1.1. Antecedentes y justificación del problema
1.1.4.3. Optimización de Consumo de Explosivos
Es la cantidad de explosivo usado para volar un metro de avance. Las unidades de expresión son: kg/m en expresiones monetarias se expresa $/m
Justificación
Justificación técnica. Metodológicamente, busca desarrollar la metodología de optimizar el uso de brocas de 45mm, rimadoras de 102mm y control de consumo de explosivos para reducir costos por metro de avance en labores de desarrollo.
Justificación económica. El proyecto de investigación se justifica porque busca reducir el costo de las operaciones unitarias de perforación y voladura en frentes de desarrollo y tener mayor utilidad en la valorización mensual consumiendo menor cantidad de brocas de 45mm, rimadoras de 102mm y optimizando el consumo de explosivos en la voladura.
Justificación personal. Personalmente este trabajo se justifica porque busca obtener el título profesional de Ingeniero de Minas para los autores.
35 1.2.Problema
¿Cómo reducir costos en las operaciones unitarias de perforación y voladura en la ejecución de labores de desarrollo (RP, BP, CX y CM) que realiza la empresa especializada CONMICIV S.A.C en CMH S.A?
1.3.Hipótesis
Optimizando el mantenimiento de brocas de 45 mm, rimadoras de 102 mm y controlando el consumo de explosivo. Se logra reducir costos en las operaciones unitarias de perforación y voladura en labores de desarrollo (RP, BP, CX y CM) que realiza la empresa CONMICIV S.A.C en CMH S.A.
1.4.Objetivos
Objetivo general.
Reducir el costo de las operaciones unitarias de perforación y voladura.
Objetivos específicos.
Reducir el costo de perforación optimizando el mantenimiento de brocas de 45mm y rimadoras de 102mm.
Reducir el costo de voladura optimizando el uso de explosivos y mejorando la distribución de explosivos en los frentes de carguío.
36 CAPITULO II
MATERIAL Y MÉTODOS
2.1.Material.
Universo.
Todas las labores de desarrollo y preparación en la unidad Parcoy de la empresa Consorcio Minero Horizonte S.A.
Población.
Labores de desarrollo de la empresa CONMICIV S.A.C. RP2705, BP 2724, CX 2751, CX 2750, CX1783, CX2250, CM 2707, BP 2434, CM 080, BP 2381, RP1795, BP 2818, RP692. Muestra. La muestra de estudio es la RP2705, BP 2724, CX2750, BP2434, CX2751 Unidad experimental BP2434 Mina CMH S.A.
Castro Espinoza, Raúl (2013). Es una mina subterránea dedicada a la explotación de oro y plata desde ya hace 36 años, es la segunda mina subterránea en explotación de oro más importante del Perú. Ubicada en la margen izquierda del río Parcoy, en la localidad de Retamas, en el distrito de Parcoy, Provincia Pataz, en el lado occidental del departamento de La Libertad, en las coordenadas geográficas de 77º 29’ 00” W y 08º 01’
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00” S; en coordenadas UTM, se encontró a 9112976.24 N y 227281.33 E (CMH, 2007), situado a 500 km al norte de Lima, a una altitud promedio de 2800 msnm.
2.1.5.1.Método de explotación
El método de explotación Corte y relleno Mecanizado lo aplicamos en la Unidad Parcoy para explotar vetas de potencias moderadas. Las condiciones principales consideradas para su aplicación son:
- RMR de las cajas encajonantes tienen un RMR promedio de 25 a 30.
- Bajo buzamiento del mineral. (45˚- 70˚)
- Potencia de la veta entre 2.50 - 10.0 m.
- Relleno detrítico y/o hidráulico.
A.- Preparación
Se inicia con la preparación de rampas basculantes (negativas) con 15 % de gradiente apartir de rampas principales y con una longitud de 40 metros de la rampa principal de acceso y avanza hacia los pisos superiores hasta alcanzar una gradiente máxima de 15 %, el mismo que permite el desplazamiento de los equipos LDH desde las galerías principales hacia los tajos, para niveles principales se ejecutan By- Pases a fin de iniciar la explotación desde la cota piso de la galería.
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Figura 2.1. Preparación de rampas basculantes a partir de rampas auxiliares. Fuente. Mina CMH S.A.
La rampa inicial es rebatida después de concluir el corte horizontal del tajo posteriormente para brindarle estabilidad necesaria es rellenada con relleno hidráulico o detrítico.
Figura 2.2. Vista en planta de la rampa auxiliar y basculantes. Fuente: mina CMH S.A
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Desde las rampa auxiliar se ejecutan las rampas basculantes hasta cortar la veta, y una vez cortada se explota la veta en esa cota en toda la longitud del tajo, a la altura del corte preestablecida. Es preferible que la primera rampa basculante sea ejecutada con pendiente negativa, para aprovechar el máximo número de cortes desde la misma rampa basculante.
Figura 2.3. Numero de rampas basculantes a partir de un rampa auxiliar. Fuente: mina CMH S.A.
B.- Explotación
Se realiza a partir de rampas basculantes (negativas), estas rampas tienen una gradiente de15% y una longitud de 30 a 40 metros de la rampa principal, luego es rebatida después de concluir el corte horizontal y continuar con los siguientes cortes. La explotación también se puede dar por filas de acuerdo a la potencia de la veta, en este caso se comienza con las filas desde la caja piso hacia la caja techo, el número de filas lo determinara la potencia de la veta, así mismo la sección de la labor.
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Figura 2.4. Explotación Corte y Relleno por filas Fuente: mina CMH S.A
El sostenimiento es con cuadros de madera, una vez explotada toda la longitud de la fila se procede a rellenar con relleno detrítico e hidráulico antes de empezar con la explotación de las siguientes filas.
Figura 2.5. Relleno consolidado en cortes explotados. Fuente: mina CMH S.A
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Figura 2.6 Proceso de minado corte y relleno Mecanizado Fuente: mina CMH S.A
B.1.- Desate:
El desatado de rocas se realiza de manera manual para altura menores de 3.5 m. con barretillas de 6, 8, 10, 12, pies y siguiendo los PETS (Procedimiento Escrito de Trabajo Seguro) para desatado de rocas, en los casos que la altura de desatado sea mayor a 5m y el terreno se muestre inestable se usa Scaler para el desatado, sin exponer al personal y trabajar en una zona segura.
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Figura 2.7. Desate Mecanizado Fuente: mina CMH S.A
B.2.- Limpieza:
La limpieza del mineral se efectúan con scoop de 2.5 yd3, R1300G 4.0 yd3 y R1600G 6.0 yd3 de capacidad, equipo que permite tener mayores rendimientos y menores tiempos de limpieza de mineral y desmonte en los frentes.
Figura 2.8. Limpieza de mineral con scoop de 4yd Fuente: mina CMH S.A.
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Los scoop realiza la limpieza del mineral hacia cámara de acumulación cercana a los tajos y labores de preparación, para luego ser acarreados mediante Dumper de 12 TN y 20 TN hacia los poket principales. Para luego ser transportados por Volquetes de 25 TN hacia superficie y posteriormente a la planta concentradora.
Figura 2.9. Extracción de mineral en volquetes de 25 Tn. Fuente 2.9. Mina CMH S.A.
En otros casos los el scoop limpia de la cámara de acumulación directamente hacia los volquetes en las llamadas cámaras de transferencia, y estos posteriormente se dirigen hacia la planta concentradora.
En estos casos el mineral es rastrillado hacia el chute del tajo, el cual cae por gravedad y es almacenado, hasta su evacuación por medio de scoop de 2.5 yd3 hacia cámara de acumulación o directamente a los Dumper.
B.3.- Sostenimiento con Shotcrete.
Es el método más utilizado para el sostenimiento de labores en consorcio minero horizonte el concreto es lanzado a presión, para fortalecer las labores, los materiales componentes son: cemento, agregados, agua, aditivos y elementos de refuerzo, los cuales
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son aplicados neumáticamente y compactados dinámicamente a alta velocidad sobre una superficie.
Principios de acción del shotcrete en el sostenimiento de excavaciones rocosas
La acción conjunta del shotcrete y la roca, impide que éstos se deformen independientemente, la interacción induce la formación de un esfuerzo radial de confinamiento, que controla las deformaciones y que aplicado sobre la periferia de la excavación, ayuda a la formación de un arco de sustentación.
El shotcrete mantiene el entrabe de las posibles cuñas o bloques rocosos, sellando las discontinuidades o grietas producidas por la voladura.
Figura 2.10. Capa de shotcrete actuando en cuñas.
Evita la alteración de minerales inestables presentes en el macizo rocoso excavado, por efecto del intemperismo.
La calidad del shotcrete final depende de los procedimientos usados en su aplicación. Estos procedimientos incluyen: la preparación de la superficie, técnicas del lanzado (manipulación de la boquilla o tobera), iluminación, ventilación, comunicación y la capacitación del personal de sostenimiento.
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El shotcrete no debe ser aplicado directamente a la superficie rocosa seca, con polvo o congelada. El área de trabajo debe ser rociada con un chorro de aire-agua para remover la roca suelta y el polvo de la superficie donde se aplicará el shotcrete.
La roca húmeda creará una buena superficie, sobre la cual se colocará la capa inicial de shotcrete. En caso de aplicar varias capas de shotcrete, antes de aplicar la siguiente capa es necesario limpiar la anterior para una buena adherencia.
La distancia ideal de lanzado es de 1 a 1.5 m. la boquilla más alejada de la superficie rocosa, resultará en una velocidad inferior del flujo de los materiales, lo cual conducirá a una pobre compactación y a un mayor rebote.
Para el lanzado del shotcrete por vía húmeda se utiliza un robot lanzador, el robot utilizado tiene un alcance máximo de 9 m. (brazo hidráulico y proyección de material), permitiendo sostener lugares que con otro tipo de sostenimiento no se podría, el desempeño del robot es de 8 a 10 m/hora.
Figura 2.11. Robot para Proyección de shotcrete vía Húmeda. Fuente: mina CMH S.A
La mezcla se transporta por medio de mixer de 3 cubos de capacidad hacia las labores que se encuentran para sostenimiento por vía húmeda,
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Figura 2.12. Transporte de shotcrete: Mixer de 3 m3 Fuente: mina CMH S.A.
B.4.- Perforación:
La perforación es la operación unitaria de mayor incidencia dentro del ciclo de minado, en donde se tiene que realizar taladros en el macizo rocoso de un frente de una labor sea esta de exploración, explotación o preparación, siguiendo un parámetro ya estipulado como una malla de perforación, la cual es diseñada en función de las propiedades del mismo tales como: RQD, RMR, Q, GSI.
La finalidad de la perforación es cumplir con el diseño de la malla de perforación en donde se distribuirá la carga explosiva a usarse en la voladura, pero también se realizan perforaciones de alivio que ayudara en la mejora de la voladura, creando caras libres necesarias para la fracturación de la roca.
Para la perforación se emplea jumbos electrohidráulicos (S1D – modelo Axera) el mismo que permite realizar taladros horizontales de 10 a 12 pies en tajos y hasta 13 pies en labores de preparación, con velocidades de penetración de 4 veces superiores a las perforadoras neumáticas.
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Figura 2.13. Perforacion con jumbo electroneumatico. Fuente: mina CMH S.A.
El trazado del arranque y malla de perforación va a depender específicamente del equipo, tipo de roca y sección de la labor.
B.5.- Sostenimiento con pernos.
El sostenimiento se da de acuerdo a las características del terreno, principalmente esta forma de sostenimiento se realiza en labores de desarrollo, preparación y principalmente de explotación, en donde el terreno se presenta muy deleznable por las mismas características de las estructuras que presentan una serie de fallas y alteraciones hacia la caja techo.
B.5.1.-Instalación Mecanizada: Para el sistema mecanizado se cuenta con Jumbos emperadores Bolter, adecuados exclusivamente para instalar estos elementos; la facilidad de instalación para ambos casos ha sido una ventaja importante para optimizar nuestro sistema de exploración, preparación y explotación de la mina. “Los Hydrabolt no sólo son más rápidos de instalar que los pernos de anclaje mecánicos, sino que también la calidad de la instalación es monitoreada más fácilmente, por los indicadores que presenta el perno”.
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Como el diseño del Hydrabolt requiere presión de aire y agua para expandir el elemento durante la instalación, se cuenta con estos servicios en los frentes de operación para facilitar la instalación.
Figura 2.14. Instalación de pernos Hydrabolt con equipo Bolter. Fuente: mina CMH S.A.
En CMH, ahora la gran mayoría de sus labores subterráneas están cubiertas con shotcrete y empernadas con Hydrabolt. Se tiene un consumo mensual de aproximadamente 3,000 m3 de shotcrete vía húmeda, y 15,000 Hydrabolt de 5 y 7 pies, que es utilizada en labores temporales y permanentes.
Los pernos de anclaje Hydrabolt son de alta tecnología, de gran trabajabilidad y considero que son los anclajes de última generación; que aportan dos ventajas: más seguridad e incremento de la productividad.
B.6.- Voladura:
La aplicación de voladura de rocas no es más que el proceso de alteración y desplazamiento del macizo rocoso produciendo el movimiento y fragmentación de la roca con respecto a su estado inicial de reposo de un estado final de material fracturado y apila.
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En otras palabras el fracturamiento y apilamiento (efecto) del macizo rocoso (medio) vienen a ser los procesos resultantes de la detonación de las mezclas explosivas comerciales (acción) que son cargadas en los taladros los que son perforados de acuerdo a las mallas de perforación establecidas. Para la selección del tipo de explosivo de acuerdo al tipo de roca (clasificación según G.S.I.- RMR ), se evalúa según la siguiente tabla.
Tabla 2.1. Zonificación de Explosivos.
Fuente: mina CMH S.A.
En el método de explotación mecanizado se utilizan para voladura accesorios y explosivos.
B.6.1.- Explosivos:
Estas mezclas de sustancias químicas tiene la capacidad de reaccionar muy violentamente creando una onda de choque que tritura la roca, también se generan gases que actúan con gran presión sobre las paredes del taladro ayudando a la rotura y desplazamiento de los fragmentos. Los explosivos se pueden clasificar según su función
50 2.2.Método
El método a aplicar es el método científico analítico descriptivo.
Figura 2.15. Diagrama de bloques del Trabajo Fuente. Los Autores
Afilado de brocas aumentando la vida útil (m/broca) Control en el pedido de explosivo. Kg/m Optimización Analizar puntos de problemática No afilado de brocas de 45mm y rimadoras de 102mm. Pedido desmedido de brocas Pedido desmedido explosivo, realizando sin observar el diseño de malla
La columna explosiva es mayor al 75% del taladro llegando hasta el 100%. Mala distribución de explosivos en la malla de perforación. Reducción de costos en operaciones unitarias En perforación. Menos $/m. Menor costo operativo
Mayor utilidad bruta Durante la valorización. Control en la carga de explosivo. Menor kg/m Control en la distribución de explosivo kg/m En voladura. Menos kg de explosivo /m por ende menos $/m
51 2.3.Procedimiento Experimental
Analizar y definir la problemática del elevado costo.
El propósito de esta etapa es identificar y definir un problema a resolver, la realidad de la minería actual induce cada día a la reducción de costos, debido al bajo precio que afrontan los metales.
Por ello en la empresa CONMICIV S.A.C en la mina CMH S.A. se busca oportunidades de mejora en todas las áreas del proceso productivo. En las operaciones de perforación y voladura no se ha estado realizando los trabajos adecuadamente debido a que no desarrolla técnicamente trabajos de optimización en el mantenimiento de aceros de perforación (broca de 45mm y rimadora 102mm) afectando su rendimiento y el elevado consumo de explosivos. Esto genera mayor costo de las operaciones unitarias de perforación y voladura.