientVODfP
P h.D Carlos Agreda - [email protected] - Consultor Intercade
.,,,12 etcMECladeesIngredientVODfP
121
INTERCADECONSULTANCY & TRAINING
www.intercade.org
Se entiende por vibraciones un fenmeno de transmisin deenerga mediante la propagacin de un movimientoondulatorio a travs de un medio Las vibraciones son
c. Vibraciones producidas por una voladura de rocas241
ondulatorio a travs de un medio. Las vibraciones soncaracterizadas por una fuente o emisor, esto es, un generadorde vibraciones, y por un objeto o receptor de las mismas.
En el caso de las vibraciones generadas por la voladuras derocas, se trata de unas ondas que se generan en el interior de
P h.D Carlos Agreda - [email protected] - Consultor Intercade
la corteza terrestre, como consecuencia de la detonacin delexplosivo, y que se propagarn a travs del macizo rocosocircundante.
Cost
$/Tm
.
IMPACTO DE LA FRAGMENTACION EN EL COSTO DE CARGUIO, ACARREO, CHANCADO, ETC
Total cost
242
Mucking, transportand crushing cost
Drilling andbl ti t
P h.D Carlos Agreda - [email protected] - Consultor Intercade
Coarserfragmentationfiner
blasting cost
122
INTERCADECONSULTANCY & TRAINING
www.intercade.org
DIAGRAMA CONCEPTUAL, MUESTRA EL EFECTO DE LA ONDA DE CHOQUE AL PRODUCIRSE LA VOLADURA
243
ONDA TRANSVERSAL
P h.D Carlos Agreda - [email protected] - Consultor Intercade
PPVdeterminadasporlaUSBM
EN
T
244
PARTICLE VEL = dx
dx
dt
OG
DIS
PLA
CE
ME
NO DAMAGE
PLASTERCRACKING
2/SEC 4/SEC 7/SEC
MAJORDAMAGEMINOR
DAMAGE
dx
dt
P h.D Carlos Agreda - [email protected] - Consultor Intercade
LO
LOG FREQUENCY
dt
dx LINES OF CONSTANTPARTICLE VELOCITY
123
INTERCADECONSULTANCY & TRAINING
www.intercade.org
DELIMITACIONES DETERMINADAS POR LA USBM PARA LA VELOCIDAD PICO DE PARTCULA (PPV)
245
P h.D Carlos Agreda - [email protected] - Consultor Intercade
VELOCIDAD DE LA ONDA
Es importante conocer la velocidad con la que viajan lasondas producidas por la detonacin de una mezcla
246
ondas producidas por la detonacin de una mezclaexplosiva a travs de los estratos rocosos, por que deesta manera se podr incluir este valor en un modelomatemtico para tratar de obtener buenos resultadosen la fragmentacin de una voladura de rocas.
P h.D Carlos Agreda - [email protected] - Consultor Intercade
124
INTERCADECONSULTANCY & TRAINING
www.intercade.org
DIAGRAMA CONCEPTUAL: MUESTRA EL DESPLAZAMIENTO DE LAS ONDAS
247
P h.D Carlos Agreda - [email protected] - Consultor Intercade
Punto donde se mide el desplazamiento
Formula para calcular la velocidad de las ondasLongitudinales.
2/13/4 P GKV
248
RPV
Formula para calcular la velocidad de las ondasTransversales
2/1
P h.D Carlos Agreda - [email protected] - Consultor Intercade
RS
GV
125
INTERCADECONSULTANCY & TRAINING
www.intercade.org
Mdulo de Young Dinmico (Ed):
432
22
P
SPRd V
VVE
249
Coeficiente Poisson Dinmico.
12SV
12 22P
VV
P h.D Carlos Agreda - [email protected] - Consultor Intercade
1
12
2
2
S
P
S
VVV
Para rocas gneas = 0.25
Rocas sedimentarias = 0.33
Mdulo de Rigidez Dinmico:
2 dSRdEVG
250
Mdulo de Bulk Dinmico:
12SRd
22P h.D Carlos Agreda - [email protected] - Consultor Intercade
3/4 22 SPR VVK
126
INTERCADECONSULTANCY & TRAINING
www.intercade.org
La suma vectorial que representa la magnitud del
ESTIMACION DE LA VELOCIDAD TOTAL DE LAS ONDAS QUE SE GENERA EN EL MOMENTO DE
LA DETONACION DE UNA MEC
251
La suma vectorial, que representa la magnitud delmovimiento de la partcula en cada instante de tiempo, escalculada mediante la siguiente expresin matemtica:
1222 VVVV VWSWPWTW
P h.D Carlos Agreda - [email protected] - Consultor Intercade
DIAGRAMA CONCEPTUAL: MUESTRA EL REGISTRO DE LA ONDA
252
P h.D Carlos Agreda - [email protected] - Consultor Intercade
A: amplitud de la onda, t : tiempo
127
INTERCADECONSULTANCY & TRAINING
www.intercade.org
PROBLEMA PROPUESTO
En una operacin minera trabajada por el mtodo de openpit, el departamento de geomecnica ha determinado lasiguiente informacin:
253
siguiente informacin:
Modulo de Young dinmico Ed = 42,000 Mpa Relacin de Poisson d = 0.25 Densidad de la roca R = 2.4 Tm/m3
Se pide:
P h.D Carlos Agreda - [email protected] - Consultor Intercade
pi. Calcular la velocidad de la onda Pwvii. Discutir los resultados.
Los principales resultados a evaluar son:
Fragmentacin y uniformidad de esta Forma y distribucin del apilamiento Presencia y nmero de pedrones
254
Presencia y nmero de pedrones Estado y nmero de toes del banco Estado del macizo rocoso remanente Sobre fracturamiento Fracturamiento hacia a tras. Lanzamientos de rocas Excesivas vibraciones del macizo rocoso
P h.D Carlos Agreda - [email protected] - Consultor Intercade
Distribucin de los fragmentos de roca Condiciones de las excavaciones Impactos ambientales, etc., etc.
128
INTERCADECONSULTANCY & TRAINING
www.intercade.org
Luego de evaluar los resultados de una voladura de rocas, y siestos no son los adecuados se debe cambiar los parmetros deperforacin especficamente realizando un ajuste en las mallasde perforacin y voladura.
e Medicin de la velocidad de detonacin (VOD) del
255
e. Medicin de la velocidad de detonacin (VOD) delexplosivo, control y registro: Para medir la velocidad dedetonacin (VOD) de cualquier MEC existen variosmtodos e instrumentos; entre los cuales se puedenmencionar los siguientes:
DAutriche Streak Camera
E l t
P h.D Carlos Agreda - [email protected] - Consultor Intercade
Explomet VODEX
Por supuesto que todos los mtodos dan resultados muyaproximados y suficientemente confiables.
Al concluir el presente short-course, se puede llegar a
IX. CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES
256
las siguientes conclusiones y recomendaciones:
a. En el Per no se ha desarrollado hasta la fecha ningnmodelo matemtico, ni el software respectivo paraplanificar, disear, simular, y evaluar los resultados dela operacin minera unitaria de voladura de rocas.
b L ft i t t i l di l li bl
P h.D Carlos Agreda - [email protected] - Consultor Intercade
b. Los softwares existentes a nivel mundial aplicables avoladura de rocas son muy buenos en todos losaspectos pero han sido desarrollados para otrasrealidades como se ha mencionado anteriormente.