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UNIVERSIDAD NACIONAL DE TRUJILLO
FACULTAD DE INGENIERÍA
ESCUELA ACADÉMICO PROFESIONAL DE INGENIERÍA DE MINAS
INFLUENCIA DE LOS RETARDOS NO ELÉCTRICOS EN LAFRAGMENTACIÓN DE BANCOS DE ROCA DEL PIT LA
QUINUA DE MINERA YANACOCHA S.I.R.L
PROYECTO DE TESIS
AUTORES: Herrera Hernández Manuel
Rengifo Espejo Denis
Varas Díaz Willian
ASESOR : M.Sc. Eusebio Antonio Araujo
TRUJILLO-PERÚ2012
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UNIVERSIDAD NACIONAL DE TRUJILLO
FACULTAD DE INGENIERÍAESCUELA ACADÉMICO PROFESIONAL DE INGENIERÍA DE MINAS
INFLUENCIA DE LOS RETARDOS NO ELÉCTRICOS EN LAFRAGMENTACIÓN DE BANCOS DE ROCA DEL PIT LA
QUINUA DE MINERA YANACOCHA S.I.R.L
PROYECTO DE TESIS
AUTORES : Herrera Hernández Manuel
Rengifo Espejo Denis
Varas Díaz Willian
ASESOR : M.Sc. Eusebio Antonio Araujo
TRUJILLO-PERÚ
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2012
PROYECTO DE INVESTIGACIÓN
I. GENERALIDADES
1. Título
“Influencia de los retardos no eléctricos en la fragmentación de bancos de roca del
pit la quinua de minera Yanacocha S.I.R.L.”.
2. Personal investigador
2.1. Autores : Herrera Hernández manuel.
Varas Díaz Willian.
2.2. Asesor : M.Sc Eusebio Antonio Araujo.
2.3. Auxiliar : Ing. Romel Villanueva Luján.
3. Tipo de investigación
3.1. De acuerdo al fin de la investigación : Basica.
3.2. De acuerdo a la técnica de contrastación : Experimental.
4. Régimen de Investigación : Libre.
5. Localidad e institución donde se desarrollará el proyecto
5.1. Localidad : Cajamarca.
5.2.Institución: Minera Yanacocha S.R.L.
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6. Duración total del proyecto: Ocho meses.
7. Cronograma de actividades
Actividad Fecha de inicio Fecha de término
Toma de datos 10/05/12 09/08/12
Tratamiento de datos 10/08/12 12/11/12
Elaboración del informe 13/11/12 13/12/12
Duración total del Proyecto : ocho meses.
Horas semanales dedicadas : 12 horas.
8. Fechas probables de inicio y culminación
8.1. Fecha de inicio : 10 de Mayo del 2012.
8.2. Fecha de culminación : 13 de Diciembre del 2012.
9. Recursos
Partida Descripción UM Cantidad
3102300020 ANFO Kg 3000
3102300020 Fulminante # 08 UN 100
3102300020 Cordón detonante m 1500
3102300020 Fanel con retardo no eléctrico m 1000
3102300020 Booster Kg 400
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8467210000 Equipo de perforación UN 01
8207192100 Barras de perforación UN 60
8207192100 Brocas UN 80
8467210000 Anfoloader UN 01
---------------- Autores del proyecto - 02
---------------- Ingeniero de minas del Área de Perforación yVoladura
- 01
---------------- Profesor asesor - 01
9403300000 Sillas UN 02
8443310000 PC UN 01
9403300000 Escritorio UN 01
8471601000 Impresora UN 01
4810390000 Papel Bond A4 millar 1
4810390000 Papel Bond A3 millar 0,5
9608101000 Lapiceros UN 5
9609100000 Lápices UN 03
4016920000 Borradores UN 02
3824909600 Corrector UN 02
8517692000 Teléfono - -
2716000000 Energía Eléctrica - -
8517692000 Internet - -
4901100000 Impresiones - 400
4901100000 Encuadernaciones - 10
4901100000 Anillados - 05
4901100000 Fotocopias - 450
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10. Costos por financiar
Partida Descripción UMPrecio
unitarioCantidad
Costo
parcial (S/.)
4810390000 Papel Bond A4 millar 14,00 1 14,00
4810390000 Papel Bond A3 millar 21,00 1 21,00
9608101000 Lapiceros UN 1,50 5 7,50
9609100000 Lápices UN 1,00 03 5,00
4016920000 Borradores UN 0,50 06 3,00
3824909600 Corrector UN 3,00 05 15,00
8517692000 Teléfono - 300,00 - 300,00
2716000000 Energía Eléctrica - 300,00 - 300,00
8517692000 Internet - 500,00 - 500,00
4901100000 Impresiones - 0,10 500 50,00
4901100000 Encuadernaciones - 7,00 10 70,00
4901100000 Anillados - 3,00 05 15,00
4901100000 Fotocopias - 0,10 400 40,00
Costo Total S/. 1340,50
11. Fuente de financiamiento
El proyecto será financiado por recursos propios.
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II. PLAN DE INVESTIGACIÓN
1. Antecedentes y justificación del problema
1.1. Realidad problemática
El presente proyecto de investigación está orientado al estudio del proceso de
voladura de un yacimiento de minerales oxidados de oro y plata de explotación
superficial en la empresa minera Yanacocha S.R.L. ubicada en la provincia y
departamento de Cajamarca a 800 km al noreste de la ciudad de Lima, Perú. Su zona de
operaciones está a 45 km del distrito de Cajamarca, entre los 3500 y 4100 m.s.n.m.
En el proceso de voladura en el pit la Quinua de la empresa minera Yanacocha
encontramos los siguientes componentes: parámetros del macizo rocoso y su geología
estructural, plan de minado, perforación, mano de obra y equipos que se usarán en esta
operación.
En el proceso de voladura se identifican las siguientes fases importantes como la
perforación de taladros, el carguío de cebo y columna explosiva, amarre para la
secuencia de salida y chispeo para iniciar la detonación, el correcto desarrollo de cada
una de estas fases aseguran la fragmentación adecuada, desplazamiento óptimo para
limpieza, mínimo efecto de vibraciones y proyecciones.
De las indagaciones y observaciones efectuadas, la voladura esta directamente
ligada a la perforación, porque es en ésta donde se determina la malla de perforación
que comprende el modelo matemático de diseño (burden, espaciamiento, sobre
perforación, longitud de taco, longitud de columna explosiva, tipo de corte, etc.).
En el carguío de los taladros se puede distinguir tres subprocesos importantes
como la elección del cebo, tipo de explosivos y material inerte para el taco. En el pit la
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Quinua el cebo es dinamita con fulminante número 8, se hace uso de una única columna
explosiva compuesta por ANFO, para el taco se usa los detritos provenientes de
material volado sobre desmonte.
En el proceso de amarre en el pit la Quinua se usan manguera fanel, cordón
detonante, retardos no eléctricos y mecha de seguridad para el amarre que establece la
secuencia de salida de los taladros, generación de caras libres, control de sobre
excavación y vibraciones.
En lo concerniente al chispeo y disparo de bancos consiste en el encendido de la
mecha de seguridad para el inicio de la detonación, este proceso se desarrolla con reglas
estrictas de seguridad establecidas internamente en minera Yanacocha.
En el pit la Quinua se presentan problemas con la regularización de la
fragmentación del mineral obtenido por voladura, ocasionando mayores costos
operacionales en el acarreo, transporte y tratamiento metalúrgico del mineral.
1.2. Antecedentes
De la revisión bibliográfica a continuación se presenta los principales resultados
obtenidos en anteriores investigaciones referidas al proceso de voladura en minería.
Araya (2010), en su trabajo, a través del modelo de predicción de Kuz Ram se
determinó la malla de perforación y voladura óptima, para obtener una fragmentación
adecuada para una trituradora móvil de mandíbula, en esta investigación se explica de
una manera concreta como utilizar este modelo predictivo para una cantera de granito y
muestra los rendimientos en distintos casos.
Se realizó un monitoreo a los patrones de perforación y voladura con el objeto
de recopilar la información necesaria en cada uno de los procesos y factores
involucrados, para la perforación; medición de retiro, espaciamiento, longitud de
perforación, diámetro de perforación, y para la voladura; proporciones de carga,
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distribución de carga, longitud de taco, esto lo hizo con la finalidad de tener una
referencia de lo que se está utilizando para así diseñar un nuevo patrón que contemplo
todos estos parámetros teórico-técnicos (Barrios, 2008).
En 2005, Arnaudes propuso optimizar los patrones de perforación y voladura
que se utilizaban en la Mina Paso Diablo, mediante la realización de ensayos
geomecánicos. De esta manera se calculó la cantidad de explosivo que se necesitaba en
cada bloque litológico que comprende el material estéril, para poder ser fragmentado
satisfactoriamente. Una vez obtenido el factor de carga mediante el uso de la
programación lineal, calculó cada una de las variables que intervienen en el proceso de
voladura, como el retiro, el espaciamiento, el cuello del barreno, la sobreperforación y
la cantidad de explosivo.
Castillo (2002), concluyó en su investigación que la implantación que el
software Drill & Blast de MINCOM no afecta la productividad, ni la disponibilidad
física de los equipos de perforación. En cambio identifico que los valores de
disponibilidad mecánica y utilización de la disponibilidad física aumentan 1,55% y
4,66% de los valores promedio diario de los datos de control.
Se implementó nuevos patrones de perforación y voladura que permitieron la
introducción de relaciones de carga explosiva ANFO por el orden de los 80/20 para las
labores en banco Obtuvo un aumento de la producción en las labores pasando de 13
ton/disparo a 15 ton/disparo. De esta manera mejoró los avances de 80% a 94%. De
igual forma, los costos del área de perforación y voladura se disminuyeron de 20 $/ton a
18 $/ton en la segunda etapa del estudio y de 18 $/ton a 10 $/ton en la tercera etapa,
significando una reducción por el orden del 50% con respecto a las condiciones iniciales
del estudio (Cediel, 2001).
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En 1999, Galindo investigó la factibilidad de implementar un nuevo método de
voladuras de rocas, como lo es la voladura controlada con retardos no eléctricos a través
de bancos de oro, en la Mina Paso Diablo, sector Baqueta, perteneciente a la empresa
Guasare S.A., y ubicada en el Distrito Mara, Estado Zulia.
Venegas (1999), centró su investigación en la búsqueda y aplicación de una
metodología de explotación que involucra el diseño y aplicación de técnicas de
perforación y voladura de rocas, para optimizar y aumentar la producción reduciendo
los altos costos generados actualmente en la mina La Camorra.
2. Enunciado del problema
¿Cómo influye el tiempo de los retardos no eléctricos en la fragmentación de
bancos de roca del pit la Quinua de minera Yanacocha S.I.R.L.?
2.1. Justificación del problema
El estudio de nuestro proyecto se justifica desde el punto de vista económico y
técnico, pues se optó por buscar una nueva alternativa con respecto al uso de
detonadores y la asignación adecuada de tiempos de retardo que se ajusten a la realidad
de minera Yanacocha, que nos permita uniformizar la fragmentación y disminuir la
vibración en el macizo rocoso trayendo como consecuencia el aumento de la
productividad.
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3. Objetivos
3.1. General
Determinar la influencia del tiempo de los retardos no eléctricos en la
fragmentación de bancos de roca, con la finalidad de minimizar los costos de operación.
3.2. Específicos
- Determinar el tiempo adecuado de retardo no eléctrico por cada taladro de
una fila de la malla de perforación.
- Determinar el intervalo de tiempo de detonación entre filas de taladros.
El presente trabajo de investigación se realizará durante el tercer trimestre del año 2012.
Lo ensayos se realizarán en el pit la Quinua en minera Yanacocha S.I.R.L.
4. Marco teórico
De la revisión bibliográfica revisada sobre fragmentación de bancos de roca por
proceso de voladura, encontramos el modelo de predicción de la fragmentación de Kuz
Ram , que establece que uno de los parámetros más importantes de conocer y quizás el
más cuestionado en lo referente a las variables para obtener una buena estimación de la
fragmentación, es el tamaño medio de fragmentación X50. Según distintos autores, este
valor debe dar cuenta tanto de parámetros de diseño de voladura, como de roca y del
explosivo utilizado.
Una de las metodologías más utilizadas que permiten su determinación es la ecuación
de Kuznetsov. La ecuación propuesta por Kuznetsov, es quizás la más conocida por
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pertenecer al modelo predictivo más utilizado (modelo de Kuz – Ram), esta ecuación
está dada por:
Donde:
X50 = Tamaño medio de los fragmentos de Voladura. (cm)
A = factor de roca.
Vo= Volumen de roca fragmentada por pozo. (m3)
Q = Cantidad de TNT equivalente a la carga de explosivo por pozo.
Qe = Kilos de explosivo por pozo.
E = Potencia relativa en peso referida al Anfo.
La ecuación 5hace uso de la masa de TNT equivalente en energía a la carga de
cada taladro, después de algunos ajustes a esta ecuación donde se reemplaza los kilos de
TNT a kilos de Anfo mediante el uso de la potencia relativa en peso, se obtiene la
ecuación 6.
Observaciones a Considerar en el X50:
El termino (V0 /Q) representa el inverso del factor carga Fc; por tanto a
medida que el factor de carga aumenta, el tamaño medio de la fragmentación
disminuye.
… Ecuación 5
… Ecuación 6
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La ecuación también se ve influenciada por los kilos de explosivo por pozo,
asociado al 78 diámetro de perforación, de la expresión se observa que el
tamaño medio es directamente proporcional al diámetro de perforación.
Otra metodología que permite la determinación de la fragmentación adecuada es
la ecuación de Larsson, propuesta en 1973, utiliza al igual que la de Kuznetsov
parámetros de diseño de voladura, propiedades del explosivo, así como las
características del macizo rocoso se muestra en la ecuación 7
Donde:
B: Retiro (m)
E/B: Razón Espaciamiento / Retiro.
CE: Consumo Específico de Explosivo (kg/m3).
c: Constante de roca. Equivale al consumo específico de explosivo
gelatinoso necesario para fragmentar la roca, normalmente, varía entre 0.3 y
0.5 kg/ m3.
S: constante de Volabilidad (es un factor que considera la
heterogeneidad y discontinuidades del macizo rocoso.
Para el parámetro S, depende de las discontinuidades
Roca muy fisurada y diaclasas muy próximas S = 0.60
Roca Diaclasa S = 0.55
… Ecuación 7
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Roca normal con algunas grietas S = 0.50
Roca relativamente homogénea S = 0.45
Roca homogénea S = 0.4
Se han realizado varios estudios para la optimización del proceso de voladura,
uno de los avances tecnológicos en minería que cada día adquiere más relevancia y más
presencia lo constituyen los detonadores de retardo no eléctricos, especialmente por las
presiones de diversa índole que actualmente enfrenta la industria minera, si bien el uso
de estos sistemas implica un mayor costo y un cuidado especial, su inversión genera
beneficios.
Para definir los tiempos de retardo a utilizar con detonadores no eléctricos se
considero un tiempo que asegure que los taladros no se acoplen y no generen un
aumento en la amplitud de la velocidad de partícula que genera un daño al remanente.
En la figura 1 podemos apreciar la amplitud más reducida y con mayor
frecuencia, esto quiere decir que el golpe de la detonación es con menor velocidad pero
son más frecuentes ya que a eso se debe la buena fragmentación.
Figura 1. Gráfico de vibración con retardos no eléctricos.
Fuente: Manual práctico de voladura Exsa S.A. (2006)
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En los detonadores no eléctricos tiene una frecuencia dominante menos
agrupada con tendencias a frecuencias altas en torno a los 530 Hz como se observa en la
figura 2, esta diferencia de frecuencia es relevante cuando estamos cautelando el daño
por frecuencias a inestabilidades más lejanos al evento.
Figura 2. Gráfico de frecuencia de detonadores no eléctricos
Fuente: Manual práctico de voladura Exsa S.A. (2006)
Banco de roca, es el módulo comprendido entre dos niveles que constituyen la
unidad que se explota de estéril o mineral, y que es objeto de excavación desde un punto
del espacio hasta una posición final preestablecida, en tajo abierto, explotados con
avances de los bancos superiores sobre inferiores.
El banco de roca para el presente proyecto está representado por la unidad de
explotación de dimensiones 20 x 50 metros de sección y una altura de 15 metros.
El intervalo de tiempo de un detonador no eléctrico, es el tiempo que trascurre
entre la iniciación de un detonador de esta naturaleza en un taladro con respecto al
siguiente taladro. El tiempo es medido en milisegundos (ms). Dicho intervalo de tiempo
determinará la secuencia de salida de los taladros en una voladura.
El intervalo de tiempos de los detonadores no eléctricos va a estar dado por los
tiempos de iniciación de los detonadores de cada fila de taladros, en una malla de
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perforación cuadrada en bancos de roca de calidad regular, con minerales oxidados;
utilizando como agente explosivo el ANFO; en el pit la Quinua de minera Yanacocha.
Fragmentación, es un término utilizado en la minería para describir al materialresultante producto de la voladura, el cual debe cumplir un determinado diámetro
promedio para considerarse óptimo en el proceso de carguío y su posterior tratamiento
metalúrgico.
La fragmentación es el resultado final de la voladura, el cual sirve como
parámetro principal para medir la eficiencia de este proceso, tendrá que poseer unagranulometría aceptable, la cual debe estar en un rango de 3 a 4 pulgadas de diámetro en
promedio.
La selección del tiempo de iniciación adecuado es importante. La primera
situación es donde los taladros dentro de una fila son disparados instantáneamente o
simultáneamente, esta iniciación simultánea a lo largo de la fila requiere de unespaciamiento mayor, y por lo tanto ya que los taladros se encuentran más alejados, el
costo por metro cubico o por tonelada del material extraído se ve reducido. Las
desventajas de tener iniciación simultánea a lo largo de la fila, son los problemas que
surgirán relacionadas con la vibración del terreno debido a que hay muchos taladros
detonando al mismo tiempo. Aunque se producen más metros cúbicos con la iniciación
instantánea, la fragmentación será más gruesa que la obtenida con los retardos de
tiempos adecuados y espaciamientos más cortos. Al final este resultado se verá reflejado
en la elevación de costos en la planta metalúrgica.
La iniciación retardada a la largo de la fila reduce la vibración del terreno y
produce una fragmentación más fina (3-4 pulgadas de diámetro promedio) a un costo
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mayor. Estos costos estarían compensados por la mayor recuperación de los metales
durante los procesos metalúrgicos.
Teniendo en cuenta estos conceptos, generamos el modelo grafico relacionandolos intervalos de tiempo de los retardos no eléctricos y el grado de fragmentación
g r a d o d e f
r a g m e n t a c i ó n ( i n )
intervalos de tiempo(ms)
INTERVALOS DE TIEMPO DEL DETONADOR NO ELECTRICO VS.
FRAGMENTACION
Figura 3. Gráfica de tendencia de la fragmentación vs tiempos de iniciación.
De la figura 3 se puede deducir que:
La iniciación de filas de taladros simultánea genera una menor fragmentación a
la requerida, debido al fenómeno de superposición y acople de ondas expansivas
generadas por la energía liberada de cada uno de los taladros ocasionando una fuerte
fragmentación, mayor vibración y proyección de partículas.
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Los intervalos de tiempo corto entre taladros de una fila de la malla genera una
fragmentación tiende a la adecuada, esto se explica debido a que la asignación correcta
de tiempo de retardo por filas genera que las ondas expansivas antes mencionadas se
superpongan en cantidades adecuadas para la fragmentación requerida.
Intervalos de tiempos largos entre taladros de una fila de la malla genera una
fragmentación inadecuada sustentado por la poca o ausencia del fenómeno de
superposición debido a intervalos de tiempo de retardo asignados largos, la energía no
será aprovechada para la fragmentación.
5. Hipótesis
A medida que el tiempo de los retardos no eléctricos aumenta, el grado de
fragmentación se incrementa, luego del cual tiende a un valor constante.
6. Materiales y procedimientos
6.1. Material de estudio
Población : La población lo constituyen todas las minas a tajo abierto que extraen
materiales oxidados.
Muestra : La muestra estudiada es el pit la Quinua de minera Yanacocha, ubicada
en la provincia y departamento de Cajamarca.
6.2. Método de estudio
A. Diseño experimental
El diseño experimental del proyecto está dado por una matriz que dependerá de
un solo factor que es el el tiempo de retardo de los detonadores no eléctricos en
milisegundos. El resultado del experimento va a ser nuestro objeto de estudio para
conocer la influencia de este retardo en la fragmentación de bancos de roca.
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El diseño de experimentación para un modelo de un solo factor con 4 niveles de
tiempo, a estos niveles se le asignara valores 25, 50, 75,100 milisegundos.
Para calcular el tamaño de muestra de nuestra variable cuantitativa para una
población desconocida.
Donde:
N : tamaño de muestra
Za2 : Nivel de confianza
S2 : Varianza de la distribución de la variable cuantitativa que se supone existe en la
población.
d2 : precisión
Para determinar el nivel de confianza disponemos de la siguiente tabla
Tabla 1. Apoyo al cálculo del tamaño de una muestra por niveles de confianza.
Certeza 95% 94% 93% 92% 91% 90% 80% 62.27% 50%
Z 1.96 1.88 1.81 1.75 1.69 1.65 1.28 1 0.6745
Z2 3.84 3.53 3.28 3.06 2.86 2.72 1.64 1.00 0.45
El nivel de confianza o seguridad (1-α). El nivel de confianza prefijado da lugar
a un coeficiente (Zα). Para una seguridad del 95% = 1.96
Varianza (S2
) = 32.2%2
Precisión (d2) = 0.6%
Entonces:
Por lo tanto el número de réplicas por cada nivel serán 90, teniendo un número
total de muestras de 360.
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Tabla 2. Distribución de los niveles y observaciones del diseño de investigación.
Tiempo de retardo entre
filas de taladros (ms)
Réplicas
1 2 … 89 90
1 25y11 y12 … y189 y190
2 50y21 y22 … y289 y290
3 75y31 y32 … y389 y390
4 100y41 y42 … y489 y490
N= 4x90=360
Instrumentos
Para medir los tiempos asignados por filas de taladros se hará uso de un sistema
de fibras ópticas y cronex DIAC SA, con precisión de un microsegundo.
Para medir la fragmentación obtenida después de cada disparo experimental se
utilizará un calibrador de goma de diámetro cinco pulgadas.
Para medir burden y espaciamiento se utilizará un medidor de distancias MD-50,
precisión dos milímetros, rango de medidas 0,4-18 m.
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Para medir la concentración de la carga explosiva por taladro se hace uso de
anfoloader, que contiene una balanza analítica de precisión un miligramo.
B. Procedimiento Experimental
Se describe a continuación la secuencia que se realizara durante la ejecución del
presente proyecto de investigación, la cual es tal como sigue:
Selección de bancos de roca del pit la quinua para la experimentación.
Selección de equipos de perforación LHD- Atlas Copco 12HG y accesorios de
perforación (barras de 5pulgadas, brocas rimadoras).
Selección de equipo de cargado de ANFO (anfoloader Tamrock-JHK).
Selección de explosivo ANFO y accesorios de voladura (fanel, cordón detonante,
booster, mecha de seguridad y retardos no eléctricos).
Perforación de taladros según malla de perforación establecida.
Cargado de cebo y columna explosiva de todos los taladros.
Asignación de tiempo de retardo por filas de taladros usando retardos no eléctricos y
amarre de todo el frente que será afectado por la voladura.
Instalación de equipo de monitoreo de voladura (tiempo de salida en milisegundos
por fila de taladros).
Chispeo e inicio de la detonación.
Comprobación de la fragmentación con el calibrador de goma por sectores así
podemos obtener el diámetro de fragmentación promedio.
Se repite este procedimiento cinco veces por tiempo asignado de retardo por filas de
taladro.
Rellenar matriz de diseño.
Obtención de datos.
5/17/2018 PROYECTO DE INVESTIGACION - slidepdf.com
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Tabulación de datos.
Tratamiento de datos.
7. Referencias bibliográficas
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edición. Valencia, Editorial Editilde S.L.
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edición. Chile, Editorial Planeta
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Castillo, B. (2002). Introducción de software en operaciones de perforación y
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Cediel, V. (2001). Técnicas modernas de perforación y voladura. 1era edición.
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Edición especial.