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TALLER PLANEAMIENTO DE PERFORACION Y VOLADURA DE ROCAS
Ph. D. Carlos Agreda Turriate Consultor Intercade
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El principal objetivo de la operación minera unitaria de la voladura de rocas es obtener una buena fragmentación, para que los fragmentos de roca sean los requeridos por planta y, sobre todo, puedan pasar por las parrillas. Reiterando al departamento de voladura, se plantea los siguientes objetivos: Trabajar en equipo.
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Incrementar la producción (Tm) requerida diaria, mensual o anual. Minimizar costos de operación. Tener el menor índice de accidentes en el trabajo de voladura. No generar gases nocivos en la voladura (MEC balanceada en oxígeno). Obtener un adecuado calor de explosión (Q3) de la MEC seleccionada. Minimizar la distancia de los bancos fracturados por la voladura. Obtener una adecuada fragmentación como resultado de la voladura de rocas.
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Perforación
Carguío de MEC
Conexiones
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Proceso de la operación minera unitaria de perforación y voladura de rocas Voladura Chispeo
Fragmentación de la roca
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BORE-TRACKING PLAN Introducción Obviamente que no se puede efectuar un planeamiento o plan bore-tracking, ya que se estaría planificando los errores que se van a cometer durante la perforación. Los efectos de la desviación de los taladros son múltiples, ya que, como bien se sabe, la perforación de los taladros debe seguir un paralelismo perfecto, de lo contrario no se obtendrá una buena fragmentación como resultado de una voladura de rocas.
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En cierta forma, para tratar de corregir este problema, en el campo se usan los llamados “seguidores” que son dispositivos de madera que se colocan dentro de los taladros para observar el paralelismo de estos. Se debe enfatizar que el control del paralelismo de los taladros en el momento de la perforación es muy importante, si se requiere obtener buenos resultados de la perforación y voladura en términos de fragmentación.
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TALLER APLICATIVO A LAS OPERACIONES MINERAS UNITARIAS DE PERFORACION Y VOLADURA DE ROCAS
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CASO ESTUDIO N.º 1 En una operación minera trabajada por el método de open pit, se tiene la siguiente información de campo:
Resistencia comprensiva de la roca Sc = 60 000 psi Peso de la perforadora W = 300 000 lb Diámetro de la broca ø =11¼" RPM = 80
Se pide calcular lo siguiente: i. El rango de penetración (PR) ii. La discusión de los resultados
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SOLUCION i. Rango de penetración W RPM PR = 61 − 28 Log S C x 300 φ
80 195 PR = 61 − 28 Log 60 x 11.25 300
PR =15.99 m / h Convirtiendo valores
∴
PR = 16 m / h
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ii. Discusión de los resultados Se debe evaluar de acuerdo a las condiciones operacionales de la perforadora, al barreno, a la broca, pulldown, RPM, tipo de roca (SC), etc. De acuerdo a estas variables, se obtendrá el rango de penetración (PR) adecuado.
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CASO ESTUDIO N.º 2 En una operación minera trabajada por el método de open pit, para llevar a cabo las operaciones mineras unitarias binomiales de perforación y voladura de rocas, se cuenta con la siguiente información de campo: Field data Diámetro del taladro BHφ = 9 7/8” Altura de banco BH = 13.0 m Sobreperforación S/D = 2.0 m Taco ST = 5.0 m Densidad del mineral (OD) = 2.9 ton/m3 Mallas para el mineral B = S B x S = 6.0 m x 6.0 m
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Agente de voladura a ser usado El agente de voladura AN/FO será usado para el carguío de los taladros, ya que esta labor minera es seca. AN/FO = ρ1 = 0.85 g/cc Costos referenciales de las MEC y los accesorios de voladura a ser usados AN/FO (kg) 0.80 Fanel (3.5 m)/unit. 3.00 Booster 1 lb/unit. 2.00 Detonating cord (m) 1.50 Safety fuse (m) 1.00 Blasting caps n.º 6/unit. 0.80
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Costos de perforación Drilling and cost = 10.0 $/m Se pide lo siguiente: Calcular el costo de perforación y voladura por ton disparada ($/ton). Graficar las mallas de perforación, las conexiones, la secuencia de salida. Discutir los resultados.
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ALGORITMO DE SOLUCION i.
Tonnage
W = (V )(ρ r ) → (1)
V = (6 . 0 m )(6 . 0 m )(13 . 0 m ) V = 468 m 3
(
)(
ton = 468 m 3 2 . 9 ton / m 3
)
ton = 1,357 ton / tal . ∴ ton = 1,357 ton / tal . P h.D. - Carlos Agreda -
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ii. Cálculo de la densidad de carga del AN/FO
W = (V )(ρ1 ) → (2 )
( )
V = (π ) r 2 (H ) → (3) Reemplazando valores 2
9.875 V = (3.1416 ) (1m ) → (3) 2 Ejecutando las operaciones
V = 53,167.4cc P h.D. - Carlos Agreda -
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Luego
W = LD = (53,167.4cc )(0.85 g / cc ) LD = 45,192 g LD ≈ 45kg ∴ LD ≈ 45kg / m iii. Cálculo de la altura de carga
LH = BH + S / D − ST → (4 )
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Reemplazando valores en (4)
LH = 13.0m + 2.0m − 5m LH = 10m ∴ LH = 10.0m iv. Cálculo del AN/FO al ser cargado por taladro
Q. AN / FO = (LD )(LH ) → (5) Reemplazando valores en (5)
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Q. AN / FO = (45kg )(10m ) = 450kg / tal. ∴ Q. AN / FO = 450kg / tal. v. Cálculo del factor de carga
LF =
QAN / FO → (6 ) tonnage
Reemplazando valores en (6)
450kg = 0.33 1,357ton ∴ LF = 0.33kg / ton LF =
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vi. Cálculo del costo de perforación
DH = BH + S / D → (7 )
DH = 13.0m + 2.0m = 15.0m ∴ DH = 15m Luego, el costo de perforación será el siguiente:
DC = (15m )(10$ / m ) = $.150 ∴ DC = 150$ / tal.
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vii. Cálculo del costo de voladura
US$ AN/FO 450 kg x 080 $/kg/tal 360.00 Fanel 3.0$/unit/tal 3.00 Booster (1 lb) 2.0 $/unit/tal. 2.00 Detonating cord (m) 1.50 Safety fuse (m) 1.0 $/m/tal 2.00 Blasting caps n.º 6 x 0801 $/unit/tal 1.60 Total 370.10
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viii.Cálculo del costo de perforación por ton volada 150$ / tal = 0.111$ / ton 1,357ton / tal ∴ DC = 0.111$ / ton → (α ) DC =
ix. Cálculo del costo de voladura por ton volada
370.10$ = 2.741 1357ton ∴ BC = 2.741$ / ton → (β ) BC =
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x. Costo de drilling & blasting D & B cost = α+ β = 0.111 $ + 2.741 = 2.852 ∴ D & B cost = 2.852 $/ton
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CASO ESTUDIO N.º 3 Requerimientos del volumen de aire para una eficiente perforación. Generalmente con rangos mayores de flujo de aire, un mayor rango de penetración (PR) es obtenido, lo mismo que mayor metraje perforado por broca. El rango del flujo de aire requerido es calculado usando lo siguiente: El diámetro del taladro(BHφ) El diámetro del barreno (DSφ) El volumen real del aire que llega a la broca P h.D. - Carlos Agreda -
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Las curvas mostradas en la figura I han sido ploteadas para calcular rápidamente los requerimientos de flujos de aire para operaciones de perforación en general. Por otro lado, se debe tener presente que el 20% del flujo de aire es empleado para enfriar las billas de las brocas y para evacuar los detritus formados durante la perforación. Entonces se debe mencionar que las curvas que se muestran en el gráfico I han sido ploteadas usando los siguientes cálculos efectuados: P h.D. - Carlos Agreda -
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(
)
V D12 − D22 CFM = → (1) 183.3 Donde CFM: capacidad real de aire entregado por la compresora. V: velocidad de barrido requerida D1: diámetro del taladro (inches) D2: diámetro del barreno (inches) ¿Qué capacidad real de la compresora es requerida para obtener una velocidad de barrido (bailing velocity) de 4000 ft/min., si se perfora con brocas de D1 = 12” y barrenos de D2 = 10”, respectivamente?
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ALGORITMO DE SOLUCION I D1 = 12” D2 = 10” Capacidad de compresora = ? Reemplazando valores en (1) CFM =
(
)
4000 12 2 − 10 2 = 960.1745 183.3
Capacidad real de la compresora
∴CFM = 960 P h.D. - Carlos Agreda -
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ALGORITMO DE SOLUCION II Usando las curvas ploteadas en el gráfico I. Paso 1: Comenzando con el diámetro del taladro, D1 = 12” (punto a), trazar la recta verticalmente hasta cortar al diámetro del barreno D2 = 10” (punto b). Luego trazar una recta horizontalmente hasta cortar la bailing velocity 4000 ft/minuto (punto c) y, seguidamente, trazar una recta vertical hasta cortar la capacidad de la compresora 960 CFM (punto d).
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Como se puede observar tanto usando la ecuación (1) como gráficamente, se obtiene muy fácilmente la capacidad real del flujo de aire que debe proveer la compresora en CFM para obtener el rango de penetración (PR) planificado, también efectuar una eficiente evacuación de los detritus formados en el momento de la perforación.
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CASO ESTUDIO N.º 4 En una operación minera trabajada por el método de open pit, para llevar a cabo las operaciones unitarias de perforación y voladura, se cuenta con la siguiente información: Diámetro del taladro BHφ = 9 7/8” Altura de banco BH = 13.0 m Sobre-perforación S/D = 2.0 m Taco ST = 5.0 M Densidad del mineral OD = 2.9 ton/m³ Mallas de perforación y voladura B x S = 6.0 m x 6.0 m
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Agente de voladura seco a ser usado El agente de voladura AN/FO será usado para el carguío de los taladros, ya que en esta labor minera no existe agua. La densidad del AN/FO es ρ1 = 085 g/cc. Costos referenciales Los costos de la referencia son los siguientes: Agente de voladura AN/FO: $/kg 0.80 Costos de perforación Cp = $/m 12.00
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Se pide lo siguiente: i.
Calcular el costo de perforación y voladura por ton volada. ii. Discutir los resultados.
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ALGORITMO DE SOLUCION El algoritmo usado para resolver este problema es el siguiente: i. Cálculo del tonelaje Mallas de perforación y voladura B x S = 6.0 m x 6.0 m Altura de banco BH = 13.0 m Densidad del mineral OD = 2.9 ton/m³
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ii. Cálculo del tonelaje
V = (B )(S )(H ) → (2 )
W = V (ρ ) → (1)
Reemplazando valores en la ecuación (2)
V = (6.0m )(6.0m )(13.0m ) V = 468m 3 Reemplazando valores en la ecuación (1)
(
)(
W = 468m 3 2.9ton / m 3
)
W = 1367ton / tal. ∴ ton / tal. = 1367ton P h.D. - Carlos Agreda -
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iii. Cálculo del explosivo a cargarse Sobreperforación S/D = 2.0 m Taco ST = 5.0 m iv. Cálculo de la densidad de carga del AN/FO
W = V (ρ1 ) → (1)
V = π R 2 H → (2)
Reemplazando valores en la ecuación (2)
9.875" V = (3.1416 ) (1m ) 2 V = 53,167.4cm3 P h.D. - Carlos Agreda -
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Reemplazando valores en la ecuación (1)
(
)
W = 53,167.4cm3 (0.85 g / cc ) W = 45,192 g W = 45kg / m ∴ LD = 45kg / m
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v. Cálculo de la altura de carga
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LH = BH + S / D − ST → (3) Reemplazando valores en la ecuación (3)
LH = 13.0m + 2.0m − 5.0m ∴ LH = 10.0m vi. Cálculo de la cantidad de AN/FO a cargarse por taladro
45kg / m(10m ) = 450kg ∴ Q AN / FO = 450kg / tal. P h.D. - Carlos Agreda -
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vii. Cálculo del factor de carga
LF =
Q MEC ton
=
450kg / tal. 1357ton / tal.
∴ LF = 0.33 kg / ton viii. Cálculo del costo de perforación y voladura AN/FO: 450 kg x 0.80 $/kg Perforación: 15 m x 12 $/m
US$ 360.00 180.00 Σ= 540.00
Luego, el costo total de P&V es 0.40 $/ton. P h.D. - Carlos Agreda -
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