FUNDAMENTOS DE TECNOLOGIA MINERA
MI 4070
PERFORACION Y VOLADURA 2014-2
EDUARDO EGUILLOR RECABARREN [email protected]
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
MI 4070
PERFORACION Y VOLADURA 2014-2
EDUARDO EGUILLOR RECABARREN [email protected]
9-septiembre-2014