Diseno Mallas Perforacion y Voladura Subterranea

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    04-Aug-2015

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DISEO DE MALLAS DE PERFORACIN Y VOLADURA SUBTERRNEA APLICANDO UN MODELO MATEMATICO DE AREAS DE INFLUENCIA POR: Rene Wilfredo Ojeda Mestas INGENIERO DE MINAS CIP: 110595 PERU 2NDICE: RESUMEN ...................................................................................................................................................... 4 INTRODUCCIN ........................................................................................................................................... 5 CAPITULO I ................................................................................................................................................... 6 PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA, ANTECEDENTES, OBJETIVOS Y JUSTIFICACIN DE LA INVESTIGACIN ........................................................................................................................................... 6 1.1 PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA OBJETO DE ESTUDIO. ............................................................ 6 1.1.1 PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA ................................................................................................ 6 1.1.2 ENUNCIADO DEL PROBLEMA.......................................................................................................... 6 1.2 ANTECEDENTES DE LA INVESTIGACIN. ......................................................................................... 6 1.3 OBJETIVOS DE LA INVESTIGACIN. ................................................................................................ 25 1.3.1 OBJETIVO GENERAL. ...................................................................................................................... 25 1.3.2 OBJETIVO ESPECIFICO. ................................................................................................................. 25 1.4 JUSTIFICACIN DE LA INVESTIGACIN. ......................................................................................... 25 CAPITULO II ................................................................................................................................................ 26 MARCO TERICO, CONCEPTUALE HIPTESIS DE LA INVESTIGACIN. ..................................... 26 2.1 MARCO TERICO. ............................................................................................................................... 26 2.2 MARCO CONCEPTUAL. ....................................................................................................................... 27 2.2.1 Diseo de Malla de Perforacin; .................................................................................................... 27 2.2.2 Voladura Subterrnea; ..................................................................................................................... 27 2.2.3 Paramentos De Roca; ...................................................................................................................... 27 2.2.4 Parmetros De Explosivo; ............................................................................................................... 27 2.2.5 Parmetros de Carga; ...................................................................................................................... 27 2.2.6 Nueva teora para calcular el burden; ........................................................................................... 27 2.2.6.1 Reformulacin Modelo Matemtico. ........................................................................................... 28 2.2.6.2 Determinacin De Las Variables Independientes .......................................................................... 30 2.2.6.2.1 Dimetro del Taladro | .............................................................................................................. 30 2.2.6.2.2 Presin De Detonacin Del Explosivo PoD ............................................................................... 31 2.2.6.2.3 Factor decarguio Fc .................................................................................................................. 31 2.2.6.2.4 Acoplamiento del explosivo Ae .................................................................................................. 31 2.2.6.2.5 Longitud de carga explosiva Lc.................................................................................................. 31 2.2.6.2.6 Longitud del taladro Ltal .............................................................................................................. 32 2.2.6.2.7 Presin De Detonacin Del Taladro PoDtal ............................................................................... 33 2.2.6.2.8 Determinacin del Taco mnimo Minh ........................................................................................ 34 2.2.6.2.9 ndice De Calidad De La Roca RQD ......................................................................................... 34 2.2.6.2.10 Resistencia a La Comprensin Simple De La Roca o Mineral or ......................................... 35 2.2.6.2.10 Factor De Seguridad Fs ........................................................................................................... 35 2.2.6.2.10.1Determinacin De Factor De Seguridad para Burden En Tajo ............................................ 35 2.2.6.2.10.2 Determinacin De Factor De Seguridad en voladura Subterrnea ...................................... 35 2.2.6.2.12.1Factores Que Influyen En La Desviacin De Taladros......................................................... 37 2.2.6.2.12.2Desviacin de Perforacin con Barra .................................................................................... 39 2.2.6.2.12.3Desviacin de Perforacin con estabilizador ........................................................................ 39 2.2.6.2.12.4Desviacin de Perforacin con D.T.H. .................................................................................. 40 2.2.6.2.13 Determinacin Del Dimetro de Alivio ....................................................................................... 42 2.2.6.2.13.1 Dimetro de alivio mximo ...................................................................................................... 42 2.2.6.2.13.2 Dimetro de alivio mnimo....................................................................................................... 42 2.2.6.2.13.3 Numero de taladros de alivio. (na) .......................................................................................... 43 2.2.6.2.13.4 Espaciamiento entre taladros de alivio (Sa)........................................................................... 43 2.2.6.2.13.5 Angulo entre taladros de alivio (o) ......................................................................................... 43 2.2.6 Anlisis de Fragmentacin.............................................................................................................. 44 32.3 HIPTESIS DE LA INVESTIGACIN. ................................................................................................. 52 2.3.1 VARIABLES. ...................................................................................................................................... 52 2.3.1.1 OPERACIONALIZACION DE VARIABLES. ................................................................................... 52 CAPITULO III ............................................................................................................................................... 53 MTODO DE INVESTIGACIN ................................................................................................................. 53 3.1 TIPO DE INVESTIGACIN. .................................................................................................................. 53 3.2 MTODO DE INVESTIGACIN. .......................................................................................................... 53 3.3 RECOLECCIN DE DATOS. ................................................................................................................ 53 3.4 TAMAO DE LA MUESTRA. ................................................................................................................ 54 3.5 INSTRUMENTOS PARA LA RECOGIDA DE DATOS......................................................................... 54 CAPITULO IV ............................................................................................................................................... 55 CARACTERIZACIN DEL REA DE INVESTIGACIN ......................................................................... 55 4.1MBITO DE ESTUDIO ......................................................................................................................... 55 4.1.1 DESCRIPCIN DE LA MINA VINCHOS. ......................................................................................... 55 4.1.1.1 UBICACIN Y ACCESIBILIDAD. ................................................................................................... 55 4.1.1.2 GEOLOGA. ..................................................................................................................................... 55 4.1.1.3 MTODO DE EXPLOTACIN POR SUBNIVELES ...................................................................... 56 4.2 RECURSOS. .......................................................................................................................................... 57 4.2.1 RECURSOS HUMANOS.................................................................................................................... 57 4.2.2 MATERIALES. ................................................................................................................................... 57 CAPITULO V ................................................................................................................................................ 58 EXPOSICIN Y ANLISIS DE RESULTADOS ........................................................................................ 58 5.1 APLICACIN DEL DISEO DE MALLAS DE PERFORACIN Y VOLADURA SUBTERRNEA ... 58 5.1.2 Resultado de Hiptesis .................................................................................................................... 69 5.1.3 Logros de los objetivos ................................................................................................................... 69 CONCLUSIONES ........................................................................................................................................ 70 RECOMENDACIONES. ............................................................................................................................... 70 REFERENCIAS BIBLIOGRAFICAS........................................................................................................... 71 4RESUMEN Elpresentetrabajdeinvestigacindenominadodiseodemallasdeperforacinyvoladura subterrneaaplicandounmodelomatemtico,esrealizadoparaejecutardiseosptimossinla necesidadderealizarmuchaspruebasdecampo,yendondeelplanteamientodelproblemaes; Disear mallas de perforacin y voladura subterrnea, aplicandoun modelo matemtico de reas de influencia?,EnelDiseodemallarealizado,pronosticarelanlisisdelafragmentacinpara determinarsieseloptimo?,ydondeelobjetivogeneralesdemostrarqueelDiseodemallade perforacinyvoladurasubterrnea,puedeserdiseadoporelmodelomatemticodereasde influencia, los antecedentes de la investigacin de esta teora fue expuesta en elIV CONEINGEMMET -Huancayo2003ytesisdeinvestigacintituladodiseodemallasdeperforacinyvoladura subterrneaenfrentesdelaminaSanRafael2008,endondeelmtododeinvestigacines experimental,decausaefecto.Estetrabajodeinvestigacindemuestraqueeldiseodemallade perforacinyvoladurasubterrneaesaplicadoporunmodelomatemticodereasdeinfluencia usandounanuevateoraparacalcularelburden.Porconsiguienteparaeldiseoseutilizolos parmetrosdeperforacin(dimetrodeltaladro,dimetrodealivio,longituddetaladro,longitudde carga,taco,desviacindeperforacin).Enparmetrodeexplosivo(densidad,velocidad,presinde detonacin,ydimensionesdelexplosivo)yenparmetroderoca(resistenciadelarocaomineray RQD).que se usaron para calcularel burden y espaciamiento en el diseo de mallas, estos datos son obtenidosinsitudelamina,paralaperforacin conequipoJumbo yequipoJackleg oStoper.Como tambin se pronosticael porcentaje pasante, por medio de un anlisis de fragmentacin de Kuz-Ram, para determinar si el diseo es el optimo. 5INTRODUCCIN Elorigendeestainvestigacindediseodemallasdeperforacinyvoladurasubterrnea. surge en una anlisis de rea de influencia de un taladro, que se genera en la voladura. Porlocualesofueelobjetopararealizareldiseodemalladeperforacinyvoladura, utilizando la nueva teora para calcular el burden. Ahoraenestetrabajodeinvestigacinesaplicarelmodelomatemticoempleado,para conocereldiseoqueseejecutaenelterrenoseaigualtantoenlateoracomolapractica,conla condicinde obtener una fragmentacin adecuada. Elenunciadodelproblemaes,Disearmallasdeperforacinyvoladurasubterrnea, aplicando el modelo matemtico de reas de influencia? y En el Diseo de malla realizado,pronosticar el anlisis de la fragmentacin para determinar si es el optimo? Losantecedentedelainvestigacinparadiseodemallasdeperforacinyvoladura,setoman como base las investigaciones de la nueva teora para calcular el burden y la tesis de diseo de mallas de perforacin y voladura subterrnea en frentes de la mina San Rafael. El objetivo de la investigacinfue demostrar que el Diseo de malla de perforacin y voladurasubterrnea, puede ser diseado por un modelo matemtico de reas de influencia. LahiptesisdelainvestigacinfuesieraposibleDisearmallasdeperforacinyvoladura subterrnea,aplicandounmodelomatemticodereasdeinfluencia,conlavariablesobtenidasdel campo,comotambinutilizarelanlisisgranulomtrico parapronosticarlafragmentacinyevaluarsi es el diseo es elideal. El presente trabajo se divide en 05 captulos:Capitulo I ; planteamiento del problema, antecedentes y objetivos de la investigacin Capitulo II ; explica el marco terico, conceptual,e hiptesis de la investigacin. Capitulo III; el mtodo de investigacin realizado. Capitulo IV; el mbito de lainvestigacin realizado. Capitulo V; se indica los resultados de la investigacin. 6CAPITULO I PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA, ANTECEDENTES, OBJETIVOS Y JUSTIFICACIN DE LA INVESTIGACIN 1.1 PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA OBJETO DE ESTUDIO. 1.1.1 PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA En la actualidad no hubo un mtodo prctico para disear una malla de perforacinyvoladura subterrnea, en galeras, rampas, tneles, etc. Hay solamente teoras o mtodos con modelos matemticos que ensean ha disear mallas de perforacin en voladura subterrnea y que tienen limitaciones para su aplicacin, talcomo es: El Mtodo DeRoger Holmberg; Para diseo de malla en Tneles. La teora de la Comminucion; para diseo de malla en rampas. mtodos empricos,que calculannmero de taladros. 1.1.2 ENUNCIADO DEL PROBLEMA. Disearmallasdeperforacinyvoladurasubterrnea,aplicandounmodelomatemticode reas de influencia? En el Diseo de malla realizado,pronosticar el anlisis de la fragmentacin para determinar si es el ptimo? 1.2 ANTECEDENTES DE LA INVESTIGACIN. Seexponelos resultadosoavancesdeestudiosyarealizadosenlaMinaAnanea,Mina elCofre, Mina San Rafael, Mina Bateas y Mina Caraveli. Aplicacin en Galeras, Mina Ananea; Para mejor comprensin de estos mtodos geomtricos serealizaramedianteunejemplopracticorealizadoenlaPara:CorporacinMineraAnanea Comuni 21 Datos Requeridos: Dimetro del taladro( )= 41mm Presin de detonacin del explosivo (PoD ) = 80Kbar = 81567 Kg/cm2(semexsa 65%) Resistencia a la compresin de la roca (r ) = 2650 Kg/cm2(cuarcita) RQD= 90% Ltal = 4 pies Eficiencia de perforacin = 95% Ancho de la galera= 2.4m Alto de la galera =2.1m Forma de la galera:Bal solucin: ||.|

\|+ = 1RQD * * FA * F * D P* Br se c on Calculo De Burden Para Arranque B1 = S1 = 0.22 (Fs= 6) Calculo De Burden Para Ayudas B2 = S2 = 0.25 (Fs= 5) Calculo De Burden Para Sub Ayudas B3 = S3 =0.30 (Fs= 4) Calculo De Burden Para Contornos B4 = S4 = 0.39 (Fs= 3) 7Fig. N 01 Diseo de malla de perforacin y Voladuraen Comuni 21 Fuente: Nueva teora para calcular el burden CONEINGEMMET-2003 Fig. N 02 Fotografade la malla de perforacin realizado en Comuni 21 Fuente: Nueva teora para calcular el burden CONEINGEMMET-2003 La siguiente diseo se realizo para la contrata Oropesa en una galera de seccin de 3.0 * 2.1 m2,en roca pizarra, y los datos y clculoses como sigue: Tabla. N 01 Cuadro de calcul para el diseo de malla de perforacin Fuente: Nueva teora para calcular el burden CONEINGEMMET-2003 8Enelcuadrosemuestrayalosburdenescalculadosconlosdatosingresadosalaecuacin,parael diseo de malla de perforacin, se realizara por el mtodo grafico utilizando las reas de influencia ya calculadas como son el burden de arranque, ayuda, subayuda, contorno y tajeo.Elprimerpasoaseguirenestediseograficoes,dibujarlagalerayubicarelcentrodelaseccin, luegoubicareltaladrodealivioenmedio,parapoderrodearloconlostaladrosdearranque,ayuda, subayuda,y contorno.comoestasreasformaronunapequea chimeneaselerodeara contaladros de tajeo para poder completar el diseo de la malla de perforacin. Fig. N 03 Diseo de malla de perforacin realizado por reas de influencia por taladro Fuente: Nueva teora para calcular el burden CONEINGEMMET-2003 Fig. N 04 La fotografa muestra la perforacin y carguio de los taladros. Fuente: Nueva teora para calcular el burden CONEINGEMMET-2003 AplicacinenlaRampapiloto523,MinaSanRafael;Enlaaplicacindelarampapiloto,la perforacin se realizo con Jumbo electro hidrulico de 02 brazos con barras de 14 y broca de 45mm y en la voladura se cargo con gelatina de 75% paralos taladros de arranques y ayudas, semexsa de 65% paro los de ms taladrosy de accesorios se usaron exeles de periodo largo, pentacord 5P, carmex y mecha rapida. Para iniciar las pruebas de diseo en la rampa 523 de la mina San Rafael , se realizo larecoleccin de datos de campo in situ. Como el tipo de rocacaracterstico del lugar que es el monzogranito9Fig. N 05 Vista Longitudinal de la rampa 523 MINSUR Fuente: Tesis, Diseo de mallas de perforacin y voladura subterrnea en frentes de la mina San Rafael Tabla N 02 Propiedades de la roca intacta Fuente: Tesis, Diseo de mallas de perforacin y voladura subterrnea en frentes de la mina San Rafael Tabla N 03 Cuadro geomecnico de Minsur litologia Densidad (g/cm3) Resistencia compresiva promedia (Mpa) R.Q.D. (%) Intrusivo Mineral Mineral y Roca 2.65 4.85 4.05 139 84 100.5 80 - 100 50 - 80 70 - 80 Fuente: Tesis, Diseo de mallas de perforacin y voladura subterrnea en frentes de la mina San Rafael Fig. N 06 Anlisis de la roca de San Rafael Fuente: Tesis, Diseo de mallas de perforacin y voladura subterrnea en frentes de la mina San Rafael 10PASO 1: En le siguiente cuadro se muestra los datos de campo y se procede a calcular los resultado tericos para disear la malla para la Rampa Piloto 523 de seccin de 4.0 * 3.0 m2.Fig. N 07 Vista de la Rampa 523 Fuente: Tesis, Diseo de mallas de perforacin y voladura subterrnea en frentes de la mina San Rafael Parelcalculodeburdenseusaralaelmodelomatemticoyapropuestoenelmarco conceptual, usando todos sus variables propuestas1

||.|

\|+ = 1RQD * * FA * F * D PBr se c on* Tabla N 04 Cuadro de datos y resultado Fuente: Tesis, Diseo de mallas de perforacin y voladura subterrnea en frentes de la mina San rafael 1Tema; Nueva teora para calcular el burden, IV CONEINGEMMET Huancayo 2003 11Tabla N 05 Calculo del burden de arranque con gelatina de 75% Fuente: Tesis, Diseo de mallas de perforacin y voladura subterrnea en frentes de la mina San rafael Tabla N 06 Calculo del burden de ayudas con gelatina de 75% Fuente: Tesis, Diseo de mallas de perforacin y voladura subterrnea en frentes de la mina San rafael 12PASO 2: Con los datos y resultados se procede a disear la malla de perforacin Fig. N 08 Diseo de malla de perforacinPara la rampa523 (Minsur) Fuente: Tesis, Diseo de mallas de perforacin y voladura subterrnea en frentes de la mina San rafael PASO 3: antes de pintar la malla de perforacin se realiza el respectivo marcado de gradiente y punto de direccin de la rampapiloto 523 Fig. N 09 Esquema de pintado de la gradiente y punto de direccin Fuente: Tesis, Diseo de mallas de perforacin y voladura subterrnea en frentes de la mina San Rafael 13Fig. N 10 Perforacin con Jumbo Roket Boomer 282 deRampa 523, MINSUR Fuente: Tesis, Diseo de mallas de perforacin y voladura subterrnea en frentes de la mina San Rafael PASO 4: Anlisis De Fragmentacin Para La Rampa Piloto 523,Los datos que se consideran en este anlisis sern los mismos datos utilizados en el diseo de malla de perforacin y voladura. Anlisis de fragmentacin del burden de arranque: Tabla N 07 Cuadro de datos de campo Fuente: Tesis, Diseo de mallas de perforacin y voladura subterrnea en frentes de la mina San Rafael 14Tabla N 08 Cuadro de resultados de Kuz- Ram para el burden de arranque Fuente: Tesis, Diseo de mallas de perforacin y voladura subterrnea en frentes de la mina San Rafael Fig. N 11 Grafica de anlisis de fragmentacin de taladros de arranque ANALISIS GRANULOMETRICO KUZ-RAM01020304050607080901000,00 0,01 0,10 1,00 10,00Tamao(cm)%Pasante% Ac(-) Pasante Fuente: Tesis, Diseo de mallas de perforacin y voladura subterrnea en frentes de la mina San Rafael 15Anlisis de fragmentacin del burden de ayuda: Tabla N 09 Cuadro de datos de campo Fuente: Tesis, Diseo de mallas de perforacin y voladura subterrnea en frentes de la mina San Rafael Tabla N 10 Cuadro de resultados de Kuz- Ram para el burden de ayuda Fuente: Tesis, Diseo de mallas de perforacin y voladura subterrnea en frentes de la mina San Rafael 16Fig. N 12 Grafica de anlisis de fragmentacin del burden de ayuda ANALISIS GRANULOMETRICO KUZ-RAM01020304050607080901000,10 1,00 10,00 100,00Tamao(cm)%Pasante% Ac(-) Pasante Fuente: Tesis, Diseo de mallas de perforacin y voladura subterrnea en frentes de la mina San Rafael Anlisis de fragmentacin del burden de tajo: Tabla N 11 Cuadro de datos de campo Fuente: Tesis, Diseo de mallas de perforacin y voladura subterrnea en frentes de la mina San Rafael 17Tabla N 12 Cuadro de resultados de Kuz- Ram para el burden de tajeo Fuente: Tesis, Diseo de mallas de perforacin y voladura subterrnea en frentes de la mina San Rafael Fig. N 13 Grafica de anlisis de fragmentacin ANALISIS GRANULOMETRICO KUZ-RAM01020304050607080901000,10 1,00 10,00 100,00Tamao(cm)%Pasante% Ac(-) Pasante Fuente: Tesis, Diseo de mallas de perforacin y voladura subterrnea en frentes de la mina San Rafael 18Fig. N 14 Grafica de anlisis de fragmentacin Tamao Vs. TM Fuente: Tesis, Diseo de mallas de perforacin y voladura subterrnea en frentes de la mina San Rafael Resumen del anlisis de fragmentacin: Tabla N 13 Cuadro de resumen de anlisis de fragmentacin ajustado por mnimos cuadrados Fuente: Tesis, Diseo de mallas de perforacin y voladura subterrnea en frentes de la mina San Rafael 19 Fig. N 15 Grafica de anlisis de fragmentacin de la segunda prueba de la rampa piloto 523 RESUMEN DE ANALISIS GRANULOMETRICO01020304050607080901000,00 0,01 0,10 1,00 10,00 100,00Tamao(cm)%Pasante% pasante%Arranque%Ayuda%Subayuda%Contorno%Tajeo%Tajo%Pasante Total Fuente: Tesis, Diseo de mallas de perforacin y voladura subterrnea en frentes de la mina San Rafael Elgraficomuestraqueparauntamaodefragmentoderocade30cm,setieneun95.1% pasante,paralocualeldiseorealizadocumpliconelmnimorequeridode95%pasante,yesto quiere decir que el segundo diseo de malla de perforacin es el ideal 20AplicacinenLagalera700S,MinaSanRafael;laperforacinserealizocon02equipos jackleg por frente por gdia, con longitudes de barreno de 6 pies, brocas de 38mm. Y la voladura se efectu con semexsa de 65%, carmex y mecha rpida Tabla N 14 Cuadro de calculo de burden para el diseo de malla de perforacin Fuente: Tesis, Diseo de mallas de perforacin y voladura subterrnea en frentes de la mina San Rafael Fig. N 16 Diseo de malla de perforacin para galera 700S (Minsur) Fuente: Tesis, Diseo de mallas de perforacin y voladura subterrnea en frentes de la mina San Rafael 21AnlisisDeFragmentacinParaLaGalera700sNv3700;Losdatosqueseconsideraneneste anlisis sern los mismos datos utilizados en el diseo de malla de perforacin y voladura de tabla 23. Para las tres pruebas que se realizo. Tabla N 15 Cuadro de resultados de Kuz- Ram para cada burden Fuente: Tesis, Diseo de mallas de perforacin y voladura subterrnea en frentes de la mina San Rafael 22Tabla N 16 Cuadro de resumen de anlisis de fragmentacin ajustado por mnimos cuadrados Fuente: Tesis, Diseo de mallas de perforacin y voladura subterrnea en frentes de la mina San Rafael 23 Fig. N 17 Grafica de anlisis de fragmentacin final de la Ga 700S RESUMEN DE ANALISIS GRANULOMETRICO01020304050607080901000,00 0,01 0,10 1,00 10,00 100,00Tamao(cm)%Pasante% pasante%Arranque%Ayuda%Subayuda%Contorno%Tajeo%Tajo%Pasante Total Fuente: Tesis, Diseo de mallas de perforacin y voladura subterrnea en frentes de la mina San Rafael Elgraficomuestraqueparauntamaodefragmentoderocade20cm,setieneun96.7% pasante,paralocualeldiseodemalladeperforacinyvoladurarealizadocumpliconelmnimo requerido de 95% pasante. Aplicacin en Chimeneas. El siguiente diseo se realizo para E. E. Consmin, en la preparaciny desarrollo de Chimeneas del Nv 040 al Nv 100, en la labor CH 640 de la Mina el Cofre, la chimenea a realizar es de doble compartimiento (Buzn y canino) y con una seccin de 1.5 * 3.0 m2, en roca andesita de la caja techo y los datos y clculoses como sigue: 24Tabla N 17 Cuadro de calculo de burden para el diseo de malla de perforacin en chimenea 480 Nv 040 ( Mina el cofre Fuente: Nueva teora para calcular el burden CONEINGEMMET-2003 Paraeldiseodemalladeperforacinserealizaraaplicandoelmtodografico,usandoreasde influencia para cada taladro, dibujando el rea de la seccin para ubicar el taladro de alivio en medio, parapoderrodearloconlostaladrosdearranque,ayuda,subayuda,ycontorno.comoestasreas formaron una pequea chimenea se le rodeara con taladros de tajeo para poder completar el diseo de la malla de perforacin. como se muestra en el siguiente diseo. Fig. N 18 Fig. 112 Diseo de malla de perforacin y voladura para la Chimenea 480 Nv. 040(mina el cofre) Fuente: Nueva teora para calcular el burden CONEINGEMMET-2003 25Aplicacin en tajos. El siguiente diseo se realizo para E.E. Consmin, para la explotacin del Tj065AdelNvdelaMinaelCofre,ladimensindeltajoesde3*12m2,laperforacinse realizaenmineraldeplata(brechamineralizadayargilizada)ylosdatosyclculosescomo sigue: Tabla N 18 Cuadro de calculo de burden parta tajeo Tj 080 y Tj 065B (Mina el Cofre) Fuente: Nueva teora para calcular el burden CONEINGEMMET-2003 Para el diseo de malla se dibujara primero la seccin del tajeo y las chimeneaso las caras libres que se tengan, para poder rellenar los taladros de tajeo segn su rea de influencia. 1.3 OBJETIVOS DE LA INVESTIGACIN. 1.3.1 OBJETIVO GENERAL. DemostrarqueelDiseodemalladeperforacinyvoladurasubterrnea,puedeser diseado aplicando un modelo matemtico de reas de influencia.1.3.2 OBJETIVO ESPECIFICO. Calcular el Diseo la malla de perforacin Utilizando parmetros de carga, explosivo y roca. Conocerelporcentajepasante,pormediodeunanlisisdefragmentacinaldiseodela malla de perforacin y voladura. 1.4 JUSTIFICACIN DE LA INVESTIGACIN. Elsustentodeltrabajodeinvestigacindediseodemalladeperforacinyvoladura,es porqueenlosdiseosdemallasfueronrealizadosempricamenteenelterrenoporquelosmodelos matemticosempleadosnoeranlosdefinitorios,sinomasbienessoloeranunainiciativa,porque difiere por completo con lo ejecutado en el terreno. Ahoraconestetrabajodeinvestigacinesparaaplicarelmodelomatemticodereasde influencias,usandounanuevateoraparacalcularelburden,estoparaconocereldiseoquese ejecuta en la teora sea igual en la practica, simulando la fragmentacin para definir si el diseo es el optimo. 26CAPITULO II MARCO TERICO, CONCEPTUALE HIPTESIS DE LA INVESTIGACIN. 2.1 MARCO TERICO. Malla; Plan de colocacin geomtrica de los barrenos para ser perforados en una voladura.2 Malla;Eslaformaenlaquesedistribuyenlostaladrosdeunavoladura,considerando bsicamentealarelacindeburdenyespaciamientoysudireccinconlaprofundidadde taladros.3 Perforacin;Metrosdebarrenoovolumenperforadoportoneladaometrocbicoderoca arrancada.4 Perforacin; Es la primera operacin en la preparacinde una voladura.Su propsito es el deabrirenlarocahuecoscilndricosdestinadosaalojaralexplosivoysusaccesorios iniciadores, denominados taladros, barrenos, hoyos, o blast hole.5 Voladura;fragmentacindelarocayotrosmaterialesdelosslidosmedianteexplosivos confinados en barrenoso adosados a su superficie.6 Voladura;Deacuerdo conloscriteriosdelamecnicaderotura,la voladuraesun proceso tridimensional, en el cuallas presiones generadas por explosivos confinados dentro del taladro perforadosenroca,originanunazonadealtaconcentracindeenergaqueproducedos efectos dinmicos; fragmentacin y desplazamiento.7 Subterrneo: Excavacin natural o hechas por el hombre debajo de la superficie de la tierra.8 Tanda; Es l numero de taladrosde perforacin efectuados en una tarea normal de 8 horas al da.9 Frente; Superficie libre en una voladura.10 Frenteofrontn;Esellugarendondeseemplazapersonalymaquinadeperforarpara realizar el avance de una galera o crucero, mediante perforacin y voladura.11 Parmetros;Sedenominaasalosdiversosratiosobtenidosenlapractica,atravsdela observacin en el lugar de trabajo.12 Parmetro;Eselvalordelascaractersticasquenosinteresanenelcolectivoouniverso. Este valor se infiere a partir de las estadsticas, es el valor estimado del parmetro.13 Burden (Piedra); Distancia desde el barreno al frente libre de la roca, medida perpendicular al eje del taladro.14 Burden; Tambin denominado piedra, bordo o lnea de menor resistencia a la cara libre. Es la distancia desde el pie o eje del taladro a lacara libre perpendicularms cercana. Tambin la distancia entre filasde taladros en una voladura.15 Burden(bordo);Ladimensindelbordosedefinecomoladistanciamascortaalpuntode alivioalmomentoqueunbarrenodetona.Laseleccindelbordoapropiadoesunadelas decisiones ms importante que hay que hacer en cualquier diseo de voladuras.16 2 Carlos Lopez Jimeno, MANUAL DE PERFORACIN Y VOLADURA DE ROCAS. 3 Exsa. MANUAL PRACTICO DE VOLADURA, Pag 177. 4 Carlos Lopez Jimeno, MANUAL DE PERFORACIN Y VOLADURA DE ROCAS. 5 Exsa. MANUAL PRACTICO DE VOLADURA, Pg. 79. 6 Carlos Lpez Jimeno, MANUAL DE PERFORACIN Y VOLADURA DE ROCAS. 7 Exsa. MANUAL PRACTICO DE VOLADURA, Pg. 161. 8 D. F. Coates, FUNDAMENTOS DE MECANICA DE ROCAS 9 Universidad Nacional de Ingeniera, METODOLOGA DE COSTO DE OPERACINEN MINERA 10 Carlos Lpez Jimeno, MANUAL DE PERFORACIN Y VOLADURA DE ROCAS. 11 Universidad Nacional de Ingeniera, METODOLOGA DE COSTO DE OPERACINEN MINERA. 12 Universidad Nacional de Ingeniera, METODOLOGA DE COSTO DE OPERACINEN MINERA. 13 Rubn Calsin M. METODOLOGA DE LA INVESTIGACIN EDUCACIONAL 14 Carlos Lpez Jimeno, MANUAL DE PERFORACIN Y VOLADURA DE ROCAS. 15 Exsa, MANUAL PRCTICO DE VOLADURA, Pg. 168. 16 Calvin J. Conya, DISEO DE VOLADURAS, Pg. 77. 27 Burden;Distanciaentreelbarrenoylacaralibremsprxima.Ladurezadelaroca, fracturas,explosivosutilizadosylafragmentacinrequeridadeterminalaseleccindel burden.17 Espaciamiento; Distancia entre barrenos de una misma fila.18 Espaciamiento;Distanciaentrelobarrenos,perpendicularalburden,normalmenteflucta entre1y1.8porladistanciadelburden,seobtienederesultadosptimosdedistribucinde energacuandoelespaciamientoesequivalentealadimensindelburdenpor1.15yel patrnesdistribuidoenunaconfiguracininclinada,elagrietamientoprimarioparaleloala cara libre puede permitir un espaciamiento mayor.19 2.2MARCO CONCEPTUAL. 2.2.1 Diseo de Malla de Perforacin;Eselesquemaqueindicaladistribucindelostaladroscon detallededistancias,cargasde explosivo y secuencia de encendido a aplicarse. 2.2.2 Voladura Subterrnea;En la ingeniera de las excavaciones subterrneas, las voladuras son igual de importantes que laeleccindelaformacorrectadelaexcavacinquetendrqueadaptarsealcampoinsitudelos esfuerzos y del diseo del sistema correcto de la voladura. Dosdelosfactoresmsimportantessedebendeconsiderarcuandosehacenvoladurasen excavaciones subterrneas, son: 1.La voladura tendr que romper la roca de una manera eficientey econmica. 2.el macizo rocoso que quede, deber daarse lo menos posible para producir cada de rocas 2.2.3 Paramentos De Roca;Son determinantes como variables incontrolables,los cuales tenemos: -la propiedades fsicas, (densidad, dureza, tenacidad, porosidad)-LasPropiedadeselsticasoderesistencia(resistenciaalacompresin,tensin,friccin interna, cohesin,...) -Condicin geolgica (textura, presencia de agua,...) 2.2.4 Parmetros De Explosivo;Sonvariablescontrolablescomolaspropiedadesfsicasoqumicas(densidad,velocidadde detonacin, presin de detonacin,energa del explosivo, sensibilidad, volumen de gases,....) 2.2.5 Parmetros de Carga; Sontambinvariablescontrolablesenelmomentodeldiseodelamalladeperforaciny voladura,(dimetro del taladro,longitud del talado, confinamiento, acoplamiento, densidad de carga,longitud de carga,....). 2.2.6 Nueva teora para calcular el burden20;Es un nuevo modelo matemtico para disear malla de perforacin y voladura, calculando elrea de influencia por taladro y fue desarrollada de la siguiente manera: Esta mtodo de diseo nace del siguiente Figura: 17 Jay A. Rodgers, TECNICAS EFICIENTE PARA TRONADURAS, Pg. 28. 18 Carlos Lopez Jimeno, MANUAL DE PERFORACIN Y VOLADURA DE ROCAS. 19 Jay A. Rodgers, TECNICAS EFICIENTE PARA TRONADURAS, Pg. 30. 20TeorafuesustentadoenelIVcongresoNacionaldeEstudiantesdeIngenieraGeolgica, Minera, Metalrgica y Geociencias IV CONEINGEMMET en Huancayo 2003 28Fig. N 19 rea de influencia de un taladro despus de la voladura Fuente: E. HOEK /E.T. BROWM, Excavaciones subterrneas en roca En donde la zona 1; es el dimetro del taladro, la zona 2 es la zona pulverizada por el explosivo y la zona 3 es el rea de influencia del taladro despus de una voladura. Enestecasolanuevateoracalculaelespesorfracturadoporelexplosivoyqueluegose demostrara el burden. Estateoraesrealizadaconloscriteriosderesistenciademateriales,mecnicaderocasy parmetros del explosivo yperforacin. 2.2.6.1 Reformulacin Modelo Matemtico. Lareformulacin se realiza para la utilizacin de cargas de fondo y de columna de un taladro, endonde elrea deinfluenciaescalculadousando condostiposdeexplosivo defondo yde columna. Fig. N 20 Representacin grafica del rea de influencia de un taladro Fuente: Nueva teora para calcular elburden,IV CONEINGEMMET en Huancayo 2003 29Fig.N 21 Diagrama De Cuerpo Libre D.C.L.del corte A-A Fuente: Nueva teora para calcular elburden,IV CONEINGEMMET en Huancayo 2003 Resolviendo el equilibrio de fuerzas se tiene: = 0 Fv-2F1 +F2 = 0 F2 = 2F1 ...(1) Donde: a. Determinando F2; se realizara descomponiendo el vector F2 en sus dos ejes cartesianos: dF2 = 2dF2seno + 2dF2coso El diferencial de (F2) depende de la presin de detonacin, el factor de carguio (Fc) del explosivo y un diferencial del rea, del D.C.L. dF2 = PoD*Fc*dA dF2 = PoDtal*dA ladiferencialderea(dA)esta enfuncinalalongituddetaladroyundiferencialdearco(ds) que forma el dimetro del taladro dA = Ltal*ds la diferencial de arco (ds) esta en funcin al radio del explosivo (re) y un diferencial de ngulo alpha (do )" ds = re*do Reemplazando se tiene un F2 } } }+ = 0 02cos * * * * 2 * * * * 2 d r L D P d sen r L D P dFtal c tal o tal tal o F2 = 2*PoDtal *Ltal*r (2) b.DeterminandoF1;laFuerza1,dependedelaresistenciaalacompresindelarocao mineral (or), R.Q.D. y el area de rotura (A). F1 = or*RQD*A Donde: A = e*Ltal F1 = r*RQD*e*Ltal ...(3) Reemplazando ecuacin (3), (2) en (1) y simplificando 2*PoDtal* Ltal*r = 2*or*RQD*e*Ltal 30e = RQDr D Prtal o** e =RQDD Prtal o* * 2*...(4) Burden para un factor de seguridad Fs + =snFeB2...(5) Burden nominal Bn (formula general) , reemplazando ec. (4) en (5) y simplificando. ||.|

\|+ = 1RQD * * FD P* Br stal on BurdenIdeal Bi p n iD B B = Dp= Desviacin de perforacin Fig. N 22 rea de influencia del taladro con relacin al burden y espaciamiento Fuente: Nueva teora para calcular elburden,IV CONEINGEMMET en Huancayo 2003 Dnde: Bn = Burden nominal (m) Sn = Espaciamiento nominal (m) |= Dimetro del taladro(m) PoDtal= Presin de detonacin en el taladro( Kg/cm2) RQD= ndice de calidad de la roca or= Resistencia a la compresin de la roca o mineral, (Kg/cm2) Fs= Factor de seguridad 2.2.6.2 Determinacin De Las Variables Independientes 2.2.6.2.1 Dimetro del Taladro Eldimetrodetaladroeseldimetrodelabroca,quepuedeseleccionarsedesde01pulga 18pulg, segn su aplicacin. Fig. N23 Variedades de dimetros de brocas de perforacin Bn Sn 31 Fuente: Atlas Copco 2.2.6.2.2 Presin De Detonacin Del Explosivo PoD Lapresin dedetonacinvarasegneltipode explosivo autilizarseenla voladura que varia desde los 30Kbar a202Kbar. Fig. N 24 Variedades de explosivos onacion de velocidad VoDlosivo del DensidaddondeVoD PoDdet _ _exp _ _:* * 10 * 25 . 02 5=== Fuente: Exsa 2.2.6.2.3 Factor decarguio Fc Elfactordecarguioestaenfuncinvolumendeltaladroyvolumendelexplosivodentrodel taladro, donde: Fc 1 tal talcartuchos e etal talcartuchos e etalccLN LLN LVVF** ** ** * *2222 = = =Fig.N 25 Taladro cargado Longitud de taladro Ltal Longitud de carga Lc Fuente: Exsa 2.2.6.2.4 Acoplamiento del explosivo Ae El acoplamiento esta en funcin al dimetro delexplosivo|e y dimetro del taladro|tal, donde: Ae 1 taleeA=Fig. N 26 Taladro cargado para voladura controlada Fuente: Exsa 2.2.6.2.5 Longitud de carga explosiva Lc |tal|e 32Lalongituddecargaestaenfuncindeldimetrodelexplosivo|e,longituddelexplosivoLe, numero de cartuchos por taladro Nc/tal y el acoplamiento Ae, donde Lc Ltal Determinamos el volumen del explosivo desacoplado dentro del taladro: ) ...( / * **142tal N L Vc eee = Donde: Ve= Volumen del explosivo |e = Dimetro del explosivo Le = Longitud del explosivo Nc/Tal = Numero de cartuchos por taladro Determinamos el volumen del explosivo acoplado dentro del taladro ) 3 ...( * :) 2 ...( *4*2tal e AecAeeA dondeL V == Donde: |Ae = Dimetro del acoplamiento del explosivo |tal = Dimetro del taladro Lc = Longitud carga Ae= Acoplamiento del explosivo Reemplazando las ecuaciones (2) y (3) en (1), para obtener la longitud de carga Lc tal N LALtal N L Ltal N L Ltal N L Lcart etal eeccart eAeeccart eAeeccart eecAe/ * **/ * */ * */ * ****||.|

\|=||.|

\|= = =222222 24 4 2.2.6.2.6 Longitud del taladro Ltal LalongituddeltaladroenperforacinsubterrneavariasegnlalongituddelbarrenoLbyla eficiencia de perforacin Ep. p bE L Ltal * =Laperforacinenfrentes,galerassubniveles,cruceros,rampasychimeneas,sumxima longitud del taladro es: s talA L sDonde: As = rea de la seccin del frente Fig. N 27 33Vista de frente y perfil de una malla de perforacin Fuente: Nueva teora para calcular elburden,IV CONEINGEMMET en Huancayo 2003 Fig. N 28 Vista isomtrica del frente de perforacin Fuente: Atlas Copco 2.2.6.2.7 Presin De Detonacin Del Taladro PoDtal Para determinar la presin detonacin del taladro, se realizara haciendo un anlisis de la Fig. 29 Fig. N 29 Representacin grafica de un taladro con carga de fondo y columna Fuente: Propia Donde: Ltal: longitud de taladro T: Taco |: dimetro de taladro. Lc: Longitud de carga. Lcc: Longitud de carga de columna. PoDcc : Presin de detonacin de columna. Vcc: Volumen de carga de columna. |cc: Dimetro de carga de columna. cc: Densidad de carga de columna Acc: Acoplamiento de carga de columna Lcf: Longitud de carga de fondo. PoDcf : Presin de detonacin de fondo. Vcf: Volumen de carga de fondo. |cf: Dimetro de carga de fondo. cf: Densidad de carga de fondo. Acc: Acoplamiento de carga de fondo. De la Fig. N 29 laLongitud De Carga Lc cf cc cL L L + = Para determinar la presin de detonacin en el taladro se utilizara la Ley de Dalton o de las Presiones Parciales de la ecuacin universal de los gases cf cc talP P PoD + =y la Ley de Boyle y Mariotte para calcular la presiones parciales. 34 cf cf cfcc cc cctalcccc cccc cc tal ccF PoD PyF PoD PVVPoD PV PoD V PV P V PDonde**** *2 * 2 1 * 1:===== Fcc: Factor de carguio de la carga de columna tal talcartuchos cc ectalccccLN LVVF** *22== =Fcf: Factor de carguio de la carga de fondo tal talcartuchos cf cftalcfcfLN LVVF** *22== = 2.2.6.2.8 Determinacin del Taco mnimo Minh ParadeterminareltacomnimoTmin,seobservalaFig.30,dondeeltacoestaenfuncinal espesor ede rotura por efecto de la voladura y un factor de seguridad Fs Fig. N 30 Diagrama de cuerpo libre para determinar el taco Fuente: Nueva teora para calcular elburden,IV CONEINGEMMET en Huancayo 2003RQD FD PTRQDD PedondeFeTr stal ortal os* * * 2** * 2*:minmin= == El Tmin puede variar hasta que: tal cL T L s +min 2.2.6.2.9 ndice De Calidad De La Roca RQD Esta en funcin a su clasificacin del macizo rocoso. Jv RQD * 3 . 3 115 =Donde: Jv = N de fracturas/ metro3Tabla N 19 ndice de calidad de roca Calidad de rocaRQDFc = (Lc/Ltal) Muy mala< 25%2/3 Mala25 - 50%2/3 regular50 - 75%2/3 Buena75 - 90%3/4 Muy buena90 - 100%3/4 Fuente: EVERT HOEK: Geomecnica Fig.N 31 Bloque del macizo rocoso Fuente: Geomecnica2.2.6.2.10 Resistencia a La Comprensin Simple De La Roca o Mineral r Las resistencias de los ensayos de compresin simple varan de 0.25Mpa a > de 250Mpa, segn el tipo de rocao mineral, como se muestra en las siguientes tablas: Tabla N 20 Cuadro de resistencia de rocas Fuente: Pontificia Universidad Catlica delPer ensayos de laboratorio efectuados el ao 1,999sobre muestras de roca y testigos diamantinos. 2.2.6.2.10 Factor De Seguridad Fs Para determinar las constantes del factor de seguridad, se realizara pberas de campo segn su aplicacin en voladura superficial y subterrnea RQD * * 1BD P" ."1RQD * * FD P* B:rntal or stal on||.|

\|=||.|

\|+ =ssFF despejandosi 2.2.6.2.10.1Determinacin De Factor De Seguridad para Burden En Tajo 5 . 1RQD * * 1BD Prntal o=||.|

\|=ssFF el factor de seguridad para Tajo Abierto es =1.5 Tabla N 21 Cuadro de factor de seguridad FsAplicacin 1.5 En tajo abierto Fuente: Nueva teora para calcular elburden,IV CONEINGEMMET en Huancayo 20032.2.6.2.10.2 Determinacin De Factor De Seguridad en voladura Subterrnea Fig. N 32 Esquema de malla de perforacin y voladura Fuente: EVERT HOEK: Geomecnica 36 De la malla de perforacin se tiene: Burden de arranque: Taladros 0, II, IV, VI, X y IIX Burden de Ayuda: Taladros 1. Burden de Subayuda: Taladros 3 y 4 Burden de contorno: Taladros 5 y 6Burden de Tajeo: Taladros 7, 8 y 9 Burden de voladura controlada: Taladros 9, 10, 11 y 12 Fig. N 33 Diseo de malla de perforacin y voladura por reas de influencia del taladro Fuente: Nueva teora para calcular elburden,IV CONEINGEMMET en Huancayo 2003 En la malla de perforacin s anotado que el burden de arranque es la mscritica, porque es labasedelavoladurasubterrnea.Entoncessecalcularaunaconstanteparaelfactordeseguridad del burden de arranque mediante pruebas de campo. Los burden de ayuda, subayuda, contorno y tajeo son correlativamente crecientes al burden de arranque, por consiguiente el factor de seguridad de cada uno de estos burden es correlativamente decreciente al factor de seguridad del arranque Tabla N 22 Cuadro de factor de seguridad FsAplicacin 2 3 4 5 6 Tajeo Contornos Subayuda Ayuda Arranque Fuente: Nueva teora para calcular elburden,IV CONEINGEMMET en Huancayo 2003 DECRESIENTE CRESIENTE 372.2.6.2.12 Desviacin de Perforacin Dp lasdesviacionesde perforacinafectanmuchoenel diseodemallasdeperforacin, porque varan el burden de diseo dentrodelaperforacinyafectan muchoenlafragmentacincomo yelavancedeldisparo,porquela eficienciadevoladuraesta relacionadaconladesviacin porqueamayordesviacinmenor serlaeficienciadevoladurao viceversa. Fig. N 34 fotografa de desviaciones de taladros Fuente: Simposioun de taladros largos; Atlas Copco 2005 Fig. N 35 Desviacin de taladros de lo proyectado a lo ejecutado Fuente: Simposioun de taladros largos; Atlas Copco 2005 2.2.6.2.12.1Factores Que Influyen En La Desviacin De Taladros 38A.Factores originados fuera del taladro: Error de posicionamiento del equipo. Error en la seleccin y lectura de ngulos. Error en la fijacin de viga de avance. B.Factores relacionados durante la perforacin: Fuerza de avance. Rotacin. Barrido de detritus. Percusin. C. Factores dentro del taladro: Tipo de roca. Tamao de grano. Fracturamiento. Plegamiento. D. Factores relacionados con el equipo: Condicin mecnica de la perforadora. Regulacin de la perforadora. Seleccin adecuada del varillaje de perforacin. Afilador correcto y oportuno de las brocas. Fig. N 35 Desviacin de taladros segn herramientas de perforacin, fuente: Fuente: Simposioun de taladros largos; Atlas Copco 2005 En el grafico se muestra como afecta el tipo de herramienta a utilizar en la desviacin de perforacin, dondeaunaprofundidadde30m,lamximadesviacinlatienecuandoseperforaconbarras,yla mnima desviacin se tiene cuando se perfora con D.T.H. (martillos de fondo).Para realizar un anlisis de desviaciones en la perforacin se utilizara este mismo grafico para calcular lasdesviacionesadistintasprofundidadesdeperforacin,asiendousodelosdatosquemuestraelgrafico. 392.2.6.2.12.2Desviacin de Perforacin con Barra Paraaproximarladesviacin,cuandoseperforaconbarraseinterpolaraelgraficoanterior,yse determinara la ecuacin para calcular la desviacin a una distinta profundidad. Tabla N 23 Cuadro de Desviacin de Perforacin con Barra Perforacin con barra L perfDesv-barra (m.)(m.) 0.00 0.003.75 0.087.50 0.2111.25 0.4515.00 0.8018.75 1.2522.50 1.7026.25 2.3030.00 3.00Fuente: Simposioun de taladros largos; Atlas Copco 2005 Fig. N 36 Curva de desviacin con barrenos integrales o cnicosde perforacin PERFORACION CON BARRAy = 0.0031x2 + 0.0063x + 0.0007R2 = 0.99970.000.501.001.502.002.503.003.500.00 5.00 10.00 15.00 20.00 25.00 30.00 35.00long de perf (m.)desv. (m.)Desv-barra (m.)Polinmica (Desv-barra (m.))Fuente: Simposioun de taladros largos; Atlas Copco 2005 En conclusin la ecuacin que se muestra, se representara de la siguiente forma; n Perforacio de Longitud LongBarra con n perforacio de Desviacion DesvDondeLong Long Desvperfbarraperf barraperf_ __ _ _ _:007 . 0 * 0063 . 0 * 0031 . 02==+ + = 2.2.6.2.12.3Desviacin de Perforacin con estabilizador Para aproximar la desviacin, cuando se perfora con estabilizador se interpolara el grafico anterior, y se determinara la ecuacin.Tabla N 24 Cuadro de Desviacin de Perforacin con estabilizador Perforacion con estabilizador L perf Desv-estabilizador (m.)(m.) 0.000.00 3.750.05 7.500.14 11.250.25 15.000.40 18.750.60 22.500.85 26.251.10 30.001.40 Fuente: Simposioun de taladros largos; Atlas Copco 2005 Fig. N 37 Curva de desviacin con estabilizadores de perforacinPERFORACION CON ESTABILIZADORy = 0.0013x2 + 0.0078x + 0.0014R2 = 0.99980.000.200.400.600.801.001.201.401.600.00 5.00 10.00 15.00 20.00 25.00 30.00 35.00Long de perf (m.)desv (m.)Desv-estabilizador (m.)Polinmica (Desv-estabilizador (m.)) Fuente: Simposioun de taladros largos; Atlas Copco 2005 En conclusin la ecuacin que se muestra, se representara de la siguiente forma; n Perforacio de Longitud Longdor Estabiliza con n perforacio de Desviacion DesvDondeLong Long Desvdof estabilizado estabilizaperf dor estabilizaperf_ __ _ _ _:0014 . 0 * 0078 . 0 * 0013 . 02==+ + = 2.2.6.2.12.4Desviacin de Perforacin con D.T.H. Para aproximar la desviacin, cuando se perfora con equipos D.T.H. se interpolara el grafico anterior, y se determinara la ecuacin.Tabla N 25 Cuadro de Desviacin de Perforacin con D.T.H. Perforacion con DTH L perfDesv-DTH (m.)(m.) 0.000.00 3.750.02 7.500.04 11.250.07 15.000.11 18.750.16 22.500.22 26.250.30 30.000.40 Fuente: Simposioun de taladros largos; Atlas Copco 2005 Fig. N 38 Curva de desviacin con martillos de fondo deperforacin PERFORACION CON DTHy = 0.0004x2 + 0.0007x + 0.007R2 = 0.99830.000.050.100.150.200.250.300.350.400.450.00 5.00 10.00 15.00 20.00 25.00 30.00 35.00Long de perf (m.)desv (m.)Desv-DTH (m.)Polinmica (Desv-DTH (m.))Fuente: Simposioun de taladros largos; Atlas Copco 2005 En conclusin la ecuacin que se muestra, se representara de la siguiente forma; n Perforacio de Longitud LongH T D con n perforacio de Desviacion DesvDondeLong Long DesvDTHDTHperf DTHperf_ _. . . _ _ _ _:007 . 0 * 0007 . 0 * 0004 . 02==+ + = Fig. N 39 Curvas de desviacin de perforacin DESVIACIONES DE PERFORACION0,000,501,001,502,002,503,003,500,00 5,00 10,00 15,00 20,00 25,00 30,00 35,00Longitud de perforacion (m.)desviacion (m.)Desv-barra (m.)Desv-estabilizador (m.)Desv-DTH (m.) Fuente: Simposioun de taladros largos; Atlas Copco 2005 41Fig. N 40 Este diagrama muestra como los aceros de perforacin son afectados por la direccin de la estatificacin de la roca, produciendo una sustancial desviacin del taladro. Fuente: Simposioun de taladros largos; Atlas Copco 2005 Fig. N 41 Desviacin en paralelismo Fuente: EXSA Fig. N 42 Desviacin entre taladros Fuente: EXSA Fig. N 43 desviaciones por el permetro de la seccin Fuente: Simposioun de taladros largos; Atlas Copco 2005 Fig. N 44 Efectos de la desviacin en la fragmentacin Fuente: Simposioun de taladros largos; Atlas Copco 2005 Fig. N 45 Causas en las desviaciones de perforacin Fuente: Simposioun de taladros largos; Atlas Copco 20052.2.6.2.13 Determinacin Del Dimetro de Alivio 2.2.6.2.13.1 Dimetro de alivio mximo Fig. N 46 rea de influencia del taladro: Burden con respecto a la cara libre Fuente: Exsa Fig. N 47 Figura con cara libre plana a una circular Fuente: Propia conestasvariablesquesetieneenlafigura47se determinara una ecuacin matemtica para calcular el dimetro de alivio mximo, y es como sigue: nnBB B SiBBArco de Longitud Por= = ==maxmax* 2* 22*. . . 2.2.6.2.13.2 Dimetro de alivio mnimo Fig. N 48 Se muestra 4 taladros cargados de igual dimetroal taladro de alivio mnimo aplicable. Fuente: Propia Estedimetrodealiviomnimosede muestraconlaecuacindelanueva teora propuestayes como sigue: ||.|

\|+ = 1RQD * * FD P* B: Sir stal on Datos de campo: |= |tal PoDtal= 0 Kbar Lc= 0 m. Ltal = X m. FC= (Lc/ Ltal) = (0 / X) = 0 RQD= Y % or= Z Kbar Fs= 6 (Para burden de arranque) Reemplazando los datos a la ecuacin: ( )min nnnr stal onB1 0 * B1Y * Z * 60* B1RQD * * FD P* B = =+ =|.|

\|+ =||.|

\|+ =taltaltal 432.2.6.2.13.3 Numero de taladros de alivio. (na) Para calcular el numero de taladros de alivio en funcin con lo que se cuenta en laperforacin, sedeterminadelasiguientemanera:elrea1(A1)estaenfusindeldimetrodealivio mximocalculadoyelrea2(A2)estaenfuncindeldimetrodealivioconquesecuenta para la perforacin Fig. N 49 Diseo de arranque con dos taladros de alivio Fuente: Propia 2maxa2 2maxn4* *4*2 * 149 . . .||.|

\|= ==aanA n Afig la de2.2.6.2.13.4 Espaciamiento entre taladros de alivio (Sa) Fig. N 50 Espaciamiento de taladros de alivio Fuente: Propia ananBSfig la De=50 . . . 2.2.6.2.13.5 Angulo entre taladros de alivio () Fig. N 51 Angulo entre taladros de alivio Fuente: Propia | |aaa na nnanannnradianesn Bn BBSBSBB sifig la De 59 . 114 180*22 2 * 22*2:_ _= == = ===2.2.6.2.14ndice de Rigidez (Ir) 44-Equivale a longitud de perforacin dividido por el burden. BLItalr =Mala distribucin de energa 1 Prueba N 1 Dimetro de carga = 311 mm. Altura de banco = 10 m. Burden = 10 m. ndice de Rigidez = 1 Taco = 7 m. Energa vertical= 30% Fragmentacin = Mala Aceptable distribucin de energa 2 Prueba N 2 Dimetro de carga = 145 mm. Altura de banco = 10 m. Burden = 5 m. ndice de Rigidez = 2 Taco = 3.5 m. Energa vertical= 65% Fragmentacin = Aceptable Buena distribucin de energa 3 Prueba N 3 Dimetro de carga = 92 mm. Altura de banco = 10 m. Burden = 3.3 m. ndice de Rigidez = 3 Taco = 2.3 m. Energa vertical= 77% Fragmentacin = Buena -Si el ndice de rigidez es < 2, entonces la masa rocosa ser rgiday ms difcil de romper. El ndicepuedesermejoradoutilizandodimetrosdecargainferioresomayoreslongitudesde taladro. 2.2.6 Anlisis de Fragmentacin Elanlisisgranulomtricoesunaoperacinaescalalaboratorioquedeterminaeltamaode laspartculasysudistribucinesunamuestrademineralconformadaporgranosmineralizadosde diversos tamaos, las distintas proporciones separadas indicanelgrado de finura de dicha muestra tal grado esta expresado en porcentaje en peso retenido en determinada malla.21 El modelo Kuz-Ram Lamayorpartedeestainformacinhasidoadaptadadelaspublicacioneshechaspor Cunningham (1983, 1987). Una relacin entre el tamao medio del fragmento y la energa aplicada a la voladuraporunidaddevolumendelaroca(cargaespecfica)hasidodesarrolladaporKuznetsov (1973) en funcin del tipo de roca. Su ecuacin es la siguiente:6 / 1T8 . 0T0QQVA||.|

\|= (1) Donde: = tamao medio de los fragmentos, cm. A=factorderoca(ndicedeVolabilidad)=7pararocasmedias,10pararocasduras,altamente fracturadas, 13 para rocas duras dbilmente fracturadas. 0V = volumen de roca (m3) a romper= Burden x Espaciamiento x Longitud de tal. eQ = masa del explosivo utilizado (kilogramo), 21 Jose Manzaneda C, CONCENTRACIN DE MINERALES, Pag. 23 45ANFOS = fuerza relativa por peso del explosivo ANFO (ANFO = 100).TQ = masa (kilogramo) de TNT que contiene la energa equivalente de lacarga explosiva en cada taladro. La fuerza relativa por peso del TNT comparado al ANFO (ANFO = 100) es 115. Por lo tanto la ecuacin (4.55) basada en ANFO en vez de TNT se puede escribir como30 / 19ANFO 6 / 1e8 . 0e0115SQQVA|.|

\|||.|

\|= (2) Donde: eQ = masa del explosivo utilizado (kilogramo),ANFOS = fuerza relativa por peso del explosivo ANFO (ANFO = 100).Ya que K1QVe0=(3) Donde K = Factor Triturante (carga especfica) = kg/m 3. La ecuacin (2) se puede reescribir como( )30 / 19ANFO6 / 1e8 . 0S115Q K A||.|

\|= (4) Laecuacin(4)sepuedeutilizarahora,paracalcularlafragmentacinmedia( )paraun factor triturante dado. Solucionando la ecuacin (4) para K tenemos: 25 . 130 / 19ANFO6 / 1eS115QAK(((

||.|

\|= (5) Unopuedecalcularelfactortriturante(cargaespecifica)requeridoparaobtenerla fragmentacin media deseada.Cunningham (1983) indica que en su experiencia el lmite ms bajo para A incluso en tipos de roca muy dbiles es A=8 y el lmite superior es A = 12Enunatentativadecuantificarmejorlaseleccinde"A",elndicedeVolabilidadpropuesto inicialmente por Lilly (1986) se ha adaptado para esta aplicacin (Cunningham. 1987). La ecuacin es:( ) HF RDI JF RMD 06 . 0 A + + + = (6) Donde los diversos factores se definen en la Tabla 26. Tabla N 26 Factor A de Cunningham SimboloDescripcionValores AFactor de Roca8 a 12 RMDDescrippcion de la Masa Rocosa- Desmenuzable / Friable10 - Verticalmente FracturadoJF - Masivo50 JFJPS+JPAJPSEspaciamiento de la fracturas verticales- < 0.1m10 - 0.1 a MS20 - MS a DP50 MSMuy Grande (m)DPTamao (m) del diseo de perforacin asumido DP > MSJPAAngulo del plano de las fracturas- Buzamiento hacia fuera de la cara20 - perpendicular a la cara30 - Buzamiento hacia dentro de la cara40 RDIndice de Densidad de la Roca25 x RD - 50 RDDensidad ( t/m3)HFFactor de Dureza- si y < 50 GPaHF = y/3 - si y > 50 GPaHF = UCS/5 YModulo de Young (GPa)UCSFuerza Compresiva no Confinada (MPa)46Dos ejemplos, para ilustrar este procedimiento han sido dados por Cunningham (1987)Ejemplo 1: Una lava granulosa fina masivaEnestecasoel UCSes400MPa,elmdulodeYounges80GPayla densidades2.9t/m3. Existen pequeas junturas cerradas. El UCS determina el factor de dureza., 50 RMD =, 0 JF =, 50 9 . 2 25 RDI =: 80 HF =( ) 15 . 9 80 5 . 2 50 06 . 0 ROCA DE FACTOR = + + =Ejemplo 2: Una pizarra carbonfera friable, horizontalmente estratificada.ElmodulodeYoungmedioes18GPayladensidades2.3t/m3.Ydeterminaelfactordela dureza., 10 RMD =, 0 JF =, 50 3 . 2 25 RDI =: 6 HF =( ) 41 . 1 6 5 . 7 10 06 . 0 ROCA DE FACTOR = + + = Es importante, conocer la distribucin de la fragmentacin como tambin el tamao medio de la fragmentacin. Aplicando la frmula de la Rosin-Rammlernce R||.|

\|=(7) Donde: =tamao de la malla. cX= tamao caracterstico. n = ndice de uniformidad. R = proporcin de material retenido en la malla, nos da una descripcin razonable de la fragmentacin enlavoladuraderocas.Eltamaocaracterstico(cX )essimplementeunfactordeescala.Esel tamaoatravsdelcualel63.2%delaspartculaspasaron.Siconocemoseltamaocaracterstico (cX ) y el ndice de uniformidad (n) entonces una curva tpica de fragmentacin tal como esta graficado Fig. 52 puede ser trazada.Fig. N 52 Curva de Fragmentacin tpica donde se puede observar el porcentaje pasante como funcin de la abertura de la malla 0%20%40%60%80%100%120%0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 1.2Tamao de apertura de la Malla (m)Porcentaje Pasante Fuente:Kuz-Ram Laecuacin(7)puedeserreacomodadaparaobtenerlasiguienteexpresinparaeltamao caractersticon / 1cR1ln((

= (8) 47Ya que la frmula de Kuznetsov permite hallar el tamao de la malla por el cual el 50% del material pasa, sustituimos estos valores de5 . 0 R == en la ecuacin (8), encontrando( )n / 1c693 . 0 = (9) La expresin para n desarrollada por Cunningham (1987) a partir de pruebas de campo es:|.|

\||.|

\| ((((

+|.|

\| =HLBW12BS1DB14 2 . 2 n5 . 0* (10) Donde: B = burden (m). S = espaciamiento (m). D* = dimetro del taladro (mm). W = desviacin de perforacin (m) L = longitud total de la carga (m) H = longitud del taladro (m).Losvaloresdelburden(B)yelespaciamientoutilizadosenlaecuacin(10)pertenecenal modelodeperforacinynoalmodelodesincronizacin.Cuandohaydosdiferentesexplosivosenel taladro (carga de fondo ycarga de columna) la ecuacin (10) se modifican a( )|.|

\|((

+|.|

\| ((((

+|.|

\| =HL1 . 0LCCL BCL absBW12BS1DB14 2 . 2 n1 . 05 . 0* (11) Donde: BCL = longitud de carga de fondo (m). CCL = longitud de la carga de columna (m). ABS = valor absoluto.Estas ecuaciones son aplicadas a un patrn de perforacin (en lnea) cuadrado. Si se emplea un patrn de perforacin escalonado, n aumenta en 10%.El valor de n determina la forma de la curva de Rosin-Rammler. Valores altos indican tamaos uniformes.Porotrapartevaloresbajossugierenunampliorangodetamaosincluyendofragmentos grandes y finos.Tabla N 27 El efecto de los diferentes parmetros de voladura en n Parmetro"n" se incrementa tal como el parmetro: Burden/Dimetro del Taladrodisminuye Precisin de Perforacinaumenta Longitud de Carga/Altura del Bancoaumenta Espaciamiento/burdenaumenta Normalmentesedeseatenerlafragmentacinuniformeporesoesquealtosvaloresdenson preferidos. La experiencia de Cunningham (1987) ha sugerido lo siguiente:1.Elrangonormalde"n"paralafragmentacindelavoladuraenunterrenorazonablemente competenteesde0.75a1.5,siendoelpromedioalrededor1.0.Masenrocascompetentes tiene valores ms altos.2.Valores de ' n ' debajo de 0.75 representan una situacin de finos y de rocas grandes, cuando estoocurreenunaescalaampliaenlaprctica,indicaquelascondicionesdelarocano permitenel control delafragmentacinatravsdecambiosenla voladura.Tpicamente esto se origina cuando se descubre una sobrecarga en un terreno alterado.483.Paravaloresdebajo1lasvariacionesenelndicedelauniformidad(n)sonmspropensas presentarfragmentosgrandesyfinos.Paravaloresden=1.5ysuperiores,latexturadel material fragmentado no cambia mucho, y errores en nuestro criterio son menos punitivos.4.La roca en determinado sitio tiende a fracturase en una forma particular. Estas formas pueden llamarseaproximadamentecubos',"laminas"o"fragmentos".Elfactordelaformatieneuna importanteinfluenciaenlosresultadosdelaspruebasdetamizado,pueslamalla generalmenteusadaescuadrada,yretendrlamayorpartedelosfragmentosquetengan cualquier dimensin mayor que la del tamao de la malla.Esta combinacin de las ecuaciones de Kuznetsov y de Rossin-Rammler el llamado modelo de la fragmentacindelKuz-Ram.Sedebetomarprecaucinalaplicarestemodelosimple.Lospuntos siguientes deben ser recordados (Cunningham, 1983):-lainiciacinylasincronizacindebenserajustadosparaaumentarrazonablementela fragmentacin y evitar fallas de tiro o tiros cortados.-el explosivo debe producir una energa cercana a la Potencia Relativa por Peso calculada.-Elfracturamientoylahomogeneidaddelterrenorequierenunaevaluacincuidadosa.La fragmentacinserealizaamenudoenlaestructuradelaroca,especialmentecuandola separacin del fracturamiento es ms pequea que el modelo de perforacin.- Aplicacin del Modelo de Kuz-Ram Existendiferentesescenariosdevoladuraquepuedenevaluarseusandoelmodelode fragmentacin de Kuz-Ram. Los dos ejemplos considerados por Cunningham (1983) sern explicadas en detalle. La informacin comn a ambas es: D = dimetro del taladro = 50, 75, 115, 165, 200, 250 y 310mm S/B = relacin espaciamiento-burden = 1.30 J= Taco = 20 x dimetro del taladro (m) W =desviacin del taladro = 0.45 m. A= constante de roca = 10 P=densidad del ANFO = 900 Kg/m3 H = Altura de banco = 12 m. Ejemplo 1. Fragmentacin media Constante Enesteprimerejemplo,losdiseosparacadaunodelos7diferentesdimetrosdetaladros debenserdeterminadosbajolarestriccindequelafragmentacinmediaparacadaunodebeser constanteen =30cm.Esteeselmismotipodeproblemaquesetienecuandoelmineraldebe pasar a travs de una trituradora pequea. La distribucin de la fragmentacin y el tamao mximo de bancos tambin deben ser calculados. Paso 1: La cantidad de explosivo (eQ ) que debe contener cada taladro, sobre el nivel del pie del banco, se calcula.L4DQ2e = (12) Donde: D = dimetro del taladro (m). L = longitud de carga sobre el pie del banco (m) = H - 20D. H = altura de banco.LosvaloresdeLy eQ ,sonmostradosenlaTablaN28paralosdiversosdimetrosdel taladro. Debe notarse que el efecto de cualquier subperforacin no ha sido incluido. Paso2:ElFactorTriturante(K)requeridaparaobtenereltamaomediodelafragmentacin = 30 cm en una roca con una constante A = 10 se calcula usando4925 . 130 / 19ANFO6 / 1eS115QAK(((

||.|

\|= Para el ANFO, ANFOS= 100, por lo tanto25 . 130 / 196 / 1e100115Q3010K(((

|.|

\|= (13) Los valores resultantes son mostrados en la Tabla N 28 Tabla N 28 Valores calculados para, L, eQy K como una funcin del dimetro del taladro para el Ejemplo 1 D (m)L (m)Qe (Kg/taladro)K (Kg/m3) 5011.019.40.525 7510.541.80.616 1159.790.70.723 1658.7167.40.822 2008.0226.20.875 2507.0309.60.934 3105.8394.00.983 Paso3:UtilizamoslosvaloresconocidosdeKy eQ paradeterminarelvolumendelaroca (0V ) que puede romperse.KQVe0 = (14) Yaquelaalturadebanco(H=12m)ylarelacindeespaciamiento-burdenesmantenido constante (S/B = 1.30), los valores de B y S se hallan usando la Ecuaciones (15) y (16) HVS B0= (15) 2 / 130 . 1S BB|.|

\| = (16) Los valores son mostrados en la Tabla 29 Tabla N29 Valores calculados de 0V , B y S en funcin del dimetro del taladro para el Ejemplo 1. D (mm)V0 (m3)B x S (m2)B (m)S (m) 5036.953.081.542 7567.865.652.081.71 115125.4510.452.843.69 165203.6516.673.614.7 200258.2121.544.075.29 250331.4827.624.615.99 310400.8133.405.076.59 Fuente: Kuz-Ram Paso 4: Los valores de n son calculados usando la Ecuacin 1(0)|.|

\||.|

\| ((((

+|.|

\| =HLBW12BS1DB14 2 . 2 n5 . 0* 50donde D ' = dimetro de la perforacin en el milmetros.Los resultados son mostrados en la Tabla 30 Tabla N 30Valores calculados para n y Xc, para elEjemplo 1. D (mm)nXc (cm) 501.23040.4 751.33239.5 1151.35239.3 1651.28839.9 2001.21740.5 2501.09641.9 3100.93144.5 Fuente: Kuz-Ram Paso 5: El tamao caracterstico (Xc) se determina aplicando la Ecuacin (8)n / 1cR1ln((

= para el caso especial cuando5 . 0 Rcm 30c== = As ( )n / 1c2 ln30= (17) Los valores resueltos, para Xc, son mostrados en la Tabla 31 Paso 6: Utilizamos la ecuacin (7) nce R||.|

\|= paracalcularvalores deR(lafraccinretenida)paradiferentestamaos (Xc).enestoscasos los tamaos seleccionados son 5 cm, 30 cm, 50 cm y 100 cm.Usando los valores de n y de Xc para un dimetro de taladro = 200 mm encontramos lo siguiente. 217 . 15 . 40e R|.|

\|= Sustituyendo los valores deseados de X Tabla N 31 Valore de R en funcin a X X (cm)R 50.925 300.500 500.275 1000.050 Fuente: Kuz-Ram Que quiere decir que 5% (R = 0.05) del material sera retenido en una malla con una abertura de 100 cm. Tal como esperar que el 50% (R = 0.50) del material sea retenido en una malla con 30cm de abertura. Los valores, para los otros dimetros de taladro se dan en la Tabla 32. 51Tabla N 32 Porcentaje (expresado como una relacin) retenido como una funcin del dimetro del taladro y el tamao de la malla Dimetro del Taladro (mm.) Porcentaje Retenido (R)X = 5 cm.X = 30 cm.X = 50 cm.X = 100 cm. 500.9260.5000.2730.047 750.9380.5000.2540.032 1150.9400.5000.2500.029 1650.9330.5000.2630.038 2000.9250.5000.2750.050 2500.9070.5000.2970.075 3100.8780.5000.3280.119 Fuente: Kuz-Ram Paso 7: Utilizamos la Ecuacin (18) para calcular el mximo tamao de los bancos producidos (MTB). n / 1cR1ln|.|

\|= (18) Estosedefinecomoeltamaodelamallaporelcualel98%(eltamaomedio+2 desviacionesestndar)delmaterialpasara.ElTamaomximodelosbancosparalosdiversos dimetros de taladro, que corresponde a R = 0.02 son mostrados en la Tabla 6.LosresultadossontrazadosenellaFigura21.Sepuedeverquecuandoeldimetrodeltaladro aumenta, a)la carga especfica requerida aumenta muy abruptamenteb)eltamaomximodelosbancosaumentadrsticamentecuandoeldimetrodeltaladroes mayorde115mm.Estoesdebidoaresultadoscontradictoriosdelarelativaprecisinde perforacinylaigualdaddedistribucindelosexplosivos.Loanteriormejorayloposterior empeora con el aumento del dimetro del taladro. c) Aunque la fragmentacin media es constante, la proporcin de ambos finos y gruesos aumenta. Ejemplo 2 Fragmentacin media Constante Enesteejemplo,eldiseoserealizaconunburden de3.70m.yespaciamientode12,3m. bajolarestriccindequelaunafragmentacinmediaen =30cm..Ladistribucindela fragmentacin y el tamao mximo de bancos tambin deben ser calculados. Tabla N 33 Anlisis de fragmentacin Fuente: Kuz-Ram 52Fig. N 53 Grafica de anlisis de fragmentacin Kuz-Ram Fuente: Kuz-Ram 2.3 HIPTESIS DE LA INVESTIGACIN. Despus de ejecutar el anlisis terico y las pruebas de campo, se demuestra que: SiesposibleDisearmallasdeperforacinyvoladura,aplicandoelmodelomatemticode reas de influencia, utilizando las variables obtenidas del campo. Ytambinesfactible,utilizarelanlisisgranulomtricoparapronosticarlafragmentaciny evaluar diseo de malla de perforacin y voladura, usando sus variables de campo. 2.3.1 VARIABLES. 4.1.1.22.3.1.1 OPERACIONALIZACION DE VARIABLES. Paradisearunamalladeperforacinyvoladurasetienevariablesdependientesy independientes que se determina de los parmetros de carga, explosivo y roca. Tabla N 34 Tipos de Variables TIPOS DE VARIABLESINDICADORESNDICES Variable Independientes Dimetro de taladro Longitud de Taladro Longitud de carga Acoplamiento Velocidad de detonacin Presin de detonacin Dimetro del explosivo Densidad del explosivo Longitud del explosivo Resistenciacompresiva Densidad de roca MilmetrosMetros Metros Adimensional m/s Kg/cm2 Milmetros gr/cm3 Centmetros Kg/cm2 gr/cm3 Variables DependienteBurden y EspaciamientoMetros. (m) Fuente: propia En la recoleccin de informacin de variables Independientes se realizara de datosde campo, bibliografas, laboratorios o manuales con respecto a este tema. 53CAPITULO III MTODO DE INVESTIGACIN 3.1 TIPO DE INVESTIGACIN. El tipo de estudio que se realizara ser de una estrategia experimental, de Causa-Efecto,donde la causa es el diseo de malla de perforacin y su efecto seria los resultados que se tienen despus de la voladura si es o no el diseo aceptable. 3.2 MTODO DE INVESTIGACIN. ElmtododeinvestigacinserExperimental,seutilizaraundiagramadeflujodondese expresa desde el inicio al fin investigacin para concluir nuestras hiptesis. Que se muestra en la fig. 54 donde se observa el diagrama de flujo. 3.3 RECOLECCIN DE DATOS. Los datos de campo ( in-situ) Tesis Monografas de las minas Publicaciones, Revistas, Documentales.Trabajos inditos. Patentes. Fig. N 54 Diagrama de flujo para el diseo de mallas de perforacin y voladura DISEO DE PERFORACION Y VOLADURASUBTERRANEAParametrode CargaParametrodeExplosivoParametrode RocaRecolecion de datosDiseo inicial de perforacion y voladuraB = (,PoD,Resist. Comp., Acoplamiento,...)Diseo de Malla de Perforaciony VoladuraEvaluacion devoladuraDISEO DE MALLA DEPERFORACION Y VOLADURASUBTERRANEAMalaBuena Fuente: Tesis, Diseo de mallas de perforacin y voladura subterrnea en frentes de la mina San Rafael 54 Paraeldiseoinicialdeperforacinyvoladurasdeterminaraunburdenqueesteen funcin a los parmetros de carga, explosivo y roca. Yenlaevaluacindevoladura seconsiderara,losiguiente:la fragmentacineltonelaje movido,avance, sobre rotura y costos de operacin. 3.4 TAMAO DE LA MUESTRA. El tamao de la muestra ser no Probabilstica, a lo que se refiere es que las muestras sern basndoseenjuicioocriterio,porserunainvestigacinexperimental,sinrecurriralazar,quesern diferenciadas de la siguiente manera. Elnumerodemuestrasseriguala1;encasodequeeldiseodemalladeperforaciny voladura es igual al diseo que se venia realizando en el mbito de estudio. Y por otro cas ser igual al numero de das trabajados por semana por gdia. 3.5 INSTRUMENTOS PARA LA RECOGIDA DE DATOS. Tabla N 35 Cuadro de Recoleccin de datosDISEO:? LUGAR:? Ancho de la labor:?m. Alto de la labor:?m. Distancia a una zona critica:?m. Datos de campo: PARAMETRO DE PERFORACIONDiametro del taladro:?pulgadas Diametro de Alivio:?pulgadas Longitud del barreno:?pies Eficiencia de perforacion:?% Eficiencia de voladura:?% Tipo de barreno:?(Barra, Estabilizador, DTH) Angulo de perforacion en el piso:?grados Angulo de perforacion en el contorno:?grados PARAMETRO DE EXPLOSIVO Carga de fondo Tipo:? Densidad del explosivo C.F.:?g/cc Presion de detonacion de C.F.:?Kbar Diametro del explosivo C.F.:?mm Longitud del explosivo C.F.:?mm N de cartuchos/tal C.F.:?cartuchos/tal % de Acoplamiento C.F.:?% % de Acoplamiento minimo:?% Carga de columnaTipo:? Densidad del explosivo C.C.:?g/cc Presion de detonacion de C.C.:?Kbar Diametro del explosivo de C.C.:?mm Longitud del explosivo de C.C.:?mm N de cartuchos/tal de C.C.:?cartuchos/tal % de Acoplamiento de C.C.:?% % de Acoplamiento minimo:?% PARAMETRO DE ROCA Y/O MINERAL Tipo:?Densidad de la roca?TM/m3 Resistencia a la Compresion:?kg/cm2 RQD:?% Fuente: propia 55CAPITULO IV CARACTERIZACIN DEL REA DE INVESTIGACIN 4.1MBITO DE ESTUDIO Las zonas donde se realizara la investigacines: Mina Vinchos 4.1.1 DESCRIPCIN DE LA MINA VINCHOS. Empresa Explotadora Vinchos Ltda. S.A.C. (1925), se dedica a la explotacin de plomo y plata, y es propietaria de la Mina Vinchos, ubicada en Pasco. 4.1.1.34.1.1.1 UBICACIN Y ACCESIBILIDAD. la mina vinchos esta ubicada ha 60 Km de la ciudad de cero de pasco provincia de huarica distrito de jarria, centro poblado de Vinchos Fig. N 55 Fuente: Cia Volcan 4.1.1.4GEOLOGA. Adiciembredel2007seefectu19,234metrosdeperforacindiamantina(6,280metros durante el ao 2006), de los cuales 10,914 metros se realizaron desde interior mina. Estos taladros han permitidoconfirmarlacontinuidaddelaVetaMaraInstantoalnortecomoalsurdelazonade operacionesactuales,ascomoconfirmarlacontinuidaddelasvetasSoldeOro(Nv130y260)y Santa Rosa (Nv 260). Esto ha permitido direccionar las labores en las vetas Haswuz (Nv 130) y Ramal Mara Ins (Nv 065, 081 y 105). Complementariamente, se ha perforado 8,321 metros desde superficie, locualhapermitidodefiniryconfirmarestructurasnuevasalnortedelaactualzonadeoperaciones (Santa Brbara) y confirmar la continuidad del cuerpo Poderosa y Milagros.Durante el ao se continu 56conlaprofundizacindelamina,actualmenteenelnivel025(sehaprofundizado50metrosenel presente ao). Esto permitir continuar con la explotacin del Cuerpo Mara Ins a esta profundidad, y se tiene programadorealizarlaexploracindelaVetaHaswuzenelnivel025(estexplotadahastaelnivel 105).Adicionalmenteseestexplorandoysehanrealizado2taladrosdiamantinosenelPrfido Pariajirca (que est siendo evaluado por Cu - Mo) y una zona de brechas hidrotermales. 4.1.1.54.1.1.3 MTODO DE EXPLOTACIN POR SUBNIVELES Estemtodoconsisteendejarcmarasvacasdespusdelaextraccindelmineral.El mtodo se caracteriza por su gran productividad debido a que las laboresde preparacin se realizan en sumayorparte en mineral. Paraprevenir elcolapsodelasparedes,los cuerpos grandesnormalmente sondivididosen dos o ms tajos, la recuperacin de los pilares se realizan en la etapa final de minado. Enestemtodo,elminadoseejecutadesdelosnivelesparapredeterminarlosintervalos verticales.Lossubnivelessondesarrolladosentrelosnivelesprincipales,elmineralderribadocon taladros largos o desde los subniveles cae hacia la zona vaca y es recuperado desde los Draw-points para luego transportar hacia la superficie. A.CONSIDERACIONES DE DISEO.En forma general puede ser aplicado bajo las siguientes condiciones: -Las cajas es de roca caliza. -El depsito tiene un inclinacin de 90 a 70 -El mineral tiene una resistencia mayor ala s cajas -El yacimiento es de 6 a 1 metro de potencia. B.DESARROLLO Y PREPARACIN. Comprende los siguientes trabajos: -Elaccesoalostajosseefectamedianterampas,Bypass,crucerosydrawpoint, siendo estos ubicados normalmente en la caja piso. -Esimportantedefinirlosintervalosentreniveles,yaqueestoinfluyeeneltamao ptimo de la cmara; esta altura oscila entre 60 a 130 mts. Dependiendo de la altura del yacimiento. -La rampa de transporte se realizada en la parte ms baja del tajeo paralela a la zona mineralizada en estril. -Laschimeneasdebenserdesarrolladascomoaccesoalossubnivelesparael subsecuente desarrollo de estos subniveles. -Las galeras de perforacin son llevadas dentro del mineral como subniveles cada 20 m. de desnivel -El corte o el arranque se realiza desde el fondo del tajeo. -Para la recuperacin del mineral disparado, se extraen desde los Draw points. C.DISEO DEL TAJEO. LONGITUD Y ANCHO DEL TAJEO.- Depende de los siguientes parmetros: El ancho del tajo baria de 1 a 6 m de potencia La longitud varia de la potencia de la veta ALTURA DEL TAJEO.- Se debe considerar: La altura del tajeo varia cada 20m UBICACIN DE LOS DRAW POINTS Y DISEO.- tiene los siguientes criterios: Elespaciamiento entre los Draw - points es de 10 a 15m La gradiente varia en un 5% -CHIMENEAS.- Se construien: Con mtodos convencionales, y taladros largos Las chimeneas generalmente se ubican a lo estocadas o al centro del tajeo. 57-UNDERCUTOCORTEINFERIORHORIZONTAL,lostaladrosdeproduccinse realizaconequiporaptor,conunamallade1.5x1.0m,laperforacinseejecutaen taladroslargos en paralelo y abanico Fig. N 56 Perforacin de taladros largos con equipo Raptor Fuente: Mina Vinchos 4.2 RECURSOS. 4.2.1 RECURSOS HUMANOS En cuanto al personal que se necesite para realizar la investigacin ser el personal de la mina ya mencionadas en el mbito de estudio. 4.2.2 MATERIALES. Los materiales que se usaran en la investigacin sern: -Bibliogrficos,revistas,simposios,congresos,convencionesrelacionadosaltemade perforacin y voladura. -Se usaran los equipos con que disponen las minas donde se realizara la investigacin. 58CAPITULO V EXPOSICIN Y ANLISIS DE RESULTADOS 5.1 APLICACIN DEL DISEO DE MALLAS DE PERFORACIN Y VOLADURA SUBTERRNEAParaeldiseodemallasdeperforacinyvoladura,seutilizaelmodelomatemticopara calcular el burden, la perforacin se realizo con equipo Jumbo en el Cx 595, Nv 260 y Jacklegs 5.1.1 Aplicacin en el Cx 595LaejecucindeCx,laperforacinserealizoconJumboelectrohidrulicode01brazo,la voladura con exeles de periodo largo que sern usados para una seccin de 4.0m x 4.0my un avance mx. de 3.73m. por disparo, que se determina mediante un anlisis de diseo de mallas de perforacin y voladura. Los datos de campo usados son: 1.Dimetro de broca de 45mm 2.Longitud de barra de 14 pies 3.Eficiencia de perforacin de 92 % 4.Eficiencia de voladura de 95% 5.Explosivos: Emulnor 5000 de 1 x 16, utilizado para los arranques y ayudas mas el encebado6.Explosivos: Emulnor 3000 de 1 x 12 , utilizado como carga de columna para los demstaladros de produccin 7.Exeles de perido largo, de 4,2 mde longitud,segn el requerimiento que se analizara para la voladura 8.Pentacord 5P de60 pies para realizar los amarrez con exel y fulminante. 9.Guas de seguridad de 7 (por 02 unidades) 10. fulminante Nro 08 (02 unidades) 11. Tipo de roca ; Caliza salificada (dura) 12. R.Q.D.de 98,5 % 13. Resistencia de la roca de 1059.15 Kg/cm2, Determinado por ensayo no destructivo( Martillo de Smith) 14. Densidad de roca de 3.0 TM/ Kg/cm3 Fig. N 57 Equipo de perforacin Jumbo Rocket Boomer 281 Fuente: mina Vinchos 59Tabla N 36 Fuente: Estimacin de resistencia de roca por ensayos no destructivos Fig. N 58 Caractersticas Geomecnicas de la roca caliza Fuente: Simulacin geomecnica de roca caliza por Software Roclab 60 Aplicando el modelo matemtico PASO 1: se procede a calcular los resultado tericos para disear la malla perforacin, primeramente se calcula el burden de arranque, en el siguiente cuadro se muestra los datos de campo y resultados para el diseo. Tabla N 37 Calculo del burden de arranque Fuente: Propia 61 Tabla N 38 Calculo del burden de Ayuda Fuente: propia 62Tabla N 39 Calculo del burden de tajeo Fuente: propia 63PASO2:Conlosdatosyresultadosseprocedeadisearlamalladeperforacinconlasreasde influencia del taladro. Fig. N 59 Diseo de malla de perforacinaplicando las reas de influencia del taladro Fuente: propia PASO3:Coneldiseodeareasdeinfluenciasedeterminalamaladeperforacinyserotulalas distancias de burden, espaciamiento y numero de taladro. Fig. N 60

Fuente: propia 64Detalles de perforacion con Jumbo Long. Tal= 3.93m. Diam. Tal de Produccion= 45mm. Diam. Tal de Alivio = 100mm. N Tal de Produccion = 35 Tal N Tal de Alivio= 03 Tal NTal Perf.= 41 PASO 4: antes de pintar la malla de perforacin se realiza el respectivo marcado de gradiente y punto de direccin. Fig. N 61 Esquema de pintado de la gradiente y punto de direccin Fuente: propia PASO 5: Para la seleccinde los exeles que exsa provee a la mina vinchos, unidadde volcan son las siguientes: Tabla N 40 Accesosrios de voladura EXSA TIEMPO DEEXSA TIEMPO DE SERIE UNICA RETARDO SERIE UNICA RETARDOEXEL N1 25 EXEL N32 800EXEL N2 50 EXEL N36 900EXEL N3 75 EXEL N40 1000EXEL N4 100 EXEL N48 1200EXEL N5 125 EXEL N56 1400EXEL N6 150 EXEL N72 1800EXEL N7 175 EXEL N92 2300EXEL N8 200 EXEL N120 3000EXEL N10 250 EXEL N 140 3500EXEL N12 300 EXEL N 180 4500EXEL N14 350 EXEL N 220 5500EXEL N16 400 EXEL N 240 6000EXEL N18 450 EXEL N 288 7200EXEL N20 500 EXEL N 340 8500EXEL N24 600 EXEL N 368 9200EXEL N28 700 EXEL N 400 10000 Fuente:Exsa 65 Para la seleccin de las series de exeles, se usara la longitud del taladro perforado que es igual a3.93m.parauntipoderocadurayenfunciondelatabladevoladurasubterranea,queesta expresado en milisegundos (MS) el tiempo de retardo. Tabla N 41 Seleccin de retardos de voladura fuente:exsa Paraunatipoderocaduraelretardominimocalculadoporcadasalidadedisparoesiguala 236milisegundos(MS),perocomonosecuenta con esteretardo calculadoseeligiraelretardomas proximo a 236MS que es 250MS por disparo de una fila de taladro de la malla de voladura. Fig. N 62 Fuente: propia 66Tabla N 41 Fuente: propia Conestaseleccin deexelesseobtendrunaeficienciadedisparode95 % yunavancede 3.73metrospor disparo. Caso contrario que no se cumpla con los numero de exeles que se selecionaror el avance sera menor a 3.73m. llegando hasta 2.5m aproximado segn las voladuras ejecutadas en la mina vinchos y teniendo una perdida de 1,23metros por cada disparo realizado. PASO 6: Con los exeles selecionados se obtendra una fragmentacion de 95% de material roto pasante por una malla de 40cm x 40cm. Usando el metodo de analisis granulunetrico de Kuz-Ram. Tabla N 42 Datos y resultados de anlisis de fragmentacin de taladros de arranque Fuente: propia 67Fig. N 63 Grafica de anlisis de fragmentacin de taladros de arranque Fuente: propia Tabla N 43 Datos y resultados de anlisis de fragmentacin de taladros de ayuda Fuente: propia Fig. N 64 Grafica de anlisis de fragmentacin de taladros de arranque Fuente: propia 68Tabla N 44 Datos y resultados de anlisis de fragmentacin de taladros de tajeo Fuente: propia Fig. N 65 Grafica de anlisis de fragmentacin de taladros de tajeo Fuente: propia Tabla N 45 Resumen de resultados de anlisis de fragmentacin Fuente: propia 69Fig. N 66 Fuente: propia 5.1.2 Resultado de Hiptesis Elresultadodelahiptesisseconfirmadespusdeejecutar300pruebas,en6mesesde ejecucindeldiseo,asidemostrndosequesiesposibleDisearmallasdeperforacinyvoladura subterrnea para Cx 595, Nv 260, aplicando el modelo matemtico de reas de influencia con variables obtenidas del campo. 5.1.3 Logros de los objetivos Sedemostrqueeldiseodemalladeperforacinyvoladurasubterrnea,puedeser diseado por la nueva teora para calcular el burden, utilizando parmetros de carga, explosivo y roca. 70CONCLUSIONES SifueposibleDisearmallasdeperforacinyvoladurasubterrneaparafrentesenlamina San Rafael, utilizandola nueva teora para calcular el burden. El diseo de mallas de perforacin realizados por esta teora se uso solamente para cortes en paralelo. Fueposibleutilizarelanlisisgranulomtricoparapronosticarlafragmentacinyevaluarel diseode malla de perforacin y voladura para determinar dicho diseo si era el ideal. Paraqueeldiseodemalladeperforacinseelidealdebedetenercomomininoun95% pasante de fragmento roto para un determinado tamao caracterstico de roca ElmodelopredictivodeKuz-Ram es una buenaherramientaparaanalizarlatendencia dela fragmentacin para diferentes diseo de malla de perforacin y voladura. RECOMENDACIONES. En los diseos de mallas de perforacin se debe de tener en cuenta las reas de influencia por cada taladro. Enelcalculodelburdensedebedeconsiderarlasdesviacionesdeltaladroparaasajustar mas aun el burden y obtener una fragmentacin adecuada Utilizarlosdatosrequeridocorrectamenteparaobtenerbuenosresultadosynoasumirlos, como por ejemplo la resistencia de la roca o mineral. Paraobtenerunanlisisdefragmentacinmasrealistasedeberdecalcularelanlisisde fragmentacin, para los taladros del arranque, ayuda, subayuda, contorno y tajeo. 71REFERENCIAS BIBLIOGRAFICAS 1.ASPBLASTRONIESS.A.:Diseo Y Evaluacin De Voladura. Chile 1997. 2.ANTONIOKARZULOVICL.:Tronadura&GeomecnicaHaciaLaOptimizacinDelNegocio Minero,5 seminario Dyno Nbel, Chile 2001, 224 Pg. 3.ALFREDO CAMAC TORRES: Tecnologa de Explosivos, 190 Pg. 4.ALFREDO CAMAC TORRES: Tneles, 218 Pg. 5.ALFREDO CAMAC TORRES: Voladura de rocas, 115 Pg. 6.AMERICANINSTITUTEOFMINING,METALLURGICAL,ANDPETROLEUMENGINEERS (AIME): Mining Engineering Handbook. 7.CALVIN J. KONYA,ENRIQUE ALBARRAN N.: Diseo de Voladuras,ediciones cauitil, Mxico 1998, 253 Pg. 8.CARLOS LOPEZ JIMENO, Manual de perforacin y voladura de rocas, Madrid 1994, 541 pag.. 9.CARLOS LOPEZ JIMENO, Ingeo Tuneles 1, Madrid 1998, 459 Pg. 10. 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