Costos DE Perforación Y Voladura EN Minería Subterranea PDF

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COSTOS DE PERFORACIÓN Y VOLADURA EN MINERÍASUBTERRANEA1 COSTOS DE OPERACIONES MINERASUNIVERSIDAD NACIONAL SAN AGUSTIN*******TEMA: COSTOS DE PERFORACIÓN YVOLADURA EN MINERIASUBTERRANEAALUMNO:**********DOCENTE:***ASIGNATURA:COSTOS DE OPERACIONES MINERASAREQUIPA – PERÚ****COSTOS DE PERFORACIÓN Y VOLAD...

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COSTOS DE PERFORACIÓN Y VOLADURA EN MINERÍA SUBTERRANEA UNIVERSIDAD NACIONAL SAN AGUSTIN **** ***

TEMA:  COSTOS DE PERFORACIÓN Y VOLADURA EN MINERIA SUBTERRANEA ALUMNO: **** ** ** ** DOCENTE: *** ASIGNATURA: COSTOS DE OPERACIONES MINERAS AREQUIPA – PERÚ **** 1

COSTOS DE OPERACIONES MINERAS

COSTOS DE PERFORACIÓN Y VOLADURA EN MINERÍA SUBTERRANEA CAPITULO I 1.1 INTRODUCCIÓN La minería es una actividad que requiere de gran inversión inicial por ello la optimización de los procesos mineros brindará un aprovechamiento total del recurso mineral sin pérdidas en las operaciones mineras. Dentro de estos procesos el rol jugado por la perforación y voladura juega un papel preponderante y marca un punto de inflexión en el éxito del negocio minero. El objetivo principal de la voladura con explosivos

consiste en que éste se lleve a

cabo con el menor costo posible, cumpliendo con los parámetros y especificaciones técnicas y condiciones de seguridad previstas. Dentro de un proyecto de explotación, la perforación y voladura constituyen las primeras operaciones básicas, y que pueden condicionar los resultados de las actividades posteriores, tanto en rendimiento como en costos Así pues, la buena fragmentación y esponjamiento de la roca volada deben estudiarse con una óptica global de conjunto, relacionándola con las distintas variables que corresponden al resto de las operaciones subsiguientes En el presente trabajo, se analizan los aspectos económicos del binomio: “Perforaciónvoladura” en operaciones de producción subterráneas , así como dos ejemplos prácticos en materia de “avances en labores subterráneas”, considerando todo el procedimiento en su conjunto, así como las herramientas, materiales y accesorios que se emplean en dichos trabajos.

2

COSTOS DE OPERACIONES MINERAS

1.2.- OBJETIVOS.1.2.1.- ESPECÍFICO.

Obtención de los costos de perforación y voladura por m3 de producción, en labores subterráneas diversas en la unidad minera Colquijirca.

1.2.2.- SECUNDARIOS.

Determinar los parámetros de perforación y voladura para labores diversas en minería subterránea, así como los explosivos posibles a usarse.



Determinar los costos de producción por día por mes para futuros planes de inversión



Demostrar la importancia de la perforación y voladura dentro del ciclo de minado, y su preponderancia dentro de los costos de producción en minería subterránea.

CAPITULO II MARCO TEORICO 2.1.- PARAMETROS PERFOERACION

PARA

EL

DISEÑO

DE

LA

MALLA

DE

2.1.1.- NÚMERO DE TALADROS El número de taladros requerido para una voladura subterránea depende del tipo de roca a volar, del grado de confinamiento del frente, del grado de fragmentación que se desea obtener y del diámetro de las brocas de perforación disponibles; factores que individualmente pueden obligar a reducir o ampliar la malla de perforación y por consiguiente aumentar o disminuir el número de taladros calculados teóricamente. Influyen también la clase de explosivo y el método de iniciación a emplear. Se puede calcular el número de taladros en forma aproximada mediante la siguiente fórmula: Dónde:

A

:

ancho de túnel. H

:

altura del túnel.

O en forma más precisa con la relación:

Dónde:

P

:

circunferencia o perímetro de la sección del túnel, en m, que se obtiene con la fórmula.

S : dimensión de la sección del túnel en m2 (cara libre) dt

:

distancia entre los taladros de la circunferencia o periféricos que usualmente es de: DISTANCIAENTRE DUREZADE ROCA Tenaz Intermedia Friable

c

:

TALADROS (m) 0,50a 0,55 0,60a 0,65 0,70a 0,75

coeficiente o factor de roca, usualmente de: DUREZADEROCA

COEFICIENTE DE ROCA (m)

Tenaz

2,00

Intermedia

1,50

Friable

1,00

2.1.2.- DISTANCIA ENTRE TALADROS Se determinan como consecuencia del número de taladros y del área del frente de voladura. Normalmente varían de 15 a 30 cm entre los arranques, de 60 a 90cm entre los de ayuda, y de 50 a 70 cm entre los cuadradores. Como regla práctica se estima una distancia de 2 pies (60cm) por cada pulgada del diámetro de la broca. Los taladros periféricos (alzas y del

cuadradores) se deben perforara unos 20a 30cm

límite de las paredes del túnel para facilitar la perforación y para evitar la sobre rotura. Normalmente se perforan ligeramente divergentes del eje del túnel para que sus topes permitan mantenerla misma amplitud de sección en la nueva cara libre a formar. 2.1.3.- LONGITUD DE TALADROS Será determinada en parte por el ancho útil de la sección, el método de corte de arranque escogido y por las características del equipo de

perforación. Con

corte quemado puede perforarse hasta 2 y 3 m de profundidad, mientras que con corte en “V” sólo se llega de 1 a 2 m de túneles de pequeña sección. Para calcular la longitud de los taladros de corte en V, cuña o pirámide se puede emplearla siguiente relación: L =0,5 x √(S) Donde:

S

:

es la dimensión de la sección del túnel en m2.

2.1.4.- CANTIDAD DE CARGA Depende de la tenacidad de la roca y de la dimensión del frente de voladura. Influyen: el número, diámetro y profundidad de los taladros y el tipo de explosivo e iniciadores a emplear. Se debe tener en cuenta que la cantidad de explosivo por metro cuadrado a volar disminuye cuanto más grande sea la sección del túnel, y también que aumenta cuanto más dura sea la roca.

En términos generales puede considerarse los siguientes factores en kilogramo de explosivos por metro cúbico de roca. En minería los consumos de dinamita varían generalmente entre 300 a 800g/m3. Como generalidad, pueden considerar los siguientes factores para:

Tipo de roca Muy difíciles Difíciles Fáciles Muy fáciles

Factor 1,5 a1,8 1,3 a1,5 1,1a1,3 1,0a1,2

En donde podemos considerar:  Rocas muy difíciles: granito, conglomerado, arenisca.  Rocas difíciles: arenisca sacaroide, arena esquistosa.  Rocas fáciles: esquisto, arcilla, esquistos arcillosos, lutita.  Rocas muy fáciles: arcilla esquistosa o rocas muy suaves. Valores estimados para galería con una sola cara libre, para disparos con 2 caras libres se pueden considerar valores de 0,4 a 0,6 kg/m3. 2.2.- ACCESORIOS DE PERFORACION Y VOLADURA 2.2.1.- EL FANEL Es un sistema eficaz de iniciación para uso en minería subterránea, superficial y obras civiles, que ofrece los beneficios de sincronización sin riesgo, eliminando toda posibilidad de conexiones erróneas. El FANEL® está formado por los siguientes componentes:



Fulminante de retardo: Consiste de un Fulminante N° 12 que contiene en su interior un explosivo primario muy sensible, uno secundario de alto poder explosivo y un elemento de retardo de acuerdo a su número de serie, que permite detonarlo a diferentes intervalos de tiempo. Para ello se ofrece al mercado dos (2) escalas: período corto y período largo.

 Manguera fanel o tubo de choque: Está fabricada con un material termoplástico de alta resistencia mecánica, la cual en su interior está uniformemente cubierta por una sustancia reactiva que al ser activada conduce una onda de choque cuya presión y temperatura son suficientes para iniciar al fulminante de retardo.  En uno de sus extremos está sellado por ultrasonido y en el otro extremo ensamblado con el Fulminante de retardo. El color de la Manguera Fanel permite identificar la escala de tiempo de retardo del FANEL®, así tenemos que: •

Para el período corto la Manguera Fanel es de color rojo.

•

Para el período largo la Manguera Fanel es de color amarillo.

 Etiqueta: Indica el número de serie y el tiempo de retardo en milisegundos o segundos.  Conectador plástico tipo “J”: Es un bloque plástico especialmente diseñado para facilitar la conexión y asegurar el contacto entre la Manguera Fanel y el Cordón Detonante. Adicionalmente, el color del conectador plástico permite identificar el período de tiempo de retardo del FANEL®, así tenemos:  Para el período corto el conectador plástico tipo “J” es de color rojo.  Para el período largo el conectador plástico tipo “J” es de color azul. 2.2.2.- EL CARMEX ha sido concebido y desarrollado como un seguro y eficiente sistema de iniciación para efectuar voladuras convencionales.

El CARMEX está compuesto por los siguientes componentes: un Fulminante Común Nº 8, un tramo de Mecha de Seguridad, un Conector para Mecha Rápida y un Block de sujeción, que es un seguro de plástico, cuya función es asegurar la Mecha Rápida al Conector para Mecha rápida. El CARMEX es ensamblado por personal especializado, mediante el uso de máquinas fijadoras neumáticas, garantizando con ello la hermeticidad del Fulminante-Mecha de Seguridad – Conector 2.2.3.- MECHA DE SEGURIDAD Es un accesorio de voladura y un componente del sistema tradicional de iniciación. Se caracteriza por ser flexible y posee un núcleo central de pólvora, el cual transmite el fuego hasta el fulminante, a una velocidad uniforme; está recubierta por varias capas de diferentes materiales que garantizan la continuidad de la combustión y compactación. Estos componentes se encuentran protegidos por un recubrimiento de material plástico. Finalmente, todo el conjunto asegura que la Mecha de Seguridad tenga una excelente impermeabilidad, resistencia a la humedad, a la abrasión y a los esfuerzos mecánicos, aún en las condiciones más exigentes; así como evitar que el fuego se transmita de uno a otro tramo de mecha de Seguridad cuando están cerca, minimizando la producción de chispas laterales. 2.2.4.- LA MECHA RÁPIDA: Es un accesorio y un componente del sistema tradicional de iniciación de voladuras, compuesto por una masa pirotécnica, dos alambres y una cobertura exterior de material plástico. La MECHA RÁPIDA produce una llama incandescente durante su combustión con la suficiente temperatura para activar la masa pirotécnica del CONECTOR PARA MECHA RÁPIDA, el que a su vez SEGURIDAD.

asegura el eficiente encendido de la MECHA DE

Para satisfacer los requerimientos de trabajos en minería y construcción civil, FAMESA EXPLOSIVOS S.A.C. ofrece los siguientes tipos:  MECHA RÁPIDA Z - 18  MECHA RÁPIDA Z - 19 La MECHA RÁPIDA ensamblado con el CONECTOR PARA MECHA RÁPIDA tiene como objetivos eliminar el encendido o “chispeo” individual de las “armadas” o “primas”, evitar la exposición del operador a labores con presencia de humos y permitir la evacuación segura del personal ante la posibilidad de una iniciación prematura, ya que usándola adecuadamente proporciona el tiempo suficiente al operador para retirarse a un lugar seguro. Para efectuar cada conexión en las redes de encendido, la MECHA RÁPIDA se inserta en la ranura del CONECTOR PARA MECHA RÁPIDA y la base de este se presiona para asegurar un buen contacto. Dicha conexión también puede realizarse por enrollamiento o “torniquete” o utilizando el “block de sujeción” que se provee adicionalmente. El plan de voladura trazado debe contemplar que la longitud de MECHA RÁPIDA a usarse debe ser tal que todas las “armadas” o “primas” estén encendidas y en combustión dentro de los taladros antes que el primer “taladro” detone. 2.2.5.- EL CORDÓN DETONANTE PENTACORD: Es un accesorio de voladura, que posee características como: Alta velocidad de detonación, facilidad de manipuleo y seguridad. Está formado por un núcleo de pentrita (PETN), el cual está recubierto con fibras sintéticas y forrado con un material plástico. En el caso de los cordones reforzados, se utiliza adicionalmente hilos y resinas parafinadas para dotar al producto de una mayor resistencia a la abrasión y tracción. Existiendo los siguientes tipos:

 PENTACORD 3 P.- Es un Cordón Detonante de bajo gramaje desarrollado para iniciar al FANEL®, MININEL® y para voladuras secundarias.



PENTACORD 3 PE.- Es un Cordón Detonante reforzado de bajo gramaje, de gran resistencia a la tracción, abrasión y un alto grado de impermeabilidad, desarrollado para trabajar en líneas descendentes en taladros de pequeño diámetro.

 PENTACORD

5

P.- Generalmente

destinado

como

línea

troncal

en voladuras primarias o secundarias, o como línea descendente en taladros de diámetro pequeño o intermedio, tanto en minería superficial como subterránea. También se usa para iniciar al FANEL® y MININEL®. 

PENTACORD 5 PE.- Es un Cordón Detonante reforzado de gran resistencia a la tracción, abrasión y un alto grado de impermeabilidad por lo que puede utilizarse en trabajos de minería superficial y subterránea.

 PENTACORD 8 P y 10 P.- Son cordones de mayor gramaje, que pueden usarse como líneas troncales y descendentes en cualquier trabajo especial de minería superficial o subterránea. 

PENTACORD 8 PE y 10 PE.- Son accesorios reforzados de gran resistencia a la tracción, abrasión y un alto grado de impermeabilidad para trabajos de voladura con exigentes condiciones de rigurosidad.

Estos cordones pueden permanecer cargados durante un tiempo sin deteriorarse hasta realizar la voladura respectiva. El uso de este accesorio está orientado a la minería superficial y minería subterránea, pues trabaja adecuadamente en voladuras primarias, secundarias y en voladuras masivas 2.2.6.- EL FULMINANTE COMÚN Es un accesorio de voladura constituido por una cápsula cilíndrica de aluminio cerrada en uno de sus extremos, en cuyo interior lleva un explosivo primario muy sensible a la chispa de la mecha de seguridad y otro secundario de alto poder explosivo. Dada la calidad de los insumos utilizados en la fabricación del producto, estos le proporcionan máxima seguridad y eficiencia en el uso.

2.3.- CORTES O ARRANQUES El principio de la palabra voladura de túneles reside, por tanto, en la apertura de una cavidad inicial, denominada corte, cuele o arranque, destinada a crear una segunda cara libre de gran superficie para facilitar la subsiguiente rotura del resto de la sección, de modo que los taladros del núcleo y de la periferia pueden trabajar destrozando la roca en dirección hacia dicha cavidad. Al formarse la cavidad el frente cerrado del túnel se transforma en un “banco anular”, donde los factores de cálculo para el destroce serán semejantes a los empleados en un banco de superficie, pero como ya se mencionó, exigiendo cargas considerablemente mayores para desplazar el material triturado. FORMACION DE LA CAVIDAD DE UN FRENTE

Según las dimensiones de un túnel y el diámetro de los taladros, el área de la cavidad de arranque puede ser de 1 a 2 m2, normalmente adecuada para facilitar la salida de los taladros del núcleo hacia ella, pero con taladros de diámetros mayores el área necesaria puede llegar a 4 m2.

La profundidad del corte deberá ser igual a la estimada para el avance del disparo, cuando menos. La ubicación influye en la facilidad de proyección del material roto, en el

consumo de explosivo y el número de taladros necesarios para el disparo. Por lo general, si se localiza cerca de uno de los flancos(a) se requerirá menos taladros en el frontón; cerca al techo (b) proporciona buen desplazamiento y centrado de la pila de escombros, pero con mayor consumo de explosivo; al piso(c) es conveniente sólo cuando el material puede caer fácilmente por desplome. En general, la mejor ubicación es al centro de la sección ligeramente por debajo del punto medio (d). UBICACIÓNDELARRANQUE

2.3.1.- MÉTODOS DE CORTE Corresponden a las formas de efectuar el disparo en primera fase para crear la cavidad de corte, que comprenden dos grupos:  Cortes con taladros en ángulo o cortes en diagonal.  Cortes paralelo.

con

taladros

en

2.3.1.1.- CORTES EN DIAGONAL La efectividad de los cortes en diagonal consiste en que se preparan en forma angular con respecto al frente del túnel, lo que permite que la roca se rompa y

despegue en forma de “descostre sucesivo” hasta el fondo del disparo. Cuanto más

profundo debe ser el avance, más taladros diagonales deben ser perforados en forma escalonada, uno tras otro conforme lo permita el ancho del túnel. Estos cortes se recomiendan sobre todo para roca muy tenaz o plástica

por el

empuje que proporcionan “desde atrás”. También para las que tienen planos de rotura definidos, ya que dan mayor alternativa que el corte paralelo para atacarlas con diferentes ángulos. En su mayoría se efectúan con perforadoras manuales y su avance por lo general es menor en profundidad que con los cortes en paralelo (45 y 50 % del ancho del túnel), pero tienen a su favor la ventaja de que no se “congelan” o “sinterizan” por exceso de carga o inadecuada distancia entre taladros, como ocurre frecuentemente con los cortes paralelos. Es indispensable que la longitud y dirección de los taladros sean proyectadas de tal forma que el corte se ubique simétricamente a una línea imaginaria y que no se perfore excesivamente. Se disponen por parejas, debiendo tender casi a juntarse en la parte más profunda para permitir un efecto combinado de las cargas, esto especialmente en rocas difíciles de romper (duras, estratificadas, etc.). Son más incómodos para perforar porque el operador tiene que ver imaginariamente cómo están quedando ubicados y orientados los taladros, para evitar que se intercepten. Respecto a la carga explosiva, los taladros de arranque, es decir los más cercanos a la cara libre, no

requieren una elevada densidad. Ésta puede

disponerse más bien en los más profundos para tratar de conseguir alguna rotura adicional que compense la natural limitación del avance debido a la propia perforación. Estos cortes son mayormente aplicados en túneles y galerías de corta sección con taladros de pequeño diámetro. Los consumos promedio varían en cifras tan extremas como 0,4 a 1,8 kg/m 3.

Además de túneles, los cortes

angulares especialmente en cuña y abanico

permiten abrir la rotura inicial en frentes planos sin cara libre, como es el caso de apertura de zanjas, pozos, etc. Estos cortes pueden clasificarse en tres grupos:  Corte en cuña de ejecución vertical (Wedgecut), corte en cuña de ejecución horizontal (“v” o “w”) y corte piramidal. En los tres casos los taladros son convergentes hacia un eje o hacia un punto al fondo de la galería a perforar.



Corte en abanico (Fancut) con diferentes variantes. En este caso los taladros son divergentes respecto al fondo de la galería.

 Cortes combinados de cuña y abanico o paralelo y abanico.  La geometría de arranque logrado con los cortes angulares básicos se muestra en las figuras subsiguientes: 2.3.1.2.- CORTE EN PIRÁMIDE O DIAMANTE (CENTERCUT) Comprende a cuatro o más taladros dirigidos en forma de un haz convergente hacia un punto común imaginariamente ubicado en el centro y fondo de la labor a excavar, de modo que su disparo instantáneo creará una cavidad piramidal. Este método requiere de una alta concentración de carga en el fondo de los taladros (ápex de la pirámide). Se le prefiere para piques y chimeneas. Según la dimensión del frente puede tener una o dos pirámides superpuestas. Con este corte se pueden lograr avances de 80%

del ancho de la

galería; su

inconveniente es la gran proyección de escombros a considerable distancia del frente.

2.3.1.3.- CORTE (WEDGECUT)

EN

CUÑA

O

EN

“V”

Comprende a cuatro, seis o más taladros convergentes por pares en varios planos o nivele...