IIMP - Perforación y Voladura en Taladros Largos

(1)

PERFORACIÓN Y VOLADURA TALADROS LARGOS

MINA SUBTERRÁNEA

(2)

LA MINERÍA ES UN NEGOCIO

(3)

Costos por Operación Unitaria

3

“Los pocos vitales y muchos triviales”

“Ley 80-20”

(4)

Precios unitarios por operación unitaria

SOSTENIMIENTO

(5)

Precios unitarios por operación unitaria

MSCR MCAR

MTIC MAND

Tolva MSCR

920-1070 1120-1220

Echaderos MSCR

Cancha 600 MSCR

340-820

Planta Victoria

Planta Mahr Tunel

1 4

8

5

9 6

1

Labor Labor Labor

Echaderos

5 MCAR

Cancha 600 MCAR Planta

Andaychagua

Labor Labor Labor

3

Labor Labor

US$ 87,756 TMH 59,743 1

US$ 2,973 TMH 1,380

1

US$ 90,473 TMH 51,048

US$ 106,928 TMH 49,456

US$ 24,028 TMH 12,988

US$ 165,908 TMH 73,450

US$ 83,203 TMH 26,923

US$ 1,774 TMH 1,338

US$ 0 TMH 0

7

3

US$ 9,165 TMH 6,053 US$ 130,688

TMH 59,451

US$ 84,451 TMH 34,430

US$ 31,857 TMH 12,988

2.45 2.20

2.45 1.77

2.16 1.32

1.51

4.22

3.90

1.47

3.67

2.15

3.78 2.25

1.85 3.09

3.28

4.22 6.07

US$ 69,576 TMH 48,655 1.43 US$ 1,421

TMH 643.71 2.21

US$ 61,166 TMH 33,752 1.81 US$ 9,292 TMH 3,886 2.39 US$ 36,470 TMH 11,818 3.09 US$ 8,656

TMH 6,053

US$ 78,233 TMH 54,708

5.02

4.37

US$ 244 TMH 205 1.19

US$ 13,942 TMH 9,585 1.45

US$ 76,287 TMH 41,257 1.85

US$ 25,000/Mes TMH 80,007

US$/Ton 0.31

0.31 0.31 0.31

1.43

TRANSPORTE

5

(6)

Métodos de Explotación

(7)

Métodos de explotación a cielo abierto

Métodos de explotación subterránea

• Open Pit

• Cantera (Quarry)

• Lavaderos o placers

• Minería costa afuera (fondo del océano)

• Disolución (mediante un solvente)

• Room and Pillar

• Stope and Pillar

• Shrinkage Stoping

• Sublevel Stoping (T.L.)

• Vertical Crater Retreta

• Cut and Fill Stoping

• Excavation Techniques

• Backfilling Methods

Autosoportados

Soportados

• Longwall Mining

• Sublevel Caving

• Block / Panel Caving

Hundimiento

7

(8)

Room and Pillar p.e. Cuerpo Ariana

Ticlio

(9)

Block caving

p.e. Chuquicamata

9

(10)

p.e. Chuquicamata

Block Caving

(11)

T.L. para vetas >= 5 m Requiere de MUY BUENA

evaluación geomecánica

11

(12)

T.L. para vetas < 5 m BUENA evaluación

geomecánica

(13)

Taladros Largos (SLS)

13

(14)

• Caso I: RMR 44 C/P, 43 C/T, 34 veta, 72°

buzamiento, potencia 2.6m y sin presencia de agua.

• Caso II: RMR 60 C/P, 58 C/T, 45 veta, 83°

buzamiento, potencia 2.4m y con presencia de agua.

Evaluación Geomecánica

Implementar T.L. no es posible a todo tipo de yacimiento

(15)

PHASES 2.0

• Abierto el SN: 0.26 de factor de seguridad en la corona, tipo de

sostenimiento ??

15

(16)

PHASES 2.0

• Disparado el Tajo, esa perturbación nos indica que puede haber

Sobredilución <> Dilución.

• Para sostener: Cable

bolting o dejar puentes de mineral, se debe rellenar o no ?

• Tiempo de autosoporte.

(17)

PHASES 2.0

• Relleno detrítico, factor de seguridad sube a 1.04

• Conforme profundizamos la mina las aberturas

superiores afectan a la estabilidad.

17

(18)

• A nivel general, mientras las minas profundizan las vetas se angostan.

• Se hace necesario T.L. para vetas angostas.

• Los equipos tienen que adaptarse a la mina.

A tener en cuenta, además

(19)

Método gráfico

19

(20)

Método gráfico

(21)

Mecanización de mina convencional

p.e. Mina Santa Filomena

21

(22)

(23)

DESARROLLO

Caso REAL

23

(24)

Diseño malla – DESARROLLO DESMONTE

Parámetros

Pruebas poloto con barras de 16

y 18 pies

(25)

Diseño de malla (ANFO)

25

(26)

Diseño de malla (EMULSION)

(27)

27

(28)

(29)

29

(30)

DESARROLLO

Presión de aire: 6-8 Bar.

Presión de agua: 10-12 bar.

Presión de percusión alta 130 - 180 Bar.

Presión rotación 40-70 Bar.

Presión avance alta 80-90 Bar. Regulable.

Presión avance baja 40 Bar. Fijo.

Martillo (COP) 1838.

Parámetros para la perforación

Barras Brunner & Lay de 16 PIES M/F(R32/T38), con el jumbo JAE 019,

diámetro de perforación 45mm.

(31)

DESARROLLO

Proceso de carguío

Amarre con Carmex 2C

31

(32)

Diseño – DESARROLLO

Mina Chuiquicamata, sección 10 x 10 m, desarrollo underground,

carguío mecanizado de explosivos

Eficiencia Voladura 100%

(33)

Diseño – DESARROLLO Resultados

Fecha Labor piloto Medición inicial (m)

Medición final (m)

Avance real (m)

Cañas visibles

Kg.

Explosivos

F. Carga

(Kg/m) ANCHO ALTURA TACO

10.95 15.22 4.27 4.57 4.65

11.26 15.54 4.28 4.53 4.56

11.13 15.66 4.54 4.60 4.52

10.90 15.15 4.24 4.45 4.47

11.06 15.39 4.33 5 200 46.15 4.54 4.55

28/08/17 Rp 017 (+) 8 cm

Medición inicial Medición final

Taco después de voladura

33

(34)

DESARROLLO

Resultados de la voladura

(35)

MODELOS MATEMÁTICOS T.L.

PEARSE LARGERFORS

LOPEZ JIMENO KONJA

HOLBERG

35

(36)

PEARSE

MODELOS MATEMÁTICOS T.L., DISEÑO DE MALLA

36

(37)

Calidad de la roca en el diseño de malla

37

(38)

• Altura de banco, potencia de veta,

buzamiento, diámetro de taladro, velocidad de penetración, ángulo de taladro,

características del explosive,

FRAGMENTACIÓN, relación taco / longitud de carga, tiempo de retardo por taladro, secuencia de salida del disparo, DILUCIÓN.

• 1% DE DILUCIÓN EQUIVALE A USD 1 MM / MES, dependiendo del volumen de producción, p.e. Mina San Cristobal.

MODELOS MATEMÁTICOS T.L., DISEÑO DE MALLA

DATOS A TENER EN CUENTA EN EL DISEÑO DE LA MALLA

(39)

• LA LONGITUD DEL BANCO (T.L.)

ESTÁ EN FUNCIÓN DE: POTENCIA DE LA VETA Y LA DILUCIÓN QUE SE

DESEA CONTROLAR.

• LA LONGITUD DEL TALADRO

(PERFORACIÓN) SE CONSIDERA EN LA SELECCIÓN DEL DIÁMETRO DE LA BROCA

• EL DIÁMETRO ESTÁ EN FUNCIÓN A LA LONGITUD DE PERFORACIÓN, PARA EVITAR SOBREDILUCIÓN.

MODELOS MATEMÁTICOS T.L.

39

(40)

1. Galería xxx o piso 0

(41)

2. SN xxx o piso 1

41

(42)

3. SN xxx o piso 2

(43)

4. Perforación de SLOT

43

(44)

Parámetros del Simba S7C

• Presión aire 6 – 8 Bar

• Presión de agua 12 Bar

• Presión de percusión baja 130 Bar

• Presión de avance baja 40 Bar

• Presión rotación 40 Bar

• Velocidad de penetración 20 m/hr.

• Longitud de barra 1.50 m

• Diámetro de broca 64 mm

• Martillo (Cop) 1838ME

• Sistema Anti-atasques

• Afilado de brocas

(45)

Parámetros del Simba S7C

• Shank T38

• Barra SPT38-Rd38-T38

• Broca retráctil T38

• Tubo Guía

45

(46)

4. Perforación de T.L.

(47)

4. Distribución de malla T.L.

47

(48)

5. Voladura SLOT

(49)

5. Voladura de SLOT

Arcill a

49

(50)

6. Voladura y limpieza de TL

(51)

6. Voladura de TL

Arcilla Arcilla

51

(52)

7. Relleno del tajo

(53)

8. Voladura, limpieza y relleno

53

(54)

9. Voladura, limpieza y relleno continuo

(55)

9. Relleno, mejora la estabilidad del tajo

55

(56)

10. Relleno final del tajo

(57)

Equipos de perforación de Taladros Largos

57

(58)

Selección del equipo

(59)

Raptor HD

Raptor 44

Spider

59

(60)

Selección de la

perforadora en función del diámetro de

perforación

REFERENCIAL

(61)

SISTEMA DE PERFORACION CON BARRAS CONVENCIONALES

 Es el sistema mas utilizado en el Perú

 Diámetro normal : 51mm - 64mm

 Longitud máxima : 30 m (MOMINAL)

 Desviación : 5-10%

 Riesgo de atascamiento del varillaje en terreno fracturado

 Menor monto de inversión en los aceros de perforación, menor vida útil

 Menor monto de inversión en equipo

 Mayor costo de voladura (banqueos frecuentes)

61

(62)

SISTEMA DE PERFORACION CON TUBOS

 Diámetro de tubos desde los 45mm en el cuerpo (R32) hasta 76mm (T51)

 Su uso no es comercial en el mercado Peruano

 Diámetro en brocas desde los 51mm hasta los 127mm

 Desviación máxima : ~1% a +35 metros de longitud

 Longitud : >30 m

 Menor costo de voladura (no hay banqueos frecuentes)

 Mayor costo inicial de varillaje, mejor performance de vida útil

(63)

SISTEMA DE PERFORACION CON TUBOS

• Martillo de alta eficiencia y motor de rotación de alta potencia.

• Carrusel de varillas para tuberías , para perforación mecanizada de hasta 51 m.

• El Simba M6 C-ITH, sistema de control de plataforma confiable y computarizado, que garantiza la precisión

Simba M6 C-ITH

63

(64)

• Series: 1252 – 1253 – 1254 – 1354.

• Perforadora COP 1838ME – 2238MEX – 2250MEX

• Diámetros de producción desde 64mm – 76mm

• Para uso de barras de 1.5m y 1.8m

• Columna estándar

• SHANK T38 – T45

• BARRA SPT38 – SPT45

• BROCA RETRACTIL T38 – T45

• TUBO GUÍA T38 – T45

Selección del equipo Caso práctico: Mina CH

(65)

Mini Raptor DH

Selección del equipo Para vetas angostas

65

(66)

Perforación

de Taladros Largos

(67)

Condiciones en la perforación

Correcta limpieza ???

67

(68)

Correcta limpieza y

condiciones ????

(69)

Colocación de puntos a perforar y las correspondientes elevaciones y direcciones

La dilución inicia en el diseño ???

69

(70)

La dilución inicia en el

diseño ??

(71)

La dilución inicia en el

diseño Condiciones en la perforación

71

(72)

* Presión aire 6 Bar

* Presión de agua 10 – 12 Bar

* Presión de percusión alta 180 Bar

* Presión de percusión baja 130 Bar

* Presión de avance alta 80 – 90 Bar

* Presión de avance baja 40 Bar

* Presión rotación 40 – 90 Bar

* Velocidad de penetración 30 m/hr

* Longitud de barra 1.20 m

•Diámetro de broca 64 mm

* Martillo (Cop) 1838

Parámetros de perforación Taladros de producción

Control de los parámetros de

la perforación

(73)

Correcta inclinación

de los taladros

73

(74)

Cumplir con las longitudes

de

perforación requerida

(75)

Levantamiento de taladros después de la

perforación

Taladro

perforado Taladro

planeado

p.e. Boretrak

75

(76)

Contorneo de la zona económica, ambos

subniveles

(77)

Verificar comunicación de los taladros

dentro del contorneo de

la veta.

77

(78)

Desviación de taladros

(79)

Factores que influyen en la desviación de taladros

Fuera del taladro

 Error en el

posicionamiento del equipo

 Error en la selección y lectura de ángulos

 Error en la fijación de la viga de avance

 Condiciones del área de trabajo

Durante la perforación

 Presión de avance

 Presión de rotación

 Presión de percusión

 Barrido mixto

 Sistema anti-atasque

Por equipo

 Condición mecánica de la perforadora

 Regulación de la perforadora

 Selección adecuada del varillaje de perforación

 Afilado correcto y oportuno de las brocas

 Correcta condición mecánica del equipo

Dentro del taladro

 Tipo de roca

 Fallas

 Fracturamiento

 Geodas

 Plegamiento

79

(80)

(81)

81

(82)

(83)

83

PLANTA SECCION

Tj. 5801-1b S8-T6 14.00 0.28 0.42 1.27 1.34 9.55%

Tj. 5801-1b S8-T7 14.00 0.28 1.17 0.23 1.19 8.52%

Tj. 5801-1b S9-T4 14.00 0.28 0.55 0.38 0.67 4.78%

Tj. 5801-1b S9-T5 16.00 0.32 1.03 0.42 1.11 6.95%

Tj. 5801-1b S9-T6 16.00 0.32 0.20 0.28 0.34 2.15%

Tj. 5801-1b S10-T5 16.00 0.32 1.05 0.16 1.06 6.64%

Tj. 5801-1b S10-T6 16.00 0.32 1.78 1.21 2.15 13.45%

Tj. 5801-1b S11-T6 16.00 0.32 0.17 0.39 0.43 2.66%

Tj. 5801-1b S11-T7 16.00 0.32 0.18 0.16 0.24 1.51%

9 90%

1 10%

TOTAL TALADROS DESVIADOS TOTAL TALADROS OPTIMOS

TOTAL TALADROS MEDIDOS 9

PROMEDIO TOTAL DE DESVIACION 6.3%

% DESVIACION

OBTENIDA SEMAFORO LABOR FILA LONGITUD

(m)

DESVIACIÓN OPTIMA 2%

DESVIACIÓN OBTENIDA (m) DESVIACIÓN TOTAL (m)

(84)

Porqué debe afilarse las brocas

 Disminuir la desviación.

 Aumentar la vida útil de nuestra broca y de todo la línea de varillaje.

 Aumentar la velocidad de penetración promedio durante la Vida útil de la broca.

La velocidad de penetración es inversamente

proporcional al afilado de insertos de la broca

(85)

Selección de aceros

En 15m, 5% de desviación es:

0.75m (ACEPTABLE

??)

Por tanto, para vetas angostas

< 1.5m, necesariament

e utilizar guiadores, desviación aceptable Para vetas de

Au, < 1.5 m, bancos de 5 m

y desviación de 1%

p.e. Ley de cabeza 21 gr/ton, caso SOTRAMI S.A.

85

(86)

Resultados después de la voladura

RESULTADO DE MALAS

CONDICIONES PARA LA

PERFORACIÓN

(87)

Voladura

en Taladros Largos

87

(88)

Mallas para SLOTs

(89)

Mallas para SLOTs

Diseño de Carga

89

(90)

Mallas para SLOTs / Cajas

(91)

Explosivos – SLOTs / Cajas

91

(92)

Explosivos SLOTs / Cajas

(93)

93

(94)

(95)

Accesorios

http://www.carmarltda.com/productos/famesa/accesorios-de-voladuras/fulminante-no-electrico-retardo-fanel/

Considerar en los tiempos de

retardo el tiempo de onda

en los fanel

95

(96)

Accesorios

http://www.carmarltda.com/productos/famesa/accesorios-de-voladuras/fulminante-no-electrico-retardo-fanel/

(97)

Accesorios

Detona primero

Detona último

Por tanto, tener en cuenta la sumatoria de

todos los tiempos del

taladro

ANTERIOR para iniciar el SIGUIENTE

taladro

97

(98)

Detonador electrónico - Ventajas

• Mejor granulometría

• Menor (VPP)

• Menor carga operante

• Proceso de limpieza y carguío eficiente

• Menor chancado, ahorro de energía

• Se optimiza malla de perforación (Burden, Espaciamiento)

(99)

99

• Resultado de major secuencia de salida

• Indicador que se puede reducir

factor de potencia y/o aumentar la malla de perforación

• Control de filas para el próximo disparo.

• Reducción de la sobredilución

(100)

Disparo Estándar

• Se disparaba de dos a tres secciones.

• Se demora hasta en 4 guardias para disparar 12 secciones.

Disparo Electrónico

• Se disparar mayor cantidad de filas.

• Mayor producción

(101)

101

(102)

Carguío simulado de taladros Explosión simulada de taladros.

PPV simulada de la voladura. Zona de influencia de la voladura (0.45 metros)

Simulación de voladura

(103)

Zona de influencia de la voladura (0.45 metros)

Simulación de voladura, frente al diseño del taladro

103

(104)

Voladura Controlada

Tj. 7228

Air deck, en las CAJAS

Tubos concéntricos

para reducir energía en las

CAJAS

(105)

Mejora continua

105

(106)

Medición y control de la voladura

(107)

DILUCIÓN / SOBREDILUCIÓN

Zona de influencia de la voladura (0.45 metros)

107

(108)

COSTOS

Algunas operaciones con T.L.

Ticlio 15 $/ton

(109)

FRAGMENTACIÓN

109

(110)

VIBRACIONES

(111)

 Partícula, vibraciones en el terreno

 Forma instantáneamente un gran volumen de gases a altas temperaturas y elevadas presiones

 Ondas internas, las cuales se propagan por el interior del macizo

 Ondas de superficie, transmitidas únicamente por la superficie del macizo (estas ondas P y S se propagan en todas las direcciones)

QUÉ GENERA LA VOLADURA

La voladura es el ARTE de controlar el

efecto de la energía A veces es necesario

incrementar la cantidad de energía ($), para reducir los

costos en siguientes operaciones unitarias.

111

(112)

Velocidad de propagación (velocidad con la que la vibración se propaga por un

medio).

Velocidad de partícula (aquella relativa a las oscilaciones que experimenta la

partícula, excitada por el paso de la onda de energía vibratoria)

Análisis de la Velocidad de partícula y de Propagación. Tomado de presentación“Shock Waves”, Dr. Eric Rinehart (Defense Threat Reduction

Agency)

QUÉ GENERA LA VOLADURA

(113)

• Para las vibraciones se mide:

desplazamiento, la velocidad y la aceleración, el valor máximo es VPP

• La VPP es directamente proporcional a la naturaleza del daño al macizo rocoso

• Europeos, en Canadá, USA y en Australia 10 – 50 mm/s

VPP

113

(114)

VPP

Valor máximo de velocidad de partícula según propuesta del U.S. Bureau of Mines en 1980

(115)

VPP

Niveles de seguridad para vibraciones de estructuras residenciales según el U. S. Bureau of Mines, 1980. Tomado de Siskind et al., 1980

Máxima vibración aceptable para no dañar residencias

115

(116)

Selección del Tipo de Explosivo

(117)

Tipo de explosivo

1. Costos

2. Permisos (ANFO, etc.) 3. Pruebas piloto

4. Condiciones geomecánicas

117

(118)

Principio Mine to Mill

(119)

Mine to Mill

119

P&V NO PUEDE TRABAJAR SÓLO

OPTIMIZANDO PERFORACIÓN Y

VOLADURA, SIN PENSAR EN CÓMO AFECTA AL RESTO DE OPERACIONES

UNITARIAS

(120)

Mine to Mill

Objetivo fundamental de cualquier negocio es maximizar el retorno de la inversión

• La voladura es más eficiente ($) para romper rocas que la molienda.

(121)

Mine to Mill

• Optimizar la voladura en la mina antes de pensar en el molino

• Simuladores diseño de voladuras.

• Tamaño de partícula del mineral en carguío y transporte

• Equipo de mejora continua geólogos, P&V,

mineros y metalúrgicos en la cadena de valor de la minería

Tj. 7228

121

(122)

Mine to Mill

• Mina y chancado – molienda son gestionados por diferentes centros de costos. por tanto, P&V no puede trabajar aislado de las demás áreas y mucho menos de COSTOS.

(123)

Mine to Mill

• Influencia de la fragmentación en los costos unitarios

123

(124)

Mine to Mill

• Minimizar del costo de la perforación y voladura sin considerar el impacto en los procesos

posteriores no es óptima

• El costo de algunos sub-procesos podría necesitar incrementar para reducir el costo global para mejorar EBITDA

(125)

Mine to Mill

Objetivo fundamental de cualquier negocio es maximizar el retorno de la inversión

• La energía más barata para arrancar y fragmentar los minerales son los explosivos.

• El mineral o desmonte bien fragmentada significa mejores operaciones: menores tiempos de carga, transporte, mejor utilización de excavadora o pala (penetración más rápida en la pila), menores costos de operación, menores costos de mantenimiento en maquinaria

carguío y transporte

• El mineral o desmonte mejor fragmentado, significa menores costos de trituración y molienda en energía, aceros, chaquetas.

• Los bloques medianos de material fragmentado con explosivos presentan una resistencia estructural interna inferior a bloques de igual tamaño no arrancados por voladura (menor resistente por presentar microfracturas)

125

(126)

Mine to Mill

Organizaciones que no se adapten rápidamente a los cambios tecnológicos, candidatos a fracasar

(127)

Mine to Mill

Organizaciones que no se adapten rápidamente a los cambios tecnológicos, candidatos a fracasar

127