Perforación y tronadura subterránea 2009 v1
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Perforación y tronadura subterránea 2009 v1 Perforación y tronadura subterránea 2009 v1 Presentation Transcript

  • Perforación y Tronadura en labores mineras subterráneasRonald Guzmán V.Profesor IMM 2500 – Perforación y TronaduraCentro de Minería – UCEmail: rguzman@ing.puc.cl
  • Lo primero Un rayado de cancha ¿Qué es la Perforación y Tronadura ¿Porqué se realiza P&T?Por “cultura general minera”, deben saber qué es la P&TComo estudiantes se preocuparan de estudiarla y mejorarla!!!En su vida profesional, les tocará vivirla 22-04-2009
  • Qué es la Perforación y Tronadura?  En el ámbito Técnico: La transformación del recurso (roca/mineral) (se Fragmenta)  En el ámbito Productivo: La primera operación en el ciclo productivo de una mina  Como Proceso la Perforación: Cavidad donde serán alojadas las cargas explosivas y accesorios de iniciación  Como Proceso la Tronadura La liberación de energía mediante una reacción química (explosivos) que permite fragmentar la roca y desplazarla22-04-2009
  • ¿Porqué se hace la P&T?  Necesidad de hacer la primera separación del mineral Separar la paja del trigo  Necesidad de Cargarlo y Transportarlo: A buen entendedor….pocas palabras!22-04-2009
  • Teoría General de laPerforación En general podemos considerar la perforación de rocas como una combinación de las siguientes acciones: Percusión: Impactos producidos por los golpes del pistón originan ondas de choque que se transmiten a la broca a través del varillaje. Rotación: Con este movimiento se hace girar la broca para que los impactos se produzcan sobre la roca en distintas posiciones. Empuje: Para mantener en contacto la broca con la roca. Barrido: Fluido de barrido que permite extraer el detrito del fondo de la perforación22-04-2009
  • Algo Parecido a esto….. ¿Preguntas?
  • Porqué Importa la Perforación?? Por ser la primera operación dentro del ciclo de operación mina.Ciclo de operación mina básico (Cielo Abierto)Perforación Tronadura Carguío Transporte Cavidad donde serán alojadas las cargas explosivas y accesorios de iniciación ¿¿Cómo es el ciclo de operación en un Mina Subterránea???22-04-2009
  • Componentes principales de un sistema de perforación Perforadora, fuente de energía mecánica. Varillaje, medio de transmisión de dicha energía. Broca o bit, útil que ejerce sobre la roca la energía. Barrido, efectúa la limpieza y evacuación del detrito producido. 22-04-2009
  • Diferentes Clasificaciones(Según Maquinaria)Perforación manual: Equipos ligeros operados por perforistas. Utilizados en trabajos de pequeña envergadura donde principalmente por dimensiones no es posible utilizar otras máquinas o no está justificado económicamente su empleo.Perforación mecanizada: Los equipos de perforación van montados sobre unas estructuras (orugas), donde el operador controla en forma cómoda todos los parámetros de perforación.22-04-2009
  • Diferentes Clasificaciones(Según el tipo de trabajo ) Perforación de banqueo: Perforaciones verticales o inclinadas utilizadas preferentemente en proyectos a cielo abierto y minería subterránea (L.B.H.). Perforación de avance de galerías y túneles: Perforaciones preferentemente horizontales llevadas a cabo en forma manual o en forma mecanizada (jumbos).22-04-2009
  • Diferentes Clasificaciones (Según el tipo de trabajo )Perforación de producción: Término utilizado en las explotaciones mineras a trabajos de extracción de mineral (estéril). Los equipos y métodos varían según el sistema de explotación.Perforación de chimeneas: Labores verticales muy utilizadas en minería subterránea y obras civiles. Se utilizan métodos de perforación especiales, entre los cuales destacan el método Raise Boring y la jaula trepadora Alimak. 22-04-2009
  • Diferentes Clasificaciones(Según el tipo de trabajo ) Perforación con recubrimiento: Utilizado en materiales poco consolidados, en perforación de pozos de captación de aguas y perforaciones submarinas. Sostenimiento de rocas: Utilizado para la colocación de pernos de anclaje en labores subterráneas principalmente.22-04-2009
  • Diferentes Clasificaciones(Según el método mecánico deperforación) Rotopercutivos: Muy utilizados en labores subterráneas y trabajos menores en minería a cielo abierto (precorte), tanto si el martillo se sitúa en cabeza como en el fondo del barreno. Rotativos: Se subdividen en dos grupos, según la penetración se realice por trituración (triconos) o por corte (brocas especiales). El primer sistema se aplica en rocas de dureza media a alta y el segundo en rocas blandas.22-04-2009
  • Desarrollo de la perforación en minería
  • En síntesis…. Porqué se perfora?  Confinamiento al explosivo  Salida (botada) a la energía del explosivo Una vez que se perfora, se coloca el explosivo(s) y se hace la tronadura a través de una secuencia.
  • La definición: “La Tronadura tiene como propósito fundamental maximizar la energía liberada por el explosivo para fragmentar lo mejor posible una parte del macizo rocoso, mientras que por el lado contrario, el deseo es a su vez minimizar la energía del mismo hacia la otra parte del macizo rocoso (remanente) para así producir el menor daño posible”.
  • Palabras claves para entender la operación Explosivos: Combustible + oxidante Energía: Gases y onda de choque (vibraciones) que generan trabajo22-04-2009
  • Palabras claves para entender la operación Fragmentación: tamaño y distribución Daño: Minimizar la alteración en su entorno22-04-2009
  • Conociendo un poco lo que esperforación, explosivos y tronadura…. Podemos entrar en lo que se llama “tuneleria” a través de perforación y tronadura.
  • Métodos para la construcción de túnelesMinería TuneleríaPara los mineros las metas de Hacer el frente de avance del túnel tanproducción productiva son medidas rápido como sea posible.en Toneladas o m3.Extraer las toneladas a un costo más Consideraciones detalladas debajo como sea posible. requerimientos en el diseño.Minimizar la dilución del mineral. Tiempo y costos están fuertemente relacionados.Asegurar una alta utilización de los La utilización de los equipos es unaequipos. prioridad secundaria.Cumplir con las regulaciones de Cumplir con las regulaciones deseguridad y medio ambiente. seguridad y medio ambiente.
  • Tipos de túneles (secciones)
  • CICLO MINERO PARA LA CONSTRUCCIÓN DE UN TÚNEL
  • La sección depende de: Diámetro de perf. (mm) Sección (m2) Tipo de perforación 27 - 40 < 10 Manual 35 - 45 10 - 30 Mecanizada 1 brazo 38 - 51 > 30 Mecanizada 2 brazos
  • ¿Cómo se hace un túnel?
  • Primero: Distinguir las zonas en un túnelpara perforar y cargar los tiros Zona 0: Rainura Zona 1: Zapateras Zona 2: Cajas o 3 3 contorno 5 5 Zona 3: Coronas o contorno Zona 4: Auxiliares 4 0 4 2 Zona 5: Auxiliares 2 1 1Así se conoce en Chile en el mundo minero
  • Segundo: Perforar los tiros de acuerdo aun diseño de disparo (RAINURA) Esa línea tiene un nombre….GRADIENTE GRADIENTE
  • Tercero: Preocuparse de la rainura Rainura (cuele): Conjunto de tiros cargados y huecos (maricón), que permiten en su profundidad, crear la cara libre necesaria para que el resto de los tiros puedan ir saliendo (secuencia de disparo) 3 3 5 5 2 0 2 4 4 1 1 Si la rainura sale bien…..tiene la mitad de la pega bien hecha!
  • Identificando la rainura Tiros huecos: Maricon (pueden ser 1 o más) Se diseñan tiros con carga de acuerdo a cuadrantes (IMM 2500) La rainura se puede perforar ya sea con tiros “paralelos” o en “V” (depende de cómo se quiera quede la botada o marina.. (términos mineros)
  • Rainura en V….bien en la conceptual, malen la operacional.
  • Rainura en tiros paralelos
  • Problema de la V cut! (operacional)
  • Una vez diseñada la rainura, se procede adeterminar el resto del disparoImportante: Esto es una propuesta inicial. Ud debe ir viendo como se comporta sutronadura, en las condiciones de “cerro” (geomecánicas, agua, turnos, etc).
  • Usted debe y puede (ojala quiera)considerar lo siguiente..como ejemplo
  • Segunda parte: Una vez perforado….hay quecolocar los explosivos y definir una secuencia deencendido
  • Factores que influyen en la selección delexplosivos Variables controlables Diámetro de perforación Altura de perforación Pasadura Inclinación de la perforación Altura del taco Material del taco Burden Espaciamiento Tamaño de la tronadura Dirección de la tronadura Sistema de iniciación Número de caras libres El mensaje Tipo de explosivo Método de carguío es…… Agua Otros. Variables No controlables Geología Propiedades geomecánicas Frecuencia de fracturas Orientación de estructuras Condiciones de Agua Otros.
  • De acuerdo a las condiciones del “cerro” yvariables de operación…..decido Tipo de explosivo que funciona en forma segura, ambientalmente factible y económicamente convenienteDINAMITAS ANFO EMULSIONES CORDON DETONADOR DETONANTE
  • Una vez seleccionado, se realiza el siguiente procedimiento Se lleva a la “frente” los explosivos y accesorios. Se realiza la carga de explosivos de acuerdo al diseño, considerando  Cebo  Carga de columna  Taco  Amarre y secuencia de encendido
  • Así ud. puede amarrarlo
  • Se debe “lorear” la mina antes, durante ydespués del disparo o quemada Loro Vivo: Toda persona con LOROS: conocimientos de las operaciones de la Mina y que por orden directa del encargado de la operación con explosivos, tiene la responsabilidad de impedir el ingreso de personas o equipos a un sector amagado. Loro Metálico: Es todo letrero de prohibición combinado con sÍmbolo NO PASAR, mediante la leyenda “PELIGRO NO PASAR DISPARO” u otra NO PASAR relativa al peligro que DISPARO resguarda, impide el paso a un sector amagado.
  • Se realiza la tronadura de acuerdo a unprocedimiento
  • Y se analiza (visual y computacionalmente)
  • Y se mandan el “carril”
  • No olvidarse del ciclo…..(donde estamos)
  • Ejemplo: PROYECTOLOS PELAMBRESExcavación de Túnel Largo
  • PROYECTO MINERO LOS PELAMBRES Túnel N° 1 : 5.815 m con pendiente de 9,2%  Túnel N°2 : 5.090 m con pendiente de 10,8%  Túnel N°3 : 545 m con pendiente de 11,0%  3 Ventanas : 913 m con pendiente variable• Mayor longitud excavada: 3.670 m con pendiente de + 9,2%
  • PROYECTO MINERO LOS PELAMBRESANTECEDENTES• Explotación de yacimiento mediante un rajo abierto• Extracción y beneficio de mineral con capacidad de 85.000 TPD.• Provisiones de espacio para llegar a futuro a 120.000 TPD. Túnel para traspaso de mineral desde mina a planta
  • PROYECTO MINERO LOS PELAMBRESDIAGRAMAS DE PERFORACIÓNDiám. de Perforación : 45 mmBarrenos Huecos : 102 mmSalida Espiral, Avance > 95% Barrenos : 4,0 m Barrenos : 2,0 m a 2,6 m Roca Tipo I a II Roca Tipo IV a V (*) (*) Clasificación según Barton
  • EQUIPOS PRINCIPALES Frente 3.677 m• Perforación (1) : Boomer 282-38 con 1 x BMHT 1312• Cargadora (1) : Shaeff - ITC 312 (*)• Transporte (5) : Wagner MT -426• Ventiladores(3) : Tipo Axial 2 x 90 KW(*) ST 6C en túneles cortos COMBINACION DE TRANSPORTE PARA MANTENER CICLO DE MARINA• Nichos de maniobra cada500 mts• Tramo : 0,0 a 1.500 mts : 2 x MT-426• Tramo : 1.500 a 2000 mts : 3 x MT-426• Tramo : 2.000 a 2.860 mts : 4 x MT-426• Tramo : 2.860 a 3.670 mts : 5 x MT-426
  • CICLO Y AVANCE PROMEDIO• Perforación, traslado y marcado de frente : 122 min• Carguío de explosivos y tronadura : 40 min• Ventilación : 45 min• Extracción de marina : 130 min• Fortificación : 115 min• DURACION TOTAL DEL CICLO : 452 min (7,53 horas)• Días útiles por mes, promedio : 26• Horas útiles por día : 20• Ciclos por día, promedio : 2,65• Avance por día, promedio : 9,42 m• AVANCE PROMEDIO : 245 m/mes• TIEMPO DE EXCAVACION : 15 meses•
  • RESULTADOS DE FRENTE MAS LARGA (3.670 m)• Avance promedio : 245,0 m por mes• Tiempo de excavación : 15,0 meses - Roca Tipo I : 6% - Roca Tipo II : 19% - Roca Tipo III : 29% - Roca Tipo IV : 18% - Roca Tipo V : 28%
  • Nuevas tendencias para la construcción detúneles en minería y la minería en si.Pasado:• Roca Secundaria • Baja mecanización - Granulometría Fina • Intensivo en mano de obra - Baja Dureza• Ley relativamente altaPresente:• Inicio de la explotación de • Mecanización la roca Primaria • Automatización - Problemas de Estabilidad • Creciente tamaño equipos - Mineral más Grueso• Disminución de la Ley Futuro: • Roca Primaria - Alta Dureza Nuevos Conceptos de - Granulometría Gruesa Explotación • Baja Ley • Minas Profundas • Duplicación y triplicación Producción
  • Minería continua (construcción de túnelessin perforación y tronadura (TBM)
  • ¿Porqué? Minería Convencional Continua • Tasa Extracción: 0,5 t/m2-día 3-4 t/m2-día • Productividad: 50 t/h-día 200 t/h-día • Costo Operación: 3,5 US$/Ton 2,0 - 2,2 US$/Ton • Producción: 200.000 t/day 400.000 t/day
  • En túneles significa incorporar TBM
  • Se debe ir mas rápido, en roca máscompetente (túnel de 9 x 9 m @ 10 km)
  • La regla del dedo gordo. Tunnel length [m] > 1,5 Tunnel dia [m] X (Strength [Pa])^ 1/3 If the equation is satisfied TBM will be an option for the excavationLength 8,000 m, Dia 4 m, UCS strength Length 2,000 m, Dia 8 m, UCS strength150 MPa 120 MPa8000/(4x(150,000,000)^1/3)=3,5 2,000/(8x(120,000,000)^1/3)=0,5
  • TENDENCIAS EN MINERÍA SUBTERRÁNEAPasado:• Roca Secundaria • Baja mecanización - Granulometría Fina • Intensivo en mano de obra - Baja Dureza• Ley relativamente altaPresente:• Inicio de la explotación de • Mecanización la roca Primaria - Problemas de Estabilidad • Automatización - Mineral más Grueso • Creciente tamaño equipos• Disminución de la Ley Futuro: • Roca Primaria - Alta Dureza - Granulometría Gruesa Nuevos Conceptos de • Baja Ley Explotación • Minas Profundas • Duplicación y triplicación Producción
  • Minería continua….algo así: Preacondicionamiento Macizo Rocoso Manejo de Materiales Continuo y Automático Mineral Preacondicionado Alimentadores Transportador Explosivos Continuos en cada Industriales Punto de Extracción Sin-finFracturamiento y/o y DetonaciónHidráulico Precisa
  • Cómo se realiza el trabajo con TBM?
  • Comentarios Si bien hoy esta ampliamente usado los métodos de P&T para avances y producción. La intención de no usar explosivos está. En la minería se instalo el concepto de Minería profunda, desarrollo rápido y minería continua. Si no se imponen estas tendencias, no será posible realizar minería subterránea a gran escala (cobre), de manera rentable.
  • En resumen: Todo lo que vimos no sirve de nada, ya que la minería que viene será otraGracias!