30_Planificacion trabajos

8/9/2019 30_Planificacion trabajos

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Captulo 30

PLANIFICACION DE LOS TRABAJOSDE PERFORACION y VOLADURA

1. INTRODUCCION

Cuando se acomete un proyecto de excavacin derocas, una de las etapas ms importantes es la consti-tuida por la planificacin de los trabajos de perforaciny voladura, no slo porque es preciso coordinar dosoperaciones bsicas del ciclo de explotacin, sinofundamentalmente porque es necesario conjugar unaserie de conocimientos y aspectos de la obra en sutotalidad: entorno geolgico y topogrfico, unidadesde carga y transporte, utilizacin posterior de los ma-teriales, etc.

Este hecho, unido a la influencia posterior que tie-nen los equipos de perforacin elegidos sobre el restode las operaciones: carga, transporte y trituracin, ascomo sobre los ritmos previstos, plazos de ejecucin ycostes de operacin, hacen que la planificacin de laslabores de arranque requiera un tratamiento especialpor parte de los tcnicos responsables.

2. FACTORES QUE INFLUYEN ENLA PLANIFicACION DE LAPERFORACION Y VOLADURA

Los factores que se precisan conocer para procedera una correcta planificacin de los trabajos pueden.clasificarse en: generales, cuando afectan a la globali-dad del proyecto o intervienen en los planes a largoplazo, y operativos, cuando inciden sol5're aspectos"muy concretos o planes a corto y medio plazo., .Los factores generales mas Importantes en pro-yectos a cielo abierto son:- Volumen a excavar. Ritmo y plazo de ejecucin.- Equipos de carga a utilizar.- Altura de banco.- Geometra de la excavacin.- Situacin geogrfica.- Propiedades geomecnicas y estructurales de lasrocas.- Granulometra exigida.- Limitaciones ambientales.

- Coste global de perforacin y voladura.Entre los factores operatvos se encuentran:

- Nmero de bancos en explotacin.- Longitud de frentes de operacin.- Accesos a diferentes niveles.- Secuencia de avance.- Nmero de voladuras, etc.Es necesario contemplar las prdidas de tiempo oretrasos caractersticos de cualquier operacin, talescomo trabajos nocturnos, traslados del equipo de perfo-racin, cambios de tajo, interrupciones por voladuras,malas condiciones climatolgicas, trfico, etc., o porfactores tales como la experiencia del operador, con-junto equilibradocon otros equipos de produccin, etc.Cada equipo debe considerarse como parte de unsistema, y como tal queda sometido a prdidas de tiem-po debidas a deficiencias en la direccin, supervisin,condiciones del trabajo, clima, etc. Estos retrasos y pr-

didas de tiempo son los que caracterizan el factor cono-cido como eficiencia de la operacin.

Por otro lado, es preciso tener en cuenta la disponibi-lidad mecnica, o simplemente disponibilidad, definidacomo la disposicin de los equipos para actuar duranteel tiempo de trabajo programado, es decir, hay queconsiderar las prdidas de horas de trabajo debidas aaveras intempestivas y a reparaciones programadas orutinas de mantenimiento.Cuando no se disponga de experiencia suficientepara estimar individualmente los factores anteriores, sepodr tomar el producto de ambos, que se denominaeficiencia operativa global, reflejados en la Tabla30.1.

Tabla 30.1. EFICIENCIA OPERATIVA GLOBAL

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CALIDADDELAORGANIZACIONCONDICIONESDETRABAJO Excelente Buena Regular DeficienteExcelentes 0,83 0,80 0,77 0,77Buenas 0,76 0,73 0,70 0,64Regulares 0,72 0,69 0,66 0,60Malas 0,63 0,61 0,59 0,54


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Si se trata de un clima extremado, en ambiente pol-voriento, con materiales compactos y abrasivos, la cali-dad de la operacin ser deficiente y las prestacionesse vern afectadas de forma adversa debido a lasmalas condiciones detrabajo.Si la direccin y la supervisin son excelentes, conbuenos talleres, y programas de mantenimiento preven-tivo adecuados, prdidas de tiempo mnimas en lacarga, alta disponibilidad, etc., el tiempo efectivo deproduccin ser alto. Por el contrario, una direccin ysupervisin deficientes reducirn el tiempo real de pro-duccin y la capacidad de los equipos deber ser incre-mentada para conseguir las producciones requeridas.

EjemploUna perforadora hidrulica con martillo en cabeza tra-

baja en un banco de caliza de 20 m, realizando barrenosde 102 mm (4"). La velocidad de penetracin es de 110cm/min, que se traduce en una velocidad de perforacinde 35 m/h. El rendimiento de arranque para el esquemade voladura fijado es de 13 m3/ml.Suponiendo que el factor de eficiencia operativa esdel 80% y la disponibilidad mecnica del equipo del 90%se desea calcular la capacidad de perforacin para unoy dos relevos de 8 horas cada uno.

. Capacidad Nmero de Rendi- Factor de Disponibili-Capacidad horaria de horas por miento de eficiencia X dad mec-porrelevo ~ perforacinX relevo X arranqueX operativa nica(m') (m/h) (m'/h) (m'/ml)

Capacidad por relevo (m') =35 m/h x 8 h x 13 m3/ml x 0,80 x 0,90 = 2.621 m3.Capacidad de dos relevos (m3) =2 x 2.621 m3= 5.242 m3.

2.1. Volumen a excavarRitmos de produccin

. El volumen de roca a mover, el plazo de ejecucin yla organizacin general del trabajo determinan los rit-mos de excavacin previstos referidos a la unidad detiempo: ao, mes, semana, da y hora.

2.2. Equipo de cargaAltura de banco.'

Los equipos de carga se seleccionan en funcin delritmo de ejecucin y de la flota de transporte disponi-ble. La altura de banco se puede determinar a partir dela capacidad del cazo del equipo de carga Cc:- Palas de ruedas H (m) = 5 a 10 m- Excavadoras

hidrulicas """""""" H (m) = 4+0,45xCc (m3)- Excavadorasde cables H (m) = 10+0,57x(Cc-6)

No es recomendable, por cuestiones de seguridad yeficiencia, superar los 20 m de altura de banco.

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'-2.3. Geometra de la excavacinSituacin geogrfica

Se deben tener en cuenta: '-- Dimensiones de la obra en planta y profundidad.- Topografa del terreno natural. '-- Accesos al rea de excavacin.,.- Infraestructura de la zona de trabajo; energa elc- '-trica, instalaciones de mantenimiento, servicios,

etc., y- Labores previas de preparacin del terreno. '-2.4. Propiedades geomecnicas yestructurales de las rocas '---Deben conocerse los siguientes puntos: '-

- Estructuras geolgicas del entorno.- Tipos de rocas y densidades.- Composicin mineralgica, especialmente conte- "-nido en cuarzo.- Propiedades geomecnicas, resistencias a la com-

presin simple, velocidades de propagacin, etc.- Datos estructurales, fracturas, diaclasas, juntas, ti-

pos de relleno, existencia de coqueras, orientacinpredominante de las discontinuidades, etc.

- Presencia de agua.- Recubrimientos de tierra vegetal o materiales al-terados.

'-

"-

'--

2.5. Granulometra exigida --La granulometra exigida es funcin del tratamiento

y utilizacin posterior del material, y en algunos casos "-indirectamente de la capacidad de los equipos decarga.Si el tamao de los bloques Tb se expresa por su

mayor dimensin, se pueden presentar los siguientes '--tipos de proyectos:

- Material que pasa por machacadora. Es el caso delmineral en las minas a cielo abierto o de los ridosen canteras. Debe cumplirse: i

"-

Tb


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El tamao ptimo del bloque es normalmenteaquel cuya relacin con la dimensin del cazo seencuentra entre 1/6 y 1/8.

- Material para pedraplenes. Generalmente, el ta-mao mximo no es superior al 70% del espesor dela tongada.

- Material para puertos y presas. Los pliegos de con-diciones contemplan, generalmente, diferenteszonas que corresponden a ncleos y mantos deescollera, mantos de proteccin y espaldones etc.,cada una con una granulometra media distinta queva desde las 0,5 t hasta ms de 12 t por bloque.

2.6. Limitaciones ambientalesLas perturbaciones que producen las voladuras y

que deben mantenerse por debajo de umbrales de se-guridad son:- Vibraciones.Debedisponersede unatablade car-

gas distancias construida a partir de un nivel m-ximo permisible.- Onda area. El explosivo debe confinarse lo mejor

posible y elegirse una secuencia de encendidoadecuada.- Proyecciones. Se definir una distancia de seguri-dad a instalaciones y maquinaria, y si el diseo delas voladuras lo aconsejan se emplearn protec-ciones.- Polvo.Estaalteracines inevitablecasi en su tota-

lidad, y slo puede lucharse contra ella mediante elriego superficial con agua, pero con escasos re-sultados prcticos.

El tipo de voladura puede ser condicionada conjunta-mente y de manera significativa por las limitacionesambientales V por otros factores de ndole operativo,

TABLA 30.2

como son: los daos a la roca remanente, la fragmenta-cin, la geometra de las pistas, la presencia de finosen exceso, la separacin del estril y mineral, etc.En minera a cielo abierto pueden considerarse lassiguientes tcnicas de voladura:a) Minera masiva, utilizando voladuras en banco, e.g.movimiento de estril a gran escala en minas decarbn y metlicas.b) Minera selectiva empleando voladuras en banco,e.g. separacin de estril y mineral en los tajos, fre-cuentes en operaciones mineras de hierro y oro.c) Tcnicas de voladuras controladas en los lmites decorta, e.g. precorte.d) Voladuras masivas de explanacin, e.g. usadaspara fragmentar las costras o recubrimientos dealgunos yacimientos de bauxita.e) Minera selectiva utilizando voladuras de explana-cin, e.g. bloques de mineral de oro y bloques deestril que son excavados separadamente.f) Voladuras secundarias empleando barrenos, e.g.taqueo.g) Voladuras secundarias sin usar barrenos, e.g. par-ches o cargas adosadas.h) Ensanche de barrenos para incrementar su capaci-dad para alojar una mayor carga de explosivo enlas recmaras y romper as una mayor cantidad deroca con un solo barreno.i) Canteras de roca ornamental, e.g. voladuras conplvora para obtener bloques sin daos.j) Voladuras coyote empleadas en pequeos tnelesy cmaras para colocar grandes cantidades deexplosivos que se disparan instantneamente, e.g.voladuras de hasta 1 milln de toneladas de roca se

han realizado de una sola vez.k) Voladuras en rampa utilizadas en la apertura denuevos bancos, e.g. para crear nuevos frentes ver-ticales para los bancos subsiguientes.1) Voladuras con trayectoria controlada o voladurasde mximo desplazamiento usadas para fragmen-

S - Siempre influye en el diseo de la voladura.A - Algunas veces influye en el diseo de la voladura.O - Ocasionalmente influye en el diseo de la voladura. 417

Tcnica Voladura Voladura Voladura Taqueo Taqueo Voladura Voladura Voladura Voladura Voladurade de de Selectiva con con Masiva Selectiva Voladura Rec- en en con Tra-Voladura "ontorno Explana- Explana- Barrenos Parches en en Coyote maras Roca Rampa yectoriacin cin Bancos Bancos Ornamental Controlada..Oaosala roca S O S O O S A A A S O A.Fragmen- d'tacin A S S S S A'" S S S A A A.Oespla-zamiento O S S O O S S A A A A S.Separa-cin estlmineral O O S O O O S O O O A A.Finos O O O O O O A O O O O O.Proyec-ciones A A A S A A A A A O A A.Ondaarea O A A A S A A A A A A A.Vibracio-nes S A A O O A A S S A A A


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tar y mover grandes cantidades de recubrimientodirectamente con el fin de que el transporte conmedios mecnicos -e.g. dragalina- sea mnimo.En la Tabla 30.2 se indican las limitaciones asocia-das que influyen en el diseo de las diferentes tcnicasde voladuras a cielo abierto.

2.7. Coste global de perforacin y voladuraLa perforacin y voladura son operaciones imprescin-dibles en la fragmentacin de la roca cuando no sepueden utilizar equipos mecnicos de arranque. Dichasoperaciones se integran en sistemas junto con el restode las que constituyen el ciclo de explotacin.La suma de los costes unitarios de todas las opera-ciones del ciclo conducen a diferentes escenarios, Fig.30.1. En condiciones normales, la excavacin se diceque est equilibrada, Zona S, si se alcanzan los costestotales ms bajos de produccin. Cuando esto no esposible se estar trabajando en la zona A, con cantida-

des excesivas de explosivo, o en la zona C, con canti-dades insuficientes de explosivo, que harn elevarselos costes totales, apareciendo en el ltimo caso la inci-dencia de la fragmentacin secundaria.

(f)oa:


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TABLA 30.3.

* Criterios implicados.

adecuados para la operacin, termil1jindo con laeleccin del chasis o sistema de montaje. En la Fig. "30.4 se establece la interrelacin de las variablesque intervienen en la seleccin de equipos de per-foracin en trabajos de t neles y galeras, y vola-duras de produccin de interior.

- Los sistemas de accionamiento pueden ser diesel yelctricos, interviniendo en su eleccin factorestcnicos, econmicos y ambientales.

- Los explosivos a utilizar y la forma en la que stosse adquieren, encartuchados o a granel, dependende todos los factores enunciados en el captulo deseleccin de explosivos.- Los accesorios de voladura, de forma semejante,

estn ligados a los tipos de explosivos usados, las

secuencias de encendido y tiempos de retardo pro-yectados, pudiendo afirmarse que cuanto mayo-res sean las restricciones ambientales ms sofis-.ticados y costosos sern los accesorios de vola-dura a emplear.

- El esquema de la voladura, piedra y espaciamiento,es funcin del dimetro del barreno, tipo de ex-plosivo, caractersticas de la roca, altura de banco yfragmentacin deseada. El rea de excavacindebe dividirse para calcular con las variables ante-riores los esquemas ms adecuados en cada zona,que proporcionan los mejores resultados y el costemnimo.

- La cantidad de explosivo por barreno puede estarcondicionada por los niveles de vibracin admisi-bles.

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EXPLOSI- DISEOEQUIPO DE PERFORACION VOS y AC- DECESORIOS VOLADURA

Z LUCJ) O z z O >-O (3 O


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VOLUMEN DE LA ROCA A EXCAVAR

PERFORABILlDAD DE LA ROCA

FACTORES AMBIENTALES

N.O DE UNIDADES DE PERFORACION

ELECCION DEL EXPLOS IVO

Eleccin del equipo de perforacin

TIEMPOS DE RETARDO

TAMAOS DE LAS VOLADURAS

NUMERO DE BANCOS EN EXPLOTACIONy DIRECCION DE AVANCE

"--

PROGRAMA DE PRODUCCIONES

"-

'------

ELECCION DEL EOUIPO DE CARGA ',--ALTURA DE BANCO

VOLABILlDAD DE LA ROCA "-

GRADO DE FRAGMENTACION

"-

"-

Figura 30,3. Esquema bsico de planificacin de los trabajos de perforacin y voladura.

- Los tiempos de retardo se elegirn con el fin deeliminar los riesgos de proyeccin y obtener unafragmentacin adecuada, al mismo tiempo que sereduce la carga total operante en la voladura.- La secuencia de encendido se establecer en fun-cin de los ngulos libres de rotura, direccin deproyeccin y resultados de fragmentacin.

El tamao de las voladuras debe tenderse a que seael mayor posible, a fin de aprovechar las ventajasque reporta:TUNELES y GALERIAS

CHASIS

d'PRODUCCION

Figura 30.4.

'--. Se reducen los problemas de fragmentacinque se producen en las zonas perifricas.La granulometra de las pilas de escombroes ms uniforme.Los tiempos de parada de los equipos decarga y transporte son menores. '-

'-... Facilita la planificacin y control de la opera-cin.

Disminuyen las quejas de los habitantes del '-.'-"-"-"-

"-

'-.

'-'-

CHASIS

Variables que condicionan la seleccin de equipos de perforacin en trabajos subterrneos (Menndez, F.,1986). '-

420 '-


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entorno, siempre que las perturbaciones ge-neradas se mantengan en niveles aceptables.. Disminuyen los costes de arranque.- En cuanto al nmero de bancos o tajos en opera-cin se recomienda que al menos sean tres; uno enperforacin, otro en carga del material volado pre-viamente y un tercero en preparacin. Si esas treszonas se encuentran sobre un mismo banco y enlas proximidades de un talud final, la secuencia deavance puede ser la indicada en la Fig. 30.5.

ETAPA 1 1 1 1 / ' ' , / 1 , 1/ 1 -r T'7f7, ,/ ' , I!, '1' '/ ' , , / . , " 1 , , / " ., TALUDI,AL '~ "-"~ ROCAVOLADA-;;, ESTACAS DE DEMARCACIONt/,


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- Piedra y espaciamiento nominal.- Longitud de la columna de explosivo.- Sobreperforacin.- Altura de banco medida.- Profundidadde los barrenosmedida.- Longitud del retacado - material gran"ular o detritusde perforacin - cargas espaciadas.- Nmero de filas.- Secuencia de iniciacin - V, V1, V2, o barreno porbarreno.- Cebado - localizacin del multiplicador o cebo -empleo de otro multiplicador en la misma columna.- Sistema de secuenciado - en superficie, dentro delos barrenos o combinado - retardo entre barrenosen ms/m de piedra o espaciamiento - retardo entrefilas.

METODO MINEROSubterrneo

- Corte y relleno.- Cmaras y pilares.- Hundimiento por subniveles.- Crteres invertidos.- Barrenos largos.- Recuperacin de pilares y macizos residuales.- Liberacin de tensiones.- Descostramientode pilareso explosionesde rocaalaumentar las tensiones durante la explotacin.Cielo abierto- Dragalinas - banco extendido - desmonte previo ytransporte.- Excavadoras y volquetes - trituracin dentro de laexplotacin y cintas transportadoras.

BIBLlOGRAFIA

- DINIS DA GAMA, C.: Reduction 01 Costs andEnvironmental Impacts in Quarry Rock Blasting.The'Third International Symposium on Rock Fragmentation byBlasting. Brisbane. Australia. 1990.

- GADBERRY, A. R.: Mine Planning -It's Ef'cts on Drilling"and Blasting. SEE, 1981.- GARCIA, R.: Planificacin de Voladuras. Canteras y Ex-plotaciones. Octubre 1985.- HARRIES, G.: The Assesment and Optimization 01Blasting", The Aus. I.M.M., Explosives in MiningWorkshop. 1988.

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'-- Pala cargadora - volquetes o cintas.- Excavadoras hidrulicas - retro- frontal.- Operacin con una sola capa o multicapa.- Estabilidad de taludes.- Trituradora o cualquier otra limitacin de tamao deadmisin.

'--

'--Evaluacin cuantitativa de resultados '-- Curva granulomtrica.- Velocidad de detonacin.- Perfil de la pila de escombro - esponjamiento de lapila.- Fotografas de alta velocidad - medida de velocidaddel frente - medida de retardos - medida de retaca-dos - registro en zonas prximas y lejanas.- Vibraciones y onda area - medida de retardos y car-gas operantes.- Rendimientos de carga.- Factores de llenado de cazos y volquetes.

- Costes de reparacin y - desgastes de dientes ycazos - vidas de cables de elevacin.

'--

'--

',-

'--

Evaluacin cualitativa de resultadosFallos.Bolos.

- Proyeccin y desplazamiento.- Repies.- Sobreexcavacin.- Fragmentacin variable.- Desplazamiento variable.- Finos excesivos.- Eyeccin del retacado.- Fragmentacin controlada estructuralmente.- Proyecciones.

'--

'--

'--

'--

'--- LlTTLE, T.N. and VAN ROOYEN, F.: The Current State01 the Art 01 Grade Control Blasting in the EasternGoldlields. The Aus. I.M.M., Explosives in Mining '-Workshop. 1988.- TAMROCK: Handbook on Surface Drilling and Blasting,1983.- MENENDEZ, F.: Seleccin de Equipos. Clculo de Ren- '-dimientos y Costes". I Seminario de Ingeniera de Arran-que de Rocas con Explosivos en Proyectos Subterrneos.Fundacin Gmez-Pardo, 1986. '-

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