Unidad de Posgrado de la Facultad de Ingeniería de Minas
Modelamiento de vibraciones y determinación del burden optimo en U.E.C. Mallay - CIA. de Minas
Buenaventura - 2019
Choque Surichaqui, Edgar Alejandro
Huancayo 2019
Esta obra está bajo licencia https://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
Repositorio Institucional - UNCP
ESCUELA DE POSGRADO
UNIDAD DE POSGRADO DE LA FACULTAD DE INGENIERIA DE MINAS
TESIS
“MODELAMIENTO DE VIBRACIONES Y DETERMINACIÓN DEL BURDEN OPTIMO EN U.E.C. MALLAY – CIA. DE MINAS BUENAVENTURA – 2019”
PRESENTADO POR:
EDGAR ALEJANDRO CHOQUE SURICHAQUI
PARA OPTAR AL GRADO ACADÉMICO DE:
MAESTRO EN SEGURIDAD Y MEDIO AMBIENTE EN MINERÍA
Huancayo – Perú 2019
ASESOR:
DR. VÍCTOR ALEJANDRO AMES LARA
DEDICATORIA
Con gran cariño dedico este trabajo a mis padres y hermanos por mostrarme el camino hacia la superación.
También los dedico a mis hijos quien ha sido mi mayor motivación a lo largo de este tiempo y poder llegar a ser un ejemplo para ellos.
AGRADECIMIENTO
Primeramente expresar mi gratitud y confianza a Dios, quien con su bendición llena fortalece mi vida mi familia y mi trabajo.
De igual manera, hacer extensivo este agradecimiento a los Ingenieros que me apoyaron en el trayecto de mi carrera profesional desde la empresa Cia Marsa, Famesa Explosivos por haberme dado la oportunidad de aprender mucho de la ingeniería de explosivos y Cía. Buenaventura de la Unidad minera Uchucchacua y Mallay.
1.1 Antecedentes o marco referencial 15
1.2 Bases teóricas y conceptuales 16
1.2.1. Vibraciones en minería 16
1.2.1.1. Vibraciones 16
1.2.1.2. Tipos de Ondas 16
1.2.1.3. Velocidad de la partícula 16
1.2.2. Fragmentación de la masa rocosa 17
1.2.2.1. Influencia de la fragmentación 17
1.2.2.2. Mecanismos de fragmentación 17
1.2.2.3. Ondas de esfuerzo en la roca 18
1.2.2.4. Daño de las vibraciones 19
1.2.2.5. Vibración en regiones cercanas 20
1.2.2.6. Modelo del campo lejano (Devine) 21
1.2.2.7. Normas de control de vibraciones 21
1.2.2.8. Normas de U.S Bureau of Mines (USBM) 22 ÍNDICE GENERAL
Página Carátula
Asesor
1 2 Dedicatoria
Agradecimiento
3 4 Índice general
Índice de tablas
5 8 Índice de figuras
Resumen
9 11 Abstract
Introducción
12 13
CAPÍTULO I MARCO TEÓRICO
1.2.3. Sismógrafos 24
1.2.4. U.E.A. Mallay 25
1.2.4.1. Ubicación y acceso 25
1.2.4.2. Geología 26
1.2.4.3. Operación minera 27
1.3 Definición de términos básicos 31
1.4 Hipótesis de investigación 32
1.4.1. Hipótesis general 32
1.4.2. Hipótesis específicas 32
1.5 Variables 32
1.6 Operacionalización de las variables 32
CAPÍTULO II
DISEÑO METODOLÓGICO
2.1. Tipo y nivel de investigación 33
2.2. Métodos de investigación 33
2.3. Diseño de la investigación 33
2.4. Población y muestra 34
2.4.1. Población 34
2.4.2. Muestra 34
2.4.3. Técnica de muestreo 34
2.5. Técnicas e instrumentos de recopilación de datos 34
2.6. Técnica de procesamiento de datos 34
CAPÍTULO III
ANÁLISIS Y DISCUSIÓN DE RESULTADOS
3.1. Presentación de datos 35
3.1.1. Disparos en el Banco 05 35
3.1.2. Disparos en el Banco 08A 42
3.1.3. Disparos en el Banco 8B 47
3.2. Análisis de datos 49
3.3. Prueba de hipótesis 51
3.3.1. Hipótesis General 51
3.4.
3.3.2. Hipótesis específicas Discusión de resultados
58 59
3.4.1. Modelamiento con software 59
3.4.2. Monitoreo de vibraciones 61
Conclusiones Recomendaciones Anexos
ÍNDICE DE TABLAS
Página
Tabla 1. Valor máximo de la velocidad pico partícula. 22
Tabla 2. Velocidad de partícula y naturaleza del daño. 24
Tabla 3. Rutas y vías de acceso 25
Tabla 4. Personal de la U.M. Mallay 30
Tabla 5. Equipos Mina de la U.M. Mallay 30
Tabla 6. Factores y Ratios Banco 05 40
Tabla 7. Resultados obtenidos en el Banco 05 41
Tabla 8. Características de la emulsión y su posición en taladro largo. 42
Tabla 9. Factores, Ratios y resultados Banco 08A 46
Tabla 10. Factores, Ratios Banco 8B 48
Tabla 11. Factor de potencia con promedio de cada Banco 50
Tabla 12. Factor de corrección por resistencia de la junta 51
Tabla 13. Resistencia dinámica de la roca. 52
Tabla 14. Resultados de la VPP de los disparos en los bancos con sismógrafo modelo DEVINE. 54
Tabla 15. Criterio de daño según Cameron Mckenzie. 55
Tabla 16. Resumen de las VPP en campo cercano. 56
Tabla 17. Datos para los cálculos para el burden óptimo. 57
Tabla 18. Determinación de la distancia óptima en función a la VPP. 57
ÍNDICE DE FIGURAS
Página
Figura 1. Comparación entre VPP y la velocidad de propagación. 15
Figura 2. Acción de la onda reflejada con el sistema de fragmentación en avance. 17 Figura 3. Generación de diferentes ondas de esfuerzos más allá de la detonación de la mezcla explosiva. 18
Figura 4. Determinación de las vibraciones en un punto P. 20
Figura 5. Frecuencias y VPP para residenciales, USBM, 1980. 24
Figura 6. Valores seguros y no seguros. 24
Figura 7. Ubicación de la unidad minera Mallay. 26
Figura 8. Muestra las secciones del Banco 05 disparadas el 17/07/19 – turno noche. 36
Figura 9. Ancho de minado de las secciones disparadas el 17/07/19 – turno noche. 36
Figura 10. Muestra las secciones del Banco 05 disparadas el 19/07/19 – turno día. 37
Figura 11. Ancho de minado de las secciones disparadas el 19/07/19 – turno día. 37 Figura 12. Muestra las secciones del Banco 05 disparadas el 27/07/19 – turno día. 38 Figura 13. Ancho de minado de las secciones disparadas el 27/07/19 – turno día. 39 Figura 14. Diseño de Carga. 41
Figura 15. Muestra las secciones del Banco 08A disparadas el 27/07/19 – turno día. 42
Figura 16. Ancho de minado de las secciones disparadas el 27/07/19 – turno día. 43 Figura 17. Muestra las secciones del Banco 08A disparadas el 28/07/19–turno día. 44 Figura 18. Ancho de minado de las secciones disparadas el 28/07/19 – turno día. 44 Figura 19. Muestra las secciones del Banco 08A disparadas el 31/07/19–turno día. 45 Figura 20. Ancho de minado de las secciones disparadas el 31/07/19 – turno día. 45 Figura 21. Muestra las secciones del Banco 08B disparadas el 01/08/19–turno día. 47 Figura 22. Ancho de minado de las secciones disparadas el 01/08/19 – turno día. 48 Figura 23. Factor de potencia promedio por cada disparo. 50 Figura 24. Correlación lineal del factor de potencia. 50 Figura 25. Ley de atenuación en los taladros de arranque. 54 Figura 26. Daño a la roca remanente, distancia vs. VPP. 57
Figura 27. Pantalla de modelamiento con software. 59
Figura 28. Modelamiento de la energía en una vista en planta. 60 Figura 29. Modelamiento de la energía en vista longitudinal. 60 Figura 30. Determinación de la velocidad pico partícula. 62 Figura 31. Representación de las frecuencias y la VPP según USBM. 63
RESUMEN
Este informe final es el resultado de un plan establecido haciendo uso del método científico.
El problema de investigación fue ¿Cómo influye el modelamiento de las vibraciones en la determinación del burden óptimo en la U.E.C. Mallay – Compañía Minas Buenaventura – 2019?, mientras que el objetivo fue que era importante determinar cómo influye el modelamiento de las vibraciones en la determinación del burden optimo en la U.E.C. Mallay – Compañía Minas Buenaventura. La población fue los bancos de la Veta Mary de la U.E.C.
Mallay y como muestra los bancos 05, 8A y 8B de la misma Veta. Se ha analizado los datos de los disparos realizados en tales bancos y se ha establecido que la factibilidad del tajeo por método de taladros largos en vetas angostas, resulta técnicamente viable, desde el punto de perforación y voladura, respetando los límites del ancho de minado, velocidades de perforación para evitar desviaciones, diseño de carga adecuado y el factor de acoplamiento correcto del explosivo con la roca. El rendimiento del explosivo calculado por modelamiento de vibraciones, ofrece un burden y espaciamiento de 0.68 m como máximo para ambos parámetros, se considera uno de los métodos más certeros porque mide las vibraciones que produce cada taladro con carga explosiva. La velocidad pico partícula con un máximo de 150 kilogramos de explosivo es 22.37 mm/s en la resultante, registrado a 20.0 m del punto de disparo; con esta cantidad de carga no se afecta el macizo rocoso ni el sostenimiento a 20 m a la redonda.
Palabras clave: Modelamiento, vibraciones, taladros largos, velocidad pico partícula.
ABSTRACT
This final report is the result of a plan established using the scientific method. The research problem was how vibration modeling influences the determination of the optimal burden in the U.E.A. Mallay – Compañía Minas Buenaventura – 2019? while the goal was that it was important to determine how the modeling of vibrations in the determination of the optimal burden in the U.E.A. Mallay – Compañía Minas Buenaventura. The population was the banks of the Veta Mary of the U.E.A. Mallay and as shown the banks 05, 8A and 8B of the same Veta. The data of the shots made at such banks has been analysed and it has been established that the feasibility of the slashing by method of long drills in narrow veins, is technically feasible, from the point of drilling and blasting, respecting the limits of the width of drilling speeds to avoid deviations, proper load design and the correct coupling factor of the explosive with the rock. The performance of the explosive calculated by vibration modeling, offers a load and spacing of up to 0.68 m for both parameters, is considered one of the most accurate methods because it measures the vibrations produced by each drill with explosive charge. The peak particle velocity with a maximum of 150 kilograms of explosive is 22.37 mm/s at the resulting one, recorded at 20.0 m from the firing point; with this amount of load does not affect the rock massif or the support at 20 m round.
Keywords: Modeling, vibrations, long holes, particle peak velocity.
INTRODUCCIÓN
El presente trabajo de investigación titulado “MODELAMIENTO DE VIBRACIONES Y DETERMINACIÓN DEL BURDEN OPTIMO EN U.E.C.
MALLAY – CIA. DE MINAS BUENAVENTURA – 2019”, nace de la necesidad de hacer uso de la tecnología moderna que permite medir y modelar las vibraciones, permitiendo responder a la interrogante de ¿Cómo influye el modelamiento de las vibraciones en la determinación del burden óptimo en la U.E.C. Mallay – Compañía Minas Buenaventura?
La inestabilidad de las labores subterráneas inducidas por el mal diseño de las mallas y el exceso de las cargas explosivas con el fin de “asegurar” la producción ponen en riesgo la seguridad de los trabajadores y equipos ubicados en los bancos de
producción por lo que es necesario determinar de cómo influye el modelamiento de las vibraciones en la determinación del burden óptimo en la U.E.C. Mallay – Compañía Minas Buenaventura.
A las vibraciones se consideran de ser un evento en el que la transmisión de energía origina un movimiento ondulatorio que atraviesa la masa rocosa.
Las vibraciones se pueden medir tanto en el campo cercano o como el campo lejano, dichos valores con la tecnología moderna y el uso de los modelos matemáticos de Persson y Holmberg para el primer caso y el de Devine para el segundo caso permiten determinar el burden óptimo para la voladura de rocas.
En el trabajo de investigación, el primer paso fue determinar la factibilidad de la explotación de las vetas angostas de los bancos de la Veta Mary usando la perforación y voladura con taladros largos. Después de realizar los disparos en los bancos 05, 8A y 8B se estableció que si era factible el uso de tal forma de perforación y voladura.
Las mediciones de las velocidades de las vibraciones en el campo cercano, es decir hasta los 20 metros desde el foco de la voladura, permitieron hacer un
modelamiento de dichas vibraciones haciendo uso de los modelos matemáticos de Persson y Holmberg que son usados para el campo cercano.
De este modelamiento permitió determinar que tanto el burden como el espaciamiento como máximo deberían ser de 0,68 metros. Estas dimensiones fueron implementadas en el Banco 8B en el que se realizaron los disparos se determinó que la vpp resultante es de 22,7 mm/s. Este valor es menor al límite máximo establecido por la USBM que es de 50 mm/s lo cual asegura mejor estabilidad y seguridad.
CAPÍTULO I MARCO TEÓRICO 1.1 Antecedentes o marco referencial
Según Anicama, (2010), en su de Tesis de Maestría: Monitoreo de los efectos de las vibraciones producidas por la voladura de rocas: el modelo de vibración Colque; se resume que: “… el objetivo de la investigación es usar un modelo analizado por diferentes investigadores con relación a la VPP. En la mina Colquijirca se usa el Modelo postulado por Devine y como tal se propone usar el Modelo Colque” (p.3).
En la Tesis titulada: Reducción del daño al macizo rocoso circundante ocasionado por la voladura de rocas, usando el monitoreo, modelamiento y análisis de vibraciones, caso mina Uchucchacua, señala que: “… Según el MEM entre los años 2000 y 2013 se han producido 837 accidentes mortales, de ellos 34 % (285) se debe a desprendimiento de rocas. Nuestros resultados serán comparados con las del año 2012, que tomaremos como línea base” (Aliaga, 2016, p.4)
1.2 Bases teóricas y conceptuales 1.2.1. Vibraciones en minería
1.2.1.1. Vibraciones
“El explosivo trabaja con una determinada eficiencia, debido a que no toda la energía se usa para fragmentar porque un porcentaje se propaga por la masa rocosa, el nivel freático y el aire” (Orihuela y Dapello, 2009, p.7).
1.2.1.2. Tipos de Ondas
“La onda Rayleih es una de superficie y que lleva mayor energía, esta es la más peligrosa y afecta a las estructuras” (Orihuela, y Dapello, 2009, p.8).
1.2.1.3. Velocidad de la partícula
La velocidad de partícula se refiere a las oscilaciones que sufre la partícula, que se excita debido a la transmisión de la energía de la onda de vibración. En la Figura siguente se puede observar la comparación entre VPP y la velocidad de propagación.
Figura 1. Comparación entre VPP y la velocidad de propagación.
1.2.2. Fragmentación de la masa rocosa 1.2.2.1. Influencia de la fragmentación
Es innegable que el grado de fragmentación obtenido después de cada disparo tiene una influencia significativa porque el porcentaje mayoritario de un determinado tamaño nos indicará de cómo es el comportamiento de la carga explosiva utilizada.
1.2.2.2. Mecanismos de fragmentación
“Respecto al mecanismo de fragmentación la mezcla explosiva da lugar a una onda de choque que viaja radialmente fuera de la carga hasta los dos tercios de la distancia a la superficie libre antes de iniciarse grietas radiales” (Persson, 2004, p.238).
Figura 2. Acción de la onda reflejada con el sistema de fragmentación en avance.
1.2.2.3. Ondas de esfuerzo en la roca
La onda de choque debida a la detonación de cantidad determinada mezcla explosiva al inicio es fuerte y posteriormente llega a ser ondas de esfuerzo en la masa rocosa circundante. La onda se dirige de manera radial fuera del taladro, su amplitud o presión disminuye llegando a ser una onda compresiva y elástica, ésta se denomina como onda P o longitudinal. Como una interacción de la onda longitudinal con la superficie del terreno se producen las llamadas ondas S u onda transversal y la onda Rayleigh o R que viaja a través de la superficie libre del terreno. Esto se puede ver en la Figura 3.
Figura 3. Generación de diferentes ondas de esfuerzos más allá de la detonación de la mezcla explosiva.
𝛼𝛼
Para determinar la velocidad pico partícula se tiene la relación siguiente:
𝑣𝑣 = 𝐾𝐾 𝑊𝑊
𝑅��𝛽𝛽 (1)
W: peso, kg.
R: distancia, m.
K, α y ß: constantes.
K: m/s.
También se puede determinar la deformación teniendo en cuenta:
𝜀𝜀 = 𝜎𝜎
= 𝑣𝑣 (2)
𝐸𝐸 𝐶𝐶
Donde:
σ y E en GPa.
1.2.2.4. Daño de las vibraciones
“El daño de las vibraciones se debe a la onda R. Para no tener daños a las estructuras, se considera que un valor máximo de VPP de 50 mm/ es el adecuado” (Persson, 2004, p.240).
1.2.2.5. Vibración en regiones cercanas
En la determinación de las vibraciones cercanas a la detonación de una carga de mezcla explosiva usaremos la Figura 4. Se tiene una longitud de carga H y se considera como densidad de carga lineal a l. Se analizará el esfuerzo resultante en un determinado punto P, se considera una distancia perpendicular, r, a partir del eje de la mezcla explosiva. Se considera que en cualquier punto a partir de la carga que la VPP tiene valor positivo y es el que representa la VPP de esfuerzo ocasionado debido a la vibración.
Figura 4. Determinación de las vibraciones en un punto P.
De acuerdo a la Figura 4 y a un análisis matemático se tendrá como resultado la siguiente ecuación:
l H x x x x
w K arctan S o arctan s o
(4)
ro ro ro
1.2.2.6. Modelo del campo lejano (Devine)
En del modelo del campo de Devine se dice que las vibraciones afectan a las estructuras localizadas de forma práctica hasta cinco veces de la longitud de la carga de la mezcla explosiva usada.
“En teoría el mejor modelo para el campo lejano es el de Devine por que se toma en cuenta las cargas cilíndricas, y la distancia tiene que ser modificada por la raíz cuadrada del peso de la carga explosiva” (Cintex, 2006, p. 71).
1.2.2.7. Normas de control de vibraciones
Del análisis de normas que han sido diseñadas para el control de vibraciones se pueden decir que en la mayoría de los casos tienen criterios similares, éstas las podemos resumir en que se consideran: Velocidad pico partícula, Tipos de estructuras y determinación de las frecuencias mediante el análisis de los registros sismográficos.
1.2.2.8. Normas de U.S Bureau of Mines (USBM)
Desde 1980 el USBM prevé que se debe usar el valor de 50 mm/s para la velocidad pico partícula. Este valor se consideraba aún muy alto, pero se usa como una línea base.
Los criterios para su uso de la VPP se pueden observar en la Tabla 1.
Tabla 1.
Valor máximo de la velocidad pico partícula.
Tipo de estructura Baja frecuencia Alta frecuencia Casas modernas con
paredes revestidas de material difrente
19 mm/s 50 mm/s
del revoque común (yeso, etc.)
Casas antiguas, con paredes revocadas
12,5 mm/s 50 mm/s
Fuente: U.S. Bureau of Mines, 1980.
Al establecer el USBM que el daño de las estructuras se debe a las velocidades de la partícula y al nivel de la frecuencia, generó un gráfico uniendo ambos parámetros y estableciendo los límites en los cuales podría suceder una falla en la estructura.
Figura 5. Frecuencias y VPP para residenciales, USBM, 1980.
Las recomendaciones del USBM realizados en 1980, se hizo con el reporte RI 8507 y aquel del OSMRE se tiene en la Figura 6. Se puede observar que se relaciona los valores de la vpp y las frecuencias correspondientes.
Figura 6. Valores seguros y no seguros.
Tabla 2. Velocidad de partícula y naturaleza del daño Velocidad de la partícula pul/seg. Naturaleza del daño Mayor a 12 Se cae en túneles sin revestimiento De 5,41 hasta 7,6 50% de probabilidad de daño mayor
en enyesado
De 3,31 hasta 5,4 50% de probabilidad de daño menor en enyesado
De 2,01 hasta 3,3 Umbral de daño por voladuras cercanas
Menor 2,0 Criterio de seguridad de voladuras para estructuras residenciales, recomendado por USBM.
Fuente: U.S. Bureau of Mines, 1980.
A nivel nacional, actualmente tenemos vigente el Reglamento de Seguridad y Salud Ocupacional aprobado por el D.S. 024-2016-EM en éste se puede decir que lo siguientes artículos hacer referencia sobre las vibraciones producidas en las voladuras de rocas en minería. Esta se encuentra en el Subcapítulo II: Obligaciones del titular de actividad minera, Art. 33; además, en el Subcapítulo II: perforación y voladura, Artículo 236 y el Artículo 268.
1.2.3. Sismógrafos
Un sismógrafo, es un aparato utilizado para detectar y registrar terremotos o movimientos sísmicos. De manera general, este instrumento
consiste en una masa unida a una base fija. Durante el movimiento sísmico, la base se mueve y la masa no. El movimiento de la base con respecto a la masa se transforma de manera común en una tensión eléctrica. La tensión eléctrica se graba en papel, cinta magnética u otro medio de grabación. Este registro es proporcional al movimiento de la masa del sismógrafo en relación con la tierra, pero se puede convertir matemáticamente en un registro del movimiento absoluto del suelo. El sismógrafo se considera como una unidad al sismómetro y a su dispositivo de grabación.
1.2.4. U.E.A. Mallay
1.2.4.1. Ubicación y acceso
La Unidad Minera Mallay, se encuentra ubicada en el paraje de Mallay, distrito y provincia de Oyón y región de Lima a una elevación aproximada de 4,250 msnm, en la vertiente occidental de la Cordillera de los Andes, en la cuenca del río Huaura. El recorrido se detalla en la tabla siguiente:
Tabla 3.
Rutas y vías de acceso
Ruta Tramo Vía Distancia (Km.)
Tiempo (Horas)
1 Lima –
Churin Churin
Terrestre
(asfaltada) 202 3 h 20’
Terrestre
2 -
Mallay
(asfaltada - trocha)
59 1 h 10’
Total 261 4 h 30’
Fuente: U.E.A. Mallay.
Figura 7. Ubicación de la unidad minera Mallay.
1.2.4.2. Geología
Mallay es un depósito hidrotermal del tipo reemplazamiento y relleno de fracturas con mineralización de Zn-Pb-Ag y Ag-Au.
Las zonas mineralizadas comprenden de tres (3) partes:
1. Reemplazamiento y relleno en las areniscas cuarzosas del Farrat en contacto con las calizas del Pariahuanca (Isguiz Norte) y reemplazamiento en skarn distal (Isguiz Sur).
2. Relleno de vetas con valores considerables de plata (presencia de freibergita-tetraedrita).
3. Mineralización de Ag-Au dentro de las calizas en un ambiente de skarn, la mayoría de las vetas tiene un ancho promedio entre 0.40 m a 2.30 m (en el caso de Isguiz Sur, vetas de los sistemas María y Denisse) y muy pocas entre 2.50 m a 8.30 m (en el caso de los clavos 1, 4 y 6).
La mineralización está como reemplazamiento y relleno en areniscas/skarn y en vetas del tipo de relleno de fractura (vetas del sistema María, Dana e Iris).
Minerales de Mena: Galena, esfalerita, tetraedrita,
freibergita, calcopirita, estibina; en las calizas Jumasha se tiene oro libre según estudios y están asociados a teluros. Los
minerales de Ganga: Pirita, cuarzo, calcita, arsenopirita, pirrotita y cuarzo.
1.2.4.3. Operación minera
En la unidad minera Mallay, los productos principales son los concentrados de Ag, Pb y Zn, actualmente su producción se ha reducido a 250 t diarias de mineral.
La unidad minera Mallay es subterráneo del tipo convencional, el método de minado aplicado en la explotación de los tajeos es del tipo “realce” debido a la calidad de roca que es del tipo regular y varía de 40 a 60 la RMR. Actualmente no están desarrollando labores de avance.
El ciclo de minado consta de las siguientes etapas:
Perforación, voladura, sostenimiento, limpieza y transporte.
Perforación
Los tajeos son explotados mediante el método de explotación Corte y relleno ascendente la variante “realce”
convencional, la perforación es realizada con perforadoras Jack leg con barras de 8´ y 38 mm de diámetro, el diseño de las mallas de perforación se encuentra acorde con los parámetros específicos de cada tipo de roca y la protección de las paredes correspondientes. Los parámetros de perforación son: Burden de 0.45 m y espaciamiento de 0.30 m.
Voladura
La voladura en los tajeos es realizada utilizando dinamita Semexsa 65% de 7/8” x 7”, Emulnor 3000 y Emulnor 1000 y como accesorios de voladura el fanel, carmex y mecha
rápida. El carguío de los explosivos es realizado manualmente utilizando atacadores de madera para confinar el explosivo dentro del taladro. Para el desatado de rocas cuenta con dos (2) juegos de barretillas (4’, 6´, 8’ y 10´ de longitud) distribuidos en todas las labores y es realizado de acuerdo al procedimiento establecido.
Sostenimiento
Para el sostenimiento inmediato en los tajos utilizan puntales de seguridad para sostener las cajas y malla electro soldada en la corona con split set de 4 pies; las combinaciones de ambos tipos de sostenimiento aseguran una labor segura.
Limpieza
La limpieza del mineral roto en los tajeos es realizada con winches eléctricos de 15 HP y rastras de 24” y micro scooptram de 0.75 yd3.
Transporte
El mineral y/o desmonte es transportado en carros mineros que varían de 35 pie3 a 120 pie3 jalado por locomotoras a baterías hasta los echaderos ubicados en superficie en el Nv 4150, donde es acumulado el mineral en las tolvas, para
Empleados Obreros Total
Agente Supervisado 45 40 85
Contratistas Mineros 12 102 114
Otros servicios 16 90 106
Total 73 232 305
luego ser cargados a los volquetes MB de 15 m3 de capacidad para ser trasladados hacia la planta de procesos.
Tabla 4. Personal de la U.M. Mallay
Descripción N° de trabajadores (octubre 2018)
Fuente: Superintendencia mina.
Tabla 5. Equipos Mina de la U.M. Mallay
Equipos Cantidad Unidad Capacidad
Locomotora IMIM LB-14 1 t 14.0
Locomotora IMIM LB-4 1 t 4.0
Locomotora IMIM LB-4 1 t 4.5
Locomotora IMIM LB-4 1 t 3.5
Locomotora BEV WR 25 1 t 7.0
Locomotora BEV WR 25 1 t 6.0
Scooptram Eléctrico Aramine 3
L110E 1 yd 0.75 Scooptram Eléctrico Wagner 1 yd3 1.0
Winche de Arrastre JOY FF-211 1 HP 15
Winche de Arrastre PSI FF-211 1 HP 15 Winche de Arrastre PSI S211 2 HP 10 Carros Mineros U35 84 pies3 35 Carros Mineros G60 1 pies3 60 Carros Mineros G120 1 pies3 120 Grupo Electrógeno Engine
Model 3516B 1 kW 1825 Grupo Electrógeno Engine
Model 3306 1 kW 225 Compresora Eléctricas Sullair
TS32SC-600L/A 2 Psi 110 Compresora Eléctricas Sullair
TS32SCL-400/A 1 Psi 110 Bomba sumergible MAXI H 58
HP 2 HP 58 Bomba sumergible MAGNUM
98 HP 2 HP 98 Bomba sumergible MATADOR
30 HP 1 HP 30
Volquete MERCEDES BENZ 2 m3 15
Cargador Frontal CAT 1 HP 150
Camión Grúa 1 t 11.5
Fuente: Superintendencia mina.
1.3 Definición de términos básicos
Modelamiento
“De la palabra modelo, significa: 1. m. Arquetipo o punto de referencia para imitarlo o reproducirlo. 2. m. Esquema teórico, generalmente en forma matemática, de un sistema o de una realidad compleja” (Anónimo, s.f, prr V Ingenieria docente
# 12)
Vibraciones
Se dice al esfuerzo generado por las ondas de choque que produciendo oscilaciones en el material de una masa rocosa.
Burden
El burden, está definido como aquella distancia que se mide desde un taladro con carga explosiva hasta una superficie de terreno libre medida perpendicularmente hacia dicha cara libre, pero en el momento de la detonación.
Voladura
En minería se puede decir que es la acción de fragmentar, con mezcla explosiva la masa rocosa a un tamaño requerido por el encargado de la voladura.
1.4 Hipótesis de investigación 1.4.1. Hipótesis general
El modelamiento de las vibraciones influye positivamente en la
determinación del burden optimo en la U.E.A. Mallay – Compañía Minas Buenaventura.
1.4.2. Hipótesis específicas
a) El modelamiento de las vibraciones en el campo cercano influye adecuadamente en la determinación del burden optimo en la U.E.A.
Mallay – Compañía Minas Buenaventura.
b) El modelamiento de las vibraciones en el campo lejano influye positivamente en la determinación del burden optimo en la U.E.A.
Mallay – Compañía Minas Buenaventura.
1.5 Variables
Variable X: Modelamiento de vibraciones Variable Y: Burden óptimo
1.6 Operacionalización de las variables
VARIABLES DIMENSIONES INDICADORES
Variable X:
Modelamiento de vibraciones
- Vibraciones en campo lejano (Devine)
-Vibraciones en campo cercano (Holmberg)
- mm/s, pulgadas/s
- mm/s,
pulgadas/s Variable Y:
Burden óptimo
- Burden - Metros, pies.
CAPÍTULO II
DISEÑO METODOLÓGICO 2.1. Tipo y nivel de investigación
Se utilizó la investigación aplicada.
En el caso del nivel se usó investigación explicativa.
2.2. Métodos de investigación
Respecto a los métodos de investigación, se usó como el fundamental al denominado método científico.
2.3. Diseño de la investigación
Se consideró para el presente trabajo de investigación el diseño de una investigación experimental, como se muestra a continuación:
G1 X O1 G2 - O2
G1: El grupo que será experimentado.
G2: El grupo que servirá de control.
X: Tratamiento.
2.4. Población y muestra 2.4.1. Población
Se consideró como población a los bancos de la Veta Mary de la U.E.A. Mallay.
2.4.2. Muestra
Se eligió como muestra a los bancos 05, 8A y 8B de la Veta Mary de manera no probabilística.
2.4.3. Técnica de muestreo
La técnica fue un muestreo no probabilístico.
2.5. Técnicas e instrumentos de recopilación de datos
Para la obtención de los datos se hizo uso de la observación directa; y como instrumento se utilizó una libreta de apuntes, así como formatos para los check list.
2.6. Técnica de procesamiento de datos
El procesamiento de los datos se realizó mediante la estadística descriptiva con el apoyo de una hoja electrónica.
CAPÍTULO III
ANÁLISIS Y DISCUSIÓN DE RESULTADOS 3.1. Presentación de datos
En esta parte de la Tesis se muestra los resultados obtenidos de los trabajos previos en los proyectos de disparos en taladros largos, Veta Mary, en bancos entre 7.5 y 10.6 m de longitud perforada.
Para los trabajos realizados se hicieron el análisis previo y luego según el cronograma de perforación de los bancos cubicados, y la liberación del área para Voladura, se procedió a programar la fase de carguío y Voladura, siendo los disparos en el Banco 05, el Banco 8A y el Banco 8B.
3.1.1. Disparos en el Banco 05
a) Disparo 17 de julio 2019 - Turno Noche
Se disparó 05 secciones del Banco 05, perforadas con anterioridad considerando una desviación real de 1% referente a la longitud promedio de los taladros. El total de los taladros disparados es 08 en 05 filas (F17… F20, FA).
Figura 8. Muestra las secciones del Banco 05 disparadas el 17/07/19 – turno noche.
Figura 9. Ancho de minado de las secciones disparadas el 17/07/19 – turno noche.
Resultados:
1.- Ancho de minado promedio: 0.82 m (considerando subnivel inferior y Superior)
2.- Eficiencia de Disparo: 100% excelente cara libre previa, excelente cara libre resultante para siguiente disparo.
b) Disparo 19 de julio 2019 - Turno día
Se disparó 06 secciones del Banco 05, perforadas con anterioridad considerando una desviación real de 1.05% referente a la longitud promedio de los taladros. El total de los taladros disparados es 09 en 06 filas (F23…
F27).
Figura 10. Muestra las secciones del Banco 05 disparadas el 19/07/19 – turno día.
Figura 11. Ancho de minado de las secciones disparadas el 19/07/19 – turno día.
Resultados:
1.- Ancho de minado promedio 0.75 m, ancho mínimo 0.69 y ancho máximo 0.86.
2.- Eficiencia de Disparo: 100% excelente cara libre previa, excelente cara libre resultante para siguiente disparo.
c) Disparo 27 de julio 2019 - Turno día
Se disparó 02 secciones del Banco 05, perforadas con anterioridad considerando una desviación real de 1.7% referente a la longitud promedio de los taladros (8.13 m). El total de los taladros disparados es 09 en 06 filas (F31, F32).
Figura 12. Muestra las secciones del Banco 05 disparadas el 27/07/19 – turno día.
Figura 13. Ancho de minado de las secciones disparadas el 27/07/19 – turno día.
Resultados:
1.- Ancho de minado promedio de 0.64 en el subnivel inferior y 0.8 en el subnivel superior.
2.- Eficiencia de Disparo: 100% excelente cara libre previa, excelente cara libre resultante para siguiente disparo, observándose desmonte como producto del disparo.
Tabla 6.
Factores y Ratios Banco 05.
Taladros Largos, Mallay, Banco 05
DATOS DE CAMPO Unidad Disparo Nº 1
Disparo N°
2
Disparo N°3
Nivel 420 420 420
Labor Banco05 Banco05 Banco05
Fecha 17-Jul 19-Jul Dia 27-Jul Dia
Guardia Noche Long Long hole Long Hole
Método Hole Mineral Mineral
Material Mineral
Densidad Tn/ m3 3.7 3.7 3.7
Sección: Ancho de m 0 .70 0.70 0.60
Minado
longitud de Tajo m 2.75 3.30 1.1
Longitud de taladro 9.70 10.57 8.1
Diámetro de taladro mm
64 64 64
Taladros perforados Unidad 8 9 3
Taladros disparados Unidad 8 9 3
Metros perforados m 77.60 95.13 24.4
ACCESORIOS DEVOLADURA
Fanel® MS de 4.2 m. Pz.
Fanel® LP de 10 m Pz. 16 18 6 Mecha Rápida Z-18 m 0.2 0.2 0.2
Cordón Detonante m 20 20 10
EXPLOSIVOS
Emulnor50001 1/l " x 12" Kg 42.12 44.64 9.2i
Emulnor 3000 1 1/4" x12" Kg 4 1.34 48.5 11.18
Emulnor 50001 114" x 12" Kg Emulnor 3000 1 1/8" x12" Kg
Superfam@ L Kg
Emulnor® 1000 x 8" Kg
Total explosivos Kg 83.46 93.14 20.45
Fuente: Superintendencia mina.
Tabla 7.
Resultados obtenidos en el Banco 05.
Resultados
Avance m 9.70 10.57 8.1
Porcentaje de % 100.00 100.00 100.00
avance
Sobrerotura % 1.07 1.17 1.17
Ancho de m 0.82 0.75 0.64
minado real
Volumen roto m3 21.87 26.16 5.72
Tonelaje Ton 80.93 96.79 21.18
aproximado
Taco m 0.00 0.00 0.00
promedio
Factor de Kg/Tn 1.051 0.962 0.966 potencia
Factor de Kg/tal 10.433 10.349 6.817 explosivo por
taladro
Fuente: Superintendencia mina.
Figura 14. Diseño de Carga.
Tabla 8.
Características de la emulsión y su posición en taladro largo.
Equivalencias de factor de explosivo en taladro de 10 metros
Tipo de Explosivo Dimensiones Cart/m Cart/m Kg/m Kg/tal Posición
Emulnor® 5000 1 112" X 12" 3.4 27 1.4 11.0 Piso/Medio Emulnor® 5000 1 114" X 12" 3.9 31.2 1.1 8.7 Piso/Medio Emulnor® 3000 1 1/4"X 12" 4.0 32 1.1 1.5 Piso/Medio/Techo
Emulnor® 3000 1 1/8"X 12" 4.2 33.1 0.11 7.4 Techo
Fuente: Superintendencia mina.
3.1.2. Disparos en el Banco 08A
a) Disparo 27 julio 2019 - Turno día
Se disparó 2 secciones del Banco 08A, perforadas con anterioridad considerando una desviación real de 1.4% referente a la longitud promedio de los taladros (7.64 m). El total de los taladros disparados es 09 en 06 filas (F23… F27).
Figura 15. Muestra las secciones del Banco 08A disparadas el 27/07/19 – turno día.
Figura 16. Ancho de minado de las secciones disparadas el 27/07/19 – turno día.
Resultados:
1.- Ancho de minado subnivel inferior 0.83, ancho de minado total 0.65 m.
2.- Eficiencia de Disparo: 100% excelente cara libre previa, excelente cara libre resultante para siguiente disparo.
b) Disparo 28 de julio 2019 - Turno día
Se disparó 03 secciones del Banco 08A, perforadas con anterioridad considerando una desviación promedio de 0.5% y máxima 1.9% referente a la longitud promedio de los taladros (7.53 m). El total de los taladros disparados es 03 en 03 filas (F3, F4 y F5).
Figura 17. Muestra las secciones del Banco 08A disparadas el 28/07/19 – turno día.
Figura 18. Ancho de minado de las secciones disparadas el 28/07/19 – turno día.
Resultados:
1.- Ancho de minado promedio 0.66.
2.- Eficiencia de Disparo: 100% excelente cara libre previa, excelente cara libre resultante para siguiente disparo.
c) Disparo 31 de julio 2019 - Turno día
Se disparó 03 secciones del Banco 08A, perforadas con anterioridad considerando una desviación promedio de 1.2% y máxima 2.6% referente a la longitud promedio de los taladros (7.72 m). El total de los taladros disparados es 03 en 03 filas (F6, F7 y F8).
Figura 19. Muestra las secciones del Banco 08A disparadas el 31/07/19 – turno día.
Figura 20. Ancho de minado de las secciones disparadas el 31/07/19 – turno día.
Resultados:
1.- Ancho de minado promedio 0.6 m considerando Subnivel superior e inferior
2.- Eficiencia de Disparo: 100% excelente cara libre previa, excelente cara libre resultante para siguiente disparo.
Tabla 9.
Factores, Ratios y resultados Banco 08A
Taladros Largos, Mallay, Banco 8A
DATOS DE CAMPO Unidad Disparo Nº 4 Disparo N° 5 Disparo N°6
Nivel 4420 4420 4420
Labor Banco08A Banco08A Banco08A
Fecha 27-Jul 28-Jul 31-Jul
Guardia Día Día Día
Método Long Hole Long Hole Long Hole
Material Mineral Mineral Mineral
Densidad Tn/ m3 3.7 3.7 3.7
Sección: Ancho de m 0 .70 0.70 0.55
Minado
longitud de Tajo m 7.6 7.5 7.7
Longitud de taladro 9.70 10.57 8.1
Diámetro de taladro mm
64 64 64
Taladros perforados Unidad 3 3 3
Taladros disparados Unidad 3 3 3
Metros perforados m 22.9 22.6 23.2 ACCESORIOS DEVOLADURA
Fanel® MS de 4.2 m. Pz.
Fanel® LP de 10 m Pz. 6 6 6 Mecha Rápida Z-18 m 0.2 0.2 0.2 Cordón Detonante m 10 10 10 EXPLOSIVOS
Emulnor50001 1/l " x 12" Kg Emulnor 3000 1 1/4" x12" Kg
Emulnor 50001 1/4" x 12" Kg 14.11 18.07 20.02
Emulnor 3000 1 1/8" x12" Kg 7.18 5.07
Superfam@ L Kg
Emulnor® 1000 x 8" Kg
Total explosivos Kg 21.29 23.14 20.02
Resultados
Avance m 7.64 7.54 7.72
Porcentaje de % 100.00 100.00 100.00
avance
Sobrerotura % 0.92 0.94 1.09
Ancho de m 0.65 0.66 0.60
minado real
Volumen roto m3 5.42 8.21 7.64
Tonelaje Ton 20.06 30.38 28.28
aproximado
Taco m 0.00 0.00 0.00
promedio
Factor de Kg/Tn 1.061 0.762 0.708 potencia
Factor de Kg/tal 7.096 7.713 6.672 explosivo por
taladro
Fuente: Superintendencia mina.
3.1.3. Disparos en el Banco 8B
a) Disparo 01 de agosto 2019 - Turno día
Se disparó 13 secciones del Banco 08B, perforadas con anterioridad considerando una desviación promedio de 1.1% y máxima 2.9% referente a la longitud promedio de los taladros (7.8 m). El total de los taladros disparados es 03 en 13 filas (F2…, F14).
Figura 21. Muestra las secciones del Banco 08B disparadas el 01/08/19 – turno día.
Figura 22. Ancho de minado de las secciones disparadas el 01/08/19 – turno día.
Resultados:
1.- Ancho de minado promedio 0.8m longitud cargada y volada al 100%
2.- Eficiencia de Disparo: 100% excelente cara libre previa, excelente cara libre resultante para siguiente disparo.
Tabla 10.
Factores, Ratios Banco 8B
Taladros largos Mallay Banco 8B
DATOS DE CAMPO Unidad Disparo Nº 4
Nivel 4420
Labor Banco08B
Fecha 1-Ago
Guardia Día
Método Long Hole
Material Mineral
Densidad Tn/ m3 3.7
Sección: Ancho de m 0 .70
Minado
longitud de Tajo m 6.70
Longitud de taladro 7.80
Diámetro de taladro mm 64
Taladros perforados Unidad 20
Taladros disparados Unidad 20
Metros perforados m 156.0
ACCESORIOS DE VOLADURA
Fanel® MS de 4.2 m. Pz.
Fanel® LP de 10 m Pz. 40 Mecha Rápida Z-18 m 0.2 Cordón Detonante m 30 EXPLOSIVOS
Emulnor50001 1/l " x 12" Kg Emulnor 3000 1 1/4" x12" Kg
Emulnor 50001 1/4" x 12" Kg 83.12 Emulnor 3000 1 1/8" x12" Kg 41.61 Superfam@ L Kg
Emulnor® 1000 x 8" Kg Total explosivos Kg
Resultados
124.73
Avance m 7.80 Porcentaje de
avance
% 100.00
Sobrerotura % 1.14 Ancho de
minado real
m 0.80
Volumen roto m3 41.81 Tonelaje
aproximado Taco
promedio Factor de potencia Factor de explosivo por taladro
Ton 154.69 m 0.00 Kg/Tn 0.806 Kg/tal 6.237
Fuente: Superintendencia mina.
3.2. Análisis de datos
De los datos obtenidos en los siete disparos realizados en los Bancos 05, 08A y 08B, en total consto del disparo de 34 secciones, es importante realizar un análisis técnico de aquellos disparos teniendo en cuenta el factor de potencia de la siguiente manera:
Figura 23. Factor de potencia promedio por cada disparo.
Tabla 11.
Factor de potencia con promedio de cada Banco.
Factor de potencia promedio por banco disparado
Banco 05 Banco 8A Banco 8B Factor de
potencia
Kg/Tn 0.986 0.844 0.806
Fuente: Superintendencia mina.
Figura 24. Correlación lineal del factor de potencia.
En la figura 24. se puede observar que las experiencias anteriores en el Bancos 05 con factor de potencia promedio de 0,986 kg/Tn y en el Banco 8A con factor
de potencia promedio de 0,844 kg/Tn permiten reducir el factor de potencia a 0,806 en el Banco 8B.
3.3. Prueba de hipótesis 3.3.1. Hipótesis General
a) Cálculo del burden para taladros largos Fórmula:
Donde:
B = Burden
RQD = Indice de Calidad de la Roca ERQD = RQD equivalente.
JSF = Factor de reduccion de Esfuerzos D = Diametro de taladro (Pulg)
PD = Presion de Detonacion de la Carga Explosiva (Mpa) Kv = Constante de Calidad del Lugar - Indice de volabilidad RD = Resistencia Dinamica de la Roca (Mpa).
Tabla 12.
Factor de corrección por resistencia de la junta.
Elección Valor JSF
JSF Calificación 1 Fuerte
0.9 Medio 0.8 Débil 0.7 Muy débil Fuente: Departamento de geomecánica.
