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8/3/2019 DISEO Y APLICACIN DE LA VOLADURA CONTROLADA EN CAMARAS Y PILARES EN LA MINA CERRO DE PASCO
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VOLCAN COMPAA MINERA S.A.A.
UNIDAD ECONOMICA ADMINISTRATIVA CERRO DE PASCO
Oficinas Generales s/n Cerro de Pasco Telf. (51-64) 722244 Tfax (51-64) 722013
DISEO Y APLICACIN DE LA VOLADURA
CONTROLADA EN CAMARAS Y PILARES
EN LA MINA CERRO DE PASCO
PREPARADO POR:
Ing. WILLY CHAVEZ LEZCANOJefe de Perforacin y Voladura Subterrnea
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I N D I C E
Resumen
Ubicacin y acceso
Geologa general de los cuerpos J 337B y CNA Nivel 1600
Caractersticas geomecnicas de la rocaPreparacin de las cmaras y pilares
Diseo de las ampliaciones en cmaras y pilares utilizando la
tcnica del ReCorte.
Aplicacin y costos de la voladura controlada en cmaras y pilares
Conclusiones y recomendaciones
Referencias
Figuras:10.1 Figura N 1: Diseo de la malla de perforacin y voladura
para ampliaciones de 7 m. x 5 m.
10.2 Figura N 2: Carguo de los taladros de contorno
10.3 Figura N 3: Secuencia de minado de las cmaras y pilares
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DISEO Y APLICACIN DE LA VOLADURA CONTROLADA EN CAMARAS
Y PILARES
1. RESUMEN
La voladura representa una de las operaciones unitarias de mayor
relevancia en un sistema de minado y en los trabajos de explotacin
empleando el mtodo de Cmaras y Pilares se debe considerar dos
aspectos fundamentales: SEGURIDAD Y COSTOS.
Como objetivo principal se debe controlar los efectos causados por la
voladura de tal manera que la resistencia inherente de los pilares despus
del disparo no se vea afectada por fracturamientos, descostramientos ydebilitamientos.
Dada esta necesidad se vio por conveniente utilizar la VOLADURA
CONTROLADA utilizando la tcnica de voladura de RE-CORTE, siendo el
propsito la distribucin adecuada y reduccin de la concentracin de carga
de los diferentes tipos de explosivos en los taladros de produccin y de
contorno.
Para el diseo y la aplicacin de la voladura controlada en las ampliacionesde cmaras y pilares (7.0 m x 5.0 m) se utiliz los modelos matemticos de
Konya y Hansen dando resultados satisfactorios y donde resulta su
importancia desde un punto de vista tcnico econmico y ecolgico.
Como s vera en la parte correspondiente, se ha logrado un costo de
voladura de 0.84 U.S.$ /Tm con relacin al presupuesto de 0.95 U.S. $ /Tm.
2. UBICACIN Y ACCESO
UBICACIN POLITICADIRECCION : Paraje Paragsha
DISTRITO : Simn Bolvar
PROVINCIA : Pasco
DEPARTAMENTO : Pasco
REGION : Andrs Avelino Cceres
ALTURA : 4340 m.s.n.m.
AREA DONDE SE DESARROLLA LA ACTIVIDAD : 2734.740 Ha
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ACCESIBILIDAD
La accesibilidad es por carretera y ferrocarril por la va Lima La Oroya
Cerro de Pasco, con una distancia de 310 Km. de la Capital (Lima).
3. GEOLOGIA GENERAL DE LOS CUERPOS J 337B Y CNA Nv 1600
Los cuerpos mineralizados son alargados de forma irregular, constituidos
por una mineralizacin masiva y diseminada de esfalerita marmattica, con
galena hacia los bordes; emplazada en el cuerpo de pirita y en contacto con
las calizas pucar y alrededor de los cuerpos de pirrotita.
Estructuralmente est controlado por dos sistemas de fracturamientoprincipales:
a. N40W, buzamiento 50 W
b. E-W, buzamiento 75 N
La caja techo es el cuerpo de pirita y la caja piso las calizas Pucar. En
general los cuerpos en su eje mayor tienen un rumbo: N10 - 20 W y un
plunge (hundida) de 50 al W.
Adems el cuerpo Js presenta en el sector Este un rea mineralizada deforma alargada, el eje mayor tiene un rumbo N-S, constituido principalmente
por mineralizacin masiva y diseminada de esfarelita, reemplazando a las
calizas pucar, pirita rodeando a pequeos cuerpos de pirrotita.
Hay dos sistemas de fracturamiento:
a. N S, buzamiento 90
b. E W, buzamiento 70 - 60 NW
Las cajas Este y Oeste son las calizas Pucar.Las reservas de mineral de los cuerpos J-337-B y CNA en el Nivel 1600 del
Piso 15 al piso 27 son:
TM % Pb % Zn GrAg
1 754 980 2.9 12.1 73
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4. CARACTERISTICAS GEOMECANICAS DE LA ROCA DE CERRO DE
PASCO
Los valores de las caractersticas geomecnicas de la roca fueron obtenidas
por el Departamento Geomecnico con los siguientes resultados:
Zona mineralizada:
Peso especifico (W) = 3.74 Ton / m3
Resistencia dinmica a la compresin simple ( R) = 90 Mpa
Resistencia a la traccin o tensional dinmica (Rt) = 126.5 Mpa
Angulo de friccin interna () = 29
Cohesin ( C) = 180 Kpa
Modulo de elasticidad de Young dinmico (E) = 20 000 Mpa Relacin de Poisson (V) = 0.25
5. PREPARACION DE LOS PILOTOS DE CAMARAS Y PILARES
PERFORACION Y VOLADURA
La actividad de minado se realiza en la Zona III, Nivel 1600 cuerpos Jotas yCNA Piso 15, para secciones o ampliaciones de 7.0 m x 5.0 m con pilares
de 4.0 m x 4.0 m.
La preparacin para este mtodo se inicia con perforacin y voladura de
frentes pilotos de 3.5 m x 3.0 m utilizando equipos mecanizados, jumbos
electrohidralicos de un brazo Boomer 271 Atlas Copco, barra de 12 y
brocas de botones de 2 (51 mm) para taladros de produccin y broca
rimadora o escariadora de 4 para los taladros de alivio.En la voladura se utiliza el sistema de iniciacin no elctrico empleando
cargas explosivas como dinamita Semexsa 65 de 1 x 12, accesorios de
voladura, detonadores Fanel de periodo corto ms para el corte y periodo
largo LP para los dems taladros, cordn detonante 3p y dos guas de
seguridad ensamblados (conector y fulminante) de 7 pies para iniciar todo el
sistema.
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6. DISEO DE LAS AMPLIACIONES DE 7.0 M x 5.0 M EN CAMARAS Y
PILARES UTILIZANDO LA TECNICA DEL RE CORTE
Consiste en la voladura de una fila de taladros cercanos, con cargas
desacopladas despus de la voladura de los taladros de produccin.
Para el diseo de las ampliaciones, en el clculo del burden y
espaciamiento se utiliz el modelo matemtico de Konya y para los clculos
de carga total de explosivos por taladro, se utiliz el modelo matemtico de
Hansen los cuales de detalla a continuacin:
A. BURDEN Y ESPACIAMIENTO PARA TALADROS DE PRODUCCION
Calculo del Burden:
B = 3.15 D e 0.33(r ) (1)
DONDE:
B = Burden (pies).
D = Dimetro de la carga explosiva (pulg)
e = Densidad del explosivo (gr/cc)
r = Densidad de la roca (gr/cc)
Reemplazando valores en (1):B = 3.15 (38 mm) 1.12 gr/cc 0.33( 3.8 Tm/m3) B = 0.70 m
Clculo del Espaciamiento
Para taladros de una fila de salida secuencial:
S = H + 7 B Cuando H < 4B8
(2)
Reemplazando valores en (2):S = 0.80 m
B. BURDEN Y ESPACIAMIENTO PARA TALADROS DE CONTORNO
Clculo del Burden:
B = 3.15 (22 mm) 1.10 gr/cc 0.33( 3.8 Tm/m3) (3)B = 0.37 m
Ajustando en el campo prctico B = 0.35 m.
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Calculo del Espaciamiento
Para taladros de una fila de salida instantnea:
S = 2 B Cuando H > 4B ------------------- (4)
Reemplazando valores en (4):
S = 0.74 m
Ajustando en el campo practico S = 0.80 m.
C. CALCULO DE LA DENSIDAD CARGA PARA LOS TALADROS DE
PRODUCCION
Qt = 0.028 H + 1.5 x B2
+ 0.4 x Fr H + 1.5 x B3
( B ) ( B ) (5)
DONDE:
Qt = Carga total del explosivo por taladro (Kg)
H = Longitud del taladro (m)
B = Burden (m)
Fr = Factor de roca (0.3 kg/m3)
Reemplazando valores en (5):Qt = 3.10 Kg
Qt = 0.875 Kg/m
D. CALCULO DE LA DENSIDAD CARGA PARA LOS TALADROS DE
CONTORNO
Clculo de la densidad de carga:
L.D. = BH x 212.14
(6)
DONDE:
LD = Densidad de carga (gr/m)
BH = Dimetro del taladro (mm)
Clculo de la carga de fondo:
B.CH = 1.6 x LD -------------------------- (7)
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DONDE:
B. CH. = Carga de fondo (gr.)
L.D. = Densidad de la carga (gr/m)
Reemplazando valores en (6) y (7):
L.D. = 0.59 Kg
L.D. = 0.16 Kg/m
7. APLICACIN Y COSTOS DE LA VOLADURA CONTROLADA EN
CAMARAS Y PILARES
DATOS DEL CAMPO
LABOR MINERA : 16600 W Nivel 1600SECCION AMPLIACION : 7.00 m x 5.0 m
DIAMETRO TALADRO : 2
PROF. PERFORACION : 3.60 m con barra de 14
I. CARACTERISTICAS DEL EXPLOSIVO
DINAMITA SEMEXA 65 1 x 12
DENSIDAD = 1.12 gr/cc
DINAMITA SEMEXA 60 7/8 x 7DENSIDAD = 1.10 gr/cc
II. APLICACIN Y COSTOS DE PERFORACION Y VOLADURA
III.I APLICACIN Y COSTO DE PERFORACION
A. DATOS DEL EQUIPO
Dimetro de broca : 2
Energa Elctrica : 440 voltios
Vida del Jumbo : 13 500 horasVida de la broca : 1311 m
Vida de la barra : 6551 m
B. COSTOS DE ADQUISICION
Costo del Jumbo : $ 320 000
Costo de broca : $ 85.00
Costo de barra : $ 199.47
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C. COSTO FIJO DE PROPIEDAD Y OPERACION
DESCRIPCION U.S. $ / HORA
Mano de obra (operador y ayudante) 5.27
Costo de combustible 2.23
Costo de lubricacin 0.56
Costo de mantenimiento 14.25
Costo de energa elctrica (Kw Hr) 0.15
Costo amortizacin: $ 320 000/13 500 Hr 23.70
TOTAL COSTOS FIJOS 46.16
COSTOS VARIABLESDESCRIPCION U.S. $ / m
Costo broca $ 85.00 / 1311 m 0.06
Costo barra $ 199.42 / 6551 m 0.03
TOTAL COSTOS FIJOS 0.09
RANGO DE PENETRACION
1.48 m/min x 60 min/Hr x 0.75 = 66.6 m/hr
COSTO DE BROCA Y BARRA
0.09 $/m x 66.6 m/hr = 5.99 $/hr
COSTO TOTAL U.S.$ / Hr
46.16 $/hr + 5.99 $/hr = 52.15 $/hr
D. COSTO TOTAL TM DE PERFORACION
- m3 perforados/hr = 0.43 m3/m x 66.6 m/hr = 28.64 m3/hr
- Costo $/m3 perforados.
52.15 $/hr x 28.64 m3/hr = 1.82 $/m3
- Costo $/Tm:
1.82 $/Tm x 3.74 Tm/m3 = 0.49 $/Tm
III.II APLICACIN Y COSTO DE VOLADURA
A. CANTIDAD DE EXPLOSIVOS CARGADOS POR TALADRO
- Taladros de produccin: explosivo SEMEXA 65 (1 x 12)
280 cart/32 tal = 8.75 cartKg/tal
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8.75 cart/tal x 0.36 Kg/cart = 3.15 Kg/tal
Por lo tanto:
3.15 Kg/3.60 m = 0.875 Kg/m
- Taladros de contorno: explosivo SEMEXA 60 (7/8 x 7)
156 cart/21 tal = 0.59 Kg/tal
Por lo tanto:
0.59 Kg/3.60 m = 0.16 Kg/m
B. COSTOS DE EXPLOSIVOS Y ACCESORIOS DE VOLADURA
- Semexa 65 (1 x 12): 280 cart x 0.53 $/cart = 148.40 $
- Semexa 60 (7/8 x 7): 280 cart x 0.105 $/cart = 16.38 $
- Fanel: 53 unid x 1.14 $/fan = 60.42 $- Cordn detonante 3P: 11.28 m x 0.15 $/m = 19.20 $
- Gua de seguridad: 4.3 m x 0.09 $/m = 0.39 $
- Fulminante N 6: 2 unid x 8.97 $/100 unid = 0.18 $
- Conectores: 2 unid x 0.15 $/unid = 0.30 $
- Igniter cord: 0.34 $/m x 1 m = 0.21 $
- Listones de madera: 21 unid x 0.50 $/unid = 13.44 $
- Cinta adhesiva: 2 unid x 1.07 $/unid = 2.14 $TOTAL 261.06
Costo explosivo y accesorios por TM=211.06 $/332 Tm = 0.78 $/TM
C. COSTO DE MANO DE OBRA
- Operador de carguo : 2.87 $/hr x 4 hr = 11.48
- Ayudante carguo : 2.40 $/hr x 4 hr = 9.60
TOTAL. 21.08 $CALCULO DE MANO DE OBRA POR TM VOLADA
$ 21.08 / 332 tm = 0.063 $/TM
D. COSTO TOTAL DE VOLADURA
0.78 $/TM + 0.063 $/TM = 0.84 $/TM Disparada
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8. CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES
1. Utilizando el mtodo de explotacin de cmaras y pilares inicialmente
con perforaciones pilotos de 3.5. m x 3.0 m, para luego ser ampliado a
secciones de 7.0 m x 5.0 m, se logr controlar bien los pilares y el techo
de las labores disparadas con alto porcentaje de factor de caas
visibles, lo cul representa trabajos seguros con muy pocas
posibilidades de accidentes por cada de rocas.
2. Por los logros alcanzados en lo que respecta a avance, fragmentacin,
seguridad y bajos costos; recomendamos seguir con este sistema de
explotacin, realizando buen control en las actividades de perforacin y
voladura, para mantener o mejorar los logros alcanzados.3. Las evaluaciones de las voladuras en las ampliaciones se inici
aplicando estas teoras y llegando a obtener rendimientos aceptables y
bajando los costos promedios de 0.95 $/Tm a 0.84 $/Tm con un
beneficio de 0.11 $/Tm y 12 % menos respecto a lo propuesto.
4. El control y la supervisin es fundamental para mantener un perfecto
alineamiento de los taladros y que ests sean iniciadas
instantneamente.5. Con la voladura controlada se logr ampliar el tiempo de auto soporte
del techo y pilares de las cmaras, incrementando el espaciamiento de
los pernos (split set); por lo tanto bajando el costo de sostenimiento.
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9. REFERENCIAS
1. Dr. C. Agreda Curso de Modelizacin Matemtico de la Voladura de
Rocas 1993
2. Carlos Lpez J. Manual de Perforacin y Voladura de rocas 1994
3. Larson Modelo Matemtico para determinar la abertura de la malla
cuadrtica 1973
4. W. Chvez Parmetros de voladura mina Sub-suelo Nivel 1600 Cerro
de Pasco Volcan 2000
5. W. Chvez Proyecto: Mejora de la Fragmentacin y de la Productividad
en el proceso de Perforacin y Voladura U.E.A. Cerro de Pasco Volcan 2000
6. Dinis Da Gama Modelo Matemtico de Dinis Da Gama
7. Calvin Konya Voladura de rocas 1988
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Taladros de produccin cargados: 32
Taladros de contorno cargados: 21Taladros de contorno vacios: 20
15 tal. x 9 cart. = 135 cart.
Total = 280 cart. (1 1/2" X 12")21 tal. X 7.4 cart. = 156 cart (7/8"
113.3 Kg
332 TMF.C. = =
15 tal. x 9 cart. = 135 cart.
DISEO DE LA MALLA DE PERFORACION Y VOLADURA
PARA AMPLIACIONES DE 7m X 5m
LEYENDA: CARGUIO DE TALADROS:
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Longitud de ta ladro 3.60 m
Exp los ivo SEM EXSA 60 (7 /8" X 7" )
L istones de madera de 3 .60 m .
Dim etro de ta ladro 2"
Cordn Detonante 3P
C O R D O N D E T O N A N T E 3 P
C A R G U IO D E L O S T A L A D R O S D E C O N T O R
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GRAFICO N 3
SECUENCIA DE LA PREPARACION PARA EL MINADO DE CAMARAS Y
PILARES
I.-
II.-
III.-