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NORMAS DE SEGURIDAD EN PERFORACION Y VOLADURA
Introducción
Al inicio de la minería, a nivel mundial no existía ley quela regía, mucho menos en el Perú.Así como la ciencia y la tecnología avanza, también fuereglamentándose la industria minera, obteniendo laevolución de las leyes en seguridad.
L b biló i Códi d H bi
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Ley babilónica: Código de HammurabiLey inglesa (1982 y 1875): Ley de los explosivosLey alemana (1880)Ley norteamericana (1887)
72
Con la Revolución industrial y la lucha de la clase obrera,
se establecieron los Reglamentos de Seguridad Minera y,
últimamente, el 21 de agosto 2010 se aprobó el Decreto
Supremo 055 2010 EMSupremo 055-2010-EM.
Las operaciones mineras unitarias binomiales de
perforación y voladura son las que dan inicio a toda la
explotación minero-metalúrgica.
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La industria minero-metalúrgica es una actividad que por
su naturaleza y complejidad representa un alto riesgo para
todos los inmersos en esta actividad extractiva.
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Por lo que a nivel mundial, se han instituido una serie de
normas de seguridad; en este caso para las personas que
trabajan en perforación y voladura de rocas.
En el Perú el MEM (Ministerio de Energía y Minas) es elEn el Perú, el MEM (Ministerio de Energía y Minas) es el
encargado de regular y hacer cumplir todas la
normatividad y reglamentación referente a esta materia.
También, se puede mencionar a la DICSCAMEC que
regula y norma todas las actividades concernientes al
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regula y norma todas las actividades concernientes al
almacenamiento, manipuleo, transporte y uso de todas las
MEC y los accesorios de voladura.
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Cabe enfatizar que a partir del año 2003, profesionales de
la fabricación de explosivos, de la industria minera, de
universidades, etc. se han venido reuniendo en la
Sociedad Nacional de Industrias formado el denominadoSociedad Nacional de Industrias, formado el denominado
Comité Técnico de Normalización de los Accesorios de
Voladura y MEC; quienes han trabajado en este tema,
material que se encuentra disponible en el Indecopi.
Lo mismo otro equipo de profesionales también se
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Lo mismo, otro equipo de profesionales también se
encargaron de regular y controlar el almacenaje,
manipuleo, transporte y uso de los productos pirotécnicos.
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Por otro lado, como ya se sabe, cada compañía mineratiene su departamento de seguridad e higiene minera, elcual se encarga de cumplir y hacer cumplir todas lasnormas y regulaciones vigentes, entre las cuales se puedemencionar las siguientes:g
Capacitar permanentemente a todo el personal Charlas de 5 minutos antes de comenzar las labores Vestimenta e implementos de seguridad Examen psicológico, etc.
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Se reitera que el 21 de agosto de 2010, en el capítulo VIdesde el art. 243º al 269º, se especifica la normatividad encuanto a perforación y voladura de rocas.
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PERFORACION
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Como se sabe, la cadena de valor de la industria minero-
PERFORACION
Introducción
metalúrgica comienza con las operaciones unitariasbinomiales de perforación y voladura, terminando con laobtención de los metales y/o concentrados.
Por otro lado, muchos investigadores a nivel mundial handemostrado que la fragmentación obtenida como resultadode las operaciones mineras unitarias de perforación y
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de las operaciones mineras unitarias de perforación yvoladura tienen un impacto hasta del 70% del costo total(US$/Tm) en las operaciones minero-metalúrgicas.
84
Es decir, se debe efectuar un profundo análisis endonde se debe invertir más.
1../($)exp FLtmlosivokg ../($)e p g
2$
moliendahkW
US
O
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Obviamente, que se ha demostrado a nivel mundial quees mucho más rentable invertir en (1) que en (2), porquelos (kW - h) tienen un costo mayor.
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En el planeamiento de minado, el encargado de estedepartamento determina la cantidad, la capacidad y lasespecificaciones técnicas de las perforadoras.
Para una adecuada perforación y evacuación de losdetritus, se aplica los modelos matemáticos de losinvestigadores, entre ellos el Dr. Alan Bauer.
Conocida la caracterización geomecánica y mecánica derocas de macizo rocoso y el adecuado diseño del disparo
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y pprimario, en especial el parámetro de Burden y lascaracterísticas de la MEC, se obtendrá una buenafragmentación.
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La variable que determina la productividad y los costos
de todas las operaciones mineras subsiguientes a la
perforación y voladura es la fragmentación.
Conocer en forma genérica los modernos conceptos y
modelos matemáticos de perforación.
Revisar la tecnología más moderna existente a nivel
mundial en perforación.
Determinar las mallas de perforación para lograr una
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Determinar las mallas de perforación para lograr una
adecuada penetración a la roca, formando los taladros
que posteriormente serán llenados con MEC.
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CLASIFICACION DE LOS SISTEMAS DE PENETRACION A UNA ROCA
Se efectúa tomando en cuenta lo siguiente:Dimensiones del taladroMét d d t jMétodo de montajeTipo de energía a usarse
Los mecanismos de penetración a una roca según elmétodo de ataque a esta son los siguientes:PercusiónRotación
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Roto-percusión
El sistema de penetración a una roca usando el ataquemecánico es el más usado a nivel mundial en lasoperaciones mineras.
90
COMPONENTES OPERACIONALES DE UN SISTEMA DE PERFORACION
Perforadora: fuente Perforadora: fuentegeneradora de laenergía.
Barrenos: trasmisor dela energía.
Broca: aplicador de laenergía
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energía. Circulación del fluido:
enfriamiento y limpieza.
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PRINCIPALES FACTORES QUE INFLUYEN EN LA PERFORACION
PerforadoraBarrenosBrocaCirculación del fluidoDimensiones del taladroRoca
Los factores anteriores son los componentes del sistema
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Los factores anteriores son los componentes del sistemade perforación variables operacionales, los cuales secontrolan dentro de ciertos límites y ellas deben serseleccionadas para adecuarse al tipo de roca.
92
El dimensionamiento del taladro comprende tamaño,profundidad e inclinación de este.Son dictados principalmente por requerimientos externos yellos son variables independientes durante el proceso deellos son variables independientes durante el proceso deperforación.Los factores de la roca mencionados anteriormente sonambientalmente determinados. Estos factores son tambiénvariables independientes durante el proceso de laperforación y, de acuerdo a Tandanand (1973), incluyen
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los siguientes parámetros: Propiedades de la roca: resistencia compresiva,
porosidad, contenido de humedad, cohesión, etc.
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Condiciones geológicas: petrología y condiciones
estructurales, fracturas, contactos, fallas, etc.
Estado del esfuerzo: presión in situ, etc.Estado del esfuerzo: presión in situ, etc.
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Aunque algunos criterios más sofisticados han sido
ANALISIS DE RENDIMIENTO DE UNA PERFORADORA
propuestos, los siguientes son empleados casiexclusivamente para evaluar el rendimiento de unsistema de perforación dado o para comparar losresultados de varios sistemas de perforación.
Energía o fuerza R d t ió
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Rango de penetración Desgaste de la broca Costos
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PERFORACION
Definición
Es el proceso depenetrar a la roca parala formación detaladros.
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Clasificación de la perforación
Rotativa Percusiva
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La perforadora, el barreno y la broca constituyen elsistema de perforación y son considerados como variablesde diseño.
El tamaño y la profundidad del taladro dependen de losdi ñ d l d d l i i t d ldiseños de voladura y de los requerimientos de laproducción.
Es importanteenfatizar que elmacizo rocoso es unavariable totalmente
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variable totalmentealeatoria.
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PARAMETROS DE RENDIMIENTO
Energía
Rango de penetración
Desgaste de la broca
Costos
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Se considera que la medida de la eficiencia de laperforadora es la energía específica “e” o la energíaconsumida por unidad de volumen de roca fracturada.
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EFICIENCIA DE LA PERFORACION
Teale (1965) y Bayley (1967) dedujeron que una medida( ) y y y ( ) j q
muy útil de la eficiencia de la perforación para una
maquina perforadora dada es la energía específica.
La energía específica es la energía consumida por el
volumen unitario explicada en la siguiente expresión
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volumen unitario, explicada en la siguiente expresión
matemática.
100
PRAP
VE
e
Lo dicho anteriormente, se expresa matemáticamentede la siguiente manera:
e: energía específica
E: energía de soplo (BPM)
V: volumen de roca fracturada (pies3)
A: área del taladro (pies2)
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PR: rango de penetración (pie/min)
P: presión (psi)
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101
RANGO DE PENETRACION (PR)
Se expresa como un avance lineal: )1(
/
A
dtdvPR
dv/dt: razón de cambio de volumen de roca fracturada
La dependencia de la razón de remoción con la energíaaplicada ha sido determinada por la siguienteproporcionalidad:
)2(EV
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No tomando en cuenta la energía empleada para iniciar lapenetración y tomando la derivada respecto al tiempo, dela ecuación (2) se obtiene lo siguiente:
)3(dtdE
dtdv
102
De la ecuación (1), se tiene )4(. dtdv
APR
De las ecuaciones (3) y (4), se tienedE
APR .( ) y ( ),dt
.
Por tanto, A
dtdEPR
/
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Por definición, se tiene PA
dtdE
/
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103
De (1) y (3), se obtiene lo siguiente:
PPR Es una relación importante para un tamaño de broca dado,entonces se perforará más eficientemente una roca, si seaplica mayor energía sobre la broca.
Para una relación general para varios sistemas deperforación, se tiene lo siguiente:
PPR
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AePR
En conclusión, se dice que “una roca se perforará másrápidamente, si se le aplica mayor energía”.
104
PERFORACION ROTATIVA
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105
PERFORACION ROTATIVA
Principios de la energía de operación
Son máquinas diseñadas para operar con gran fuerza deavance (pull down) y un sistema rotacional.avance (pull down) y un sistema rotacional.
Los componentes principales de la perforadora rotativa sonel barreno, la broca y la circulación de flujo de aire para lalimpieza de los taladros.
Para una eficiente perforación, los detritus de roca formadospor la perforación en los taladros deben ser evacuados para
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p p pevitar que sean triturados por los elementos cortadores de labroca, para ello debe suministrase una circulación de aire yasí evacuar dichos detritus. También, debe suministrarseagua para controlar el polvo.
106
BROCAS
El tipo de brocas usadas a nivel mundial, en perforaciónrotativa en minas superficiales, es la broca tricónica conconos dispuestos excéntricamente para tener una mayoracción trituradora.
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107
BROCAS TRICONICAS
La broca es el componenteprincipal, aplicador de la energíadurante la perforación. Su función
t it d l les triturar o desagregar la roca en elproceso de perforación.
La broca tricónica es de accióntrituradora y hendedora. Tiene tresrodillos o conos con elementoscortadores (dientes o insertos), pero
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la estructura real del fondo que creala geometría de la broca tricónica esla formación de una pequeñaconvexidad en el centro y algo másprofunda en la periferia.
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109
TIPOS DE BROCAS TRICONICAS
Existen dos tipos de brocastricónicas:
1. De dientes. Los tipos debrocas con dientes deacero son usados paraterrenos suaves asemiduras que tienen unaresistencia a la compresión< 14 500 psi.
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p
La ventaja de las brocas dedientes de acero es su bajocosto, pues valen la quintaparte de uno de insertos.
110
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Diagrama conceptual mostrando la vida de las brocasrotativas de dientes de acero vs. el diámetro de estas,perforando en rocas de diferentes Sc.
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111
A (
W/
) (M
ILE
S D
E
Diagrama conceptual mostrando el peso recomendado del empuje haciaabajo (W/) por pulgada de diámetro de broca vs. el diámetro de broca.
AS
DE
DIA
ME
TR
O D
E B
RO
CA
LB
)
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PE
SO
PO
R P
UL
GA
DA
112
Vid
a d
e l
a b
roc
a
Diagrama conceptualmostrando la vida de la
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(W/)
mostrando la vida de labroca vs. el peso delempuje hacia abajo parauna broca de 9 7/8” dediámetro, perforando enuna roca dura.
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113
La ventaja de estos es querequieren menos empuje para
2. De insertos. Son usados en rocas competentes, con unaSc > 14 500 psi.
requieren menos empuje paraconseguir una velocidad depenetración.
Reducen las vibraciones,produciendo menos fatiga en laperforación.
Disminuyen el desgaste sobre elestabilizador y la barra porque losinsertos de carburo mantienen el
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insertos de carburo mantienen eldiámetro de la broca, mejor quelos dientes.
Producen menos pérdidas detiempo por cambio de brocas.
114
Diagrama conceptualt d l b
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mostrando las brocasrotativas con insertosvs. el diámetro deestas, perforando enrocas de diferentes Sc.
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PULL DOWN
Se debe aplicar un adecuado pull down balanceado con larotación de acuerdo al tipo de roca. El Dr. Alan Bauerdespués de todas sus investigaciones recomendó lodespués de todas sus investigaciones recomendó losiguiente:
Ø 6 ¾ pulg → 5,500 lb/pulg
Ø 9 7/8 pulg → 6,500 lb/pulg
Ø 12 ¼ pulg → 7 200 lb/pulg
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Ø 12 ¼ pulg → 7,200 lb/pulg
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Rotación
Los rangos de rotación más comunes en perforaciónrotativa, en minería superficial, son los siguientes:
De 60 90 RPM para rocas competentesDe 60-90 RPM para rocas competentes
De 90 RMP para rocas suaves
Caballos de fuerza (HP)
Los requerimientos de HP para brocas tricónicasrotativas pueden ser calculados por la siguiente fórmula:
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rotativas pueden ser calculados por la siguiente fórmula:
5.15.2 TNKDHP
122
HP: caballos de fuerza
N: velocidad rotativa RPM
K: constante que depende el tipo de roca
D: diámetro de la broca (pulg)
T: empuje en 1000 lb/pulg del diámetro de la broca
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123
Los valores de K son estimados según el siguiente cuadro:
Tipo de rocaResistencia
compresiva del tipo de roca (Sc)
K x 10-5
Muy suave - 14
Suave - 12
Medianamente suave 2,500 10
Media 8,000 8
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,
Competente 30,000 6
Muy competente 68,000 4
124
SELECCION DEL TAMAÑO
Los parámetros a tenerse en cuenta en la selección deltamaño de las perforadoras son la máxima profundidad det l d l í di d f bilid d d l l b d ltaladros, el índice de perforabilidad de la roca, el burden, elespaciamiento, la inclinación y el diámetro de los taladrosrequeridos para la voladura.
P/E (pulg/lb) y con ello se predice el rango de penetracióncon la siguiente relación matemática:
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CW
EP
RPMPR 5.112
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125
Donde
PR: rango de penetración fph
RMP: velocidad rotativa RMP
P/E: índice de perforabilidad (pul/lb)
W: empuje (en 1000 lb)
D ú t t l d di t d l b
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D: número total de dientes de la broca
126
El cálculo del rango de penetración relacionando la resistencia decompresión uniaxial, el peso por pulgada de diámetro de broca y la
MODELO MATEMATICO PARA CALCULAR EL RANGO DE PENETRACION (PR) PARA
LA PERFORACION ROTATIVA
velocidad de rotación; realizado por el Dr. A. Bauer; fue plasmado enla siguiente ecuación:
3002861
RPMWScLogPR
PR: rango de penetración (pies/h)
S i t i i i i l 1000 i
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Sc: resistencia compresiva uniaxial en 1000 psi
W/Ø: peso por pulgadas del diámetro de la broca en 1000 lb
RMP: velocidad rotativa RMP
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127
Drilling performance of bits set with SYNDAX 3 cubes in pennant sandstone and in a dolomitic limestone.
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128
Penetration rate versus depth drilled for an 18 element SYNDAX 3 cube bit in grey marble
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129
Comparative drilling performance of a 30 element SYNDAX 3 triangle bit and an 18 element cube bit in norite granite.
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130
Penetratio rate as a function of depth drilled for a 30 element SYNDAX cube bit in paarl granite (250 Mpa)
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S O
F P
SI)
50
PENETRATION RATE VERSUS ROCK COMPRESSIVE STRENGTH FOR 50R. AND HAMMERS
L
PR
ES
SIV
E S
TR
EN
GT
II (T
HO
US
AN
DS
20
30
40
H
B
M
B
K
QTM
J
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PENETRATION RATE (FT/HR)
CO
M
10BJ
HC
M
10 20 30 40 50
100 HAMMER7,7½’’
BQ J
50R 9 f’’
132
50 R (9f’’)60
F P
SI)
COMPARISON OF HAMMER DRILL AND 50R COTS/FT. OF HOLE
HAMMER DRILL(9’’)
HAMMER DRILL(7’’)
20
30
40
50
VE
ST
RE
NG
TH
(T
HO
US
AN
DS
O
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1 2 3 54
10
DOLLARS / FT OF HOLE
CO
MP
RE
SS
IV
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133
20 – 25,000 psi compressive strength
x60
70
HR
)
PENETRATION RATE VERSUS HOLE DIAMETER FOR PERCUSSIVE DRILLS
12,000 psi compressive strength
x
x
x30
40
50
ET
RA
TIO
N R
AT
E (
FT
/H
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6
x
10
20
2 3 4 5 7HOLE DIAMETER (INS)
PE
N
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Penetration rate vs. Weight on bit
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135
Penetration rate vs. Rotary speed
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136
Air volume vs. Air pressure
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137
Air flow through bearings vs. Nozzle size (pressures in excess of 10 psi)
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Percentaje of air flow through bearings for various pressure
138
PROBLEMA DE APLICACION N.º 1
En una operación minera de Cu porfirítico para llevar a cabo
la operación minera unitaria de perforación, se está usando
una perforadora rotativa BE 60R y se cuenta con la
siguiente información:
Perforadora rotativa: BE 60R
Peso de la perforadora: 90,000 lb
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p ,
RPM Max 90
Diámetro del taladro 9 7/8”
Resistencia compresiva de la roca Sc = 2,104 kg/cm²
70
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139
Se pide calcular lo siguiente:
1. El tiempo neto de perforación (horas).
2 El metraje que se debe perforar por turno para2. El metraje que se debe perforar por turno para
satisfacer la producción programada.
3. Discutir los resultados.
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140
ALGORITMO DE SOLUCION
1. Para solucionar este problema, en primer lugar se debe
determinar el tiempo neto de perforación por turno,
para lo cual a las ocho horas que comprende un turnopara lo cual a las ocho horas que comprende un turno,
se le reducirán los tiempos no productivos, tales como
transporte de personal, limpieza y preparación de la
perforadora, mantenimiento preventivo, refrigerio,
necesidades fisiológicas, etc.
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Aproximadamente, el tiempo no productivo es dos
horas. Entonces, el tiempo neto será de seis horas, en
el mejor de los casos.
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2. Se calculará el rango de penetración.
3002861
RPMWScLogPR
Para reemplazar los datos en la ecuación, primero seconvertirán algunos valores.
2
22
lg/004,30.
lg/004,30/104,2:
pulbaprox
pulbscmkgSc
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"8/7965.0000,90
W 65.80
7990
65.0"8/79
000,90x
W
142
Reemplazando valores en la ecuación, se tiene losiguiente:
300
90
79
65.0890004.302861
xxLogPR
78.1004.302861 LogPR
hmPR
hpiesPR
hpiesPR
/5.10
/35
/95.34
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Por consiguiente en 6 h de perforación efectiva, seperforará 63 m que corresponden a un turno de trabajo.
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PROBLEMA DE APLICACION N.º 2
En una operación minera trabajada por el método de
open pit, se está elaborando el planeamiento de minado,
el cual se encuentra en la etapa de la selección de
equipo primario. Por lo tanto, se requiere determinar el
número de perforadoras rotativas necesarias para
cumplir con la siguiente producción diaria.
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Ore 50,000 Tm/día
Resistencia compresiva Sc = 40,000 psi
Factor de carga: 1 kg/Tm
144
Waste 40,000 Tm/día Resistencia compresiva Sc = 28,000 psi Factor de carga: 0.6 kg/Tm Diámetro del taladro 9 7/8” Altura de banco BH = 50 ft Taco ST = 1.5 ft Sobre perforación S/D = 5 ft
Las especificaciones de las perforadoras en el mercado sonlas siguientes:
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las siguientes: Perforadora rotativa: BE 45R Peso de la perforadora: 70,000 lb RPM Max = 70 Costos $ 1 400,000
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145
Perforadora rotativa: BE 60R Peso de la perforadora: 90,000 lb RPM Max = 70 Costos $ 2 000,000 Costos $ 2 000,000
Se pide lo siguiente:
1. El equipo de ingenieros de mina del Dpto. dePlaneamiento de Minado deberá llevar a cabo laselección de las perforadoras.
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2. Optimizar la decisión desde un punto de vista técnico-económico-ecológico
3. Discutir los resultados.
146
ALGORITMO DE SOLUCION
a. Cálculo del rango de penetración (PR)
7065070 Para el mineral
30070
875.965.070
)40log2861(orePR
hpiesPRore /35.17
Para el desmonte
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30070
875.965.070
)20log2861(desmontePR
hpiesPRdesmonte /02.22
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b. Cálculo del rango de penetración promedio PR (Rock
drill BE-45) ore and waste
min/00040 eralTm8.0
/000,50
min/000,40
desmonteTm
eralTmSR
hfthftPR
8018.0/02.221/35.17
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hftPR /43.19
8.01
148
Deduciendo de las horas de trabajo, el tiempo no
productivo, aproximadamente, es de 5.5 h/shift.
shiftftPR
shifthhftPR
/87106
/5.5/43.19
Rango de penetración neto
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shiftftPR /87.106
75
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c. Cálculo del rango de penetración (Rock drill BE-60),ore and waste
7065090
Para el mineral
30070
875.965.090
)40log2861(orePR
hpiesPRore /31.22
Para el desmonte
7065090
P h.D. - Carlos Agreda - [email protected] - Consultor Intercade
30070
875.965.090
)20log2861(desmontePR
hpiesPRdesmonte /31.28
150
d. Cálculo del rango de penetración promedio PR (Rockdrill BE-45) ore and waste
hfthftPR
8018.0/31.281/31.22
hftPR /98.248.01
Deduciendo de las horas de trabajo, el tiempo noproductivo, aproximadamente, es de 5.5 h/shift.
Rango de penetración neto
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Rango de penetración neto
shiftftPR
shifthhftPR
/39.137
/5.5/98.24
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e. Cálculo de la cantidad de MEC por taladro
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MEC: AL/AN/FO (ore) - AN/FO (waste)
Densidad (confinado): PANFO-ALANFO = 1.2 g/cc.
Densidad (kg/ft³)Densidad (kg/ft )
336
3 101 cmkg
Convirtiendo unidades, se tiene lo siguiente:
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3
3
33
/98.33
/3048.01
101000
1/2,1
ftkg
ftmmcm
gkg
cmg
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Densidad de carga lineal de la MEC (kg/ft)
i hft
inchftkg12
1875.9
4/98.33
223
ftkg
inch
/07.18
124
Cantidad de MEC en el taladro
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./8.722./40/07.18 talkgtalftftkg
154
f. Cálculo del número de perforadoras (BE-45R)
1) Cálculo del número de Tm de mineral disparadas,obtenidas en un taladro
./8.722./8.722exp1
1talTmtalkg
kgTm
Cálculo del número de Tm de mineral/día
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dayTm
dayshitftshiftftfttaltalTm
/20.213,4
/3/87.10655/1/8.722
78
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155
2) Cálculo del número de Tm de desmonte disparadas,obtenidas en un taladro
/6782041/87221
t lTt lkTm
./678.204,1.exp/8.722
6.0talTmtalkg
kg
Cálculo del número de Tm de desmonte/día
P h.D. - Carlos Agreda - [email protected] - Consultor Intercade
dayTm
dayshitftshiftftfttaltalTm
/35.022,7
/3/87.10655/1/67.204,1
156
3) Cálculo del número de Tm de mineral más desmonte,producidas por una BE-45R
dayTmdayTm /350227/202134 dayTm
dayTmdayTm
/4.235,11
/35.022,7/20.213,4
4) Cálculo del número de perforadoras requeridas
dayTmdayTm /00040/00050
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asperforador
perfordayTmdayTmdayTm
8
.//4.235,11/000,40/000,50
79
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157
g. Inversión en perforadoras BE-45R
000,20011$
/$000,40018
perfperf
000,20011$
h. Inversión en perforadoras BE-60R
1) Cálculo del número de Tm de mineral disparadas,obtenidas en un taladro
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./8.722./8.722exp1
1talTmtalkg
kgTm
158
Cálculo del número de Tm de mineral/día
dT
dayshitftshiftftfttaltalTm
/774365
/3/9.13755/1/8.722dayTm /77.436,5
2) Cálculo del número de Tm de desmonte disparadas,obtenidas en un taladro
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./678.204,1.exp/8.7226.0
1talTmtalkg
kg
Tm
80
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3) Cálculo del número de Tm de mineral más desmonte
Cálculo del número de Tm de desmonte/día
dayTm
dayshitftshiftftfttaltalTm
/8.027,9
/3/39.13755/1/67.204,1
3) Cálculo del número de Tm de mineral más desmonte,producidas por una BE-45R
dayTm
dayTmdayTm
/57.464,14
/8.027,9/77.436,5
4) Cálculo del número de perforadoras requeridas
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asperforador
perfordayTmdayTmdayTm
6
.//57.464,14/000,40/000,50
160
i. Inversión en perforadoras BE-60R
000,00021$
/$000,00026
perfperf
,$
j. Discusión de resultados
Resumen de los resultado del análisis de estudio
Perforadoras Número de Costo total de las $
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perforadoras perforadoras $
BE-45R 8 11209,000
BE-60R 6 12000,000
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Para esta operación minera, se optará por seleccionar lasperforadoras modelo BE-45R, las cuales generan unahorro de $ 800,000.
ConclusionesEl rango de penetración depende de las características
geomecánicas del macizo rocoso, el pull down, asícomo también, de las horas efectivas trabajadas en laoperación minera.
Se debería optimizar las horas efectivas reduciendo el
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Se debería optimizar las horas efectivas, reduciendo eltrabajo no productivo.
Se debería hacer un software con la data de campoperuano.
162
P fi i t f ió l d t it dIntroducción
EVACUACION EFICIENTE DE LOS DETRITUS FORMADOS DURANTE LA
PERFORACION
Para una eficiente perforación, los detritus de rocaformados por la perforación, que se encuentran dentro delos taladros, deben ser inmediatamente evacuados paraevitar que sean triturados por los elementos rotativos-cortadores de la broca.Para ello, debe suministrar una adecuada circulación deaire para evacuar dichos detritus hacia la parte superior de
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aire para evacuar dichos detritus hacia la parte superior delos taladros; también se debe suministrar suficiente aguapara controlar el polvo.Las billas y los polines de las brocas son refrigerados porel volumen suficiente de aire que debe proveerse.
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Detritus Detritus
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164
Para mantener suspendida una partícula de roca detamaño d (pulg), la velocidad mínima del balance de aireVm en pies/min está dada por la siguiente fórmulapostulada por Stokes.postulada por Stokes.
1374 2/1 dVm
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Donde: densidad de la partícula de la roca (lb/pie3)
d: diámetro de la partícula (pulg)
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Por otro lado, después de una serie de pruebas, variosinvestigadores han deducido que se han obtenido buenosresultados con las velocidades anulares mayores o igualesa 5,000 pies/min.El volumen de aire requerido para estos propósitos estáq p p pdado por la siguiente fórmula:
20054.01444
2222
VdDx
VdDQc
Donde
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Qc: capacidad de aire del compresor (CFM)V: volumen de aire (FPM)D: diámetro del taladro (pulg)d: diámetro del barreno (pulg)
166
Se tienen otras fórmulas usadas para la evacuacióneficiente de los detritus.
3. AVQ
DondeQ: volumen de aire comprimido (m3/min)V: velocidad de evacuación de los cutting por el espacio
anular (m/min)A: área del espacio anular (m2)
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También, se debe tener en cuenta que la velocidadmínima para la evacuación de los detritus en general seusa 1,524 m/min.
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Gray postuló la siguiente fórmula para determinar lavelocidad de la evacuación de los cutting.
8170 dTC 48170
P
dTCV
DondeV: velocidad de deslizamiento (pies/min)C: tamaño de los cutting (pies)T: temperatura de aire para la evacuación de los cutting
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T: temperatura de aire para la evacuación de los cuttingen grado Rankie (Fahrenheit más 460)
d: densidad de los cutting (lb/m3)P: presión en el fondo del taladro (lb/pie2)
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169
Nelmark propone las fórmulas (5) y (6) para determinar lavelocidad mínima de aire para la evacuación de loscutting.
60 54.62
54600 6.0
d
cdV
DondeV: velocidad del aire para la evacuación de los detritus en
( i / i )
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(pies/min)c: tamaño de los cutting, (diámetro en pies)d: densidad de los cutting de la roca (lb/pie3)
170
6528 2/12/1 ii cdV
Donde
Vi: velocidad del aire para la evacuación de los cutting
(pies/min)
ci: tamaño de los cutting formados (diámetro en pulg)
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ci: tamaño de los cutting formados (diámetro en pulg)
d: densidad de los cutting de la roca (lb/pie3)
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171
Alan Bauer postuló la siguiente fórmula para laevacuación eficiente de los detritus.
18.185 QBV
22
18.185dDQ
BV
DondeBV: velocidad de barrido (bailing velocity), CFMQ: capacidad de aire comprimido de la compresora CFM
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Q: capacidad de aire comprimido de la compresora, CFMD: diámetro del taladro (inches)d: diámetro del barreno (inches)
172
PESOS DEL EMPUJE HACIA ABAJO DE UNA PERFORADORA ROTATIVA QUE SE HAN DETERMINADO SON SATISFACTORIOS
Una velocidad anular de 6000 pies/min es normalmented d d d i d ½ l d d diáadecuada para suspender detritus de ½ pulgada de diámetro.
Para seleccionar el volumen de aire, se tiene en cuenta la altituda la cual la perforadora estará trabajando.
Multiplicadores para el consumo de aire por las perforadoras trabajando a diferentes altitudes
Altitud (ft) 0 1000 2000 3000 5000 6000
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Altitud (ft) 0 1000 2000 3000 5000 6000
Altitud (m) 0 305 610 1220 1525 1830
multiplicador 0 1.03 1.07 1.14 1.17 1.21
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PROBLEMA DE APLICACION N.º 1
Se tiene la siguiente información:Perforadora BE-40RVolumen de aire suministrado por la compresora Q:
1310CFM
Al volumen suministrado por la compresora, se le debehacer correcciones por la altura y por la temperatura.Corrección por altura: 0 27
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Corrección por altura: 0.27Corrección por temperatura: 1.10Diámetro del taladro D: 11 inchesDiámetro del barreno d: 9 ¼ inches
174
SOLUCION
a. Corrección del volumen de aire suministrado.
CFM3891012701310 CFM38910.127.01310
b. El aire neto suministrado por la compresora será el siguiente:
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CFMQ 9213891310
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c. Cálculo de la velocidad necesaria para la evacuaciónde los detritus (bailing velocity)
18185 Q
Aplicando la fórmula del Dr. Alan Bauer.
22
18.185dDQ
Q
92118185
Reemplazando valores, se tiene lo siguiente:
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FPMQ 4182
49
11
92118.1852
2
176
El resultado obtenido de 4812 FPM es muy cercano al
mínimo requerido (5000 FPM) Por tanto es adecuadomínimo requerido (5000 FPM). Por tanto, es adecuado
para la eficiente evacuación de los detritus formados
en el momento de la perforación.
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