PERÚ
FACULTAD DE INGENIERÍA DE MINAS
TESIS
DISEÑO DE MALLA DE PERFORACIÓN PARA MEJORAR INDICADORES DE VOLADURA EN LABORES MECANIZADAS EN COMPAÑÍA MINERA
KOLPA S.A. 2022
PRESENTADA POR:
BACH. GERSON GIOVANNI ALVAREZ HUAMAN
PARA OPTAR EL TITULO PROFESIONAL DE:
INGENIERO DE MINAS
HUANCAYO – PERÚ 2022
ASESOR:
Ms. JOSÉ ALBERTO HILARIO BERRÍOS
DEDICATORIA
A mi familia que hizo siempre todo por mí.
AGRADECIMIENTO Gratitud inconmensurable y eterna a mis maestros.
Al Ms. José Hilario Berríos, por su dirección acertada.
A la plana directiva de la Compañía Minera Kolpa S.A.
ÍNDICE GENERAL
PÁGINA
DEDICATORIA i
AGRADECIMIENTO ii
ÍNDICE GENERAL iii
ÍNDICE DE TABLAS vi
ÍNDICE DE FIGURAS vii
RESUMEN viii
ABSTRACT ix
Introducción 10
CAPÍTULO I
PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA
1.1 Fundamentación del problema 12
1.2 Formulación del problema 13
1.2.1. Problema general 13
1.2.2. Problemas específicos 13
1.3 Objetivos de la investigación 13
1.3.1. Objetivo general 13
1.3.2. Objetivos específicos 14
1.4 Justificación e importancia del proyecto 14
1.5 Alcances y limitaciones de la investigación 14
CAPÍTULO II MARCO TEÓRICO
2.1 Antecedentes del estudio 16
2.1.1. Internacional 16
2.1.2. Nacional 17
2.2 Bases teóricas 18
2.2.1. Diseño de malla de perforación 18
2.2.1.1. Consideraciones generales 18
2.2.1.2. Definición de objetivos 20 2.2.1.3. Caracterización y definición de dominios de voladura 20 2.2.1.4. Definición de geometría y condiciones de contorno 21 2.2.1.5. Modelamiento de los daños por voladura 21
2.2.2. Indicadores de voladura 22
2.2.2.1. Indicadores 22
2.2.2.2. Voladura 23
2.2.3. Unidad Económica Administrativa Huachocolpa Uno 25
2.2.3.1. Ubicación y accesibilidad 25
2.2.3.2. Geología local 27
2.2.3.3. Geología Regional 27
2.2.3.4. Geología Estructural 28
2.2.3.5. Geología económica 28
2.2.3.6. Ejecución de labores horizontales 29
2.3 Definiciones 30
2.4 Planteamiento de la hipótesis de investigación 31
2.4.1. Hipótesis general 31
2.4.2. Hipótesis específicas 31
2.5 Variables 31
2.6 Operacionalización de las variables 32
CAPÍTULO III
METODOLOGÍA DE LA INVESTIGACIÓN
3.1. Método de Investigación 33
3.2 Tipo y nivel de investigación 33
3.2.1. Tipo 33
3.2.2. Nivel 33
3.3. Diseño de investigación 33
3.4. Población y muestra 34
3.4.1. Población 34
3.4.2. Muestra 34
3.5. Instrumentos de recolección de datos 34
3.6. Procedimiento de recolección de datos 35
3.7. Técnicas de Procesamiento de datos 35
CAPÍTULO IV
RESULTADOS Y DISCUSIÓN
4.1. Presentación de resultados 36
4.1.1. Zonificación geomecánica 36
4.1.2. Diseño de las mallas y distribución carga explosiva 37
4.1.3. Indicadores propuestos 40
4.1.4. Perforación de frentes con jumbo 41
4.1.5. Resultados de la perforación y voladura 45
4.2. Análisis de resultados 46
4.2.1. Análisis de la zonificación geomecánica 46 4.2.2. Análisis del diseño de las mallas y distribución carga explosiva 46
4.2.3. Análisis de los indicadores propuestos 47
4.2.4. Análisis de la perforación de frentes con jumbo 48 4.2.5. Análisis de los resultados de la perforación y voladura 48
4.3. Prueba de hipótesis 49
4.3.1. Hipótesis general 49
4.3.2. Hipótesis específicas 52
4.4. Discusión de resultados 53
Conclusiones Recomendaciones
Referencias bibliográficas Anexos
ÍNDICE DE TABLAS
Página Tabla 1. Resumen de Recursos Minerales de la U.E.A. Huachocolpa Uno 28
Tabla 2. Operacionalización de las variables. 32
Tabla 3. Labores para taladros de 10 pies. 34
Tabla 4. Labores para taladros de 12 pies. 34
Tabla 5. Carguío de explosivos por cada tipo de taladro, 10 pies. 38 Tabla 6. Carguío de explosivos por cada disparo, 10 pies. 38 Tabla 7. Carguío de explosivos por cada tipo de taladro, 12 pies. 40 Tabla 8. Carguío de explosivos por cada disparo, 10 pies. 40 Tabla 9. Indicadores de perforación y voladura propuestos para 10 pies. 40 Tabla 10. Indicadores de perforación y voladura propuestos para 12 pies. 41 Tabla 11. Resumen de los resultados para sección de 3,0mx3,0m, 10 pies. 45 Tabla 12. Resumen de los resultados para sección de 3,0mx3,0m, 12 pies. 46 Tabla 13. Resumen de indicadores para sección 3,0mx3,0m, 10 pies. 50 Tabla 14. Resumen de indicadores para sección 3,0mx3,0m, 12 pies. 50 Tabla 15. Resumen los avances y eficiencia de los avances. 52
Tabla 16. Resumen del factor de avance. 53
ÍNDICE DE FIGURAS
PÁGINA
Figura 1. Zona de sobre rotura. 24
Figura 2. Ubicación de Mina Huachocolpa Uno. 26
Figura 3. Campamento Mina Huachocolpa Uno. 27
Figura 4. Estructura mineralizada de sulfuros de veta Bienaventurada. 29
Figura 5. Perforación de frentes con jackleg. 30
Figura 6. Zonificación geomecánica Nv. 4330. 36
Figura 7. Frente mecanizado de 3,0m x 3,0m, RMR: 41-50, calidad III-B, 10pies. 37 Figura 8. Carguío de los taladros, 3,0m x 3,0m, RMR: 41-50, calidad III-B, 10 pies. 38 Figura 9. Frente mecanizado de 3,0m x 3,0m, RMR: 41-50, calidad III-B, 12 pies. 39 Figura 10. Carguío de los taladros, 3,0m x 3,0m, RMR: 41-50, calidad III-B, 12 pies. 39 Figura 11. Perforación de frente con jumbo electrohiráulico. 43
Figura 12. Pintado de gradiente. 43
Figura 13. Pintado de malla. 44
Figura 14. Simetría y distribución de los taladros en el frente. 44
Figura 15. Perforación de taladros de alivio. 44
Figura 16. Aplicación de voladura controlada con cañas. 45
RESUMEN
Las operaciones de perforación y voladura son trabajos cotidianos en la ejecución de labores y en la explotación del mineral en cualquier unidad minera de nuestro país.
Muchas veces estas operaciones unitarias permiten ser mejorados por la aplicación de nuevos conceptos y/o la acumulación de la experiencia en estos menesteres. Por tal motivo se realizó un estudio basado en el problema ¿Cómo el diseño de la malla de perforación influye enormemente para la mejora de los indicadores de voladura en labores mecanizadas de Compañía Minera Kolpa S.A. 2022? Para responder a tal aspecto se planteó como objetivo establecer cómo el diseño de una malla de perforación por tipo de calidad del macizo rocoso influye enormemente en la mejora de los indicadores de voladura en las labores mecanizadas de la mencionada compañía minera. La investigación fue realizada con el método científico, del tipo aplicada y del nivel descriptivo – explicativo, el diseño fue el descriptivo comparativo, la población fueron las labores horizontales de la Mina Huachocolpa Uno, como muestra se eligió a tres rampas y tres ventanas del NV.4080 y Nv.4330. En las rampas el avance por disparo ha pasado de 2,50 m a 2,66 m, la eficiencia del avance aumentó de 90% a 97%. El factor de avance lineal se redujo de 27,94 kg/m a 26,51 kg/m. En la sobre rotura disminuyó al 5%. En las ventanas la longitud de perforación se incrementó de 3,25 m a 3,30 m. El avance por disparo se mejoró de 3,00m a 3,22m; la eficiencia del avance paso de 92%
a 97%. El factor de avance se redujo de 29,41 kg/m a 27,40 kg/m y la sobre rotura se redujo al 5,33%.
Palabras clave: Avances, mallas, sobre rotura, factor de avances.
ABSTRACT
Drilling and blasting operations are daily work in the execution of work and in the exploitation of ore in any mining unit in our country. Many times, these unitary operations allow to be improved by the application of new concepts and / or the accumulation of experience in these tasks. For this reason, a study was carried out based on the problem:
How does the design of the drilling mesh influence the improvement of the blasting indicators in mechanized work of Compañía Minera Kolpa
S.A. 2022? To respond to this aspect, the objective was to establish how the design of the drilling mesh influences the improvement of blast indicators in the mechanized work of the aforementioned mining company. The research was carried out with the scientific method, the applied type and the descriptive-explanatory level. The design was the comparative descriptive, the population was the horizontal work of the Huachocolpa One Mine, as a sample three ramps and three windows of NV.4080 and Nv.4330 were chosen. In the ramps the advance by firing has gone from 2.50 m to 2.66 m, the efficiency of the advance increased from 90% to 97%. The feed factor was reduced from 27.94 kg/m to 26.51 kg/m. In the over-breakage decreased to 5%. In the windows the drilling length was increased from 3.25 m to 3.30 m. The advance by firing was improved from 3.00m to 3.22m; the efficiency of the advance went from 92% to 97%. The charge factor was reduced from 29.41 kg/m to 27.40 kg/m and the over breakagewas reduced from 5.33%.
Keywords: Advances, patterns, backbreak, advance factor.
INTRODUCCIÓN
Las masas rocosas que protegen y albergan a los yacimientos mineros son resistentes en la mayoría de los casos a la excavación con equipos tales como palas, tuneladoras, equipos TBM, etc. Por lo que para realizar labores mineras dentro de la corteza terrestre se requiere el uso de la perforación con equipos capaces de realizar taladros en tales materiales, y la voladura, hecha con mezclas explosivas químicas que producen presiones de detonación altísima y presiones de taladros efectuados por los gases, para la fragmentación de la roca.
Por lo tanto, la ejecución a diario y de manera empírica por parte de los operadores de jumbo en cuanto a perforación y voladura se refiere, hace que a la supervisión involucrada realice una investigación con el fin de mejorar los indicadores de voladura, aplicando una malla de perforación para labores mecanizadas y por tipo del macizo rocoso.
En la mina Huachocolpa Uno de la Compañía Minera Kolpa se ha realizado un trabajo de investigación basado en el interés de mejorar los indicadores de perforación y voladura. Esta fue desarrollada con mucha profesionalidad porque el objetivo es proporcionar indicadores que permitan incrementar los avances por disparo para el cumplimento de los programas de avances lineales que se realizan de manera mensual y alcanzar al mineral en el más breve plazo posible.
La investigación fue realizada con el método científico porque este proporciona una secuencia de pasos que permiten realizar un estudio detallado y ordenado de los eventos a investigar. Los disparos realizados en las rampas y ventanas de los niveles Nv. 4080 y Nv. 4330 han sido realizados siguiendo las indicaciones establecidas en cada uno de los diseños de las mallas en particular de cada dimensión de labor y macizo rocoso, es decir, sea rampa o ventana.
Realizada la investigación se observa que se alcanzado el objetivo de mejorar los diferentes indicadores. Ello permitirá mejorar los avances, reducir la sobre rotura, reducir el consumo de explosivos y por ende los costos. Una ventaja adicional será la mejora de la seguridad en la labor porque en el techo de la misma se usó la voladura controlada para evitar la caída de rocas que es la principal causante de accidentes mortales en las minas de nuestro país.
CAPÍTULO I
PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA 1.1 Fundamentación del problema
El hombre dedicado a la minería está en la obligación de extraer los recursos naturales de la corteza terrestre. En esa medida, de la extracción manual, pasó al uso de equipos de perforación ligeros de poco avance y poca producción tales como las perforadoras jackleg y stoper.
Con el transcurso del tiempo se decidió el uso de equipos de mayor envergadura tales como los jumbos que fueron inicialmente de un brazo y posteriormente se amplió de acuerdo con las dimensiones de las labores, incrementándose enormemente los avances en las labores horizontales o lineales, así como la producción en los tajeos con la implementación de los taladros largos.
En la minería nacional ha ocurrido lo mismo, cada vez más la tecnología más moderna está avanzada por ser el Perú un país de tradición minera, y diversas unidades mineras han pasado de la minería convencional a la minería mecanizada o trackless.
La Compañía Minera Kolpa S.A. en su afán de mejorar sus avances y la explotación ha ejecutado labores de grandes secciones como de 3,0m x 3,0m a más. Pero todo inicio tiene sus limitaciones porque con barras de 12 pies se alcanza a perforar taladros de 3,20m y se tiene avances de solo 3,0 metros y factores de avance de 22 kg/m, sobre rotura de hasta 16%, sobrepasando el 10%
propuesto. Consecuentemente, no se logra los avances programados, el
consumo de explosivos es alto, la inseguridad en las labores es latente y definitivamente los costos de perforación y voladura son altos en desmedro de los beneficios económicos.
Entonces, se hizo necesario realizar un trabajo de investigación para poder mejorar las deficiencias encontradas a partir de la implementación de un nuevo diseño de una malla de perforación y voladura para poder establecer nuevos indicadores para suplir los malos resultados encontrados.
1.2 Formulación del problema 1.2.1. Problema general
¿Cómo el diseño de la malla de perforación influye en la mejora de los indicadores de voladura en labores mecanizadas de Compañía Minera Kolpa S.A. 2022?
1.2.2. Problemas específicos
a) ¿De qué manera el diseño de la malla de perforación influye en la mejora de la eficiencia del avance en las labores mecanizadas de Compañía Minera Kolpa S.A. 2022?
b) ¿En cuánto el diseño de la malla de perforación influye en la mejora del factor de avance en las labores mecanizadas de Compañía Minera Kolpa S.A. 2022?
1.3 Objetivos de la investigación 1.3.1. Objetivo general
Establecer cómo el diseño de la malla de perforación influye en la mejora de los indicadores de voladura en labores mecanizadas de Compañía Minera Kolpa S.A.
1.3.2. Objetivos específicos
a) Determinar de qué manera el diseño de la malla de perforación influye en la mejora de la eficiencia del avance en las labores mecanizadas de Compañía Minera Kolpa S.A.
b) Analizar en cuánto el diseño de la malla de perforación influye en la mejora del factor de avance en las labores mecanizadas de Compañía Minera Kolpa S.A.
1.4 Justificación e importancia del proyecto
La investigación fue realizada porque se puede asimilar y contrastar nuevos criterios geomecánicos para los nuevos diseños de las mallas de perforación y voladura; es decir, validar los nuevos avances tecnológicos en la práctica. Esto es válido porque muchas evaluaciones geomecánicas han sido realizado en minas fuera del país, en otros tipos de terreno y no necesariamente en la minería sino en obras civiles u otros.
Los resultados de la investigación sirven de base de los nuevos indicadores que podrían ser generalizados en las operaciones mineras de la mina Kolpa, de igual manera puede ser un elemento de juicio para otras unidades mineras cercanas que tengan las mismas características. Se beneficiarán lo trabajadores mineros por mejorar la seguridad y habrá mayor beneficio económico para la empresa minera de modo que las operaciones serán sostenibles y seguirán dando trabajo a los colaboradores, profesionales y empresas conexas.
1.5 Alcances y limitaciones de la investigación
La investigación es de alcance local, principalmente en las labores subterráneas de la unidad minera en la que se realizó el estudio de diseño de mallas de perforación y voladura.
Se realizó la investigación bajo la dirección del tesista con el apoyo de los ingenieros de minas del área de perforación y voladura, así como también, los profesionales del Departamento de Productividad.
CAPÍTULO II MARCO TEÓRICO 2.1 Antecedentes del estudio
2.1.1. Internacional
Gonzales, A. (2016) en su Tesis “The Continuous Improvement of Development Blasting at Ernest Henry Mine” tiene como conclusiones: Las operaciones de voladura de desarrollo en minas de espeleología de subnivel y bloque juegan un papel importante en el costo y la eficiencia del desarrollo de la mina. El acceso a los accionamientos de mineral tiene una influencia directa en el inicio de las operaciones de producción, las condiciones de perforación de la producción y el retorno de las ganancias.
Las operaciones anuales de desarrollo en la mina Ernest Henry (EHM) programaron 5400 millones por año, lo que representa aproximadamente
$ 26.5 millones del presupuesto de la mina, con la posibilidad de un control perimetral efectivo y ahorros potenciales mediante la optimización del diseño de voladura. La literatura no proporciona a los ingenieros unenfoque sistemático para la mejora continua del desarrollo de la voladura. Las operaciones de desarrollo a menudo son llevadas a cabo por empresas contratistas cuyo objetivo es la maximización de la tasa de avance sin tener en cuenta los procedimientos adecuados para el control de calidad y la garantía de calidad que conducen a diseños de voladura no óptimos. El patrón de voladura tiende a repetirse dentro de múltiples minasy entornos geotécnicos debido a la falta de una metodología de mejora continua. Es importante destacar que el diseño de la voladura debe ser
específico del sitio de la mina teniendo en cuenta la posibilidad de múltiples dominios geotécnicos debido a la varianza en las dimensiones de la unidad de mineral, las condiciones geológicas y de estrés. Actualmente en EHM, aproximadamente el 30% de los cortes están por debajo de las mejores prácticas, experimentando niveles significativos de sobre rotura y sub rotura en las unidades de mineral con el potencial de peligros geotécnicos tales como caídas de rocas que podrían aumentar el riesgo minero. (págs.
107-108).
Bartlomiej Skawina (2013) en su Tesis de Maestría “Comparison of mechanical excavation and drilling and blasting: A discrete event simulation approach”, concluye que: Si la elección se basa solo en el factor de tasa de avance, el MMM debe elegirse para el proceso de desarrollo como la mejor opción para ambos escenarios. El modelo proporciona una imagen de cómo puede comportarse el sistema en el futuro, pero no representa muy a menudo lo que sucederá exactamente. El modelo sería mucho más realista si el método de perforación y voladura incluyera información de entrada más detallada y pudiera modelarse estocásticamente. Se deben incluir factores adicionales para obtener una mejor imagen del posible comportamiento futuro del sistema. (p.55).
2.1.2. Nacional
Rodríguez Álvarez, D. y Rojas Mendoza, E. (2019) en la Tesis para título de Ingeniero de Minas “Propuesta de malla de perforación y voladura en el crucero NW 4 y el tajo 8000 para reducción de costos en mina subterránea en La Libertad” concluyen como: Se optimizó los estándares de perforación y voladura en cada frente de trabajo, es decir en el Tajo 8000 NV 1837 y en el Crucero NW4 NV 1800, reduciendo el costo operativo en 10.42% y 10.34 % respectivamente. Se logró optimizar los costos operativos en los frentes de la empresa minera subterránea.” (p.98-99).
Fuentes Rivera Yon, N. y Gargate Gómez, J. en la Tesis para título de Ingeniero de Gestión Minera “Aplicación de los criterios fundamentales de la ingeniería de voladura para controlar la dilución en la explotación de vetas angostas en la Mina Sayapullo S.A.”, consideran como conclusiones:
Mediante el diseño de la malla de perforación en el bloque 03-S y 05-S se logró optimizar y controlar la dilución en los Bloques de la veta Florida utilizando el JK Simblast y se obtuvo el diseño de malla adecuado.” (p.139- 140).
Tique Pumacajia, E. (2020), en el trabajo para Título de Ingeniero de Minas “Evaluación y control de indicadores de voladura de tajos mediante el método de taladros largos en la Unidad Inmaculada Compañía Minera Ares”, señala que: Se alcanzó la reducción de los principales indicadores de: Factor de Potencia y Costo de Voladura cuyo valor inicial fueron de:
(0.42Kg/T y 0.90 $/T) y como resultado de las pruebas: (0.35 Kg/T y 0.69$/T) con una diferencia de 16.67% y 23.33% respectivamente. Así mismo se consiguió un ahorro en la producción significativamente en el costo de voladura: 240.00 $/día y7200.00 $/mes. Se obtienen los siguientes radios de influencia en relaciónal explosivo utilizado:(Emulnor 3000 2”x24”
radio de influencia de 1.32m) y(Emulnor 1000 1 ½” x24 radio de influencia de 0.98m). Así mismo los tajos con Bz mayor a 70° no presentaron alteración en la caja techo. (p.62).
2.2 Bases teóricas
2.2.1. Diseño de malla de perforación 2.2.1.1. Consideraciones generales
La perforación de los taladros en una mina se realiza a partir del pintado de una malla o plantilla diseñada generalmente en los departamentos de planeamiento sea para el avance en labores horizontales o verticales, así como en los tajeos de explotación.
Cuando se habla de la perforación se tiene en cuenta que es un proceso de corte, es decir generar un abertura dentro de la roca haciendo uso de una broca con insertos de tungsteno en la parte superior para finalmente obtener un taladro de sección transversal circular. Los taladros ya perforados y que van a ser utilizados se denominan taladros de avance ya que van a hacer cargados con explosivo.
Al igual que con el desarrollo o la voladura de túneles, el diseño de mallas subterráneas requiere una comprensión y descripción adecuadas de las condiciones geotécnicas y mineras prevalecientes; y el probable impacto de los diseños en la masa rocosa restante. Las prácticas actuales generalmente se basan en experiencias y realidades de la mina, que, aunque útiles, solo pueden proporcionar datos aproximados. A lo largo de los años, se han desarrollado varias herramientas de modelado y simulación para complementar el uso de tales reglas y directrices.
Más recientemente, se han desarrollado enfoques numéricos que vinculan los códigos de detonación de explosivos no ideales con los modelos geomecánicos de rotura de rocas. Tales enfoques, una vez validados, ofrecen una nueva oportunidad para que la industria se aleje de la dependencia de simples experiencias adquiridas.
En la malla de perforación los taladros están distribuidos de una manera simétrica de manera que requieran una cantidad de carga explosiva (depende del diámetro y longitud del taladro) por volumen de roca rota (factor de carga). La mayoría de las mallas de perforación de taladros para la voladura se basan en el
hecho de que la fragmentación es más uniforme si la carga explosiva está dentro de una distancia particular de una cara expuesta de la roca y esta se llama burden. En un diseño de malla de perforación se tiene en cuenta el burden y el espaciamiento.
2.2.1.2. Definición de objetivos
Al diseñar una malla de perforación con fines de voladura, al principio se debe definir la eficiencia de esa voladura y deben ser medibles o cuantificables. Estos incluyen lograr una fragmentación de roca idónea para el proceso posterior (chancadora primaria), minimizar los daños a las cajas o hastiales para así no generar sobre excavación o dilución no permitida;
lograr objetivos de productividad, avances en los frentes, etc.
2.2.1.3. Caracterización y definición de dominios de voladura
Los dominios o lugares en los que se realizará la perforación y posteriormente la voladura son zonas dentro de un área minera que tienen una respuesta similar a la voladura. Estos pueden ser influenciados por la litología, estructura, alteración o cualquier otra propiedad que controle significativamente el rendimiento de la voladura. Los dominios pueden no siempre coincidir con dominios delineados y, por lo tanto, deben ser delineados conjuntamente por los departamentos de geología, geotecnia y voladura.
2.2.1.4. Definición de geometría y condiciones de contorno
Las condiciones de contorno incluyen contornos de tope, contornos de accionamiento de perforación y características geológicas principales. Estos influyen en varios aspectos de los patrones de diseño, incluida la definición de las posiciones de perforación (pivote), las distancias de separación y la concentración de carga explosiva. Las herramientas de software de diseño asistido por computadora y planificación minera proporcionan las plataformas para administrar información geométrica y geotécnica. Los sistemas de monitoreo de cavidades basados en láser ahora se utilizan sistemáticamente para definir volúmenes y límites de topes adyacentes.
2.2.1.5. Modelamiento de los daños por voladura
El daño a la masa rocosa en la minería subterránea debido al uso de explosivos generalmente puede asociarse con una consecuencia de tensiones inducidas por la voladura. El daño por voladura se define como la creación y extensión de nuevas fracturas y/o la apertura de discontinuidades geológicas preexistentes en la masa rocosa. El daño inducido por la voladura debilita una masa de roca, lo que puede conducir a problemas de estabilidad cuando se aumenta el tamaño de la excavación y, por lo tanto, es un componente importante del proceso de análisis. La evidencia empírica de la parada abierta subterránea sugiere que los niveles de velocidad de partículas máximas de campo cercano de la voladura pueden estar relacionados con la perturbación y el daño de la masa rocosa. Se puede determinar una relación entre
la velocidad crítica de vibración máxima y el daño de la masa de roca en el campo cercano (dentro de una longitud de carga) correlacionando las vibraciones medidas y el daño determinado con instrumentación geotécnica. La magnitud de las vibraciones depende de la naturaleza de la masa de roca, el agente de voladura, el diámetro del taladro utilizado, la malla de perforación (carga, espaciado, ángulo del taladro y distancia de los orificios a las paredes expuestas) y la desviación del taladro. Uno de los métodos de ingeniería más utilizados para modelar la atenuación de las ondas de explosión en una masa rocosa es el enfoque de Holmberg-Persson.
2.2.2. Indicadores de voladura 2.2.2.1. Indicador
Cuando se habla del indicador se tiene en cuenta que es la característica particular, que se puede observar y medirse con la finalidad de desmotras las modificaciones y mejoras en la búsqueda de un resultado de alguna actividad
Cuando se determina un indicador es recomendable que este debe ser establecido adecuadamente, con claridad y bien especificado.
Cualidades del buen indicador
Para tener un buen indicador debe tener las cualidades siguientes:
a. Debe ser válido.
b. Ser confiable.
c. Muy Preciso.
d. De fácil medición.
e. Que sea oportuno.
2.2.2.2. Voladura
La voladura de rocas con explosivos en minería es la etapa posterior a la perforación. De acuerdo con Hustrulid, W. A. es un proceso de reducción de un cuerpo sólido, como un bloque de masa rocosa, a fragmentos de menor tamaño mediante el uso de las mezclas explosivas.
Tras la detonación de la sustancia explosiva, la energía química de la misma se libera, y el explosivo compacto se transforma en un gas brillante con una enorme presión. En un taladro bien compactado y atacado, esta presión puede superar las 100.000 atmósferas. La alta presión rompe el área circundante al taladro y expone la roca a grietas o aberturas, y bajo la influencia de la presión del gas, las grietas se extienden ocasionando que la roca delante del taladro se desplaza hacia adelante.
Para romper una gran masa de roca, las cargas explosivas se colocan en una serie de taladros perforados simétricamente de modo que, a medida que se disparan los taladros más cercanos a la superficie expuesta, esto debido a la secuencia de retardos, las explosiones crean nuevas caras libres expuestas a las distancias adecuadas del siguiente conjunto de taladros. Los taladros se disparan en un orden predeterminado, a intervalos de sólo milésimas de segundo.
Desde hace mucho en la minería y en cualquier otra actividad que requiere la excavación de rocas, la perforación y la voladura son aceptadas en todo el mundo debido a la baja inversión inicial.
Muchos avances y mejoras diferentes tuvieron lugar en el área de perforación y voladura, pero algunos problemas están asociados con ella hasta la fecha, entre ellas tenemos: el debilitamiento de la masa rocosa circundante, la propagación de grietas anteriores, lo que a su vez causa problemas de seguridady estabilidad. Cualquier daño debido a la perforación y la voladuraen la masa rocosa periférica da lugar a un intenso fracturamientoy también aumenta la zona dañada como se muestra en la Figura siguiente.
Figura 1.
Zona de sobre rotura.
Según Verma et al (2018), en algunos casos, el costo del proyecto se ha incrementado en más del 15% debido a Overbreak.
Para los valores de calidad de masa de roca (Q) de túnel y para minas, la clasificación de masa de roca (RMR) desempeña un papel eminente en Overbreak. Junto con Q o RMR, algunos otros factores que afectan el desbordamiento son la carga máxima por retraso, la velocidad de onda P, la carga específica, el factor de carga perimetral, la densidad, elconfinamiento, el avance, etc.
Debido a la vibración continua, se generan muchas grietas nuevas. La propagación de grietas existentes también tiene lugar en la estructura de la masa rocosa por el efecto de la presión del gas, la onda de choque y la redistribución de la tensión. Por lo tanto, es importante evaluar el diseño de la voladura para reducir el desbordamiento, ya que dará lugar al costo de producción que incluye el escalado, el requisito de soporte específico, la seguridad, etc.
Elisa Costamagna, et al (2018) discutieron sobre el índice de daño por voladura (Blast Damage Index) que considera el efecto y la mecánica de la propagación de la onda en la masa rocosa como onda de compresión reflejada desde la superficie libre como una onda de tensión de tracción que causa daño.
2.2.3. Unidad Económica Administrativa Huachocolpa Uno 2.2.3.1. Ubicación y accesibilidad
La Unidad Económica Administrativa Huachocolpa Uno de Compañía Minera Kolpa S.A. está ubicada en el pueblo de Caudalosa Chica, distrito de Huachocolpa, provincia y departamento de Huancavelica.
La UEA tiene como coordenadas geográficas y UTM:
COORDENADA UTM
COORDENADA GEOGRÁFICA (ZONA 18)
Longitud 502 230.550 E 74° 53’43” (Oeste) Latitud 8`555 752.860 N 13° 03’52” (Sur)
Figura 2.
Ubicación de Mina Huachocolpa Uno.
Figura 3.
Campamento Mina Huachocolpa Uno.
2.2.3.2. Geología local
En la mina Huachocolpa se encuentra la zona
Bienaventurada, en ella las rocas mayoritariamente son las
denominadas andesitas. En dicha zona se aprecia la existencia de dos unidades litológicas, hacia al noroeste de la estructura
mineralizada y la otra que se ubica hacia el sur de esta.
2.2.3.3. Geología Regional
Huachocolpa Uno se localiza hacia el lado este de la Cordillera Occidental.
En el entorno de la mina se observa la ocurrencia de rocas sedimentarias y volcánica; ellas pertenecen al Paleozoico como inicio y llegan a la edad del Cuaternario.
Las vetas tienen una orientación de N 52º a 65º E y buzan de 55º a 75º hacia el SE. Las potencias son de 1 metro y en algunas zonas alcanzan hasta los 4metros.
2.2.3.4. Geología Estructural
En la Unidad Minera se localizan rocas volcánicas y forman parte del domo Caudalosa. Dichas unidades rocosas plegadas tienen una orientación de N30º a 40ºW y buzan de 10ºSW a 15ªNE.
En la zona también se evidencia la existencia de fracturas debido al cizallamiento de la sustancia mineralizante.
2.2.3.5. Geología económica
La Unidad Minera Huachocolpa Uno el mineral económico se halla estructuras filonianas que pueden alcanzar hasta mil metros de longituf y profundizan hasta por lo menos mil quinientos metros.
En la tabla siguiente se enumera los principales recursos minerales explotados.
Tabla 1.
Resumen de Recursos Minerales de la U.E.A. Huachocolpa Uno
La principal estructura mineralizada de la mina es aquella denominada veta Bienaventurada en la que se encuentra los principales sulfuros de los minerales de plomo y zinc. La estructura se puede observar en la figura siguiente.
Figura 4.
Estructura mineralizada de sulfuros de veta Bienaventurada.
2.2.3.6. Ejecución de labores horizontales
En la mina Huachocolpa Uno se realizan labores horizontales de diferentes secciones. La perforación se realiza generalmente con equipos Jackleg. Los parámetros técnicos para considerarse cuando se realice la actividad de perforación en frentes con maquina jackleg sirven para asegurar un trabajo seguro y eficiente en la perforación de frentes. La malla de perforación será de acuerdo con los estándares de voladura en frentes que se tienen. Los barrenos por usarse para la perforación serán de 4, 6 y 8 pies, los cuales contarán con su respectivo disco de jebe. La sección de los frentes a perforarse con maquina jackleg podrán ser de 3m x 3m, 2.7m x 3m y 2.4m x 2.4m.
Para la perforación de los taladros se utilizan plataformas metálicas de 0,5 metros de altura para perforar las alzas del frente.
De igual manera se usa 2 guiadores como mínimo para evitar desviaciones de los taladros perforados. La cantidad de taladros es de acuerdo con el tipo de terreno.
Figura 5.
Perforación de frentes con jackleg.
2.3 Definiciones
Avance. Se refiere a la longitud en metros que se obtiene por cada voladura o disparo que se realiza en el frente de una labor subterránea horizontal.
Diseño. “Un diseño es el resultado final de un proceso, cuyo objetivo es buscar una solución idónea a cierta problemática particular, pero tratando en lo posible de ser práctico y a la vez estético en lo que se hace.”
(https://conceptodefinicion.de/diseno/).
Indicador. “Un indicador es una característica específica, observable y medible que puede ser usada para mostrar los cambios y progresos que está haciendo un
programa hacia el logro de un resultado específico.”
(https://www.endvawnow.org/es/articles/336-indicadores.html).
Malla de perforación. “Por malla de perforación se entiende a un conjunto de taladros que se perforan en un frente y que tienen una ubicación, dirección,
inclinación y profundidad determinados.”
https://es.slideshare.net/anderssonlujanojeda/diseo-de-malla-de-perforacin.
Minado. Operaciones unitarias que permiten la extracción del mineral económico que se encuentra en el interior de la mina.
Voladura. Acción y resultado de volar algo mediante el uso de explosivos principalmente.
2.4 Planteamiento de la hipótesis de investigación 2.4.1. Hipótesis general
El diseño de la malla de perforación influye positivamente en la mejora de los indicadores de voladura en labores mecanizadas de Compañía Minera Kolpa S.A.
2.4.2. Hipótesis específicas
a) El diseño de la malla de perforación influye positivamente en la mejora de la eficiencia del avance en las labores mecanizadas de Compañía Minera Kolpa S.A.
b) El diseño de la malla de perforación influye positivamente en la mejora del factor de avance en las labores mecanizadas de Compañía Minera Kolpa S.A.
2.5 Variables
Variable X: Diseño de malla de perforación.
Variable Y: Indicadores de voladura.
2.6 Operacionalización de las variables Tabla 2.
Operacionalización de las variables.
VARIABLES DEFINICIÓN CONCEPTUAL DE
LA VARIABLE
DEFINICIÓN OPERACIONAL DIMENSIONES INDICADORES Variable X:
Diseño de malla de perforación y voladura.
Es la distribución de un conjunto de taladros que se perforan en un frente y que tienen una ubicación, dirección, inclinación y
profundidad determinados.
- Cantidad de taladros.
- Longitud de los taladros.
- Burden y
espaciamiento.
- Unidades.
- Metros.
- Metros x metros.
Variable Y:
Indicadores de voladura.
Son características específicas,
observables y medibles, en una operación de voladura de frentes.
- Eficiencia del avance.
- Factor de avance.
- Factor de carga.
- %.
-Kg/m.
- Kg/m3.
CAPÍTULO III
METODOLOGÍA DE LA INVESTIGACIÓN 3.1. Método de Investigación
El método utilizado utilizar en el presente trabajo de investigación será el método científico.
3.2 Tipo y nivel de investigación 3.2.1. Tipo
El tipo de investigación usado en el presente trabajo de investigación fue el tipo aplicada.
3.2.2. Nivel
El nivel de la investigación fue el descriptivo.
3.3. Diseño de investigación
El diseño de la investigación que se consideró será la investigación descriptiva comparativa. Cuya representación es el siguiente:
3.4. Población y muestra 3.4.1. Población
En este caso la población fueron las labores horizontales de la UEA Huachocolpa Uno.
3.4.2. Muestra
La muestra fue elegida de manera no aleatoria y son las mostradas seguidamente:
Las labores para taladros de 10 pies son los siguientes:
Tabla 3.
Labores para taladros de 10 pies.
SECCION NIVEL LABOR
3X3 4080 RP882
3X3 4330 RP710
3X3 4080 RP883
Las labores para taladros de 12 pies son los siguientes:
Tabla 4.
Labores para taladros de 12 pies.
SECCION NIVEL LABOR
3X3 4330 VN402
3X3 4080 VN340
3X3 4080 VN561
3.5. Instrumentos de recolección de datos
Los instrumentos para la toma de datos fueron los vales de explosivos, mallas empíricas dadas por los operadores y otros formatos donde anotabamos las ocurrencias en el momento del estudio de las operaciones unitarias el ciclo de minado.
3.6. Procedimiento de recolección de datos
La toma de los datos fue realizada mediante la observación directa en el estudio y seguimiento al ciclo de minado.
3.7. Técnicas de Procesamiento de datos
Las técnicas de procesamiento de los datos fueron aquellas que nos proporciona la estadística descriptiva.
CAPÍTULO IV
RESULTADOS Y DISCUSIÓN 4.1. Presentación de resultados
4.1.1. Zonificación geomecánica
Para realizar la zonificación geomecánica en el macizo rocoso de la zona en estudio se tuvieron en consideración la litología las características geológicas y estructurales, asi como la clasificación del macizo rocoso, partiendo de ello, se realiza la zonificación geomecanica en las secciones geológicas donde se cuenta con información geotécnica. Esta zonificación geomecanica es mostrada en las distintas secciones geomecanicas del Nv.
4330n en el Anexo 3 se observa lo relacionado al Nv. 4080.
Figura 6.
Zonificación geomecánica Nv. 4330.
4.1.2. Diseño de las mallas y distribución carga explosiva
Para el trabajo de investigación es necesario para el cumplimiento de los objetivos el diseño de las mallas para los frentes de secciones grandes que se perforan con jumbos electrohidráulicos.
Tal como se puede observar en la Figura anterior el Nv. 4330 se halla en el dominio DE IIIB cuyo RMR es 45. Por tal razón se realizó un diseño de la malla de perforación y voladura exclusivamente para esa calidad de masa rocosa, tal como se muestra en la Figura siguiente:
Figura 7.
Frente mecanizado de 3,0m x 3,0m, RMR: 41-50, calidad III-B, 10pies.
Figura 8.
Carguío de los taladros, 3,0m x 3,0m, RMR: 41-50, calidad III-B, 10 pies.
Tabla 5.
Carguío de explosivos por cada tipo de taladro, 10 pies.
Tabla 6.
Carguío de explosivos por cada disparo, 10 pies.
Figura 9.
Frente mecanizado de 3,0m x 3,0m, RMR: 41-50, calidad III-B, 12 pies.
Figura 10.
Carguío de los taladros, 3,0m x 3,0m, RMR: 41-50, calidad III-B, 12 pies.
Tabla 7.
Carguío de explosivos por cada tipo de taladro, 12 pies.
Tabla 8.
Carguío de explosivos por cada disparo, 10 pies.
4.1.3. Indicadores propuestos
Para la realización de la investigación se ha planteado una línea base para los indicadores de voladura en base a las experiencias anteriores y fueron suministrados por la compañía minera.
Tabla 9.
Indicadores de perforación y voladura propuestos para 10 pies.
Indicadores
Longitud de barreno (m) 3.05
Longitud de perforación efectiva (m) 2.75
Avance efectivo (m) 2.50
Eficiencia de avance (%) 90
Sobrerotura permisible (%) 10
Tabla 10.
Indicadores de perforación y voladura propuestos para 12 pies.
INDICADORES
Longitud de barreno (m) 3.65
Longitud de perforación efectiva (m) 3.25
Avance efectivo (m) 3.00
Eficiencia de avance (%) 92
Sobre rotura permisible (%) 10
4.1.4. Perforación de frentes con jumbo
La perforación de los frentes de labores mecanizadas se realiza con un operador de Jumbo y su respectivo ayudante Jumbero.
Para el inicio de la perforación el frente debe estar marcado con los siguientes parámetros: Punto dirección, gradiente, sección de la labor y la malla de perforación según calidad de roca. Para la perforación del Jumbo electrohidráulico se tiene que usar barra de perforación de 8, 10, 12 y 14 pies de acuerdo con los diseños establecidos. Emplear como mínimo 4 guiadores de madera para conservar el paralelismo de los taladros.
El operador de jumbo y su ayudante realizan un reconocimiento preliminar de la labor, poniendo en práctica las herramientas de gestión de seguridad: tener la orden de trabajo por escrito de la labor.
El operador de jumbo coordina con el jefe de guardia, la liberación del área para ingresar a la labor, verificando las condiciones subestándares como son la ventilación deficiente, sostenimiento deficiente, tiros cortados, entre otros.
Luego procederá a verificar el funcionamiento del tablero de control, el movimiento de los brazos, el funcionamiento de la perforadora, la presión
de aceite y posibles fugas en funcionamiento, alarma de retroceso, circulina y otros.
Antes de ingresar al frente de perforación el operador estacionará el equipo sobre sus gatas hidráulicas, para inspeccionar la labor juntamente con el ayudante jumbero.
La labor debe estar ventilado, con el sostenimiento adecuado, previamente efectuado por el personal encargado de sostener y volverán a verificar el desatado de rocas.
El operador de jumbo y su ayudante verificarán el buen estado de las herramientas, instalaciones eléctricas, instalación de agua y otros.
El operador de jumbo y el ayudante marcarán con pintura el frente de trabajo, la sección de frente, el punto de dirección y gradiente o tabulación, así como la malla de perforación de acuerdo con el tipo de roca.
Luego el operador trasladará al equipo y estacionará en el frente sobre sus gatas hidráulicas, y procederá a delimitar el área con los conos de seguridad y avisos de advertencia. Una vez estacionado el equipo procederán a desenrollar el cable de cola e instalar con sus respectivos chupones hacia la caja breaker, que ha sido des energizado previamente y asegurarán en el avión y colgarán sobre las alcayatas y trípodes en caso tenga que cruzar una intersección. Luego de efectuarse la instalación eléctrica, procederán a instalar la manguera de agua y volverán a energizar desde la caja breaker.
El operador de jumbo iniciará la perforación por el arrastre de acuerdo con el diseño de malla y una vez culminado el primer taladro, el operador pondrá el equipo en posición neutro para que el ayudantecoloque la tubería PVC y evite que ingrese detritus al taladro.
En los taladros de arranque y otros el ayudante colocará los guiadores para controlar el paralelismo de la perforación.
Culminada la perforación procederán a cerrar la válvula de agua y a desenergizar desde la caja breaker y desconectarán los chupones y procederán a enrollar el cable, para luego recién desconectar la manguera de agua y enrollar en su respectiva tambora y dejaran ordenado las demás herramientas y materiales que utilizaron. Luego procederán a retirar al equipo a un lugar seguro.
Figura 11.
Perforación de frente con jumbo electrohiráulico.
Figura 12.
Pintado de gradiente.
Figura 13.
Pintado de malla
Figura 14.
Simetría y distribución de los taladros en el frente.
Figura 15.
Perforación de taladros de alivio.
Figura 16.
Aplicación de voladura controlada con cañas.
4.1.5. Resultados de la perforación y voladura
Realizado la perforación y voladura de acuerdo con la malla de perforación diseñada y las consideraciones que se deben de tener en la ejecución de la malla se obtuvieron los siguientes resultados.
Tabla 11.
Resumen de los resultados para sección de 3,0mx3,0m, 10 pies.
RP882 RP710 RP883
Sección (m2) 8.25 8.25 8.25
Peso específico (TM/m3) 3.20 3.20 3.20
Longitud de barreno (m) 3.05 3.05 3.05
Longitud de perforación (m) 2.75 2.75 2.75
Avance (m) 2.65 2.68 2.64
Eficiencia de avance (%) 96.00 97.00 96.00
Volumen por disparo 21.86 22.11 21.78
Tonelaje por disparo 69.96 70.75 69.70
Explosivo/disparo (kg) 70.42 70.42 70.42
Factor de carga (kg/m3) 3.22 3.18 3.23
Factor de carga (kg/TM) 1.01 1.00 1.01
Factor de avance 26.57 26.28 26.67
Sobre rotura (%) 6 4 5
Tabla 12.
Resumen de los resultados para sección de 3,0mx3,0m, 12 pies.
VN402 VN340 VN561
Sección (m2) 8.25 8.25 8.25
Peso específico (TM/m3) 3.20 3.20 3.20
Longitud de barreno (m) 3.65 3.65 3.65
Longitud de perforación (m) 3.30 3.30 3.30
Avance (m) 3.25 3.20 3.21
Eficiencia de avance (%) 98% 97% 97%
Volumen por disparo 26.81 26.40 26.48
Tonelaje por disparo 85.80 84.48 84.74
Explosivo/disparo (kg) 88.23 88.23 88.23
Factor de carga (kg/m3) 3.29 3.34 3.33
Factor de carga (kg/TM) 1.03 1.04 1.04
Factor de avance 27.15 27.57 27.49
Sobre rotura (%) 5 5 6
4.2. Análisis de resultados
4.2.1. Análisis de la zonificación geomecánica
De acuerdo con la Figura que muestra la zonificación geomecánica se puede observar que el Nv. 4330 se halla localizada en un dominio geomecánico DE IIIB, de índice RMR igual a 45, siendo este la caja piso;
el mineral de la veta Bienaventurada tiene las mismas características, mientras que la caja techo es DE IIIA, de índice RMR igual a 55. Las rampas se desarrollan en la caja piso y las ventanas en el mineral.
4.2.2. Análisis del diseño de las mallas y distribución carga explosiva
Para el trabajo de investigación se ha realizado los diseños de mallas en frentes de secciones de 3,0m x 3,0m, en este tipo de secciones la perforación se realiza con perforadora jumbo electrohidráulico y como transitan equipos de grandes dimensiones se denominan labores mecanizadas.
El departamento de geomecánica ha informado que la calidad de la roca en los niveles Nv. 4080 y Nv.4330 están localizadas en terrenos de calidad IIIB, regular B, lo cual acuerdo a la clasificación de Bieniawski están en el rango de RMR 41-50.
Se ha diseñado dos tipos de mallas porque las labores denominadas rampas se perforan con barras de 10 pies, mientras que en las ventanas se utiliza barras de 12 pies.
En cada diseño se ha considerado un arranque de cuatro taladros con carga de 45 mm y cuatro taladros de alivio de 102 mm con la finalidad de mejorar el avance por disparo.
Los demás tipos de taladros también son de 45 mm y son cargados en su totalidad de acuerdo con el diseño del carguío de cada tipo de taladro.
En la corona de la labor se hará uso de la voladura controlada con cañas para reducir la sobre rotura.
4.2.3. Análisis de los indicadores propuestos
Los indicadores que han sido propuesto como punto de partida de la investigación han sido sugeridos en coordinación con los encargados del área de perforación y voladura en base las experiencias que han sido obtenidas anteriormente.
En ese sentido se ha considerado las longitudes de perforación con barras de 10 pies, la perforación efectiva de 2,75 metros. Esta longitud ha sido considerada como la longitud máxima en el trabajo de investigación.
De igual manera en el caso de la perforación con barras de 12 pies se ha considerado inicialmente como la longitud máxima de perforación de 3,25 metros.
Pero de las Tablas 9 y 10, se ha considerado como indicadores pesimistas a los demás parámetros y ha sido el reto para poder mejorarlos con una aplicación práctica mejorada.
4.2.4. Análisis de la perforación de frentes con jumbo
En este punto lo que se tiene es la descripción de los estándares y procedimientos que debe cumplir el perforista jumbero y su ayudante. El cumplimiento de tales indicaciones es importante porque de ello dependerá también el éxito de las perforaciones y la voladura de los frentes de las labores mecanizadas.
La disciplina operativa es importante porque en ella se establece los objetivos requeridos para garantizar que los estándares y procedimientos en la unidad minera se encuentren disponibles a todo nivel, sean de calidad, se comuniquen a todo el personal y se asegure el cumplimiento en todas las operaciones. Por lo que en esta investigación se ha capacitado aún más en el entendimiento de los estándares y procedimientos para ser cumplidos a cabalidad para el logro de los objetivos.
4.2.5. Análisis de los resultados de la perforación y voladura
El análisis de los resultados se divide en dos partes. En primer lugar, los correspondiente a la perforación de las rampas en las que se utiliza barrenos de 10 pies. En la Tabla 11, se observa que la longitud de perforación estandarizada fue 3,05 metros. En cada una de las rampas se realizó un disparo, por limitación de las operaciones, de modo que se puede observar que los avances fueron 2,65m en la RP882; 2,68m en la RP710 y 2,64m en la RP883. Alcanzando una eficiencia de 96%, 97% y
96% respectivamente, superando las recomendaciones de 90%. En el mismo sentido se ha logrado reducir la sobre rotura por el uso de la voladura controlada con medias cañas, 6% en la RP882, 4% en la RP710 y 5% en la RP883. En todos los casos son menor que el 10% propuesto.
Seguidamente realizando el análisis de la perforación de las ventanas en las que se utiliza barrenos de 12 pies. En la Tabla 12, se observa que la longitud de perforación estandarizada fue 3,30 metros. En cada una de las ventanas se realizó un disparo, por limitación de las operaciones, de modo que se puede observar que los avances fueron 3,25m en la VN402; 3,21m en la VN340 y 3,21 en la VN561. De ellos se puede observar que la eficiencia de 98%, 97% y 97% respectivamente, superando las recomendaciones de 92%. En el mismo sentido se ha alcanzado la reducción de la sobre rotura por el uso de la voladura controlada con medias cañas, 5% en la VN402, 5% en la VN340 y 6% en la VN561. En este caso también las sobre roturas son menores que el 10%
propuesto.
4.3. Prueba de hipótesis 4.3.1. Hipótesis general
Como hipótesis general se ha propuesto que: El diseño de la malla de perforación influye positivamente en la mejora de los indicadores de voladura en labores mecanizadas de Compañía Minera Kolpa S.A.
Para la demostración de la hipótesis general realizamos una Tabla Resumen de los indicadores obtenidos en las rampas con barrenos de 10 pies, en ella también se adjunta los indicadores propuestos. Tales indicares se tiene en la Tabla siguiente:
Tabla 13.
Resumen de indicadores para sección 3,0mx3,0m, 10 pies.
INDICADORES PROPUESTO PROMEDIO
Sección (m2) 8.25 8.25
Peso específico (TM/m3) 3.2 3.2
Longitud de barreno (m) 3.05 3.05
Longitud de perforación (m) 2.75 2.75
Avance (m) 2.5 2.66
Eficiencia de avance (%) 90 97
Volumen por disparo 20.63 21.92
Tonelaje por disparo 66 70.14
Explosivo/disparo (kg) 70.42 70.42
Factor de carga (kg/m3) 3.41 3.21
Factor de carga (kg/TM) 1.07 1
Factor de avance (kg/m) 27.94 26.51
Sobre rotura (%) 10 5
Tabla 14.
Resumen de indicadores para sección 3,0mx3,0m, 12 pies.
INDICADORES PROPUESTO PROMEDIO
Sección (m2) 8.25 8.25
Peso específico (TM/m3) 3.2 3.20
Longitud de barreno (m) 3.65 3.65
Longitud de perforación (m) 3.25 3.30
Avance (m) 3.00 3.22
Eficiencia de avance (%) 92 97
Volumen por disparo 24.75 26.56
Tonelaje por disparo 79.20 85.01
Explosivo/disparo (kg) 88.23 88.23
Factor de carga (kg/m3) 3.56 3.32
Factor de carga (kg/TM) 1.11 1.04
Factor de avance (kg/m) 29.41 27.40
Sobre rotura (%) 10 5.33
Con relación a la Tabla 13, en el que observa la comparación del promedio de los resultados de los indicadores de perforación y voladura
con los indicadores propuestos antes de la investigación se concluye en los siguientes:
El avance por disparo se ha incrementado de 2,50m a 2,66m o sea en 16 centímetros más.
La eficiencia del avance se ha aumentado de 90% a 97%.
El factor de avance se ha reducido de 27,94 kg/m a 26,51 kg/m.
Esta diferencia indica que el uso de explosivo es menor por metro lineal de avance, de lo cual se deduce un menor costo en los explosivos.
En la sobre rotura se ha alcanzado a disminuir, porque de 10%
propuesto se consiguió una sobre rotura de 5%, es decir se redujo en 5%.
De la misma manera al realizar las observaciones el caso en la Tabla 14, que corresponde a la comparación de los indicadores barrenos de 12 pies y los indicadores propuestos se tiene las siguientes conclusiones:
La longitud de perforación se ha incrementado de 3,25m a 3,30 m;
esto permite en un mayor avance.
El avance por disparo se ha incrementado de 3,00m a 3,22m o sea en 22 centímetros más.
La eficiencia del avance se ha aumentado de 92% a 97%.
El factor de avance se ha reducido de 29,41 kg/m a 27,40 kg/m.
Esta diferencia indica que el consumo de explosivo es menor por metro lineal de avance, de lo cual se deduce un menor costo en los explosivos.
En la sobre rotura se ha alcanzado a disminuir, porque de 10%
propuesto se consiguió una sobre rotura de 5,33%, es decir se redujo en 4% aproximadamente.
De lo mostrado anteriormente se puede afirmar que la hipótesis general es verdadera porque se ha logrado mejorar los indicadores de perforación y voladura con los nuevos diseños de mallas para cada tamaño de barreno.
4.3.2. Hipótesis específicas
Como hipótesis específica a) se ha propuesto que: El diseño de la malla de perforación influye positivamente en la mejora de la eficiencia del avance en las labores mecanizadas de Compañía Minera Kolpa S.A.
Aunque ya se señaló anteriormente que eso es cierto podemos hacer un análisis como el siguiente:
Tabla 15.
Resumen los avances y eficiencia de los avances.
INDICADORES Barrenos de 10 pies Barrenos de 12 pies Propuesto Promedio Propuesto Promedio
Avance (m) 2,50 2,66 3,00 3,22
Eficiencia de avance (%) 90 97 92 97
De acuerdo con lo mostrado en la Tabla 15, se observa que, en ambos casos, tanto con los barrenos de 10 pies y los de 12 pies se ha mejorado los avances significativamente y de igual manera las eficiencias de los avances, por esta razón se confirma la veracidad de la hipótesis específica a).
En la investigación se tiene como hipótesis específica b) que: El diseño de la malla de perforación influye positivamente en la mejora del factor de avance en las labores mecanizadas de Compañía Minera Kolpa S.A.
Para la demostración de la verdad de esta hipótesis utilizaremos la Tabla siguiente:
Tabla 16.
Resumen del factor de avance.
INDICADORES Barrenos de 10 pies Barrenos de 12 pies Propuesto Promedio Propuesto Promedio
Factor de avance (kg/m) 27,94 26,51 29,41 27,40
Como se puede observar en la Tabla anterior se visualiza que en el caso del Factor de avance en los dos casos de la investigación los factores obtenidos en la investigación son menores a aquellos que han servido como línea base. De esta manera se afirma que la hipótesis específica b) es verdadera.
4.4. Discusión de resultados
Como se observa en el trabajo de investigación los diseños de mallas basados en la clasificación geomecánica son muy trascendentales porque se realiza la distribución de la energía del explosivo en relación a la calidad de la masa rocosa.
Por esa razón observando que la roca es de calidad regular IIIB se ha implementado la voladura controlada con medias cañas, este criterio ha dado como resultado la disminución de la sobre rotura en 5% en ambos casos; también con ellos se asegura el mejoramiento de la seguridad en el ambiente del trabajo
en beneficio de los trabajadores principalmente y de los equipos mecanizados que operan en las labores mineras, ver Anexo 2.
CONCLUSIONES
1. De acuerdo con un estudio geomecánico la calidad de la roca en los niveles Nv.4080 y Nv.4330 están localizadas en terrenos de calidad IIIB, regular B, lo cual acuerdo a la clasificación de Bieniawski están en el rango de RMR 41-50.
2. Se ha diseñado dos tipos de mallas porque las labores denominadas rampas se perforan taladros en los frentes con barras de 10 pies, mientras que en las ventanas se utilizan barras de 12 pies.
3. En cada diseño se ha considerado un arranque con cuatro taladros con carga de 45 mm y cuatro taladros de alivio de 102 mm con la finalidad de mejorar el avance por disparo.
4. En las rampas el avance por disparo se ha incrementado de 2,50 m a 2,66 m, 16 centímetros más. La eficiencia del avance se ha aumentado de 90% a 97%. El factor de avance se ha reducido de 27,94 kg/m a 26,51 kg/m. En la sobre rotura se ha alcanzado a disminuir, porque de 10% propuesto se logró una sobre rotura de 5%.
5. En las ventanas la longitud de perforación se ha incrementado de 3,25 m a 3,30 m. El avance por disparo se ha mejorado de 3,00m a 3,22m, 22 centímetros más.
La eficiencia del avance se ha aumentado de 92% a 97%. El factor de avance se ha reducido de 29,41 kg/m a 27,40 kg/m. En la sobrerotura se redujo de 10%
propuesto a una sobre rotura de 5,33%.
RECOMENDACIONES
1. Se recomienda estandarizar los nuevos indicadores en las rampas y ventanas de la misma sección y de la misma calidad de roca en la mina Huachocolpa Uno.
2. Se recomienda capacitar permanentemente a los colaboradores para el cumplimiento de las indicaciones de los diseños de las mallas de perforación.
3. Se recomienda realizar siempre el pintado de la malla en los frentes para cumplir con el burden y espaciamiento de los taladros.
REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS
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