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Estudio de la optimización de la voladura en taladros largos con el software jk simblast 2d ring y ánalisis de fragmentación con split engineering en la unidad Minera Cerro Lindo Nexa Resources

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Academic year: 2020

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(1)BIBLIOTECA DIGITAL - DIRECCIÓN DE SISTEMAS DE INFORMÁTICA Y COMUNICACIÓN. UNIVERSIDAD NACIONAL DE TRUJILLO FACULTAD DE INGENIERÍA ESCUELA ACADÉMICO PROFESIONAL DE INGENIERÍA DE MINAS. ‘‘ESTUDIO DE LA OPTIMIZACIÓN DE LA VOLADURA EN TALADROS LARGOS CON EL SOFTWARE JK SIMBLAST-2D RING Y ÁNALISIS DE FRAGMENTACIÓN CON SPLIT ENGINEERING EN LA UNIDAD MINERA CERRO LINDO-NEXA RESOURCES’’. TESIS PARA OPTAR EL TÍTULO PROFESIONAL DE: INGENIERO DE MINAS. AUTOR: Bach. ROJAS LAYZA, JAVIER ABRAHAN ASESOR: Ing. ARANGO RETAMOZO, SOLIO MARINO. TRUJILLO – PERÚ 2019. Esta obra ha sido publicada bajo la licencia Creative Commons Reconocimiento-No Comercial-Compartir bajo la misma licencia 2.5 Perú. Para ver una copia de dicha licencia, visite http://creativecommons.org/licences/by-nc-sa/2.5/pe/.

(2) BIBLIOTECA DIGITAL - DIRECCIÓN DE SISTEMAS DE INFORMÁTICA Y COMUNICACIÓN. ii JURADOS. PRESIDENTE. SECRETARIO. Ing. Pedro Prado Palomino. Ing. Alberto Cipriano Galván Maldonado. Reg. CIP: 58491. Reg. CIP: 49937. VOCAL Ing. Solio Marino Arango Retamozo. Reg. CIP: 41484. Esta obra ha sido publicada bajo la licencia Creative Commons Reconocimiento-No Comercial-Compartir bajo la misma licencia 2.5 Perú. Para ver una copia de dicha licencia, visite http://creativecommons.org/licences/by-nc-sa/2.5/pe/.

(3) BIBLIOTECA DIGITAL - DIRECCIÓN DE SISTEMAS DE INFORMÁTICA Y COMUNICACIÓN. iii. DEDICATORIA. Dedico esta Tesis a mis padres Lucas Rojas y Catalina Layza los que siempre me apoyaron de forma moral y económica, por brindarme la confianza, la oportunidad de seguir con mis estudios; y todos los demás recursos necesarios que permitieron mi desarrollo profesional. A mis hermanos Maribel y Johan, y demás familiares en general por todo el apoyo que me brindaron todos los días de cada año en el transcurso de mi carrera Universitaria.. Javier Rojas Layza. Esta obra ha sido publicada bajo la licencia Creative Commons Reconocimiento-No Comercial-Compartir bajo la misma licencia 2.5 Perú. Para ver una copia de dicha licencia, visite http://creativecommons.org/licences/by-nc-sa/2.5/pe/.

(4) BIBLIOTECA DIGITAL - DIRECCIÓN DE SISTEMAS DE INFORMÁTICA Y COMUNICACIÓN. iv. AGRADECIMIENTO. En primera instancia agradezco a mis padres, por apoyarme en todo momento y por haberme dado la oportunidad de tener una excelente educación. Le doy gracias a los docentes de la escuela de Ingeniería de Minas de la Universidad Nacional de Trujillo, quienes me formaron con sus conocimientos en esta hermosa carrera. Agradezco también al Ing. Marcos Rojas Alvino por haberme brindado la oportunidad de aprender de su capacidad y conocimiento científico, así como también guiarme durante el desarrollo en este tema de investigación. Y para finalizar también agradezco al gran equipo de trabajo del área de perforación y voladura en la unidad minera Cerro Lindo donde la integran el Ing. Cristihan Castañeda, Percy Mucha, Jorge Parra, Alan Picoy, Leonardo Robles, Oscar Romero, Alcides Acevedo y demás personal, y compañeros de trabajo, por haber compartido conmigo sus conocimientos y confiar en mí. A todos ellos mi reconocimiento y mi gratitud.. Esta obra ha sido publicada bajo la licencia Creative Commons Reconocimiento-No Comercial-Compartir bajo la misma licencia 2.5 Perú. Para ver una copia de dicha licencia, visite http://creativecommons.org/licences/by-nc-sa/2.5/pe/.

(5) BIBLIOTECA DIGITAL - DIRECCIÓN DE SISTEMAS DE INFORMÁTICA Y COMUNICACIÓN. v. RESUMEN El presente trabajo tiene como objetivo optimizar la voladura de taladros largos utilizando el Software Jk Simblast-2D Ring, mediante la distribución adecuada de energía del explosivo para obtener una buena fragmentación en los diferentes cuerpos mineralizados (OB) en la unidad Minera Cerro Lindo-Nexa Resources, de esta forma se planteó la hipótesis de realizar simulaciones para nuevos valores de burden, espaciamiento y factor de carga en las mallas radiales de cada OB; de esta forma optimizar la voladura y aumentar la productividad de las siguientes etapas del proceso minero como es el carguío, acarreo y chancado. Para lograr las metas propuestas en la investigación se eligió como población a los diferentes tajos en producción de cada OB de Cerro Lindo; y la muestra fue en total 57 tajos de los cuales no se conocían sus parámetros geomecánicos de manera confiable, por tal motivo se optó por el Software Split Engineering para realizar una cuantificación granulométrica “P80” (mediante fotografías) obtenido con la malla estándar cuyo burden y espaciamiento es de 3.5m cada uno, de esta forma tener una referencia del comportamiento a la rotura de cada OB, una vez obtenido el P80 promedio de cada OB se prosiguió a simular las mallas radiales con nuevos valores de burden, espaciamiento y factor de carga en cada OB. De esta forma se logró obtener nuevas mallas para cada cuerpo mineralizado, permitiendo mejorar la fragmentación, aumentar la productividad de carguío y acarreo en promedio en un 1.7%; mientras que, en la chancadora primaria se mejoró en un 2.8% además de ello se minimizo las horas de trabajo de los dos quipos Rompe bancos en la parrilla de chancado. Por lo tanto, se determinó cuán importante es realizar simulaciones de voladura hasta obtener un diseño técnicamente ideal. Palabras claves: Slot, Malla Radial, Simba ITH, Split Engineering, JK Simblast-2D Ring; P80; factor de carga.. Esta obra ha sido publicada bajo la licencia Creative Commons Reconocimiento-No Comercial-Compartir bajo la misma licencia 2.5 Perú. Para ver una copia de dicha licencia, visite http://creativecommons.org/licences/by-nc-sa/2.5/pe/.

(6) BIBLIOTECA DIGITAL - DIRECCIÓN DE SISTEMAS DE INFORMÁTICA Y COMUNICACIÓN. vi. ABSTRACT The objective of this work is to optimize the blasting of long drills using the Jk Simblast-2D Ring Software, by means of the adequate distribution of the explosive energy to obtain a good fragmentation in the different mineralized bodies (OB) in the Minera Cerro Lindo-Nexa unit. Resources, in this way it was hypothesized to perform simulations for new burden values, spacing and load factor in the radial meshes of each OB; in this way optimize blasting and increase the productivity of the following stages of the mining process such as loading, hauling and crushing. In order to achieve the goals proposed in the research, the different production pitches of each Cerro Lindo OB were chosen as the population; and the sample was in total 57 cuts of which its geomechanical parameters were not known in a reliable way, for this reason the Split Engineering Software was chosen to perform a "P80" granulometric quantification (through photographs) obtained with the standard mesh whose burden and spacing is 3.5m each, in this way having a reference of the break behavior of each OB, once obtained the average P80 of each OB, the radial meshes were simulated with new values of burden, spacing and factor of Load on each OB. In this way it was possible to obtain new meshes for each mineralized body, allowing to improve the fragmentation, increase the productivity of loading and hauling on average by 1.7%; while, in the primary crusher, it was improved by 2.8%, in addition to that, the working hours of the two machines were minimized. Break banks in the crushing grate. Therefore, it was determined how important it is to perform blasting simulations until a technically ideal design is obtained. Keywords: Slot, Radial Mesh, Simba ITH, Split Engineering, JK Simblast-2D Ring; P80; charge factor.. Esta obra ha sido publicada bajo la licencia Creative Commons Reconocimiento-No Comercial-Compartir bajo la misma licencia 2.5 Perú. Para ver una copia de dicha licencia, visite http://creativecommons.org/licences/by-nc-sa/2.5/pe/.

(7) BIBLIOTECA DIGITAL - DIRECCIÓN DE SISTEMAS DE INFORMÁTICA Y COMUNICACIÓN. 1. INDICE DEDICATORIA ........................................................................................................III AGRADECIMIENTO ................................................................................................ IV RESUMEN ............................................................................................................. V ABSTRACT ........................................................................................................... VI. CAPÍTULO I PLAN DE INVESTIGACION ......................................................................................................... 11 1.. INTRODUCCIÓN......................................................................................................... 11. 2.. PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA ............................................................................ 13 2.1. Realidad Problemática: ............................................................................................ 13 2.2. Antecedentes: ............................................................................................................ 13 2.3. Justificación: .............................................................................................................. 15 2.4. Enunciado del problema:........................................................................................... 16 2.5. Hipótesis: ................................................................................................................... 16 2.6. Objetivos:................................................................................................................... 17 2.9.. Población y muestra de estudio ............................................................................ 18 CAPÍTULO II. 2.1.. Descripción de la mina Cerro Lindo ....................................................................... 19. 2.2.. Método de explotación Sublevel Stoping: ............................................................. 21. Esta obra ha sido publicada bajo la licencia Creative Commons Reconocimiento-No Comercial-Compartir bajo la misma licencia 2.5 Perú. Para ver una copia de dicha licencia, visite http://creativecommons.org/licences/by-nc-sa/2.5/pe/.

(8) BIBLIOTECA DIGITAL - DIRECCIÓN DE SISTEMAS DE INFORMÁTICA Y COMUNICACIÓN. 2 2.3.. Perforación de taladros largos .............................................................................. 21. 2.4.. Parámetros de voladura: ...................................................................................... 26. 2.4.1. Diámetro de taladro ............................................................................................... 26 2.4.2. Longitud o profundidad de taladro (L): .................................................................. 27 2.4.3. Burden: ................................................................................................................... 28 1. Fórmula de Andersen ................................................................................................... 28 2. Fórmula de Langefors................................................................................................... 29 3. Fórmula de C. Konya..................................................................................................... 30 4. Fórmula de Ash ............................................................................................................. 30 5. Modelo de Pearse ......................................................................................................... 30 2.3.4. Espaciamiento (E) ................................................................................................... 31 2.3.5. Sobreperforación ................................................................................................... 32 2.4. PRODUCTOS EXPLOSIVOS ...................................................................................................... 33 2.4.1. Sustancia explosiva ................................................................................................ 33 2.4.2. Propiedad de los explosivos ................................................................................... 34 2.4.3. Tipo de explosivos: ................................................................................................. 37 2.4.4. Accesorios de voladura........................................................................................... 38 2.5. MECANISMO DE FRAGMENTACIÓN DE LA ROCA ......................................................................... 40 2.5.1. Teoría de la reflexión .............................................................................................. 41 2.5.2. Teoría de la expansión de los gases ....................................................................... 42 2.5.3. Rotura por flexión ................................................................................................... 42 2.5.4. Teoría combinada................................................................................................... 43. Esta obra ha sido publicada bajo la licencia Creative Commons Reconocimiento-No Comercial-Compartir bajo la misma licencia 2.5 Perú. Para ver una copia de dicha licencia, visite http://creativecommons.org/licences/by-nc-sa/2.5/pe/.

(9) BIBLIOTECA DIGITAL - DIRECCIÓN DE SISTEMAS DE INFORMÁTICA Y COMUNICACIÓN. 3 2.6. CONTROL DE LA FRAGMENTACIÓN .......................................................................................... 45 2.6.1. Medición de la fragmentación mediante imágenes .............................................. 46 2.6.2. Software JKSimBlast ............................................................................................... 47 CAPÍTULO III MARCO METODOLÓGICO .................................................................................................. 48 3.1. PARÁMETROS DE PERFORACIÓN Y VOLADURA....................................................................... 48. 3.2. EQUIPO UTILIZADO EN LA PERFORACIÓN.............................................................................. 49. 3.3.. MALLA ESTÁNDAR EN LA PERFORACIÓN............................................................................... 53. 3.4.. MALLA ESTÁNDAR PARA CARGUÍO EN LA VOLADURA .............................................................. 54. 3.5.. COSTOS DE OPERACIÓN ................................................................................................... 55. 3.6.. CUANTIFICACIÓN DE LA FRAGMENTACIÓN EN CADA CUERPO MINERALIZADO ............................... 56. 3.7.. SIMULACIÓN DE PERFORACIÓN Y VOLADURA UTILIZANDO JK SIMBLAST-2D RING. ....................... 59 CAPÍTULO IV. RESULTADOS DE LA INVESTIGACIÓN .................................................................................. 63 4.1.CUANTIFICACIÓN GRANULOMÉTRICA EN MALLAS RADIALES PARA CADA CUERPO MINERALIZADO .......................................................................................................... 63 1.. Cuantificación granulométrica en el OB1 ................................................................. 63. 2.. Cuantificación granulométrica en el OB2B ............................................................... 65. 3.. Cuantificación granulométrica en el OB5 ................................................................. 67. 4.. Cuantificación granulométrica en el OB5B ............................................................... 69. 5.. Cuantificación granulométrica en el OB6 ................................................................. 71. Esta obra ha sido publicada bajo la licencia Creative Commons Reconocimiento-No Comercial-Compartir bajo la misma licencia 2.5 Perú. Para ver una copia de dicha licencia, visite http://creativecommons.org/licences/by-nc-sa/2.5/pe/.

(10) BIBLIOTECA DIGITAL - DIRECCIÓN DE SISTEMAS DE INFORMÁTICA Y COMUNICACIÓN. 4 6.. Cuantificación granulométrica en el OB6A ............................................................... 72. 7.. Cuantificación granulométrica en Slot para cada cuerpo mineralizado .................. 75. 4.2.. NUEVO DISEÑO DE MALLAS RADIALES PARA PERFORACIÓN EN CADA CUERPO MINERALIZADO USANDO. EL SOFTWARE JK SIMBLAST- 2D RING ........................................................................................... 78. CAPÍTULO V ANÁLISIS Y DISCUSIÓN DE LOS RESULTADOS ...................................................................... 94 CONCLUSIONES................................................................................................................101 RECOMENDACIONES ........................................................................................................103 BIBLIOGRÁFIA ..................................................................................................................104 ANEXOS ...........................................................................................................................106. Esta obra ha sido publicada bajo la licencia Creative Commons Reconocimiento-No Comercial-Compartir bajo la misma licencia 2.5 Perú. Para ver una copia de dicha licencia, visite http://creativecommons.org/licences/by-nc-sa/2.5/pe/.

(11) BIBLIOTECA DIGITAL - DIRECCIÓN DE SISTEMAS DE INFORMÁTICA Y COMUNICACIÓN. 5. INDICE DE FIGURAS Figura 1. Mapa geológico de la unidad minera Cerro Lindo ................................................ 19 Figura 2. Diseño de Sublevel Stoping. .................................................................................. 21 Figura 3. Malla de perforación negativo pasante .................................................................. 22 Figura 4. Esquema de perforación de una malla mixta. ......................................................... 22 Figura 5. Desviación de los taladros en la longitud respecto el tipo de perforadora ............. 23 Figura 6. Influencia de métodos de perforación en la desviación ......................................... 24 Figura 7. Diámetro de desgaste de insertos en una broca ..................................................... 25 Figura 8. Desviación de taladros según el diámetro de la broca utilizada. ........................... 25 Figura 9. Malla de perforación en taladros largos. ............................................................... 31 Figura 10. Ejemplo de la variación de la densidad de una emulsión (g/cm3) con la profundidad del barreno ........................................................................................................... 35 Figura 11. Relación entre el diámetro de carga y la VOD .................................................... 36 Figura 12. Componentes de un detonador electrónico .......................................................... 39 Figura 13. Cable de superficie para conexión de detonadores y Bench Box ........................ 40 Figura 14. Esfuerzo en función del tiempo a diferentes distancias al centro del barreno – Langefors .................................................................................................................................. 41 Figura 15. Teoría de reflexión en la voladura ....................................................................... 41 Figura 16. Modelo de flexión de la viga antes de la detonación. .......................................... 42 Figura 17 Modelo de flexión de la viga después de la detonación ....................................... 42 Figura 18. Teoría combinada: Ondas de tensión, rotura por flexión y expansión de gas. .... 43 Figura 19. Tipos de fisuras en las proximidades del taladro. ................................................ 44 Figura 20. Agrietamiento radial y rotura por reflexión de la onda de choque. ..................... 45. Esta obra ha sido publicada bajo la licencia Creative Commons Reconocimiento-No Comercial-Compartir bajo la misma licencia 2.5 Perú. Para ver una copia de dicha licencia, visite http://creativecommons.org/licences/by-nc-sa/2.5/pe/.

(12) BIBLIOTECA DIGITAL - DIRECCIÓN DE SISTEMAS DE INFORMÁTICA Y COMUNICACIÓN. 6 Figura 21. Ventana de trabajo y reporte del software Split Desktop ..................................... 46 Figura 22. Distribución de energía utilizando el software KJ Simblast-2D Ring................. 47 Figura 23. Ángulo de rotación y el ángulo de inclinación para Simba ITH M4C ................. 50 Figura 24. Pantalla de ajuste para la perforación automática regular .................................... 51 Figura 25. Pantalla de visualización de perforación total ...................................................... 52 Figura 26. Diseño de las mallas de perforación en mina Cerro Lindo ................................... 53 Figura 27. Ejecución de la chimenea Slot con equipo Raise Boring ..................................... 54 Figura 28. Diseño de malla de perforación y carguío de explosivos para taladros largos ..... 55 Figura 29. Fotografía para análisis en software Split Engineering ........................................ 57 Figura 30. Curva de cuantificación granulométrica en Software ........................................... 57 Figura 31. Fragmentos producto de un efecto secundario de la voladura.............................. 59 Figura 32. Representación de la calidad del macizo rocoso en el OB5 ................................. 61 Figura 33. Distribución geométrica de cuerpos mineralizados para cuantificación granulométrica.......................................................................................................................... 61 Figura 34. Esquema de secuencia para la optimización de la voladura con Software JK Simblast. ................................................................................................................................... 62 Figura 35. Análisis de fotografías en el tajo T-941 del OB1 ................................................. 63 Figura 36. resultados de la cuantificación granulométrica en cada tajo del OB1 .................. 65 Figura 37. Análisis de fotografías en el tajo T-360 del OB2B .............................................. 65 Figura 38. Resultados de la cuantificación granulométrica en cada tajo del OB2B .............. 66 Figura 39. Análisis de fotografías en el tajo T-018 del OB5 ................................................. 67 Figura 40. Resultados de la cuantificación granulométrica en cada tajo del OB5 ................. 68 Figura 41. Análisis de fotografías en el tajo T-005BS del OB5B.......................................... 69. Esta obra ha sido publicada bajo la licencia Creative Commons Reconocimiento-No Comercial-Compartir bajo la misma licencia 2.5 Perú. Para ver una copia de dicha licencia, visite http://creativecommons.org/licences/by-nc-sa/2.5/pe/.

(13) BIBLIOTECA DIGITAL - DIRECCIÓN DE SISTEMAS DE INFORMÁTICA Y COMUNICACIÓN. 7 Figura 42. Resultados de la cuantificación granulométrica en cada tajo del OB5B .............. 70 Figura 43. Análisis de fotografías en el tajo T-750B del OB6 .............................................. 71 Figura 44. Resultados de la cuantificación granulométrica en cada tajo del OB6 ................. 72 Figura 45. Análisis de fotografías en el tajo T-851C del OB6A............................................ 73 Figura 46. Resultados de la cuantificación granulométrica en cada tajo del OB6A .............. 74 Figura 47. Análisis de fotografías de Slot en el tajo T-041 del OB1 ..................................... 75 Figura 48. Análisis de fotografías de Slot en el tajo T-300 del OB2B .................................. 76 Figura 49. Curva granulométrica del tajo T-300 del OB2B................................................... 76 Figura 50. Resultados de la cuantificación granulométrica en Slot de todos los OBs ........... 78 Figura 51. Malla radial estándar ejecutada en el OB1 ........................................................... 79 Figura 52. Malla radial estándar VS nuevo diseño en el OB1 ............................................... 80 Figura 53. Distribución energética en malla radial estándar VS nuevo diseño en el OB1 .... 81 Figura 54. Malla radial estándar VS nuevo diseño en el OB2B ............................................ 82 Figura 55. Distribución energética en malla radial estándar VS nuevo diseño en el OB2B.. 83 Figura 56. Malla radial estándar VS nuevo diseño en el OB5 ............................................... 84 Figura 57. Distribución energética en malla radial estándar VS nuevo diseño en el OB5 .... 85 Figura 58. Malla radial estándar VS nuevo diseño en el OB5B ............................................ 86 Figura 59. Distribución energética en malla radial estándar VS nuevo diseño en el OB5B.. 87 Figura 60. Malla radial estándar VS nuevo diseño en el OB6 ............................................... 88 Figura 61.Distribución energética en malla radial estándar VS nuevo diseño en el OB6 ..... 89 Figura 62. Malla radial estándar VS nuevo diseño en el OB6A ............................................ 90 Figura 63. Distribución energética en malla radial estándar VS nuevo diseño en el OB6 .... 91 Figura 64. Dimensiones de la perforación estándar del Slot en todos los ............................. 91. Esta obra ha sido publicada bajo la licencia Creative Commons Reconocimiento-No Comercial-Compartir bajo la misma licencia 2.5 Perú. Para ver una copia de dicha licencia, visite http://creativecommons.org/licences/by-nc-sa/2.5/pe/.

(14) BIBLIOTECA DIGITAL - DIRECCIÓN DE SISTEMAS DE INFORMÁTICA Y COMUNICACIÓN. 8 Figura 65. Distribución de energía en el Slot estándar .......................................................... 92 Figura 66. Dimensiones de la perforación en el nuevo diseño del Slot en todos los tajos .... 92 Figura 67. Distribución de energía en nuevo diseño Slot ...................................................... 93 Figura 68. Malla de perforación con longitud adecuada de explosivo por taladro. ............... 96 Figura 69. Nuevos Resultados de P80 al usar JK Simblast 2D Ring ................................... 100 Figura 70. Nueva malla de perforación estándar para cada OB. .......................................... 102 Figura 71. Equipo Rompe Banco en parrilla N°1 ................................................................ 106 Figura 72. Detonador electrónico usado en voladura de tajos ............................................. 106 Figura 73. distribución de explosivo para carguío en Slot ................................................... 107 Figura 74. Taladros cargados en malla Slot ......................................................................... 107 Figura 75. Amarre de detonadores para secuencia de disparo ............................................. 108 Figura 76. Cabeza de Tajo disparado ................................................................................... 108 Figura 77. Captura de fotos en OB1 para cuantificación granulométrica ............................ 109 Figura 78. Captura de fotos en OB2B para cuantificación granulométrica ......................... 109. Esta obra ha sido publicada bajo la licencia Creative Commons Reconocimiento-No Comercial-Compartir bajo la misma licencia 2.5 Perú. Para ver una copia de dicha licencia, visite http://creativecommons.org/licences/by-nc-sa/2.5/pe/.

(15) BIBLIOTECA DIGITAL - DIRECCIÓN DE SISTEMAS DE INFORMÁTICA Y COMUNICACIÓN. 9. INDICE DE TABLAS Tabla 1 Parámetros de perforación y voladura de malla estándar ........................................... 49 Tabla 2 Las características técnicas de la perforadora de equipo Simba ............................... 52 Tabla 3 Resultados de la cuantificación granulométrica en el OB1 mediante fotografías ..... 58 Tabla 4 Resumen de Ensayos de Resistencia realizados en Muestras de Testigos ................. 59 Tabla 5 Estimación de las Propiedades de la roca intacta según la velocidad de penetración en la perforación. ...................................................................................................................... 60 Tabla 6 Tabla Propiedades del Macizo Rocoso en cada OB.................................................. 60 Tabla 7 Análisis de fotografías en el tajo T-941 del OB1 ....................................................... 64 Tabla 8 Lista de tajos analizados para la cuantificación granulométrica en el OB2B ........... 66 Tabla 9 Lista de tajos analizados para la cuantificación granulométrica en el OB5 .............. 68 Tabla 10 Lista de tajos analizados para la cuantificación granulométrica en el OB5B ......... 70 Tabla 11 Lista de tajos analizados para la cuantificación granulométrica en el OB6 ............ 72 Tabla 12 Lista de tajos analizados para la cuantificación granulométrica en el OB6A ......... 73 Tabla 13 P80 promedio de cada OB según la cuantificación granulométrica en el Split Engineering. ............................................................................................................................. 75 Tabla 14 Cuantificación granulométrica para voladura en Slot .............................................. 77 Tabla 15 Resultado de la cuantificación granulométrica para cada OB ................................ 94 Tabla 16 Nuevos valores de burden y espaciamiento para cada OB ..................................... 95 Tabla 17 Nuevos valores para los parámetros de perforación y voladura.............................. 95 Tabla 18 Nuevos valores de burden y espaciamiento en el nuevo diseño de Slot ................. 97 Tabla 19 Antecedentes de indicadores de perforación y voladura. ........................................ 98. Esta obra ha sido publicada bajo la licencia Creative Commons Reconocimiento-No Comercial-Compartir bajo la misma licencia 2.5 Perú. Para ver una copia de dicha licencia, visite http://creativecommons.org/licences/by-nc-sa/2.5/pe/.

(16) BIBLIOTECA DIGITAL - DIRECCIÓN DE SISTEMAS DE INFORMÁTICA Y COMUNICACIÓN. 10 Tabla 20 Nuevos indicadores de perforación y voladura utilizando el JK Simblast 2D Ring 99 Tabla 21 Nuevo P80 obtenido luego de cambiar parámetros de perforación y voladura. ..... 99 Tabla 22 Variación de costos con el nuevo diseño de malla ................................................ 100. Esta obra ha sido publicada bajo la licencia Creative Commons Reconocimiento-No Comercial-Compartir bajo la misma licencia 2.5 Perú. Para ver una copia de dicha licencia, visite http://creativecommons.org/licences/by-nc-sa/2.5/pe/.

(17) BIBLIOTECA DIGITAL - DIRECCIÓN DE SISTEMAS DE INFORMÁTICA Y COMUNICACIÓN. 11. CAPÍTULO I PLAN DE INVESTIGACION 1. INTRODUCCIÓN La aplicación de software en voladura de rocas permite realizar cambios a los parámetros de diseño para una simulación y análisis de cada proyecto a disparar, realizando más de una iteración si fuese necesario hasta encontrar un diseño técnicamente ideal para garantizar los mejores resultados al momento de aplicar en el campo. El JK SimBlast 2D Ring permite el diseño y análisis de tronaduras subterráneas, especialmente en abanicos o anillos con sus respectivas cargas, retardos en el fondo y conexiones, para luego ejecutar análisis específicos, tales como simulaciones de detonaciones, distribuciones de energía, entre otros. Actualmente en la unidad Cerro Lindo se cuenta con una clasificación geomecánica no muy adecuada con respecto a los parámetros de roca intacta y macizo rocoso; los cuales permiten establecer un procedimiento de diseño para el proceso de perforación y voladura, siendo fundamental para la eficiencia y/o optimización. En tal motivo se optó por el Software Split Engineering para realizar una cuantificación granulométrica mediante fotografías, obtenido con la malla estándar aplicada en la unidad minera Cerro Lindo cuyo burden y espaciamiento es de 3.5m cada uno, de esta forma permitió tener una referencia del comportamiento a la rotura de cada OB y realizar cambios mediante simulaciones en el software JK Simblast 2D Ring hasta obtener un diseño técnicamente ideal para cada OB. Para abordar la temática, este trabajo de investigación se estructuró en cuatro (5) capítulos, los cuales son:. Esta obra ha sido publicada bajo la licencia Creative Commons Reconocimiento-No Comercial-Compartir bajo la misma licencia 2.5 Perú. Para ver una copia de dicha licencia, visite http://creativecommons.org/licences/by-nc-sa/2.5/pe/.

(18) BIBLIOTECA DIGITAL - DIRECCIÓN DE SISTEMAS DE INFORMÁTICA Y COMUNICACIÓN. 12 Capítulo I: Introducción, donde se da a conocer el tema analizado y el problema hallado; definiendo para su resolución un objetivo general, varios específicos, variables de estudio, otros.. Capítulo II: Marco Teórico Referencial, aquí se puntualizan algunas consideraciones teóricas convenientes para el abordaje de la investigación.. Capítulo III: Marco Metodológico, se detalla la metodología que será empleada para el desarrollo de la investigación.. Capítulo IV: Se detalla los resultados de la investigación para alcanzar los objetivos,. Capítulo V: Esta el análisis de resultados, Conclusiones y Recomendaciones obtenidas a lo largo de la investigación.. Esta obra ha sido publicada bajo la licencia Creative Commons Reconocimiento-No Comercial-Compartir bajo la misma licencia 2.5 Perú. Para ver una copia de dicha licencia, visite http://creativecommons.org/licences/by-nc-sa/2.5/pe/.

(19) BIBLIOTECA DIGITAL - DIRECCIÓN DE SISTEMAS DE INFORMÁTICA Y COMUNICACIÓN. 13 2. PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA 2.1. Realidad Problemática: En la actualidad, en la unidad minera “CERRO LINDO”, de NEXA RESOURCES, existe el problema con conseguir la optimización de la voladura para taladros largos realizados con los equipos Simbas ITH M4C debido a las siguientes razones: 1. No se tiene un buen mapeo geomecánica del macizo rocoso en los diferentes Ore Body (OB) en explotación para un buen diseño de mallas de perforación. 2. Se tiene mallas de perforación estándar para todos los (OB). 3. Algunos cuerpos mineralizados se obtienen un P80 por encima de lo requerido en el chancado primario (P80 encima de 12 pulgadas). 4. Se requiere un mayor control de los tajos en explotación debido a que las condiciones del macizo han cambiado conforme se ha terminado de explotar los tajos primarios, y los nuevos tajos se encuentran en contacto con relleno. Ante este problema, se vio conveniente, hacer un ajuste en ciertos parámetros de perforación y voladura con su respectiva simulación en el software JK Simblast 2D-Ring. Primeramente, se evaluará la fragmentación en los diferentes cuerpos mineralizados (OB) con el Software Split Engineering para verificar el comportamiento de cada OB a la malla estándar ejecutada por el área de planeamiento. 2.2. Antecedentes: Los datos bibliográficos respecto a optimización de voladura en minería subterránea con simulación en el software JK Simblast 2D Ring es muy limitado. Pero en el presente trabajo se describirá algunos aportes de investigadores sobre la importancia de optimizar la voladura y su influencia en el proceso minero:. Esta obra ha sido publicada bajo la licencia Creative Commons Reconocimiento-No Comercial-Compartir bajo la misma licencia 2.5 Perú. Para ver una copia de dicha licencia, visite http://creativecommons.org/licences/by-nc-sa/2.5/pe/.

(20) BIBLIOTECA DIGITAL - DIRECCIÓN DE SISTEMAS DE INFORMÁTICA Y COMUNICACIÓN. 14 Según Castilla y Herrera (2011). “Existen herramientas basadas en programas informáticos que, mediante la aplicación de modelos teóricos es posible ajustar los parámetros de diseño de la voladura”. El proceso de extracción minera por perforación y voladura es el primer paso para la rotura del macizo rocoso. Por tanto, es de vital importancia la obtención de una materia prima de calidad al coste más competitivo posible. En este trabajo se establece una metodología para la optimización de voladuras a cielo abierto, empleando herramientas para obtener los datos más precisos y poder conocer cualitativa y cuantitativamente los parámetros reales de voladura. Concluye que: Existen herramientas para poder diseñar, analizar y evaluar voladuras en canteras de modo que se puedan detectar puntos críticos a modificar para poder así lograr la optimización la voladura en los métodos de explotación antes de la ejecución en terreno INSITU. (p. 1, 8 y 12) Según Herrera, (2004). En el Instituto Julius Kruttschnitt Mineral Research Centre de la Universidad de Queensland de Australia (JKMRC) ha estado investigando la voladura, desarrollando nuevas tecnologías en software y hardware. El propósito original de la investigación se ha visto ampliado para abarcar otros campos relacionados con las etapas pre y post voladura. Concluyendo que: La aplicación del software JKSimBlast nos permite realizar el análisis a los parámetros de voladura obtenidos de los primeros cálculos (R. L. Ash, Pearse, Konya y López Jimeno) y que a partir de los parámetros ideales de diseño el JKSimBlast sé a convertido en la herramienta más importante para el diseño, simulación y análisis de cada proyecto a disparar realizando más. Esta obra ha sido publicada bajo la licencia Creative Commons Reconocimiento-No Comercial-Compartir bajo la misma licencia 2.5 Perú. Para ver una copia de dicha licencia, visite http://creativecommons.org/licences/by-nc-sa/2.5/pe/.

(21) BIBLIOTECA DIGITAL - DIRECCIÓN DE SISTEMAS DE INFORMÁTICA Y COMUNICACIÓN. 15 de una iteración si es necesario hasta obtener el diseño técnicamente óptimo de la voladura esperada. (p. 1 y 9) Según Rocha, Laredo, & Cebrián, (2017). Explica que la simulación de la energía de la voladura permite identificar los contornos de rotura de la roca y la fragmentación, permitiendo una mejor definición de la malla de diseño en perforación. Además, las simulaciones son fundamentales para asegurar una correcta distribución del explosivo evitando sobrecargar zonas de forma innecesaria y/o dejar zonas con déficit de carga. Como resultado de la modelación concluye que: Es primordial comprender y tener en cuenta las mediciones, el análisis, la evaluación y el control del comportamiento del macizo rocoso mediante voladura, siempre en base a la información geotécnica del macizo. Este método es útil cuando la operación minera está comprometida con un proceso de mejora continua en perforación y voladura, donde la evaluación de los resultados obtenidos por simulación y mediciones en el campo debe reflejar las características del diseño, y los diseños deben ser optimizados utilizando ese análisis continuo de los resultados. (p.1 y 5) 2.3. Justificación: El presente estudio tiene una justificación científica y económica como se detalla a continuación: 1. Justificación Científica: En base a la investigación de diferentes autores como Calvin Konya, Langefors, Ash entre otros, permiten el cálculo de parámetros de perforación y voladura (burden, espaciamiento, diámetro de perforación, factor de carga, otros.) los cuales tienen a una modificación. gradual en el campo hasta obtener los resultados. requeridos en el proceso minero. Debido a ello ya existen determinados Software de. Esta obra ha sido publicada bajo la licencia Creative Commons Reconocimiento-No Comercial-Compartir bajo la misma licencia 2.5 Perú. Para ver una copia de dicha licencia, visite http://creativecommons.org/licences/by-nc-sa/2.5/pe/.

(22) BIBLIOTECA DIGITAL - DIRECCIÓN DE SISTEMAS DE INFORMÁTICA Y COMUNICACIÓN. 16 minería (Por ejemplo, JK Simblast) que permiten simular los diseños de perforación y voladura con sus respectivos posibles resultados, lo que permite optar el mejor diseño antes de la ejecución en el campo. 2. Justificación Económica: Mediante el uso de la simulación de la voladura en el Software JK Simblast permitió tener una mejor distribución de la energía química del explosivo, lo cual beneficia con una fragmentación ideal de cada cuerpo mineralizado para el proceso de chancado primario y molienda, así también disminuirá el trabajo de equipos rompebancos (Martillo Hidráulico) en las parrillas de chancado y mejoró la productividad de los equipos de carguío y acarreo. En temas de seguridad se evitó el problema de los bancos que sobresalen de la tolva de los volquetes y llegan a cortar o seccionar los cables que proporcionan la energía para las demás operaciones en interior mina e incluso podrían provocar algún incidente de electrocución hacia el personal. 2.4. Enunciado del problema: ¿Como optimizar la voladura en taladros largos utilizando el software JK Simblast-2D Ring y su análisis de fragmentación con Split Engineering en la unidad minera Cerro Lindo-Nexa Resources S.A.? 2.5. Hipótesis: Se optimiza la voladura de taladros largos utilizando el software JK Simblast- 2D Ring cambiando a nuevos valores de Burden y Espaciamiento en la malla estándar de perforación para cada cuerpo mineralizado (OB). De esta forma Aumentar la productividad de los equipos de carguío, acarreo y en el chancado.. Esta obra ha sido publicada bajo la licencia Creative Commons Reconocimiento-No Comercial-Compartir bajo la misma licencia 2.5 Perú. Para ver una copia de dicha licencia, visite http://creativecommons.org/licences/by-nc-sa/2.5/pe/.

(23) BIBLIOTECA DIGITAL - DIRECCIÓN DE SISTEMAS DE INFORMÁTICA Y COMUNICACIÓN. 17 2.6. Objetivos: 2.6.1. Objetivos Generales: 1. Optimizar la voladura de taladros largos utilizando en el Software Jk Simblast-2D Ring, mediante la distribución adecuada de energía del explosivo. 2.6.2. Objetivos Específicos: 1. Evaluación de la fragmentación para cuerpo mineralizado (OB) mediante el Split Engineering. 2. Realizar simulaciones con el Software Jk Simblast-2D Ring para optimizar la voladura. 3. Aumentar la productividad de los equipos de carguío, acarreo y en el proceso de chancado. 2.7. Variables de estudio: Variables: •. Variable independiente: Diseño de voladura en software JK Simblast-2D Ring y Split Engineering.. •. Variable dependiente: Fragmentación de los tajos en producción.. Indicadores: •. P 80 de la fragmentación (12 pulg.). •. Factor de carga.. •. Costo de perforación y voladura.. 2.8.Diseño metodológico de la investigación •. De acuerdo a Fin: Aplicada. •. De acuerdo a la Técnica de Contrastación: Descriptiva. Esta obra ha sido publicada bajo la licencia Creative Commons Reconocimiento-No Comercial-Compartir bajo la misma licencia 2.5 Perú. Para ver una copia de dicha licencia, visite http://creativecommons.org/licences/by-nc-sa/2.5/pe/.

(24) BIBLIOTECA DIGITAL - DIRECCIÓN DE SISTEMAS DE INFORMÁTICA Y COMUNICACIÓN. 18 2.9.Población y muestra de estudio •. Población: La población de este estudio lo constituye todos los tajos en producción con taladros largos en los diferentes cuerpos mineralizados (OB1, OB2B, OB5, OB5B, OB6 y OB6A) en la unidad minera Cerro Lindo.. •. Muestra: La muestra lo constituyen los 57 tajos en producción, donde se tomaron fotografías para verificar su P80 en el software Split Engineering, En la unidad minera Cerro Lindo.. Esta obra ha sido publicada bajo la licencia Creative Commons Reconocimiento-No Comercial-Compartir bajo la misma licencia 2.5 Perú. Para ver una copia de dicha licencia, visite http://creativecommons.org/licences/by-nc-sa/2.5/pe/.

(25) BIBLIOTECA DIGITAL - DIRECCIÓN DE SISTEMAS DE INFORMÁTICA Y COMUNICACIÓN. 19. CAPÍTULO II MARCO TEÓRICO 2.1. Descripción de la mina Cerro Lindo El yacimiento de Cerro Lindo está ubicado en la secuencia volcánica sedimentaria de la Formación Huaranguillo de rumbo general NW-SE, cuya edad es del Cretáceo Medio, esta Formación es parte del Grupo Casma. 2.1.1. Geología En la zona de la mina y sus alrededores predomina volcanismo andesítico y riolítico, la mina se emplaza dentro de un edificio volcánico félsico compuesto mayormente de flujos riolíticos masivo a brechados. La secuencia volcánica es limitada al este por el batolito de la costa cuya intrusión (emplazamiento) que produjo un cierto metasomatismo de los volcánicos y en las zonas mineralizadas. La secuencia félsica fue reconocida a lo largo del rumbo NW-SE aproximativamente 8 km y un ancho de los volcánicos de 2 km aproximadamente, al nivel de la quebrada Topara como se muestra en la Figura 1.. Figura 1. Mapa geológico de la unidad minera Cerro Lindo Fuente: Geologia mina Cerro Lindo, (2018).. Esta obra ha sido publicada bajo la licencia Creative Commons Reconocimiento-No Comercial-Compartir bajo la misma licencia 2.5 Perú. Para ver una copia de dicha licencia, visite http://creativecommons.org/licences/by-nc-sa/2.5/pe/.

(26) BIBLIOTECA DIGITAL - DIRECCIÓN DE SISTEMAS DE INFORMÁTICA Y COMUNICACIÓN. 20 El Sketch geológico mostrando las principales rocas que afloran en la zona de Cerro Lindo según la Figura 1 es: (1)=Batolito de la Costa;(2)= Rocas metamofizadas; 3= Riolitas riodacitas y (4)=andesitas; (5) Los cuerpos de sulfuros masivos; (6) zona alterada. 2.1.2. Mineralización El yacimiento está conformado por cuerpos lenticulares y apilados de sulfuros, definiéndose tres tipos de sulfuros masivos y uno semimasivo, como se describe a continuación: 1. El Sulfuro Masivo Barítico (SPB-Zn), se presenta en forma bandeada, rico en zinc, plomo y plata, contiene más del 50% de los sulfuros totales, incluyendo la baritina. Presenta una mineralización consistente en esfalerita, calcopirita, galena, galena argentífera, de textura granular gruesa y bandeada. 2. Sulfuro Masivo Barítico rico en cobre (Cu-SPB), presenta una mineralización de baritina, pirita, pirrotita, calcopirita y marmatita, es menor la pirita que en los sulfuros SPB-Zn, tiene una textura homogénea, bandeamiento difuso y escaso en minerales de zinc. 3. Sulfuro de Pirita Masiva Homogénea (SPP), compuesta en su totalidad por pirita, de textura homogénea y granular, con un tamaño que varía entre muy grueso, grueso a fino y con presencia de menos del 10% de barita y calcopirita intersticial. 4. Sulfuro Semi-Masivo (SSM), presenta entre 20% y 50% de sulfuros, mayormente pirita estéril en forma de parches, venillas y diseminados, con una granulación fina. Se encuentra en forma de una envolvente alrededor de los sulfuros masivos, donde la piritización en forma diseminada es mayor en la zona de caja piso que en la caja techo.. Esta obra ha sido publicada bajo la licencia Creative Commons Reconocimiento-No Comercial-Compartir bajo la misma licencia 2.5 Perú. Para ver una copia de dicha licencia, visite http://creativecommons.org/licences/by-nc-sa/2.5/pe/.

(27) BIBLIOTECA DIGITAL - DIRECCIÓN DE SISTEMAS DE INFORMÁTICA Y COMUNICACIÓN. 21 2.2. Método de explotación Sublevel Stoping: Es un método en el cual se excava el mineral por tajadas verticales dejando el caserón vacío, por lo general de grandes dimensiones (15- 30m), particularmente en el sentido vertical. (Castillo, 2015).. Figura 2. Diseño de Sublevel Stoping. Fuente: Castillo, (2015).. 2.3. Perforación de taladros largos (Exsa, Los Quenuales S.A., & Sandvick, 2016, págs. 7-10). La perforación de taladros largos es la principal actividad en el minado por subniveles, esta operación requiere de bastante control y precisión antes de iniciar la perforación. El control y precisión son un factor determinante para lograr una voladura óptima y eficiente. 2.3.1. Método de taladros largos en abanico La altura entre Subniveles de perforación es de 30 metros, a partir de estos subniveles se realizan perforaciones de taladros ascendentes y descendentes en abanicos para lo cual se utilizan diámetros de broca de 81mm. Con la finalidad de minimizar la desviación de los taladros.. Esta obra ha sido publicada bajo la licencia Creative Commons Reconocimiento-No Comercial-Compartir bajo la misma licencia 2.5 Perú. Para ver una copia de dicha licencia, visite http://creativecommons.org/licences/by-nc-sa/2.5/pe/.

(28) BIBLIOTECA DIGITAL - DIRECCIÓN DE SISTEMAS DE INFORMÁTICA Y COMUNICACIÓN. 22. Figura 3. Malla de perforación negativo pasante Fuente: (Rojas , 2015). Figura 4. Esquema de perforación de una malla mixta. Fuente: (Rojas , 2015). Esta obra ha sido publicada bajo la licencia Creative Commons Reconocimiento-No Comercial-Compartir bajo la misma licencia 2.5 Perú. Para ver una copia de dicha licencia, visite http://creativecommons.org/licences/by-nc-sa/2.5/pe/.

(29) BIBLIOTECA DIGITAL - DIRECCIÓN DE SISTEMAS DE INFORMÁTICA Y COMUNICACIÓN. 23 2.3.2. Factores que originan la desviación del taladro. Factores que originan desviación del taladro antes de la perforación: 1. Error en el posicionamiento del equipo. 2. Error en la selección y lectura de ángulos. 3. Error en el emboquillado y en la fijación de la viga de avance.. Figura 5. Desviación de los taladros en la longitud respecto el tipo de perforadora Fuente: (Exsa, Los Quenuales S.A., & Sandvick, Manual de perforacion y voladura taladros lasrgos Yauliyacu, 2016). Factores relacionados a la condición y estado del equipo: 1. Estado de la perforadora 2. Carro porta perforadora, deslizadera y componentes 3. Viga de avance 4. Sistema lector de ángulos (ARI). Esta obra ha sido publicada bajo la licencia Creative Commons Reconocimiento-No Comercial-Compartir bajo la misma licencia 2.5 Perú. Para ver una copia de dicha licencia, visite http://creativecommons.org/licences/by-nc-sa/2.5/pe/.

(30) BIBLIOTECA DIGITAL - DIRECCIÓN DE SISTEMAS DE INFORMÁTICA Y COMUNICACIÓN. 24. Figura 6. Influencia de métodos de perforación en la desviación Fuente: (Castillo, 2015). Factores dentro del taladro: 1. Tipo y calidad de roca Factores durante la perforación: 1. Estado de la columna de perforación (desgaste roscas) 2. Tipo de columna y longitud de taladros Intervalo oportuno y correcto de las brocas: 1. Antes que aparece las microfisuras (piel de serpiente). 2. Antes que ocurra la rotura de los insertos. 3. Antes que los planos de desgaste sean mayores a 1/3 del diámetro del inserto.. Esta obra ha sido publicada bajo la licencia Creative Commons Reconocimiento-No Comercial-Compartir bajo la misma licencia 2.5 Perú. Para ver una copia de dicha licencia, visite http://creativecommons.org/licences/by-nc-sa/2.5/pe/.

(31) BIBLIOTECA DIGITAL - DIRECCIÓN DE SISTEMAS DE INFORMÁTICA Y COMUNICACIÓN. 25. Figura 7. Diámetro de desgaste de insertos en una broca Fuente: (Castillo, 2015). 4. Antes que la velocidad de penetración disminuya. 5. Antes que se presente el contracono. 6. Antes que la desviación del taladro este fuera de control. Tipo y diámetro de broca. Figura 8. Desviación de taladros según el diámetro de la broca utilizada. Fuente: perforación y voladura de taladros largos.. Parámetros de perforación: 1. Rotación 2. Percusión. Esta obra ha sido publicada bajo la licencia Creative Commons Reconocimiento-No Comercial-Compartir bajo la misma licencia 2.5 Perú. Para ver una copia de dicha licencia, visite http://creativecommons.org/licences/by-nc-sa/2.5/pe/.

(32) BIBLIOTECA DIGITAL - DIRECCIÓN DE SISTEMAS DE INFORMÁTICA Y COMUNICACIÓN. 26 3. Fuerza de avance 4. Sistema anti-atasque 5. Barrido.. 2.4. Parámetros de voladura: 2.4.1. Diámetro de taladro (Romero, 2016). El diámetro de taladro, en muchos casos, es el parámetro más importante en el diseño de perforación y voladura de rocas, porque los demás parámetros están relacionados con esta dimensión. Debe ser evaluada desde dos partes. Primero, es la parte económica de la perforación. Segundo, es el efecto del diámetro en la voladura (fragmentación, proyección de roca, vibración). Según McKenzie (1994), los factores principales a evaluar para elegir el diámetro de taladro son: 1. Costo específico de la voladura ($/m³ de roca voladura). 2. Fragmentación y la relación entre el espaciamiento de los taladros y de las fracturas. 3. Control de la exactitud de la perforación, y su efecto en la fragmentación, seguridad e impacto ambiental. 4. Tamaño de la perforadora y la accesibilidad al sitio. 5. Altura del banco y la proporción del taladro requerido para el taco. El diámetro de taladro es frecuentemente relacionado con la altura de banco o longitud de taladro, esto debido a la desviación es menor en taladros cortos y la desviación se. Esta obra ha sido publicada bajo la licencia Creative Commons Reconocimiento-No Comercial-Compartir bajo la misma licencia 2.5 Perú. Para ver una copia de dicha licencia, visite http://creativecommons.org/licences/by-nc-sa/2.5/pe/.

(33) BIBLIOTECA DIGITAL - DIRECCIÓN DE SISTEMAS DE INFORMÁTICA Y COMUNICACIÓN. 27 incrementa con taladros largos. Entonces cuanto más grande es el diámetro de taladro la perforación es más exacta. El costo de perforación tomará mayor importancia cuando el espaciamiento las fracturas del macizo rocoso no son un factor crítico. No obstante, se debe señalar, que, si bien un diámetro grande reduce el costo en perforación y voladura, se pierde algo de control sobre el daño e impacto ambiental porque requieren un factor de carga más alto que mallas perforadas con taladros más pequeños. McKenzie (1994) sostiene que, “el diámetro de taladro deberá estar entre 0.5% y 1% del largo requerido de taladro (por ej. una longitud máxima de taladro = 100 a 200 veces el diámetro). Taladros de diámetro más pequeño que esto (y su correspondiente burden y espaciamiento más pequeño) entregará mejor fragmentación, menores vibraciones y permitirán el uso de perforadoras más livianas y móviles, pero probablemente aumentarán el costo de perforación”. 𝐻𝑏=150 𝑑. (Ecuación 1). Despejando “d” de la ecuación 1, tenemos: 𝑑= 𝐻𝑏150. (Ecuación 2). Donde: Hb: altura de banco (m). d: diámetro del taladro (m) 2.4.2. Longitud o profundidad de taladro (L): La longitud de taladro tiene marcada influencia en el diseño total de la voladura y es factor determinante en el diámetro, burden y espaciado. (Exsa, Manual practico de voladura, s.f., pág. 154). Esta obra ha sido publicada bajo la licencia Creative Commons Reconocimiento-No Comercial-Compartir bajo la misma licencia 2.5 Perú. Para ver una copia de dicha licencia, visite http://creativecommons.org/licences/by-nc-sa/2.5/pe/.

(34) BIBLIOTECA DIGITAL - DIRECCIÓN DE SISTEMAS DE INFORMÁTICA Y COMUNICACIÓN. 28 2.4.3. Burden: (Exsa, Manual practico de voladura, s.f., págs. 154-155). También denominada al Burden como piedra, bordo o línea de menor resistencia a la cara libre. Es la distancia desde el pie o eje del taladro a la cara libre perpendicular más cercana. También la distancia entre filas de taladros en una voladura. Se considera el parámetro más determinante de la voladura. Depende básicamente del diámetro de perforación, de las propiedades de la roca, altura de banco y las especificaciones del explosivo a emplear. Se determina en razón del grado de fragmentación y al desplazamiento del material volado que se quiere conseguir. Si el burden es excesivo, la explosión del taladro encontrará mucha resistencia para romper adecuadamente al cuerpo de la roca, los gases generados tenderán a soplarse y a craterizar la boca del taladro. Por el contrario, si es reducido, habrá exceso de energía, la misma que se traducirá en fuerte proyección de fragmentos de roca y vibraciones. Con criterios técnicos se han propuesto varias fórmulas para el cálculo del burden, que involucran parámetros de la perforación y de la roca, pero todas al final señalan valores entre 25 a 40 Ø, dependientes principalmente de la calidad y resistencia de la roca.. 1. Fórmula de Andersen Considera que el burden es una función del diámetro y longitud del taladro, describiéndola así:. Esta obra ha sido publicada bajo la licencia Creative Commons Reconocimiento-No Comercial-Compartir bajo la misma licencia 2.5 Perú. Para ver una copia de dicha licencia, visite http://creativecommons.org/licences/by-nc-sa/2.5/pe/.

(35) BIBLIOTECA DIGITAL - DIRECCIÓN DE SISTEMAS DE INFORMÁTICA Y COMUNICACIÓN. 29 Donde: B : burden. Ø : diámetro del taladro, en pulgadas. L : longitud del taladro, en pies. La relación longitud de taladro-burden o altura de banco, influye sobre el grado de fragmentación.. 2. Fórmula de Langefors Considera además la potencia relativa del explosivo, el grado de compactación, una constante de la roca y su grado de fracturamiento, mediante la siguiente fórmula:. Donde: B : burden, en metros. P : grado de compactación que puede estar entre 1,0 y 1,6 kg/dm3. S : potencia relativa del explosivo (por ejemplo de 1,3 para una Gelatina Especial). c : constante para la roca, generalmente entre 0,45 y 1,0. f : grado de fractura. Para taladro vertical el valor es de 1,0. E : espaciamiento entre taladros. E/B : radio de espaciamiento a burden. db : diámetro de broca.. Esta obra ha sido publicada bajo la licencia Creative Commons Reconocimiento-No Comercial-Compartir bajo la misma licencia 2.5 Perú. Para ver una copia de dicha licencia, visite http://creativecommons.org/licences/by-nc-sa/2.5/pe/.

(36) BIBLIOTECA DIGITAL - DIRECCIÓN DE SISTEMAS DE INFORMÁTICA Y COMUNICACIÓN. 30 3. Fórmula de C. Konya Basada en las teorías del Dr. Ash. Determina el burden con base en la relación entre el diámetro de la carga explosiva y la densidad, tanto del explosivo como de la roca, según:. Donde: B : burden, en pies. Øe : diámetro del explosivo, en pulgadas. ρe : densidad del explosivo. ρr : densidad de la roca.. 4. Fórmula de Ash Considera una constante “kb” que depende de la clase de roca y tipo de explosivo empleado:. Donde: B : burden. Ø : diámetro de taladro. kb : constante, según el siguiente cuadro:. 5. Modelo de Pearse. Esta obra ha sido publicada bajo la licencia Creative Commons Reconocimiento-No Comercial-Compartir bajo la misma licencia 2.5 Perú. Para ver una copia de dicha licencia, visite http://creativecommons.org/licences/by-nc-sa/2.5/pe/.

(37) BIBLIOTECA DIGITAL - DIRECCIÓN DE SISTEMAS DE INFORMÁTICA Y COMUNICACIÓN. 31 Donde: B = Burden K = Constante que depende de la carga explosiva y de la roca (0.7 – 1.0) D = Diámetro de taladro (mm) P = Presión de detonación de la carga explosiva (kg/cm2) Std = Resistencia tensiva dinámica de la roca (kg/cm2). Figura 9. Malla de perforación en taladros largos. Fuente: Exsa, Los Quenuales S.A., & Sandvick, Manual de perforacion y voladura taladros lasrgos Yauliyacu, 2016. 2.3.4. Espaciamiento (E) Es la distancia entre taladros de una misma fila que se disparan con un mismo retardo o con retardos diferentes y mayores en la misma fila. Se calcula en relación con la longitud del burden, a la secuencia de encendido y el tiempo de retardo entre taladros. Al igual que con el burden, espaciamientos muy pequeños producen exceso de trituración y craterización en la boca del taladro, lomos al pie de la cara. Esta obra ha sido publicada bajo la licencia Creative Commons Reconocimiento-No Comercial-Compartir bajo la misma licencia 2.5 Perú. Para ver una copia de dicha licencia, visite http://creativecommons.org/licences/by-nc-sa/2.5/pe/.

(38) BIBLIOTECA DIGITAL - DIRECCIÓN DE SISTEMAS DE INFORMÁTICA Y COMUNICACIÓN. 32 libre y bloques de gran tamaño en el tramo del burden. Por otro lado, espaciamientos excesivos producen fracturación inadecuada, lomos al pie del banco y una nueva cara libre frontal muy irregular. En la práctica, normalmente es igual al burden para malla de perforación cuadrada E = B y de E = 1,3 a 1,5 B para malla rectangular o alterna. (Exsa, Manual practico de voladura, s.f.) 2.3.5. Sobre perforación (Romero, 2016). Para obtener una fragmentación adecuada al nivel del piso es necesario realizar una sobre perforación. Esto quiere decir que la sobre perforación es perforar una longitud adicional a la de la altura de banco, o perforar por debajo del nivel del piso de banco. Se entiende que la sobre perforación permite, en el momento de la detonación de la columna explosiva, que la onda de choque se encuentre en su máximo nivel justo en la cota del pie de banco. Calvin J. Konya formula lo siguiente: L = 0.3 B ….(Ecuación 7) Donde: L: Largo de la sobre perforación (m), B: Burden (m) Si se tiene exceso de sobre perforación sucederá lo siguiente: Incremento de costos de perforación y consumo de explosivos. Altos niveles de vibración.. Esta obra ha sido publicada bajo la licencia Creative Commons Reconocimiento-No Comercial-Compartir bajo la misma licencia 2.5 Perú. Para ver una copia de dicha licencia, visite http://creativecommons.org/licences/by-nc-sa/2.5/pe/.

(39) BIBLIOTECA DIGITAL - DIRECCIÓN DE SISTEMAS DE INFORMÁTICA Y COMUNICACIÓN. 33 2.4. Productos explosivos 2.4.1. Sustancia explosiva Según Ames (2012), “Un explosivo es un compuesto químico o una mezcla de compuestos químicos a los cuales cuando se les da un estímulo correcto o incorrecto ellos sufren una reacción química violenta exotérmica.” Son compuestos químicos o mezclas susceptibles a descomposición muy rápida que generan instantáneamente gran volumen de gases a altas temperaturas y presión ocasionando efectos destructivos Entre los ingredientes principales que cuenta el explosivo químico son: los oxidantes y los combustibles. 1. El nitrato de amonio es el oxidante más común, pero también se pueden usar el nitrato de calcio y el nitrato de sodio. 2. Los combustibles cumplen la función de sensibilizar al explosivo. Los más comunes son el petróleo, aluminio, TNT, nitroglicerina. 3. En la elaboración de los explosivos, además, se utilizan el agua, gomas, espesadores y agentes enlazadores. Los explosivos químicos industriales se clasifican según la velocidad de detonación: 1. Explosivos lentos y deflagrantes. Con menos de 2 000 m/s. 2. Explosivos rápidos y detonantes. Tienen velocidades de detonación entre 2 000 y 7 000 m/s Los deflagrantes comprenden a las pólvoras, compuestos pirotécnicos y compuestos propulsores para artillería y cohetería, casi sin ninguna aplicación en la minería o ingeniería civil, salvo en el caso de rocas ornamentales.. Esta obra ha sido publicada bajo la licencia Creative Commons Reconocimiento-No Comercial-Compartir bajo la misma licencia 2.5 Perú. Para ver una copia de dicha licencia, visite http://creativecommons.org/licences/by-nc-sa/2.5/pe/.

(40) BIBLIOTECA DIGITAL - DIRECCIÓN DE SISTEMAS DE INFORMÁTICA Y COMUNICACIÓN. 34 Los explosivos detonantes se dividen en Primarios y Secundarios según su aplicación. 1. Los Primarios por su alta energía y sensibilidad se emplean como iniciadores para detonar a los Secundarios, entre ellos podemos mencionar a los compuestos usados en los detonadores y multiplicadores (fulminato de mercurio, azida de plomo, pentrita, etc.). 2. Los Secundarios son los que se aplican al arranque de rocas y aunque son menos sensibles que los Primarios desarrollan mayor trabajo útil. Dentro de esta clasificación tenemos a los explosivos militares y comerciales. Los explosivos comerciales son generalmente basadas en nitrato de amonio y su característica principal es su balance de oxígeno, que como resultado de su detonación los gases generados no son tóxicos. 2.4.2. Propiedad de los explosivos 2.4.2.1. Potencia Es una medida de la capacidad del explosivo para realizar trabajo útil (fragmentar y desplazar el material), se refiere al contenido energético del explosivo. Esta energía total, expresada en MJ/kg, se divide en dos tipos: una energía de choque que fractura fuertemente la roca y una energía de gases que fragmenta más el material y lo proyecta. La energía de un explosivo se suele mostrar como porcentaje de un explosivo patrón, para ello se emplea generalmente el ANFO. De esta manera se obtiene la energía relativa al ANFO tanto en peso (RWS) como en volumen (RBS), siendo esta última la más importante a la hora de realizar cálculos y comparaciones de energía en una voladura. Dado que el valor de RBS depende de la densidad, este valor puede variar a lo largo de la longitud de un barreno en banco, siendo mayor en el fondo. Este efecto, que se debe a la presión hidrostática de la. Esta obra ha sido publicada bajo la licencia Creative Commons Reconocimiento-No Comercial-Compartir bajo la misma licencia 2.5 Perú. Para ver una copia de dicha licencia, visite http://creativecommons.org/licences/by-nc-sa/2.5/pe/.

(41) BIBLIOTECA DIGITAL - DIRECCIÓN DE SISTEMAS DE INFORMÁTICA Y COMUNICACIÓN. 35 columna de explosivo y al agua que pueda existir en el barreno, es pronunciado cuando se emplean explosivos sensibilizados con gas. (Muños, s.f.). Figura 10. Ejemplo de la variación de la densidad de una emulsión (g/cm3) con la profundidad del barreno Fuente: (Muños, s.f.) Guía de buenas prácticas de voladura.. 2.4.2.2. Densidad Además de afectar al valor de la energía relativa en volumen RBS, es de importancia en otra serie de cuestiones como la capacidad de cargar barrenos con agua, la sensibilidad del explosivo o la velocidad de detonación. (Muños, s.f.) 2.4.2.3. Velocidad de detonación Mide la velocidad de reacción de detonación en m/s. Es una medida de la capacidad rompedora del explosivo (a mayor velocidad de detonación, mayor poder rompedor y mayor capacidad de fragmentación) y depende fundamentalmente de la formulación del explosivo, el grado de confinamiento, el diámetro de carga y el tipo de iniciación. La presión de detonación se puede calcular a partir de la velocidad de detonación y la densidad del explosivo y es una característica importante a la hora de elegir un tipo de iniciador u otro. Tanto la velocidad de detonación como la presión de detonación se pueden medir directamente en el barreno en condiciones reales de voladura. (Muños, s.f.). Esta obra ha sido publicada bajo la licencia Creative Commons Reconocimiento-No Comercial-Compartir bajo la misma licencia 2.5 Perú. Para ver una copia de dicha licencia, visite http://creativecommons.org/licences/by-nc-sa/2.5/pe/.

(42) BIBLIOTECA DIGITAL - DIRECCIÓN DE SISTEMAS DE INFORMÁTICA Y COMUNICACIÓN. 36 2.4.2.4. Diámetro crítico Es el diámetro de carga por debajo del cual la detonación no es capaz de progresar. Parámetro a tener en cuenta de manera especial si se perforan barrenos de un diámetro reducido. Las hojas técnicas del fabricante suelen indicar este valor, en condiciones normales de presión y temperatura, así como otras recomendaciones de uso. En caso de duda, se deberá contactar con el servicio técnico del proveedor. (Muños, s.f.). Figura 11. Relación entre el diámetro de carga y la VOD Fuente: (Muños, s.f.). 2.4.2.5. Resistencia al agua Es muy frecuente encontrarse con barrenos que están inundados en mayor o menor medida. En ese caso, el uso de un explosivo que se deteriora en el agua (por ejemplo, el ANFO) no es viable y hay que recurrir a explosivos resistentes al agua hasta secar y sellar el barreno. En función de la cantidad de agua y el caudal de infiltración en el barreno, existen técnicas de desagüe y carga que pueden permitir el uso de Anfo en ciertas condiciones. (Muños, s.f.). Esta obra ha sido publicada bajo la licencia Creative Commons Reconocimiento-No Comercial-Compartir bajo la misma licencia 2.5 Perú. Para ver una copia de dicha licencia, visite http://creativecommons.org/licences/by-nc-sa/2.5/pe/.

(43) BIBLIOTECA DIGITAL - DIRECCIÓN DE SISTEMAS DE INFORMÁTICA Y COMUNICACIÓN. 37 2.4.2.6. Sensibilidad Sensibilidad es la característica que tiene un explosivo para propagar la reacción a todo lo largo de la carga y controla el diámetro mínimo para usos prácticos. (Muños, s.f.). 2.4.3. Tipo de explosivos: 2.4.3.1. Emulsiones Una emulsión encartuchada es una emulsión tipo agua en aceite, donde la fase dispersa es una solución acuosa de nitrato amónico y la fase continua es una mezcla oleosa de aceites y ceras (una proporción elevada de éstas confieren una reología más dura y consistente). Ambas fases se encuentran estabilizadas por un agente emulsionante. La mezcla es resistente al agua de por sí. Al igual que los hidrogeles no contienen sustancias explosivas en su formulación. Su densidad varía entre 1,20 g/cm3 y 1,30 g/cm3 y tienen una velocidad de detonación elevada. Se pueden usar como cartucho cebo de explosivos tipo ANFO y sobre todo como carga de fondo para rocas de cualquier dureza en su versión más energética o como carga de columna de barrenos con agua en formulaciones con contenidos más reducidos de Al. (Muños, s.f.). 2.4.3.2. Anfo Se trata de una mezcla de nitrato amónico poroso (absorbente) con gasoil (en torno al 6% en peso). Aunque se puede suministrar en formato encartuchado, es un producto que se carga normalmente a granel (en sacos de 15kg / 25kg o por gravedad desde camión) y ocupa el volumen de barreno en su totalidad. Esto tiene la ventaja de producir un. Esta obra ha sido publicada bajo la licencia Creative Commons Reconocimiento-No Comercial-Compartir bajo la misma licencia 2.5 Perú. Para ver una copia de dicha licencia, visite http://creativecommons.org/licences/by-nc-sa/2.5/pe/.

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Figura  5. Desviación de los taladros en la longitud respecto el tipo de perforadora
Figura  11.  Relación entre el diámetro de carga y la VOD
Figura  14.  Esfuerzo en función del tiempo a diferentes distancias al centro del barreno – Langefors
Figura  16.  Modelo de flexión de la viga antes de la detonación.
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Referencias

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