PERÚ
FACULTAD DE INGENIERÍA DE MINAS
TESIS
PRESENTADA POR:
BACH. JOSUE QUEVIN PANDURO HUAMÁN
PARA OPTAR EL TITULO PROFESIONAL DE:
INGENIERO DE MINAS
HUANCAYO – PERÚ 2021
“SIMULACIÓN E IMPLEMENTACIÓN DE MALLAS DE PERFORACIÓN Y VOLADURA PARA MEJORAR
INDICADORES – UNIDAD ORCOPAMPA –
COMPAÑÍA DE MINAS BUENAVENTURA - 2021”
2.10 p.m.
Av. Mariscal Castilla Nº 3909 – 4089 . Pab. E. Oficina 109 C – Ciudad Universitaria – El Tambo – Huancayo – Cel. 964649011
ACTA DE SUSTENTACIÓN VIRTUAL DE TESIS
Nº 016-2022-DFAIM/UNCP
En el Auditorio de la Facultad de Ingeniería de Minas de la UNCP a los cuatro días del mes de mayo del año dos mil veintidós, con la presencia de los miembros del Jurado integrado por:
PRESIDENTE Dr. ELI TEOBALDO CARO MEZA
SECRETARIO DOCENTE Dr. HÉCTOR ARTURO LÓPEZ DÁVILA
JURADO Dr. VÍCTOR ALEJANDRO AMES LARA
JURADO Dr. RAÚL JESÚS BALDEÓN RETAMOZO
JURADO Dr. VÍCTOR LÓPEZ GUTIÉRREZ
Siendo las 1:00 p.m. se dio inicio al Acto de Sustentación de Tesis Virtual del Bachiller:
JOSUE QUEVIN PANDURO HUAMAN
El Secretario Docente dio lectura a la Resolución de Decano Nº 016-2022-DFAIM- UNCP, luego el sustentante procedió a exponer su TESIS titulada: “SIMULACIÓN E IMPLEMENTACIÓN DE MALLAS DE PERFORACIÓN Y VOLADURA PARA MEJORAR INDICADORES – UNIDAD ORCOPAMPA – COMPAÑIA DE MINAS BUENAVENTURA - 2021”. Culminada la exposición, los señores vocales del Jurado procedieron a efectuar las observaciones y preguntas respectivas. Una vez terminada la evaluación, se invitó al sustentante y público en general a abandonar el Auditorio, para la deliberación del caso, pasándose luego a la votación nominal, de la cual se obtuvo el siguiente resultado:
__________________________________________
El Secretario Docente invitó a pasar al Auditorio al interesado para dar a conocer el resultado final, que fue anunciado por el Presidente.
Se dio por terminado el Acto de Sustentación Virtual a las ___________________ del mismo día, firmando a continuación los miembros del Jurado.
Dr. ELÍ TEOBALDO CARO MEZA Presidente
Dr. HÉCTOR ARTURO LÓPEZ DÁVILA Secretario Docente
Dr. VÍCTOR ALEJANDRO AMES LARA
Jurado
Dr. RAÚL JESÚS BALDEÓN RETAMOZO
Jurado
Dr. VÍCTOR LÓPEZ GUTIÉRREZ Jurado
ETCM/mas.
APROBADO POR UNANIMIDAD
ASESOR:
DR. VÍCTOR ALEJANDRO AMES LARA
DEDICATORIA
A mis padres que son invalorables y por ayudarme a lograr el objetivo de ser buen profesional.
AGRADECIMIENTO
Agradezco mis papás Edén y Florinda. Sus consejos y sacrificios dieron resultado a este logro. A Obed por ser por ser más que un hermano ejemplar. A mis abuelos Herminio y Hermelinda por sus oraciones de cada día, siempre encomendándome en las manos de Dios.
Le agradezco al Dr. Víctor Ames Lara Víctor catedrático de la FAIM-UNCP, por compartir los grandes conocimientos y que fueron de gran importancia para la culminación de la investigación.
INDICE GENERAL
Página
DEDICATORIA i
AGRADECIMIENTO ii
ÍNDICE GENERAL iii
ÍNDICE DE TABLAS vii
ÍNDICE DE FIGURAS viii
RESUMEN x
ABSTRACT xi
INTRODUCCIÓN 12
CAPÍTULO I
PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA
1.1 Fundamentación del problema 14
1.2 Formulación del problema 15
1.2.1. Problema general 15
1.2.2. Problemas específicos 15
1.3 Objetivos de la investigación 16
1.3.1. Objetivo general 16
1.3.2. Objetivos específicos 16
1.4 Justificación e importancia del proyecto 16
1.5 Limitaciones de la investigación 17
CAPÍTULO II MARCO TEÓRICO
2.1 Antecedentes del estudio 18
2.2 Bases teóricas 19
2.2.1. Simulación 19
2.2.1.1. Simulación computacional 19
2.2.1.2. Partes de un sistema 20
2.2.1.3. Modelos determinísticos y modelos estocásticos 21
2.2.2.3.1. Modelo Determinístico 21
2.2.2.3.2. Modelo Estocástico 21
2.2.2. Indicadores 22
2.2.2.1. Indicadores en un proceso 22
2.2.2.2. Concepto de indicador 22
2.2.2.3. Tipos de indicadores 22
2.2.2.4. Recolección de información 23
2.2.2.4. Tratamiento de las desviaciones 24
2.2.3. Unidad Orcopampa 24
2.2.3.1. Ubicación de la Unidad Minera 24
2.2.3.2. Vías de acceso 25
2.2.3.3. Topografía y fisiografía 26
2.2.3.4. Geología Local 26
2.2.3.5. Labores mineras en general 27
2.3 Definiciones 33
2.4 Hipótesis 34
2.4.1. Hipótesis general 34
2.4.2. Hipótesis específicas 34
2.5 Variables 34
2.6 Operacionalización de las variables 35
CAPÍTULO III
METODOLOGÍA DE LA INVESTIGACIÓN
3.1 Método de Investigación 36
3.2 Tipo y nivel de investigación 36
3.2.1. Tipo 36
3.2.2. Nivel 36
3.3 Diseño de investigación 37
3.4 Población y Muestra 37
3.4.1. Población 37
3.4.2. Muestra 37
3.5 Instrumentos de recolección de datos 37
3.6 Procedimiento de recolección de datos 38
3.7 Técnicas de Procesamiento de datos 38
CAPÍTULO IV
RESULTADOS Y DISCUSIÓN
4.1 Presentación de datos 39
4.1.1. Simulación Tajeo 240 Nivel 3390 39
4.1.2. Simulación Rampa 690 - Nivel 3690 42
4.1.3. Simulación Bp 916 E - Nivel 3340 44
4.2 Análisis de datos 49
4.2.1. Implementación de malla de perforación y voladura 49
4.2.1.1. Tajeo 240 - Nivel 3390 50
4.2.1.2. Rampa 690 - Nivel 3690 51
4..2.1.3. Bp 916 E - Nivel 3340 52
4.2.2. Análisis técnico de la fragmentación 54
4.2.2.1. Tajeo 240 - Nivel 3390 54
4.2.2.2. Rampa 690 - Nivel 3690 56
4.2.2.3. Bp 916 E - Nivel 3340 57
4.3 Prueba de hipótesis 58
4.3.1. Hipótesis general 58
4.3.2. Hipótesis específicas 63
4.4 Discusión de resultados 65
CONCLUSIONES RECOMENDACIONES
REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS ANEXOS
ÍNDICE DE TABLAS
Página
Tabla 1. Indicadores con 18 y 16 taladros cargados en Tajo 240. 50 Tabla 2. Indicadores de 41 taladros. Sección 4.5m x 4.5m
en Rampa 690 - Nivel 3690. 51
Tabla 3. Indicadores de perforación y voladura con 40 taladros,
Bp 916 E - Nivel 3340. 53
Tabla 4. Indicadores de perforación y voladura con 36 taladros,
Bp 916 E - Nivel 3340. 54
Tabla 5. Resultados de los espaciamientos de los taladros en hastiales y
corona del tajo. 59
Tabla 6. Resultados de los espaciamientos de los taladros en hastiales y
corona de los frentes. 59
Tabla 7. Resultados de voladuras en el Tajeo 240. 61
Tabla 8. Resultados de voladuras los frentes. 62
Tabla 9. Resumen Factores de avance, carga y potencia. 63
Tabla 10. Resumen del análisis granulométrico. 64
ÍNDICE DE FIGURAS
Página
Figura 1. Plano general Unidad Orcopampa. 26
Figura 2. Plano geológico. 27
Figura 3. Sección típica - Rampa de Acceso - 4.00 x 3.50. 28 Figura 4. Sección Típica By-Passes, Cruceros, Galerías, Ventanas,
Sección 3.5 m x 3.5 m. 29
Figura 51. Estándar de labor convencional - Sección 3.0m x 3.0m. 30 Figura 6. Vista isométrica de un proyecto de tajo. 32
Figura 7. Diseño de la detonación Tajeo 240. 39
Figura 8. Simulación de la detonación Tajeo 240. 40 Figura 9. Análisis del daño causado por la influencia del disparo en las cajas
y en la corona Tajeo 240. 40
Figura 10. Análisis del daño causado en los hastiales de la labor Tajeo 240. 41 Figura 11. Análisis del daño causado en la corona de la labor Tajeo 240. 41 Figura 12. Diseño y la simulación de la detonación Rampa 690 - Nivel 3690. 42 Figura 13. Análisis basado en interacción de la energía entregada del explosivo
hacia la roca (MJ/Tn), Rampa 690 - Nivel 3690. 43
Figura 14. Análisis del daño causado por la influencia del disparo
en los hastiales de Rampa 690 - Nivel 3690. 43
Figura 15. Análisis del daño causado por la influencia del disparo
en la corona de la Rampa 690 - Nivel 3690. 44
Figura 16. Diseño y la simulación de la detonación Bp 916 E - Nivel 3340,
40 taladros. 45
Figura 17. Análisis basado en interacción de la energía entregada del explosivo hacia la roca (MJ/Tn), Bp 916 E - Nivel 3340, 40 taladros. 45 Figura 18. Análisis del daño causado por la influencia del disparo
en los hastiales de Bp 916 E - Nivel 3340, 40 taladros. 46
Figura 19. Análisis del daño causado por la influencia del disparo
en la corona de Bp 916 E - Nivel 3340, 40 taladros. 46 Figura 20. Diseño y la simulación de la detonación Bp 916 E - Nivel 3340,
36 taladros. 47
Figura 21. Análisis basado en interacción de la energía entregada del explosivo hacia la roca (MJ/Tn), Bp 916 E - Nivel 3340, 36 taladros. 48 Figura 22. Análisis del daño causado por la influencia del disparo
en los hastiales de Bp 916 E - Nivel 3340, 36 taladros. 48 Figura 23. Análisis del daño causado por la influencia del disparo
en la corona de Bp 916 E - Nivel 3340, 36 taladros. 49
Figura 24. Tajeo 240. Taladros cargados 16. 50
Figura 25. Malla estándar y perforación en Rampa 690 - Nivel 3690. 51 Figura 26. Malla estándar inicial, 40 taladros, Bp 916 E - Nivel 3340. 52 Figura 27. Malla estándar propuesta, 36 taladros, Bp 916 E - Nivel 3340. 52 Figura 28. Frente perforado con la nueva malla de perforación en el Bypass 916 W. 53 Figura 29. Curva de análisis granulométrico Tajeo 240 - Nivel 3390 (1). 55 Figura 30. Curva de análisis granulométrico Tajeo 240 - Nivel 3390 (2). 55 Figura 31. Curva de análisis granulométrico Rampa 690 - Nivel 3690 (1). 56 Figura 32. Curva de análisis granulométrico Rampa 690 - Nivel 3690 (2). 56 Figura 33. Curva de análisis granulométrico Bp 916 E - Nivel 3340 (1). 57 Figura 34. Curva de análisis granulométrico Bp 916 E - Nivel 3340 (2). 58 Figura 35. Espaciamiento de los hastiales en los frentes. 59 Figura 36. Espaciamiento de los taladros de la corona en los frentes. 60 Figura 37. Indicadores de perforación y voladura del Tajeo 240. 62
RESUMEN
En perforación y voladura es común la preocupación de la mejora de los indicadores de los mismos. Muchas veces se realiza la mejora con trabajos en labores piloto en las que se usa las pruebas de ensayo y error, pero en ciertos casos es importante el uso de técnicas modernas.
Tal es el caso en el que en la Unidad Minera Orcopampa se planteó realizar un trabajo de investigación a partir del problema ¿Cómo la simulación e implementación de las mallas de perforación y voladura influyen en la mejora de indicadores en la Unidad Orcopampa de la Compañía de Minas Buenaventura - 2021? El trabajo de investigación realizado se hizo con el método científico, haciendo uso de conocimiento de los modelos de simulación, es decir una investigación aplicada, de nivel descriptivo-explicativo, con un diseño descriptivo comparativo. Como población se tomó en cuenta las labores de avances y explotación de la Zona Nazareno y como muestra se tomó en cuenta el Tajo 240, Nivel 3390; Rampa 690 - Nivel 3690; y Bp 916 E - Nivel 3340. Como línea base se ha establecido que hay un excesivo consumo de explosivo porque el factor de potencia era de 0,42 kg/TM, con 18 taladros y en los avances hasta de 2,36 kg/m3, con 40 taladros. Realizado la implementación de la simulación se ha determinado que el espaciamiento en los hastiales debe ser un promedio de 0,20 m, el cual es un valor menor que lo calculado, esto reducirá la sobrerotura en el perímetro de la labor, igual que en la corona debe ser 0,16 m. En la implementación de la nueva malla de perforación y voladura en el Tajo 240 del Nivel 3390 se ha reducido el factor de carga en 15%, en el mismo valor los factores de potencia y avance en 14%. Y en la fragmentación en el Tajo 240, el tamaño medio es 6,455”, menor al P80 requerido de 8”; es decir 19% menos.
Palabras clave: Simulación, implementación, factor de avance, factor de carga.
ABSTRACT
In drilling and blasting, the concern of improving the indicators of the same is common.
Many times, the improvement is made with work in pilot work in which trial and error tests are used, but in certain cases the use of modern techniques is important. Such is the case in which in the Orcopampa Mining Unit it was proposed to carry out a research work based on the problem How do the simulation and implementation of the drilling and blasting meshes influence the improvement of indicators in the Orcopampa Unit of the Buenaventura Mining Company - 2021? This work carried out was done with scientific method, making use of knowledge of simulation models, that is, an applied research, of descriptive-explanatory level, with a comparative descriptive design. As a population, the work of advances and exploitation of the Nazarene Zone was taken into account and as a sample the Tagus 240, Level 3390 was taken into account; Ramp 690 - Level 3690; and Bp 916 E - Level 3340. As a baseline it has been established that there is an excessive consumption of explosive because the power factor was 0,42 kg/MT, with 18 drills and in the advances up to 2.36 kg/m3, with 40 drills. Once the implementation of the simulation has been determined that the spacing in the gable should be an average of 0.20 m, which is a lower value than calculated, this will reduce the overbreak in the perimeter of the work, just as in the crown should be 0.16 m. In the implementation of the new drilling mesh in Tajeo 240 of Level 3390, the load factor has been reduced by 15%, by the same value the power factor and the advance factor by 14%., And in the fragmentation at Tajeo 240, the average size is 6,455", less than the required P80 of 8"; that is 19% less.
Keywords: Simulation, implementation, advance factor, load factor.
INTRODUCCIÓN
La tendencia en la industria minera es el uso de la tecnología moderna usada en otras industrias, pero que con creatividad y capacitación constante se puede usar en las diferentes etapas de la actividad minera en nuestro país especialmente.
Antes se usaban los modelos geológicos, los modelos geomecánicos y los modelos matemáticos especialmente para la solución de problemas geológicos, geomecánicos e inclusive para la aplicación de la geotécnia, pero como se pude observar en las actividades de análisis de la masa rocosa.
Estos modelos han dado paso a modelos computacionales que permiten realizar análisis ya no solamente del comportamiento de la masa rocosa en el diseño de las labores mineras de carácter superficial y subterránea, sino que ahora se puede realizar simulaciones en la P&V de las rocas interrelacionadas con la respuesta de las masas rocas a la acción de la energía de los explosivos.
A la fecha existen softwares que permiten diseñar las plantillas de perforación en base a la simulación de los halos de energía que pueden producir las mezclas explosivas, y dimensionar el burden y el espaciamiento de los taladros en dichas mallas estableciendo los radios críticos, principalmente en la corona y los hastiales de las labores, de modo que se puede reducir la sobrerotura y mejorar la estabilidad de las labores después de cada disparo.
De igual manera se cuenta con softwares que puede analizar la granulometría de cada disparo en base a las fotografías que se toman a la pila de escombros, dándonos
resultados que pueden ser mejorados en caso de que se sobre pase el P80 máximo establecido, principalmente, en los tajos de explotación y reduciendo el consumo de energía en la molienda, en la preparación mecánica del mineral.
Por lo tanto, en nuestro trabajo de investigación hacemos la presentación de los resultados positivos de la simulación e implementación de las plantillas de perforación y voladura realizadas en la Unidad Minera Orcopampa.
El informe final de la Investigación contiene. Capítulo I: Planteamiento del problema; Capítulo II: Marco teórico; Capítulo III: Metodología de la investigación, y Capítulo IV: Resultados y discusión.
CAPÍTULO I
PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA 1.1 Fundamentación del problema
La tecnología en minería no se detiene, va de la mano con los avances en otras ciencias y/o hace uso de los adelantos en otras ramas. En realidad, se basa en la filosofía de la tecnología creada por los ingenieros preocupados de la influencia de la ingeniería en la sociedad. En lo que respecta a las operaciones de perforación y voladura se toma en serio dichos adelantos científicos.
En la Compañía de Minas Buenaventura se ha realizado un seguimiento de los trabajos realizados en las operaciones de perforación primeramente y luego en los resultados de las voladuras, en la Unidad de Orcopampa. Dichos seguimientos y el análisis se han realizado de manera integral en los tajeos breasting y frentes de avance, inclusive con el apoyo de terceros especializados en dichas operaciones.
Los trabajos de identificación de los inconvenientes realizados en perforación y voladura fueron en las labores siguientes: TJ 240, los factores de potencia son en promedio 0,42 Kg/TM, con 18 taladros, en la RP 690 el factor de carga es hasta de 2,36 Kg/m3, con 40 taladros y en el BP 916 E la sobre rotura es del 18%, Los factores de potencia y factor de carga altas son los responsables que haya la existencia de sobre roturas en las coronas y hastiales de las labores que llegan hasta el 15%, sobrepasando excesivamente el 5% establecido como máximo en el
programa de minado. El tipo de roca, predominante, según la clasificación de Bieniawski es el de calidad regular, es decir con RMR de 41 a 60, tal como se puede observar en el Anexo 5.
Sabiendo de la existencia de softwares para el diseño de la malla de perforación y voladura, así como la simulación del trabajo de la energía explosiva que afectan los resultados de la voladura, antes de la operación en el campo, se ha decidido realizar un trabajo de investigación para que en estas operaciones unitarias los objetivos sean disminuir el consumo de explosivo, minimizar el daño en el macizo rocoso por el impacto de las vibraciones resultantes de las voladuras, etc., en base a las simulaciones y la posterior implementación en el campo del diseño propuesto y la evaluación correspondiente.
1.2 Formulación del problema 1.2.1. Problema general
¿Cómo la simulación e implementación de las mallas de perforación y voladura influyen en la mejora de indicadores en la Unidad Orcopampa de la Compañía de Minas Buenaventura - 2021?
1.2.2. Problemas específicos
a) ¿De qué forma la simulación e implementación de las mallas de perforación y voladura influyen en la mejora del factor de carga y el factor de avance en la Unidad Orcopampa de la Compañía de Minas Buenaventura - 2021?
b) ¿En cuánto la simulación e implementación de las mallas de perforación y voladura influyen en la fragmentación en la Unidad Orcopampa de la Compañía de Minas Buenaventura - 2021?
1.3 Objetivos de la investigación 1.3.1. Objetivo general
Determinar cómo la simulación e implementación de las mallas de perforación y voladura influyen en la mejora de indicadores en la Unidad Orcopampa de la Compañía de Minas Buenaventura.
1.3.2. Objetivos específicos
a) Establecer de qué forma la simulación e implementación de las mallas de perforación y voladura influyen en la mejora del factor de carga y el factor de avance en la Unidad Orcopampa de la Compañía de Minas Buenaventura.
b) Determinar en cuánto la simulación e implementación de las mallas de perforación y voladura influyen en la fragmentación en la Unidad Orcopampa de la Compañía de Minas Buenaventura.
1.4 Justificación e importancia del proyecto
Respecto al porqué de la realización de trabajo de investigación es debido a que el consumo de explosivos, en tajeos y labores de avance es alto por tener factores de carga y avance grandes. los cuales incrementan los costos de voladura;
adicionalmente se tiene la sobre fragmentación en las coronas y hastiales de las labores.
La importancia está dada porque permitió utilizar todos los conocimientos modernos del uso de los softwares, para que posteriormente se realice la simulación de las voladuras y anticipar los posibles efectos; mediante los análisis de la influencia de los halos de energía. Seguidamente se realizaron los ensayos y la
estandarización de los indicadores, de modo que los encargados de la perforación y voladura apliquen los indicadores en la Unidad Orcopampa. Los resultados también pueden ser usados en minas aledañas con características similares.
1.5 Limitaciones de la investigación
Respecto al tiempo, la investigación se realizó desde el mes de marzo del 2021 al mes de junio del mismo año.
El trabajo de investigación se desarrolló en la Unidad Orcopampa, ubicada en la provincia de Castilla, región Arequipa.
La investigación fue realizada por el tesista para obtener el título de Ingeniero de Minas.
CAPÍTULO II MARCO TEÓRICO 2.1 Antecedentes del estudio
Choque, E. (2017), en la Tesis para Título Profesional en la Universidad del Altiplano “Diseño de perforación y voladura por el método Roger Holmberg para reducir las incidencias de voladuras deficientes en Cía Minera Ares S.A.C. – U.O.
Arcata” se señala que: “Se diseñó mallas de perforación y voladura con el postulado de Roger Holmberg modificado se redujo de: 61 de voladuras deficientes a: 4 y se mejoró los avances lineales de:2.33 m/disparo a 2.97, con longitud de perforación de 3.20 metros” (p. 11).
López, E. (2018), en la Tesis para Título Profesional, en Universidad Nacional de Trujillo, “Modelamiento predictivo aplicado al diseño de perforación y voladura en túneles para incrementar la rentabilidad” se resume que: “Un software no resuelve un problema de entrada de datos; importante es la calidad de los datos y obtener resultados veraces. En este caso se obtuvo un ahorro del 8% hasta el punto analizado sobre la operación global” (p. 6).
Silva, C. (2017), en la Tesis para título profesional, en Universidad Nacional de Trujillo, “Mejoramiento de los indicadores de perforación y voladura mediante la aplicación de tecnología de diseño laser en el marcado de las mallas y voladura
controlada en los frentes de avance de la mina Consuelo – Unidad de Producción Marañón de la Compañía Minera Poderosa S.A.”, concluye que: “Se disminuyó el tiempo de marcado de malla con el equipo laser CAT, así como la sobrerotura, realizando voladura controlada y menor granulometría. Se aumentó el índice de productividad en m/tarea, gracias a un buen marcado de las mallas” (p. 63).
2.2 Bases teóricas 2.2.1. Simulación
2.2.1.1. Simulación computacional
Tiene como base el uso de técnicas matemáticas, utilizadas en computadoras, para imitar o simular cada tipo de operación o proceso que ocurre en la realidad.
Pegden (1990) dice: “la simulación es un proceso de proyectar un modelo computacional de un sistema real y conducir experimentos con este modelo con el propósito de entender su comportamiento y evaluar estrategias para su operación”.
Por lo tanto, la simulación persigue:
a) Describir detalladamente el comportamiento de un sistema real;
b) Construir las teorías y las hipótesis teniendo en cuenta las observaciones realizadas en la realidad;
c) Utilizar el modelo de simulación para anticipar el comportamiento en la aplicación futura de modelo que puede considerar cambios en el sistema.
Schriber (1974), en “Simulation Using GPSS” la simulación es “el modelo debe imitar las respuestas del sistema real en una sucesión de eventos a lo largo del tiempo” (s.p.)
Law & Lamp Kelton, (s.f.), dice: “la simulación es una técnica que utiliza computadores para imitar las operaciones de varios tipos de procesos y facilidades del mundo real” (s.p.)
Banks (s.f.), señala: “la simulación es la imitación de la operación de un proceso o sistema del mundo real a lo largo del tiempo” (s.p.).
Kelton, Sadowski & amp (s.f.), dicen “la simulación es proceso de proyectar y crear un modelo de un sistema real o propuesto, para conducir experimentos numéricos para una comprensión de su comportamiento, en una serie de condiciones”
(s.p.).
2.2.1.2. Partes de un sistema
Es importante la definición de términos para la comprensión y análisis de las partes de un sistema:
Variables: se dice de los valores globales del sistema que deben estar de manera visible en todo momento y en cualquiera de los puntos del modelo simulado. Definen el todo y no características particulares.
Variables de estado: reportan información en el momento deseado.
Entidad: es aquel objeto de principal importancia en el sistema simulado. Se puede decir del objeto que transita en el sistema interactuando con los diferentes recursos.
a) Atributo: propiedad de la entidad, o sea, la característica intrínseca que define a ella.
b) Recurso: aquellos objetos que no se “mueven” en el interior del sistema y son utilizados por las entidades. Pueden ser máquinas, puestos de trabajo, medios de transporte, personas, entre otras, que participan del proceso.
c) Procesos: son aquellas las acciones ejecutadas o realizadas en las entidades en el transcurso de la simulación.
2.2.1.3. Modelos determinísticos y modelos estocásticos 2.2.2.3.1. Modelo Determinístico
Es aquel modelo de simulación que no contiene en el modelo ninguna variable aleatoria o no probabilística, para entender mejor, para un determinado conjunto conocido de datos de entrada o input, solo habrá un solo y único conjunto de resultados de salida o output.
2.2.2.3.2. Modelo Estocástico
El modelo tiene como característica el uso de una o más variables aleatorias o probabilísticas como entrada, lo que lleva también a salidas aleatorias o probabilísticas.
Este modelo de simulación es frecuentemente usado cuando se considera por lo menos que una de las características operacionales del modelo está dada por una función de probabilidad. Por tal motivo se le denomina también en algunos casos o autores como modelo probabilístico
2.2.2. Indicadores
2.2.2.1. Indicadores en un proceso
Falconi (2004), “un proceso se controla a través de sus efectos por lo cual se define cómo medirlos. Un proceso se controla mediante indicadores, permiten identificación de problemas, acciones de corrección inmediatas e identificación de oportunidades de mejora basados en los resultados” (s.p.).
2.2.2.2. Concepto de indicador
Falconí, (2004) dice “los indicadores o ítems de control de un proceso son índices numéricos establecidos sobre los efectos de cada proceso para medir su calidad total. Mientras que los ítems de verificación son índices numéricos para principales causas que afectan los primeros” (s.p.).
2.2.2.3. Tipos de indicadores
Mariño, (2001), en el artículo “Gerencia de procesos” señala que: “los indicadores son indicadores de eficacia o eficiencia. El
indicador de resultado o eficacia mide el logro de los resultados propuestos. El indicador de proceso o eficiencia mide el rendimiento de los recursos utilizados en las actividades ejecutadas del proceso” (s.p.).
En la calidad total los parámetros de control son realizados para evaluar y realizar el seguimiento teniendo como fundamento a las dimensiones de la calidad total que son:
a) calidad, b) costo, c) entrega, d) seguridad, e) moral, y
f) medio ambiente.
2.2.2.4. Recolección de información
Mariño, (2001), indica que “la medición basada en los indicadores se realiza teniendo como elemento fundamental la recolección de información. En dicha recolección se debe considerar:
a) ¿Que se desea medir?
b) ¿Qué datos existen actualmente, con qué frecuencia se obtienen, están disponibles?
c) ¿Qué tipo de datos se tomarán, variables o atributos?
d) ¿Quién debe recolectar los datos?
e) ¿Cómo se obtendrán?
f) ¿Con que periodicidad?
g) ¿Cuántos datos se requieren para el análisis del proceso?
h) ¿Qué tan rápido desea detectar cambios en el proceso?
i) ¿Cuál es el costo de obtener los datos?
j) ¿Cómo se analizarán los datos?
k) ¿El análisis es manual o a través de software?
l) ¿Necesitan las personas que operan el proceso entrenamiento en recolección de datos y su análisis?
m) ¿Qué medidores se utilizan actualmente, son los apropiados?”
(s.p.).
2.2.2.4. Tratamiento de las desviaciones
Teniendo claro e implementado el sistema de información que alimente los indicadores, se procede a analizar las causas principales que afectan la operación y generan desviaciones. El análisis de las desviaciones se realiza mediante la utilización de herramientas como diagramas de Pareto y de causa-efecto.
2.2.3. Unidad Orcopampa
2.2.3.1. Ubicación de la Unidad Minera
Orcopampa se ubica en la provincia de Castilla, departamento y región de Arequipa. De acuerdo al Instituto Nacional de Estadística e Informática, tiene una extensión superficial de 75 150 Km.2.
Los datos geográficos básicos de Orcopampa se indican a continuación:
• Longitud 76° 36’ Oeste
• Latitud 15° 10’ Sur
• Altitud promedio 3,800 m.s.n.m.
• Temperatura promedio 13 °C máxima
• Temperatura mínima - 2 °C mínimo
• Precipitación promedio mensual 520 mm
2.2.3.2. Vías de acceso
Las principales formas de llegar a Orcopampa son por vía terrestre y vía aérea. Por vía terrestre, se tienen dos rutas principales; la primera, une Arequipa – Aplao – Orcopampa; y la segunda, Arequipa – Cailloma – Orcopampa. En ambos casos el tiempo de viaje varia de 8 a 10 horas en vehículos livianos y de diez a doce horas en vehículos de servicio público.
El acceso por vía aérea corresponde a un servicio privado, contratado por la Compañía de Minas Buenaventura S.A.A., que hace uso de estos servicios de transporte en función de sus requerimientos empresariales. Por la ubicación y condiciones del campo de aterrizaje, sólo ingresan avionetas con capacidad de hasta 7 personas, con un tiempo de vuelo Lima – Orcopampa de aproximadamente 2 horas, según las condiciones del tiempo.
Figura 1. Plano general Unidad Orcopampa.
2.2.3.3. Topografía y fisiografía
El área asociada a las minas Chipmo y Calera consiste en cumbres escarpadas, sectores interfluviales y zonas de valles bajos que conforman un complejo sistema de cuencas de drenaje y subcuencas. Las cotas van de aproximadamente 3790 a 4500 m.s.n.m. y las menores cotas se encuentran en el valle del Río Chilcaymarca.
2.2.3.4. Geología Local
El área aurífera de Chipmo se encuentra ubicada entre la quebrada Ocoruro y el río Chilcaymarca, a unos 5 kilómetros al lado oeste de la zona argentífera de Orcopampa (vetas Calera, Manto, Santiago, etc.).
En el Norte están localizados los Tufos riolíticos donde se encuentran emplazadas las vetas San José 1 y San José 2.
Figura 2. Plano geológico.
2.2.3.5. Labores mineras en general
A continuación, se dará una breve descripción de las labores mineras más comunes dentro de la UEA Orcopampa.
Rampas
Las rampas típicas tienen una sección de 4.0 m x 3.5 m con una gradiente de aproximadamente 12 %. El objetivo de las rampas es brindar acceso a las labores mineras desde superficie o establecer la conexión entre los distintos niveles, además cuenta con cámaras de acumulación y cámaras de volteo. Según el
Artículo 293 inciso h) del Reglamento de Seguridad y Salud Ocupacional en Minería, se establece refugios a distancias no mayores a 50 m con las dimensiones mínimas de 1.00 m x 1.00 m x 1.80 m (A x P x A); en curvas las distancias no son mayores a 30 m.
Figura 3. Sección típica - Rampa de Acceso - 4.00 x 3.50
By-Pass
Los By-Pass son excavaciones con secciones de 3.5 m x 3.5 m que son desarrollados a una cierta distancia mínima en paralelo al rumbo del cuerpo mineralizado. Dicha distancia mínima debe ser elaborado según los criterios geomecánicos establecidos.
Generalmente los By-Pass se extienden desde las rampas de manera paralela al rumbo del cuerpo mineralizado.
Ventanas
La conexión By-Pass – cuerpo mineralizado está constituido por las ventanas. Las ventanas son labores horizontales perpendiculares a los By-Pass con una sección de 3.5 m x 3.5 m.
Galerías
Las Galerías se desarrollan dentro del cuerpo mineralizado a manera paralela a los By-Pases y cuentan con una sección de 3.5 m x 3.5 m y una gradiente aproximada de 0.5 %.
Cruceros
Los cruceros interceptan el cuerpo mineralizado, es decir que son excavaciones horizontales perpendiculares al cuerpo mineralizado. Su principal función es servir como acceso para extraer el mineral roto que baja por las chimeneas ore-pass. Su sección es de 3.5 m x 3.5 m con una gradiente aproximada de 0.5
%. Además, existen los cruceros para chimeneas de ventilación, chimeneas ore-pass, chimeneas de servicio y relleno que se ejecutan tanto desde las rampas como desde los By-Pass. Su sección es de 3.5 m x 3.5 m con una gradiente promedia de 0.5 %.
Figura 4. Sección Típica By-Passes, Cruceros, Galerías, Ventanas, Sección 3.5 m x 3.5 m
Figura 51. Estándar de labor convencional - Sección 3.0m x 3.0m.
Draw Points
Los Draw Points se encuentran en cada nivel en la base de un tajo y conectan a una chimenea ore-pass. Tienen una sección de 3.5 m por 3.5 m.
Subniveles
Labores intermedias a los niveles que son entre los cuales se procede a realizar la voladura para romper el mineral del cuerpo mineralizado.
Chimeneas
En las líneas abajo se dará por conocer los distintos tipos de chimeneas dentro de la UEA Orcopampa.
Chimeneas de camino
Labores verticales de 1.5 m x 2.4 m de sección que nos sirven de acceso a los tajos. Están de doble compartimiento y en algunos casos están empotrados.
Chimeneas de relleno
Estas chimeneas sirven para el ingreso de Relleno Detrítico al tajo después de haber culminado la explotación. Están ubicado en la caja y tienen una sección de 2.1 m x 2.1 m.
Chimeneas de ventilación
Son labores verticales que nos sirven para la salida de aire viciado o para la entrada de aire fresco al tajo. Están ubicados en la caja techo y tienen una sección de 2.1 m x 2.1 m.
Aparte existen chimeneas integrales de secciones circulares variables, que interconectan diferentes niveles desde superficie o sólo en interior mina.
Chimeneas Ore Pass
Chimeneas de sección de 2.1 m x 2.1 m que se desarrollan dentro de la zona mineralizada (Overhand Cut and Fill) o en su cercanía (Cut and Fill Mecanizado, Taladros Largos).
Sirven para echar el mineral desde la zona de explotación hacía las tolvas metálicas que alimentan a los camiones de bajo perfil.
Chimeneas Raise Climber
Labores verticales de 2.1 m x 2.1 m de sección que según el diseño nos sirven principalmente para el ingreso de aire fresco o salida de aire viciado.
Chimeneas Raise Borer
Labores verticales de 2.1 m o 3.1 m de sección que según el diseño nos sirven principalmente para el ingreso de aire fresco o salida de aire viciado.
Chimeneas Slot (Taladros Largos – Bench and Fill)
Labores verticales y perpendiculares entre galerías o Subniveles, que nos sirven como cara libre en el momento de la voladura de explotación.
Figura 6. Vista isométrica de un proyecto de tajo.
Rampa By-Pass
Ventanas
Chimeneas Ore-Pass, Ventilación, Relleno
Eje cuerpo mineralizado
SN tendrán mismas dimensiones
2.3 Definiciones
Simulación: "Simulación es una técnica numérica para conducir experimentos en una computadora digital. Comprenden ciertos tipos de relaciones matemáticas y lógicas necesarias para describir el comportamiento y la estructura de sistemas complejos del mundo real a través de largos períodos" (Thomas T. Goldsmith Jr. y Estle Ray Mann)
Implementación: “Una implementación es la ejecución de una idea programada puede ser de una aplicación informática, un plan, un modelo científico, un diseño específico, estándar, algoritmo o política” (Anónimo. s.f. Implementación.
https://es.wikipedia.org/wiki/Implementación)
Malla de perforación y voladura: Plantilla de la distribución de los taladros con carga o mezcla explosiva; en esta distribución se tiene en cuenta las dimensiones del burden por espaciamiento. El burden es la distancia entre taladros de filas diferentes y el espaciamiento es la distancia entre los taladros de la misma fila; las distancias son en el momento de la voladura.
Mejora: Una mejora se refiere frente a una situación previa peor. Las mejoras pueden ser leves o relevantes, graduales o repentinas, y pasajeras o permanentes, pudiendo darse sobre objetos, sujetos individuales o grupos sociales o hechos naturales o sociales. La mejora se concibe como un concepto positivo.
Daño de la voladura: El daño asociado a la voladura es toda fragmentación de la roca, activación y/o generación de fracturas que degrade la calidad geotécnica del macizo rocoso y que afecta el rendimiento de las operaciones. Puede ser generado por un mal diseño de la voladura o una mala implementación del mismo.
Indicadores: “Los indicadores son unidades de medición que permiten evaluar el rendimiento de los procesos internos de una empresa, ya sea para medir la
rentabilidad, productividad, calidad de servicio, gestión del tiempo, entre otros”
(Falconí. 2004. s.p.)
Avance: Se dice de la cantidad lineal avanzada por cada disparo en voladura de labores horizontales en minería subterránea.
Sobrerotura: Es la fragmentación excesiva y no programada de la masa rocosa remanente después de una voladura en frentes o tajeos, principalmente en la corona y/o hastiales de las labores.
2.4 Hipótesis
2.4.1. Hipótesis general
La simulación e implementación de las mallas de perforación y voladura influyen positivamente en la mejora de indicadores en la Unidad Orcopampa de la Compañía de Minas Buenaventura.
2.4.2. Hipótesis específicas
a) La simulación e implementación de las mallas de perforación y voladura influyen positivamente en la mejora del factor de carga y el factor de avance en la Unidad Orcopampa de la Compañía de Minas Buenaventura.
b) La simulación e implementación de las mallas de perforación y voladura influyen positivamente en la fragmentación en la Unidad Orcopampa de la Compañía de Minas Buenaventura.
2.5 Variables
Variable X: Simulación e implementación Variable: Indicadores.
2.6 Operacionalización de las variables VARIABLES CONCEPTUALIZACIÓN
DE LA VARIABLE OPERACIONALIZACIÓN DE LA VARIABLE
DIMENSIONES INDICADORES Variable X:
Simulación e implementación
"Simulación es una técnica numérica para conducir experimentos en una computadora digital.
Comprenden ciertos tipos de relaciones matemáticas y lógicas necesarias para describir el comportamiento y la estructura de sistemas complejos del mundo real a través de largos períodos"
(Thomas T. Goldsmith Jr. y Estle Ray Mann).
Una implementación es la ejecución de una idea programada.
- Ideas - Modelos.
- Experimentos.
- Resultados
- Unidades.
- Unidades.
- Unidades.
- Unidades.
Variable Y:
Indicadores “Los indicadores son unidades de medición que permiten evaluar el
rendimiento de los procesos internos de una empresa, ya sea para medir la
rentabilidad, productividad, calidad de servicio, gestión del tiempo, entre otros”
(Falconí. 2004. s.p.).
- Factor de carga.
- Factor de avance.
- Kg/TM o Kg/m3.
- Kg/m.
CAPÍTULO III
METODOLOGÍA DE LA INVESTIGACIÓN
3.1 Método de Investigación
El método utilizado en el presente trabajo de investigación fue el método científico.
3.2 Tipo y nivel de investigación 3.2.1. Tipo
El tipo de investigación usado para el desarrollo de la investigación fue el del tipo aplicada. Porque se utilizará los conocimientos existentes en simulación e implementación de modelos, en este caso de mallas de perforación y voladura.
3.2.2. Nivel
El nivel de la investigación fue el descriptivo - explicativo. Porque describiremos las operaciones de perforación y voladura; además, explicaremos la relación causa efecto de las voladuras en la masa rocosa después del disparo
3.3 Diseño de investigación
Se usó el diseño descriptivo comparativo, cuyo esquema del diseño es el siguiente:
M O1
M O2
Donde:
M = Muestra.
O1 y O2 = Observaciones.
O1 =, ≠ O2
3.4 Población y Muestra 3.4.1. Población
Como población se consideró a las labores de preparación, desarrollo y tajos de la Zona Nazareno de la Unidad Orcopampa.
3.4.2. Muestra
Se consideró como muestra a las labores siguientes: TJ 420, RP 690, y BP 916 E..
3.5 Instrumentos de recolección de datos
Los instrumentos para la recolección de los datos de la investigación fueron formatos adecuados para tener en cuenta los indicadores de la perforación y la voladura antes y después de las mismas.
3.6 Procedimiento de recolección de datos
La toma de los datos se realizó mediante la observación directa programada y no programada, de acuerdo a las circunstancias que los ameriten.
3.7 Técnicas de Procesamiento de datos
Las técnicas de procesamiento de los datos fue las de la estadística descriptiva, principalmente.
CAPÍTULO IV
RESULTADOS Y DISCUSIÓN 4.1 Presentación de datos
En la presentación de los datos de la investigación tenemos en primer lugar los resultados de las simulaciones de la distribución de los halos de energía.
4.1.1. Simulación Tajeo 240 Nivel 3390
Se realizó la simulación de la distribución de energía en los disparos del tajeo 240.
Para este caso del TJ 240 en roca suave, con sección 2.5 x 2.0, usamos Emulex 65 % 1” x 8” y Semexsa 45 % 7/8” x “7 para la corona. Obtuvimos los resultados según el desempeño del explosivo.
Figura 7. Diseño de la detonación Tajeo 240.
Figura 8. Simulación de la detonación Tajeo 240.
Se realizó en análisis basado en la interacción de la energía entregada del explosivo hacia la roca (MJ/Tn) ya que como sabemos cada tipo de explosivo entrega una cierta cantidad de energía la cual interactúa con la masa rocosa provocando su rotura y desplazamiento.
Figura 9. Análisis del daño causado por la influencia del disparo en las cajas y en la corona Tajeo 240.
Figura 10. Análisis del daño causado en los hastiales de la labor Tajeo 240.
De la diferencia entre las coordenadas este obtenemos el daño en las cajas.
En las cajas del tajeo 240, cuyos taladros cargados con Emulex 65 % 1” x 8” en roca suave con densidad 2.2 Tn/m3, se ve claramente que su radio de influencia es de 0.12 m.
Figura 11. Análisis del daño causado en la corona de la labor Tajeo 240.
1.3593
-
1.2376 0.1217
En la corona, en los taladros cargados con Semexsa 45%, 7/8” x 7” en roca suave con densidad 2.2 Tn/m3, se ve claramente que su radio de influencia es de 0.17 m.
4.1.2. Simulación Rampa 690 - Nivel 3690
Se realizó la simulación de la distribución de energía en los disparos de la rampa 690, el disparo fue realizado con Emulnor 5000, 1 ¼” x 12”, Emulnor, 3000 1 ¼” x 12” y Semexsa 65%, 7/8” x 7” para la corona.
Para este caso de la RP 690 en roca media, con sección 4.5 x 4.5, usamos Emulnor 5000, 1 ¼” x 12” para el arranque, Emulnor 3000, 1 ¼” x 12”, para los taladros de producción y Semexsa 65 %, 7/8” x 7”, para la corona.
Figura 12. Diseño y la simulación de la detonación Rampa 690 - Nivel 3690.
2.06
-
1.89 0.17
Figura 13. Análisis basado en interacción de la energía entregada del explosivo hacia la roca (MJ/Tn), Rampa 690 - Nivel 3690.
Figura 14. Análisis del daño causado por la influencia del disparo en los hastiales de Rampa 690 - Nivel 3690.
De la diferencia entre las coordenadas este obtenemos el daño en los hastiales.
2.463
-
2.2249 0.2381
En los hastiales en la Rampa 690, taladros cargados con Emulnor 5000, 1 ¼” x 12”, Emulnor 3000, 1 ¼” x 12” en roca media con densidad 2.5 Tn/m3, se ve claramente que su radio de influencia es de 0.23 m.
Figura 15. Análisis del daño causado por la influencia del disparo en la corona de la Rampa 690 - Nivel 3690.
En la corona, en los taladros cargados con Semexsa 65%, 7/8” x 7” en roca media con densidad 2.5 Tn/m3, se ve que su radio de influencia es de 0.18 m.
4.1.3. Simulación Bp 916 E - Nivel 3340
Se realizó la simulación de la distribución de energía en los disparos del BP 916 E, en una malla de perforación con 40 taladros y con una malla de perforación de 36 taladros. Estos disparos fueron realizados con Emulnor 5000, 1 ¼” x 12”, Emulnor 3000, 1 ¼” x 12” y Semexsa 65%, 7/8” x 7” para la corona.
3.6809
-
3.4957 0.1852
A) Simulación del disparo con 40 taladros
Para este caso del BP 916 E en roca dura, con sección 3.5 x 4.0, usaremos Emulnor 5000, 1 ¼”x 12” para el arranque, Emulnor 3000, 1 ¼”
x 12” para los taladros de producción y Semexsa 65 %, 7/8” x 7” para la corona. Se resalta que esta simulación se realizó un frente de 40 taladros.
Figura 16. Diseño y la simulación de la detonación Bp 916 E - Nivel 3340, 40 taladros.
Figura 17. Análisis basado en interacción de la energía entregada del explosivo hacia la roca (MJ/Tn), Bp 916 E - Nivel 3340, 40 taladros.
Figura 18. Análisis del daño causado por la influencia del disparo en los hastiales de Bp 916 E - Nivel 3340, 40 taladros.
De la diferencia entre las coordenadas este obtenemos el daño en los hastiales.
En los hastiales en EL BP 916 E (40 taladros), taladros cargados con Emulnor 5000, 1 ¼” x 12”, Emulnor 3000, 1 ¼” x 12” en roca dura con densidad 2.9 Tn/m3, su radio de influencia es de 0.20 m.
Figura 19. Análisis del daño causado por la influencia del disparo en la corona de Bp 916 E - Nivel 3340, 40 taladros.
1.9668
-
1.7605 0.2063
En la corona, en los taladros cargados con Semexsa 65% 7/8” x 7” en roca media con densidad 2.9 Tn/m3, se ve su radio de influencia es de 0.17 m.
B) Simulación del disparo con 36 taladros
Para este caso del BP 916 E en roca dura, con sección 3.5 x 4.0, usaremos Emulnor 5000, 1 ¼” x 12” para el arranque, Emulnor 3000, 1 ¼” x 12” para los taladros de producción y Semexsa 65 % 7/8 x 7 para la corona. Se resalta que esta simulación fue realizada en el frente de 36 taladros.
Figura 20. Diseño y la simulación de la detonación Bp 916 E - Nivel 3340, 36 taladros.
3.166
-
2.9914 0.1746
Figura 21. Análisis basado en interacción de la energía entregada del explosivo hacia la roca (MJ/Tn), Bp 916 E - Nivel 3340, 36 taladros.
Figura 22. Análisis del daño causado por la influencia del disparo en los hastiales de Bp 916 E - Nivel 3340, 36 taladros.
De la diferencia entre las coordenadas este obtenemos el daño en los hastiales.
1.8831
-
1.7164 0.1667
En los hastiales en el BP 916 E (36 taladros), taladros cargados con Emulnor 5000, 1 ¼” x 12”, Emulnor 3000, 1 ¼” x 12” en roca media con densidad 2.9 Tn/m3, su radio de influencia es de 0.16 m.
Figura 23. Análisis del daño causado por la influencia del disparo en la corona de Bp 916 E - Nivel 3340, 36 taladros.
En la corona, en los taladros cargados con Semexsa 65%, 7/8” x 7” en roca dura con densidad 2.9 Tn/m3, el radio de influencia es de 0.13 m.
4.2 Análisis de datos
4.2.1. Distribución de la carga explosiva
Para el Análisis de los datos tenemos en cuenta la distribución de carga explosiva según malla de perforación estándar.
3.1371
-
3.0022 0.1349
4.2.1.1. Tajeo 240 - Nivel 3390
La malla de perforación inicial para una sección de 2.50 x 2.50 m es de 18 taladros, dicha malla se calculó con dinamita de 7/8” x 7”, por tal la cantidad de taladros mencionado. La misma cantidad de taladros se venía cargando con emulsión de 1” x 8”.
Por lo que se vio la necesidad de reducir taladros perforados
Figura 24. Tajeo 240. Taladros cargados 16.
A continuación, se muestra cuadro de indicadores con reducción de taladros:
Tabla 1.
Indicadores con 18 y 16 taladros cargados en Tajo 240.
4.2.1.2. Rampa 690 - Nivel 3690
La malla de perforación para una sección de 4.50 x 4.50 m es de 41 taladros, dicha malla se calculó con Emulnor 5000, de 1 ¼”
x 12”, Emulnor 3000 de 1 ¼” x 12” y Semexsa 65 % de 7/8” x 7”.
Figura 25. Malla estándar y perforación en Rampa 690 - Nivel 3690.
Tabla 2.
Indicadores de 41 taladros. Sección 4.5m x 4.5m en Rampa 690 - Nivel 3690.
4.2.1.3. Bp 916 E - Nivel 3340
La malla de perforación inicial para una sección de 3.50 x4.00 m era de 40 taladros, dicha malla se calculó con dinamita de 1 1/8” de diámetro, por ello es la cantidad de taladros mencionado.
A continuación, se muestra estándar de malla de perforación inicial vs malla propuesta y resumen de indicadores por labor:
Figura 26. Malla estándar inicial, 40 taladros, Bp 916 E - Nivel 3340.
Figura 27. Malla estándar propuesta, 36 taladros, Bp 916 E - Nivel 3340.
Tabla 3.
Indicadores de perforación y voladura con 40 taladros, Bp 916 E - Nivel 3340.
Figura 28. Frente perforado con la nueva malla de perforación en el Bypass 916 W.
Tabla 4.
Indicadores de perforación y voladura con 36 taladros, Bp 916 E - Nivel 3340.
4.2.2. Análisis técnico de la fragmentación
En la fragmentación de las rocas se tomó en cuenta para cada caso el análisis de dos fotografías por disparo
4.2.2.1. Tajeo 240 - Nivel 3390
Se analizó la fragmentación del Tajeo 240. A continuación, se tiene la primera foto analizada.
Figura 29. Curva de análisis granulométrico Tajeo 240 - Nivel 3390 (1).
El P80 de la primera foto es de 6,60 pulgadas, que es equivalente a 16 centímetros.
A continuación, se presenta la segunda foto analizada a través del apoyo del Software Split.
Figura 30. Curva de análisis granulométrico Tajeo 240 - Nivel 3390 (2).
El P80 de la foto es de 6.31 pulgadas que es equivalente a 16 centímetros.
4.2.2.2. Rampa 690 - Nivel 3690
Se tiene el análisis de la foto 1a través del Software Split.
Figura 31. Curva de análisis granulométrico Rampa 690 - Nivel 3690 (1).
El P80 de la foto es de 7,6 pulgadas que es equivalente a 20 centímetros.
A continuación, se presenta la segunda foto analizada.
Figura 32. Curva de análisis granulométrico Rampa 690 - Nivel 3690 (2).
El P80 de la foto es de 6.4 pulgadas que es equivalente a 16 centímetros.
4.2.2.3. Bp 916 E - Nivel 3340
Se analizó la fragmentación con la nueva malla implementada de 36 taladros.
A continuación, la primera foto analizada a través del Software Split.
Figura 33. Curva de análisis granulométrico Bp 916 E - Nivel 3340 (1).
El P80 de la foto es de 5.7 pulgadas que es equivalente a 13.3 centímetros.
En la siguiente la foto se tiene el análisis granulométrico correspondiente de otro disparo.
Figura 34. Curva de análisis granulométrico Bp 916 E - Nivel 3340 (2).
El P80 de la foto es de 7.57 pulgadas que es equivalente a 19 centímetros.
4.3 Prueba de hipótesis
Realizado la presentación de los datos y el análisis de los mismos pasmos a la demostración de las hipótesis del trabajo de investigación.
4.3.1. Hipótesis general
De acuerdo a las hipótesis planteadas en nuestra investigación y siendo de carácter descriptivo – explicativo tenemos la hipótesis general:
La simulación e implementación de las mallas de perforación y voladura influyen positivamente en la mejora de indicadores en la Unidad Orcopampa de la Compañía de Minas Buenaventura.
Simulación
La simulación se ha realizado con el software JK Simblast. Este software nos permite observar los halos de la energía del explosivo, que se traduce en el espaciamiento que debe existir entre los diferentes taladros de la malla, pero como en toda voladura lo más preocupante es la sobrerotura en los hastiales y la corona de la labor se ha realizado en análisis dando como resultados a los valores mostrados en las tablas siguientes:
Tabla 5.
Resultados de los espaciamientos de los taladros en hastiales y corona del tajo.
Tajeo 240
Hastiales 0,12
Corona 0,17
Tabla 6.
Resultados de los espaciamientos de los taladros en hastiales y corona de los frentes.
Espaciamiento Rampa 690 Bp 916 E
(40 taladros) Bp 916 E
(36 taladros) Promedio
Hastiales (m) 0,23 0,20 0,16 0,20 (m)
Corona (m) 0,18 0,17 0,13 0,16
Figura 35. Espaciamiento de los hastiales en los frentes.
0.23
0.20
0.16
0.00 0.05 0.10 0.15 0.20 0.25
(40 taladros) (36 taladros)
Rampa 690 Bp 916 W Bp 916 W
metros
FRENTES
ESPACIAMIENTO DE LOS TALADROS EN LOS
HASTIALES DE LOS FRENTES
Según los criterios de voladura de contorno de la voladura sueca se puede reducir el daño al mínimo con el uso del smooth blasting. La experiencia muestra que el espaciamiento es una función lineal del diámetro de taladro, (Persson, 1973).
E = k d (m)
Donde la constante k está en el rango de 15 a 16; d es el diámetro del taladro en mm.
En nuestra investigación se usa taladros de 7/8”, es decir 22 mm, de modo que el espaciamiento máximo sería de:
E = 16 x 22 = 352 mm = 0,352 m.
De acuerdo a la Tabla 6 y la Figura 35, se observa que el promedio del espaciamiento es de 0,20 m, el cual es un valor menor que lo calculado, de modo que se reducirá la sobrerotura y es un buen indicador para el espaciamiento de los hastiales en la voladura de los frentes. En los hastiales los explosivos usados fueron Emulnor 5000 1 ¼” x 12”, Emulnor 3000 1 ¼”
x 12”.
Figura 36. Espaciamiento de los taladros de la corona en los frentes.
0.18 0.17
0.13
0.00 0.05 0.10 0.15 0.20
(40 taladros) (36 taladros)
Rampa 690 Bp 916 W Bp 916 W
METROS
LABORES
ESPACIAMIENTO DE LOS TALADROS
EN LA CORONA DE LOS FRENTES
Con el mismo criterio de los hastiales, de acuerdo a la Tabla 5 y la Figura 36, se observa que el promedio del espaciamiento de los taladros de la corona es de 0,16 m, el cual es un valor menor que lo calculado, de modo que se reducirá la sobrerotura y es un buen indicador para el espaciamiento de la corona de los frentes. En la corona en las diferentes labores se ha utilizado el explosivo dinamita Semexsa 65%, 7/8” x 7”. Como accesorios de voladura se usaron el carmex, que es la unión de la guía de seguridad y un fulminante común #8.
Implementación
La implementación de los disparos se realizó en base a la simulación realizada con el JKSimblast. En el caso de la explotación del mineral se realizó dos disparos en el Tajeo 240, Nivel 3390; el primero con 18 taladros y el siguiente con 16 taladros. Como resultados se tiene el resumen siguiente:
Tabla 7.
Resultados de voladuras en el Tajeo 240.
RESULTADOS TAJEO 240
(18 taladros) TAJEO 240 (16 taladros)
Explosivo (kg) 14,16 12,18
Avance (m) 2,20 2,20
Volumen (m3) 12,38 12,38
Toneladas (TM) 33,41 33,41
Factor de avance
(kg/m) 6,44 5,54
Factor de carga
(kg/m3) 1,14 0,98
Factor de
potencia (kg/TM) 0,424 0,365
En lo concerniente al Tajo 240 del Nivel 3390, se puede decir que en la segunda prueba se ha reducido los indicadores Factor de avance en 14%, factor de carga en 15% y en el mismo valor el Factor de potencia.
Figura 37. Indicadores de perforación y voladura del Tajeo 240.
Tabla 8.
Resultados de voladuras los frentes.
RESULTADOS RAMPA 690 BP 916 E
Explosivo (kg) 112,832 82,635
Avance (m) 3,60m/3,80m 3,25m/3,30m
% Avance 94,7 98,5
Volumen (m3) 65,61 40,95
Toneladas (TM) 190,269 118,755 Factor de avance
(kg/m)
31,34 25,43
Factor de carga (kg/m3)
1,72 2,02
Factor de
potencia (kg/TM)
0,593 0,695
6.44
1.14
0.424 5.54
0.98 0.365
0 1 2 3 4 5 6 7
Factor de avance (kg/m) Factor de carga (kg/m3) Factor de potencia (kg/TM)
UNIDADAES
INDICADORES
INDICADORES DEL TAJEO 240
TAJEO 240 (18 taladros) TAJEO 240 (16 taladros)
De lo mostrado en la Tabla 8, realmente no se puede establecer una comparación adecuada, porque es diferente la dirección de una rampa y un By pass, aunque si quisiéramos establecer alguna relación hablaríamos del factor de avance; en la rampa se tiene 31,34 kg/m y en el Bp 25,43 kg/m es decir un 19%, o sea se consume menos explosivo en el Bp que en la rampa.
De igual manera en el avance; en la rampa se tiene 3,60m/3,80m, 94,7%;
mientras que en el Bp. 3,25m/3,30m, 98,5%
Por lo tanto, podemos indicar que la implementación de las mallas de perforación y voladura luego de la simulación de los mismos, nos permitió mejorar los indicadores tal como se pueden observar en las Tablas 5, 6, 7 y 8. Quedando demostrada la hipótesis general.
4.3.2. Hipótesis específicas Hipótesis específica a)
Para la demostración de la hipótesis específica a) tenemos en cuenta la tabla siguiente:
Tabla 9.
Resumen Factores de avance, carga y potencia.
RESULTADOS TAJEO 240 (18 taladros)
TAJEO 240 (16 taladros)
Observaciones
Factor de avance (kg/m) 6,44 5,54 14% menos de explosivo por m lineal Factor de carga (kg/m3) 1,14 0,98 15% menos de explosivo por m3 Factor de potencia (kg/TM) 0,424 0,365 15% menos de explosivo por TM
En la Tabla 9, mostramos, en resumen, los resultados obtenidos tanto en el Tajo 240, en ellos también se adjunta las observaciones respecto a cada factor de avance, factor de carga y factor de potencia. En ellas se puede observar que los segundos disparos han permitido la reducción de los valores de tales indicadores, menor consumo de explosivos. De modo que podemos afirmar que: La simulación e implementación de las mallas de perforación y voladura influyen positivamente en la mejora del factor de carga y el factor de avance en la Unidad Orcopampa de la Compañía de Minas Buenaventura.
Hipótesis específica b)
Para la demostración de la hipótesis específica b) tenemos la tabla resumen de los análisis granulométricos que se realizó en cada disparo. Por cada disparo se tiene dos fotografías y los resultados están mostrados en el punto 4.2.2. del Análisis técnico de la fragmentación.
Tabla 10.
Resumen del análisis granulométrico.
TAJEO 240 RAMPA 690 Bp 916 E
P80 (1) 6,60” 7,6” 5,7”
P80 (2) 6,31” 6,4” 7,57”
MEDIA 6,455” 16.40cm 7” 17.78cm 6.635” 16,85cm
En la Tabla 10, mostramos el resumen del análisis granulométrico del tamaño de los fragmentos obtenidos en los disparos realizados.
El resultado más significativo corresponde al Tajeo 240, porque para que el mineral sea tratado se requiere como máximo un P80 de 8”; pero de
acuerdo a los resultados se tiene una media de 6,455” que es igual a 16,40 centímetros, lo cual lo hace un valor adecuado.
En el caso de la Rampa 690 la media es de 7”, que equivale a 17,78 cm, este valor es adecuado para el carguío del material fragmentado.
Respecto al Bp. 916E, se determinó la media como 6,635”, que es 16,85 cm; también es adecuado para las operaciones mineras posteriores a la perforación y la voladura de rocas.
Con lo establecido estamos en la condición de decir fehacientemente que: La simulación e implementación de las mallas de perforación y voladura influyen positivamente en la fragmentación en la Unidad Orcopampa de la Compañía de Minas Buenaventura.
4.4 Discusión de resultados
En el trabajo de investigación se ha logrado resultados muy importantes en materia de la simulación y la implementación de mallas de perforación y voladura a partir del uso del software Jk Simblast, para el caso de los diseños de las mallas de perforación y voladura; mientras en el caso de los estudios de la fragmentación de las rocas se ha alcanzado también análisis y conclusiones importantes con el uso del software Split.
En lo concerniente a la simulación se ha determinado el espaciamiento que debe existir entre los taladros de los hastiales y los taladros de la corona para evitar la sobrerotura y el debilitamiento del perímetro de las labores. Esto es muy importante para la estabilidad y la seguridad en el lugar de trabajo.
Respecto a la implementación de las mallas de perforación y voladura a partir de la simulación se ha obtenido, en los disparos de prueba tanto en el Tajeo 240, la Rampa 690 y el Bp. 916 E, la mejora de los indicadores de la perforación y la voladura. Los principales indicadores como el factor de avance (kg/m), el factor de carga (kg/m3) y el factor de potencia (kg/TM) han sido reducidos. Esto involucra el menor consumo de explosivo por metro lineal de avance, así como por volumen y por toneladas métricas, que redundarán en el menor costo de la voladura de rocas.
Respecto a la fragmentación en el caso del Tajeo 240, en el que se explota el mineral a ser procesado metalúrgicamente se ha logrado que los fragmentos tengan un P80 menor a las 8 pulgadas, esto permitirá un menor consumo de energía en el proceso de la molienda.
Se pude decir que el trabajo de investigación ha dado resultados positivos para la perforación y la voladura de rocas en la Unidad Orcopampa de la Compañía de Minas Buenaventura.
