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SISTEMATIZACIN Y MODELAMIENTO PARA EL DISEO
Y EVALUACIN DE DISPAROS
Gualberto Salas - Perforacin y Voladura
Sociedad Minera Cerro Verde S.A.A.
1. INTRODUCCIN
La voladura es una de las operaciones unitarias de mayor
importancia en toda
operacin de extraccin de mineral, siendo su objetivo final
lograr un adecuado
grado de fragmentacin de la roca, haciendo mnimo el costo final
del conjunto
integral: perforacin, voladura, carguo, acarreo y chancado
primario.
El alto grado de interrelacin entre los resultados de la
voladura y el de las
otras operaciones unitarias hace evidente la imperiosa necesidad
de utilizar
todos los avances tecnolgicos disponibles, contando para ello
con personal
calificado que podr evaluar y optimizar los diseos de los
disparos.
En la actualidad, los softwares constituyen herramientas muy
valiosas, siendo
principalmente de gran apoyo en el diseo, modelamiento,
simulacin, control y
una buena administracin de las operaciones.
El diseo de un proyecto se realizar siguiendo un plan y
considerando:
- Tipo de rocas
- Propiedades de los explosivos
- Distribucin del explosivo
La ptima combinacin de estos parmetros dar como resultado lograr
una
adecuada fragmentacin del material disparado.
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En el presente trabajo se describen las tcnicas para el diseo de
las mallas de
perforacin, los programas para la simulacin de la voladura y
tambin para
medir los resultados, que permitirn realizar los ajustes
necesarios para
obtener nuestro objetivo final: mejorar nuestros resultados de
fragmentacin y
reducir el costo de operacin de minado.
2. DESCRIPCIN DEL PROCESO EN PERFORACIN
2.1 Medsystem / MineSight
Para el diseo de mallas de perforacin utilizamos el Run File
M650SV (Survey
Editor) y archivos VBM los cuales nos permiten trabajar de
manera ptima con
la informacin geolgica que se obtuvo de mapeos de campo y de
logueos
geolgicos de perforaciones diamantinas (adems se tiene la
topografa
actualizada en Coordenadas UTM y en 3D).
Proy 151
Fig. ( 1 )
En la Fig. (1) se muestra una malla triangular de 8.5 m en
mineral.
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Luego del diseo, pasamos la malla de perforacin como un Archivo
Ascii
mediante el FTP al Dispatch, para dar Inicio al trabajo de
perforacin.
2.2 Sistema de Navegacin con Dispatch
En la perforadora se instala el sistema de Navegacin Satelital
Ashtech (Gps +
Glonass). Ambos sistemas permiten mejorar el rendimiento del
posicionamiento
satelital, particularmente en zonas de taludes parados, gracias
a que cuenta
con mayor cantidad de satlites disponibles; por ello constituyen
un sistema de
medicin y navegacin altamente preciso. Trabaja con el mtodo
cinemtico en
tiempo real (RTK), obtenindose precisiones en lo horizontal
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La Fig. (2) muestra la malla de perforacin en el Dispatch.
Terminado de perforar
el proyecto, la informacin almacenada por el Dispatch retorna al
Medsystem
para el Area de Control de Calidad y Topografa, adems se
transfiere la malla
de perforacin real al QED para realizar el modelamiento y
simulacin.
3. DESCRIPCIN DEL PROCESO EN VOLADURA
3.1 Diseo y Modelamiento de Voladura QED
Es un programa completo de modelamiento de evaluacin y diseo
de
voladuras. Tiene dos funciones especiales:
- Diseo, podemos disear los diferentes proyectos de voladura
para los
diferentes tipos de terrenos donde se perforar.
- Modelamiento, permite la revisin de los probables efectos de
cambiar
algunas variables del diseo, considerando fragmentacin, vibracin
y dao.
Utilizamos el QED para el carguo de los taladros, permitindonos
hacer una
simulacin de acuerdo con el factor de carga, la dureza de la
roca y la malla de
perforacin, variando el explosivo y los accesorios de
voladura.
Fig. ( 3 )
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Aqu se muestra el carguo para las paredes lmites del
proyecto.
Despus se procede con el diseo de la malla de voladura,
brindndonos la
facilidad de ver la forma, secuencia de salida y el adecuado uso
de los
retardos.
Fig. ( 4 )
En fragmentacin se generan las curvas de distribucin
granulomtrica,
estimando de esta forma un cierto parmetro en relacin a la
granulometra
requerida.
Fig. 5
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En la Figura (5), la simulacin fue realizada variando el factor
de carga,
obtenindose la fragmentacin adecuada con el factor 0.50
kg/TM.
Estos resultados al final son comparados con el resultado real
obtenido
mediante el Split.
3.2 Vibraciones
El dao que generan las vibraciones producidas por la voladura es
motivo de
permanentes estudios, principalmente las voladuras a gran
escala, cuyos
daos requieren un mayor inters con la finalidad de preservar la
estabilidad de
los taludes.
El estudio consiste en determinar las cargas explosivas lmite a
travs de
modelos de velocidad de partcula encuadrados dentro de
velocidades crticas.
Experimentalmente se han llegado a establecer modelos o
ecuaciones
generales de comportamiento (leyes de vibracin), que representan
la
velocidad de partculas en funcin del explosivo detonado y de la
distancia de
la voladura hacia el punto de inters.
Atenuacin
La atenuacin de la vibracin en el campo cercano es muy
dependiente de las
caractersticas del diseo de sta, especialmente de la geometra,
cualidades
del explosivo (los anfos pesados generan altas velocidades de
partculas, pero
rpida atenuacin), retardos y secuencia de iniciacin (la
dispersin de losretardos genera acoplamientos de ondas).
En el campo lejano, la seal de vibracin se ver fuertemente
influenciada por
las cualidades del macizo rocoso y principalmente por el grado
de
fracturamiento. Un caso particular donde se producen rpidas
atenuaciones es
el de las zonas muy fracturadas o alteradas.
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En Cerro Verde, para medir las vibraciones utilizamos el
siguiente equipo:
Micrfono
Procesador
De Eventos
Gefono de
Su erficie
Fig. ( 6 )
En la figura, el gefono est enterrado. El monitoreo de
vibraciones para
campo lejano se realiz con el Sismgrafo MINI SEIS (Fig 6), el
cual posee un
visor frontal de operaciones simples para configurar el equipo
para ciertas
caractersticas de la voladura. Consta de un gefono de superficie
para campo
lejano de 2Hz, un micro de cermico para medir la onda area hasta
148 db.
El sismgrafo posee cuatro ventanas (radial, transversal,
vertical y onda area)
y capta eventos ssmicos cuando es superado el trigger (mnimo
nivel de
vibracin o mnimo nivel de onda area), dando inicio, para este
caso, al
monitoreo del evento durante 6 segundos. Luego, estos registros
son
procesados, disponiendo de 12 segundos entre eventos
monitoreados.
Los eventos registrados son almacenados en la memoria del equipo
y luego
son recuperados por el software White Seismograph.
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Resultado de los monitoreos
En la tabla siguiente se muestra un resumen de las voladuras
monitoreadas y
sus principales caractersticas.
Voladura/nivel Tipo de Roca Fecha Tipo secuencia Lugar de
medicin
141 Nv 2738 Granodiorita 14-12-2000 Espina de pes Santa Rosa
144 Nv 2618 Granodiorita 15-12-2000 Espina de pes Cerro
Verde
Voladura Dist.
PROM(m)
Vol-Geof
PPV
Transv
(mm/seg)
PPV
VERT.
(mm/seg)
PPV
RADIAL
(mm/seg)
VECTOR
SUMA
(mm/seg)
ONDA
AEREA
(dB)
Explosivo
Por Retardo
(Kgr)
141 128 79.248 85.344 79.248 98.7769 140 3270
144 165 130.048 99.568 111.760 132.314 143 2010
La velocidad y frecuencia de vibracin en macizos rocosos
influirn en la
respuesta que tengan las estructuras presentes en stos. Por
ejemplo, para
que ocurra un mnimo dao a las estructuras, la velocidad debe
estar entre 15 y
110 mm/seg. Sobrepasada esta ltima velocidad, ocurre un mayor
dao parafrecuencias menores a 40 Hz y entre 75 y 250 mm/seg en
frecuencias mayores
a 40Hz.
En el Qed en el anlisis de vibraciones se obtienen resultados
taladro por
taladro o por secciones.
En la Figura (7) se muestran las ondas de energa producida por
la detonacin
del explosivo y su atenuacin a medida que se aleja del lugar de
iniciacin.
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Fig. ( 7 )
Secuencia de salida
Para la captacin de imgenes de la voladura, se utiliz una cmara
de video
digital Canon (Fig. 8), la cual capta la imagen a una velocidad
de 30 fotogramas
por segundo (33 ms entre cuadros); posteriormente es editada y
vista para su
anlisis.
Fig. ( 8
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Anlisis de resultados
En los disparos 141 y 144, de acuerdo con la filmacin de la
voladura, no se
observa anormalidad en la secuencia de salida. En el disparo
141, en la
secuencia de salida se utilizaron en superficie tiempos cortos
entre taladros y
filas. La utilizacin de tiempos cortos da como resultado que el
tiempo de fondo
(1000 ms) del taladro de arranque se inicie faltando dos filas
para terminar la
secuencia de encendido del disparo.
En el disparo 144, al utilizar tiempos largos entre filas, el
primer taladro se inici
faltando 5 filas para terminar la secuencia de salida. En ambos
disparos se
corre el riesgo de corte de cordn detonante, por proyeccin de
material, lo
cual puede ocasionar tiros cortados.
Con el QED, al realizar la simulacin se puede apreciar y
analizar (Fig. 9) la
secuencia de salida, de esta manera podemos determinar si habr
traslape al
momento del disparo.
Fig. ( 9 )
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En la Fig. 10 observamos el resultado final del disparo,
notndose un buen
desplazamiento del mineral; la rotura hacia la parte posterior
fue mnima, por lo
que pudo continuarse con la perforacin sin necesidad de hacer
limpieza de
rea.
Fig. 10
Fig. ( 10 )
4. MEDICIN DE LA FRAGMENTACIN: SPLIT NET
Es un sistema automatizado en el anlisis de imgenes digitales
diseado para
el continuo monitoreo del tamao de la fragmentacin de roca
utilizando para la
toma de imgenes, cmaras digitales, que posteriormente son
procesadas y
analizadas en el computador por el programa.
En resumen, (1) permite tomar imgenes en el campo; (2)
proporciona
delineacin automtica de los fragmentos de roca en cada una de
las
imgenes; (3) permite el cambio de fragmentos delineados para
asegurar
resultados de alta calidad; (4) calcula la distribucin de tamaos
basada sobre
la informacin de los fragmentos delineados; (5) proporciona
resultados en
forma de grficas u otras tablas de acuerdo con la exportacin de
los
resultados.
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Para realizar el trabajo se requiere del siguiente equipo:
-Equipo de escalamiento (2 bolas de caucho)
-Software WS FTP PRO
-Cmara digital
La Fig (11) muestra la imagen tomada en el campo.
Fig. ( 11 )
En nuestro caso, la captura de imgenes se realiza en mineral en
forma
sistemtica y por etapas, de modo que los resultados representen
de manera
real la curva de tamaos del material disparado, teniendo en
cuenta la buena
iluminacin y que las fotos no se superpongan y abarquen el rea
de inters.
Para cada etapa es importante que la pala avance hasta cierto
tramo del
material disparado para tomar imgenes que representen la
totalidad del
material.
Tcnica
Se deben tomar imgenes con tres diferentes acercamientos (escala
amplia,
media y cercana), esto permite al software analizar partculas de
diferentes
tamaos que se combinarn con otras de diversos tamaos para
generar la
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curva completa de granulometra. Debe de existir un acercamiento
suficiente en
las imgenes de modo que los fragmentos de roca sean
distinguibles.
El objeto de escalamiento (bolas de caucho) de dimensiones
conocidas (10 de
dimetro) debe estar presente en todas las imgenes y ser
ubicado
verticalmente para establecer la escala y la pendiente al
momento del anlisis.
La figura mostrada es la imagen en anlisis por el software:
Fig. ( 12 )
El cambio aparente del tamao del objeto en la parte superior con
respecto al
inferior determina la pendiente del material.
Por cada etapa se envan las imgenes por correo electrnico a
Split
Engineering en EE.UU. (Arizona) para su respectivo anlisis.
Despus de 48
horas retornan los resultados por la misma va. La figura muestra
la curva de
resultados en porcentaje de tamaos.
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Fig. (13)
Posteriormente se hace la comparacin de curvas en porcentajes de
tamaos,
Figura (14), determinndose as la calidad del disparo.
COMPARACION GRANULOMETRICA
SPLIT NET - FAJA 1FEBRERO 2001
0
20
40
60
80
100
120
75 50 25 15 10 8 6 4 2 1.5 1 0.75 0.5 0.375 0.25 0.187
0.0787
MALLA ( Inches)
PASSING(%)
NOVIEMBRE ENERO 01 FEBRERO 01 FAJA 1
Fig. ( 14)
El objetivo del presente trabajo es mostrar el mejoramiento
continuo de los
resultados de fragmentacin de la voladura primaria en mineral,
con respecto a
la granulometra de la Faja 1 (granulometra despus de pasar por
el chancado
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primario). Con los ajustes de los parmetros de perforacin y
voladura
logramos ir mejorando la fragmentacin y pasar ms tonelaje por
chancado.
CONCLUSIONES
- El diseo de la malla de perforacin por el computador es de
gran ayuda, ya
que facilita en rapidez y en la precisin de los puntos.
- En la implementacin del sistema de navegacin, el paso ms
difcil es la
etapa de adecuacin del personal. Existe una curva de aprendizaje
que
muestra una reduccin del rendimiento de las operaciones, pero
luego,
despus de aprendido el funcionamiento del sistema, se logra
mejorar el
rendimiento.
- Se elimina el estaqueado y replanteo de la malla de perforacin
por
topografa y la eliminacin de los reportes.
- Con el QED logramos simular los resultados de fragmentacin
que
deseamos, para lo cual tenemos que cambiar las constantes de la
roca o
cambiar el tipo y cantidad de explosivo, dependiendo del rea por
disparar.
- Tambin se observa que en una ventana de 8 m y con tiempos
cortos se
obtiene que detonen 2 3 taladros al mismo tiempo, lo que nos da
la
oportunidad de poder corregir antes del disparo.
- Las vibraciones producidas por la voladura y el conocimiento
de las
propiedades geomecnicas del macizo rocoso permiten estimar
la
probabilidad de ocasionar dao en dicho macizo; ya que los altos
niveles de
vibracin daan la roca, produciendo fracturas nuevas o
extendiendo y
dilatando fracturas existentes.- De acuerdo con el anlisis de
vibraciones, no es recomendable realizar
voladuras muy grandes, puesto que los niveles de vibracin
aumentan por
el acople de las ondas ssmicas.
- Es de gran importancia establecer para cada macizo rocoso la
ecuacin de
comportamiento de las vibraciones, la que est directamente
relacionada
con las propiedades geomecnicas, tipos de explosivo,
aspectos
geomtricos, etc.
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- Al realizar la simulacin de secuencia de salida deber tenerse
presente
que la sumatoria de los tiempos en superficie no sea mayor que
el tiempo
que se ubica en el taladro de arranque, para as evitar posibles
cortes en el
disparo.
- La utilizacin del SPLIT ha permitido mejorar los resultados
de
fragmentacin.
BIBLIOGRAFA
MINTEC, Geological Modeling Workbook 1997
MODULAR MINING SYSTEMS, High Precission Drill System, USA
1998
BLASTRONICS PTY.LTD., Modelamiento de Voladuras QED, 1997
McKENZIE C. K. ,State of Art on Blasting Techniques,Chile Abril
1995
SCHERPENISSE C.,ARRIAGADA J. Control de Vibraciones en
Voladura,
Chuquicamata.
SPLIT ENGINEERING, Digital Image Analysis Systems, 1999
SAMEX S.A. , Informes internos
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