Clase06_2017_I Perforacion y Voladura

UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERIA Facultad de Ingeniería Geológica Minera y Metalúrgica Escuela Profesional de Ingeniería de Minas MI 115 Métodos de Explotación Subterránea Ciclo 2017_I

CICLO DE MINADO PERFORACION Y VOLADURA

Por: Ing. Francisco Grimaldo Z.


CICLO DE MINADO PERFORACION Desatado rocas VOLADURA ACARREO Y TRANSPORTE

Ventilación

Ventilación

Desatado rocas / sostenimiento

SOSTENIMIENTO/ RELLENO

LIMPIEZA

Es el ciclo obligat obligatorio orio que se realiza realiza en la actividad minera. minera. Dependiendo del tipo de terreno, a este ciclo se le agrega el sostenimiento/Relleno. Actividades complementarias: ventilación, drenaje.


CICLO DE MINADO - Perforación Desarrollos y Preparaciones

- Voladura

(frentes)

- Limpieza - Acarreo / Transporte Transporte * Sostenimiento

- Perforación

- Voladura Explotación (tajos)

- Extracción - Relleno (si el método lo requiere) - Acarreo/transporte


Importancia de resultados del ciclo de minado en la economía de la mina Perforación y voladura Grado de fragmentación y calidad de mineral (leyes de diseño).

Limpieza y transporte Afectada mayormente por el grado de fragmentación. Impacto directo en los costos

Chancado y molienda Fragmentación impacta en el grado de liberación de mineral. Impacto costos (energía)

Flotación (recuperación Metalúrgica) Nuevos parámetros parámetros del método de explotación empleado (perforación, voladura, limpieza y transporte. Revisión y corrección del planeamiento de minado

Planeamiento de mina

Recuperación afectada por calidad de mineral mineral y dilución. Incremento de costos.

Reservas / Recursos

Valor producto final

Revisión de leyes de corte, así como de recursos y reservas de mineral

Menor calidad del producto (concentrado) implica menor ingreso (US$) de la Unidad


IMPORTANCIA DE LAS OPERACIONES UNITARIAS DEL CICLO DE MINADO

CONSECUENSIAS CONSECUE NSIAS DE UNA UN A BUENA/MALA BUENA/MALA OPERACIÓN UNITARIA EN EL CICLO DE MINADO PERFORACION

VOLADURA

LIMPIEZA Y CARGUIO

TRANS PORTE

Bue Buen tr trazo de pe perforac ciio on

Optimo timo con consumo sumo de exp explo losi s iv vos

Mejor mantenimiento y Mejor mantenimiento y conservacion del equipo de conservacion del equipo de limpieza conservacion transporte (carros mineros, (scoop, pala, rastrillo, etc)

Optimo consumo de aceros de perforacion

Buena fragmentacion

Carguío optimo del ma material

Trans porte optimo del ma material

Techos echos esta establ bles es y con contro trola lado dos s

Mayor Mayor segur segurid idad ad en el cargu carguío ío

Optima alimentación de mineral a la tolva de procesamiento

Mejores condiciones de seguridad al personal

Mejores condiciones de seguridad al personal y los equipos

Mejores condiciones de seguridad al personal

Optimo costo de perforac ion

Optimo costo de voladura

Optimo costo de limpieza

Deficiente trazo de perforacion. Mayor re-perforacion re-perforacion

Incremento en consumo de explosivos. Costos adicionales de voladura secundaria.

El equipo de limpieza (scoop, pala, rastrillo, etc) tiene mayores problemas mecanicos.

Incremento en los consumos de aceros de perforación

Mala fragmentación (o muchos bancos o muy fino)

Carguío deficiente del material (factor de carga)

Techos inestables y se comienza a perder el control.

Menor seguridad en el c arguío, arguío, por techos en mal estado. Alto riesgo por caida de rocas.

Mayores costos de sostenimiento

Se incrementa el tiempo de limpieza

BUENA

Menores costos de sostenimiento

MALA

Incremento del riesgo de seguridad al personal, al reperforar reperforar áreas que tendrían explosivos ó terrenos alterados Mayo Mayore res s cos costo tos s de de perf perfor orac acio ion n Elaborado por F. Grimaldo Z. - Ago. 2010

Optimo costo de transporte Deficiente mantenimiento y conservacion conservacion del equipo de transporte (carros mineros, camiones, skips, etc) Transporte deficiente del material (factor de carga) Deficiente alimentación de mineral a la tolva de procesamiento. Mayores costos de rotura de bancos en las parrillas Se incrementa el tiempo de transporte. Si hay muchos bancos la carga no pasa por las parrillas y se acumula

Pésimas condiciones de seguridad Pésimas condiciones de seguridad Pésimas condiciones de seguridad al personal. Se incrementa al riesgo al personal. Se incrementa al riesgo al personal. Se incrementa al riesgo por caida de rocas. por caida de rocas. por caida de rocas. Mayo Mayore res s cos costo tos s de de volad oladur ura a

Incre ncreme ment nto o del del cos costo to de limp limpie ieza za

Incre ncreme ment nto o del del costo costo de tran transp spor orte te


I. PERFORACION La perforación consiste en hacer un hoyo en la roca con un taladro, donde se colocarán los explosivos. Primero se requiere UN TRAZO DE PERFORACION: a) arranque, b) ayudas y c) cuad cuadrador radores es (lat (laterale erales, s, alza alzass y arras arrastres) tres) El arranque crea las caras libres y se hace con un disparo simultáneo. simultáneo. Las ayudas agrandan las caras libres y Los cuadradores dan la forma y dimensiones finales de la labor.


TRAZO DE PERFORACION


FORMAS DE ARRANQUE EN FRENTES A) Cortes en “V” Es lo más sencillo. Con distancia entre taladros de 1 a 2 pulgadas

V - ver erti tica call

V - ho hori rizo zont ntal al

Corte en sección

Corte en sección


FORMAS DE ARRANQUE EN FRENTES B) Cortes en “Pirámide”

120O 120O 120O

Corte en sección


FORMAS DE ARRANQUE EN FRENTES C) Corte Quemado Son mejores que los cortes en “V” y los piramidales.

Distancia entre taladros de 4 a 6 pulgadas. Adecuados para rocas duras, me dan un mayor avance. Taladros tienen que ser paralelos. El taladro del medio no se carga.

Corte en sección

TRIANGULAR

HEXAGONAL

RECTANGULAR

9 TALADROS


FORMAS DE ARRANQUE EN FRENTES D) Corte Coromant

Se usa una plantilla pre determinada.

3

4

1 2 2

1

4

3


PRINCIPIOS DE LA PERFORACIÓN La perforación se basa en principios mecánicos de percusión y rotación, cuyos efectos de golpe y fricción f ricción trituran la roca.


CON QUE HACEMOS LA PERFORACIÓN Perforación Manual Rotación y percusión con aire comprimido, para huecos pequeños (25 a 50 mm de diámetro), para una perforación horizontal o hacia el piso (jack leg ), ), para una perforación perfo ración vertic vertical al hacia el techo techo (stoper s) s) y par para a piq piques ues ( jack jack hammer ). ).


Perforación Manual (continua) El peso y velocidad de las máquinas depende del fabricante. Como ya se mencionó todas trabajan con aire comprimido (80 a 100 psi de presión) y tienen un consumo de aire de 100 a 150 CFM. También se necesita agua para la perforación: aprox. 1 litros/segundo, la misma que sirve para ablandamiento de la roca, condensar el polvo y como refrigerante de la máquina.


Perforación Manual (continua) Se emplean barrenos de 2´, 4´, 6´, 8´ Adicionalmente el perforista lleva: una barretilla, barretilla, sacabarrenos, cucharilla, atacador de madera, llave Stilson, aceite.

Barrenos Pueden ser integrales (como se muestra el gráfico), donde al extremo se tiene la cabeza con un inserto de aleación de alta dureza (W-V y otras) También se pueden emplear brocas de botones que van en forma separada del barreno y se colocan al momento de perforar.


CON QUE HACEMOS LA PERFORACIÓN Perforación Mecanizada Para labores de secciones mayores actualmente act ualmente se emplean las máquinas de mayores dimensiones: Jumbos neumáticos o electrohidráulicos, track drill, wagon drill, etc . Estos equipos mayores pueden ser de percusión y de rot o percusión, montadas en chasis sobre ruedas u orugas. Pueden Puede n perforar perforar taladr taladros os de hasta hasta 150 mm y 20 a 60 m de profun profundidad didad.. Los barrenos que se emplean son acoplables con brocas intercambiables.


CON QUE HACEMOS LA PERFORACIÓN Perforación Mecanizada

Con Jumbo Hidráulico

TBM – TBM – Sección completa


CON QUE HACEMOS LA PERFORACIÓN Perforación Mecanizada en frentes

Perforación Mecanizada Mecanizada es importante el marcado de la la malla de perforación para obtener una excelente voladrura.


CON QUE HACEMOS LA PERFORACIÓN Perforación Mecanizada en tajeos: tajeos: taladros largos largos


CON QUE HACEMOS LA PERFORACIÓN Perforación Mecanizada Chimeneas

Alimak – Alimak – maquina trepadora Shaft Boring System

Taladros largos – largos – VCR / Slot raise


CON QUE HACEMOS LA PERFORACIÓN Perforación Mecanizada Rotatoria Se emplean para los tajos abiertos, tienen grandes dimensiones, pueden estar montadas sobre camiones, sobre orugas o pueden ser autopropulsadas. Tienen un motor rotatorio independiente, se emplean barras de perforación y brocas de grandes diámetros (desde 6 a 12”) rotatorias.


II. VOLADURA Segunda operación unitaria del ciclo de minado que tiene como objetivo de romper la roca de una manera eficiente. La voladura origina una alta liberación de energía que produce produc e la fragm fragmentac entación ión y el desplazamiento de la roca.

La voladura puede ser: Primaria Secundaria

ASPECTOS IMPORTANTES A TENER EN CUENTA EN LA VOLADURA La roca debe romperse de manera eficiente y económica, de manera que debemos producir un material fácil de limpiar, cargar, transportar, almacenar y procesar procesar..

El macizo rocoso que queda después de la voladura debe dañarse lo menos posible a fin de reducir al mínimo el sostenimiento.

Por lo que en una abertura subterránea, debemos tener mucho cuidado con los taladros de corte y con los que dan forma a la abertura.


CARGUÍO DE LOS TALADROS Guía

Dinamita

• • •

Dinamita cebada

Fulminante Fulminante: cápsula de aluminio

Dinamita cebada: es la que se encuentra inserta de un fulminante. El fulminante es conectado con una guía. La guía es un cordón tejido t ejido cubierto de un material plástico, en cuya parte central se tiene la pólvora.

Envoltura

Pólvora

Carga explosiva

Guía


ORDEN DE ENCENDIDO CONVENCIONAL DE LOS TALADROS CARGADOS Guía

1ro. Se enciende la guía de seguridad s eguridad 2do. Se encienden los taladros de corte. 3ra. Continúan los taladros de ayuda. 4ta. Finalmente, Los taladros de contorneo. Cuando se hayan encendido todos los taladros, si se emplea la Guía de Seguridad, esta todavía se encuentra encendida.La guía de seguridad sirve por consiguiente como un elemento de seguridad para controlar el tiempo en forma práctica, permitiendo al Disparador salir de la labor.

En caso que la guía de seguridad se acabe, pero aún no se ha terminado de encender todos los taladros, lo más recomendable es dejar todo como esta y salir de inmediato de la labor.


SEGURIDAD EN EL ENCENDIDO CONVENCIONAL DE LOS TALADROS Guía

•

La carga del taladro estará en función f unción a: - la longitud longitud del taladro taladro - la característ característica ica de la roca - el trazo de perforación (a su vez vez en función a la cara libre, el espaciamiento espaciamiento entre taladros; el corte, las ayudas y la forma.

•

En términos prácticos se usa 1 cartucho c artucho por cada pie del taladro; pero en taladros cuadradores esta proporción disminuye.

•

La guía se quema a aproximadamente a una velocidad de 1 pie/minuto.

•

En minas convencionales, para el encendido de los taladros se corta una guía de 3 pies de largo, a la que se le denomina la guía de seguridad.


ACCIONAMIENTO DEL FULMINANTE Cápsula de Aluminio

Carga explosiva

Pólvora

•

La chispa viene quemando la pólvora de la guía, al llegar cerca de la carga explosiva del fulminante explosiona al fulminante y este a su vez accionará a la dinamita cebada. El fulminante también puede accionarse con un fuerte impacto, por lo que hay que tener mucho cuidado con su manipuleo.


DINAMITA •

Es una mezcla química de trinitro glicerina más aserrín, que son encartuchados. La dinamita explotará con el fuerte impacto de la detonación del fulminante. Guía

Taco (barro o arena), tapando la carga de dinamita

Dinamita

Dinamita cebada

Fulminante

•

El transporte de la dinamita, así como su almacenamiento siempre siempre deben ir separados. Nunca deben trasladarse juntas.

•

Las dinamitas dependiendo del diámetro del taladro tendrán diferentes diámetros.

•

Esto Es tos s dia diame metr tros os pu pued eden en se serr de de 7/8 7/8”, ”, 1 ¼”, ¼”, 2” 2”,, etc etc..

•

También se emplean emulsiones encartuchadas


PROCESO DE DETONACIÓN DE UNA CARGA EXPLOSIVA

PROCESO DE DETONACION

EXPLOSIVO SIN REACCIONAR

ONDA DE CHOQUE O DE TENSIÓN ROCA NO

•

•

•

Es la propagación de una reacción química que se mueve a través del explosivo a una velocidad superior a la velocidad de sonido de la roca. Ocurre en varias etapas o fases en un tiempo muy corto de poco milisegundos Durante el proceso de detonación de la carga confinada, la roca se fragmenta y se desplaza

ONDA DE REFLEXIÓN

ONDA DE REFLEXIÓN Y GASES EN EXPANSIÓN ENSANCHAMIENTO DEL TALADRO

*** ALTERADA ***** ROCA ******** * * * * * * * * * * COMPRIMIDA * * * * * * * * * * * DIRECCIÓN DE ** ************ AVANCE DE LA *** ************* DETONACIÓN **** *************** **** * * * *PCJ ************ CAÍDA FC * * * * DE * * * * * * * *********** PRESIÓN * * * *INICIAL ** ******************* ******* * * * * * * * * * **************** * ******** ****** ******** ZR ******* * * * * * * * * * * * ** ** ** ** ** ** ** ** ** * ** ****** ******************* ****** ****************** ROCA NO ****** ***************** ALTERADA **** **************** *** *************** ** ************** * PCJ: PLANO DE CJ ************* * ZR : ZONA DE REACCIÓN ************ ********** FC : FRENTE DE CHOQUE ******** ****** ***** *** *


DISEÑO DE MALLA - VOLADURA SUBTERRÁNEA 11A 11A

11A

EJEMPLO

11A

11A

6A

11A

6A

11A

3A 5A

9A

5A 1A

3A

3R

1A

1R

1R

9A

3A

9A 5A

1A

3R

1A

5A

1,5 m

3A

9A

9A 7A

15A

7A

13A

7A

13A

7A

13A

3,0 m

N°

3,5 m

9A

40 cargados + 2 de alivio

15A


RESULTADO DE LA VOLADURA SUBTERRÁNEA

Verificación de la fragmentación de la roca disparada Verificación de la sección disparada


VOLADURA SECUNDARIA

a. Con perforación de taladros (cachorros). B. Con cargas superficiales (plastas)..


PERFORACIÓN Y VOLADURA DE PRODUCCIÓN Dependerá del método de explotación empleado, dimensiones del tajeo a explotar, equipamiento, grado de fragmentación a obtener, etc.

Tipos de perforación empleados por método de minado subterráneo: -

Perf Pe rfor orac ació ión n en fr fren ente tes s para para el el méto método do de de cáma cámara ras s y pila pilare res. s.

-

Breast Brea stin ing g pa para ra em empl plea earr en en mét métod odos os de ac acum umul ulac ació ión, n, co cort rte ey relleno ascendente

-

Ver erti tical cal pa para ra ope open n stop stopin ing, g, cort corte e y rell rellen eno o asce ascend nden ente te..

-

Uso de ta Uso tala ladr dros os lar largo gos s (en (en para parale lelo lo,, en ab aban anico icos) s) par para a tajeos por subniveles, para hundimiento hundimiento por subniveles, hundimiento por bloques.

Clase06_2017_I Perforacion y Voladura

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