UNIVERSIDAD NACIONAL DE TRUJILLO
FACULTAD DE INGENIERÍA
ESCUELA ACADÉMICO PROFESIONAL DE INGENIERÍA DE MINAS
“OPTIMIZACIÓN DE COSTOS MEDIANTE MODIFICACIÓN DE VARIABLES CONTROLABLES DE PERFORACIÓN Y VOLADURA EN MINA EL TORO”
TESIS
PARA OPTAR EL TÍTULO PROFESIONAL DE
INGENIERO DE MINAS
AUTOR:
BACH. CALDERON ALAYO, Alvaro Alberto
ASESOR:
MSC. COTRINA TEATINO, Marco Antonio
DEDICATORIA
Ante todo a Dios, por ser mi guía y protector en cada paso que doy.
A mis padres con mucho amor, por su apoyo incondicional en
cada etapa de mi vida.
A mi hermano y familiares, que son ejemplo de sacrificio y
dignidad.
A mis amigos, por hacer tan ameno el día a día.
AGRADECIMIENTO
Mi sincero y profundo agradecimiento a Dios por bendecirme en cada paso de la
vida.
El agradecimiento a mi alma mater, la Universidad Nacional de Trujillo por
haberme brindado una formación profesional.
A los docentes de la facultad de Ingeniería de la Universidad Nacional de Trujillo,
en especial a los de la Escuela de Formación Profesional de Ingeniería de Minas,
por las enseñanzas entregadas durante mi formación universitaria.
Así mismo, mi sincero agradecimiento a mi familia, que sacrificó muchas horas,
para que se pudiera cumplir este objetivo.
A la empresa minera Los Andes Perú Gold y a toda la plana de ingenieros de
ésta empresa, por brindarme la oportunidad de laborar con ellos y, obtener la
información y conocimientos necesarios para desarrollar el presente trabajo de
investigación.
RESUMEN
La unidad “El Toro” de la compañía minera “Los Andes Perú Gold” busca
progresivamente la mejora continua en los costos y/o los procesos operativos,
sin alterar la productividad del proceso de minado.
En la presente investigación se cambió el ANFO por una combinación de
ANFO + Emulsión, reduciendo los costos de perforación y voladura al utilizar
un explosivo con mayor energía. Para lograr esto, se tomó como base el
modelo matemático de Crosby & Pinco, el cual propone combinar dos
explosivos en un mismo taladro y con esto poder modificar las variables
controlables tales como: burden y espaciamiento de la malla de perforación.
Después de haber realizado las pruebas, se comprobó que la combinación de
dos explosivos (ANFO + Emulsión) substituye ventajosamente a la mezcla
explosiva de solamente ANFO.
Asimismo, esta combinación reduce el número de taladros y el factor de
potencia. En consecuencia, se logra un ahorro de 0.021 USD/Tn.
Finalmente, al tener una producción programada de 22.2 millones de toneladas
al año, se ahorraría 0.47 M de UDS/año.
ABSTRACT
"El Toro" unit of the mining company "Los Andes Peru Gold" progressively
seeks continuous improvement in costs and / or operating processes, without
altering the productivity of the mining process.
In the present investigation the ANFO was exchanged for a combination of
ANFO + Emulsion, reducing the costs of drilling and blasting by using an
explosive with higher energy. To achieve this, it was based on the mathematical
model of Crosby & Pinco, which proposes combining two explosives in the
same hole and with this being able to modify the controllable variables such as:
burden and spacing of the perforation mesh.
After having carried out the tests, it was found that the combination of two
explosives (ANFO + Emulsion) advantageously replaces the explosive mixture
of only ANFO.
Also, this combination reduces the number of holes and the power factor. As a
result, a saving of 0.023 USD / Tn is achieved.
Finally, having a scheduled production of 22.2 million tons per year, 0.51 M of
UDS / year would be saved.
INDICE DE CONTENIDO
DEDICATORIA ……….……. i
AGRADECIMIENTO………..……….….. ii
RESUMEN ……….... iii
ABSTRACT ………..………. iv
CAPITULO I INTRODUCCION 1.1. Antecedentes bibliográficos ... 2
1.2. Marco teórico ... 3
1.2.1. Definiciones generales ... 3
1.2.2. Costos mineros ... 3
1.2.2.1. Clasificación según la función que cumplen ... 3
1.2.2.2. Clasificación según su grado de variabilidad ... 5
1.2.2.3. Clasificación según su asignación ... 6
1.2.2.4. Clasificación según su comportamiento ... 6
1.2.3. Perforación y voladura ... 8
1.2.4. Mallas de perforación ... 8
1.2.5. Voladuras en banco ... 9
1.2.5.1. Parámetros de voladuras en banco ... 9
1.2.5.2. Propiedades para la voladura ... 10
1.2.5.3. Variables controlables de una voladura ... 13
1.2.5.4. Variables no controlables de una voladura ... 14
1.2.6. Tipos de explosivos... 17
1.2.6.2. Emulsión ... 18
1.2.6.3. ANFO Pesado ... 19
1.2.7. Físico – Química de los explosivos ... 20
1.2.8. Potencia de los explosivos ... 21
1.2.9. Eficiencia de los explosivos ... 23
1.2.10. Factor de energía ... 23
1.2.11. Modelo matemático de Crosby & Pinco ... 24
1.2.11.1. Planteamiento del modelo matemático ... 25
1.2.11.2. Desarrollo del modelo matemático ... 26
1.2.11.3. Ejemplos de la utilización de la nueva ecuación ... 27
1.3. Problema general ... 29
1.4. Hipótesis ... 29
1.5. Objetivos ... 29
1.5.1. Objetivo general ... 29
1.5.2. Objetivos específicos ... 29
CAPITULO II MATERIALES Y METODOS 2.1. Material de estudio o muestra ... 30
2.1.1. Material de estudio ... 30
2.2. Población muestral ... 30
2.3. Tipo de yacimiento ... 30
2.3.1. Ubicación y acceso ... 31
2.3.2. Clima ... 32
2.3.5. Geología regional ... 35
2.3.6. Geología económica ... 36
2.4. Diseño de investigación ... 37
2.4.1. Procedimiento teórico ... 37
2.4.2. Procedimiento experimental ... 40
2.4.2.1. Mapeo de procesos ... 40
2.4.2.2. Recolección de datos ... 41
2.4.2.3. Planeamiento ... 45
2.4.2.4. Aplicación ... 50
CAPITULO III RESULTADOS Y DISCUSIONES 3.1. Resultados... 52
3.1.1. Resultados del proyecto N° 01 ... 52
3.1.1.1. Número de taladros ... 52
3.1.1.2. Factor de potencia ... 52
3.1.1.3. Análisis Económico ... 53
3.1.2. Resultados del proyecto N° 02 ... 54
3.1.2.1. Número de taladros ... 54
3.1.2.2. Factor de Potencia ... 54
3.1.2.3. Análisis Económico ... 55
3.1.3. Resultados de los proyectos consecutivos ... 56
CAPITULO IV
CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES
4.1. CONCLUSIONES ... 61
4.2. RECOMENDACIONES ... 62
4.3. REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS ... 63
4.4. ANEXOS... 65
INDICE DE FIGURAS Figura 1. Tipos de mallas de perforación ... 8
Figura 2. Parámetros de voladuras en bancos ... 10
Figura 3. Influencia del diámetro del taladro en la velocidad de detonación ... 18
Figura 4. Estructura del Heavy Anfo ... 20
Figura 5. Cambio del explosivo de un solo tipo al explosivo de dos tipos (carga de fondo y carga de columna) ... 25
Figura 6. Ejemplo de nuevas dimensiones utilizando 2 explosivos ... 28
Figura 7. Ubicación al proyecto minero “El Toro” ... 31
Figura 8. Ruta, accesos y tiempo para llegar a mina El Toro ... 32
Figura 9. Ubicación de fallas del Proyecto ... 33
Figura 10. Geología superficial de las zonas de interés del Proyecto El Toro... 35
Figura 11. Columna estratigráfica regional ... 36
Figura 12. Diseño de Investigación ... 38
Figura 13. Plano topográfico P-705 ... 43
Figura 14. Plano topográfico P-717 ... 48
Figura 15. Plano topográfico P-720 ... 49
Figura 17. Nuevo diseño P-720 ... 51
Figura 18. Grafico T-Student ... 59
Figura 20. Aplicación de nueva malla de P y V en campo... 65
Figura 21. Proyecto 717 ... 65
Figura 22, Proyecto 720 ... 66
Figura 23. Instalación de Booster ... 66
Figura 24. Cargado de ANFO ... 67
Figura 25. Cargado de Emulsión ... 67
Figura 26. Preparación para amarre ... 68
Figura 27. Amarre de voladura ... 68
Figura 28. Ubicación Mina el toro ... 69
INDICE DE TABLAS Tabla 1. Escala de dureza de Mohs ... 10
Tabla 2. Densidades para diferentes agentes de voladura ... 11
Tabla 3. Velocidades de detonación para diferentes agentes de voladura ... 12
Tabla 4. Composición del ANFO ... 17
Tabla 5. Dimensiones de los oxidantes en los explosivos y su efecto en la velocidad de detonación para un diámetro dado de taladro ... 19
Tabla 6. Características principales de diferentes mezclas de ANFO Pesado para taladros de 6 3/4´´ ... 20
Tabla 7. Pérdida de energía en el AN/FO por contenido incorrecto de petróleo ... 21
Tabla 8. Potencia relativa por volumen (RBS) ... 22
Tabla 9. Eficiencia de los Explosivos ... 23
Tabla 10. Programa de producción 2017 ... 41
Tabla 11. Parámetros de voladura 2017 ... 42
Tabla 12. Resultados de proyectos antes de la implementación en mina El Toro 42 Tabla 13. Datos generales proyecto 705 ... 43
Tabla 15. Costos de perforación P-705 ... 44
Tabla 16. Costos de Voladura P-705 ... 45
Tabla 17. Diseño de voladura actual ... 47
Tabla 18. Nuevo diseño de voladura ... 47
Tabla 19. Datos generales proyecto 717 ... 48
Tabla 20. Datos generales proyecto 720 ... 49
Tabla 21. Número de taladros P-717 ... 52
Tabla 22. Factor de potencia P-717 ... 53
Tabla 23. Costos de perforación P-717 ... 53
Tabla 24. Costos de voladura P-717 ... 53
Tabla 25. Diferencia de costos del P-717 ... 54
Tabla 26. Número de taladros P-720 ... 54
Tabla 27. Factor de potencia P-720 ... 55
Tabla 28.Costos de perforación P-720 ... 55
Tabla 29. Costos de voladura P-720 ... 55
Tabla 30. Diferencia de costos del P-720 ... 56
Tabla 31. Resultado de proyectos posteriores a la aplicación... 57
Tabla 32. Comparación de resultados antes y después de la aplicación ... 58
Tabla 33. Análisis de datos de resultados ... 58
Tabla 34. Resultados de C.U de perforación y voladura en la prueba T-Student .. 59
Tabla 35. Carguío de Taladros P-717 ... 71
CAPITULO I
INTRODUCCION
La voladura es un proceso clave en cualquier unidad minera, constituye gran
parte de los costos operativos; por lo cual se hace necesario su entendimiento
global para minimizar dichos costos en la misma operación y en cada una de
las operaciones posteriores: carguío, acarreo y procesos metalúrgicos.
El objetivo de la investigación es optimizar los costos de perforación y voladura
en mina el Toro, para esto, es esencial determinar la cantidad y tipo de
explosivo a utilizar; asimismo, las dimensiones del el burden y espaciamiento
de la malla partiendo de la base del modelo matemático de Crosby y Pinco y
así finalmente comparar los costos de perforación y voladura antes y después
de la modificación.
Para esto, primero se tomará un proyecto base de los que se vienen realizando
en la mina, luego se realizará las pruebas directamente en campo para
1.1. Antecedentes bibliográficos
- Rascheff & Goemans (1977), establecieron que la energía aprovechada en
una voladura, tiene una variación entre el 5% y 50% de la toda la energía
dependiendo de la clase y el tipo de explosivo utilizado.
- Bampfield & Morrey (1984), variaron la potencia y densidad de un ANFO
Pesado en base al porcentaje de emulsión.
- Hagan, J. (1977), estimó que el 15% de la energía total generada en una
voladura es aprovechada en los mecanismos de fracturamiento y
desplazamiento del macizo rocoso.
- Ames, V. (2008), puso importancia al factor de energía como parámetro
para la determinación de malla de voladura y propuso analizar y aplicar la
energía de una mezcla explosiva para el diseño de una malla de
perforación y voladura correctamente.
- Casali, A., & Orlandi, C. (2013), hicieron un estudio de análisis económico
de acuerdo al tipo de explosivo utilizado en la malla de perforación y
voladura en mina Soledad.
- Viela, W. (2014), determinó las ventajas técnicas, operativas y económicas
que puede aportar la utilización de la emulsión gasificable en comparación
con la emulsión matriz, para la fabricación de ANFO Pesado en el proceso
1.2. Marco teórico
1.2.1. Definiciones generales
Optimización: Es la acción y efecto de optimizar. Este verbo hace referencia a buscar la mejor manera de realizar una actividad. El
término se utiliza mucho en minería.
Modelo matemático: Un modelo matemático describe teóricamente un objeto que existe fuera del campo de las Matemáticas. Las
previsiones del tiempo y los pronósticos económicos, por ejemplo,
están basados en modelos matemáticos. Su éxito o fracaso depende
de la precisión con la que se construya esta representación numérica,
la fidelidad con la que se concreticen hechos y situaciones naturales en
forma de variables relacionadas entre sí.
Granulometría: Es la medición del tamaño de los granos de material producto de una voladura, con el fin de cumplir con lo requerido por la
operación.
1.2.2. Costos mineros
Es el gasto económico que representa para un determinado productor, la
fabricación de un producto o la prestación de un servicio.
Los costos se clasifican de acuerdo a categorías o grupos, de manera tal
que posean ciertas características comunes para poder realizar los
cálculos, el análisis y presentar la información que puede ser utilizada para
la toma de decisiones.[1]
1.2.2.1. Clasificación según la función que cumplen
a) Costos de producción
Son los que permiten obtener determinados bienes a partir de
otros, mediante el empleo de un proceso de transformación. Por
Costo de la materia prima y materiales que intervienen en el proceso productivo.
Sueldos y cargas sociales del personal de producción.
Depreciaciones del equipo productivo.
Costo de los Servicios Públicos que intervienen en el proceso productivo.
Costo de envases y embalajes.
Costos de almacenamiento, depósito y expedición.
b) Costos de comercialización
Es el costo que posibilita el proceso de venta de los bienes o
servicios a los clientes. Por ejemplo:
Sueldos y cargas sociales del personal del área comercial.
Comisiones sobre ventas.
Fletes, hasta el lugar de destino de la mercadería.
Seguros por el transporte de mercadería.
Promoción y Publicidad.
Servicios técnicos y garantías de post-ventas.
c) Costo de administración
Son aquellos costos necesarios para la gestión del negocio. Por
ejemplo:
Sueldos y cargas sociales del personal del área
administrativa y general de la empresa
Honorarios pagados por servicios profesionales.
Servicios Públicos correspondientes al área administrativa.
Alquiler de oficina.
d) Costo de financiación
Es el correspondiente a la obtención de fondos aplicados al
negocio. Por ejemplo:
Intereses pagados por préstamos.
Comisiones y otros gastos bancarios.
Impuestos derivados de las transacciones financieras.
1.2.2.2. Clasificación según su grado de variabilidad
Esta clasificación es importante para la realización de estudios de
planificación y control de operaciones, son de uso gerencial. Esta
referido a la variación de los costos, según los niveles de producción.
a) Costos fijos
Son aquellos costos cuyo importe permanece constante,
independiente al volumen de producción de la empresa. Se
pueden identificar y llamar como costos de "mantener la empresa
abierta", de manera tal que se realice o no la producción, se venda
o no la mercadería o servicio, dichos costos igual deben ser
solventados por la empresa. Por ejemplo:
Ventilación de mina
Servicios de vigilancia externo
Alquileres de servicios para uso administrativo
Amortizaciones o depreciaciones
Seguros
Impuestos fijos
Servicios Públicos (Luz, TE., Gas, etc.)
Sueldo y cargas sociales de encargados, supervisores,
b) Costos variables
Son aquellos costos que varían en forma proporcional, con el nivel
de producción o actividad de la empresa. Son los costos por
"producir" o "vender". Por ejemplo:
Mano de obra directa (a destajo, por producción o por tanto).
Materiales e Insumos directos (explosivos, llantas, aire comprimido, energía etc.).
Impuestos específicos.
Transporte,
Comisiones sobre ventas.
1.2.2.3. Clasificación según su asignación
a) Costos directos
Son aquellos costos que se asigna directamente a la actividad de
producción. Por lo general se refieren a los costos variables.
b) Costos indirectos
Son aquellos que no son asignados directamente a la actividad de
producción o servicio, pero que son necesaria para la producción.
Se distribuyen entre las diversas unidades productivas mediante
algún criterio de reparto. En la mayoría de los casos los costos
indirectos son costos fijos.
1.2.2.4. Clasificación según su comportamiento
a) Costo variable unitario
Es el costo que corresponde a cada unidad de producción
producido. Como ejemplo: Costo por cada tonelada de mineral
Costo unitario = Costo producción total / Cantidad de producción
b) Costo variable total
Es el costo que resulta de multiplicar el costo variable unitario por
la cantidad de mineral producidos o servicios vendidos en un
periodo determinado; sea este mensual, anual o cualquier otra
periodicidad.
La fórmula del costo variable total es la siguiente:
Costo variable total = Costo variable unitario X cantidad
Para el análisis de los costos variables, se parte de los valores
unitarios para llegar a los valores totales. En los costos fijos el
proceso es inverso, se parte de los costos fijos totales para llegar
a los costos fijos unitarios.
c) Costo fijo total
Es la suma de todos los costos fijos de la empresa
d) Costo fijo unitario
Es el costo fijo total dividido por la cantidad de producción o
servicios brindados.
Costo fijo unitario = Costo fijo total / cantidad
e) Costo total
Es la suma del Costo Variable más el Costo Fijo.
Se puede expresar en Valores Unitarios o en Valores Totales
Costo total unitario = Costo variable unitario + Costo fijo unitario
1.2.3. Perforación y voladura
La perforación y voladura es una técnica aplicable a la extracción de roca
en terrenos competentes, donde los medios mecánicos no son aplicables
de una manera rentable. Así, partiendo de esta definición, este método es
aplicable a cualquier método de explotación, bien en minería, bien en obra
civil, donde sea necesario un movimiento de tierras.
La técnica de perforación y voladura se basa en la ejecución de
perforaciones en la roca, donde posteriormente se colocarán explosivos
que, mediante su detonación, transmiten la energía necesaria para la
fragmentación del macizo rocoso a explotar. [2]
1.2.4. Mallas de perforación
Es la forma en la que se distribuyen los taladros de una voladura,
considerando básicamente a la relación de burden y espaciamiento y su
directa vinculación con la profundidad de taladros.
En el diseño de una voladura de banco se puede aplicar diferentes trazos
para la perforación, denominándose malla cuadrada, rectangular y
triangular o alterna, basándose en la dimensión del burden. [3] (véase
figura 1.)
Figura 1. Tipos de mallas de perforación
1.2.5. Voladuras en banco
Se entiende por voladura la disposición de un grupo de barrenos, en los
que se ha colocado una cierta carga de explosivo y se inicia con una
secuencia tal que se consiguen los resultados de fragmentación y
desplazamiento deseados, sin afectar a elementos ajenos a la misma.
Con esta definición no se especifica en dónde tiene lugar la voladura,
siendo posible la ejecución de voladuras bien a cielo abierto o bien en
interior (en trabajos subterráneos), teniendo cada una, características
diferentes. [2]
1.2.5.1. Parámetros de voladuras en banco
Antes de introducir cada uno de los conceptos anteriores es necesario
establecer las definiciones de aquellos conceptos que se van a emplear
de aquí en adelante en el desarrollo del diseño de voladuras. De este
modo, para una voladura a cielo abierto se pueden definir, entre otros
conceptos, los siguientes [2]:
• Banco: lugar donde se ubican los barrenos de voladura que viene
definido por la planificación establecida, así como el método de
explotación.
• Altura de banco: Distancia vertical entre dos bancos adyacentes.
• Ángulo del frente: ángulo del talud definido entre dos bancos
adyacentes. Puede expresarse bien con respecto a la vertical, o bien
respecto a la horizontal.
• Burden: Distancia entre el barreno y la cara libre.
• Espaciamiento: Distancia entre dos barrenos adyacentes en la
Figura 2. Parámetros de voladuras en bancos
Fuente: Perforación y voladura de rocas en minería, 2013
1.2.5.2. Propiedades para la voladura
a) Dureza del macizo rocoso
Indica aproximadamente la dificultad de perforarla. Se propone
una escala de acuerdo a la dureza [4]:
Tabla 1. Escala de dureza de Mohs
ESCALA DE DUREZA DE MOHS
DUREZA MINERAL COMENTARIO
1 Talco Se puede rayar fácilmente con la uña
2 Yeso Se puede rayar con la uña con más dificultad
3 Calcita Se puede rayar con una moneda de cobre
4 Fluorita Se puede rayar con un cuchillo
5 Apatito Se puede rayar difícilmente con un cuchillo
6 Ortoclasa Se puede rayar con una lija de acero
7 Cuarzo Raya el vidrio
8 Topacio Raya a todos los anteriores
9 Corindón Zafiros y Rubies son formas de Corindón
10 Diamante Es el mineral más duro
b) Densidad del explosivo
Es un parámetro crítico en los explosivos, debido a que de éste
dependen muchas importantes características como resistencia al
agua, velocidad de detonación, poder rompedor, entre otras.
Además, los explosivos se compran, almacenan y utilizan en base
a su peso. Por tal motivo, la cantidad de explosivo que se diseña
para cada taladro está basada en la densidad y por ende sus
características para las cuales se diseñó dependen de la calidad
del carguío.
En la siguiente tabla se aprecia algunas densidades referenciales
para agentes de voladura, las cuales varían entre 0.8 y 1.6 gr/cc.
Similarmente a la VOD, a mayor densidad incrementa el poder
rompedor del explosivo. [5]
Tabla 2. Densidades para diferentes agentes de voladura
TIPO DENSIDAD (gr/cc)
Emulsion a granel 1.1 - 1.6
ANFO Cargado Neumaticamente 0.8 - 1.0
ANFO Vaciado 0.8 - 0.9
ANFO Encartuchado 1.1 - 1.2
ANFO Pesado 1.1 - 1.4
Fuente: Calvin J. Konya y E. Albarrán “Diseño de Voladuras” Ciucatl, 1998
c) Presencia de agua en el macizo rocoso
Define incluso el tipo de explosivo a usar. Varía desde nula hasta
excelente.
d) Velocidad de detonación (VOD)
Velocidad de la onda de choque, en m/s, califica a los explosivos
como detonantes y deflagrantes; a mayor velocidad mayor poder
Se describe “la velocidad a la que la onda de detonación se
propaga a través del explosivo y, por lo tanto, es el parámetro que define el ritmo de liberación de energía” [6]
En la siguiente tabla de detalla valores aproximados de velocidad
de detonación para diferentes agentes de voladura.
Tabla 3. Velocidades de detonación para diferentes agentes de voladura
AGENTE DE
VOLADURA
VOD (m/s) PARA TALADROS DE DIÁMETRO
32 mm 76 mm 229 mm
Emulsión a
granel 4000 - 4600 4300 - 4900 3700 - 5800
ANFO Cargado
Neumáticamente 2100 - 3000 3700 - 4300 4300 - 4600
ANFO Vaciado 1800 - 2100 3000 - 3400 4300 - 4600
ANFO
Encartuchado - 3000 - 3700 4300 - 4600
ANFO Pesado - - 3400 - 5800
Fuente: Calvin J. Konya y E. Albarrán “Diseño de Voladuras” Ciucatl, 1998
e) Transmisión o simpatía
Transmisión de la onda de detonación en la columna de carga.
Una buena simpatía asegura la explosión total de la columna de
carga.
f) Energía del explosivo
Se puede dar en cal/g o J/g. Calculada sobre la base de su
formulación, aplicable para estimar su capacidad de trabajo.
g) Sensibilidad a la iniciación
Cada explosivo requiere un iniciador o cebo mínimo para iniciarse
calificarlos como altos explosivos (sensibles) y agentes de
voladura (insensibles), por lo que requieren un cebo más potente).
1.2.5.3. Variables controlables de una voladura
Las variables controlables se definen como aquellos parámetros de
diseño que es posible controlar, de tal forma que se obtenga el
resultado deseado de una voladura. Las variables controlables se
clasifican de forma muy general como variables de tipo geométricas,
químico - físicas de los explosivos y como variables de tiempo. Las
condiciones particulares de cada macizo rocoso determinarán los
detalles del diseño de voladura. Las variables se explican a
continuación. [7]
a) Altura de banco (H): Corresponde a la cota topográfica
definida por los estudios geotécnicos y avalados en el plan de
minas por los entes reguladores.
b) Longitud del barreno (L): Longitud de perforación realizada en
el área a volar definida por la altura del banco.
c) Área a volar: Denominación que recibe el sector previamente
seleccionado para ser volado.
d) Malla de perforación: Representa la disposición de los
barrenos en el terreno definida por el burden y el
espaciamiento.
e) Diámetro del barreno (Ø): Definido por el diámetro de la broca
de perforación, diseñado según las características del macizo
rocoso, el grado de fragmentación deseado, la altura del banco,
configuración de las cargas y por el equipo de perforación
seleccionado.
f) Burden (B): Distancia más corta a la cara libre, en una malla de
perforación, esta variable depende del diámetro de la
perforación, de las propiedades de la roca, de los explosivos a
desplazamiento del material deseado, los valores de esta se
varían dependiendo fundamentalmente del macizo rocoso.
g) Espaciamiento (S): Distancia más larga entre barrenos de una
misma fila en una malla de perforación, así como en el cálculo
del Burden, esta variable depende del burden y se calcula en
función al burden, el tiempo de retardo de los barrenos y de la
secuencia de encendido. Espaciamientos pequeños producen
entre las cargas un exceso de trituración y roturas superficiales
en cráter, bloques de gran tamaño por delante de la fila de
barrenos y problemas de repiés.
h) Taco (T): Volumen del barreno relleno de material inerte
generalmente en superficie y que está definido por la relación
de carga del barreno y el diámetro del mismo, por regla general
al aumentar el diámetro del barreno, aumenta el retacado.
i) Sobreperforación (J): Es la longitud del barreno por debajo del
nivel del piso que se necesita para romper la roca a la altura del
banco y lograr una fragmentación y desplazamiento adecuado
que permita al equipo de carga alanzar la cota de excavación
prevista. Si la sobreperforación es pequeña, no se producirá el
corte a la rasante proyectada, dando como resultado la
aparición de repiés, pero si esta es excesiva se producirá
aumento de los costos de perforación y voladura, Incremento de
los niveles de vibraciones, entre otros.
j) Angulo de Inclinación del Barreno (β): Corresponde al ángulo
que se le da a la perforación respecto a la vertical y que se
encuentra relacionado con los parámetros geotécnicos de la
roca.
1.2.5.4. Variables no controlables de una voladura
En virtud que el término variable no controlable, no se encuentra
variables no controlables aquellos parámetros que no es posible
controlar durante el diseño de una voladura.
Las experiencias de campo, permiten observar cómo estas variables no
controlables actúan constantemente en las labores de planificación y
ejecución de la voladura, dentro de las cuales se puede mencionar: [7]
a) Estado de los explosivos:
El estado de los explosivos hace referencia principalmente a dos
factores, los relacionados con la etapa de producción del material
explosivo, donde se debe cumplir con los parámetros estándar
que existen para la velocidad de detonación, densidad,
sensibilidad, calidad de los humos, resistencia al agua, RWS y
presión de detonación.
b) Despacho de material explosivo:
El despacho del material se refiere a la operación de traslado del
material, desde los polvorines donde se encuentra almacenado,
hasta el lugar donde se realizan las actividades de voladura.
c) Errores humanos:
Los errores humanos son un punto a tomar en cuenta en toda
operación que no se realice de manera automatizada, los errores
humanos se atribuyen básicamente a muchos factores, tales
como: factores psicológicos, como el estado de ánimo y la
motivación; factores físicos como la presencia de una dolencia o
malestar durante las labores de trabajo, deshidratación, cansancio
e insolación; y por ultimo factores relacionados con el
conocimiento técnico que tenga el personal sobre las labores que
d) Geología:
Los materiales que componen a un macizo rocoso poseen ciertas
características físicas que son función de su origen y de los
procesos geológicos posteriores que sobre ellos han actuado. El
conjunto de estos fenómenos geológicos conduce en un
determinado entorno, a unas características litológicas muy
particulares. Son estas características litológicas particulares las
que determinan las operaciones de planificación y ejecución en
una voladura.
e) Clima:
El clima se encuentra afectado por factores como la latitud, el
relieve, la cercanía al mar, la altitud, la vegetación, cambios
atmosféricos, entre otros. Al depender de tantos factores, el clima
de una determinada región, puede cambiar drásticamente en
pequeñas extensiones de terreno, lo cual lo convierte en una
variable impredecible. El clima puede favorecer o afectar en gran
medida las labores de voladura, de tal manera que climas con
nubosidad moderada, baja humedad y vientos de baja velocidad,
pueden generar mayor eficiencia en el trabajo, sin embargo,
climas de mucha lluvia, alta humedad o vientos de alta velocidad,
afectan tanto a las propiedades de los explosivos sensibles al
agua, como a la eficiencia y seguridad de los trabajadores
f) Litología
La voladura en zonas donde se produce un cambio litológico
brusco obliga a reconsiderar el diseño, pudiendo seguir dos
alternativas: Esquemas iguales para los dos tipos de roca y
variación de las cargas unitarias. Esquemas distintos, pero con
g) Fracturas preexistentes
Todas las rocas presentan discontinuidades, micro fisuras y macro
fisuras, que influyen de manera directa en las propiedades físicas
y mecánicas de las rocas y por lo tanto en los resultados de la
voladura.
1.2.6. Tipos de explosivos
1.2.6.1. ANFO
El ANFO es una mezcla explosiva industrial cuya aplicación se ha
extendido por todo el mundo, debido a su seguridad en la manipulación,
bajo costo y alto rendimiento energético. ANFO, por sus siglas en inglés
hace referencia a Ammonium Nitrate/Fuel Oil, los componentes que se
mezclan para formar el agente explosivo.
Tabla 4. Composición del ANFO
ELEMENTO PORCENTAJE (%)
Nitrato de amonio 94.5
Diessel 5.5
Fuente: El Autor
El nitrato de amonio es una sal inorgánica, no explosiva, siendo de
aplicación en minería aquella que se fabrica como partículas
esféricas o prills porosos, en consecuencia, es crítica su capacidad
de absorción y retención.
Hoy en día, teniendo un balance de oxígeno correcto, el ANFO es la
fuente de mayor energía explosiva más barata del mercado [5]. Sin
embargo, la principal desventaja del ANFO es su nula resistencia al
agua. Esto se debe a que el agua absorbe gran cantidad de energía
para su vaporización y rebaja la potencia del explosivo. Además, el
nitrato es soluble en agua, perdiendo todas sus características al
Las propiedades explosivas del ANFO están ligadas a su densidad. A
medida que ésta aumenta, también aumenta su velocidad de
detonación. Sin embargo, este aumento de densidad dificulta su
iniciación, volviéndose inerte a una densidad por encima de 1.20
gr/cc, no pudiendo detonar o solamente en el área inmediata al
iniciador. Por este motivo es imperante tener un nitrato de amonio
grado explosivo (poroso) para tener la densidad ideal.
El diámetro de diseño de taladro también es un parámetro
fundamental en la velocidad de detonación (véase figura 3), teniendo
una proporción directa. [6]
Figura 3. Influencia del diámetro del taladro en la velocidad de detonación
Fuente: López Jimeno, 2003
1.2.6.2. Emulsión
Las emulsiones explosivas son agentes de voladura del tipo denominado “agua en aceite” en las que la fase acuosa está
compuesta por sales inorgánicas oxidantes disueltas en agua y la
fase aceitosa por un combustible líquido inmiscible con el agua del
El tamaño de los componentes de esta mezcla (oxidante y
combustible) tiene influencia directa en la velocidad de detonación y
en general en el performance del explosivo. Según López Jimeno [6], “el desarrollo de los explosivos ha llevado aparejado una reducción
progresiva del tamaño de las partículas, pasando desde los sólidos a
las soluciones salinas con sólidos y, por último, a las microgotas de una emulsión explosiva”. Esto se puede apreciar en la siguiente tabla
(véase tabla 5.)
Tabla 5. Dimensiones de los oxidantes en los explosivos y su efecto en la velocidad de detonación para
un diámetro dado de taladro
EXPLOSIVO TAMAÑO (mm) ESTADO VOD (km/s)
ANFO 2.0 Sólido 3.2
Dinamita 0.2 Sólido 4.0
Hidrogel 0.2 Sólido / Líquido 3.3
Emulsión 0.001 Liquido 5.0 - 6.0
Fuente: Bampfield & Morrey, 1984
La emulsión pura no es un agente de voladura, debido a que no es
sensible ni siquiera al booster porque su densidad es muy alta. Para
sensibilizarla, se puede utilizar un mecanismo físico como la
generación de burbujas de gas, las cuales al ser comprimidas
adiabáticamente se comportan como puntos calientes, favoreciendo
tanto la iniciación como la propagación de la detonación. [6].
1.2.6.3. ANFO Pesado
El ANFO Pesado es la mezcla de dos agentes explosivos, el ANFO y
la emulsión en diferentes proporciones, donde la emulsión envuelve
los prills de ANFO, formando una matriz energética con propiedades
Figura 4. Estructura del Heavy Anfo
Fuente: López Jimeno, 2003
Existen diversas mezclas de ANFO Pesado, teniendo las principales
en la siguiente tabla, incluyendo su capacidad de resistencia al agua,
densidad, así como VOD. [6]
Tabla 6. Características principales de diferentes mezclas de ANFO Pesado para taladros de 6 3/4´´
MEZCLAS
EXPLOSIVAS
COMPOSICIÓN
(%) DENSIDAD VOD RESISTENCIA
AL AGUA EMULSIÓN ANFO (gr/cc) (m/s)
HA-37 30 70 1.05 (±0.01) 4800 - 5000 Nula
HA-46 40 60 1.15 (±0.01) 5000 - 5200 Baja
GA-55 50 50 1.27 (±0.01) 5200 - 5400 Buena
HA-64 60 40 1.29 (±0.01) 4500 - 4800 Excelente
Fuente: MANUAL EXSA, 2014
1.2.7. Físico – Química de los explosivos
El principio de balance de oxígeno se ilustra mejor por la reacción de
las mezclas de nitrato de amonio y petróleo llamado AN/FO. Los efectos
Tabla 7. Pérdida de energía en el AN/FO por contenido incorrecto de petróleo F u e n t e
: Atlas Powder, “Explosives and Rock Blasting”, U. S. A., 1987
1.2.8. Potencia de los explosivos
Es la medida de la cantidad de energía de un explosivo. Se expresa como
potencia absoluta por peso (AWS) y potencia absoluta por volumen (ABS).
También puede expresarse como una comparación de la energía de un
explosivo respecto al del ANFO, el cual es tomado como el 100%,
obteniendo así la potencia relativa por peso o la potencia relativa por
volumen. [11]
a) Potencia absoluta por peso (AWS)
Esta es la medida de la cantidad de energía disponible (en
calorías), en cada gramo de explosivo. Ejemplo: la AWS del ANFO
es 900 cal/g.
Condición % FO Pérdida de
energía (%) Efecto en la voladura
Balance de
oxígeno 5,5 Ninguna Mejores resultados
Bajo contenido de petróleo 5,0 4,0 3.0 5,2 12,1 20,0
Exceso de oxígeno, gran
pérdida de energía,
produce gases nitrosos.
Humos anaranjados. Alto contenido de petróleo 7,0 8,0 9,0 1,5 2,9 4,9 Oxígeno insuficiente
menor pérdida de energía,
b) Potencia absoluta por volumen (ABS)
Esta es le medida de la cantidad de energía disponible (en
calorías) en cada centímetro cúbico de explosivo. Esto se obtiene
multiplicando la AWS por la densidad del explosivo.
ABS = AWS x δ explosivo
c) Potencia relativa por peso (RWS)
Esta es la medida de la energía disponible de explosivo
comparado a un peso igual de ANFO. Esta se calcula dividiendo la
AWS del explosivo por la AWS del ANFO y multiplicado por 100.
d) Potencia relativa por volumen (RBS)
Esta es la energía disponible por volumen de explosivo
comparado a igual volumen de ANFO, con una densidad de 0,85
g/cc. Esto se calcula dividiendo la ABS de un explosivo por la ABS
del ANFO y multiplicado por 100.
A continuación, se muestra la potencia relativa por volumen (RBS)
de los explosivos más comerciales para voladura de rocas:
Tabla 8. Potencia relativa por volumen (RBS)
POTENCIA RELATIVA POR VOLUMEN DE EXPLOSIVOS
AGENTE EXPLOSIVO RBS
ANFO 1,00
EMULSION 1,20
HEAVY ANFO 1,30
1.2.9. Eficiencia de los explosivos
Este factor es un índice del grado de aprovechamiento de la energía
liberada por una mezcla explosiva, en relación a los parámetros
termodinámicos calculados.
Las mediciones de las eficiencias de los explosivos han sido desarrolladas
para evaluar la potencia práctica del explosivo y sugieren sus propiedades
en el campo. La eficiencia es posible determinar empíricamente mediante la
técnica de la "energía de burbuja" en las voladuras bajo el agua, y se mide
como el porcentaje de energía aprovechable. Mediciones efectuadas en los
Estados Unidos permiten obtener los siguientes rangos de factores de
eficiencia para las distintas familias de explosivos. [12]
Tabla 9. Eficiencia de los Explosivos
MEZCLA EXPLOSIVA EFICIENCIA (%)
Explosivos moleculares 95-100
Emulsiones 90-95
Anfos pesados bombeables 75-90
Anfos pesados comunes 65-85
Acuageles 55-70
AN/FO 60-80
SANFO 50-70
Fuente: Atlas Powder, “Explosives and Rock Blasting”, U. S. A., 1987
1.2.10. Factor de energía
Día a día en el diseño de mallas de perforación en voladura, para poder
cuantificar el rendimiento del explosivo utilizado, lo más común es que se
utilice el factor de carga. Teóricamente en el factor de carga se supone que
kg. de dinamita, AN/FO o emulsión, tienen rendimientos de energía
diferentes. Podría ser válida cuando el taladro tiene un solo tipo de
explosivo, ahora nace la pregunta ¿Cómo se podría expresar el factor de
carga si en un taladro hubiera dos o más tipos de mezclas explosivas?
Esta situación justifica el uso de la máxima energía de los explosivos.
Antiguamente la densidad del explosivo era directamente proporcional a la
energía de éste; sin embargo, actualmente se puede encontrar dos tipos de
explosivos con la misma densidad, pero con diferentes rendimientos de
energía; tal es el caso de la emulsión.
El factor de energía es un parámetro que nos permite determinar la
cantidad de energía usada para fragmentar una tonelada de mineral o un
metro cúbico de material estéril, y se puede usar la siguiente relación: [13]
1.2.11. Modelo matemático de Crosby & Pinco
En el artículo “More Power to the Pop” escrito por W. Crosby y M. Pinco,
ambos científicos plantean un modelo matemático basado en la potencia
relativa por volumen (RBS), que en el caso de no cambiar el diámetro del
taladro, se puede determinar nuevas dimensiones del burden y el
espaciamiento, utilizando un nuevo explosivo de una potencia relativa por
volumen en particular en vez del explosivo en uso, pero en este caso es
necesario mantener invariables las dimensiones del taco (el volumen de
explosivo es invariable) y la sobre perforación, las nuevas dimensiones se
pueden calcular con la ecuación siguiente: [14]
[ ]
……(1)
Dónde:
Du = dimensión en uso.
Da = dimensión a usar.
1.2.11.1. Planteamiento del modelo matemático
Después de leer varios artículos y libros; e investigar sobre mallas de
perforación, llegamos a la conclusión de que un taladro podemos utilizar
diferentes tipos de explosivos, dependiendo del terreno que queremos
volar y el tipo de roca.
Para esto y para poder determinar las nuevas dimensiones del burden y
espaciamiento cuando un solo taladro es cargado con diferentes tipos
de explosivos, es necesario adaptar el modelo de w. Crosby y M. Pinco
a éste. (Véase figuras 5).
Figura 5. Cambio del explosivo de un solo tipo al explosivo de dos tipos (carga de fondo y carga de
columna)
1.2.11.2. Desarrollo del modelo matemático
Considerando:
Ve = Volumen de explosivo, y reemplazando en la ecuación (1)
[ ]
⁄
….(2)
Sabiendo que al cambiar el tipo de explosivo es invariable el volumen
de explosivo, hacemos:
Ve = Vu = Va
Vu= volumen de explosivo en uso
Va = volumen de explosivo a usar
Luego en la ecuación (2)
[ ]
⁄
….(3)
Además:
Ve = área del taladro x longitud de carga
Ve = A x lc
Vu = A x lcu ….(4)
Va = A x lca ….(5)
Dónde:
lcu = longitud de carga en uso
lca = longitud de carga a usar
Tomando en cuenta la figura 5. donde se tiene dos tipos de explosivos,
el volumen total de explosivo a usar sería:
….
(6)Factorizando 6, tenemos
….(7)
[ ]
⁄
….(8)
Simplificando y sabiendo que cada tipo de explosivo tiene diferente
potencia relativa por volumen (RBS), la ecuación (8) desarrollada será:
[ ]
⁄
… (9)
Por lo que para el cálculo de nuevas dimensiones del burden y
espaciamiento, en taladros en el que se va usar dos o más tipos de
explosivos, el autor generaliza la ecuación 9:
[∑ ]⁄
⁄ …(10)
Donde:
RBSi = Potencia relativa de los explosivos a usar
Lci = longitud de los explosivos a usar.
n = número de explosivos a usar
1.2.11.3. Ejemplos de la utilización de la nueva ecuación
En este ejemplo vamos considerar que la malla de perforación y
voladura (burden x espaciamiento) es 5 m x 6 m.
Se tiene en cuenta que se va hacer un cambio de explosivo en
uso que es el ANFO que tiene una RBS es 1,00 y su longitud de
carga es 8 m; con otros dos tipos de explosivos en el que se
utilizará como carga de fondo una emulsión cuya RBS es 1,20 y la
longitud de la carga es 3,00 m. Se usará como carga de columna
el explosivo ANFO cuya RBS es 1,00 y la longitud de la carga es
Figura 6. Ejemplo de nuevas dimensiones utilizando 2 explosivos
Fuente: El autor
[ ] ⁄
⁄
[ ] ⁄
1.3. Problema general
¿Qué efecto tendrá modificar las variables controlables de perforación y
voladura sobre los costos de la mina El Toro?
1.4. Hipótesis
Si se modifica las variables controlables de perforación y voladura tales como;
burden, espaciamiento y tipo de explosivo basándonos en el modelo
matemático de Crosby y Pinco, se optimizarán los costos en mina el toro.
1.5. Objetivos
1.5.1. Objetivo general
Optimizar los costos, modificando las variables controlables de perforación
y voladura en mina el Toro.
1.5.2. Objetivos específicos
a) Determinar la cantidad y tipo de explosivo a utilizar en la voladura.
b) Determinar el burden y espaciamiento de la malla de perforación
partiendo de la base del modelo matemático de Crosby y Pinco.
c) Comparar los costos de perforación y voladura, antes y después de la
CAPITULO II
MATERIALES Y MÉTODOS
2.1. Material de estudio o muestra
2.1.1. Material de estudio
El material de estudio está constituido por los proyectos de voladura realizados en los meses de octubre a diciembre – 2017, del tajo Isabelita de
la compañía minera Los Andes Perú Gold.
2.2. Población muestral
La población muestral está constituida por los proyectos de voladura hechos en
los meses de octubre, noviembre y diciembre del 2017, planificados por el área
de planeamiento de la unidad El toro de la compañía minera Los Andes Perú
Gold:
Los taladros cargados con la mezcla explosiva ANFO del proyecto base 705
del tajo Isabelita de la unidad minera el toro.
La cantidad utilizada por taladro de ANFO y Emulsión de los proyectos de
voladura 717, 720 y posteriores.
La malla de perforación triangular cargada con solo ANFO y teniendo los
siguientes parámetros: burden 4m, espaciamiento 4.5 m., taco 3 m., altura de
banco 8 m. y sobreperforación 0.5 m.
La malla de perforación triangular cargada con ANFO y Emulsión con los
siguientes parámetros: burden 4.1m, espaciamiento 4.61 m., taco 3 m., altura
de banco 8 m., sobre perforación 0.5 m.
2.3. Tipo de yacimiento
El yacimiento El Toro es de tipo epitermal de alta sulfuración emplazado en
Los ensambles de alteración acido-sulfato no son los usualmente descritos, y
se presentan con diferentes intensidades y dimensiones en su zonación lateral
y vertical, respecto de los epitermales albergados en rocas volcánicas.
2.3.1. Ubicación y acceso
La compañía minera Los Andes Perú Gold SAC, se encuentra ubicado en las siguientes coordenadas UTM: 9’134,814-N y 829,083-E en su parte
central, a una distancia de 685 Km. al Nor-Este de la ciudad de Lima, 140
Km. al Este de la ciudad de Trujillo y a 4 Km. al Sur-Este, desde la ciudad
de Huamachuco. Las altitudes oscilan entre 3250 a 3596 msnm, en el
Distrito de Huamachuco, Provincia de Sánchez Carrión, Región La Libertad
(Norte del Perú). (Véase figura 7.)
Figura 7. Ubicación al proyecto minero “El Toro”
Fuente: EIA El Toro
El acceso la unidad Minera El toro es posible desde Lima, principalmente
por Trujillo hasta donde se llega por vía terrestre o aérea a la ciudad de
Trujillo, tiempo 8 horas; desde ahí por vía terrestre a través de la carretera Trujillo – Huamachuco, aproximadamente 5 horas y finalmente a 20 minutos
de la ciudad de Huamachuco por la carretera asfaltada hacia la unidad
Figura 8. Ruta, accesos y tiempo para llegar a mina El Toro
Fuente: EIA El Toro
2.3.2. Clima
El clima en la región varía de acuerdo a la altitud. En el fondo de los valles
así como en la parte inferior de los tributarios, existe un clima cálido y seco,
con temperaturas que oscilan generalmente entre 20° y 30°c y baja
pluviosidad.
En las partes altas el clima es templado a frio. Con temperaturas máximas
15°-16°c y mínimas de 5°-6°c, frecuentemente descienden durante la noche
por debajo de 0°c. En estas zonas altas las precipitaciones pluviales son
abundantes durante los meses de diciembre a marzo.
2.3.3. Geología estructural
Los andes norperuanos presentan una notable y completa sedimentación
cretácea acumulada en una plataforma siliciclástica y carbonatada.
Todo este sistema es recortado por numerosos stocks y domos
andino (aproximadamente NW-SE), los que han servido como fuente de los
fluidos mineralizantes para las diferentes áreas mineralizadas en la franja
comprendida en la Formación Chimú.
Dentro de esta franja, de mineralización epitermal de minerales preciosos
(Au) están asociados a zonas de cizallamiento compresivo, los cuales
tienen como roca huésped a secuencias siliciclásticas de la Formación
Chimú (Cretáceo inferior), las que han sido tectonizadas hacia el fin del
Eoceno medio y mineralizadas durante el Mioceno. Algunos elementos
estructurales (tales como las fallas transgresivas, los pliegues, etc.) que han
controlado el entrampamiento de la mineralización son notorios dentro de
nuestro yacimiento.
Figura 9. Ubicación de fallas del Proyecto
2.3.4. Geología local
El yacimiento El Toro al igual que otros depósitos de los alrededores se
encuentra dentro de un gran corredor mineralizado, la génesis de este
yacimiento es muy similar a otros de su clase como La Virgen y Shahuindo
por citar algunos, los valores de oro se encuentran en la oxidación alojada
en fracturas de las rocas siliciclásticas (areniscas, cuarcitas y areniscas
cuarzosas) y en la pirita cúbica alojada en el pórfido dacítico y
ocasionalmente en las cuarcitas.
El Toro ha sido un sistema muy activo con claras evidencias de tectonismo
y actividad volcánica representadas por facies de brechamientos y
alteraciones hidrotermales sobreimpuestas que cortan el sistema, en
superficie estas brechas se aprecian como canales alimentadores o feeders
por donde ascendieron fluidos mineralizantes.
Las areniscas y cuarcitas presentan zonas de brecha con fuerte oxidación
(jarosita, goetita y hematita) al contacto con el intrusivo Dacítico. El intrusivo
Pórfido Dacítico que se encuentra en la parte central del anticlinal volcado
presenta orientación al oeste y también presenta mineralización económica
por oro que se manifiesta en fracturas con fuerte rellenos de oxidación tipo
stockwork y con altos valores, en el flanco noroeste del Cerro El Toro aflora
un stock de pórfido Dacítico que corta la secuencia sedimentaria con rumbo
noroeste, está presenta fuertemente agilización con un constante vetillo de
Figura 10. Geología superficial de las zonas de interés del Proyecto El Toro
Fuente: EIA El Toro
2.3.5. Geología regional
Esta región está comprendida entre el Batolito Costanero al oeste y la franja
metamórfica Paleozoica al este, abarca parte del sector oriental de los
volcánicos Terciarios y parte del sector occidental de la franja sedimentaria
Mesozoica. Las rocas sedimentarias, están representadas por secuencias
pelíticas de edad Jurásico Superior considerada como la base estratigráfica
en la región (Fm. Chicama), seguida por secuencias Cretáceas con
predominio de rocas clásticas en la base y lutáceo-calcáreas hacia el tope
(Chimú, Santa, Carhuáz, Farrat, etc). Las unidades sedimentarias, se
encuentran cubiertas por rocas volcánicas Terciarias predominantemente
de lavas andesíticas alternadas con horizontes piroclásticos dacíticos
(Grupo Calipuy). Algunas dataciones radiométricas K-Arg efectuadas por
encargo de CAMBIOR, en los niveles superiores de estos volcánicos en la
zona de Quesquenda, han reportado edades de 18MA para las lavas
andesíticas y 16MA para el domo pórfido andesítico de cuello volcánico
En profundidad, estos stocks parecen unirse y constituir un cuerpo intrusivo mayor, tal como ocurre en el “Domo de Huamachuco” y el “Domo de Algamarca”.
Figura 11. Columna estratigráfica regional
Fuente: Área Geología y Recursos – Mina El Toro
2.3.6. Geología económica
En general, la mineralización aurífera en la región de Huamachuco, ocurre mayormente en la intersección de los “trends” estructurales con rumbo
andino NW y los de transferencia NE. En ambientes volcánicos los factores
estructurales relacionados a centros volcánicos y/o complejos dómicos
emplazados en los lineamientos de transferencia, priman localmente sobre
otras condiciones, tal como se tiene en Tres Cruces y en área de La
Capilla.
En ambientes sedimentarios las características permeables de las rocas
clásticas, sumadas a los factores de fallamiento, intrusión y el grado de
fracturamiento y/o brechamiento, condicionan la formación de depósitos de
oro, tal como ocurre en La Virgen, La Arena, Shahuindo y Santa Rosa.
mediana acidez y el grado de fracturamiento en stockwork, es determinante
en la formación de depósitos tipo pórfido Cu-Mo-Au.
Se ha comprobado que existe una relación genética directa entre los
sistemas de pórfidos Cu-Mo-Au con los epitermales de Au hospedados en
sedimentarios y las vetas polimetálicas que ocurren en la periferie de los
intrusivos hipabisales, tal como se puede ver en La Arena y Shahuindo en
Algamarca.
En el yacimiento El Toro la mineralización económica de Au se encuentra
hospedada en las cuarcitas y areniscas que se encuentran fuertemente
fracturadas con relleno de OxFe (goetita, jarosita y hematita), así como en
diferentes tipos de brechas (hidrotermales, de contacto y tectónicas), los
valores de Au en estas estructuras varían según su origen y composición,
las potencias varían de 0.05 m. a 2m aproximadamente. También se
observa sulfuros como pirita que es la más abundante y se encuentra
principalmente en el intrusivo dacítico, la calcopirita, bornita, calcosina y
covelita se observan principalmente en el contacto del intrusivo pórfido
dacítico con las areniscas.
2.4. Diseño de investigación
2.4.1. Procedimiento teórico
El procedimiento para desarrollar éste proyecto es descrito mediante el
Etapa 1: Mapeo de procesos
Se realizará una evaluación in situ de las circunstancias en las que se
encuentra desarrollándose las actividades de peroración y voladura. 1. Mapeo de procesos
- Perforación y Voladura
2. Recolección de datos - Registros
- Informes
3. Determinación de los proyectos de P y V. - Tajos
- Bancos
4. Planeamiento mina
- Definición de B, S y tipo de Explosivo. - Definición de nuevos parámetros.
5. Aplicación
- Diseño de nueva malla. - Cargado de taladros.
- Energía liberada por tonelada disparada.
6. Discusión de resultados
- Evaluación de costos antes y después - Test estadísticos
Etapa 2: Recolección de datos
Se recopilará la base de datos necesaria para tener información acerca de
la energía total requerida, la fragmentación, el tipo de explosivo y los costos
actuales en Perforación y Voladura.
Dicha información fue obtenida de: Informes, registros del área de
Perforación y Voladura, y el área de Planeamiento Mina; para
posteriormente ser procesados, analizados y evaluados.
Etapa 3: Determinación de los proyectos de perforación y voladura
Teniendo en cuenta la zonificación y geomecánica del yacimiento, en esta
etapa se determinará los proyectos donde se va a realizar las pruebas
utilizando la nueva combinación de ANFO + Emulsión para obtener
resultados más precisos.
Etapa 4: Planeamiento
Teniendo los proyectos donde se van a realizar las pruebas, en esta etapa
se va a determinar la cantidad y cuáles serán los proyectos que van a ser
cargados con ANFO y cuáles van a ser cargados con la ANFO + Emulsión.
De esta manera se realizará el carguío, amarre y chispeo de voladura,
utilizando los mismos accesorios de voladura para los proyectos en prueba.
Dichos proyectos fueron 705, 717, 720. Asimismo, el proyecto 705 será el
proyecto base, y los proyectos 717, 720 y posteriores serán modificados
con el nuevo explosivo y por ende las nuevas dimensiones de burden y
espaciamiento.
Cabe indicar que los demás parámetros no van a cambiar: longitud de
taladro, altura de banco, sobre perforación y taco.
Además, el personal será capacitado en la manipulación y aplicación del
Etapa 5: Evaluación de perforación y voladura
Se procederá a tomar muestras que se han obtenido del material volado
con ANFO y material volado con ANFO + Emulsión.
Estas muestras serán fragmentación, consumo de explosivos y energía
liberada por tonelada disparada con la finalidad de cumplir con los
estándares establecidos por la mina.
Etapa 6: Discusión de resultados
Se tomará los resultados obtenidos y se hará un análisis de cómo era
antes (utilizando solamente ANFO) y como se está optimizando en la
actualidad (utilizando la ANFO + Emulsión, por ende, modificando el B y S)
en el proceso de perforación y voladura. Asimismo, se hará una prueba
estadística para verificar la implementación y se dará a conocer en cuanto
se ha reducido los costos en USD/Tn. en la unidad minera El Toro.
2.4.2. Procedimiento experimental
2.4.2.1. Mapeo de procesos
La perforación de la mina El Toro se detalla de la siguiente manera:
Altura de Banco = 8.0 m
Sobre Perforación = 0.5 m
Distribución de Taladros = Triangular (Equilátero)
Espaciamiento = 4.7m., 4.5m. Y 4.0m
Burden = 4m, 3.9m y 3.5 m.
Diámetro de perforación = 6 3/4”
La empresa minera Los Andes Gold cuenta con una flota de perforación
compuesta por 3 perforadoras DM45E Atlas Copco y una perforadora
ROCL8-01 Atlas Copco.
La operación unitaria de voladura emplea actualmente el explosivo
ANFO (Nitrato de Amonio + Diesel), en cuanto al iniciador de columna
línea silenciosa y también mecha lenta para iniciar el disparo. La
armada va compuesta por fanel y booster se coloca en el fondo del
taladro de tal modo obtener una óptima detonación de la columna
explosiva, los diseños de voladura para mineral y desmonte se
controlan variando la longitud de carga de fondo, dejando un taco inicial
3 metros. Entre los accesorios de voladura que se utilizan son:
• Fulminante balístico N° 8.
• Booster de 450 kg.
• Retardos de fondo
• Retardos de superficie
• Línea silenciosa de 100m, 500m
• Cordón Detonante
• Detonadores no Electrónicos
• Mecha lenta para iniciar el disparo, etc.
2.4.2.2. Recolección de datos
La información fue brindada por el área de perforación y voladura, de
datos reales tenidos en la mina. Dentro de esto tenemos:
2.4.2.2.1. Programa de producción 2017
Tabla 10. Programa de producción 2017
Fuente. Área de Planeamiento Mina El Toro 2017
PARAMETROS UNIDAD OCTUBRE NOVIEMBRE DICIEMBRE
TM desmonte t 1,000,000 1,000,000 999,978
TM mineral t 850,000 850,000 850,022
TM desmonte dia t 32,258 33,333 32,257
TM mineral dia t 27,419 28,333 27,420
Ley Au g/t 0.43 0.42 0.41
S/R 1.18 1.18 1.18
Onzas Oz 11,699 11,467 11,319
Días 31 30 31
2.4.2.2.2. Parámetros de voladura 2017
Tabla 11. Parámetros de voladura 2017
Fuente. Área de Perforación y Voladura Mina El Toro 2017
2.4.2.2.3. Resultados de proyectos antes de la implementación
en mina El Toro
Se tiene el cuadro de resultados resumidos de los proyectos antes de
la implementación mina el toro como se detalla:
Tabla 12. Resultados de proyectos antes de la implementación en mina El Toro
Fuente: Área de perforación y voladura mina el toro
PARAMETROS UNIDAD OCTUBRE NOVIEMBRE DICIEMBRE
Diametro del Taladro pulg. 6.75 6.75 6.75
Burden m 4.0 4.0 4.0
Espaciamiento m 4.5 4.5 4.5
Altura de Banco m 8.00 8.00 8.00
Densidad tn / m3 2.44 2.44 2.44
Carga de columna m 5.00 5.00 5.00
Taco m 3.00 3.00 3.00
Sub Drilling m 0.50 0.50 0.50
Altura de carga m 5.50 5.50 5.50
FECHA PROYECTO TONELAJE (Tn) CANTIDAD DE EXPLOSIVO (Kg)
FACTOR DE POTENCIA (Kg/Tn)
COSTO DE PERF. Y VOL. (USD)
C.U. P y V (USD/Tn)
08/10/2017 P-678 13127.64 3518 0.268 3,557.59 0.271
09/10/2017 P-679 68469.02 18418 0.269 18,692.04 0.273
10/10/2017 P-680 74323.99 20439 0.275 20,439.10 0.275
12/10/2017 P-682 168856.21 44578 0.264 45,760.03 0.271
13/10/2017 P-683 44590.20 12039 0.270 12,083.94 0.271
14/10/2017 P-684 93878.19 24408 0.260 26,098.14 0.278
15/10/2017 P-686 34646.63 8973 0.259 9,562.47 0.276
17/10/2017 P-688 54541.38 14399 0.264 15,162.50 0.278
18/10/2017 P-689 82775.98 21770 0.263 22,680.62 0.274
19/10/2017 P-690 79710.20 21362 0.268 21,920.31 0.275
20/10/2017 P-691 44295.00 11915 0.269 12,225.42 0.276
21/10/2017 P-692 149212.00 39541 0.265 41,331.72 0.277
23/10/2017 P-695 47964.00 12662 0.264 13,094.17 0.273
24/10/2017 P-696 62256.60 16747 0.269 17,058.31 0.274
25/10/2017 P-697 6409.60 1724 0.269 1,775.46 0.277
26/10/2017 P-698 79612.75 21018 0.264 21,893.51 0.275
27/10/2017 P-699 47123.23 12723 0.270 12,864.64 0.273
28/10/2017 P-700 59392.97 15620 0.263 16,392.46 0.276
30/10/2017 P-702 84400.00 22450 0.266 23,463.20 0.278
31/10/2017 P-703 150244.00 39664 0.264 41,617.59 0.277
0.266 0.275
![Figura 6. Ejemplo de nuevas dimensiones utilizando 2 explosivos Fuente: El autor [ ] ⁄ ⁄ [ ] ⁄ ⁄](https://thumb-us.123doks.com/thumbv2/123dok_es/7131839.326435/39.918.254.790.104.731/figura-ejemplo-nuevas-dimensiones-utilizando-explosivos-fuente-autor.webp)
