ASOCIACION CHILENA DE INGENIEROS EXPLOSIVISTAS -ASIEX CAPITULO CHILENO DE LA SOCIEDAD INTERNACIONAL DE INGENIEROS EXPLOSIVISTAS -ISEE

JORNADAS DE TRONADURA 2001 Santiago 29 y 30 de Noviembre

INICIACION ELECTRONICA PARA TRONADURAS EN ZANJAS COLECTORAS DE MINERAL

MINA EL TENIENTE

AUTOR: EDGARDO LEIVA C. JEFE PROCESO PREPARACION Y SOCAVACION

MINA ESMERALDA

Introduccin Una zanja colectora de mineral es una excavacin que une el Nivel de Produccin con el Nivel de Hundimiento, consta de dos puntos de extraccin para recuperar el mineral proveniente del propio hundimiento y aquel proveniente del desplome superior. En las zanjas colectoras el mineral es cargado por equipo mecanizado, transportado y vaciado a piques, iniciando as un largo viaje desde el interior mina para su beneficio en la Planta Concentradora de Coln en superficie. La tronadura de una zanja colectora de mineral es la fase final de la etapa de preparacin minera y el comienzo de la etapa productiva. Es muy importante realizarla en forma eficiente, con la geometra adecuada, ya que de sta depender la eficiencia de la etapa de produccin. Antecedentes El sistema de explotacin utilizado en Mina Esmeralda de El Teniente es el Hundimiento Previo de Paneles. Consiste en llevar adelantado el corte basal o socavacin en el nivel de hundimiento; aproximadamente 80 m adelante de la ltima zanja tronada en el nivel de produccin. De esta forma, cuando una zanja colectora se incorpora a la produccin, el frente de hundimiento ya se encuentra alejado, minimizando los efectos del cambio de presiones inducidas. La zanja colectora tiene una altura de 18 m, equivalente a la distancia entre los niveles de Hundimiento y Produccin, su rea de influencia es de 520 m2 . La figura muestra el nivel de Produccin y la distancia existente entre los frentes de extraccin y hundimiento, representados por las zanjas en produccin y la lnea lmite de socavacin. El mtodo de explotacin requiere una alta concentracin de actividades relativas a la preparacin minera, en un rea muy reducida. La ltima de estas actividades y el comienzo de la etapa de produccin corresponde a la excavacin de zanjas mediante tronadura.

Etapas para la excavacin de zanjas colectoras: Perforacin en 2,5 pulg. de dimetro y longitud promedio de 16 m Perforacin de chimenea piloto mecanizada, vertical de 0,7 m de dimetro y 14.4 m longitud Confeccin de tapados de seguridad Carguo y tronadura de tiros en varias fases Retiro del material tronado La necesidad de asegurar la geometra final de la zanja colectora de mineral obliga a tronar en fases. Una fase consiste en cargar y tronar un cierto nmero de tiros. La cara libre inicial para la primera fase est dada por la chimenea piloto. Las siguientes se logran por el espacio dejado por la tronadura anterior, cuyo material esponjado ha sido retirado previamente . Para realizar la tronadura de cada fase se debe confeccionar un tapado de seguridad, con madera, cuyo objetivo es proteger al personal y equipos ante la cada de material de la propia zanja o de la conexin al hundimiento. Desarrollo Antiguo diseo La tronadura de este diseo es realizada en cuatro fases, esto equivale a realizar en cuatro oportunidades las labores antes descritas. La primera fase corresponde al desquinche de la chimenea piloto, quemando 8 tiros. La segunda fase corresponde a la generacin del canaln central de la zanja. Las fases tercera y cuarta dan la geometra final a la zanja. En las siguientes figuras se muestra el diagrama de tiros y la disposicin de cada fase.

Planta: Diseo en 4 Fases Perfil: Diseo en 4 Fases

Este diseo se considera como una tronadura confinada; con un alto grado de concentracin de energa explosiva, la que se explica por la bsqueda y logro de una geometra especial de excavacin. La amplia prctica de excavacin de zanjas bajo este esquema de tronadura ha mostrado que la faena ms riesgosa es la confeccin de tapados de seguridad, cuyo objetivo es eliminar el riesgo de exposicin a cada de colpas. Adems debido a que no siempre es posible conseguir la altura de corte deseada, se hace necesario recargar tiros, con el consiguiente riesgo asociado por desprendimiento de material de la propia excavacin.

La iniciacin de este diseo de tronadura se realiza con detonadores no elctricos (Nonel). La dispersin intrnseca de este tipo de retardos para los tiempos de iniciacin no permite asegurar un resultado eficiente. En todo caso se hace notar que en las mediciones realizadas no se observ inversin de secuencia. Las mediciones de vibraciones se hicieron en distintas fases de tronadura. A modo de ejemplo se muestra un resultado de medicin de tiempos de iniciacin a una variante de corte central de zanja, en que se resalta la dispersin de los retardos, adicionalmente se indica la velocidad de partcula medida en el entorno de la tronadura.

Tiempo Retardo (ms) Vpp (mm/s) Grupo Tiros Programado Real

Dispersin % Geof 1

1 50 50 0 192 2 960 979 1.2 239 3 1925 1940 0.8 258 4 3375 3437 1.8 454 5 4450 4349 - 2.3 480 6 5000 5421 8.4 156 7 7050 7032 0.3 190 8 9550 9074 -5.0 138

Las siguientes tablas muestran los detalles tcnicos de la perforacin y tronadura mediante este diseo:

Barrenadura Zanja 1 Fase

2 Fase

3 Fase

4 Fase

Total

Dimetro Perforacin (Pulg) 2 1/2" 2 1/2" 2 1/2" 2 1/2" Nmero de tiros 4 22 44 44 114 Burden (m) 1.00 1.00 2.00 2.00 Distancia en el fondo (m) 1.50 2.00 2.70 2.70 Longitud barrenada (m) 57.6 329.2 638.8 637.8 1663.4 Volumen arrancado (m3) 16.6 497.5 1269.3 1269.3 3052.8 Area hundida/Zanja (m2 hund) 520 Barrenadura especfica (Mb/m3) 3.5 0.66 0.50 0.50 0.54 Factor de perforacin (m/m2hund) 3.20

Tronadura Zanja 1

Fase 2

Fase 3

Fase 4

Fase Total

Tipo Explosivo Anfo Anfo Anfo Dinamita Anfo Dinamita Densidad Explosivo gr/cc) 1.0 1.0 1.0 1.24 1.0 1.24 Longitud sin cargar (m) 4.0 78.0 139 6.0 139 6.0 372 Longitud de carguo (m) 53.6 251.2 479.2 14.6 478.2 14.6 1291 Taco Greda 2"x10" (3 unid /tiro) 12.0 66.0 114.0 18.0 114 18.0 342 Factor de carga lineal (kg/m) 3.11 3.11 3.11 2.3 3.11 2.3 Cantidad explosivo (kg) 166.7 781.2 1490 32.9 1487 33.6 3992 Factor carga especfica (kg/m3) 10.0 1.57 1.20 1.29 1.31 Factor de carga (Kg/m2 hund) 7.68

Una excesiva concentracin de carga en este diseo indic el potencial de optimizar la perforacin y tronadura, orientado a un mejoramiento global del diseo y de la geometra de la excavacin, principalmente en la zona de viseras de los puntos de extraccin.

Diseo actual con iniciacin electrnica Mediante un proceso de mejoramiento continuo se modific el nmero de fases involucradas en la incorporacin de una Zanja. Implica el uso de un nuevo diseo de perforacin y tronadura, principalmente considera un menor nmero de tiros y el uso de detonadores electrnicos. La iniciacin a travs de detonadores no elctricos siempre fue incierta para generar la expansin de la cara libre dada por la chimenea piloto, con frecuente recarguo de tiros y el riesgo asociado de esta actividad. La utilizacin de los detonadores electrnicos, en cambio, brindaron excelentes resultados al ser ms precisos. Su mayor costo se compensa por el menor nmero de perforaciones. En este nuevo diseo la tronadura de la primera fase corresponde aproximadamente a las fases 1 y 2 del diseo antiguo, con una redistribucin de tiros en la regin central y de mayor ancho hacia los costados. El concepto bsico es aprovechar los espacios disponibles para la expansin del primer volumen tronado, dado por la chimenea piloto y la galera zanja. En las siguientes figuras se muestra el diagrama de disparo y la disposicin de cada fase.

Planta Diseo en 3 Fases Perfil Diseo en 3 Fases

Se hicieron 4 monitoreos de vibraciones, a la primera fase. Para ejemplificar se muestra un resultado medido a la fase 1 de este diseo con los siguientes resultados:

Tiempo Retardo (ms) Vpp (mm/s) Grupo Tiros Programado Real

Geof 1

1 50 50 152 2 250 249 16 3 500 499 168 4 800 801 104 5 960 960 120 6 1120 1121 48 7 1300 1301 215 8 1500 1501 319 9 1700 1701 128 10 1925 1926 112 11 2175 2176 231

Se puede apreciar la mnima dispersin lograda con la iniciacin electrnica, que contribuye directamente a la obtencin de excelentes resultados de la tronadura. Los datos tcnicos del nuevo diseo se presentan en las tablas siguientes.

Barrenadura Zanja 1 Fase

2 Fase

3 Fase

Total

Dimetro Perforacin (Pulg) 2 1/2" 2 1/2" 2 1/2" Nmero de tiros 20 32 32 84 Burden (m) 1.00 2.1 2.1 Distancia en el fondo (m) 2.3 2.8 2.8 Longitud barrenada (m) 307 516 516 1339 Volumen arrancado (m3) 510 1259 1259 3028 Area hundida/Zanja (m2 hund) 520 Barrenadura especfica (Mb/m3) 0.6 0.4 0.4 0.4 Factor de perforacin (m/m2hund) 2.6

Tronadura Zanja 1 Fase

2 Fase

3 Fase

Total

Tipo Explosivo Anfo Anfo Anfo Densidad Explosivo gr/cc) 1.0 1.0 1.0 Retardos Electrnico SET SET Longitud sin cargar (m) 32 95 95 222 Longitud de carguo (m) 275 421 421 1117 Taco Greda 2"x10" (3 unid /tiro) 60 96 96 252 Factor de carga lineal (kg/m) 3.11 3.11 3.11 Cantidad explosivo (kg) 857 1309 1309 3475 Factor de carga especfica (kg/m3) 1.7 1.0 1.0 1.2 Factor de carga (Kg/m2 hund) 6.7

Al respecto se puede decir que la tronadura con iniciacin electrnica permite gran precisin en la detonacin de los tiros, asegurando la secuencia requerida para el desplazamiento de los volmenes de material. Su mayor precisin ha permitido dar el paso para optimizar la barrenadura, adems que se originan menores niveles vibracionales, controlando en mejor forma el dao al entorno, principalmente al Punto de Extraccin.

A continuacin se hace un resumen de los parmetros entre el antiguo y nuevo diseo de perforacin y tronadura para la excavacin de zanjas colectoras de Mina Esmeralda.

Cuadro comparativo Iniciacin Electrnica v/s Iniciacin no elctrica en Primera Fase

Zanjas Colectoras de mineral - Sector Esmeralda El Teniente

Resultados La tronadura de zanjas en tres fases con iniciacin electrnica en la primera fase, ha generado los siguientes resultados: Al quemar una fase de tronadura menos disminuye la exposicin al riesgo de las personas

en un 25%. Permite una menor cantidad de perforacin, lo que implica un menor tiempo requerido en la

preparacin de cada zanja. Vale recordar a este punto, que el mtodo de Hundimiento Previo es muy restrictivo en la disponibilidad de rea para las actividades de Desarrollo y Preparacin minera, al optimizar la perforacin y tronadura contribuye a optimizar la productividad global.

Unidad Diseo Diseo DiferenciaAntiguo Actual

BarrenaduraNmero de fases Un 4 3 -25%Diametro de perforacin Pulg 2.5 2.5Nmero de tiros Un 114 84 -26%Burden promedio m 1.5 1.7 13%Distancia en el fondo Prom. m 2.2 2.6 18%Longitud barrenada m 1663 1339 -20%Volumen arrancado m3 3053 3028 -1%rea hundida m2/zanja 520 520Barrennadura especfica mb/m3 0.54 0.4 -26%Factor de perforacin m/m2 3.2 2.6 -19%TronaduraTipo de explosivo Anfo AnfoDensidad explosivo gr/cc 1.0 1.0Detonador Nonel ElectrnicoLongitud sin cargar m 372 222 -40%Longitud de carguo m 1291 1117 -13%Taco de greda 2"x10" Un 342 252 -26%Factor de carga lineal Kg/ml 3.11 3.11Cantidad de explosivo Kg 3992 3475 -13%Factor de carga especfica Kg/m3 1.31 1.2 -8%Factor de carga Kg/m2 7.68 6.7 -13%

La perforacin requerida al tronar en tres fases genera un ahorro del 20%. Disminucin del tiempo de carguo de explosivos, el diseo antiguo tena 114 tiros y el

nuevo diseo slo considera 84 perforaciones. El explosivo consumido se reduce en 13%. Contrario a lo que indica la teora sobre iniciacin electrnica, que se debieran emplear

bajos tiempos para la detonacin de las cargas explosivas y as lograr contribucin de las ondas, nuestros mejores resultados han sido logrado con tiempos similares a los utilizados con iniciacin no elctrica. Empleando diferenciales de tiempos del orden de 100 ms o superiores.

Comentarios finales El sistema de iniciacin electrnica en Mina El Teniente ha permitido mejoras sustanciales en sus operaciones de excavacin de zanjas colectoras. En el caso expuesto slo se utiliza en el corte del canaln central de la zanja colectora de mineral, equivalente a aproximadamente el 35% de la excavacin. Es conocido el elevado precio unitario de este sistema de iniciacin, una vez que se logre el precio de equilibrio, por una mayor demanda en el mercado, podra masificarse su uso en esta y otras aplicaciones, en el caso de Mina Esmeralda, tambin hemos estandarizado su empleo en el corte basal de hundimiento, actividad conocida como socavacin. Mina El Teniente ha dado el paso inicial para incursionar con esta nueva tecnologa en minera subterrnea, logrando muy buenos resultados e invita a sus pares para sumarse a estas prcticas, puesto que en la medida que se masifique el empleo de este tipo de iniciacin de tronaduras su costo unitario deber disminuir. ____________________________________ Bibliografa: Informes Internos de CODELCO - El Teniente * Elaboracin: Con colaboracin del Ing. Civil de Minas Sr. Rodolfo Reyes Sanhueza