Reducción de costos en las operaciones unitarias de perforación y voladura optimizando el mantenimiento de brocas de 45mm, rimadoras de 102mm y el consumo de explosivo en las labores de desarrollo que realiza la empresa conmiciv s a c en cmh s a

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(1)UNIVERSIDAD NACIONAL DE TRUJILLO FACULTAD DE INGENIERÍA DEPARTAMENTO DE INGENIERÍA DE MINAS Y METALÚRGICA ESCUELA ACADÉMICO PROFESIONAL DE INGENIERÍA DE MINAS. REDUCCIÓN DE COSTOS EN LAS OPERACIONES UNITARIAS DE PERFORACIÓN Y VOLADURA OPTIMIZANDO EL MANTENIMIENTO DE BROCAS DE 45MM,. RIMADORAS DE 102MM Y. EL CONSUMO DE. EXPLOSIVO EN LAS LABORES DE DESARROLLO QUE REALIZA LA EMPRESA CONMICIV S.A.C EN CMH S.A. TESIS PARA OPTAR EL TITULO PROFESIONAL DE INGENIERO DE MINAS. AUTORES:. Br. ABANTO CRUZ, Juan Omar Br. VASQUEZ VALVERDE, Jeyner. ASESOR:. Ing. GALVÁN MALDONADO, Alberto Cipriano TRUJILLO – PERÚ 2016.

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(3) UNIVERSIDAD NACIONAL DE TRUJILLO FACULTAD DE INGENIERÍA DEPARTAMENTO DE INGENIERÍA DE MINAS Y METALÚRGICA ESCUELA ACADÉMICO PROFESIONAL DE INGENIERÍA DE MINAS. REDUCCIÓN DE COSTOS EN LAS OPERACIONES UNITARIAS DE PERFORACIÓN Y VOLADURA OPTIMIZANDO EL MANTENIMIENTO DE BROCAS DE 45MM,. RIMADORAS DE 102MM Y. EL CONSUMO DE. EXPLOSIVO EN LAS LABORES DE DESARROLLO QUE REALIZA LA EMPRESA CONMICIV S.A.C EN CMH S.A. TESIS PARA OPTAR EL TITULO PROFESIONAL DE INGENIERO DE MINAS AUTORES:. Br. ABANTO CRUZ, Juan Omar Br. VASQUEZ VALVERDE, Jeyner. ASESOR:. Ing. GALVÁN MALDONADO, Alberto Cipriano TRUJILLO – PERÚ 2016.

(4) “REDUCCIÓN DE COSTOS EN LAS OPERACIONES UNITARIAS DE PERFORACIÓN Y VOLADURA OPTIMIZANDO EL MANTENIMIENTO DE BROCAS DE 45MM, RIMADORAS DE 102MM Y EL CONSUMO DE EXPLOSIVO EN LAS LABORES DE DESARROLLO QUE REALIZA LA EMPRESA CONMICIV S.A.C EN CMH S.A". Ing. Solio Marino Arango Retamozo. Ing. Luis Gutiérrez Aranda. Presidente. Secretario. Ing. Alberto Cipriano Galván Maldonado Vocal.

(5) DEDICATORIA A mi familia que me han apoyado en todo momento: Mis padres; Juan e Irma; mis hermanos; Nelson y Marilyn y muy especial a mi hijo thiago y mi esposa Katherine. Juan Omar Abanto Cruz. AGRADECIMIENTO Agradezco a dios, a toda mi familia y amigos por brindarme su apoyo en todo momento para realizar todo esto posible. Y un especial agradecimiento a los docentes de la escuela de Ingeniería de Minas de la Universidad Nacional de Trujillo, por sus enseñanzas a lo largo de los 5 años de formación académico.. Juan Omar Abanto Cruz.

(6) DEDICATORIA A mi familia que me han apoyado en todo momento: Mis padres; Higinio Vasquez e Neutita Valverde; mis hermanos; Francisco, Feliciana, Domingo, Nélida, Hernán, Neyra y muy especial a mi hermana Ángela, quien en vida me encamino ha estudiar esta hermosa carrera.. Jeyner Vasquez Valverde. AGRADECIMIENTO Agradezco a dios, a toda mi familia y amigos por brindarme su apoyo en todo momento para realizar todo esto posible. Y un especial agradecimiento a los docentes de la escuela de Ingeniería de Minas de la Universidad Nacional de Trujillo, por sus enseñanzas a lo largo de la carrera.. Jeyner Vasquez Valverde.

(7) RESUMEN El presente trabajo se realizó con el fin de reducir los costos en operaciones unitarias de perforación y voladura optimizando el mantenimiento de brocas de 45mm, rimadoras de 102mm y el consumo de explosivos en labores de desarrollo que realiza la empresa CONMICIV S.A.C en CMH S.A. Para el estudio usamos datos de consumo de brocas, rimadora y explosivos de los meses de junio y julio sin optimizar el uso (antes) y los meses de agosto, setiembre y octubre optimizando el uso (después). En la cual antes la broca de 45mm y rimadora de 102 sandvick venía presentando un rendimiento de 181m/broca 10% debajo de la vida util y 172m/rimadora, 14% debajo de la vida útil dada por la empresa proveedora sandvick (200m) para esta mina. Generando un costo de perforación promedio de 162.5$/m siendo este mayor en 3.8$/m más del precio unitario de perforación (158.7$/m), realizando el afilado se logró llegar a 156$/m este 6.5$/m menos del costo inicial. En voladura antes tenía un costo promedio de 106.7$/m, 2.8$/m más del PU de voladura (103.9 $/m) después de aplicar el control en el consumo de explosivo se llegó a tener un costo de voladura de 96.6$/m este 10.1$/m menos del costo inicial. Para esta investigación se aplica el método científico analítico descriptivo, en la primera fase se analizó y definió la problemática del elevado costo de perforación y voladura, con la data de salida de brocas de 45mm, rimadora de 102mm y cantidades de explosivo usadas en los meses de junio y julio, permitió observar el comportamiento del costo de las operaciones unitarias en los dos meses. En la fase optimización y medición se usó los datos de los meses de agosto, setiembre y octubre, medimos los costos después de la implementación del mantenimiento realizando el afilado de brocas y mejora del consumo de explosivos. Luego se realizó un análisis, lluvia de ideas y plan de mejora y acciones a tomar para reducir los costos de perforación y voladura. En la fase Mejora, se realizaron capacitaciones teóricas a supervisores (capataces y jefes de guardia), ayudantes y maestros de mina (cargadores). Generando un ahorro en perforación de 6770.2$/tres meses y de 11137.7$/tres meses.. i.

(8) ABSTRAC This work was performed in order to reduce unit costs in drilling and blasting optimizing maintenance drill 45mm, 102mm rimadoras and consumption of explosives in development work performed by the company in CMH CONMICIV S.A.C S.A. For the study we used consumption data bits, rhyming and explosives for the months of June and July without optimizing the use (before) and the months of August, September and October optimizing the use (after). In which the drill bit before and rhyming 45mm 102 Sandvik had been presenting performance 181m / drill 10% below the useful life and 172m / rhyming, 14% below the life given by the supplier Sandvik (200m) to this mine. Generating an average cost of $ 162.5 drilling / m being greater in $ / m 3.8 more drilling unit price ($ 158.7 / m), making sharpening was reached $ 156 / m this $ 6.5 / m less than Initial cost. In blasting before had an average cost of $ 106.7 / m, $ / m 2.8 more than PU blasting ($ 103.9 / m) after applying control consumption explosive it was reached to cost blasting of 96.6 $ / This $ 10.1 m / m less than initial cost. For this research the descriptive analytical scientific method is applied in the first phase was analyzed and defined the problem of high cost of drilling and blasting, with the data output bits 45mm, rhyming 102mm and quantities of explosive used in the months June and July, allowed to observe the behavior of the cost of the unit operations in two months. In the optimization phase and measurement data for the months of August, September and October it was used, we measure costs after implementation of performing maintenance sharpening drills and improved consumption of explosives. Analysis, brainstorming and improvement plan and actions to take to reduce the cost of drilling and blasting was then performed. On the Improvement phase, theoretical supervisors (foremen and guard), assistants and teachers of mine (boots) trainings were conducted. Generating savings of $ 6770.2 drilling / three months and $ 11137.7 / three months.. ii.

(9) ÍNDICE DE CONTENIDO CAPITULO I .................................................................................................................... 1 INTRODUCCIÓN ........................................................................................................ 1 1.1.. Antecedentes y justificación del problema..................................................... 1 Realidad problemática. ........................................................................... 1 Antecedentes ........................................................................................... 2 Marco teórico .......................................................................................... 4 1.1.3.1. Reducción de costos ........................................................................... 4 1.1.3.2. Operaciones unitarias de minado ....................................................... 4 1.1.3.3. Optimización de uso de brocas de 45mm y rimadoras de 102mm..... 5 1.1.3.3.1. Brocas de 45mm. ......................................................................... 5 1.1.3.3.2. Rimadora de 102mm. .................................................................. 5 1.1.3.4. Optimización de consumo de explosivo............................................. 6 1.1.3.4.1. Explosivo. .................................................................................... 6 1.1.3.5. Perforación. ........................................................................................ 8 1.1.3.5.1. Perforación rotopercusiva. ......................................................... 11 1.1.3.5.1.1. Percusión:............................................................................ 11 1.1.3.5.1.2. Rotación .............................................................................. 12 1.1.3.5.1.3. Empuje. ............................................................................... 12 1.1.3.5.1.4. Barrido. ............................................................................... 13 1.1.3.6. Voladura. .......................................................................................... 15 1.1.3.6.1. Evaluación de la voladura.......................................................... 15 1.1.3.6.2. Explosivos. ................................................................................ 16 1.1.3.6.2.1. Clasificación de explosivos: ............................................... 16 1.1.3.6.2.2. Propiedades de los explosivos: ........................................... 17 1.1.3.6.3. Factor de carga (factor powder)................................................. 23 1.1.3.6.4. Carga operante: .......................................................................... 24 1.1.3.6.5. Densidad de carga:..................................................................... 25 1.1.3.6.6. Retacado: ................................................................................... 25 1.1.3.7. Aceros de perforación. ..................................................................... 26 1.1.3.7.1. Bocas. ........................................................................................ 27 1.1.3.7.1.1. Bocas de botones. ............................................................... 29 iii.

(10) 1.1.3.7.1.2. Boca escariadora de botones. .............................................. 29 1.1.3.7.2. Cálculo de necesidad de accesorios de perforación................... 30 1.1.3.7.3. Cuidado y mantenimiento de brocas. ........................................ 31 1.1.3.7.3.1. En brocas de botones: ......................................................... 31 Marco Conceptual. ................................................................................ 34 1.1.4.1. Reducción de costos de perforación y voladura .............................. 34 1.1.4.2. Optimización de uso de brocas de 45mm, rimadora 102 mm .......... 34 1.1.4.3. Optimización de Consumo de Explosivos ....................................... 34 Justificación .......................................................................................... 34 1.2.. Problema....................................................................................................... 35. 1.3.. Hipótesis ....................................................................................................... 35. 1.4.. Objetivos ...................................................................................................... 35 Objetivo general. ................................................................................... 35 Objetivos específicos. ........................................................................... 35. CAPITULO II ................................................................................................................. 36 MATERIAL Y MÉTODOS........................................................................................ 36 2.1.. Material. ....................................................................................................... 36 Universo. ............................................................................................... 36 Población. ............................................................................................. 36 Muestra. ................................................................................................ 36 Unidad experimental ............................................................................. 36 Mina CMH S.A. .................................................................................... 36 2.1.5.1. Método de explotación ..................................................................... 37. 2.2.. Método ......................................................................................................... 50. 2.3.. Procedimiento Experimental ........................................................................ 51 Analizar y definir la problemática del elevado costo............................ 51 2.3.1.1. Problemática en perforación............................................................. 51 2.3.1.1.1. Costo de perforación en los meses de junio y julio. .................. 53 2.3.1.1.2. Costo de perforación en el precio unitario por lo que paga CMH. 55 2.3.1.1.3. Descripción del problema en perforación. ................................. 55 2.3.1.1.4. Influencia del costo de perforación en el precio unitario de una labor de desarrollo típica de 4.5x4.2 (RP, BP, CX). .................................... 56 2.3.1.2. Problemática en voladura ................................................................. 56 iv.

(11) 2.3.1.2.1. Costo de voladura según precio unitario ................................... 57 2.3.1.2.2. Costo de voladura en los meses de junio y julio. ...................... 58 2.3.1.2.3. Consumo de explosivo y costo de los meses de junio y julio. .. 61 2.3.1.2.4. Descripción del problema. ......................................................... 64 2.3.1.2.5. fluencia del costo de voladura en el precio unitario de una labor de desarrollo típica de 4.5x4.2 (RP, BP, CX). ............................................. 64 Alcance de proyecto. ............................................................................. 65 Cuadro del Proyecto .............................................................................. 65 Optimización y medición. ..................................................................... 67 2.3.4.1. Medición del costo de perforación esperada de los meses de agosto setiembre y octubre. ......................................................................................... 67 2.3.4.1.1. Rendimiento de brocas con filado. ............................................ 68 2.3.4.1.2. Costo de perforación en los meses de agosto, setiembre y octubre 72 2.3.4.1.3. Costo del afilado de brocas. ....................................................... 74 2.3.4.2. Costo de voladura en los meses de agosto, setiembre y octubre. ..... 74 2.3.4.2.1. Consumo de explosivo y costos de voladura de los meses de agosto, setiembre y octubre. ......................................................................... 77 Analizar ................................................................................................. 81 2.3.5.1. Lluvia de ideas ................................................................................. 81 2.3.5.2. Plan de mejora y acción. .................................................................. 82 CAPITULO III ............................................................................................................... 86 RESULTADOS Y DISCUSIÓN ................................................................................ 86 3.1. Resultados .................................................................................................... 86. 3.1.1 Rendimiento promedio obtenido antes y después de la implementación del sistema de afilado de brocas de 45mm y rimadoras de 102mm. ................... 86 3.1.2 costo de perforación antes y después del afilado de brocas de 45mm y rimadoras de 102mm incluyendo el costo de afilado. ......................................... 87 3.1.3 costos de voladura. ..................................................................................... 88 3.1.4. ahorro alcanzado en perforación y voladura ......................................... 88. 3.2. Discusión de resultados .................................................................................... 89 3.2.1. Rendimiento promedio obtenido antes y después de la implementación del sistema de afilado de brocas de 45mm ................................................................ 89 3.2.2 costo de perforación antes y después del afilado de brocas de 45mm y rimadoras de 102mm incluyendo el costo de afilado. ......................................... 89 v.

(12) 3.2.3 costos de voladura. ..................................................................................... 90 3.2.4. Ahorro Alcanzado...................................................................................... 90 3.2.5. Influencia del costo de la rimadora de 102mm y broca de 45mm en el costo de perforación. ..................................................................................................... 90 CAPITULO IV ............................................................................................................... 91 CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES ......................................................... 91 4.1. Conclusiones .................................................................................................... 91 4.2. Recomendaciones ............................................................................................. 92 Referencias bibliográficas ....................................................................................... 93 ANEXOS ........................................................................................................................ 94. vi.

(13) ÍNDICE DE FIGURAS Figura 01: brocas sandvik de 45mm ................................................................................. 5 Figura 02: rimadora de 102mm ........................................................................................ 6 Figura 03: cartucho de semexa 45% ................................................................................. 7 Figura 04: cartucho de exsablock. .................................................................................... 8 Figura 06. Velocidad de rotación para brocas de pastillas y botones. ............................ 12 Figura 07. Influencia del empuje sobre la velocidad de penetración. ............................ 13 Figura 08. Principio de barrido de un barreno. ............................................................... 14 Figura 09. Retacado de acuerdo a explosivos................................................................. 25 Figura 10. Cañas usadas para voladura controlada......................................................... 26 Figura 11. Sarta de perforación. ..................................................................................... 27 Figura 12. Brocas de perforación (sandvik-coromant). .................................................. 28 Figura 13. Adaptador piloto y broca escariadora. .......................................................... 29 Figura 14. Desgate de cuerpo ......................................................................................... 31 Figura 15. Desgate de botones........................................................................................ 32 Figura 16. Pulido de botones con aspecto de piel de reptil. ........................................... 32 Figura 17. Medida de desgaste de botones. .................................................................... 33 Figura 2.1. Preparación de rampas basculantes a partir de rampas auxiliares. .............. 38 Figura 2.2. Vista en planta de la rampa auxiliar y basculantes. ..................................... 38 Figura 2.3. Numero de rampas basculantes a partir de un rampa auxiliar. .................... 39 Figura 2.4. Explotación Corte y Relleno por filas .......................................................... 40 Figura 2.5. Relleno consolidado en cortes explotados. .................................................. 40 Figura 2.6 Proceso de minado corte y relleno Mecanizado ............................................ 41 Figura 2.7. Desate Mecanizado ...................................................................................... 42 Figura 2.8. Limpieza de mineral con scoop de 4yd ........................................................ 42 Figura 2.9. Extracción de mineral en volquetes de 25 Tn. ............................................. 43 Figura 2.10. Capa de shotcrete actuando en cuñas. ........................................................ 44 vii.

(14) Figura 2.11. Robot para Proyección de shotcrete vía Húmeda. ..................................... 45 Figura 2.12. Transporte de shotcrete: Mixer de 3 m3 ..................................................... 46 Figura 2.13. Perforacion con jumbo electroneumatico................................................... 47 Figura 2.14. Instalación de pernos Hydrabolt con equipo Bolter. .................................. 48 Figura 2.15. Diagrama de bloques del Trabajo .............................................................. 50 Figura 2.17. Comportamiento del rendimiento de rimadora .......................................... 53 Figura 2.18. Influencia del costo de perforación en el PU de rampa 4.5x4.2 ............... 56 Figura 2.19. Comportamiento del costo de voladura en los meses de junio y julio con respecto al precio unitario............................................................................................... 63 Figura 2.20. Influencia del costo de voladura en el PU de rampa 4.5x4.2 .................... 64 Figura 2.21 rendimiento de brocas de 45mm afiladas en los meses de agosto, setiembre y octubre ......................................................................................................................... 71 Figura 2.22 rendimiento de brocas de 102mm afiladas en los meses de agosto, setiembre y octubre ......................................................................................................................... 71 Figura 2.23. Comportamiento del costo de voladura en los meses de agosto, setiembre y octubre con respecto al precio unitario. .......................................................................... 80 Figura 2.24. Capacitación teórica durante el reparto de guardia. ................................... 84 Figura 2.25. Capacitación teórica durante el reparto de guardia. ................................... 84 Figura 2.26. Lista de asistentes a la capacitación teórica durante el reparto de guardia. 85 Figura 3.1. Comparación de rendimientos promedio antes y después. .......................... 86 Figura 3.2. Comparación de rendimientos promedio antes y después. .......................... 86 Figura 3.3 grafico de barras representando al costo total de perforación comparando con el PU de perforación. ...................................................................................................... 87 Figura 3.4 comparación del costo real de voladura con el PU de voladura ................... 88. viii.

(15) ÍNDICE DE TABLAS Tabla 01: especificaciones tecnicas del explosivo semexa 45%. ..................................... 7 Tabla 02. Especificaciones técnicas de exsablock............................................................ 8 Tabla 03. Velocidad de detonación (m/s) ....................................................................... 18 Tabla 04. Densidad, Energía de explosión y VOD agrupados según el tipo de explosivos. ...................................................................................................................... 19 Tabla 05. Presión de detonación según el tipo de explosivo .......................................... 20 Tabla 06. Sensibilidad según el tipo de explosivo.......................................................... 22 Tabla 07. Densidad según el tipo de explosivo .............................................................. 23 Tabla 2.1. Zonificación de Explosivos. .......................................................................... 49 Tabla 2.2 cálculo de rendimiento de brocas de 45mm y 102mm ................................... 52 Tabla 2.3 costo de perforación en el mes de junio del 2015. ......................................... 53 Tabla 2.4 costo de perforacion del mes de julio del 2015. ............................................. 54 Tabla 2.5 precio unitario de perforación. ....................................................................... 55 Tabla 2.6 distribucion de carga de explosivos en la malla de perforacion. .................... 57 Tabla 2.7 Precio unitario de voladura ............................................................................. 57 Tabla 2.8 distribución de explosivos y costo de voladura del BP2434 el 02/06/15 turno noche............................................................................................................................... 58 Tabla 2.9 distribución de explosivos y costo de voladura del BP2434 el 07/06/15 turno noche............................................................................................................................... 59 Tabla 2.10 distribución de explosivos y costo de voladura del BP2434 el 06/07/15 T noche............................................................................................................................... 59 Tabla 2.11 distribución de explosivos y costo de voladura del BP2434 el 11/07/15 T día. ........................................................................................................................................ 60 Tabla 2.12 consumo y costo de voladura del mes de junio. ........................................... 61 Tabla 2.13 consumo y costo de voladura del mes de julio. ............................................ 62. ix.

(16) Tabla 2.14. alcance del proyecto .................................................................................... 65 Tabla 2.15. Cuadro resumen de proyecto. ...................................................................... 65 Tabla 2.16 calculo de rendimiento de brocas de 45mm y rimadora de 102mm en el mes de agosto ......................................................................................................................... 68 Tabla 2.17 calculo de rendimiento de brocas de 45mm y rimadora de 102mm en el mes de setiembre .................................................................................................................... 69 Tabla 2.18 calculo de rendimiento de brocas de 45mm y rimadora de 102mm en el mes de octubre ....................................................................................................................... 70 Tabla 2.19 costos de perforación en los meses de agosto, setiembre y octubre. ............ 72 Tabla 2.20 costo de afilado de brocas............................................................................. 74 Tabla 2.21 distribución de explosivos y costo de voladura del BP2434 el 02/08/2015 turno día. ......................................................................................................................... 74 Tabla 2.22 distribución de explosivos y costo de voladura del BP2434 el 19/09/2015 turno noche. .................................................................................................................... 75 Tabla 2.23 distribución de explosivos y costo de voladura del BP2434 el 04/10/2015 turno noche. .................................................................................................................... 76 Tabla 2.24 consumo y costo de voladura del mes de agosto, setiembre y octubre. ....... 77 Tabla 2.25. Lluvia de ideas ............................................................................................. 81 Tabla 2.26. Plan de acción de mejora ............................................................................. 83 Tabla 3.1 costos de perforacion total. ............................................................................. 87 Tabla 3.2 ahorro mensual en perforación. ...................................................................... 88 Tabla 3.3 ahorro mensual en voladura............................................................................ 89 Tabla 3.4 influencia de broca de 45mm y rimadora de 102mm en el costo de perforación ........................................................................................................................................ 90. x.

(17) LISTADO DE ANEXOS ANEXO 1. Control de salida de brocas de los meses de junio y julio ........................... 94 ANEXO 2. Control de salida de brocas de 45mm y 102mm de los meses de agosto, setiembre y octubre....................................................................................................... 100 ANEXO 3. Avance programado y ejecutado en los meses de junio, julio, agosto. Setiembre y octubre. ..................................................................................................... 107 ANEXO 4. Precio unitario de una Rampa típica 4.5x4.2 con equipos. ....................... 109 ANEXO 5. Modelo de malla de perforación usada en la investigación. ...................... 111 ANEXO 6. Vales de explosivos generados para sacar explosivos para la voladura .... 112 ANEXO 7 imágenes. ................................................................................................... 115. xi.

(18) NOMENCLATURA PU: costo en $/m de alguna de las operaciones unitarias tomadas en cuenta para la investigación. TM: Tonelada métrica. VOD: Velocidad de detonación. OTH: Perforación hidráulica con martillo en cabeza. RMR: Rock Mack Rating. Calidad de masa rocosa. CMH: Consorcio Minero Horizonte. RP: Rampa. BP: By Pass. CX: Crucero. CM: Cámara.. xii.

(19) CAPITULO I INTRODUCCIÓN 1.1. Antecedentes y justificación del problema. Realidad problemática. El proyecto de investigación tiene como objetivo la reducción de los costos en las operaciones unitarias de perforación y voladura optimizando el mantenimiento de brocas de 45mm, rimadoras de 102mm y el consumo de explosivo en las labores de desarrollo que realiza la empresa CONMICIV S.A.C en CMH S.A Ubicada en Retamas, distrito de Parcoy, Provincia de Pataz, departamento de la Libertad. La empresa CONMICIV S.A.C mediante contrato con la empresa CMH S.A realiza trabajos de explotación de mineral y a ejecutar labores de desarrollo y preparación. Para la perforación se usa jumbo de un brazo Sandvik DD311, AXERA, QUASAR. Con brocas de 45mm, barras de 14ft, barras de 12ft, rimadoras de 102mm y shank. Para arrancar la roca se usa dinamita del tipo semexa 45% de 1” 1/8” x 12” para taladros de producción y para voladura de taladros de contorno y voladura controlada exablock 1” 1/8” X 8”. La producción diaria es de 800 TM de mineral cuyo contenido metálico es oro y plata, la cual es conseguida mediante la explotación aplicando el método corte y relleno ascendente mecanizado en Breasting, los tajos son de dimensiones variables dependiendo de la potencia de veta. Teniendo secciones de 4.5m x 4m y 3.5m x 4m. Su programa de avances en labores de preparación y desarrollo son de hasta 900m/mes. Los estándares de. 1.

(20) sección de estas labores son de 4.5 x 4.2 en rampas positivas y negativas, Cruceros de 4.5x4.2, By Pass de 4.5x 4.2 y galerías de 3.5 x 3.5. La necesidad de tener costos no mayores a los del precio unitario de las operaciones unitarias de perforación y voladura y así tener una mayor utilidad por metro de avance. El costo de perforación de una labor típica de sección 4.5 x 4.2 con un RMR entre 30 40. (BP2434) es de 162.5 $/m pero en el Precio Unitario es de 158.7$ /m teniendo así. un costo de perforación por encima del precio unitario ocasionándonos perdida de 3.8 $/m en perforación. La causa de este elevado costo es que no se ha estado realizando en mantenimiento de brocas de 45mm y rimadoras de 102mm, siendo la vida útil de estos aceros de 200m perforados pero en la realidad se perforan 181m promedio esto por no realizar un afilado constante y proporcionar para la perforación brocas nuevas cada guardia. En la voladura Se tiene un elevado consumo de explosivo siendo el costo de explosivo por metro de avance de 103.9 $/m según el Precio Unitario. En la realidad se tiene 106.7 $/m. Esto debido a la mala práctica de carguío de explosivo cargando más del 75% de la carga explosiva llegando hasta el 100%, mala distribución de explosivo de acuerdo al tipo de taladros como arranque, ayudas de arranque, cuadradores, taladros de contorno y arrastres, mala práctica para realizar el vale de pedido de explosivo. Antecedentes De la revisión bibliográfica indicada se ha evaluado que existe regular cantidad de información, de la cual se menciona lo siguiente: Según Jáuregui, O. (2009). Reducción de los costos operativos en mina, mediante la optimización de los estándares de las operaciones unitarias de perforación y voladura (tesis). El costo en perforación y voladura se eleva por el alto consumo de explosivo: se 2.

(21) debe a la mala práctica de cargar totalmente el taladro y no como máximo un 75% como debería ser y el alto consumo de brocas de 45mm: se da por no continuar con un afilado constante y continuo de las brocas, teniéndose las aguzadoras en ubicaciones estratégicas donde pueden afilarse el total de brocas que se requiere diariamente emplear y puedan entregarse a tiempo las brocas afiladas a las labores donde se las requieren. Con el afilado las brocas de 45mm pueden llegar a durar en promedio un 25% más de su vida útil. (pp.. 23, 68). Vidal, S. (2015). Reducción de costos de perforación y voladura, aplicando voladura controlada y optimizando estándares de perforación y voladura en labores de avance en la veta Jimena de la mina papagayo-poderosa (tesis.) se evalúa el costo de voladura realizando el carguío de las mallas anteriores, el cual el costo disminuye en 12.58 $/m por la adecuada distribución de la carga explosiva. (pp. 46). Sandvik mining and construcción (2013). Perforación con martillo de fondo (DTH) sandvik RH550. (El afilado debe ser una rutina establecida. Los botones deben ser afilados cuando el desgaste del botón este a un 1/3 su diámetro original del botón. Gutiérrez, C. (2013). Influencia de los estándares de perforación y voladura en los frentes de avance en la optimización de costos de la empresa especializada Mincontrall S.R.L – MARSA. (Tesis). El pedido de explosivo realizado sin observar detalladamente la malla de perforación que se dispara origina un pedido de exceso en explosivo generando elevando consumo de explosivos en la voladura.. 3.

(22) Marco teórico 1.1.3.1.Reducción de costos Sánchez, Y. (2007). El costo de producción expresa la magnitud de los recursos materiales, laborales y monetarios necesarios para alcanzar la producción fijado por la empresa.. El costo de producción está constituido por el conjunto de gastos relacionados con la utilización de los activos fijos tangibles, la materia prima y materiales, combustible, energía y la fuerza de trabajo en el proceso de producción, así como otros gastos relacionados con el proceso de fabricación, expresados todos en términos monetarios.. Toda empresa al producir incurre en costos, por ello estos costos de producción están en el centro de las decisiones empresariales puesto que una disminución de costos significa un aumento de los beneficios para la empresa 1.1.3.2.Operaciones unitarias de minado López Jimeno, C. (2003). El ciclo de producción emplea operaciones unitarias que normalmente se agrupan en dos funciones: rompimiento de la roca y manejo de materiales. El rompimiento incluye una variedad de mecanismo pero en la roca usualmente es realizado por perforación y voladura, el manejo generalmente abarca limpieza y acarreo (transporte horizontal), con extracción opcional (vertical o inclinada). Así entonces el ciclo de producción en la minería consiste de estas operaciones unitarias: 4.

(23) Ciclo de producción: Perforación + voladura + limpieza + acarreo + sostenimiento. 1.1.3.3.Optimización de uso de brocas de 45mm y rimadoras de 102mm. Es el control que se realiza para usar la menor cantidad de brocas y rimadoras a usar para perforar un frente y así reducir costos en perforación. 1.1.3.3.1. Brocas de 45mm. La broca de perforación es la herramienta de corte, generalmente el inserto es de metal endurecido (carburo de tungsteno) que estará en contacto con el macizo rocoso a perforar, llamado de 45mm de diámetro ya que es el diámetro requerido del taladro a realizar para introducir en ello el explosivo.. Figura 01: brocas sandvik de 45mm Fuente: Sandvik (2013) 1.1.3.3.2. Rimadora de 102mm. La rimadora es una broca de mayor diámetro con insertos de carburo de tungsteno. La función es de realizar una superficie libre o cara libre para el desfogue en la voladura. 5.

(24) Figura 02: rimadora de 102mm Fuente: sandvik (2013). 1.1.3.4.Optimización de consumo de explosivo. Es el control realizado en cada paso desde que se realiza el vale de explosivo hasta la voladura, para disminuir el consumo de explosivo por disparo. 1.1.3.4.1. Explosivo. Los explosivos son sustancias o una mezcla de sustancias químicas que bajo la acción de un impacto, onda de choque se produce la explosión liberando gran cantidad de energía que arranca la roca. El explosivo usado es la dinamita semexa 45% y exablock.. 6.

(25) Figura 03: cartucho de semexa 45% Fuente: Exsa (2013) Tabla 01: especificaciones tecnicas del explosivo semexa 45%.. Fuente: Exsa (2013). 7.

(26) Figura 04: cartucho de exsablock. Fuente: Exsa (2013) Tabla 02. Especificaciones técnicas de exsablock.. Fuente: Exsa (2013) 1.1.3.5.Perforación. López Jimeno, C. (2003) La perforación de las rocas dentro del campo de las voladuras es la primera operación que se realiza y tiene como finalidad abrir unos huecos con la distribución y geometría adecuada dentro de los macizos rocosos, donde alojar a. 8.

(27) la carga de explosivos y sus accesorios iniciadores. Se han desarrollado un gran número de máquinas que dan lugar a dos procedimientos de perforación. A. Perforación manual Se lleva a cabo con equipos ligeros manejado a mano por los perforistas. Se utilizan en trabajos de pequeñas envergaduras donde por la dimensión no es posible utilizar otras máquinas o no está justificado económicamente su empleo. B. Perforación mecanizada. Los equipos de perforación van montados sobre unas estructuras, de tipo mecánico, con lo que el operador consigue controlar todos los parámetros de la perforación desde unas posiciones cómodas. Los tipos de trabajo en minería subterránea se clasifica en: B.1 Perforación de avance de galerías y túneles. Se necesita abrir un hueco inicial o cuele hacia el que sale el resto de la roca fragmentada por las demás cargas. La perforación de los barrenos se puede llevar a cabo manualmente, pero la tendencia es hacia la mecanización total con el empleo de jumbos de uno o varios brazos.. La necesidad de incrementar los diámetros de perforación (sobre 3") para responder a mayores ritmos de producción en las faenas mineras, y el desarrollo tecnológico en el ámbito de la automatización de las operaciones introdujeron importantes cambios a la perforación de rocas.. La mecanización utiliza sistemas que permiten relacionar los valores de las variables de rotación, empuje, percusión, barrido con los de las variables dependientes de la roca (dureza, resistencia) y con las posibilidades de los equipos de perforación, en función de 9.

(28) una mayor velocidad de penetración y mayor rendimiento, que en definitiva llevan a un menor costo por metro perforado.. B.2 Perforadoras hidráulicas con martillo en cabeza (O.T.H):. A finales de los años sesenta y comienzo de los setenta tuvo lugar un gran avance tecnológico en la perforación de rocas a causa del desarrollo de los martillos hidráulicos.. Una perforadora hidráulica consta básicamente de los mismos elementos que una neumática. Sin embargo, la principal diferencia entre ambos sistemas radica en que las perforadoras hidráulicas utilizan un motor que actúa sobre un grupo de bombas, las que suministran un caudal de aceite que acciona los componentes de rotación y movimiento alternativo del pistón.. Aunque en un principio la introducción de estos equipos fue más importante en trabajos subterráneos, con el tiempo se han ido imponiendo en las faenas de perforación de superficie, complementando a las perforadoras neumáticas.. Figura 05. Sección de una perforadora hidráulica (atlas copco). Fuente. López Jimeno, C. (2003) 10.

(29) 1.1.3.5.1. Perforación rotopercusiva. La perforación rotopercusiva se basa en la combinación de las siguientes acciones: 1.1.3.5.1.1.Percusión: Los impactos producidos por el golpe del pistón originando unas ondas de choque que se trasmiten a la boca a través del varillaje (en el martillo de cabeza) o directamente sobre ella. (Martillo de fondo). La energía liberada por golpe en un martillo puede estimarse a partir de cualquiera de las expresiones siguientes:. (Ec. 01) Fuente: López Jimeno, C. (2003) Siendo: mp= masa del pistón Vp= velocidad máxima del pistón. Pm= presión del fluido de trabajo (aceite o aire) dentro del cilindro. Ap= Superficie de la cara del pistón. Ip= carrera del pistón. El mecanismo de percusión consume de un 80 a un 85% de la potencia total del equipo.. 11.

(30) 1.1.3.5.1.2.Rotación Con este movimiento se hace girar la boca para que los impacto se produzcan sobre la roca en distintas posiciones. Cuando se perfora con bocas de pastilla la velocidades de rotación más usuales oscilan entre 80 y 150 r.p.m con unos ángulos entre indotaciones de 100 a 200 en el caso de bocas de botones de 51 a 89 mm de velocidades deben ser más bajas, entre 40 y 60 r.p.m que proporcionan ángulos de giro entre 50 y 70; las brocas de mayor diámetro requieren velocidades incluso inferiores.. Figura 06. Velocidad de rotación para brocas de pastillas y botones. Fuente. López Jimeno, C. (2003) 1.1.3.5.1.3.Empuje. Para mantener en contacto el útil de perforación con la roca se ejerce un empuje sobre la sarta de perforación.. 12.

(31) Un empuje insuficiente tiene los siguientes efectos negativos: reduce la velocidad de penetración, produce un mayor desgaste de varillas y manguitos, aumenta la perdida de apriete del varillaje y el calentamiento del mismo. Por el contrario, si el empuje es excesivo disminuye también la velocidad de perforación, dificultando el desenroscado del varillaje, aumenta el desgaste de las brocas, el par de rotación y las vibraciones del equipo, así como la desviación de los taladros. Al igual que sucede con la rotación, esta variable no influye de forma decisiva sobre la velocidades de penetración.. Figura 07. Influencia del empuje sobre la velocidad de penetración. Fuente. López Jimeno, C. (2003) 1.1.3.5.1.4.Barrido. El fluido de barrido permite extraer el detritus del fondo del taladro, si esto no se realiza, se consumirá una gran cantidad de energía en la trituración de esas partículas traduciéndose en desgastes y perdidas rendimientos, además de riesgo e atascos. Este barrido se realiza con fluido agua, aire o espuma. Que se inyecta a presión hacia el fondo del barreno a través de un orificio central del varillaje y de unas aberturas practicadas en las brocas de perforación. 13.

(32) Las partículas se evacuan por el hueco anular comprendido entre el varillaje y la pared de los barrenos.. Figura 08. Principio de barrido de un barreno. Fuente. López Jimeno, C. (2003) Las velocidades mínimas pueden estimarse en cada caso a partir de la expresión:. (Ec. 02) Donde: Va: velocidad ascensional (m/s). Pr: densidad de la roca (g/cm3). dp= diámetro de la partícula. (mm). Así, el caudal que debe suministrarse el compresor será:. 14.

(33) (Ec. 03) Donde: Qa: caudal (m3/min). D: diámetro del barreno (m). d: dímetro de las varillas (m). Fuente. López Jimeno, C. (2003) 1.1.3.6.Voladura. Beraun, J. EXSA (2009) De acuerdo a los criterios de la mecánica de rotura, la voladura es un proceso tridimensional, en el cual las presiones generadas por explosivos confinados dentro de taladros perforados en la roca, originan una zona de alta concentración de energía que produce dos efectos dinámicos: fragmentación y desplazamiento. El primero se refiere al tamaño de los fragmentos producidos, a su distribución y porcentajes por tamaños, mientras que el segundo se refiere.. 1.1.3.6.1. Evaluación de la voladura Una voladura se evalúa por los resultados obtenidos. Para calificarla se consideran los siguientes aspectos: volumen de material movido, avance del disparo, pisos, fragmentación, forma de acumulación de los detritos, costo total del disparo. Costo de la voladura. Para determinar el costo total de una voladura, además del costo de perforación (aire, barrenos, aceite, depreciación de la máquina, etc.) costo de explosivos, accesorios y planilla del personal (valorados en soles o dólares/TM). 15.

(34) 1.1.3.6.2. Explosivos. Los explosivos son sustancias o una mezcla de sustancias químicas que bajo la acción de una cierta fricción, calor, impacto onda de choque, etc. inician una reacción de descomposición muy violenta que se auto propaga a lo largo de su longitud. Dicha reacción química se caracteriza por ser exotérmica y liberar una gran cantidad de energía en la forma de gases a elevadas presiones. 1.1.3.6.2.1.Clasificación de explosivos: Fuente. Silva, G. (1996) a. Explosivos primarios: Utilizados como cargas iniciadoras de explosivos de menor sensibilidad, son extremadamente sensibles a la iniciación ya sea por fricción, calor o impacto y cuando detonan producen una onda de choque suficientemente fuerte como para iniciar explosivos secundarios. Ejemplos: Acida de plomo o el Fulminante de Hg. b. Explosivos secundarios: También llamados altos explosivos, son menos sensibles a la iniciación que los anteriores, tanto que se suelen disponer de ellos quemándolos en cantidades limitadas sin que ocurra una detonación. Constituyen la carga principal en los cebos usados para iniciar explosivos comerciales en operaciones mineras. Ejemplos: TNT, PETN, RDX, o mezclas de ellos, como la Pentolita, Composición B, Octol, etc.. 16.

(35) c. Explosivos comerciales: Están basados en mezclas conteniendo Nitrato de Amonio y/o nitroglicerina como el principal ingrediente explosivo. Se les puede clasificar en dinamitas, gelatina y Agentes explosivos. Las dinamitas pueden ser regulares o amoniacales, según si están basadas en nitroglicerina o nitrato de amonio respectivamente. Los explosivos gelatinosos son mezclas explosivas que han sido gelificadas mediante el uso de nitrocelulosa para darle una textura gomosa y proveer una resistencia mayor a la acción del agua. Los agentes explosivos se pueden dividir en agentes explosivos secos (ANFO), emulsiones y slurries. d. Explosivos deflagrantes: También llamados bajos explosivos debido a que su reacción no es una detonación sino una combustión rápida o deflagración, en donde las partículas de superficie se queman, exponiendo nuevas partículas hasta que la sustancia es completamente consumida. Ejemplos: pólvoras usadas en mechas de seguridad y las composiciones pirotécnicas. 1.1.3.6.2.2.Propiedades de los explosivos: a. Velocidad de Detonación (VOD): La velocidad de detonación de un explosivo es la velocidad con que el frente de detonación recorre la longitud del mismo. Dicha detonación es supersónica, es decir que es mayor que la velocidad a la que el sonido puede recorrer el material explosivo. 17.

(36) La VOD es uno de los parámetros más importantes del proceso de detonación. Su valor es indicativo de la performance del explosivo y se lo utiliza para inferir otros parámetros como a presión de detonación y la presión de los gases de explosión, cuya determinación es indirecta y difícil de lograr. Fuente. Silva, G. (1996) Tabla 03. Velocidad de detonación (m/s) Diametro. Tipo 32mm. 76mm. 229mm. Dinamita gelatina. 2100 - 5800. Emulsion encartuchada. 3600 - 7600. Emulsion a granel. 4000 - 4600. 4300 - 4900. 3700 - 5800. ANFO cargado Neumaticamente. 2100 - 3000. 3700 - 4300. 4300 - 4600. ANFO vaciado. 1800 - 2100. 3000 - 3400. 4300 - 4600. 3000 - 3700. 4300 - 4600. ANFO encartuchado ANFO pesado. 3400 - 5800. Fuente. Konya C. (1998) La VOD de un explosivo se verá influenciada por una variedad de factores, que describiremos a continuación.  Influencia del diámetro del explosivo  Influencia del grado de confinamiento y del tamaño de las partículas del explosivo.  Influencia de la densidad del explosivo.  influencia del agua.  influencia de la temperatura del explosivo.. 18.

(37) Tabla 04. Densidad, Energía de explosión y VOD agrupados según el tipo de explosivos.. Fuente: Beraun J. EXSA, 2009 b. Presión de detonación: La presión de detonación es una indicadora de la habilidad de un explosivo para fragmentar la roca. La misma está dada por la presión inmediatamente por detrás del frente de detonación, en el llamado plano de Chapman-Jouget (C-J). La presión de detonación puede determinarse mediante los llamados ensayos de acuario y en ciertas ocasiones mediante sensores de presión. Pero su valor se puede obtener aproximadamente mediante la siguiente la fórmula: 𝑃𝑑 =. 𝜌 ∗ 𝑉𝑂𝐷 2 ∗ 10−5 4 (Ec. 04). Dónde: 19.

(38) Pd = Presión de detonación (Kbar) ρ = densidad inicial del explosivo (g/cc) VOD = velocidad de detonación (m/s) 10-5 = factor de conversión Como se puede ver en la formula anterior los factores que influyen la VOD tendrán mayor influencia de su presión de detonación debido a que la misma es una función cuadrática de la velocidad. Tabla 05. Presión de detonación según el tipo de explosivo Presion de detonación (Kbar). Tipo Dinamita gelatina. 20 - 70. Emulsion encartuchada. 70 - 140. Emulsion a granel. 20 - 100. ANFO cargado Neumaticamente. 20 - 100. ANFO vaciado. 7 - 45. ANFO encartuchado. 20 - 60. ANFO pesado. 20 - 90. Fuente. Konya C. (1998) c. Presión de explosión: Se refiere a la presión ejercida contra las paredes del barreno como consecuencia de la acción expansiva de los gases producto de la detonación del explosivo. Al igual que la presión de detonación, su valor depende de la densidad y la VOD del explosivo. Su valor es aproximadamente la mitad del valor de la presión de detonación, es decir:. 20.

(39) 𝑃𝑔 =. 𝑃𝑑 𝜌 ∗ 𝑉𝑂𝐷2 = ∗ 10−5 2 8 (Ec. 05). Dónde: Pg = Presión de gases (Kbar) Pd = Presión de detonación (Kbar) ρ = densidad inicial del explosivo (g/cc) VOD = velocidad de detonación (m/s) 10-5 = factor de conversión d. Sensibilidad La sensibilidad de un explosivo está definida por la cantidad de energía que un explosivo requiere para detonar confiablemente. Esto es conocido en ocasiones como los requerimientos mínimos de cebado. Algunos explosivos requieren de muy poca energía para detonar confiablemente. El fulminante estándar número 8 hará detonar la dinamita y algunos de los hidrogeles y emulsiones sensibles al fulminante. Por otro lado, un fulminante solo no iniciará la reacción del ANFO o hidrogeles a granel. Para obtener una detonación confiable, uno debe usar un cebo o reforzador en combinación con el fulminante. Muchos factores pueden influenciar la sensibilidad de un producto. Por ejemplo: la sensibilidad puede reducirse debido o la presencia de agua en el barreno, diámetro inadecuado de la carga o por temperaturas extremas. La sensibilidad de un producto define los requerimientos de cebado, esto es, el tamaño y la potencia del cebo. Si la detonación confiable de la carga principal no se da, los vapores pueden aumentar, los 21.

(40) niveles de vibración del suelo se pueden incrementar, los barrenos se pueden escopetear y se pueden provocar cantidades considerables de roca en vuelo. La sensibilidad de riesgo define la respuesta de un explosivo a la adición accidental de energía. Konya. (1998). Tabla 06. Sensibilidad según el tipo de explosivo Sensitividad Tipo De riesgo. De desempeño. Moderada a alta. Excelente. Moderada. Excelente. Emulsion encartuchada. Baja. Bueno o muy bueno. Emulsion a granel. Baja. Buena a muy buena. ANFO cargado Neumaticamente. Baja. Mala a buena. ANFO vaciado. Baja. Malo o bueno. ANFO encartuchado. Baja. Buena a muy buena. ANFO pesado. Baja. Mala a buena. Dinamita granulada Dinamita gelatina. Fuente. Konya C. (1998) e. Densidad La densidad de un explosivo es importante debido a que los explosivos se compran, almacenan y utilizan sobre la base del peso. La densidad se expresa normalmente cómo gravedad específica, la cual es la relación de la densidad del explosivo con la densidad del agua. La densidad determina el peso de explosivo que puede cargarse dentro de un diámetro específico de barreno. Basándose en el peso, no hay una diferencia muy marcada en la energía entre diversos explosivos. La diferencia en energía sobre la base de la unidad de peso no es ni siquiera cercana a la diferencia de energía sobre la base de la unidad de volumen. Cuando se encuentra roca dura y el costo de la barrenación es alto, un producto más denso y de precio más alto, es justificable.. 22.

(41) Tabla 07. Densidad según el tipo de explosivo. Tipo. Densidad (g/cc). Dinamita granulada. 0.8 - 1.4. Dinamita gelatina. 1.0 - 1.7. Emulsion encartuchada. 1.1. - 1.3. 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: Fuente. Konya C. (1998) La densidad de un explosivo se usa comúnmente como herramienta para calcular la potencia y los parámetros de diseño entre explosivos de diferentes fabricantes y diferentes familias genéricas. En términos generales podemos decir que: a mayor densidad, mayor energía en el producto. f. Potencia / Energía: La energía liberada durante la detonación de un explosivo está dada por la diferencia entre el calor de formación de los productos de explosión y el calor de formación de los ingredientes del explosivo. La energía puede expresarse en función del peso del explosivo o de su volumen como así también en valores absolutos y relativos. Ello da lugar a cuatro posibilidades distintas a saber: 1.1.3.6.3. Factor de carga (factor powder) Es la cantidad de explosivo usada para arrancar cierta cantidad de roca esto se calcula mediante una formula sencilla: Factor de potencia= cantidad de explosivo/ toneladas de roca arrancada. 23.

(42) Factor de potencia=kg/TN 1.1.3.6.4. Carga operante: Lutton, (1976). Reducir la carga por retardo Para reducir el daño debido a vibraciones del suelo, es necesario reducir la relación carga/retardo a un valor en el cual la máxima velocidad 113 e partícula sea menor al criterio de daño. Para lograr la fragmentación deseada, es necesario tener un factor de fragmentación a un nivel mínimo. El factor de fragmentación está definido como el peso de explosivo (Wt) entre el volumen total de roca extraída. Dependiendo del tipo de roca, el borde, y el máximo tamaño de fragmentos necesario, el factor de fragmentación adecuado estará en el rango de 0.3 a 0.6 kg/m3. Para lograr ambos objetivos (factor de fragmentación y nivel de vibraciones) es necesario incrementar el número de barrenos. Intervalos de retardo Existe una relación inversa entre el tiempo de retardo de la voladura y el nivel de vibración que esta genera. El hecho de cambiar el intervalo de retardo de 5 ms a 9 ms implica una reducción de las vibraciones de 2 a 3 veces en su magnitud Una causa de tal disminución se debe a que si la onda de presión de un barreno viaja desde ´este hasta la cara libre de la voladura y de aquí a otro barreno que está a punto de detonar, entonces el segundo barreno estará más confinado y por lo tanto el explosivo suministrara una mayor cantidad de energía, la cual se utilizara en fragmentación. Los intervalos de retardo pueden Producir interferencia destructiva, esta previene la superposición de picos de vibración fuera del ´área de la voladura. La interferencia constructiva dentro del ´área de voladura y contigua produce un mayor grado de fractura miento de la roca, efecto buscado en muchas minas y canteras.. 24.

(43) Reducción del borde Reduciendo el borde se reduce la duración del confinamiento y menos energía es utilizada en vibraciones del terreno, pero, más energía es convertida a ondas acústicas. 1.1.3.6.5. Densidad de carga: El término gr/ton o MJoule/m3 no es aplicable para el precorte, puesto que la finalidad del precorte no es fragmentar un volumen de roca, sino que generar un plano de fractura, por lo que la densidad de carga para un precorte se define en kg/m2 1.1.3.6.6. Retacado: Con esta variable existen discrepancias entre diversos especialistas en tronadura, ya que mientras unos disminuyen el retacado conforme aumenta la resistencia de la roca, otros proceden de modo contrario.. Figura 09. Retacado de acuerdo a explosivos Fuente: Beraun J. EXSA, 2009. 25.

(44) Potencia de los explosivos Sería favorable de usar para el precorte el explosivo con menor potencia o menor. Figura 10. Cañas usadas para voladura controlada. Fuente: Beraun J. EXSA, 2009 El espaciamiento entre los cartuchos de dinamita reduce la energía de explosión, si se deja un espaciamiento igual al tamaño del cartucho de dinamita se tiene la mitad de de presión de pozo, lo cual indica un menor daño al macizo rocoso. 1.1.3.7.Aceros de perforación. Fuente. López Jimeno, C. (2003). Para realizar un trabajo de perforación específico pueden elegirse diversas combinaciones de accesorios. Los factores que hay que considerar en la selección de sus componentes son: diámetro de los barrenos y longitudes, estructura, resistencia y abrasividad de las rocas, tamaño y potencia de la perforadora, experiencias anteriores y facilidades de suministro. Los aceros empleados en la fabricación de estas herramientas deben ser resistentes a la fatiga, a la flexión, a los impactos y al desgaste en las roscas y culatas.. 26.

(45) Lo ideal es usar aceros con un núcleo no muy duro y una superficie endurecida y resistente al desgaste. Esta estructura se consigue en la práctica de dos formas. A. aceros con alto contenido al carbono. Como el empleado en las barrenas integrales. La dureza deseada se consigue controlando la temperatura en el proceso de fabricación. La parte de la culata se trata por separado para conseguir una alta resistencia a los impactos. B. aceros de bajo contenido en carbono. Usados en varillas, adaptadores, manguitos y brocas. Son aceros que contienen pequeñas cantidades de cromo o níquel, manganeso y molibdeno.. Figura 11. Sarta de perforación. Fuente. López Jimeno, C. (2003) 1.1.3.7.1. Bocas. Las bocas que se emplean en la perforación rotopercusiva son de dos tipos:. 27.

(46) Bocas de pastillas o plaquitas y bocas de botones.. Figura 12. Brocas de perforación (sandvik-coromant). Fuente. López Jimeno, C. (2003). Algunas características de diseño comunes a ambos tipos de brocas son las siguientes. _ Las varillas se atornillan hasta el fondo de la rosca de la boca con el fin de que la transmisión de la energía de impacto sea lo más directa posible sobre la roca. _ Las brocas disponen de una serie de orificios centrales y laterales por los que se inyecta el fluido de barrido para remover el detritus y poseen de unas hendiduras por las que pasan y ascienden las partículas de roca producidas.. 28.

(47) _ Las brocas se diseñan con una pequeña conicidad, siendo la parte más ancha la que está en contacto con la roca. Con el fin de contrarrestar el desgaste que sufre este accesorio y evitar un ajuste excesivo con las paredes del barreno. 1.1.3.7.1.1.Bocas de botones. Estas brocas dispones de unos botones o insertos cilíndricos de carburo de tungsteno distribuidos sobre la superficie de la mina. Se fabrican en diámetros que van desde los 50mm hasta 125mm. Las brocas de botones se adaptan mejor a la perforación con rotación. Obteniéndose velocidades de avance superiores que con brocas de pastillas. También presentan una mayor resistencia al desgaste debido no solo a la forma de los botones sino incluso a la sujeción más efectiva del acero, por contracción o presión en frio, sobre todo el contorno de los insertos. 1.1.3.7.1.2.Boca escariadora de botones. Se utilizan en labores subterráneas para abrir los barrenos centrales de mayor diámetro en los cueles paralelos. Estas brocas se utilizan con varillas pilotos o con varillas de extensión y adaptadores pilotos. Poseen un orificio central troncocónico que permite que estas se sitúen por detrás de la piloto de menor diámetro.. Figura 13. Adaptador piloto y broca escariadora. Fuente. López Jimeno, C. (2003). 29.

(48) 1.1.3.7.2. Cálculo de necesidad de accesorios de perforación. Depende de diversos factores: _ Volumen de roca. _ Perforación especifica. _ Perforabilidad de la roca. _ Metros de perforación. La vida en servicio del varillaje está marcada básicamente por los dos últimos factores. Y sobre todo por la perforabilidad en rocas abrasivas. Para estimar los accesorios d perforación que se precisan en un proyecto dado pueden aplicarse las siguientes expresiones: Numero de brocas.. (Ec. 06) Donde: VR= volumen de roca a volar (m3) PS= perforación especifica (ml/m3) L= profundidad de los barrenos (m) VB= vida en servicio de cada accesorio.. 30.

(49) 1.1.3.7.3. Cuidado y mantenimiento de brocas. El acondicionamiento de las brocas tiene como objetivo obtener una velocidad optima de penetración y aumentar la vida útil de dichos aceros. En efecto, si las pastillas o botones de metal duro y el resto del cuerpo de la broca no tienen una forma adecuada no se conseguirá alcanzar la mayor velocidad de penetración posible y además, se genera esfuerzos y tensiones tanto en el propio útil como en el resto del varillaje pudiendo dar lugar a graves daños o roturas. A continuación, se indica para las brocas de botones, de pastillas, y barrenos integrales cuando debe efectuarse el afilado y el modo de llevarlo a cabo. 1.1.3.7.3.1.En brocas de botones: Las brocas de botones deben ser reacondicionadas cuando: El cuerpo de las brocas se desgasta más que los botones, haciendo que estos sobresalgan excesivamente. Así se evitara que los botones se claven en la roca o quiebren, esto sucede frecuentemente en terrenos blandos y abrasivos.. Figura 14. Desgate de cuerpo Fuente. López Jimeno, C. (2003). 1. Cuando los botones se desgastan más rápidamente que el cuerpo, especialmente en rocas duras y abrasivas, los botones deben ser afilados con frecuencia. 31.

(50) Figura 15. Desgate de botones. Fuente. López Jimeno, C. (2003). 2. Si en rocas no abrasivas los botones se pulen mostrando señales de fracturación en su superficie con aspecto de piel de reptil. Esto evita que las fracturas superficiales se propaguen, lo cual podría provocar la destrucción de los botones.. Figura 16. Pulido de botones con aspecto de piel de reptil. Fuente. López Jimeno, C. (2003). El afilado de botones tiene por objetivo devolverse su forma esférica original, pero sin reducir demasiado su altura. Por lo general no necesitan afilado del diámetro. El intervalo de afilado puede elegirse en función de los diferentes tipos de roca y condiciones de perforación, por ejemplo. Al cabo de un determinado número de barrenos,. 32.

(51) que coincida aproximadamente cuando se haya consumido la mitad del diámetro del botón.. Figura 17. Medida de desgaste de botones. Fuente. López Jimeno, C. (2003). Si las brocas están muy gastadas, pueden ser necesario afilar el acero alrededor de los botones para que sobresalga lo suficiente. La atura visible debe estar próximamente a la mitad del diámetro del botón. Todos los botones deben afilarse cada vez, aunque no se haya alcanzado el desgaste limite. Las brocas están en condiciones de perforar siempre que los botones periféricos estén bien, ya que son más importantes que los del resto. Especial atención se podrá en la limpieza de los orificios y estrías de barrido. El afilado de botones se realiza con esmeriladoras y deberá controlarse con plantillas de medición adecuadas.. 33.

(52) Marco Conceptual. 1.1.4.1.Reducción de costos de perforación y voladura Es la disminución de costos por metro de avance. Se expresa en $/m. 1.1.4.2.Optimización de uso de brocas de 45mm, rimadora 102 mm Es la reducción de la cantidad de brocas usadas por disparo 1.1.4.3.Optimización de Consumo de Explosivos Es la cantidad de explosivo usado para volar un metro de avance. Las unidades de expresión son: kg/m en expresiones monetarias se expresa $/m Justificación Justificación técnica. Metodológicamente, busca desarrollar la metodología de optimizar el uso de brocas de 45mm, rimadoras de 102mm y control de consumo de explosivos para reducir costos por metro de avance en labores de desarrollo. Justificación económica. El proyecto de investigación se justifica porque busca reducir el costo de las operaciones unitarias de perforación y voladura en frentes de desarrollo y tener mayor utilidad en la valorización mensual consumiendo menor cantidad de brocas de 45mm, rimadoras de 102mm y optimizando el consumo de explosivos en la voladura. Justificación personal. Personalmente este trabajo se justifica porque busca obtener el título profesional de Ingeniero de Minas para los autores.. 34.

(53) 1.2. Problema ¿Cómo reducir costos en las operaciones unitarias de perforación y voladura en la ejecución de labores de desarrollo (RP, BP, CX y CM) que realiza la empresa especializada CONMICIV S.A.C en CMH S.A? 1.3. Hipótesis Optimizando el mantenimiento de brocas de 45 mm, rimadoras de 102 mm y controlando el consumo de explosivo. Se logra reducir costos en las operaciones unitarias de perforación y voladura en labores de desarrollo (RP, BP, CX y CM) que realiza la empresa CONMICIV S.A.C en CMH S.A. 1.4. Objetivos Objetivo general. Reducir el costo de las operaciones unitarias de perforación y voladura. Objetivos específicos. Reducir el costo de perforación optimizando el mantenimiento de brocas de 45mm y rimadoras de 102mm. Reducir el costo de voladura optimizando el uso de explosivos y mejorando la distribución de explosivos en los frentes de carguío.. 35.

(54) CAPITULO II MATERIAL Y MÉTODOS 2.1. Material. Universo. Todas las labores de desarrollo y preparación en la unidad Parcoy de la empresa Consorcio Minero Horizonte S.A. Población. Labores de desarrollo de la empresa CONMICIV S.A.C. RP2705, BP 2724, CX 2751, CX 2750, CX1783, CX2250, CM 2707, BP 2434, CM 080, BP 2381, RP1795, BP 2818, RP692. Muestra. La muestra de estudio es la RP2705, BP 2724, CX2750, BP2434, CX2751 Unidad experimental BP2434 Mina CMH S.A. Castro Espinoza, Raúl (2013). Es una mina subterránea dedicada a la explotación de oro y plata desde ya hace 36 años, es la segunda mina subterránea en explotación de oro más importante del Perú. Ubicada en la margen izquierda del río Parcoy, en la localidad de Retamas, en el distrito de Parcoy, Provincia Pataz, en el lado occidental del departamento de La Libertad, en las coordenadas geográficas de 77º 29’ 00” W y 08º 01’. 36.

(55) 00” S; en coordenadas UTM, se encontró a 9112976.24 N y 227281.33 E (CMH, 2007), situado a 500 km al norte de Lima, a una altitud promedio de 2800 msnm. 2.1.5.1.Método de explotación El método de explotación Corte y relleno Mecanizado lo aplicamos en la Unidad Parcoy para explotar vetas de potencias moderadas. Las condiciones principales consideradas para su aplicación son: - RMR de las cajas encajonantes tienen un RMR promedio de 25 a 30. - Bajo buzamiento del mineral. (45˚- 70˚) - Potencia de la veta entre 2.50 - 10.0 m. - Relleno detrítico y/o hidráulico. A.- Preparación Se inicia con la preparación de rampas basculantes (negativas) con 15 % de gradiente apartir de rampas principales y con una longitud de 40 metros de la rampa principal de acceso y avanza hacia los pisos superiores hasta alcanzar una gradiente máxima de 15 %, el mismo que permite el desplazamiento de los equipos LDH desde las galerías principales hacia los tajos, para niveles principales se ejecutan By- Pases a fin de iniciar la explotación desde la cota piso de la galería.. 37.

(56) Figura 2.1. Preparación de rampas basculantes a partir de rampas auxiliares. Fuente. Mina CMH S.A. La rampa inicial es rebatida después de concluir el corte horizontal del tajo posteriormente para brindarle estabilidad necesaria es rellenada con relleno hidráulico o detrítico.. Figura 2.2. Vista en planta de la rampa auxiliar y basculantes. Fuente: mina CMH S.A 38.

(57) Desde las rampa auxiliar se ejecutan las rampas basculantes hasta cortar la veta, y una vez cortada se explota la veta en esa cota en toda la longitud del tajo, a la altura del corte preestablecida. Es preferible que la primera rampa basculante sea ejecutada con pendiente negativa, para aprovechar el máximo número de cortes desde la misma rampa basculante.. Figura 2.3. Numero de rampas basculantes a partir de un rampa auxiliar. Fuente: mina CMH S.A. B.- Explotación Se realiza a partir de rampas basculantes (negativas), estas rampas tienen una gradiente de15% y una longitud de 30 a 40 metros de la rampa principal, luego es rebatida después de concluir el corte horizontal y continuar con los siguientes cortes. La explotación también se puede dar por filas de acuerdo a la potencia de la veta, en este caso se comienza con las filas desde la caja piso hacia la caja techo, el número de filas lo determinara la potencia de la veta, así mismo la sección de la labor.. 39.

(58) Figura 2.4. Explotación Corte y Relleno por filas Fuente: mina CMH S.A El sostenimiento es con cuadros de madera, una vez explotada toda la longitud de la fila se procede a rellenar con relleno detrítico e hidráulico antes de empezar con la explotación de las siguientes filas.. Figura 2.5. Relleno consolidado en cortes explotados. Fuente: mina CMH S.A El ciclo de minado incluye los siguientes procesos: 40.

(59) Figura 2.6 Proceso de minado corte y relleno Mecanizado Fuente: mina CMH S.A B.1.- Desate: El desatado de rocas se realiza de manera manual para altura menores de 3.5 m. con barretillas de 6, 8, 10, 12, pies y siguiendo los PETS (Procedimiento Escrito de Trabajo Seguro) para desatado de rocas, en los casos que la altura de desatado sea mayor a 5m y el terreno se muestre inestable se usa Scaler para el desatado, sin exponer al personal y trabajar en una zona segura.. 41.

(60) Figura 2.7. Desate Mecanizado Fuente: mina CMH S.A B.2.- Limpieza: La limpieza del mineral se efectúan con scoop de 2.5 yd3, R1300G 4.0 yd3 y R1600G 6.0 yd3 de capacidad, equipo que permite tener mayores rendimientos y menores tiempos de limpieza de mineral y desmonte en los frentes.. Figura 2.8. Limpieza de mineral con scoop de 4yd Fuente: mina CMH S.A.. 42.