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ESTRATEGIAS PARA MINIMIZAR LA DILUCION EN VETAS ANGOSTAS
Ing. Jorge Noel
Ing. Jean Valencia
Ing. Armando Picoy
Sub Level Stoping Narrow Veins
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Resumen: EXSA S.A. viene implementando exitosamente los
servicios de ingeniera en explosivos y voladura de rocas puesto al
servicio de la industria minera y la construccin.
Nuestro enfoque esta basado en la bsqueda de alternativas y
soluciones relacionados con la interaccin explosivo roca.
El tema que presentamos esta basado en la dilucin del mineral
econmico por el minado por subniveles con taladros largos, para lo
cual desarrollamos una serie de trabajos para mitigar el
problema.
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Introduccin: En el Per es imperativo un incremento de la
productividad en la
explotacin de vetas angostas; la aplicacin de taladros largos es
una alternativa, una de las circunstancias relevantes por el que
las mineras implementan el mtodo de minado sublevel stoping en
vetas angostas es la produccin y reservas; las reservas en cuerpos
de grandes dimensiones se han reducido significativamente
cuantificando mayores reservas en vetas angostas.
Uno de los principales problemas en este mtodo es la dilucin que
van de 30% - 50% lo que hace desventajoso el mtodo incrementando
los costos operativos y es ah donde nosotros desarrollamos
servicios de ingeniera en explosivos y voladura para encontrar
soluciones sostenibles.
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Objetivos. 1. Dar a conocer los logros obtenidos aplicando las
estrategias
para minimizar la dilucin.
2. Demostrar operativa e instrumentalmente el performance de los
explosivos utilizados.
3. Compartir los conocimientos y avances logrados de la
interaccin del explosivo roca que se ha constituido en un
importante factor en la reduccin de la dilucin.
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Evaluacin Geomecanica. Cabe sealar que la voladura es uno de los
principales
factores generadores de inestabilidad y perturbacin de primer
orden.
Las rocas encajonantes para este caso de estudio presentan:
Alteracin
Sistema de fracturamiento orientados paralelo a las vetas
formando falsas cajas
Disposicin natural de la caja techo con ngulo de reposo
totalmente desfavorable con referencia a la caja piso.
Diseo de minado con grandes aperturas bsicamente en altura
Tiempos de auto soporte del macizo son limitados peor aun sino
se efecta voladura controlada.
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Explosivos. Es la principal fuente de energa en el proceso de
voladura; asimismo el explosivo tiene como principal finalidad
romper, destruir y debilitar cualquier material de gran dureza y
resistencia.
Baja densidad (0.75 g/cc 0.90 g/cc)
Velocidad detonacin transciente (2700 m/s 5000 m/s)
dependiendo del iniciador (cebo)
Nula resistencia el agua (higroscopico)
Baja sensibilidad, simpata y trasmisin
Mayor generacin de gases.
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Causas de dilucin. Condiciones geolgicas, estructurales y
geo-mecnicas adversas, no
identificadas y no controladas.
Mtodo de minado desfavorable para las condiciones de roca
adversas.
Ejecucin y operacin de la perforacin sin acatar los diseos
asumiendo que estos son correctos, desviacin de los taladros por
condiciones operativas y geolgicas; deficiencia de los equipos de
perforacin o equipos inadecuados; deficiencias operativas en
general.
Diseos de perforacin y voladura inapropiados: mallas, dimetros,
longitudes posicionamiento y alineamiento de taladros, explosivos y
accesorios de voladura en cantidad, tipo, ubicacin y/o secuencia de
salida;
Prescindir del uso de la tecnologa, mtodos modernos de voladura
y la innovacin disponible.
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Esquema de dilucin.
Desmonte Ley ( < 0.3 )
Sub Marginal(>=0.3 to =0.4 to =1 to =5 )
BARRASTAL.
N NoLONG.
(m)
MAS
LONG.
Taladros de Ayuda
Colores por rango de % Sn
Real
Perf.
Cortina
TALADROS UBICADOS
TALADROS EJECUTADOS
TALADROS PROYECTADOS
TALADROS CORREGIDOS
AREA DE EVALUACION
AREA DE GEOLOGIA
AREA PLANIFICADA
Media (>=2.5 to
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Ingeniera de Diseo. El rea de Perforacin & Voladura ha
venido trabajando con los diseos usuales de perforacin y voladura
los cuales hemos evaluado en conjunto siendo los resultados
siguientes:
Malla: 2:2 Burden: 0.90m Dimetro de taladro: 64mm Dimetro de
carga: 64mm Densidad lineal de carga: 2.70 kg/m Longitud de
taladro: 10.00m Longitud de carga: 2 x 4.50m (Deck) Ancho minado:
1.80m Explosivo: 50kg VOD carguo granel: 3500 m/s Energa
(EXAMON-P): 1003 kCal/kg Factor de potencia: 1.32 kg/tn Factor de
energa: 16.1 MJ/m3
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El diseo de carga para los taladros de produccin (caja piso) y
para los taladros de control (caja techo) ambos con deck intermedio
sincronizados con retardos diferentes secuenciados a 25ms/deck.
y = 98.594x-1.348
R = 0.9448
0
5
10
15
20
25
30
35
40
45
0 2 4 6 8 10 12
VPP
mm
/sg
DE
TRANSFERENCIA DE ENERGIA TALADRO CONTROL
y = 156.87x-1.237
R = 0.8784
0
10
20
30
40
50
60
70
80
0 2 4 6 8 10 12
VPP
mm
/sg
DE
TRANSFERENCIA DE ENERGIA TALADRO PRODUCCION
Simulacin de dao en taladro con carga acoplada el alcance de la
perturbacin es excesiva
233
250
269
291
315
343
375
411
454
502
558
622
622
558
502
454
411
375
343
315
291
269
250
233
239
257
277
300
326
357
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434
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693
693
611
542
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357
326
300
277
257
239
243
262
284
308
337
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456
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665
768
768
665
581
512
456
409
370
337
308
284
262
243
247
267
289
315
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475
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1531
1531
1892
2244
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616
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381
345
315
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250
270
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Observaciones. El dimetro de carga 64mm es igual al dimetro de
taladro 64mm
La densidad lineal de carga para taladro de 64mm es 2.70
kg/m
La VOD del Examon-P en carguo a granel es en promedio 3500 m/s;
en carguo mecanizado con anfoloaders es en promedio 4500 m/s.
La cantidad Examon-P utilizado es de 50kg para los 2 taladros y
la rotura es de 38tn siendo el Factor de potencia igual a 1.32
kg/tn
El Examon-P tiene una capacidad energtica de 1003 kCal/kg lo que
significa que el Factor de energa es 16.1 MJ/m3 cabe sealar que
para la rotura se requiere nicamente entre 5 a 10 MJ/m3 por lo
tanto hay un exceso de energa.
En esa misma proporcin la trasferencia de energa en el taladro
de produccin (caja piso) supera en 59% respecto a la entrega de
energa de los taladros de control (caja techo); en ambos casos la
entrega de energa aun es excesiva, los altos niveles de vibracin
preacondicionan la roca remanente reduciendo los tiempos de
autosoporte generando dilucin.
-
Reingeniera de Diseo. Conjuntamente con el rea de Perforacin
& Voladura efectuamos una Reingeniera de diseo para mitigar los
resultados de dilucin siendo los parmetros siguientes:
Malla: 1:1 Burden: 0.60m Dimetro de taladro: 64mm Dimetro de
carga: 38mm (casing) Densidad lineal de carga: 0.96 kg/m Longitud
de taladro: 10.00m Longitud de carga: 4.50m (Deck) Ancho minado:
0.90m Explosivo: 4.8kg VOD carguo granel: 931.2 m/s Energa
(EXAMON-P): 1003 kCal/kg Factor de potencia: 0.46 kg/tn Factor de
energa: 5.70 MJ/m3
-
-30
-20
-10
0
10
20
30
-25 75 175 275 375 475
y = 23.685x-0.888
R = 0.8799
0
2
4
6
8
10
12
0 2 4 6 8 10 12
VP
P m
m/s
g
DE
TRANSFERENCIA DE ENERGIA TALADRO 1 - 2
Simulacin de dao en taladro con carga desacoplada el alcance de
la perturbacin es controlado
80
86
93
100
109
120
131
145
160
178
198
178
160
145
131
120
109
100
93
86
82
88
96
104
114
125
139
154
173
195
22
119
517
315
413
912
511
410
49
68
8
84
90
98
107
118
131
146
163
185
212
24
52
1218
516
314
613
111
810
79
89
0
85
92
100
110
122
135
152
172
197
22
83
95
48
86
04
716
60
44
88
39
52
69
22
819
717
215
213
512
211
010
09
2
86
94
102
112
124
139
156
178
20
62
42
45
66
04
82
711
23
82
76
04
45
62
91
24
22
06
178
156
139
124
112
102
94
87
94
103
113
126
141
159
182
212
25
15
07
716
112
32
03
811
23
716
50
73
06
25
12
1218
215
914
112
611
310
39
4
86
94
102
112
124
139
156
178
20
62
42
45
66
04
82
711
23
82
76
04
45
62
91
24
22
06
178
156
139
124
112
102
94
85
92
100
110
122
135
152
172
197
22
83
95
48
86
04
716
60
44
88
39
52
69
22
819
717
215
213
512
211
010
09
2
102
112
124
139
156
178
20
62
42
29
13
58
45
66
04
82
711
23
82
76
04
45
62
91
24
22
06
178
156
139
124
112
102
94
103
113
126
141
159
182
212
25
13
06
38
55
07
716
112
32
03
811
23
716
50
73
06
25
12
1218
215
914
112
611
310
39
4
102
112
124
139
156
178
20
62
42
29
13
58
45
66
04
82
711
23
82
76
04
45
62
91
24
22
06
178
156
139
124
112
102
94
100
110
122
135
152
172
197
22
82
69
32
33
95
48
86
04
716
60
44
88
39
52
69
22
819
717
215
213
512
211
010
09
2
94
102
112
124
139
156
178
20
62
42
29
14
56
60
48
27
112
38
27
60
44
56
29
12
42
20
617
815
613
912
411
210
29
4
94
103
113
126
141
159
182
212
25
13
06
50
77
1611
23
20
38
112
37
165
07
30
62
51
212
182
159
141
126
113
103
94
94
102
112
124
139
156
178
20
62
42
29
14
56
60
48
27
112
38
27
60
44
56
29
12
42
20
617
815
613
912
411
210
29
4
92
100
110
122
135
152
172
197
22
82
69
39
54
88
60
47
166
04
48
83
95
26
92
28
197
172
152
135
122
110
100
92
94
102
112
124
139
156
178
20
62
42
29
16
04
82
711
23
82
76
04
45
63
58
24
22
06
178
156
139
124
112
102
94
86
94
103
113
126
141
159
182
212
25
13
06
716
112
32
03
811
23
716
50
73
85
25
12
1218
215
914
112
611
310
39
48
7
94
102
112
124
139
156
178
20
62
42
29
16
04
82
711
23
82
76
04
45
63
58
24
22
06
178
156
139
124
112
102
94
86
92
100
110
122
135
152
172
197
22
82
69
60
47
166
04
48
83
95
32
32
69
197
172
152
135
122
110
100
92
85
79
94
102
112
124
139
156
178
20
62
42
29
16
04
82
711
23
82
76
04
45
63
58
24
22
06
178
156
139
124
112
102
94
86
94
103
113
126
141
159
182
212
25
13
06
716
112
32
03
811
23
716
50
73
85
25
12
1218
215
914
112
611
310
39
48
7
94
102
112
124
139
156
178
20
62
42
29
16
04
82
711
23
82
76
04
45
63
58
24
22
06
178
156
139
124
112
102
94
86
92
100
110
122
135
152
172
197
22
82
69
48
86
04
716
60
44
88
39
53
23
22
819
717
215
213
512
211
010
09
28
5
94
102
112
124
139
156
178
20
62
42
29
14
56
60
48
27
112
38
27
60
44
56
29
12
42
20
617
815
613
912
411
210
29
4
94
103
113
126
141
159
182
212
25
13
06
50
77
1611
23
20
38
112
37
165
07
30
62
51
212
182
159
141
126
113
103
94
94
102
112
124
139
156
178
20
62
42
29
14
56
60
48
27
112
38
27
60
44
56
29
12
42
20
617
815
613
912
411
210
29
4
92
100
110
122
135
152
172
197
22
82
69
39
54
88
60
47
166
04
48
83
95
26
92
28
197
172
152
135
122
110
100
92
-
Observaciones. El dimetro de carga 38mm es diferente al dimetro
de taladro 64mm siendo la
relacin de desacoplamiento 65% sin carga / 35% cargado.
La densidad lineal de carga para este caso es de 0.96 kg/m
Se dispar 2 taladros, uno fila sincronizada cada 125ms.
Se midi la VOD del Examon-P en las condiciones de
desacoplamiento siendo el resultado 931.2 m/s; cabe sealar a medida
que la relacin de desacoplamiento sea mayor menor ser potencia y la
entrega de energa
La cantidad Examon-P utilizado fue de 9.60kg para una rotura de
21tn siendo el Factor de potencia igual a 0.46 kg/tn
El Examon-P tiene una capacidad energtica de 1003 kCal/kg lo que
significa que el Factor de energa para este caso es de 5.70 MJ/m3
cabe sealar que para la rotura se requiere entre 5 a 10 MJ/m3 por
lo tanto la entrega de energa est dentro del rango requerido.
La trasferencia de energa para este caso est controlado lo cual
se ha medido obteniendo menores niveles de vibracin respecto a los
diseos usuales controlando la dilucin incrementando incluso los
tiempos de autosoporte.
-
Performance del VOD Comparativo.
La medicin de VOD se efectu en el taladro teniendo el siguiente
resultado de la velocidad de detonacin con un desacoplamiento de
65% del taladro sin carga y 35% del taladro cargado.
Normalmente el Examon-P alcanza una VOD Nominal de 3500 m/s en
carguo a granel y el VOD Nominal en carguo mecanizado con sistema
presurizado alcanza hasta 4500 m/s; estos valores pueden cambiar y
dependen de la iniciacin, el dimetro de taladro, el acoplamiento
del explosivo, el confinamiento, el fracturamiento del macizo y
otros factores que intervienen en el resultado de la Velocidad de
Detonacin.
927.0 m/s
934.4 m/s
0
1
2
3
4
5
6
7
-2.5 0.0 2.5 5.0 7.5 10.0 12.5
MicroTrap VOD Data
Dis
tance (
m)
Time (ms)
3564.9 m/s
3555.3 m/s
0.0
0.5
1.0
1.5
2.0
2.5
3.0
3.5
4.0
4.5
5.0
5.5
6.0
-1.5 -1.0 -0.5 -0.0 0.5 1.0 1.5 2.0
MicroTrap VOD Data
Dis
tance (
m)
Time (ms)
Medicin de VOD al Examon-P en taladro acoplado al dimetro del
taladro 64mm y carguo a granel
Medicin de VOD al Examon-P en taladro desacoplado 65% sin carga
/
35% cargado y carguo a granel
-
Clculos comparativo entre ambos diseos. En resumen los trabajos
de instrumentacin aclaran el panorama incierto en lo que respecta a
voladura segn se muestra los anlisis y clculos comparativos entre
el carguo acoplado en 64mm y el carguo desacoplado en 38mm siendo
los siguientes resultados:
20
57
Decoupled Charge Coupled Charge
ENERGIA EXAMON-P MJ / Tal
931.2
3,500
Decoupled Charge Coupled Charge
VOD EXAMON-P m/s
3,766
39,530
Decoupled Charge Coupled Charge
POTENCIA EXAMON-P kW / Tal
0.8
11.7
Decoupled Charge Coupled Charge
PRESION DE TALADRO tn / cm2
Parametros Decoupled Charge Coupled Charge
Diametro carga Pulg = 1 1/2 2 1/2
Densidad a granel kg /m3 = 850 850
Longitud de carga m = 5.0 5.0
Cantidad de explosivo kg = 4.8 13.5
kg / m = 0.96 2.69
MJ / Tal = 20 57
Velocidad de detonacion m / s = 931.2 3,500
kW = 3,766 39,530
Presion de taladro Tn / cm2
0.8 11.7
Potencia
Concentracin lineal carga
Energa por taladro
-
Resultados Comparativos de la Transferencia de energa.
El anlisis y modelamiento de vibraciones a partir de los eventos
tomados en mina, comparativamente podemos observar que la
transferencia de energa ssmica al macizo rocoso remanente se ha
minimizado tal como se puede ver en el esquema 3 los niveles de
vibracin se han reducido en 70% frente a los diseos usuales.
y = 98.594x-1.348
R = 0.9448
0
5
10
15
20
25
30
35
40
45
0 2 4 6 8 10 12
VPP
mm
/sg
DE
TRANSFERENCIA DE ENERGIA TALADRO CONTROL
y = 156.87x-1.237
R = 0.8784
0
10
20
30
40
50
60
70
80
0 2 4 6 8 10 12
VPP
mm
/sg
DE
TRANSFERENCIA DE ENERGIA TALADRO PRODUCCION
y = 23.685x-0.888
R = 0.8799
0
2
4
6
8
10
12
0 2 4 6 8 10 12
VP
P m
m/s
g
DE
TRANSFERENCIA DE ENERGIA TALADRO 1 - 2
Esquema-1 Esquema-2 Esquema-3
-
Resultados Comparativos de la Transferencia de energa.
El anlisis y modelamiento de vibraciones a partir de los eventos
tomados en mina, comparativamente podemos observar que la
transferencia de energa ssmica al macizo rocoso remanente se ha
minimizado tal como se puede ver en el esquema 3 los niveles de
vibracin se han reducido en 70% frente a los diseos usuales.
MODELO DISEO 1 DISEO 2 DISEO 3
Factor de amplitud 156.87 98.59 23.68
Factor de atenuacion -1.24 -1.25 -0.89
Carga operante 13.00 12.50 5.10
Dist PPV PPV PPV
[m] [mm/s] [mm/s] [mm/s]
0.10 13228.6 8439.3 377.2
0.20 5612.3 3553.2 203.8
0.20 5612.3 3553.2 203.8
0.30 3398.7 2142.2 142.2
0.40 2381.0 1496.0 110.1
0.50 1806.7 1132.4 90.3
1.00 766.5 476.8 48.8
1.10 681.3 423.3 44.9
1.20 611.7 379.7 41.5
1.30 554.1 343.6 38.7
1.40 505.5 313.3 36.2
1.50 464.2 287.4 34.1
1.60 428.6 265.2 32.2
1.70 397.6 245.9 30.5
1.80 370.5 228.9 29.0
1.90 346.5 214.0 27.6
2.00 325.2 200.7 26.4
2.50 246.8 151.9 21.6
2.60 235.1 144.7 20.9
2.70 224.3 138.0 20.2
2.80 214.5 131.9 19.6
2.90 205.4 126.3 19.0
3.00 196.9 121.0 18.4
4.00 138.0 84.5 14.3
5.00 104.7 64.0 11.7
6.00 83.5 51.0 9.9
7.00 69.0 42.0 8.7
8.00 58.5 35.6 7.7
9.00 50.6 30.7 6.9
10.00 44.4 26.9 6.3
0.0
50.0
100.0
150.0
200.0
250.0
300.0
350.0
400.0
450.0
500.0
0.0 1.0 2.0 3.0 4.0 5.0 6.0 7.0 8.0 9.0 10.0 11.0
VP
P
MODELO DE ATENUACION EN DISEOS DIFERENTES
Diseo 1
Diseo 2
Diseo 3
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Conclusiones. Mediante la instrumentacin se demostr que el
desacoplamiento entre el dimetro de taladro 64mm y el dimetro del
explosivo cargado en tubo-PVC de 38mm se reduce notablemente la VOD
alcanzando 931.2 m/s respecto a su valor nominal 3500 m/s en
condiciones normales y carguo a granel.
La VOD es el responsable del optimo performance del explosivo;
en lneas generales el desacoplamiento de cualquier explosivo reduce
la VOD; a mayor desacoplamiento el efecto de la Velocidad de
Detonacin es inversamente proporcional.
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Conclusiones.
Mediante el estudio, anlisis y modelamiento de vibraciones se
demostr que con el diseo propuesto con un taladro por fila y carguo
desacoplado la entrega de energa se ha reducido en 85% respecto al
diseo usual.
El factor de energa considerando los diseos usuales con dos
taladros por fila est en 16.1 MJ/m3 siendo excesivo frente a los
ltimos resultados en carguo con un solo taladro llego hasta 5.7
MJ/m3.
Los resultados en dilucin fueron satisfactorios logrando un
ancho de minado aceptable desde 0.90m hasta 1.20m teniendo cajas ms
estables y menos perturbadas controlando la dilucin hasta un
15%.
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Gracias por su atencin...
