FUNDAMENTOS DE TECNOLOGIA MINERA

MI 4070

PERFORACION Y VOLADURA 2014-2

EDUARDO EGUILLOR RECABARREN eeguillor@perfochile.cl

9-septiembre-2014

ANTECEDENTES

• CATEDRA: EDUARDO EGUILLOR RECABARREN

• AUXILIAR: MARIA CAMILA GRIGALIUNAS

PROFESORES:

• CATEDRA: MARTES

• AUXILIAR: VIERNES

HORARIO:

• CONTROLES: 1 POR TEMA Y 1 EXAMEN

• PROYECTO: 1 AVANCE POR TEMA

EVALUACION:

OPERACIONES UNITARIAS

PERFORACION VOLADURA CARGUIO TRANSPORTE VENTILACION

PERFORACION Y VOLADURA

CARGA DE EXPLOSIVO

VOLADURA

VNTILACION

ACUÑADURA CARGUIO Y

TRANSPORTE

FORTIFICACION

MARCADO

PERFORACION

DISEÑO SUBTERRANEA

DIAGRAMA DE DISPARO EN CUÑA

DIAGRAMA DE DISPARO EN CUÑA

DIAGRAMA DE DISPARO EN PARALELO

ZONAS DEL DISPARO

SECUENCIA EN DISPARO DE AVANCE

PARAMETROS TIPICOS

• DIAMETRO DE PERFORACION 35 A 51 mm

• LONGITUD DE PERFORACION 2 A 6 m

• TIRO HUECO DE 3” a 4”

• RELACION E/B = 1,25

DISEÑO DIAGRAMA DE PERFORACION EN PARALELO

WIDE-HOLE-CUT

ZAPATERAS

CORONAS

RAINURA

CAJAS

AUXILIARES

DE RELLENO

a = LINEA CENTRO CENTRO W = LADO DEL CUADRANTE

DISEÑO DIAGRAMA DE PERFORACION EN PARALELO

WIDE-HOLE-CUT

PRIMER CUADRANTE

C-C = LINEA CENTRO CENTRO B1 = BURDEN W = LADO DEL CUADRANTE

DISEÑO DIAGRAMA DE PERFORACION EN PARALELO

WIDE-HOLE-CUT

SEGUNDO CUADRANTE

DISEÑO DIAGRAMA DE PERFORACION EN PARALELO

WIDE-HOLE-CUT

C-C = LINEA CENTRO CENTRO B2 = BURDEN W = LADO DEL CUADRANTE

TERCER CUADRANTE

DISEÑO DIAGRAMA DE PERFORACION EN PARALELO

WIDE-HOLE-CUT

C-C = LINEA CENTRO CENTRO B3 = BURDEN W = LADO DEL CUADRANTE

CUARTO CUADRANTE

DISEÑO DIAGRAMA DE PERFORACION EN PARALELO

WIDE-HOLE-CUT SE PUEDE CALCULAR EL BURDEN Y LA CARGA PARA LAS DIFERENTES PARTES DEL DISPARO USANDO COMO BASE LOS SIGUIENTES GRAFICOS

CALCULO DE CARGA EXPLOSIVA DE RAINURA

q = CARGA LINEAL EN (kg/m) ɸh = DIAMETRO TIRO HUECO B = B1 PRP ANFO = POTENCIA RELATIVA DEL EXPLOSIVO USADO CON RESPECTO AL ANFO

CALCULO DE CARGA

AVANCE REAL : X= 0,95 ∗ 𝐿 AVANCE : L= 0,15 + 34,1 ∗ 𝐷′ − 39,4 ∗ 𝐷′2 D’ o ɸh : DIAMETRO DE TIRO HUECO

RESUMEN

B = BURDEN A = LADO DEL CUADRANTE Q = CARGA LINEAL T = TACO

SECCION VERSUS CONSUMO DE EXPLOSIVO Y NUMERO DE

BARRENOS

SECCION

CONSUMO DE EXPLOSIVO NUMERO DE BARRENOS

CARGUIO MANUAL

CARGUIO MECANIZADO

IMPORTANCIA DE LA PERFORACIÓN Y VOLADURA EN EL NEGOCIO

MINERO

COSTOS TIPICOS

6%

30%

60%

4%

PERFORACION Y VOLADURA

CARGUIO Y TRANSPORTE

PROCESAMIENTO

OTROS COSTOS

Costo Minero - Modelo

$0.00

$0.40

$0.80

$1.20

$1.60

$2.00

$2.40

$2.80

$3.20

120 160 200 240 280 320 360 400

Factor de Carga (g / ton)

Co

sto

($ /

to

n)

Perforación y Voladura

Carguio y Transporte

Costos Minera

Factor de Carga Optimo

Fc actual

COSTOS TIPICOS DE CONMINUCION

FRACTURAMIENTO CON EXPLOSIVOS 1% CHANCADO PRIMARIO 2% CHANCADO SECUNDARIO Y TERCIARIO 20% MOLIENDA 77%

APROXIMADO DEPENDERA DE LA REALIDAD DE CADA OPERACIÓN MINERA

PROCESO MINA PLANTA

MINA CHANCADOR PRIMARIO

MOLIENDA PRIMARIA

MOLIENDA SECUNDARIA

MOLINO

DE

BOLAS

STOCK DE

MINERAL

MOLINO

SAG

MOLINO

SAG

QUE NECESITAMOS?

• ESTUDIAR Y ENTENDER EL PROCESO • HACER MEDICIONES DEL PROCESO • MODELAR EL PROCESO PARA

CONTROLARLO • OPTIMIZAR EL PROCESO USANDO LOS

MODELOS • PROTEGER EL MEDIO AMBENTE

QUE DEBEMOS HACER?

• CONTROLAR LA GRANULOMETRIA • CONTROLAR EL DAÑO • MAXIMIZAR EL RENDIMIENTO DE

CARGUIO • CONTROLAR LA DILUCION • CONTROLAR EL IMPACTO AL MEDIO

AMBIENTE • OPTIMIZAR EL COSTO GLOBAL

CLIENTES DE LA VOLADURA

• CARGUIO Y TRANSPORTE • GEOTECNIA • PLANTAS DE BENEFICIO

RESULTADOS ESPERADOS

• BUENA EXCABAVILIDAD

• SIN PROBLEMAS DE PISO

• SIN TIROS QUEDADOS

• SIN FLYROCKS

• A TIEMPO

• SIN HUMOS NOCIVOS

CARGUIO Y TRANSPORTE

• SIN SOBREEXCAVACION

• SIN DILATACION DEL MACIZO ROCOSO

• PPV MENOR AL CRITICO O SIMPLEMENTE MENOR

GEOTECNIA

• DISTRIBUCION GRANULOMETRICA DE ACUERDO A ESPECIFICACIONES

PLANTAS DE BENEFICIO

DISEÑO DE VOLADURA EN BANCO

DISEÑO DE VOLADURAS

LO ÚNICO QUE HAY QUE HACER ES COLOCAR LA CANTIDAD ADECUADA DE EXPLOSIVOS EN EL LUGAR ADECUADO E INICIARLO EN UN TIEMPO ADECUADO.

ANDREW SCOTT

MACIZO ROCOSO

• PROPIEDADES FÍSICAS DE LA ROCA – DÉBIL?

– COMPETENTE?

– FRÁGIL?

– ATENUACIÓN?

• CARACTERÍSTICAS DE LAS FRACTURAS – MASIVA?

– POCAS FRACTURAS?

– MUY DIACLASADA?

– CONJUNTOS PRINCIPALES?

PARÁMETROS DE PERFORACIÓN

• TIPO DE PERFORADORAS

• LONGITUD DE LOS POZOS

• DIÁMETRO DE LOS POZOS

• ALINEACIÓN

VARIABLES DE VOLADURA EN BANCOS

Taco intermedio

VARIABLES DE DISENO GEOMETRICO

• H = Altura de Banco

• D = Diametro del taladro

• L = Longitud del taladro

• d = Diametro de la carga

• B = Burden nominal

• S = Espaciamiento nominal

• LV = Longitud de la voladura • AV = Ancho de la voladura • Be = Burden efectivo • Se = Espaciamiento efectivo • T = Taco • J = Pasadura • I = Longitud de carga • θ = Angulo de salida • tr = Tiempo de retardo

• 1 = Pata

• 2 = Caňa del taladro

• 3 = Roca saliente o en

• voladizo

• 4 = Sobreexcavación

• 5 = Grieta de tracción

• 6 = Pozo cortado

• 7 = Crater

• 8 = Carga desacoplada

S

B

L

FACTOR DE CARGA

V = B x S x L (m3)

Ton = V x densidad roca

Ton

grFc

roca Ton

Explosivo Peso

S

L

FACTOR DE ENERGÍA

ENERGÍA/TONS. ROCA

B

S

B

L

FACTOR DE CARGA

S

B + Q

L

FACTOR DE CARGA

S

B

L

FACTOR DE CARGA

INFLUENCIA DEL EXPLOSIVO DE UN POZO

INFLUENCIA DEL EXPLOSIVO DE UN POZO

GEOMETRICO

INFLUENCIA DEL EXPLOSIVO DE UN POZO

SOBREQUIEBRE

INFLUENCIA DEL EXPLOSIVO DE UN POZO

CRATER

DISTRIBUCIÓN DE CARGAS

DEPENDIENDO DE LA GEOLOGIA DEL MACIZO ROCOSO, PODRIA SER NECESARIO REALIZAR UNA DISTRIBUCION DE CARGAS EN LA COLUMUNA EXPLOSIVA, POR EJEMPLO EN MANTOS DE CARBON

POSIBLES PROBLEMAS CON EL FACTOR DE CARGA

• NO EXISTEN DIRECTRICES ACERCA DE COMO SE PUEDEN LOGRAR RESULTADOS ESPECÍFICOS DE TRONADURA.

• LAS PROPIEDADES DINÁMICAS Y ESTRUCTURALES DEL MACIZO ROCOSO SON IGNORADAS.

• “FACTOR DE CARGA ” ES AMBIGUO

• NO SON CONSIDERADOS NI LA SECUENCIA REAL DE ACONTECIMIENTOS NI TIEMPO DE DETONACIÓN DE UN POZO

CÁLCULO EXPLOSIVO PRIMERA FILA

a b

c d

e

EJ. 2 PERFILES POSIBLES: bc Y ec. EL PERFIL fc CORRESPONDE A UN POZO CON UN BURDEN CONSTANTE Y LA CARGA DIBUJADA ES PARA ESTE ÚLTIMO PERFIL.

f

¿COMO SE HACE UN DISEÑO?

• USAR UN DISEÑO CONOCIDO QUE HAYA FUNCIONADO EN OTRO LUGAR

• FÓRMULAS FUNDAMENTALES

• REGLAS BÁSICAS

• INGENIERÍA EN TRONADURA

QUÉ INFORMACIÓN SE DEBE TENER:

• OBJETIVO PRINCIPAL • MACIZO ROCOSO • PERFORACIÓN DISPONIBLE • TIPOS DE EXPLOSIVOS Y EQUIPOS DE CARGUÍO. • DIRECCIÓN DE SALIDA • SISTEMA DE INICIACIÓN • LÍNEAS DE DISEÑO (PLANIFICACIÓN) • EXPERIENCIA EMPRESA DE TRONADURA

QUÉ DEBE SATISFACER EL DISEÑO:

• FRAGMENTACIÓN

• RENDIMIENTO CARGADOR

• EFICIENCIA TRANSPORTE

• DILUCIÓN

• DAÑO REDUCIDO

– CERCANO

– LEJANO

CALIDAD DE LA PILA TRONADA

IMPORTANTE YA QUE DE SU CALIDAD DEPENDERÁ LA EFICIENCIA DE TODOS LOS PROCESOS AGUAS ABAJO

CALIDAD DE LA PILA TRONADA

SOBRETAMAÑO

FRAGMENTACIÓN

BUENA FRAGMENTACION, EFICIENCIA DE LLENADO Y TRANSPORTE

FRAGMENTACION

FRAGMENTACION

Payload Management System

STOP DAMAGING OVERLOADS

POSITION YOUR LOAD CORRECTLYSTOP UNDER LOADING

MAXIMISE YOUR FLEET PRODUCTIVITY

ATOLLOS EN CHANCADOR

GENERA DEMORAS, AUMENTO DE COSTOS Y POSIBLES FALLAS DE LOS EQUIPOS

RESULTADO DE UNA MALA PLANIFICACIÓN

RIESGOS OPERACIONALES, DAÑOS A EQUIPOS, PERSONAS, AUMENTO DE COSTOS, DETENCIÓN DE LA OPERACIÓN, POSIBLES DETENCIONES OBLIGADAS POR LAS AUTORIDADES SECTORIALES, SERNAGEOMIN, MEDIO AMBIENTE, SERVICIO DE SALUD

HUMOS TOXICOS SEÑAL DE MAL BALANCE DE OXIGENO

RIESGO A LA SALUD POR GENERACION DE GASES NITROSOS, BAJA VELOCIDAD DE DETONACION, MALA FRAGMEN TACION

DAÑO AL TALUD

PROBLEMAS DE ESTABILIDAD DE TALUDES, RIESGO PARA LAS PERSDONAS,PERDIDA DE ANGULO DE TRABAJO, AUMENTO DE COSTOS, PERDIDAS OPERACIONALES, ETC.

ESTABILIDAD DE TALUDES

TIROS QUEDADOS

PERDIDA OPERACIONAL, TIEMPO, MALA FRAGMENTACION, RIESGO A LAS PERSONAS Y EQUIPOS

SOBREQUIEBRE

SOBREEXCAVACION, AUMENTO DE COSTOS, PERDIDA DE BERMA DAÑO AL TALUD

LA IMPLEMENTACION ES VITAL

LA DIFERENCIA (DISEÑO, Ingenieria): • CONTROL

• USO EFICIENTE DEL EXPLOSIVO

• BUENA FRAGMENTACION

• DESPLAZAMIENTO CONTROLADO

• SEGURIDAD

MODELOS DE DISEÑO

LOS MODELOS GENERALES SUPONEN RESULTADOS ADECUADOS.

FORMULAS DE CALCULO DE ESQUEMAS DE VOLADURAS EN BANCO

• SE BASAN EN EL CALCULO DEL BURDEN.

1.- ANDERSEN

2.- FRAENKEL

3.- PEARSE

4.- HINO

5.- ALLSMAN

6.- ASH

7.- LANGEFORS

8.- HANSEN

(1952)

(1952)

(1955)

(1959)

(1960)

(1963)

(1963)

(1957)

9.- UCAR

10.- KONYA

11.- FOLDESI

12.- PRAILLET

13.- LOPEZ JIMENO

14.- BERTA

15.- BRUCE CAR

16.- KONYA y WALTER

(1972)

(1976)

(1980)

(1980)

(1980)

(1985)

(1985)

(1985)

MODELOS DE DISEÑO

ASH

Donde: • D = DIAMETRO DE PERFORACION • Kb = CONSTANTE DEPENDIENDO DEL CASO SEGÚN TABLA

12

*DKbB

MODELOS DE DISEÑO ASH LARGO DEL BARRENO L = 𝐾𝑙 ∗ 𝐵

ESPACIAMIENTO E = 𝐾𝑒 ∗ 𝐵

TACO T = 𝐾𝑡 ∗ 𝐵

PASADURA J = 𝐾𝑗 ∗ 𝐵

Donde: • B = Burden • Kl entre (1,5 y 4) • Ke

• 2 para iniciación simultanea • 1 para retardos largos • 1,2 a 1,8 para retardos cortos

• Kt entre 0,7 y 1,6 • Kj entre 0,2 y 1

MODELOS DE DISEÑO LANGEFORS

Donde: • f= grado de fijación de los tiros depende de la inclinación

BSfc

PRPB e

/**75,0

**

33

44,25*max

LdeBB b *'max

f = 1 para pozos verticales

f = 0,9 para pozos incl. 3:1

f = 0,85 para pozos incl. 2:1

c = 0,3 para rocas blandas

c = 0,4 para rocas duras

c = 0,5 para rocas muy duras

PRP = potencia en peso (°/1) Dh = diámetro pozo (pulg.)

e' = error empate

db = desviación perf (m/m)

MODELOS DE DISEÑO KONYA Donde: • PRP = potencia en peso

• Dh en pulgadas

ORIENTACION DE DIACLASAS

Kd

MANTEO CON MUCHA INCLINACION FUERA CARA DE BANCO

1,18

MANTEO CON MUCHA INCLINACION DENTRO CARA DE BANCO

0,95

OTRO 1

ESTRUCTURA DE LA ROCA

Ks

MUY FRACTURADA, MAL CEMENTADA

1,13

DENSAMENTE DIACLASADA 1,1

ROCA MASIVA, INTACTA 0,95

3*

0,94* * * * ed s h

r

PRPB K K D

MODELOS DE DISEÑO

BOND

1/2

80

6, 038 * iwW

P

Explosivo

WFc

Energia

0,5

*

* * *s r

PCB

Fc K H d

g

Donde: • Wi = Indice de Bond (kwh/ton) • P80 = Tamaño del 80% pasante (pulg) • W = Consumo especifico de energia

(kcal/ton) • Fc = Factor de carga (kg/ton) • Energia del explosivo (kcal/kg) • ϒ = Densidad de carga (kg/m) • PC = Largo de columna de carga (m) • Fct = Factor de carga (kg/m) • Ks = Relacion S/B • H = Altura del banco • ρr = Densidad de la roca

INDICES DE TRONABILIDAD

CARACTERIZACION DE LILLY DEL MACIZO ROCOSO, 1986

PARAMETRO VALOR

DESCRIPCION DE LA MASA ROCOSA (RMD)

QUEBRADIZO/DESMENUZABLE 10

SE FRACTURA EN BLOQUES 20

TOTALMENTE MASIVO 50

ESPACIAMIENTO DE LOS PLANOS DE DIACLASAS (JPS)

CERCANOS (< 0,1 m) 10

INTERMEDIO (0,1 A 1 m) 20

AMPLIO (> 1 m) 50

ORIENTACION DE LOS PLANOS DE DIACLASAS (JPO)

HORIZONTAL 10

INCLINACION HACIA FUERA DE LA CARA 20

RUMBO NORMAL A LA CARA 30

INCLINACION HACIA ADENTRO DE LA CARA DEL BANCO 40

INFLUENCIA DE LA GRAVEDAD ESPECIFICA (SGI) SGI = 25 * SG – 50

DUREZA (H) 1-10

BI = 0,5 * (RMD + JPS + JPO + SGI + H )

A = 0,12 BI Según Cunningham

A = 0,08 BI Según C. McKenzie A = Factor de Roca para modelo KUZ-RAM

Factor de Energía = 0,015 BI En MJ/Ton

Es el mas usado para dist. Granulométrica (Kuz-Ram)

TABLA DE LILLY MODIFICADA POR CUNNINGHAM, 1987

PARAMETRO RANKING

DESCRIPCION DE LA MASA ROCOSA (RMD)

PULVURULENTO/QUEBRADIZO 10

DIACLASADO VERTICALMENTE JPS + JPA

MASIVA 50

ESPACIAMIENTO DE FRACTURAS (JPS)

0,1 m 10

0,1 a SOBRE TAMAÑO 20

SOBRE TAMAÑO A TAMAÑO DE LA MALLA 50

ANGULO DE PLANO DE FRACTURA (JPA)

BUZA FUERA DE LA CARA 20

RUMBO PERPENDICULAR A LA CARA 30

BUZA HACIA LA CARA 50

INFLUENCIA DE LA DENSIDAD (RGI) RDI = 25 * SG – 50

FACOR DE DUREZA (HF) E/3 para E>50 Gpa UCS/5 para E>50 Gpa

(E = Modulo de Young) UCS = Resistencia a la compresión uniaxial

LILLY

ENTONCES CON BI PODEMOS CALCULAR

Fe = FACTOR DE ENERGIA Fc = FACTOR DE CARGA

PRODUCTO DE LA EXPERIENCIA EN MAS DE 100 MINAS EN AUSTRALIA

(Mj/Ton) *015,0 BIFe

(Kcal/Ton) *58,3' BIFe

(gr/Ton) *3580*1000 '

ee

e

E

BI

E

FFc

INDICE DE TRONABILIDAD DE AFROUZ

• mi es cte. Roca intacta de Hoek & Brown (varía de 7 a 25) • RMR calificación del macizo rocoso de Beniawski (20 rocas débiles y 100 para rocas de alta resistencia)

Donde q es el factor de carga, B es el burden, S es el espaciamiento y H es la altura del banco.

3.6/)100(214/)100(14/)100( 4

2

RMRRMR

i

RMR

i eemem

INDICE DE VOLABILIDAD (Bicker et al, 2001)

ÍNDICE TRONABILIDAD DE GHOSE, 1988

ÍNDICE TRONABILIDAD DE GHOSE, 1988

BASADO EN EXPLOSIVO ACUAGEL DE VOD = 3800 m/s

ÍNDICE DE LÓPEZ JIMENO, 1984

VP = Velocidad de penetración (m/h). E = Empuje sobre el tricono (miles de libras). Nr = Velocidad de rotación (r/min). D = Diámetro de perforación (pulgadas).

pI-0,5727*e x 1,124 ANFO/m3) (kg CE

R = 0,92

INDICE DE KUTUZOV, 1977

UCSf

fq

kddqq

*1,0

**13,0

5,0***0033,06,0*

4*

4,0

100

0

*

q = carga específica (kg/m3) q* = carga específica roca intacta (kg/m3) ρ = densidad de la roca (t/m3) f = índice de Protodyakonov UCS = resistencia a la compresión uniaxial de la roca (MPa) d0 = espaciamiento medio de fracturas (m)

d = diámetro de perforación (mm)

K100 = tamaño máximo aceptable de fragmentos (m)

UNA VEZ DETERMINADO EL fe O EL fc CON EL TIPO DE EXPLOSIVO, SE CALCULA B A PARTIR DE LA DEFINICÓN DEL fc

fcdr

rKBL

Kg

rBSL

Kg

Vol

KgKgfc

s

**K*L

1000*KgB

***

***r* roca .roca Ton.

explosivo

s

2

CALCULO DE BURDEN

FUNDAMENTOS DE TECNOLOGIA MINERA

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EDUARDO EGUILLOR RECABARREN eeguillor@perfochile.cl

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