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VOLADURAS MASIVAS MEJORANDO FRAGMENTACIÓN Y ESTABILIDAD DE
PAREDES FINALES.
Ing. Martín E. Mendoza Juárez.Minera Yanacocha SRL.
Supervisor Senior Ingeniería Perforación y Voladura.Supervisor Senior Ingeniería Perforación y Voladura.e-mail: [email protected]
Ing. José L. Poma Fernández.Minera Yanacocha SRL.
Ingeniero de Perforación y Voladura III.e-mail: [email protected]
. Asesor: Arturo Cancec de Empresa Coviaci.
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1. RESUMEN
En Minera Yanacocha se tenía como procedimiento en el área de voladura, lanecesidad de volar los taladros de producción, minar, dar cara libre a las filasamortiguadas y volar, este proceso era muy lento y para cumplir con lo programadoen la producción de onzas se debía minar un banco por mes, por lo que se toma lainiciativa de realizar este estudio para agilizar el proceso, mantener la estabilidad dellas paredes y no disminuir el rendimiento de los equipos de carguío.
Adicionalmente se tenia identificado un peligro potencial en la pared Norte del TajoChaquicocha, la existencia de fallas pre-existentes, catch bench reducidos(subestándar) y bloques colgados que presuponían condiciones de mala voladura decontrol. Bajo estas condiciones de inseguridad se planteo la modificación del Diseñocontrol. Bajo estas condiciones de inseguridad se planteo la modificación del DiseñoFinal del Tajo Chaquicocha ya que la continuidad de estos malos resultados pondría enriesgo el minado de los Bancos inferiores.
El presente trabajo se realizo con el fin de lograr voladuras masivas (producción yprocedimiento) sin que estas afecten la estabilidad de las paredes del TajoChaquicocha y que no afecten la productividad (Dig Rate) de los equipos de carguío.Todos los resultados obtenidos fueron monitoreados con el fin de ubicar cualquierdesviación.Todas las técnicas usadas en el proceso de perforación y voladura fueron usadas porprimera vez en MYSRL y son detalladas en cada ítem dentro del capitulo “Desarrollo yColección de Datos”.
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2. OBJETIVOS.
El desarrollo del trabajo presenta los siguientes objetivos:
- Realizar voladuras masivas (producción y procedimiento) que no afecten la estabilidad de los taludes.
- Mantener o mejorar el Dig Rate de los equipos de carguío.
- Reducir el número de disparos, al ser voladuras con mayor cantidad - Reducir el número de disparos, al ser voladuras con mayor cantidad de taladros.
- Disminuir los tiempos de parada de equipos por voladura ( Palas, cargadores, perforadoras, equipos auxiliares, etc.), acelerando el tiempo de minado.
- Lograr beneficios económicos en la reducción de tiempo de minado por cada banco.
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3. DESARROLLO Y COLECCIÓN DE DATOS
Para el desarrollo del trabajo se realizaron los siguientes trabajos en el orden indicado:
- Determinación de las características geomecánicas del sectorEstimación y validación de las características del pre-corte (según tipo de
roca).
- Monitoreo del filtro de vibraciones del pre-corte.
- Determinación de los tiempos de detonación.
- Calculo de los diseños de perforación y carguío de explosivos en Procedimiento.
- Desarrollo de Voladuras Masivas.
- Evaluación de resultados.
A continuación desarrollamos cada ítem:
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3.1 DETERMINACIÓN DE LAS CARACTERÍSTICAS GEOMECÁNICAS DEL SECTOR
Las paredes de Chaquicocha presentan diferentes características geomecánicas, porlo que se realizaron mediciones de Cross Hole para medir la velocidad sísmica de laroca. Esto nos permitirá determinar el explosivo a utilizar para fragmentar la roca ylos tiempos requeridos para colisionar las ondas en los taladros de una misma fila,entre otros.
Para Roca Media (en Chaquicocha), la velocidad sísmica de la roca es de 3,275m/seg. La distancia entre los geófonos fue de 3.2 metros y el tiempo recorrido porla onda fue 0.000977 segundos.
Para Roca Muy Dura (en Chaquicocha), la velocidad sísmica de la roca es de 4,781 m/seg. La distancia entre los geófonos fue de 3.5 metros y el tiempo recorrido por la onda fue 0.00073242 segundos.
El Departamento de Geotécnica de MYSRL proporcionó un informe del laboratorio de mecánica de rocas de la Universidad Nacional de Ingeniería :
Para la roca suave, se tiene: Resistencia a la tensión de 4.5MPa, E= 16 GPaPara la roca mediana dureza: Resistencia a la tensión de 5.0MPa, E= 20 GPaPara la roca dura, se tiene: Resistencia a la tensión de 6.0MPa, E= 28 GPa
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3.1.1 VELOCIDAD SISMICA EN ROCA MEDIA Y MUY DURA
Grafico 2. Medición de Cross Hole para Roca Muy Dura (02
Grafico 3. Caracterización geomecánica del Talud de Tajo
Chaquicocha.
Grafico 1. Medición de Cross Hole para Roca Media (02 mediciones).
Hole para Roca Muy Dura (02 mediciones).
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3.2 ESTIMACIÓN Y VALIDACIÓN DE LASCARACTERÍSTICAS DEL PRE-CORTE (SEGÚN TIPO DEROCA)
El espaciamiento es el parámetro más importante en el diseño de un pre-corte,ya que la creación del plano de debilidad se obtendrá si su dimensión es laadecuada. El algoritmo utilizado para el diseño de perforación del pre-corte es elsiguiente:
( )T
TPrE
+×= 2Donde :
E : Espaciamiento entre taladros (pulgadas).r : Radio del taladro de perforación (pulgadas).r : Radio del taladro de perforación (pulgadas).P : Presión en el taladro de perforación por la carga explosiva (PSI).T : Resistencia a la tracción dinámica de la roca (PSI).
( ) 4.2231069.1 CrRVP d ××××= − δ
Donde :
: Densidad del explosivo (gr/cc).Vd : Velocidad de detonación del explosivo (pies/seg).R : Radio de la carga explosiva (pulgadas).r : Radio del taladro (pulgadas).C : Porcentaje del total de la columna cargada, expresada en decimal.
δ
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3.2.1 CAMBIO DE DISEÑO DE PRECORTE
Perforación inclinadaø = 5” S = 1.5 m.
Perforación inclinadaø = 5” S = 1.5 m.
Perforación inclinadaø = 5” S = 1.8 m.
Grafico 4: No haygrietas entre taladros,solo quiebres alrededordel taladro.
La carga del pre-corteno es suficiente.
Grafico 5: Factor deCarga 1.2 Kg/m2,carga mayor a la dediseño.
El pre-corte quemadosolo y en formainstantánea.
La carga del pre-cortees demasiada.
Grafico 6: Factor deCarga 1.0 Kg/m2.
El pre-corte quemadosolo y en formainstantánea.
La carga del pre-corte esla adecuada.
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3.3 MONITOREO DEL FILTRO DE VIBRACIONES DEL PRE-CORTE
Las componentes longitudinales antes y después del pre-corte
Grafico 7:Antes del pre-corte: 480 mm/s.Después del pre-corte: 185 mm/s.Filtro del pre-corte: 61% de filtro,que se considera como excelente.
Grafico 8: Vector suma antes y después del precorte.
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3.4 DETERMINACIÓN DE LOS TIEMPOS DE DETONACIÓN.
La Resistencia a la Compresión Uniaxial se encuentra desde 20 a 140 Mpa, sedenominara:- Roca blanda desde 20 a 70 MPa,- Roca de mediana dureza desde 71 a 120 MPa y- Roca dura sobre 121 MPa.Análisis de la secuencia de retardos entre taladros para la producción.
Los cálculos se realizan a través de la captura de la onda elemental y la aplicaciónde La Grange, para esta clasificación de rocas se tiene:- Tiempo / taladros para roca blanda : 5 milisegundos- Tiempo / taladros para roca media : 4 milisegundos- Tiempo / taladros para roca media : 4 milisegundos- Tiempo / taladros para roca dura : 3 milisegundos.- Tiempo / taladros para roca muy dura : 2 milisegundos.
En la secuencia de detonación entre taladros la relación ideal es de Espaciamientoefectivo/burden efectivo= 3,4
Análisis de la secuencia de retardos entre filas.- Filas de producción : 20 ms/mt de burden efectivo.- 2da. Fila Producción (procedimiento) : 30 ms/mt de burden efectivo.- 1ra. Fila Producción (procedimiento) : 35 ms/mt de burden efectivo.- Fila adyacente al pre-corte : 40 ms/mt de burden efectivo.
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3.5 CALCULO DE LOS DISEÑOS DE PERFORACIÓN Y CARGUIO DE EXPLOSIVOS.
Grafico 9: 1° Banco(R. Suave, R. Media & R. Dura)
Grafico 10: 2° Banco(R. Suave, R. Media & R. Dura)
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3.6 DESARROLLO DE VOLADURAS MASIVAS
Grafico 11. Secuencia de Detonación – V. Masiva
Uno de los aspectos de mayor tecnología y conocimiento para lograr una excelentefragmentación en gran cantidad de filas y a la vez absorber las vibraciones detodas las filas de producción de manera de evitar el daño a las paredes se refiereal punto de iniciación de la voladura.
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3.7 EVALUACIÓN DE RESULTADOS
Tabla 1. Relación de Pruebas de V. Masivas
Tabla 2. Análisis de Dig Rate en zonas de Pruebas de V. Masivas
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3.7.1 CALIDAD DE LAS PAREDES DE CHAQUICOCHA Y RESULTADOS DE VIBRACIONES MEDIDOS EN EL CAMPO.
R. blanda: PPV crítico: 760 mm/s y Modelo restrictivo: 190 mm/s.
R. media / blanda: PPV crítico: 819 mm/s y Modelo restrictivo: 205 mm/s.
R. dura: PPV crítico: 1,025 mm/s y Modelo restrictivo: 256 mm/s.
En general se requiere que no se supere la velocidad de partícula crítica, un modelo muy restrictivo y que asegura el mínimo daño a las paredes es ¼ PPVcritico.
Así para los diferentes tipos de roca de Chaquicocha, tenemos:
Grafico 12. Roca suave 407 mm/s.Dentro del limite.
Grafico 12. Roca dura 198 mm/s.Por debajo del limite.
A 3m de la voladuraA 3m de la voladura
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MYSRL puede realizar voladuras masivas (de producción y procedimiento), se hanllegado a volar 725 taladros cercana a la pared, en donde la fragmentación ha sidomejorada, alcanzando un Dig Rate de 5,643 ton/hr como promedio.
Se mejoro la estabilidad de las paredes, obteniendo vibraciones menores al 25% dela velocidad de partícula para el tipo de roca, llegando hasta solo 198 mm/s alrecibir la vibración de 725 taladros.Para lograr estos resultados requiere de ciertos requisitos y condiciones operativas:
- El pre-corte a banco doble y volado antes de perforar la primera fila deproducción.
4. CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES.
producción.- El inicio de la voladura debe ser en la primera fila de producción.- La fila adyacente debe ser perforada en diámetro de 7 7/8”.- Las 2 filas amortiguadas deben ser perforadas con diámetro de 9 7/8”- Las filas de producción deben ser perforadas en diámetro de 10 5/8”.- El diseño de explosivos y secuencia entre taladros debe ser confeccionado enterreno, de acuerdo a la calidad de la roca, analizando el cutting de los taladros y lacalidad de formación del taladro.- La fila adyacente y las filas amortiguadas tiene un diseño que depende del tipo
de roca y está.- Se sugiere disponer de cara libre, sólo con el objeto de no afectar la zona donde
estamos direccionando las vibraciones.
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