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Explosive blasting
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Trabajo técnico para la 29 Convención Minera, titulado:
OPTIMIZACION DEL MINADO POR EL SISTEMA BRESTING
MINA CARAHUACRA
El incremento de los costos de tareas, materiales, repuestos y la continua baja del
precio de los metales, hicieron necesario que los Ingenieros a cargo de las
operaciones en la mina Carahuacra, mejoren sus métodos de minado y bajen sus
costos, aumentando la productividad y eficiencias, también se ha incrementado las
leyes de mineral de zinc mediante una mejor selectividad de los block a minar.
La mina Carahuacra constituida en su mayor parte de Cuerpos Mineralizados de zinc y
plata, ha bajado sus costos aumentando los parámetros de diseños de sus tajeos,
trabajados por el método de corte y relleno, Bresting y optimizando los procesos
unitarios. El presente trabajo tiene por objeto mostrar las actuales operaciones
unitarias, en perforación, voladura, sostenimiento robotizado, limpieza y acarreo del
mineral y relleno de las áreas vacías, en tajeos explotados por el método súper
bresting, con anchos de labor de 10 metros, alturas de 6 metros y longitudes de 200
metros.
La automatización en el sostenimiento de las grandes áreas abiertas permite aumentar
la eficiencia y productividad bajando costos, así como la selectividad con el objetivo
que nuestra mina sea rentable y segura.
Cìa : Volcan Compañía Minera SAA
Autores: Ing. David del Pino Ávila, Asistente Superintendente Mina.
Ing. Dionisio Cárdenas Gonzales, Jefe de Mina.
Correos: [email protected]
PERUMIN, 29 CONVENCION MINERA
OPTIMIZACION DEL MINADO POR EL SISTEMA BRESTING
MINA CARAHUACRA
COMITE : ENCUENTRO DE OPERADORES
TEMA: OPERACIONES Y SEGURIDAD MINERA
REGISTRO ASIGNADO : TT-050
NOMBRES: ING. DAVID DEL PINO AVILA
ASISTENTE SUPERINTENDENTE - MINA CARAHUACRA
TELEFONO: 219400 ANEXO 3303
MAIL: [email protected]
ING. DIONISIO CARDENAS GONZALES
ASESOR EN MINERIA
TELEFONO: 4721776
MAIL: [email protected]
COMPANIA: VOLCAN COMPANIA MINERA SAA
ABRIL, 2009
INDICE
1. Introducción
2. Geología del Yacimiento
3. Objetivo de Producción
4. Minado por el Sistema Bresting
5. Optimización del Sistema Bresting : Súper Bresting.
5.1 Planeamiento de Minado
5.2 Preparaciones
5.3 Minado
5.3.1 Perforación y Voladura
5.3.1.1 Como evitar la Dilución
5.3.2 Limpieza y Acarreo
5.3.2.1 Problema de Dilución
5.3.3 Sostenimiento del área
5.3.4 Relleno hidráulico o detrítico
6. Costos
6.1 Costos Bresting normal Vs Súper Bresting
7. Conclusiones
8. Bibliografía
ANEXOS
1. Introducción
La Mina Carahuacra esta ubicada en la Cordillera de los Andes, 150 km. al Este de la
ciudad de Lima.
Se tiene el siguiente Ciclo de Minado: Perforación, con Jumbos Electro hidráulicos,
modelo boomer 281 Atlas. Voladura, empleamos dinamitas semexa 65% y exadit 60%
así como dinamitas de 7/8״ Ф x 8״ para voladura controlada en el contorno , desatado
de rocas sueltas con barretillas de 6’, 8’, 10’, 12’ y 14’ y limpieza del mineral con
Scoop de 3.5 o 4 Yds.3, Sostenimiento, según el tipo de roca, se emplea el sistema
GSI modificado, en las labores se tiene los tipos: intensamente fracturado regular
(IF/R), muy fracturado pobre (MF/P), muy fracturado muy pobre (MF/MP),
Intensamente Fracturado Pobre (IF/P) y el intensamente fracturado muy pobre
(IF/MP), cuyo Tiempo de Autosoporte es de días hasta horas, así como longitud
máxima de avance sin soporte de 10m. hasta 3m. haciendo imprescindible la
utilización de sistemas automatizados y robotizados para mejorar la eficiencia de los
equipos mecanizados. En sostenimiento se tiene un robot shotcretero para el
lanzamiento de shotcrete con espesor de 2 pulg. o 3 pulg. y empernadores
mecanizados para instalar splitset y si es necesario splitset más malla, luego el
transporte con Dumpers de 20 tons. para labores alejadas. Para completar la
estabilidad del área se rellena con relleno hidráulico o desmonte de áreas de baja ley.
El empleo del robot, en el sostenimiento con shotcrete permite eliminar el peligro de
caída de rocas, lanzando el concreto a control remoto y a la vez logrando una mayor
rapidez de sostenimiento, lanzando hasta 8 m3 por hora. Para el empernado
mecanizado se tiene el Rockbolt, que instala 20 a 30 pernos split set de 7 pies de
largo/ hora, lo que permite diseñar labores de mayor altura bien arqueadas y tener
varios frentes o bresting listos para la perforación con Jumbos elevando la utilización y
por lo tanto la Producción. Justamente con estos equipos de alta productividad se
logró aumentar la sección de tajeos además del mejor aprovechamiento de las
condiciones geomecánicas de la roca, para diseñar los tajeos con el sistema súper
bresting.
También es necesario mencionar que la mezcla de concreto a lanzar, tenga provisto
de una Planta Mecanizada para abastecer los requerimientos del shotcreteado,
considerando tanques de almacenamiento de cemento, agregados, fibras, aditivos,
agua, acelerantes y áreas para movimientos de equipo y lavado.
-1-
La comunicación es clave para el movimiento de equipos y evitar tiempo muertos de
tal manera que la utilización de los equipos se maximice.
Los servicios de aire comprimido para el robot shotcretero, agua y energía eléctrica
para el empernador son importantes para maximizar la eficiencia.
2. Geología del Yacimiento
La mineralización en la mina Carahuacra se encuentra emplazado dentro de las
calizas del grupo Pucara y los volcánicos Mitu, presentando estructuras tales como
vetas y cuerpos (mal denominados mantos). Estos cuerpos son formados en la
intersección entre las vetas y las capas favorables de las calizas del grupo Pucara, son
de origen hidrotermal emplazados en el Domo de Yauli.
La mineralogía de los cuerpos esta constituida principalmente por: esfalerita,
galena, marmatita, argentita, pirita, ankerita, siderita, cuarzo, y diseminación de
calcopirita.
La reserva actual es de 5’ 400,000 Tons. Con leyes de 0.05% Cu, 0.7% Pb, 5.44% Zn
y 3.8 Oz Ag.
La calidad de la roca que presenta el grupo Pucara es de regular a mala. La caja
techo son calizas de acuerdo al sistema geomecánico GSI son IF/MP es decir de mala
calidad, la caja piso son piritas o volcánicos IF/P a F/P. El mineral es IF/P a F/P.
La zona en explotación son Cuerpos Mineralizados de longitud de 200 m. potencia
de 4m. hasta 10 m. y pendiente de 50 ْ (grados).
La sección de las labores es en promedio de 10m. x 6m. (ancho x alto).
3. Objetivos de Producción.
Básicamente el objetivo primordial es aumentar la Producción considerando la
Seguridad como prioritaria, optimizando las operaciones unitarias, como son: la
perforación y voladura. Los procesos de desatado de rocas, limpieza de mineral,
sostenimiento y relleno de cavidades abiertas, están concatenadas y supeditadas a la
perforación y voladura. Por tanto al bajar el precio de los metales, se hizo
imprescindible aumentar la eficiencia para bajar los costos de producción.
Se aumentó la sección de los tajeos de 4 x 4 m. a 6 x 10 m. y comenzó a trabajar con
tajeos denominados Súper Bresting.
-2-
Específicamente, la perforación es clave para el resto de operaciones unitarias y para
el proceso total, así como la limpieza de taladros, por ser una roca IF/MP,
Intensamente Fracturada muy pobre, los taladros están llenos de detritus, controlando
la Voladura Secundaria, por lo que aumenta la eficiencia del acarreo y limpieza de
mineral. El costo de sostenimiento se reduce, al obtener techos arqueados y sin
daños. El sostenimiento se realiza empleando shotcrete de vía húmeda y empernado
en casos necesarios.
4. Minado por el Sistema Bresting
El Sistema Bresting es el método de Corte y Relleno Ascendente, con perforación de
01 frente o pecho con cara libre, hacia el relleno. Avanzando con perforación
horizontal en arco.
5. Optimización del Sistema Bresting: Súper Bresting.
Proceso del Método:
A partir de la rampa principal ubicada en la Caja Piso del Cuerpo, se corren ventanas
en desmonte, en rampas negativas, hacia el cuerpo de mineral que serán los accesos
principales, ubicadas en el Norte y el Sur.
Antes de construir las ventanas se ha proyectado la raise borer de extracción de
mineral, en una de las ventanas, que también trabaja como ducto de ventilación para
extraer los gases viciados.
Luego de cortar el cuerpo de mineral, este es atravesado completamente hasta la Caja
Techo, delimitando el cuerpo y estableciendo su potencia, de 8 a 10 metros según sus
leyes de mineral, en plata y zinc.
Anteriormente se avanzaba un subnivel de norte a sur de 4 x 4m. para luego panelear
o slotear hacia el techo y piso, es decir labores transversales al subnivel principal,
hasta la caja respectiva, posteriormente se optimizo el subnivel en mineral y se
avanzo con una sección de 6 metros de alto x 8 o 10 metros de ancho, según la
potencia de mineral, comunicando los dos accesos o ventanas, estableciendo la
longitud real del Tajeo, de 200 metros. Trasladando el mineral hacia la raise borer ( ore
pass ) que llega al Túnel Principal que abastece la Planta Concentradora.
Luego de comunicar las ventanas, con el tajeo, la cavidad se rellena con desmonte y
con relave cicloneado para tener un piso horizontal, dejando una luz de 1 metro, como
cara libre, para el siguiente corte. El tajeado continúa levantando los accesos y
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realizando los cortes con perforación horizontal.
5.1 Planeamiento de Minado.
El Planeamiento de Minado se realiza conjuntamente con los Dptos. :
Geología, considera las áreas exploradas y desarrolladas que son económicas, que
superan el Cut off y generan un margen de utilidad, con minerales de zinc, plomo,
plata y cobre. Pudiendo variar las leyes de estos.
Geomecánica, determina el sostenimiento que varia entre IF/MP que emplea 2“ de
shotcrete con fibra y empernado mecanizado, IF/P que emplea solo shotcrete de 2” y
F/P aquí se emplea solo empernado mecanizado con split de 7 pies.
Ventilación, planifica las chimeneas, los ventiladores, las puertas y tapones.
Seguridad, entrena y capacita al personal sobre todo en zonas de alto riesgo para la
realización de los PTAR, procedimientos de alto riesgo.
Mantenimiento, se hace cargo de la disponibilidad mecánica de los equipos.
Mina y Planeamiento , programan el personal y equipos a emplear, así como el diseño
final de las labores.
5.2 Preparaciones.
A partir de la rampa principal situada en la caja piso, se empiezan las preparaciones
con los accesos o ventanas hacia el cuerpo de mineral. Sección de 3.5 m. x 3.5 m.
hasta la caja techo. Longitud 50 m., luego se avanza el subnivel de norte a sur, con
una sección de 6m. x 10m. comunicando con el corte los 2 accesos, siendo
permanentemente muestreados para evitar la dilución.
Paralelamente a la construcción de los accesos se empieza el echadero de mineral
(ore pass) que son Raise Borer de 7 pies de diámetro, que servirá también para
ventilación hacia el nivel superior, como se puede observar en la Fig.
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CONSTRUCCION DE ACCESOS
5.3 Minado.
El Minado se realiza con Jumbos electro hidráulicos Boomer 281, la voladura con
explosivos dinamitas de 60%, como accesorios de voladura se emplea los MUKIS, con
sus diferentes retardos, que tiene la ventaja de no emplear cordón detonante para unir
los “faneles” , es un ahorro de 25 metros de C. D.
Para el desatado se emplean barretillas de 8, 10, 12 y 14 pies de largo.
En la limpieza se usan scoop de 3.5 Yds.³ marca Wagner.
Se sostiene con robots shotcreteros y empernadores rockbolt.
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5.3.1 Perforación y Voladura
La Perforación se realiza con 01 Jumbo Boomer modelo 281, empleando barrenos de
10 pies de longitud y broca de botones de 55 mm. de Φ .
Los accesos se aperturan con secciones de 3.5 m. x 3.5 m. con techo arqueado y
rampa negativa de 18%, para levantar los cortes del tajeo se desquinchan los
accesos, dependiendo de la longitud de estos. En Voladura se emplea explosivos
exadit de 60%, semexa 65% de 7/8” Φ x 8” para la voladura controlada en el arco y
taladros con espaciamiento de 0.4 m. el Factor de Potencia es 0.5 kg/ton.
En los Tajeos la perforación se realiza con 01 jumbo Atlas, modelo boomer 281 y es
horizontal con barras de 10 pies, se aperturan con sección de 10 m.de ancho x 6 m. de
alto con techo totalmente arqueado para lograr el equilibrio de fuerzas y evitar caída
de rocas, en Voladura se emplea explosivos exadit de 60% 1½״ Ф x 12”, semexa 65%
semexa 65% de 7/8” Φ x 8” para la voladura controlada en el arco, se , ״Ф x 8 ״½1
realizan taladros cada 40 cm. , se amplió la malla de perforación de 1.2 x 1.2 m. a 1.4
x 1.5 m. bajando el Factor de Potencia de 0.4 a 0.2 kg/Ton. Se emplea los accesorios
de voladura MUKI, que permiten el ahorro del cordón detonante
Es importante mencionar el proceso de carguio de taladros, porque se tiene roca
IF/MP y IF/P empleando tubos PVC de 1 ½ que son introducidos al terminar de
perforar los taladros de los arrastres, en el resto de taladros se realiza la limpieza del
taladro con cucharas. Como se puede observar en la Fig. siguiente.
El sostenimiento se realiza según el Limite Máximo de Avance, es 7m. para el tipo de
roca IF/MP, emplea shotcrete mecanizado con equipos Robot Alpha 20 colocando 2”
de espesor, en casos necesarios se emplean 3” y empernado mecanizado, con el
Rock Bolt 5 que instala 30 splitset de 7 pies por hora y malla de 1.5 m. x 1.5 m.
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Características del equipo de PerforaciónEquipo Jumbo marca Atlas modelo Boomer 281Perforador COP 1831Malla 1.4 x 1.5 mLongitud de taladro 3 m.Diámetro de Broca Broca de botones Sandvik de 55 mm. ΦTipo de roca mineral de escalerita fracturadaVelocidad de penetración 3 metros/ minutoRendimiento 140 taladros/ guardia de 8 horasProducción mensual 2,000 Tons./ mesDisponibilidad Mecánica 90%Utilización 60%Costos 3 $ / metro perforado
PERFORACIÓN Y VOLADURA DE TAJEO EN BRESTING
-7-
5.3.1.1 Cómo evitar la Dilución?
Para minimizar la Dilución se dispuso: aplicar la Voladura Controlada en el Contorno,
utilizar tubos PVC para evitar el derrumbe de los taladros, control de fallas del macizo
rocoso para mejorar los índices de perforación. La perforación es supervisada
minuciosamente por los departamentos de geología y minas para evitar dilución con
mineral de baja ley que se presenta en ambas cajas, hacia el techo se deja un escudo
de 0.5 m. para estabilizar y no diluir con calizas, que es la caja techo.
5.3.2 Limpieza y acarreo
La limpieza del mineral se realiza con scoop diesel Wagner o eléctricos Sandvik de
3.5 Yds.³, cuya eficiencia aumentó a 60 tons./hora al construir echaderos en los
accesos que conducen el mineral al Túnel de Extracción Principal.
Características del equipo de AcarreoEquipo Scoop 4.0 Yds³ diesel WagnerLongitud 8.80 m.Ancho 2.16 mDensidad (Min. Roto) 2.35 ton / m³Factor de llenado 80%Tipo de roca mineral de escalerita fracturadaDisponibilidad Mecánica 92%Utilización 70%Costos 1.0 $ / Ton.
5.3.2.1 Problema de Dilución.
Efectuada la voladura, antes de limpiar el mineral, se realiza un muestreo del mineral
roto para control de leyes, además la limpieza se hará teniendo en cuenta el relleno
hidráulico marcando una línea horizontal a 1.0 m. del piso para mejor visión del
operador de scoop.
-8-
5.3.3 Sostenimiento del área.
Efectuada la voladura del bresting y ventilada la zona, se procede al desatado de
rocas, para realizar la limpieza de mineral y proceder al sostenimiento, este se realiza
aplicando el sistema GSI, para el tipo de roca IF/MP el Limite Máximo de Avance es
7m. , el shotcrete se aplica con el equipo robotizado, el Robot Alpha 20 colocando 2”
de espesor con fibra, en casos necesarios se emplean 3” empleando el tiempo de 01
hora y luego el empernado mecanizado, con el Rock Bolt 5 instalando 30 splitset de 7
pies por hora que son los requeridos para sostener el área generada por el disparo de
01 bresting con malla de 1.5 m. x 1.5 m., este se instala luego de 3 horas de fraguado
el shotcrete.
5.3.4 Relleno detrítico e hidráulico.
Concluido la rotura del Corte, del acceso norte al acceso sur, se procede a rellenar
con mineral de baja ley y desmonte procedente de las preparaciones adyacentes,
para sellar con relleno hidráulico dejando una luz de 1.0 m. hacia el techo,
estabilizando sobretodo la caja techo y preparando el piso para el nuevo corte.
6.0 Costos.
Los costos del minado con el método Corte y Relleno Hidráulico, aplicando Bresting,
básicamente, son costos de : perforación, voladura, limpieza de mineral, sostenimiento
y relleno.
6.1 Costos Bresting normal Vs Costos Súper Bresting.
Bresting normal Súper BrestingPerforación 2.21 0.72Voladura 1.31 0.55Limpieza Min. 1.0 0.85Sostenimiento 7.5 4.6Relleno 0.03 0.03Total: $ / Ton. 11.84 6.75
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7.0 Conclusiones.
El sostenimiento a tiempo con equipos mecanizados permite obtener labores con
techo y cajas seguras, exentas de caídas de rocas.
El método de Explotación, de Corte y Relleno empleando Súper Bresting es un 40%
mas barato que un Bresting normal.
El Súper Bresting permite recuperar todo el mineral en un 100%
Este método logra bajar la dilución a menos del 10% y elevar la selectividad,
mejorando la rentabilidad del mineral.
La aplicación del Súper Bresting es posible gracias a los equipos de ultima generación:
Robot shotcreteros y empernadores mecanizados además de los jumbos.
El uso de accesorios de voladura MUKI, permite bajar los costos de voladura, ya que
no emplea cordón detonante.
8.0 Bibliografia.
Vallejo Carlos, Asesor en Geomecánica, Curso Práctico de Geomecánica aplicado a
Minas Subterráneas. UNI. 2003
W. A. Hustrulid, UnderGround Mining Methods Handbook. 1982
Cárdenas Dionisio, Sostenimiento Robotizado en la Mina Carahuacra, 7mo. Congreso
de Minería, Trujillo, Setiembre 2008
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ANEXOS :
EMPLEO DEL ACCESORIO DE VOLADURA MUKI, QUE ELIMINA EL USO DELCORDON DETONANTE
PERFORACION DEL TAJEO
LIMPIEZA DEL MINERAL EN UN TAJEO
TAJEO EN SOSTENIMIENTO CON SHOTCRETE MECANIZADO
TAJEO EN LIMPIEZA DE MINERAL
TAJEO EN LIMPIEZA DE MINERAL, SE OBSERVA LA CAJA TECHO SOSTENIDA
Tiempo, hrs
CLASIFICACION GEOMECANICA (Beniawski)
Abe
rtur
a, m
colapso inmediato
no requieresostenimiento
CLASIFICACION DE BIENIAWSKI, RELACION ENTRE LA LUZMAXIMA Y EL PERIODO DE AUTOSOPORTE
SOSTENIMIENTO DE LABORES MINERAS SEGÚN EL INDICEGSI MODIFICADO
VO
LCA
NV
OLC
AN
GRACIAS POR SU
TIEMPO
