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INGENIERIA MINA

Ingeniería básica Proyecto: Título Evaluación Sumativa 3

NOMBRES INTEGRANTES: Angelo Araneda Mauricio Fernández Nicole Nerhue Juan Salgado CARRERA: Ingeniería en Minas ASIGNATURA: Taller minero 1 Sección: 431 PROFESOR: Alberto montenegro FECHA: 01/07/2020

● Índice Introducción. ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ●

Carta Gantt con las actividades principales en Excel. Elección equipos de perforación. velocidad de penetración y velocidad media de perforación. caudal de agua y/o aire necesario para el barrido de detritus. Selección brocas, tipo insertos, adaptador, varillaje y accesorios de perforación. Selección proveedores y tipos de explosivos. Determinación de equipos y recursos asociados al proceso de carguío y manipulación de explosivos. Diseñar diagrama de disparo en galería subterránea. factor de carga másico y volumétrico, amarre y retardos. Presentar diagrama de tronadura con herramienta autocad u otro medio. Generar protocolo de seguridad para operación de equipos de perforación según legislación vigente. Definición costos relacionados a los procesos de perforación. Definición pauta de mantención asociado a los equipos de perforación utilizados en el proyecto y de los componentes principales del equipo. Definición plan de adquisiciones de equipos de perforación según el plan de producción o desarrollo de galerías. Conclusión.

● Introducción En este trabajo daremos a conocer un proyecto minero en un yacimiento subterráneo basado en el proyecto túnel El Amanecer, el cual consiste en construir mediante drilling and blasting un túnel de 4.5x4.5 metros con las siguientes características de la roca: Textura granular media, tamaño de granados 0.1mm, 80% de cuarzo. Es una sección que no presenta presencia de agua. En base a todos estos datos mencionados presentaremos una carta Gantt con la duración del proyecto y estimación de recursos, también veremos cuál es el equipo de perforación más adecuado para los trabajos a realizar, veremos cómo se calcula la velocidad de perforación, el caudal de agua y aire. Lo más importante para el diseño de un proyecto minero en minería subterránea es el diseño de la malla de perforación ya que debe estar hecha de tal manera que existan los menos errores posibles para no generar gastos innecesarios en una sobre perforación, para asi asegurar un diseño efectivo. El diseño del diagrama de disparo será presentado en Autocad. También abordaremos el área de explosivos donde seremos capaces de analizar y escoger que tipos de explosivos son los más adecuados para la tronadura. Por otra parte, generamos todos los protocolos necesarios para la operación de equipos de perforación, para la seguridad en la manipulación de explosivos, definiremos la pauta de mantención para los principales equipos y un plan de adquisiciones. Por último, haremos un análisis relacionado a los procesos de perforación para poder calcular mano de obra, combustible, energía eléctrica, mantención y abastecimiento.

3 Objetivos ●

Elaborar una carta Gantt con las actividades principales en Excel,

●

Seleccionar y dimensionar equipos de perforación

●

Calcular velocidad de penetración y velocidad media de perforación

●

Calcular el caudal de agua y/o aire necesario para el barrido de detritus,

●

Seleccionar brocas, tipo insertos, adaptador, varillaje

●

Seleccionar proveedores y tipos de explosivos

●

Determinar los equipos y recursos asociados al proceso de carguío de explosivos y su manipulación.

●

Diseñar malla de perforación en banco o diagrama de disparo en galerías

●

Definir el factor de carga másico y volumétrico, amarre y retardos de la tronadura del banco o tronadura galería.

●

Presentar malla de perforación o diagrama de tronadura

●

Generar protocolo de seguridad para operación de equipos de perforación

●

Generar protocolo de seguridad para la manipulación de explosivo

●

Definir costos relacionados a los procesos de perforación

●

Definir pauta de mantención asociado a los equipos de perforación

●

Define plan de adquisiciones de equipos de perforación

● Desarrollo 4.1

Elaborar una carta Gantt con las actividades principales en Excel, clase a clase, duración del proyecto y estimación de recursos.

4.2

Seleccionar y dimensionar equipos de perforación: proveedor, modelo, diámetro de perforación, RPM, fuerza de avance, etc. Mencionar metodologías y criterios utilizados para su selección.

Boomer 282 ( Atlas Copco ) Un equipo de perforación frontal para minería y excavación de túneles controlado hidráulicamente. Funcionamiento fácil y seguro. Robusto equipo de perforación frontal. Costes operativos bajos. El diseño robusto permite un rápido posicionamiento, una alta velocidad de penetración, barrenos rectos, mayor durabilidad y menor coste de varillaje. El Boomer 282 es un equipo de perforación frontal controlado hidráulicamente para minería y excavación de túneles con dos brazos, adaptables a diferentes tamaños de galería. Este equipo está diseñado para un rendimiento fiable y eficiente en secciones transversales subterráneas de tamaño mediano. El robusto diseño permite un rápido posicionamiento, una alta velocidad de penetración, barrenos rectos, una extraordinaria durabilidad y menor coste de varillaje. Todo ello contribuye a una mayor productividad, un menor coste operativo y un mantenimiento y diagnóstico de averías más sencillos con el Boomer 282.

El Boomer 282 está equipado con una perforadora de roca serie COP 1800 HD +, presentada por alta eficiencia, alta tasa de penetración y excelente economía de acero de perforación con sistema de doble amortiguación. Con sus ajustes de carrera ajustables en taladro de roca y cabezal frontal “Heavy Duty” (HD), puede manejar varias condiciones de terreno e incluso las más duras condiciones y operaciones. La serie "+" ha recomendado los intervalos de servicio aumentaron en un 50%, lo que brinda una mayor utilización de la máquina y menores costos de funcionamiento.

4.3

Calcular velocidad de penetración y velocidad media de perforación. Describir metodologías y criterios para su cálculo

La velocidad de penetración se calcula con la siguiente ecuación: Vp = 240*η*Potp / π*D2*Ee

(m/min)

Dónde: Vp: Velocidad penetración (m/min) N: Eficiencia de la perforación (Varía entre 0,6 a 0,8. Valor más alto para máquina nueva) Potp: Potencia percusión de la perforadora (Watt o Nm/s)

Para obtener la Ee se utiliza la siguiente tabla:

Tipo Roca

CRS

Ee (Kg m / cm3)

Ee (106 N m / m3)

Arenisca

0,45

15,3

150

. Y teniendo en cuenta que nuestro tipo de roca es la arenisca se utiliza 150*10 6. Entonces según lo señalado anteriormente sacamos la velocidad de penetración. Datos: n = 0.8 (equipo nuevo) Portp = 16Kw que pasado a Nm/seg = 16.000 Nm/seg. D = 0.045 Calculo de velocidad de penetración: 240 * 0.8 *16.000 / π * 0.045² * 150 *10˄6 3.072 / 954258,7685 = 3.22 Vp = 3.2 m/min.

Velocidad media. VM = 2 x V P0.65 m VM = 2 x ( 3.2 ¿0.65 h m VM = 4,26 . h

4.4

Calcular el caudal de agua y/o aire necesario para el barrido de detritus, de acuerdo, a los antecedentes del proyecto. Describe metodologías y criterios para su cálculo.

Para comenzar se debe tener en cuenta que durante la perforación subterránea, se debe controlar los niveles de polvo en el ambiente, para así controlar y mantener un ambiente seguro para los trabajadores de la faena. El tipo de roca que nos piden remover es arenisca, la cual es una roca sedimentaria dura. Por lo tanto para dicha perforación de galería debe usarse una maquinaria jumbo Atlas Copco de dos brazos, para ser más específicos el boomer 282 la cual posee una bomba de refuerzo de agua accionada electrónicamente, la cual posee un caudal de 13,5 bar lo que equivale a 100 litros por minutos y que posee una presión de 2 bar. Además, esta máquina posee un sistema de aire en

la cual tiene un compresor de tornillo de accionamiento eléctrico Atlas copco LE7 con una capacidad máxima de 7 bar equivalente a 12,5 litros por segundo. -

-

Fórmula a utilizar: ●

Velocidad del barrido: Va=9,55 ×

●

Caudal del aire: Qa=

αr × dp❑0.6❑❑❑ α r +1

Va×( D❑2−d ❑2 ) 1.27

Desarrollo:

g cm❑3 Va=9.55 × × 0,1❑0.6 ● g 2,5 +1 cm❑3 2,5

Va=1,73

●

m s

1,73 Qa=

m ×(0.045 m❑2−0.038 m❑2 ) s s ×60 1.27 min

Qa=0.047

m❑3 min

4.5 Seleccionar brocas, tipo insertos, adaptador, varillaje y accesorios de perforación, de acuerdo, a las características del macizo rocoso. Broca: debido al alto contenido de cuarzo, la broca a utilizar es un bits, la razón para utilizar este tipo de broca es debido a su alta capacidad de romper la roca.

Barra: con el diámetro establecido la barra debe ser hexagonal, para que logre resistir los altos impactos hacia la roca.

4.6 Seleccionar proveedores y tipos de explosivos (características: densidad, presión de detonación, energía, resistencia al agua, etc.) según los antecedentes del proyecto asignado. Mencionar los análisis respectivos para su selección.

Anfos

Potencia

Densidad

Velocidad de detonación (m/s)

sensibilidad

Resistencia al agua

baja y/o media potencia

densidad baja a media (0.6 - 1.2)

baja a media VOD, (2900 - 4680). a mayor densidad aumenta.

menor sensibilidad requiere un iniciador. A mayor densidad pierde sensibilidad.

Nula resistencia al agua.

Emulsiones

alta potencia

alta densidad (1 - 1.32)

Alta VOD 5000 - 6000.

menor sensibilidad, resistente variaciones de T°, choques y roces. requiere iniciador.

excelente, una cubierta de aceite constituye una protección al nitrato.

Dinamitas

Alta potencia, dependiendo del porcentaje de nitroglicerina y aditivos.

Densidad media alta (1.18 - 1.33) dependiendo del porcentaje de nitroglicerina y aditivos.

muy alta VOD (2260 - 5200), dependiendo del porcentaje de nitroglicerina y aditivos.

Menor sensibilidad es estable.

Buena a mala resistencia al agua (4 - 12 hrs). dependiendo del porcentaje de nitroglicerina y aditivos.

4.7

Determinar los equipos y recursos asociados al proceso de carguío de explosivos y su manipulación. Para este proyecto no se consideran equipos asociados al proceso de carguío y manipulación de explosivo. desde luego igual se usarán operadores para realizar la carga de explosivos en los barrenos. esto depende se los costos, ya que se consideró preferible contar con máquinas que sostengan al operador cuando este realiza la tarea, en vez de una cargadora motorizada que que es mucho más cara en cuanto a la mantención del equipo.

4.8

Diseñar malla de perforación en banco o diagrama de disparo en galerías (burden, espaciamiento, taco, etc.). Explicar metodologías utilizadas para su definición.

Lo primero es empezar calculando las dimensiones de la rainura (barrenos paralelos de 4 secciones) a Través de la siguiente tabla:

B1 = 1.5 * 0.078m = 0.12m

E1 = √ ❑* 0.12 = 0.17m

B2 = √ ❑ * 0.12m = 0.17m

E2 = √ ❑ * (0.17m +

B3 = 1.5* 0.17m * √ ❑= 0.36m

E3 = √ ❑ * (0.36m +

0.36 m ) = 0.76m 2

B4 = 1.5 * 0.36m * √ ❑ = 0.76m

E4 = √ ❑ * (0.76m +

0.76 m ) = 1.61m 2

Para la cantidad de cuadrantes es la Altura galería - ( 4.5m - (

0.17 m ) = 0.36m 2

E4 + gradiente galería) 2

1.61m + 2.25m) = 1.45m. 2

● calcular burden, espaciamiento, número ( zapatera, caja, corona) Zapatera. burden: 0.9 * √ ❑ burden = 1.25m

1.10∗1.01 = 1.2456m 0.4∗1.45∗1

Espaciamiento: E/B = 1 Ez = 1 x 1.25m Ez = 1.25m. Número: Nz = (

4.5 m−0.4 ¿+ 2 = 5.28 1.25 m

Nz = 6.

Cajas. burden: 0.9 * √ ❑

0.29∗1.13 = 0.67m 0.4∗1.2∗1.25

burden: 0.67m Espaciamiento: E/B = 1.25 Ec = 1.25 x 0.67m Ec = 0.84m. Número: Nc =

4.5 m−0.4 = 4.88 0.84 m

Nc = 5 x 2 Nc 10. Coronas. Se ocupa el mismo espaciamiento que en las cajas, los resultados son iguales. Burden: 0.67m. Espaciamiento coronas: 0.84m. Números de coronas: 5.

Auxiliares. Número de barrenos = √ ❑ Número total de barrenos = 45.

Números de auxiliares = 45-37 Número de auxiliares = 8.

4.9

Definir el factor de carga másico y volumétrico, amarre y retardos de la tronadura del banco o tronadura galería.

4.10 Presentar malla de perforación o diagrama de tronadura con herramienta Autocad u otro medio. Malla de perforación 4.5 * 4.5m.

Esta imagen representa la Rainura

4.11 Generar protocolo de seguridad para operación de equipos de perforación según legislación vigente. Mencionar las actividades del operador, en el proceso de perforación, traslado del equipo, abastecimiento de agua y combustible y cambio de brocas o barras. 1.

Antes de comenzar la perforación se debe ventilar, regar, desatar, limpiar y reforzar el lugar de la la labor.

2.

Se deberá revisar el frente de la labor para ver si hay tiros quedados o cortados , en el caso de haya quedado tiro se deberá despejar la labor y retirar los tiros, por ningún motivo se podrá perfora en el caso que haya algún tiro quedado o cortado.

3.

Habrá que Asegurarse que los elementos de soporte de las galerías : postes, sombreros, tirantes, blocks, anillados con madera, entablado, enrejado, pernos de roca, malla, hormigón, entre otros, no estén removidos por un disparo anterior, si lo estuviesen, deberán ser asegurados antes de realizar cualquier otra labor.

4. Durante el proceso de perforación, el perforista y su ayudante deberán constantemente la existencia de rocas sueltas para eliminarlas.

de verificar

5. Al perforar los taladros que delimitan la excavación techo y hastiales deben hacerlo en forma paralela a la gradiente de la galería, subnivel, chimenea, cámara y otras labores similares usando una menor cantidad de carga explosiva para evitar sobre roturas en el contorno final.

6.

En la perforación de chimeneas de más de veinte metros (20 m) de longitud deberá hacerse utilizando dos compartimentos independientes: uno para el tránsito del personal y otro para el echadero. Se exceptúan las chimeneas preparadas con medios mecánicos. Para casos de chimeneas desarrolladas en “H” el procedimiento debe hacerse comunicándose a subniveles cada veinte metros (20 m). Por parte del operador es sumamente importante que antes de iniciar la perforación realice el siguiente chequeo.

●

● ● ●

El operador deberá revisar luces, frenos, neumáticos, niveles de combustible, aceite del motor diesel, aceite hidráulico (bombas y compresor), refrigerante del motor diésel, aceite de lubricación y aceite de transmisión Revisar el estado del compresor, plumas, mangueras y perforadoras. Revisar el estado del sistema eléctrico del equipo y su conexión a la red. Chequear los elementos de apoyo con los que se debe contar: acuñador, pedestales, pala punta de huevo, manguera de goma de alta presión, bolsas para tapar las zapateras, bit escariador, loro "Equipo Trabajando", bitácora, cucha.

4.12 Generar protocolo de seguridad para la manipulación de explosivos (o sistema de iniciación). Mencionar las actividades respecto a la mensura, primado, carguío, tapado de pozos amarre, almacenamiento, transporte y requisitos del manipulador de explosivos o sistema de iniciación. La tronadura involucra uso de explosivos, por lo que la persona encargada de manipular estos productos deberá necesariamente tener una licencia vigente como manipulador de explosivos otorgado por la autoridad fiscalizadora además, tendrá que tener en cuenta los siguientes puntos

protocolo de manipulación de explosivos -El personal encargado de manipular este producto deberá contar con licencia de manipulador de explosivos vigente. -La zona de carguío de explosivos deberá aislar el área, solo deberá estar personal involucrado a la manipulación de explosivos -No podrá haber dos personas en el desempeñando la misma función de mando en la misma función de línea de mando -Determinar el tipo de explosivos por pozo, la cantidad de carga por tiró, el sistema de iniciadores y secuencia de salida de disparo se efectuará solo siguiendo las instrucciones específicas de jefe de tronadura y perforación. -Solo el supervisor a cargo de la tronadura autoriza la conexión de guías compuesta para realiza del disparo

protocolo de almacenamiento de explosivos El almacenamiento del explosivo será en un lugar determinado con normas de seguridad y reglamentarias este debe estar autorizado por la autoridad competente. -

Polvorines de superficie

-

Polvorines subterráneos

-

Polvorines enterrados

-

Polvorines móviles. ●

La mantención del polvorín deberá permanecer libre de materiales combustibles en un radio no inferior a 50 metros

●

Evitar desparramar explosivo en polvorín.

●

Todo envase desocupado deberá sacarse de inmediato del polvorín.

●

El polvorín permanecerá cercado de manera que impida el paso de vehículos y personas y/o animales.

●

No ingresar elementos como agentes inflamadores, ni con elementos metálicos que puedan generar chispas.

●

No almacenar primas o ANFO con detonadores. Ni explosivos en mal estado.

●

Mantener el polvorín ordenado y bien distribuido (cantidad, calidad, potencia, tipo y tamaño)

●

Las cajas o sacos deben indicar la fecha de recepción

●

En el polvorín debe encontrarse un libro de control.

●

El polvorín deberá ser inspeccionado periódicamente por el responsable de la faena.

● Los polvorines deberán poseer buena ventilación.

protocolo de traslado de explosivos al frente de trabajo ●

El transporte debe estar en óptimas condiciones mecánicas y eléctricas, con la Carrocería firmemente unida al chasis y su interior recubierto con goma o madera.

●

En caso contrario se usará cajones de madera confeccionados especiales para estos fines, previamente autorizados por el servicio.

●

El camino en que se utilizará el vehículo cargado con explosivo será siempre el más corto y de menor tráfico.

●

La velocidad máxima no deberá exceder los 50 km/hr, evitando golpes y sacudidas.

●

Quedará estrictamente prohibido transportar personal en el vehículo junto con los explosivos.

●

Solo se debe trasladar explosivos en la cantidad necesaria a usar en la tronadura. En general, no debe transportarse más de 25 kilos por persona.

●

El transporte de explosivo debe hacerse en cajas diseñadas para dicho fin.

●

Recorrer el camino con dirección a la zona de carguío.

●

Revisar papeles con todas las firmas correspondientes y personal que va a efectuar dicha labor.

protocolo carguío explosivos ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ● ●

No trasladar explosivos junto con los detonantes. No fumar. Verificar que no haya ningún impedimento para la carga de explosivos. Verificar humedad de los barrenos. Debe ingresar toda la carga en los barrenos. Limitar el sector con loros y letreros. Respetar a los loros vivos y/o letreros. Antes del primado revisar cada iniciador y el accesorio antes y durante la prima. No preparar la prima en el polvorín o en otro lugar que no sea la zona de carguío. Antes de cargar conocer la profundidad del pozo. Asegurar el accesorio y verificar la tensión del accesorio una vez cargado. Tapar tiro con tapones de tierra. Dejar la válvula de aire abierta para lograr una buena ventilación después de la detonación.

4.13 Definir costos relacionados a los procesos de perforación: mano de obra, combustible o energía eléctrica, aceros de perforación, mantención y depreciación de equipos. en el proceso de perforación es importante tener en cuenta los costos que esta produce en el caso de la construcción del túnel “el amanecer”los costos del proceso de perforación serian los siguientes: costo de jumbo 282 sería de 250.000.000$ aproximadamente si este se compra nuevo como lo planeado en este informe

“costos mano de obra perforación” mano de obra

cantidad

us/hora (p/p)

us/mes (p/p)

us/proyecto p/p

us totales proyecto

perforista

4

21,04

3.787,2

102.254,4

409.017,6

supervisor

4

28,70

5.166,67

139.500,09

558.000,36

“costos repuestos perforadora”

Repuestos perforación

Vida útil cantidad por metros/perforad proyecto os

costo unitarios(us)

costos total (us)

bit 43mm

350

322

300

96.600

barra de perforación

1.500

75

550

41.250

adaptadores de culatas

3.000

38

250

9.500

4.14

Definir pauta de mantención asociado a los equipos de perforación utilizados en el proyecto y de los componentes principales del equipo: motor, sistema eléctrico, sistema de aire del compresor, lubricación en general, niveles de aceite y agua.

4.15

Define plan de adquisiciones de equipos de perforación según el plan de producción o desarrollo de galerías, considerando rendimiento y vida útil de los equipos.

● Conclusiones En este proyecto podemos concluir que para diseñar un proyecto minero existen muchas variables, las cuales debemos tener en cuenta y que cualquier error puede generar gastos extras y un mal diseño de tronadura. Lo principal es seleccionar el equipo de perforación adecuado, para eso hay que tener en cuenta siempre las características de la roca. También se realizaron cálculos

necesarios para sacar velocidad de perforación, caudal, aire, explosivos, etc. Los cuales son de suma importancia para llegar a una correcta tronadura. Las variables son identificadas a través de estudios. El factor a utilizar desencadenara de los cálculos y estudios para su proceso. Y por último los costos en los procesos de perforación y todos los protocolos sirven para tener un orden y así evitar que la producción se pare sin antes ser programada.

● Webgrafía

https://www.epiroc.com/es-es/products/drill-rigs/face-drill-rigs/boomer-282 https://upcommons.upc.edu/bitstream/handle/2099.1/8568/01.pdf? sequence=2&isAllowed=y https://www.directindustry.es/prod/epiroc/product-59040-1053363.html