• Author / Uploaded
• Omar Solis

Citation preview

Universidad de Santiago de Chile Facultad de Ingeniería Departamento de Ingeniería en Minas Laboratorio de Servicios Generales Mina

PROYECTO FINAL

“Servicios generales de Minas”

Asignatura: Servicios generales Mina Profesor: Dr. Juan Pablo Hurtado Ayudante: Elizabeth Pizarro Paulina Orellana Integrantes: Alexander González Omar Solís

Santiago, 07 de noviembre del 2017

RESUMEN EJECUTIVO

ÍNDICE DE CONTENIDOS INTRODUCCIÓN ................................................................................................................................... 5 OBJETIVOS ........................................................................................................................................... 6 Objetivo general: ............................................................................................................................. 6 Objetivos específicos: ...................................................................................................................... 6 ALCANCES Y LIMITACIONES................................................................................................................. 7 ETAPA DE PLANIFICACIÓN ................................................................................................................... 8 Método de Explotación ................................................................................................................... 8 Equipos utilizado ............................................................................................................................. 9 ETAPA DE DESARROLLO .................................................................................................................... 13 Rampa de acceso:.......................................................................................................................... 13 Estocadas rampa: .......................................................................................................................... 14 Nivel de transporte ....................................................................................................................... 14 ETAPA DE PREPARACIÓN................................................................................................................... 15 Galerías de traspaso ...................................................................................................................... 15 ETAPA DE PRODUCCIÓN.................................................................................................................... 16 Drenaje y abastecimiento de Agua ............................................................................................... 16 Aire comprimido............................................................................................................................ 18 Electricidad .................................................................................................................................... 19 Labores de producción .................................................................................................................. 21 ANÁLISIS DE RESULTADOS................................................................................................................. 22 CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES ............................................................................................ 24 BIBLIOGRAFÍA .................................................................................................................................... 25 ANEXOS ............................................................................................................................................. 26 Vistas isométricas del modelo del yacimiento minero en 3D ....................................................... 26 Dimensionamiento de una unidad de explotación ....................................................................... 28 Malla de disparo ............................................................................................................................ 31 Calculo Ciclos de avance ............................................................................................................... 36 Calculo Punto de operación de las bombas “Drenaje y abastecimiento”..................................... 39 Cálculos rendimiento del compresor “Aire comprimido” ............................................................. 40 Cálculos potencia consumida “Electricidad” ................................................................................. 41 Ilustraciones .................................................................................................................................. 43

ÍNDICE DE TABLAS TABLA 1: CARACTERÍSTICAS DEL YACIMIENTO ................................................................................................................ 7 TABLA 2: RANKING ELECCIÓN MÉTODOS DE EXPLOTACIÓN SEGÚN NICHOLAS ....................................................................... 8 TABLA 3: EQUIPO DE PERFORACIÓN BOOMER M1 STANDART COP1838; FUENTE WWW.ATLASCOPCO.COM ........................... 9 TABLA 4: EQUIPO DE CARGUÍO CAT R1600H; FUENTE WWW.CATCHILE.COM................................................................. 10 TABLA 5: EQUIPO DE CARGADOR DE EXPLOSIVOS JET ANOL; FUENTE WWW.ATLASCOPCO.COM ............................................ 11 TABLA 6: EQUIPO DE TRANSPORTE SUBTERRÁNEO CAT AD30; FUENTE WWW.CATCHILE.COM............................................ 11 TABLA 7: EQUIPO DE TRANSPORTE A LA FAENA MITSUBISHI L200 KATANA; FUENTE WWW.MITSUBISHIMOTORS.COM ............ 11 TABLA 8: EQUIPOS PARA FORTIFICACIÓN; FUENTE WWW.ATLASCOPCO.COM..................................................................... 12 TABLA 9: EQUIPO DE ACUÑADOR XYQM-200; FUENTE WWW.ATLASCOPCO.COM ............................................................ 12 TABLA 10: EQUIPO DE ABASTECIMIENTO DE AIRE COMPRIMIDO XYQM-200; FUENTE WWW.ATLASCOPCO.COM ..................... 12 TABLA 11: PRINCIPALES FACTORES PARA DETERMINAR DÍAS DE PRODUCCIÓN DE RAMPA DE ACCESO; FUENTE PROPIA ............... 13 TABLA 12: PRINCIPALES FACTORES PARA DETERMINAR DÍAS DE PRODUCCIÓN ESTOCADAS; FUENTE PROPIA ............................. 14 TABLA 13: PRINCIPALES FACTORES PARA DETERMINAR DÍAS DE PRODUCCIÓN NIVEL DE TRANSPORTE; FUENTE PROPIA............... 14 TABLA 14: PRINCIPALES FACTORES PARA DETERMINAR DÍAS DE PRODUCCIÓN GALERÍA DE TRASPASO; FUENTE PROPIA............... 15 TABLA 15: CAUDAL DIARIO DE INFILTRACIÓN Y EQUIPOS ................................................................................................ 16 TABLA 16: FACTORES DE OPERACIÓN Y RENDIMIENTO COMPRESOR XATS-160 ................................................................. 18 TABLA 17: CARACTERÍSTICAS PILARES ROOM AND PILLAR ............................................................................................. 21 TABLA 18: PRINCIPALES FACTORES PARA DETERMINAR DÍAS DE PRODUCCIÓN GALERÍA DE TRASPASO; FUENTE PROPIA............... 21 TABLA 19: RESUMEN CANTIDAD DE BARREROS UTILIZADOS EN LA EXPLOTACIÓN DE UNA LABOR ............................................ 35 TABLA 20: VALORES PARA CÁLCULOS DE PUNTO DE OPERACIÓN DE UNA BOMBA ................................................................ 39

ÍNDICE DE ILUSTRACIONES ILUSTRACIÓN 1: VISTA ISOMÉTRICA DEL MODELO DEL YACIMIENTO MINERO EN AUTO CAD 3D; FUENTE: ELABORACIÓN PROPIA. 26 ILUSTRACIÓN 2: VISTA ISOMÉTRICA DEL MODELO DEL YACIMIENTO MINERO EN AUTO CAD 3D; FUENTE: ELABORACIÓN PROPIA. 26 ILUSTRACIÓN 3: VISTA ROTACIÓN EN RAMPA DE ACCESO EN AUTO CAD 3D; FUENTE: ELABORACIÓN PROPIA. ........................ 26 ILUSTRACIÓN 4: VISTA EN PERFIL - FRONTAL DEL CUERPO MINERALIZADO EN AUTO CAD 3D; FUENTE: ELABORACIÓN PROPIA. ... 27 ILUSTRACIÓN 5 VISTA EN PERFIL – SUPERIOR DEL CUERPO MINERALIZADO EN AUTO CAD 3D; FUENTE: ELABORACIÓN PROPIA. . 27 ILUSTRACIÓN 6: DISEÑO CON DISTRIBUCIÓN DE BARRENOS SEGÚN SECCIÓN ...................................................................... 35 ILUSTRACIÓN 7: CAMIÓN DE TRANSPORTE SUBTERRÁNEO CAT AD-30; FUENTE WWW.CAT.COM......................................... 43 ILUSTRACIÓN 8: EQUIPO LHD PARA CARGAR MATERIAL MODELO CAT R-1600H; FUENTE WWW.CAT.COM .......................... 43 ILUSTRACIÓN 9: EQUIPO DE PERFORACIÓN BOOMER M1STANDART COP1838; FUENTE WWW.ATLASCOPCO.COM ................ 43 ILUSTRACIÓN 10: EQUIPO ACUÑADOR XYQM – 200; FUENTE WWW.JIANXISITON.COM .................................................... 44 ILUSTRACIÓN 11EQUIPO BULONADOR PARA FORTIFICACION BOLTEC SERIE A- 215; FUENTE WWW.ATLASCOPCO.COM............. 44 ILUSTRACIÓN 12; CAMIONETA DE TRANSPORTE DE PERSONAL MITSUBISHI KATANA L-200; FUENTE WWW.MITSUBISHI.COM .... 44 ILUSTRACIÓN 13EQUIPO CARGADOR DE EXPLOSIVO JET – ANOL C-150; FUENTE WWW.ELASTOMERO.COM ........................... 45 ILUSTRACIÓN 14: COMPRESOR TRANSPORTABLE ATLAS COPCO XATS-160; FUENTE WWW.ATLASCOPCO.COM ....................... 45 ILUSTRACIÓN 15MARTILLO NEUMÁTICO TEX 12 PE/ PER; FUENTE WWW.TEX.COM......................................................... 45 ILUSTRACIÓN 16; PRINCIPALES CARACTERÍSTICAS BOMBAS CENTRIFUGA CP-200 Y CP-13; FUENTE; WWW.PEDROLLO.CL ........ 46 ILUSTRACIÓN 17: PUNTO DE OPERACIÓN BOMBAS CENTRIFUGA CP-200 Y CP-13; FUENTE; WWW.PEDROLLO.CL .................... 46 ILUSTRACIÓN 18: PUNTO DE OPERACIÓN BOMBAS DE ACHIQUE WEDA-40;FUENTE WWW.ATLASCOPCO.COM ...................... 47 ILUSTRACIÓN 19: PRINCIPALES CARACTERÍSTICAS BOMBAS DE ACHIQUE WEDA-40;FUENTE WWW.ATLASCOPCO.COM............ 47

INTRODUCCIÓN Un yacimiento geológico es cualquier concentración estadísticamente anormal de uno o más elementos químicos o especies mineralógicas presente en la corteza terrestre, si en dicho yacimiento se puede obtener un beneficio económico se denomina yacimiento minero. Para lograr la extracción de la mena y obtener el beneficio buscado se requiere de una serie de extensas etapas como: Prospección, exploración, evaluación, desarrollo, construcción, producción y cierre. En resumen, primero extraen el mineral a la superficie luego es procesado y comercializado a los principales mercados de interés considerando las condiciones más favorables para el modelo del negocio diseñado. En nuestro país, dadas las condiciones geográficas de los principales yacimientos geológicos y yacimientos mineros en operación, en todas las faenas se necesita fundamentalmente los servicios Generales de Mina, siendo esencial el abastecimiento en la mina de electricidad, agua y aire comprimido , los cuales constituyen un reto, ya que bajo variables de minería subterránea es fundamental garantizar una correcta entrega de estos insumos primordiales para abastecer los principales equipos de trabajo y la mantención mecánico - eléctrica de los equipos utilizados. A continuación se estudia parte de la etapa de evaluación técnico económica por medio de la selección del método de explotación, reservas y equipos necesarios para explotar un yacimiento minero con características geológicas definidas suponiendo finalizadas las etapas previas de prospección y exploración, centrándose en las etapas de desarrollo y producción diseñando las labores mineras necesarias para extraer y procesar el mineral respetando las condiciones de seguridad impuestas por el estado chileno, terminando con las instalaciones y equipos para el aire comprimido, electricidad y drenaje de aguas utilizadas e infiltración.

OBJETIVOS

OBJETIVO GENERAL: 

Diseñar un proyecto considerando los servicios generales de Mina necesarios en las etapas de desarrollo, preparación y producción para la explotación del yacimiento.

OBJETIVOS ESPECÍFICOS:        

Seleccionar un método de explotación en base a las características y propiedades del cuerpo a explotar Planificar la etapa de preparación y desarrollo considerando accesos, galerías, niveles y equipos involucrados en cada etapa. Determinar equipos e implementaciones necesarias para el movimiento de aguas en la mina, tanto drenaje como abastecimiento Se asumen libre o baja presencia de elementos químicos que provocan aguas duras o corrosivas en los estanques de acumulación siendo necesario solo una decantación física. Estimar si es necesario un sistema de aire comprimido o compresores para abastecer equipos en operación. Calcular la potencia y consumo eléctrico necesario para el funcionamiento de los equipos fijos y de apoyo utilizados. Realizar etapas considerando obtener el mayor beneficio posible y operar bajo condiciones optimas Dimensionar y seleccionar los equipos a utilizar en las etapas de preparación, desarrollo y producción. Se escogerán equipos para poder llevar a cabo perforación, carga de explosivos, carguío y transporte, bombas, compresores etc.

ALCANCES Y LIMITACIONES   

El método de explotación es determinado a través del método de Nicholas No se conoce los minerales a explotar ni sus respectivas leyes. La calidad del macizo rocoso es buena – muy buena, con un cuerpo tabular con inclinación 𝑡𝑜𝑛

      

de 21° y un mineral de densidad de 2,7 [ 𝑚3 ] con un esponjamiento de 40% Las galerías de transporte tienen una sección de 4 x 4 metros La malla de disparo es determinada por el manual de perforación y voladura de rocas” López Jimeno y el ejemplo aplicado del manual de perforación de Enaex. En la etapa de Producción se consideran los servicios generales de Electricidad, Drenaje y aire comprimido solamente. Se determinan 2 turnos de trabajo rotativos de 7x7 días, con 12 horas de trabajo por turno y 10 horas efectivas por turno. No se estima el beneficio económico al explotar el yacimiento, ya que no se cuenta con información de costos de inversión y operación Se utilizarán pernos de fortificación en la galería de transporte y rampa de acceso. Las características del yacimiento fueron designadas previamente

Tabla 1: Características del yacimiento

N° unidades 6 Duración explotación [Meses] 38

Corrida [m] 45 Tasa de producción [ton/mes] 15846

Potencia [m] 14 Longitud horizontal al cuerpo [m] 826

Altura [m] 59 Longitud vertical al cuerpo [m] 125

Altitud entrada [msnm] 4191 Tasa de infiltración [l/min] 73

ETAPA DE PLANIFICACIÓN MÉTODO DE EXPLOTACIÓN Los estudios realizados indican que es un cuerpo con tabular con una disposición inclinada de 21°, el acceso está ubicado en la cota 4191 [msnm], desde este punto el cuerpo está a 125 [m] de profundidad y 826 [m] de distancia horizontal, para acceder al cuerpo se debe diseñar una rama de acceso y las galerías correspondientes. Las dimensiones del cuerpo mineralizado son altura es de 59 [m], potencia de 14[m] y corrida de 45 [m] por unidad. Se tienen 6 unidades de explotación en total, distribuidas en forma paralela. Con las características antes mencionadas y una calidad en el macizo rocoso Muy buena se ingresan los parámetros de entrada según el método de Nicholas asignado puntaje a las respectivas columnas de clasificación. A partir de lo cual se obtuvo un ranking con los métodos de explotación mejor categorizados para el tipo de cuerpo mineral estudiado, obteniendo: Tabla 2: Ranking elección métodos de explotación según Nicholas

Método de explotación Rajo Abierto Room and pillar Cut and fill Stoping Sublevel Stoping Sublevel Caving Schrinkage stoping Block Caving Longwall minning

Puntaje total 30,41 27,3 25,73 25,3 22,33 19,72 16,22 15,25

Ranking 1 2 3 4 5 6 7 8

Respecto a la tabla N°2 se descarta la primera opción, ya que, por el método de rajo se necesita extraer una gran columna de estéril que yace sobre el cuerpo de interés, por ende, por su forma de manto y disposición inclinada se opta por Room and Pillar, descartando por el costo cut and fill al no tener información sobre las leyes del mineral. Para este método se realizan tres etapas para explotar el cuerpo, estas son de Desarrollo, Preparación y Producción. En donde se debe construir una rampa de acceso, un nivel de transporte y planificar la producción. Room and Pillar es un método que consiste en explotar el cuerpo dejando pilares que soportaran principalmente el techo sobre la galería que se está explotando y el de las futuras labores, la recuperación de los pilares puede ser parcial o total, en caso de que la recuperación sea total esta va acompañada de un hundimiento del techo controlado que puede realizarse junto con la explotación o al final de la vida del yacimiento. En el caso de cuerpos con una altura mayor a 10 [m] es recomendable explotar por subniveles y al finalizar la explotación de una labor de producción esta se rellena con estéril.

EQUIPOS UTILIZADO Los equipos descritos a continuación fueron determinados para cada etapa de trabajo en base a sus respectivos factores de operación. Los equipos de carguío y transporte se desplazan en galerías de 4 x 4 [m], en donde se consideran 0.5 [m] de distancia hasta las cajas como factor de seguridad y en el techo de la galería 1 [m] para ductos o mangas de ventilación. La calidad del macizo rocoso es buena a muy buena, con un cuerpo tabular con inclinación de 21° y 𝑡𝑜𝑛

un mineral de densidad de 2,7 [ 𝑚3 ] con un esponjamiento de 40%. El avance efectivo de perforación es de 3,7 [m], con una malla de disparo de 2 tiros vacíos y 34 tiros cagados con Anfo. En total existen 6 unidades las cuales son explotadas por etapas con una tasa de producción de 𝑡𝑜𝑛

𝑙

15846 [𝑚𝑒𝑠], además el cuerpo está expuesto a una infiltración de 73 [𝑚𝑖𝑛]

 Equipo de perforación: Se utiliza de una perforadora horizontal Boomer M1 Standart COP1838 para rampa y nivel de transporte, también una perforadora de producción Simba E7 Standart, para la realización de piques y fortificación en la etapa de desarrollo y preparación. Para canales o pequeñas perforaciones se dispone de un martillo neumático. Tabla 3: Equipo de perforación Boomer M1 Standart COP1838; Fuente www.atlascopco.com

Especificaciones Boomer M1 Standart COP1838 Brazos 2 Largo [m] 8,467 Alto [m] 3,043 Ancho [m] 2 Largo máximo de perforación [m] 5,4864 Velocidad de perforación [m/h] 25 Potencia del motor [m/h] 83 Voltaje [v] 380-1000 Diámetro mínimo de perforación 38 capacidad a presión 2-15[bar] 200 compresor Atlas Copco GA5 si

Tabla 4: Equipo de perforación Simba Atlas Copco S7; Fuente www.atlascopco.com

Especificaciones Simba Copco - S7 Largo [m] Alto [m] Ancho [m] largo máximo de perforación [m] Diámetro perforación (mm) Potencia del motor [Kw] Voltaje [v] Velocidad de rotación [m/h] Capacidad a presión: 2-15 bar [l/min] compresor Atlas Copco GA5 Consumo de agua [l/min] compresor Atlas Copco GA5

9.9 2.8 – 3.5 2,1 51 51-165 118 400-1000 35 250 Incluye 50 si

Tabla 5: Equipo de perforación de bajo perfil TEX 12 PE/PER; Fuente www.atlascopco.com

Martillo neumático TEX 12 PE/PER Tipo de martillo Vibro-reduced Versión de martillo silenced Peso 12 kg Longitud 590 mm Consumo de aire 20 l/s

 Equipos de Carguío: Se trabajará con x cargadores para transportar las toneladas de estéril y mineral al nivel de transporte, se usarán x en las etapas de desarrollo y preparación y x en la etapa de producción. Tabla 4: Equipo de carguío CAT R1600H; Fuente www.CATchile.com

LHD CAT R1600H Capacidad [ton] Capacidad [𝑚3 ] Largo con pala [m] Altura equipo – altura máxima pala [m] Ancho [m] Velocidad media pendiente 0 [km/h] Velocidad media pendiente 10% [km/h] Capacidad del tanque de combustible [l] Potencia Nominal [kw] Angulo de articulación (°) Tiempo por pase [s] compresor

4.2 – 5.9 10.7 2.4 - 3.6 2.4 10 8.5 415 1800 42.5 15 Si

 Equipo de carga de explosivos: En la etapa de producción se utilizara Anfo a granel al momento de tronar los barrenos en la frente serán cargados utilizando un equipo Jet Anol.

Tabla 5: Equipo de cargador de explosivos Jet Anol; Fuente www.atlascopco.com

Cargador de Anfo Tipo Capacidad [l] Operación Uso Alimentación [Psi] Conexiones Transporte Fabricación 

Jet – anol 150 Manual Cargador de barrenos en la frente Aire entre 90-150 Chicago de 1’ Bastidor portátil de fierro con 3 ruedas de aro 10’ Acero inoxidable 3 [mm]

Equipos de transporte: Se trabajará con 2 camiones para remover tanto el estéril como el mineral desde el nivel de transporte por la rampa hasta la salida y 2 camionetas para el transporte del personal hasta la frente de explotación.

Tabla 6: Equipo de transporte subterráneo CAT AD30; Fuente www.CATchile.com

Camión subterráneo CAT AD30 Capacidad [ton] Largo [m] Altura [m] Ancho [m] Velocidad media horizontal cargado [km/h] Velocidad media horizontal vacío [km/h] Velocidad media pendiente cargado 10% [km/h] Velocidad media pendiente vacío -10% [km/h] Capacidad del tanque de combustible [l] Potencia Nominal [rpm] Angulo de articulación (°) Tiempo ciclo [s]

30 10.15 2.6 2.69 15 20 8 12 500 1800 42.5 21.7

Tabla 7: Equipo de transporte a la faena Mitsubishi L200 Katana; Fuente www.MitsubishiMotors.com

Camioneta Mitsubishi L200 Katana Combustible [l] 75 Potencia [cv/rpm] 154-3500 Velocidad de rotación [rpm] 0-240 Dimensiones [m] 5,3 x 1,8 x 1,8

 Fortificación: Equipo encargado de instalar pernos para fortificación, es una bulonadora totalmente mecanizada para longitudes de bulón de 1,5 a 2,5 [m] y alturas de techo de hasta 8,5 [m]. Tabla 8: Equipos para fortificación; Fuente www.atlascopco.com

Boltec serie A - 215 Ancho, sin estante de bulones 1930 mm Altura estándar 2300 mm Voltaje 380-1000 V Presión del sistema, máx 150 - 230 bar Potencia instalada total 66kW Capacidad del almacén 6 pernos Consumo de agua 80 l/min a 7 bar Incuye Compresor Si Sistema de control directo (DCS) posicionamiento, perforación y bulonado  Acuñador: Equipo utilizado después de tronar la frente para prevenir el posterior desprendimiento de rocas desde el techo o cajas Tabla 9: Equipo de acuñador XYQM-200; Fuente www.atlascopco.com

Acuñador XYQM-200 Largo [m] Altura [m] Ancho [m] Frecuencia de percusión [BPM] Angulo de giro máximo Radio de giro [m] Velocidad [km/s] Voltaje [v] Presión del sistema, máx. Consumo de agua

8.4 2.2 1.6 450 -1100 40° 2.7 -5.2 0 – 19 24 V 127 bar 120 l/min a 7 bar

 Compresor: Equipo utilizado para abastecer de aire comprimido al equipo Jet Anol y a los equipos que lo requieran en la frente de trabajo Tabla 10: Equipo de abastecimiento de aire comprimido XYQM-200; Fuente www.atlascopco.com

Compresor transportable Atlas Copco XATS 160 Presión suministrada [PSI] 100 – 200 Presión de trabajo efectiva normal [Bar] 7 -14 Aire suministrado [m3/l] 7 -22

ETAPA DE DESARROLLO Esta etapa consiste en la construcción de los accesos al cuerpo mineralizado contemplando una rampa de acceso con estocadas y un nivel de transporte. El desarrollo de esta etapa contempla un periodo de 12 meses aproximadamente, en donde se utilizan los siguientes equipos y orden de desarrollo

       

Perforadora frontal: 1 Cargador de Explosivos: 1 Pala de carguío: 1 Camión de carguío: 2 Acuñadora: 1 Fortificadora: 1 Compresor: 1 Bomba de achique: 2

RAMPA DE ACCESO: Permite el acceso al cuerpo mineralizado de equipos y personal para desarrollar la producción, contempla un diseño en zig - zag y una pendiente de diseño máxima de 10%. Tabla 11: Principales factores para determinar días de producción de rampa de acceso; Fuente Propia

Turnos Horas efectivas por turno Horas efectivas por día Tiempo Ciclo Rampa [hr] Días trabajados por mes Distancia rampa sin estocadas (m) N.º Ciclos / día Total de ciclos/ rampa Días para realizar rampa Días para realizar estocadas Días total para rampa con estocadas

2 10 20 9,203 30 1287,7 2,0 347,0 174,0 23,0 197,0

ESTOCADAS RAMPA: La principal función es permitir el tránsito de equipos en ambas direcciones de transito. Tabla 12: Principales factores para determinar días de producción estocadas; Fuente Propia

Nº estocada Distancia Estocada [m] Distancia total Estocadas [m] Total de ciclos /estocada Días para realizar estocadas

17,0 10,0 170,0 46,0 23,0

NIVEL DE TRANSPORTE Esta labor se desarrolla en el contorno del cuerpo mineralizado permitiendo que los LHD carguen el material tronado sobre los camiones sin entorpecer la producción y así llevar el material al punto de acopio. Tabla 13: Principales factores para determinar días de producción nivel de transporte; Fuente Propia

Nivel de Turnos Horas efectivas por turno Horas efectivas por día Días de trabajo por mes Tiempo Ciclo NT [hr] Ciclos de avance diario Total de ciclos Días total para realizar NT Distancia NT sin estocadas (m) N.º Estocada Metros Estocada Metro total Estocada Total de ciclos /estocada Días para realizar estocadas Días total para rampa Completa

2 10 20 30 9,573 2,00 248,0 124,0 605,9 8,0 10,0 80,0 22,0 11 135

ETAPA DE PREPARACIÓN Esta etapa consta de la construcción de galerías desde el nivel de transporte hasta el cuerpo mineralizado para comenzar la explotación de las frentes de trabajo. Los equipos por utilizar son:        

Perforadora frontal: 1 Cargador de Explosivos: 1 Pala de carguío: 1 Camión de carguío: 2 Acuñadora: 1 Fortificadora: 1 Compresor: 1 Bomba de achique: 2

GALERÍAS DE TRASPASO Tabla 14: Principales factores para determinar días de producción galería de traspaso; Fuente Propia

Nivel de Turnos Transporte Horas efectivas por turno Horas efectivas por día Distancia galería [m] Tiempo Ciclo NT [hr] Días de trabajo por mes Ciclos de avance diario Total de ciclos Días total para realizar NT N° de galerías Días total para galerías de traspaso

2 10 20 150 7,6 30 2,0 46,0 20 6 120

ETAPA DE PRODUCCIÓN Una vez terminada las etapas de Desarrollo y Preparación, se comienza finalmente la etapa de Producción donde el cuerpo mineralizado puede ser explotado, pero dicha etapa se encuentra imposibilitada en su ejecución sin los servicios básicos para los trabajadores y equipos a utilizar, por ende, primero se debe planificar, evaluar e instalar los servicios de abastecimiento y drenaje de agua, aire comprimido y Electricidad,

DRENAJE Y ABASTECIMIENTO DE AGUA En condiciones de operación La faena se encuentra expuesta al agua infiltrada por el macizo rocoso y el agua utilizada por los equipo operando en la frente, es por esto que se diseñó un sistema de drenaje al interior de las labores. El caudal Requerido y aportado por los equipos en operación durante el día es el siguiente: Tabla 15: Caudal diario de infiltración y equipos 𝑙

Equipo

Caudal [𝑚𝑖𝑛]

Horas de aporte

Infiltración Boomer M1 Boltec A- 215 Martillo neumático Acuñador

73 66 80 10 100

24 8.9 1,5 2 0.8

Aporte de agua durante el día [l] 405120 35244 7200 120 4800

Drenaje: Los equipos en la faena no estarán funcionando todos al mismo tiempo por lo que su aporte de agua no será constante, en cambio existe un caudal promedio de infiltración sobre el macizo rocoso de 𝑙

𝑙

73 [𝑚𝑖𝑛], en base a esto se considera un caudal máximo de aporte de 130 [𝑚𝑖𝑛] en las labores en operación, esta infiltración con apoyo de una configuración de pendientes en el piso de las galerías es cursada hasta un estanque de acumulación ubicado a un costado del nivel de transporte , el agua será acumulada en un estanque de tratamiento de agua industrial por medio físico con una capacidad de 90 [𝑚3 ] y dimensiones de 9 x 5 x 2 [m], los sólidos inmersos en el agua decantarán por efectos de la gravedad quedando una fase de aguas claras, desde este punto el agua será bombeado al exterior impulsado por bombas centrifugas y tuberías hasta el exterior de la mina. En el exterior se construirá una piscina de almacenamiento con fines de prevención y re-utilización del recurso hídrico, con la cual se podrá suministrar el agua en la etapa de producción por un máximo de 2 días en el caso de necesitarlo, su capacidad de almacenamiento será de 190 [𝑚3 ] y dimensiones de 2 x 8 x 8 [m].

Para mover el agua hacia el exterior se necesita remontar 130 [m.c.a] considerando las perdidas lineales y por singularidad en una sección a lo largo de 1300 [m] por lo que se dispondrá de 2 estaciones de bombeo conectadas en serie ubicadas cada 650 [m]. La bomba a utilizar será la bomba centrifuga marca Pedrollo modelo CP-200 con un diámetro de 3 pulgadas, cada una de estas bombas trabajara a un 38% de rendimiento, Cabe destacar que las bombas centrifugas no trabajaran continuamente el día completo, sino que funcionaran turno por medio acumulando el agua en la piscina, esto se realiza con el fin de tener tiempo de mantenimiento para las estaciones de bombeo. Para cada estación se realizará una piscina donde estará la bomba centrifuga en aguas claras, se considerará un caudal acumulado por 25 minutos lo que aproximadamente son 3 [𝑚3 ] , sin embargo, el equipo abarca 1 [𝑚3 ], por lo tanto, las dimensiones serán 1 metro de profundidad, 4 metro de largo y 1 metro de ancho. 𝑙

Para drenar la frente de trabajo se utilizarán 2 bomba de achique para un caudal de 1,1 [𝑠], se usará la bomba WEDA - 40. Esta bomba se utilizará en las frentes de avance, antes de la instalación definitiva de cada estación de bombeo definitiva.

Abastecimiento: Entre los equipos en operación, el que requiere mayor suministro de agua es el Boomer con un 𝑙

caudal de 66 [𝑚𝑖𝑛] esto se considera como máximo caudal debido a que los equipos no operan al mismo tiempo, esta agua se proveerá a través de una red de tuberías conectadas a unas bombas operando en la piscina ubicada en el acceso principal del nivel de transporte, se utilizará una bomba CP 132 con un 55% de rendimiento. Como se mencionó anteriormente el agua será tratada con sumideros de decantación para limpiar el agua proveniente de la infiltración y así poder suministrarla directamente a los equipos en operación que lo requieran. Para el drenaje y abastecimiento de aguas las tuberías utilizadas tienen una longitud máxima de 3 [m] uniéndola mediante coplas, los cálculos de pérdidas totales se hacen en base a una tubería de pvc con diámetro de 3”, con pérdidas singularidad por: Válvulas de mariposa a la salida de cada bomba, válvulas anti retorno por cada bomba, codos ubicados en la rampa y Uniones universales o coplas, utilizando una viscosidad dinámica del agua a una temperatura de 20 [°C]. Las bombas no operan continuamente permitiendo una adecuada mantención para prevenir daños y optimizar su funcionamiento, también las bombas fueron escogidas sobredimensionando su capacidad previniendo ante una posible falla de alguna bomba.

AIRE COMPRIMIDO En la etapa de evaluación sobre el servicio de Aire comprimido se determinó que no es necesario la instalación de redes de aire comprimido, si no que se utilizara un compresor externo portátil de Atlas Copco que permita su uso en las diversas labores y el abastecimiento de aire comprimido. Los principales equipos incluyen su propio compresor para abastecer su operación, por ende, el compresor solo requiere abastecer los equipos cargadores de explosivo y el martillo neumático. Teniendo entonces el uso de un equipo Jet-Anol y un martillo neumático de 1.02 m³/min y 2.04 𝑚3

[𝑚𝑖𝑛] respectivamente, por tanto, el caudal a suministrar será la suma de ambos, lo que resultará 3.06 [

𝑚3 ]o 𝑚𝑖𝑛

183,6 [

𝑚3 ] ℎ

Presión de trabajo para cada uno de los equipos Según la ficha técnica de ambos equipos (tanto el Jet-Anol como el martillo neumático) su presión de trabajo es de 7 bar. Presión del compresor de servicio En este proceso, se debe calcular la presión a la cual se desea trabajar para establecer el buen funcionamiento del compresor y su rendimiento, para esto tenemos que tener presentes los posibles caudales de fuga que se pueden presentar en el sistema. Si se desea calcular el rendimiento del compresor se debe calcular el valor de volumen de trabajo y el valor del volumen normalizado, este último se refiere al volumen hipotético con el que se estaría trabajando en el caso de que se estuviese a nivel del mar, es decir, a presión de 1 bar. Rendimiento Tabla 16: factores de operación y rendimiento compresor XATS-160

Rendimiento compresor Altitud de operación [m.s.n.m] 4066 Presión punto de operación [bar] 0.603 Volumen de fuga [m3] 0.108 3 Caudal de fuga [m /s] 6 x 10-5 Rendimiento [%] 60%

ELECTRICIDAD Para poder diseñar el diagrama eléctrico se debe contemplar una estación general de alta tensión que entregara energía a un Switch house que se ubicara en el exterior de la mina, este posee tensión media. Finalmente, la energía de media tensión debe pasar a media-baja, por lo que se distribuirán sub estaciones móviles y Porwer Center para poder llevar la energía a los equipos ubicados dentro de la mina. Se ubicaran 3 Switch House dentro de la mina, 2 en la rampa (En la entrada y otro a 640 m), ademas de 1 en el nivel de transporte, este se ubicara en el nivel de transporte para suministrar energía a la bomba encargada de mover el agua hacia el exterior ubicada en la piscina. Dentro de la rampa se ubicarán 3 Power Center, uno para cada estación de bombeo cada 650 [m] y uno en la entrada de la mina, para poder suministrar de la energía al desarrollar la rampa. Los Power Center tendrán un voltaje de 400 Volts, debido a que este voltaje es el requerido para los distintos equipos a utilizar. El cableado a utilizar será el siguiente: Tabla 16: Características Cableado Electricidad

Cable RV-K FPC Largo del Cable [km] Resistencia Eléctrica [ohm/km] Diámetro [mm] Capacidad [mm^2]

7,575 0,129 13,51 150

Para la primera etapa de desarrollo de rampa se utilizaran los siguientes equipos: Tabla 17: Características Eléctricas de Equipos en Rampa y Nivel de Transporte

Preparación Rampa y Nivel de Transporte Equipos Cantidad Potencia (kW) Voltaje (V) L. de Cable (m) Boomer M1 COP 2238HD 1 83 380 - 1000 110 Boltec Serie A 215 1 66 380 - 1000 50 Compresor Atlas Copco XATS 160 1 60 300 - 500 150 Bomba centrifuga CP 200 2 2,2 230 - 400 20 Bomba centrifuga CP 132 1 0,55 230 - 400 20 Bomba de achique WEDA 40 2 3,4 230 - 500 20   

Potencia total en la preparación de rampa y nivel de transporte: 220,750 [kW] Intensidad total en la preparación de rampa y nivel de transporte: 318,625 [A] Caída de Tensión en preparación de rampa y nivel de transporte: 311,332 [Volts]

Para la etapa de producción el equipo Simba es agregado por lo que los equipos que se utilizarán para esta etapa serán los siguientes:

Tabla 18: Características Eléctricas de Equipos en Nivel de Producción

Preparación Nivel de Producción Equipos Cantidad Potencia (kW) Voltaje (V) L. de Cable (m) Boomer M1 COP 2238HD 1 83 380 - 1000 110 Boltec Serie A 215 1 66 380 - 1000 50 Compresor Atlas Copco XATS 160 1 60 300 - 500 150 Bomba centrifuga CP 200 2 2,2 230 - 400 20 Bomba centrifuga CP 132 1 0,55 230 - 400 20 Bomba de achique WEDA 40 2 3,4 230 - 500 20 Simba S7 1 118 400-1000 165   

Potencia total en la etapa de nivel de producción: 338,750 [kW] Intensidad total en la etapa de nivel de producción: 488,944 [A] Caída de Tensión en etapa de nivel de producción: 477,752 [Volts]

Debido a que el largo del cable de los equipos es limitado se utilizaran 2 subestaciones móviles las cuales abastecerán a los equipos de energía eléctrica.

LABORES DE PRODUCCIÓN Esta etapa se lleva a cabo una vez finalizadas las instalaciones para abastecer los servicios generales en el yacimiento. La producción se realizará por realce rellenando los sectores explotados con estéril proveniente de la construcción de rampas y labores, esta variación se realiza dada la potencia del cuerpo, en donde el relleno permite formar una loza de trabajo a medida que se avanza en la explotación sin someter los pilares a un colapso por esfuerzos. Se trabajará paralelamente en la explotación y relleno del cuerpo con los respectivos equipos a utilizar, estos son:       

Perforadora frontal: 1 Cargador de Explosivos: 1 Pala de carguío: 2 Camión de carguío: 3 Acuñadora: 1 Compresor: 1 Bomba de achique: 2 Tabla 17: Características pilares Room And Pillar

Pilares Pilares cuadrados [m] N.º Pilares Ancho explotación N.º Pilares Largo explotación N.º Pilares Totales Distancia entre calles Toneladas/Pilares Toneladas dejando Pilares Área de Producción [m2] Metros que avanzar por nivel Metros a avanzar 3 niveles

3,5x3,5 6 33 198 8 91683,9 510470,1 13536 1692 5076

Tabla 18: Principales factores para determinar días de producción galería de traspaso; Fuente Propia

Ciclos de Producción Nivel de Turnos Transporte

2

Horas efectivas por día

20

Tiempo Ciclo Producción [hr]

8,3

Días de trabajo por mes

30

Ciclos de avance diario

2,0

Total de ciclos

1366

Días para explotar yacimiento

342

ANÁLISIS DE RESULTADOS La primera decisión que se llevó a cabo para la planificación de la mina a evaluar, fue el método de explotación a utilizar para el macizo entregado. Donde mediante el método de Nicholas y la información entregada de las variables de geometría de yacimiento, potencia, inclinación, profundidad, leyes, resistencia de la roca y algunos parámetros de las estructuras presentes indicaron el mejor método de explotación. La profundidad del yacimiento descarto en primera instancia el método de rajo abierto. Por lo que la mejor opción resulto ser Room and Pillar. Posteriormente se diseñó la rampa de acceso, donde se buscó obtener la trayectoria con menor distancia, hasta llegar al cuerpo mineralizado, de esta forma se evitan gastos innecesarios al desarrollar la rampa. El dimensionamiento de la las galerías se definió en base a los equipos utilizados comúnmente en minería subterránea, además del conocimiento previo de galerías de minería subterránea. Al igual que en el caso anterior la elección de los turnos se definió en base a los horarios utilizados comúnmente en minería, los números de ciclo de avance por día corresponden a 2, lo cual también es acorde a la minería a gran escala (al trabajar en 1 frente). El tiempo de construcción de la rampa será de 197 días, aproximadamente 6,5 meses. Este valor resulta importante de obtener debido a que el tiempo de desarrollo de la rampa no contempla beneficio alguno, por lo que al realizar una planificación detallada de costos, estos días se tomaran en cuenta para la realización de un flujo de caja. El nivel de transporte fue diseño principalmente para permitir un flujo libre de los camiones al trasladar las toneladas de mineral. La pendiente de 10% utilizada tanto en la rampa como en una parte del nivel de transporte permitirá el movimiento de los equipos sin problemas. Aunque para obtener información más detallada, se definieron distintas velocidades para los camiones, dependiendo de si estos, están cargados, vacíos, viajan en subida o en bajada. El tiempo para el desarrollo del nivel de transporte será de 135 días, incluyendo sus estocadas. Al igual que para los días contemplados en la elaboración de la rampa, los días para el desarrollo del nivel de transporte también aportaran información importante a la hora de desarrollar un flujo de caja detallado, debido a que es después de la construcción de este, cuando se podrá empezar a extraer mineral con su valor asociado. El drenaje y abastecimiento de agua será un parámetro importante a evaluar debido a que gran cantidad de los procesos mineros utilizan este recurso para lograr su funcionamiento. El agua al ser un recurso escaso actualmente adquiere un valor de mayor trascendencia. El diseño del estanque con capacidad de 90 metros cúbicos ubicado un costado del nivel de trasporte y el uso de bombas centrifugas y tuberías permitirán el transporte de agua hacia el exterior. La disposición de 2 estaciones de bombeo conectadas en serie permitirá remontar los 130 [m.c.a], para drenar el frente de trabajo se utilizaran 2 bombas de achique. Las pérdidas totales se realizan en base a una tubería de pvc de diámetro 3”, donde se consideran válvulas de mariposa a la salida de cada bomba, además de válvulas anti retorno por cada bomba, codos dispuestos en las rampas debido a los giros producidos en esta y las uniones universales. Finalmente la elección de la bombas fueron escogidas

sobredimensionando su capacidad, de esta forma se evita la detención de las laboras en caso de una posible falla de bomba. Para el trabajo de aire comprimido se tiene que la mayor parte de los equipos posee un compresor propio, por lo que solo se evaluó la adquisición de un compresor con las características suficientes para satisfacer a los equipos que la requerían. La planificación del cableado eléctrico se realizó contemplando el voltaje requerido para la mayoría de los equipos. Además de la utilización de Power Center para disminuir la tensión con la viene la energía eléctrica.

CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES Se logra cumplir con todos los parámetros los cuales se requirió evaluar, desde el método de explotación, los ciclos y sus respectivos tiempos, además de un análisis de los servicios generales que requiere una mina, como lo son, el suministro de agua, electricidad, aire comprimido.

En base a los análisis realizados y la planificación para el desarrollo de la mina a evaluar, además de la contemplación de los servicios básico para el funcionamiento de los equipos. .Indica que la disposición espacial del cuerpo y las características de la roca serán los parámetros fundamentales al planificar

BIBLIOGRAFÍA 

Selección método explotación según modelo de Nicholas Recuperado de: http://www.centrogeotecnico.com/seleccion-del-metodo-de-minadosegun-nicholas.html



Manual de Tronadura (Enaex), Diagrama de disparo y explosivos a utilizar Recuperado de: https://es.slideshare.net/AlfredoPangue/manual-de-tronadura-enaex



Tesis Planificación y evaluación técnico económico de métodos auto-soportado; Fuente: Autor: Vives Ávila Alonso Ricardo, Profesor guía Vallejos Massa Javier Recuperado de: http://repositorio.uchile.cl/handle/



Atlas Copco Chile. Productos. Equipos de perforación y martillos. Características y descripciones técnicas del equipo Boomer M1 COP1838. Recuperado de: http://www.atlascopco.cl



CAT Chile. Productos. Equipos de carga y transporte. Características y descripciones. Recuperado de: http://www.CAT.cl



Atlas Copco Chile. Productos. Equipos de perforación y martillos. Características y descripciones técnicas del equipo. Recuperado de: http://www.atlascopco.cl



Atlas Copco Chile. Productos. Equipo acuñador. Características y descripciones técnicas del equipo. Recuperado de: http://www.sitonchina.com.es/mine-scaler-1.html



Atlas Copco Chile. Productos. Equipos compresores de aire transportable. Características y descripciones técnicas del compresor de aire transportable mediano XATS 160. Recuperado de: http://www.atlascopco.cl



Selección de bombas centrifugas y bombas de achique distribuidora Pedrollo Recuperado de : https://www.pedrollo.com/es/productos/sumergibles-2/sumergibles-116



Referencia eléctrica para Minería subterránea Recuperado de: http://www.sernageomin.cl/pdf/presentaciones-geo/Riesgos-electricosen-la-mineria(BernardoBelloSernageomin).pdf

ANEXOS VISTAS ISOMÉTRICAS DEL MODELO DEL YACIMIENTO MINERO EN 3D - Vista del Yacimiento en Perfil:

Ilustración 1: Vista isométrica del modelo del yacimiento minero en Auto CAD 3D; Fuente: elaboración propia.

- Vista del Yacimiento en Planta:

Ilustración 2: Vista isométrica del modelo del yacimiento minero en Auto CAD 3D; Fuente: elaboración propia.

- Vista Rotación en Rampa de acceso:

Ilustración 3: Vista Rotación en Rampa de acceso en Auto CAD 3D; Fuente: elaboración propia.

- Vista en Perfil - Frontal del cuerpo mineralizado:

Ilustración 4: Vista en Perfil - Frontal del cuerpo mineralizado en Auto CAD 3D; Fuente: elaboración propia.

- Vista en Perfil - Superior del cuerpo mineralizado:

Ilustración 5 Vista en Perfil – Superior del cuerpo mineralizado en Auto CAD 3D; Fuente: elaboración propia.

DIMENSIONAMIENTO DE UNA UNIDAD DE EXPLOTACIÓN Datos: -

Inclinación del manto (∝) = 21° Potencia media del manto = 4 [m] Altura media de sobrecarga = 125 [m] Densidad de la sobrecarga (𝛾) = 2.6 [Kg/Cm3] Coeficiente de Poisson = 0,25 Resistencia a la compresión = 900 [Kg/Cm2] RMR Laubcher 96 = 58

1.- Cálculo de fatiga vertical 𝜎𝑣 = 𝛾 ∗ 𝐻 𝜎𝑣 = 0,0026 ∗ 12500 = 32,5 [

𝐾𝑔 ] 𝐶𝑚2

2.- Cálculo de la Fatiga Horizontal 𝜎ℎ = 𝜎𝑣

𝜎ℎ = 32,5 ∗

0,25 0,75

𝜀 1−𝜀 = 10,8 [

𝐾𝑔 ] 𝐶𝑚2

3.- Cálculo de la fatiga antes de la explotación “Normal al cuerpo mineralizado”. La fatiga (𝜎𝑜 ) cuando se trata de yacimientos inclinados es una combinación de la componente vertical (𝜎𝑣 ) y de la componente horizontal (𝜎ℎ ); ésta última es importante porque su componente norma al pilar es función de la inclinación del yacimiento 𝜎𝑜 = 𝜎𝑣 cos 2 ∝ + 𝜎𝑣 sin 2 ∝ 𝜎𝑜 = 32,5 ∗ cos(2 ∗ 21) + 10,8 ∗ sin(2 ∗ 21) = 32,18 [

𝐾𝑔 ] 𝐶𝑚2

4.- Cálculo de la luz entre Pilares (CLUZ) En base a un análisis de concentración de tensiones en torno a una excavación, Obert sugiere para β un valor de 2, lógicamente dependiendo de la calidad de la roca donde se aplique el sistema de explotación de caserones y pilares Donde: Hp = Altura del pilar Β = es un coeficiente de proporcionalidad CLuz = β *𝐻𝑝 CLuz =2 * 5 [𝑚] = 10[ 𝑚]

5.- Cálculo del ancho del pilar (𝒘𝒑 ) La experiencia ha demostrado que los pilares delgados tienden a ser inestables por lo que se recomienda que la razón

𝐻𝑝 𝑊𝑝

se mantenga bajo 2 mientras sea posible.

En base a lo anterior proponemos 𝐻𝑝 = 1.5 𝑊𝑝 → 𝑊𝑝 =

5 = 3,33[𝑚] 1.5

6.- Determinación del ancho de la unidad de explotación (𝑨𝒖 ) 𝐴𝑢 = 𝐶𝐿𝑈𝑍 + 𝑊𝑝 𝐴𝑢 =13,33[𝑚] 7.- Cálculo de la recuperación Analizamos 3 casos 7.1. Pilar cuadrado: 𝑅𝑎 = 𝑅𝑎 =

𝐶𝐿𝑈𝑍 ∗ (𝐶𝐿𝑈𝑍 + 2 ∗ 𝑊𝑝 ) 𝐴𝑢 2

∗ 100

10 ∗ (10 + 2 ∗ 3,33) ∗ 100 = 93,8% 13,332

7.2.-Pilar rectangular: 𝐿𝑝 = 2 ∗ 𝑊𝑝 = 6,66 [𝑚] 𝑅𝑎 = [1 −

𝑊𝑝 𝐿𝑝 (𝐴𝑢 )(𝐶𝐿𝑈𝑍 + 𝐿𝑝 ) 3,33∗6.66

𝑅𝑎 = [1 − (13,33)

(10+6,66)

] ∗ 100

] ∗ 100 = 90 %

8.- Cálculo de las tensiones promedio soportada por el pilar 𝜎𝑝 =

𝜎𝑜 𝑅𝑎 1− 100

8.1 Pilar cuadrado: 𝜎𝑝 =

32,18 𝐾𝑔 = 459,7 [ 2 ] 1 − 0.93 𝐶𝑚

8.2.- Pilar rectangular: 𝜎𝑝 =

32,18 𝐾𝑔 = 321,8 [ 2 ] 1 − 0.9 𝐶𝑚

9.- Cálculo de la resistencia del pilar Fórmulas de Obert & Holland 𝑅𝑝1 = 𝐾 ∗ (0 − 778 + 0.22

𝑊𝑝 ) 𝐻

𝑂𝑏𝑒𝑟𝑡 𝑅𝑝1 = 900 ∗ (0.778 + 0.222 ∗ 0.67) = 834.07 [

𝐻𝑜𝑙𝑙𝑎𝑛𝑑 𝑅𝑝2 = 𝐾 ∗

𝐾𝑔 ] 𝐶𝑚2

𝑊𝑝0.5 3,330.5 𝐾𝑔 = 900 ∗ = 734.48 [ 2 ] 0.5 0.5 𝐻 5 𝐶𝑚

Se utiliza Holland para cubrir el mayor caso 10.- Cálculos de los factores de seguridad (𝑭𝑺 ) 𝐹𝑆 =

𝑅𝑒𝑠𝑖𝑠𝑡𝑒𝑛𝑐𝑖𝑎 𝑑𝑒𝑙 𝑝𝑖𝑙𝑎𝑟 𝐸𝑠𝑓𝑢𝑒𝑟𝑧𝑜 𝑠𝑜𝑝𝑜𝑟𝑡𝑎𝑑𝑜 𝑝𝑜𝑟 𝑒𝑙 𝑝𝑖𝑙𝑎𝑟

10.1 - Pilar Cuadrado: 𝐹𝑆 =

734.48 = 1,6 459,7

𝐹𝑆 =

734.48 = 2,3 321,8

10.2 - Pilar Rectangular:

Para que un factor de seguridad sea aceptado por el SERNAGEOMIN este debe ser de 1,1 para un modelo dinámico y en el caso de un modelo estático 1.3, por ende, se utiliza una configuración de pilares de 3,5 x 3,5 x 5 en cada etapa de producción del cuerpo, se escoge el modelo de pilar cuadrado dado su mayor porcentaje de recuperación y cumple con el factor de seguridad estipulado.

MALLA DE DISPARO Las galerías de desarrollo y preparación son de sección 4 x 4 [m], con 2 tiros vacíos de 3 ½’’ y tiros cargados de 2’’. La ubicación de la rainura será de 1,8 metros del piso de la labor. El cuele consta 2 secciones con tiros paralelos de acuerdo con el área de la galería. Los explosivos para cargar los tiros serán anfo, emulsion y tronex. Las perforaciones realizadas tienen una distancia de 0,3 [m] para perforar los tiros del contorno y piso. -

Para los barrenos la profundidad fue calculados a través de la siguiente expresión utilizando cueles de cuatro secciones con un avance efectivo de 94% L = 0,15 + 34,1 𝐷2 − 39,4 𝐷2 2

donde: 𝐷2 = Diámetro del barreno vacío [m] En el caso que no se ocupa solo un barreno de mayor diámetro, sino que es reemplazado por “N” barrenos vacíos de menor tamaño se deberá sacar un diámetro equivalente, siguiendo la expresión: 𝐷2 = 𝐷′2 𝑥 𝑁 0.5 Donde 𝐷′2 es el diámetro de los barrenos vacíos. A partir de las ecuaciones anteriores se determina el diámetro equivalente y el largo de perforación para los barrenos 𝐷2 = ( 3.5 ∗ 0.0254)𝑥 20.5 = 0.1257[𝑚] 𝐿 = 0.15 + 34.1 ∗ 0.1257 − 39.4 ∗ 0.12572 = 3.81 [𝑚] Rainura -

EL Burden de rainura se obtiene como: 𝐵 = 𝐾 ∗ 𝐷2 ;

𝐾=2

B = 2 * 0.1257= 0.25[m]

-

Lados del Cuadrante de la Rainura son: (Wr) = 20.5 ∗ B (Wr) = 20.5 ∗ 0.25 = 0.354 [m]

-

Concentración lineal de carga se calcula a partir de la siguiente expresión:

𝑄1 = 55 𝐷1 ∗ [

𝐵 1.5 𝐷2 𝐶 1 ] ∗ [𝐵 − ]∗ [ ]∗ [ ] 𝐷2 2 0.4 𝑃𝑅𝑃 𝑎𝑛𝑓𝑜

Donde: 𝑄1 = Concentración lineal de carga [

𝐾𝑔 ] 𝑚

𝐷1 = Diámetro de perforación [m]. 𝐷1 = Diámetro del barreno de expansión [m]. B = Barden de Rainura [m]. C = Constante de la roca = 0.6 Roca buena- muy buena PRP anfo = Potencia Relativa en Peso del explosivo referida al ANFO. = 1.02 𝑄1 = 55 (2 ∗ 0.0254) ∗ [ -

0.25 1.5 0.1257 0.6 1 𝐾𝑔 ] ∗ [0.25 − ]∗ [ ]∗ [ ] = 2.16 [ ] 0.1257 2 0.4 1.02 𝑚

Burden Auxiliares de la Rainura 𝐵𝑎𝑢𝑥 = 8.8𝑥10 −2

𝐵𝑎𝑢𝑥 = 8.8𝑥10 -

−2

𝐵 ∗ 𝑄1 ∗ 𝑃𝑅𝑃𝑎𝑛𝑓𝑜 0.5 ∗ [ ] 𝐷1 ∗ 𝐶

0.25 ∗ 2.17 ∗ 1.02 0.5 ∗ [ ] = 0.38 [𝑚] 2 ∗ 0.0254 ∗ 0.6

Lados Auxiliares de la Rainura: 𝐿𝑎𝑢𝑥 = 20.5 ∗ (𝐵𝑎𝑢𝑥 + 𝐿𝑎𝑢𝑥 = 20.5 ∗ (0.38 +

𝑤𝑟 ) 2

0.354 ) = 0.79 2

Zapatera -

Burden zapatera 0.5

𝑄1 ∗ 𝑃𝑅𝑃𝑎𝑛𝑓𝑜 𝐵𝑧 = 0.9 ∗ [ ] 𝑆 𝐶∗𝑓∗ 𝐵

donde: f = Factor de fijación. (valor 1,45 considera efecto gravitacional y tiempo de retardo entre barrenos. S/B = Relación entre el espaciamiento y el Barden. C= C+ 0,05 para B ≥ 1,4 m C= C + 0,07 para B < 1,4 m 2.17 ∗ 1.02 ∗ 0.83 0.5 𝐵𝑧 = 0.9 ∗ [ ] = 1.24 [𝑚] (0.6 + 0.07) ∗ 1.45 ∗ 1 -

Número de barrenos: 𝑁𝐵𝑧 =

[AT – 2(Bz − Standovff ) + 2] 𝐵𝑧

; AT= ancho del túnel

𝑁𝐵𝑧 =

-

[4 – 2(1.24 − 1.1 ) + 2] = 4.6 ≈ 5 𝑡𝑖𝑟𝑜𝑠 1.24

Espaciamiento de la Zapatera:

𝐸𝐵𝑧 =

[AT – 2(Bz − Standovff ) ] 𝑁𝐵𝑧 − 1

𝐸𝐵𝑧 =

; AT= ancho del túnel

[4 – 2(1.24 − 1.1 ) ] = 0,93 [𝑚] 5−1

Corona -

Burden corona 0.5

𝑄1 ∗ 𝑃𝑅𝑃𝑎𝑛𝑓𝑜 𝐵𝑐 = 0.9 ∗ [ ] 𝑆 𝐶∗𝑓∗ 𝐵 0.5 2.17 ∗ 0,17 ∗ 1,02 𝐵𝑐 = 0.9 ∗ [ ] = 0,56 [𝑚] (0.6 + 0.05) ∗ 1.2 ∗ 1,25

- Espaciamiento corona: 𝐸𝑐 = 𝐵𝑐 ∗ (

𝐸 ) 𝐵

𝐸𝑐 = 0,56 ∗ 1,25 = 0,7 - Número de barrenos:

𝑁𝐵𝑐 =

[AT – 2(distancia minima ) + 1,15] 𝐸𝑐

𝑁𝐵𝑐 =

-

; AT= ancho del túnel

[4 – 2(0,3) + 1,15] = 6,5 ≈ 7 𝑡𝑖𝑟𝑜𝑠 0,7

Espaciamiento real 𝐸 𝑟𝑒𝑎𝑙 𝑐 =

Cajas

[4 – 2(0,17) ] = 0,6 [𝑚] 7−1

0.5

𝑄1 ∗ 𝑃𝑅𝑃𝑎𝑛𝑓𝑜 𝐵𝑐 = 0.9 ∗ [ ] 𝑆 𝐶∗𝑓∗ 𝐵 0.5 2.17 ∗ 0,35 ∗ 1,02 𝐵𝑐 = 0.9 ∗ [ ] = 0,8[𝑚] (0.6 + 0.05) ∗ 1.2 ∗ 1,25

- Número de barrenos por caja: 𝑁𝐵𝑐𝑎𝑗𝑎𝑠 =

distancia vertical 1

+ 1,15

;

D vertical = altura sección – B zapatera –B corona 𝑁𝐵𝑐𝑎𝑗𝑎𝑠 = -

4−1,24−0,56 1

Espaciamiento real 𝐸 𝑟𝑒𝑎𝑙 𝑐𝑎𝑗𝑎𝑠 =

-

+ 1,15 = 3,35 ≈ 4

2,2 = 0,73 [𝑚] 4−1

Arranque 0.5 2.17 ∗ 0,8 𝐵𝑐 = 0.9 ∗ [ ] = 1,2[𝑚] (0.6 + 0.05) ∗ 1.45 ∗ 1,25

-

Número de filas por arranque: D vertical = 4 -1,5 -0,56 – 0,5 * 0,71 𝑁 𝑓𝑖𝑙𝑎𝑠 =

-

4 − 2 ∗ 0,8 1,2 ∗ 1,25

+ 1,15 = 2,73 ≈ 3 barrenos

Espaciamiento real 𝐸 𝑟𝑒𝑎𝑙 𝑐𝑎𝑗𝑎𝑠 =

-

+ 0,15 = 1,48 ≈ 2

Numero de barrenos por filas 𝑁𝐵𝑎 =

-

1,59 1,2

4 − 2 ∗ 0,8 = 1,2 [𝑚] 3−1

Burden Real 𝐵 𝑟𝑒𝑎𝑙 𝑎 =

Salida horizontal auxiliar

1,59 = 0,79 [𝑚] 2

-

Espaciamiento: 𝐸 = 4 − 2 ∗ 0,8 − 0,71 = 1,69 [𝑚]

-

Numero de filas 𝑁 𝑓𝑖𝑙𝑎𝑠 =

-

1,69 1,2

+ 0,15 = 1,57 ≈ 2

Numero de barrenos por filas:

𝑁𝐵𝑠𝑎𝑙𝑖𝑑𝑎 =

0,62 1,2

+ 1,15 = 1,66 ≈ 2 barrenos

Tabla 19: Resumen cantidad de barreros utilizados en la explotación de una labor

Ubicación

N° de Tiros

Tiros Vacíos

2

Rainura

4

Zapatera

5

Corona

7

Cajas

4 por lado

Arranque

6

Arranque Horizontal

4

Total

36Tiros

Ilustración 6: Diseño con distribución de barrenos según sección

CALCULO CICLOS DE AVANCE EL siguiente desarrollo aplica a todos los cálculos realizados para Desarrollo, Preparación y producción Tiempos de Ciclo Ejemplo de tiempos calculados para rampa Tiempo Transporte: 𝑇𝑜𝑛𝑒𝑙𝑎𝑑𝑎𝑠 𝑝𝑜𝑟 𝐶𝑖𝑐𝑙𝑜 = 𝐴𝑛𝑐ℎ𝑜 ∗ 𝐿𝑎𝑟𝑔𝑜 ∗ 𝐴𝑣𝑎𝑛𝑐𝑒 𝐸𝑓𝑒𝑐𝑡𝑖𝑣𝑜 ∗ 𝐷𝑒𝑛𝑠𝑖𝑑𝑎𝑑 𝐸𝑠𝑝𝑜𝑟𝑛𝑗𝑎𝑑𝑎

𝑇𝑜𝑛𝑒𝑙𝑎𝑑𝑎𝑠 𝑝𝑜𝑟 𝐶𝑖𝑐𝑙𝑜 = 4 ∗ 4 ∗ 3,72 ∗ 1,929 = 114,789 [𝑡𝑜𝑛]

𝑁ú𝑚𝑒𝑟𝑜 𝑑𝑒 𝑣𝑖𝑎𝑗𝑒𝑠 =

𝑇𝑜𝑛𝑒𝑙𝑎𝑑𝑎𝑠 𝑝𝑜𝑟 𝐶𝑖𝑐𝑙𝑜 172,368 [𝑡𝑜𝑛] = = ≈ 4 𝑣𝑖𝑎𝑗𝑒𝑠 𝐶𝑎𝑝𝑎𝑐𝑖𝑑𝑎𝑑 𝑑𝑒𝑙 𝑐𝑎𝑚𝑖ó𝑛 30 [𝑡𝑜𝑛]

Se Tiene: Distancia Inclinada = DI Distancia Horizontal = DH Vm (+) S [km/hr] = Velocidad media camión cargado en subida Vm (-) B [km/hr] = Velocidad media camión vacío en bajada Vm (+) H [km/hr] = Velocidad media camión cargado en horizontal Vm (-) H [km/hr] = Velocidad media camión vacío en horizontal 𝑇𝑖𝑒𝑚𝑝𝑜 𝑑𝑒 𝑉𝑖𝑎𝑗𝑒 𝑡 =

𝐷𝐼 [𝑚] 𝐷𝐼 [𝑚] 𝐷𝐻 [𝑚] 𝐷𝐻 [𝑚] + + + 2 ∗ 1000 ∗ 𝑉𝑚(+)𝑆 2 ∗ 1000 ∗ 𝑉𝑚(−)𝐵 2 ∗ 1000 ∗ 𝑉𝑚(+)𝐻 2 ∗ 1000 ∗ 𝑉𝑚(−)𝐻

𝑇𝑖𝑒𝑚𝑝𝑜 𝑉𝑖𝑎𝑗𝑒 =

1256,234 1256,234 31,416 31,416 + + + = 0,149 [ℎ𝑟] 2 ∗ 1000 ∗ 7 2 ∗ 1000 ∗ 11 2 ∗ 1000 ∗ 13 2 ∗ 1000 ∗ 17

𝑇𝑖𝑒𝑚𝑝𝑜 𝑇𝑟𝑎𝑛𝑠𝑝𝑜𝑟𝑡𝑒 = 𝑇𝑖𝑒𝑚𝑝𝑜 𝑑𝑒 𝑉𝑖𝑎𝑗𝑒 ∗ 𝑁𝑢𝑚𝑒𝑟𝑜 𝑑𝑒 𝑉𝑖𝑎𝑗𝑒𝑠

𝑇𝑖𝑒𝑚𝑝𝑜𝑟 𝑇𝑟𝑎𝑛𝑠𝑝𝑜𝑟𝑡𝑒 = 0,596 [ℎ𝑟] ∗ 4 = 0,596 [ℎ𝑟/𝑐𝑖𝑐𝑙𝑜]

Tiempo Perforación 𝑇𝑖𝑒𝑚𝑝𝑜 𝑑𝑒 𝑝𝑒𝑟𝑓𝑜𝑟𝑎𝑐𝑖ó𝑛 =

𝐿𝑎𝑟𝑔𝑜 𝑑𝑒 𝑃𝑒𝑟𝑓𝑜𝑟𝑎𝑐𝑖𝑜𝑛 𝑥 𝑁º 𝑇𝑖𝑟𝑜𝑠 𝑉𝑒𝑙𝑜𝑐𝑖𝑑𝑎𝑑 𝑑𝑒 𝑃𝑒𝑟𝑓𝑜𝑟𝑎𝑐𝑖𝑜𝑛 𝑥 𝑁° 𝑑𝑒 𝐵𝑟𝑎𝑧𝑜𝑠

𝑇𝑖𝑒𝑚𝑝𝑜 𝑑𝑒 𝑝𝑒𝑟𝑓𝑜𝑟𝑎𝑐𝑖ó𝑛 =

4 ∗ 36 ℎ𝑟 = 2,880 [ ] 25 ∗ 2 𝑐𝑖𝑐𝑙𝑜

Tiempo Carguío 𝐶𝑎𝑝𝑎𝑐𝑖𝑑𝑎𝑑 𝑑𝑒𝑙 𝐿𝐻𝐷 = 𝐶𝑎𝑝𝑎𝑐𝑖𝑑𝑎𝑑 [𝑚3 ] ∗ 𝐷𝑒𝑠𝑛𝑖𝑑𝑎𝑑 𝐸𝑠𝑝 [

𝑡𝑜𝑛 ] ∗ 𝐹𝑎𝑐𝑡𝑜𝑟 𝑑𝑒 𝐿𝐿𝑒𝑛𝑎𝑑𝑜 𝑚3

𝐶𝑎𝑝𝑎𝑐𝑖𝑑𝑎𝑑 𝑑𝑒𝑙 𝐿𝐻𝐷 = 5,9 ∗ 1,929 ∗ 70% = 7,965 [𝑡𝑜𝑛]

𝑁° 𝑑𝑒 𝑝𝑎𝑠𝑒𝑠 =

𝐶𝑎𝑝𝑎𝑐𝑖𝑑𝑎𝑑𝑑𝑒𝑙 𝑐𝑎𝑚𝑖ó𝑛 30 = = 4 𝑃𝑎𝑠𝑒𝑠 𝐶𝑎𝑝𝑎𝑐𝑖𝑑𝑎𝑑 𝑑𝑒𝑙 𝐿𝐻𝐷 7,965

Se tiene: DV [m] = Distancia de Cargador a Camión Vm CP [km/hr] = Velocidad del Cargador TCT [seg] = Tiempo de carguío, incluye levantamiento, descarga, descenso vacío.

𝑇𝑖𝑒𝑚𝑝𝑜 𝑒𝑛 𝑐𝑎𝑟𝑔𝑎𝑟 1 𝐶𝑎𝑚𝑖𝑜𝑛 =

𝑇𝑖𝑒𝑚𝑝𝑜 𝑒𝑛 𝑐𝑎𝑟𝑔𝑎𝑟 1 𝐶𝑎𝑚𝑖𝑜𝑛 =

𝑇𝑖𝑒𝑚𝑝𝑜 𝐶𝑎𝑟𝑔𝑢𝑖𝑜 =

𝐷𝑉 ∗ 2 ∗ 60 ∗ 60 + 𝑇𝐶𝑇 1000 ∗ 𝑉𝑚 𝐶𝑃

170 ∗ 2 ∗ 60 ∗ 60 + 15 = 168 [𝑠𝑒𝑔] 1000 ∗ 8

𝑇𝑖𝑒𝑚𝑝𝑜 𝑒𝑛 𝑐𝑎𝑟𝑔𝑎𝑟 1 𝐶𝑎𝑚𝑖𝑜𝑛 ∗ 𝑁º 𝑃𝑎𝑠𝑒𝑠 ∗ 𝑁º 𝑉𝑖𝑎𝑗𝑒𝑠 60 ∗ 60

𝑇𝑖𝑒𝑚𝑝𝑜 𝐶𝑎𝑟𝑔𝑢𝑖𝑜 =

168 ∗ 4 ∗ 4 ℎ𝑟 = 0,747 [ ] 60 ∗ 60 𝑐𝑖𝑐𝑙𝑜

Tiempo Fortificación 𝑇𝑖𝑒𝑚𝑝𝑜 𝑑𝑒 𝑓𝑜𝑟𝑡𝑖𝑓𝑖𝑐𝑎𝑐𝑖ó𝑛 =

𝑁° 𝑑𝑒 𝑝𝑒𝑟𝑛𝑜 𝑥 𝐿𝑎𝑟𝑔𝑜 𝑑𝑒 𝑝𝑒𝑟𝑛𝑜 𝑉𝑒𝑙𝑜𝑐𝑖𝑑𝑎𝑑 𝑏𝑜𝑙𝑡𝑒𝑐

𝑇𝑖𝑒𝑚𝑝𝑜 𝑑𝑒 𝑓𝑜𝑟𝑡𝑖𝑓𝑖𝑐𝑎𝑐𝑖ó𝑛 =

(4 𝑒𝑛 𝑐𝑎𝑑𝑎 𝑐𝑎𝑗𝑎 + 4 𝑒𝑛 𝑡𝑒𝑐ℎ𝑜) ∗ 4 ℎ𝑟 = 1,280 [ ] 30 𝑐𝑖𝑐𝑙𝑜

Tiempo de ciclo 𝑇𝑖𝑒𝑚𝑝𝑜 𝑑𝑒 𝐶𝑖𝑐𝑙𝑜 𝑑𝑒 𝐴𝑣𝑎𝑛𝑐𝑒 = 𝑇𝑖𝑒𝑚𝑝𝑜 𝑇𝑟𝑎𝑛𝑠𝑝𝑜𝑟𝑡𝑒 + 𝑇𝑖𝑒𝑚𝑝𝑜 𝐶𝑎𝑟𝑔𝑢𝑖𝑜 + 𝑇𝑖𝑒𝑚𝑝𝑜 𝐹𝑜𝑟𝑡𝑖𝑓𝑖𝑐𝑎𝑐𝑖𝑜𝑛 + 𝑇𝑖𝑒𝑚𝑝𝑜 𝑃𝑒𝑟𝑓𝑜𝑟𝑎𝑐𝑖𝑜𝑛 + 𝑇𝑖𝑒𝑚𝑝𝑜 𝑇𝑟𝑜𝑛𝑎𝑑𝑢𝑟𝑎 + 𝑇𝑖𝑒𝑚𝑝𝑜 𝑉𝑒𝑛𝑡𝑖𝑙𝑎𝑐𝑖𝑜𝑛 + 𝑇𝑖𝑒𝑚𝑝𝑜 𝑎𝑐𝑢ñ𝑎𝑑𝑢𝑟𝑎

𝑇𝑖𝑒𝑚𝑝𝑜 𝐶𝑖𝑐𝑙𝑜 𝑑𝑒 𝐴𝑣𝑎𝑛𝑐𝑒 = 0,596 [ℎ𝑟] + 0,747[ℎ𝑟] + 1,280 [ℎ𝑟] + 2,880 [ℎ𝑟] + 1,5 [ℎ𝑟] + 1,2 [ℎ𝑟] + 1 [ℎ𝑟] = 9,203 [ℎ𝑟] Nº Ciclo al Día 𝑁º𝐶𝑖𝑐𝑙𝑜𝑠 𝑎𝑙 𝑑𝑖𝑎 =

𝐻𝑜𝑟𝑎𝑠 𝐸𝑓𝑒𝑐𝑡𝑖𝑣𝑎𝑠 𝑑𝑒 𝑇𝑟𝑎𝑏𝑎𝑗𝑜 20 𝐶𝑖𝑐𝑙𝑜𝑠 = =2[ ] 𝑇𝑖𝑒𝑚𝑝𝑜 𝑑𝑒 𝐶𝑖𝑐𝑙𝑜 𝑑𝑒 𝐴𝑣𝑎𝑛𝑐𝑒 9,203 𝑑𝑖𝑎

Total Ciclo para Rampa 𝐶𝑖𝑐𝑙𝑜𝑠 𝑃𝑎𝑟𝑎 𝑅𝑎𝑚𝑝𝑎 =

𝐷𝑖𝑠𝑡𝑎𝑛𝑐𝑖𝑎 𝑑𝑒 𝑅𝑎𝑚𝑝𝑎 1287,65 = = 347 [𝐶𝑖𝑐𝑙𝑜𝑠] 𝐴𝑣𝑎𝑛𝑐𝑒 𝐸𝑓𝑒𝑐𝑡𝑖𝑣𝑜 3,72

Días para Realizar Rampa 𝐷𝑖𝑎𝑠 𝑑𝑒 𝐷𝑒𝑠𝑎𝑟𝑟𝑜𝑙𝑙𝑜 𝑅 =

𝐶𝑖𝑐𝑙𝑜𝑠 𝑝𝑎𝑟𝑎 𝑅𝑎𝑚𝑝𝑎 347 = ≈ 174 [𝐷𝑖𝑎𝑠] 𝑁º 𝐶𝑖𝑐𝑙𝑜𝑠 𝑎𝑙 𝑑𝑖𝑎 2

Total Ciclo para Estocadas de Rampa 𝐶𝑖𝑐𝑙𝑜𝑠 𝑝𝑎𝑟𝑎 𝐸𝑠𝑡𝑜𝑐𝑎𝑑𝑎𝑠 =

𝑁º 𝐸𝑠𝑡𝑜𝑐𝑎𝑑𝑎 ∗ 𝑀𝑒𝑡𝑟𝑜𝑠 𝑑𝑒 𝐸𝑠𝑡𝑜𝑐𝑎𝑑𝑎 17 ∗ 10 = ≈ 46 [𝐶𝑖𝑐𝑙𝑜𝑠] 𝐴𝑣𝑎𝑛𝑐𝑒 𝐸𝑓𝑒𝑐𝑡𝑖𝑣𝑜 3,72

Días para Realizar Estocadas de Rampa 𝐷𝑖𝑎𝑠 𝑑𝑒 𝐷𝑒𝑠𝑎𝑟𝑟𝑜𝑙𝑙𝑜 𝐸 =

𝐶𝑖𝑐𝑙𝑜𝑠 𝑝𝑎𝑟𝑎 𝐸𝑠𝑡𝑜𝑐𝑎𝑑𝑎𝑠 46 = ≈ 23 [𝐷𝑖𝑎𝑠] 𝑁º 𝐶𝑖𝑐𝑙𝑜𝑠 𝑎𝑙 𝑑𝑖𝑎 2

Días para Desarrollo Rampa Completa 𝐷𝑖𝑎𝑠 𝐷𝑒𝑠𝑎𝑟𝑟𝑜𝑙𝑙𝑜 𝑅𝑎𝑚𝑝𝑎 𝐶𝑜𝑚𝑝𝑙𝑒𝑡𝑎 = 𝐷𝑖𝑎𝑠 𝑑𝑒 𝑑𝑒𝑠𝑎𝑟𝑟𝑜𝑙𝑙𝑜 𝑅 + 𝐷𝑖𝑎𝑠 𝑑𝑒 𝑑𝑒𝑠𝑎𝑟𝑟𝑜𝑙𝑙𝑜 𝐸

𝐷𝑖𝑎𝑠 𝐷𝑒𝑠𝑎𝑟𝑟𝑜𝑙𝑙𝑜 𝑅𝑎𝑚𝑝𝑎 𝐶𝑜𝑚𝑝𝑙𝑒𝑡𝑎 = 174 + 23 = 197 [𝐷𝑖𝑎𝑠] ≈ 6 𝑀𝑒𝑠𝑒𝑠

CALCULO PUNTO DE OPERACIÓN DE LAS BOMBAS “DRENAJE Y ABASTECIMIENTO” Los cálculos para el punto de operación de la bomba en Drenaje y abastecimiento fueron determinados aplicando los conocimientos adquiridos utilizando una planilla Excel, los cálculos se replican de igual forma para las otras bombas Tabla 20: valores para cálculos de punto de operación de una bomba

Datos bombas Largo sección Válvula 1 Antirretorno Válvula 2 Mariposa Rugosidad vis. Dinámica20° C Densidad

[m] Le/D Le/D kg/m*s kg/m3

1300 75 45 0,000046 0,001003 1000

𝑄=𝑣𝑥𝐴

- caudal

- Velocidad: 𝑄 𝑚 0.0022 𝑚 𝑣= 𝜋 [ ]=𝜋 = 0,475 [ ] 𝑠 ∅2 𝑠 (0.07622 ) 4 4

- Reynolds: 𝑅𝑒 =

𝜌 𝑥 𝑣 𝑥 𝐷 1000𝑥 0,475 𝑥 0,0762 = = 36095 ∴ 𝐹𝑙𝑢𝑗𝑜 𝑡𝑢𝑟𝑏𝑢𝑙𝑒𝑛𝑡𝑜 𝜇 0.001003

- Factor de fricción: 0,25

𝑓= (log (

𝜀 5,4 + )) 3.7 ∅ 𝑅𝑒

2

0,25

= (log (

2 0.000046 5,4 + )) 3.7 ∗ 0.0762 36095

= 0.024

- Perdidas lineales: (0.475) 2 𝐿𝑎𝑟𝑔𝑜 𝑣𝑒𝑙𝑜𝑐𝑖𝑑𝑎𝑑 2 1300 ℎ𝐿 = 𝑓 𝑥 = 0.024𝑥 𝑥 = 4,8 [𝑚. 𝑐. 𝑎] 𝑑𝑖𝑎𝑚𝑒𝑡𝑟𝑜 2𝑔 0.0762 2 ∗ 9.81

- Perdidas por singularidad: ℎ𝑠 = 𝑓

(0.475) 2 𝐿𝑒 𝑉 2 45 75 𝑥 = (4 + 4 ) 𝑥0.024 𝑥 = 0.13 [𝑚. 𝑐. 𝑎] 𝑑𝑖𝑎𝑚𝑒𝑡𝑟𝑜 2 𝑔 0.0762 0.0762 2 ∗ 9.81

- Pérdidas totales: ℎ𝑡 = ℎ𝐻 + ℎ𝐿 + ℎ𝑠 = 125 + 4.8 + 0.13 + = 130[𝑚. 𝑐. 𝑎]

CÁLCULOS RENDIMIENTO DEL COMPRESOR “AIRE COMPRIMIDO” EL rendimiento del compresor de obtieneen base a los siguientes calculos: LA presion de trabajo del equipo contempla una altura de entrada a la mina de 4191 [m.s.n.m] y una altura de operación de 4066 [m.s.n.m], como valor de referencia de presion se sabe: Presion a 4000 [m.s.n.m] = 0.608 [bar] Presion a 4250 [m.s.n.m] = 0.589 [bar] Interpolando para 4066 [m.s.n.m]: (4250 − 4000) (4250 − 4066) = → 𝑥 = 0.603 (0.589 − 0.608) (0.589 − 𝑥) La presion de trabajo sera de 0.603 [bar] Entonces el volumen de la red de 20 [m] con tuberia de 1” es 𝐴𝑟𝑒𝑎 =

𝜋 ∗ ∅2 𝜋 ∗ 0.02542 = = 5.07 𝑥10−4 4 4

𝑉𝑜𝑙𝑢𝑚𝑒𝑛 = 𝐴𝑟𝑒𝑎 ∗ 𝐿𝑎𝑟𝑔𝑜 𝑑𝑒 𝑙𝑎 𝑇𝑢𝑏𝑒𝑟𝑖𝑎 = 20 ∗ 5.07 𝑥10−4 = 1,01 𝑥10−2 Presión inicial a tiempo 0: 𝑃1 ∗ 𝑉1 = 𝑃0 ∗ 𝑉0 7 ∗ 1,01 𝑥10−2 = 0.603 ∗ 𝑉0 → 𝑉0 = 0.118 [𝑚3 ] Con una caída de presión de 0.1 [bar] 7 ∗ 1,01 𝑥10−2 = 6,9 ∗ 𝑉2 → 𝑉2 = 0,01 [𝑚3 ] Volumen de fuga: 𝑉𝑜𝑙 𝑑𝑒 𝑓𝑢𝑔𝑎 = 0.118 − 0.01 = 0,108 [𝑚3 ] caudal de fuga =

Volumen de fuga 0.108 = = 6 𝑥10−5 tiempo transcurrido 1800

Volumen a nivel del mar 7 ∗ 1,01 𝑥10−2 = 1 ∗ 𝑉𝑛𝑚 → 𝑉𝑛𝑚 = 0,0707 [𝑚3 ] Rendimiento compresor R(%) =

Volumen normalizado 0,0707 ∗ 100 = ∗ 100 ≈ 60% Volumen de trabajo 0,118

CÁLCULOS POTENCIA CONSUMIDA “ELECTRICIDAD” Etapa Rampa y Nivel de Transporte: − 𝑃𝑜𝑡𝑒𝑛𝑐𝑖𝑎 𝑡𝑜𝑡𝑎𝑙 (𝑘𝑊) = 𝑃𝑜𝑡𝑒𝑛𝑐𝑖𝑎 𝐵𝑜𝑜𝑚𝑒𝑟 ∗ 𝑁º 𝐵𝑜𝑜𝑚𝑒𝑟 + 𝑃𝑜𝑡𝑒𝑛𝑐𝑖𝑎 𝐵𝑜𝑙𝑡𝑒𝑐 ∗ 𝑁º 𝐵𝑜𝑙𝑡𝑒𝑐 + 𝑃𝑜𝑡𝑒𝑛𝑐𝑖𝑎 𝐶𝑜𝑚𝑝𝑟𝑒𝑠𝑜𝑟 ∗ 𝑁º 𝐶𝑜𝑚𝑝𝑟𝑒𝑠𝑜𝑟 + 𝑃𝑜𝑡𝑒𝑛𝑐𝑖𝑎 𝐵𝑜𝑚𝑐𝑎 𝐶𝑃 200 ∗ 𝑁º 𝐵𝑜𝑚𝑏𝑎 𝐶𝑃 200 + 𝑃𝑜𝑡𝑒𝑛𝑐𝑖𝑎 𝐵𝑜𝑚𝑏𝑎 𝐶𝑃132 ∗ 𝑁º 𝐵𝑜𝑚𝑏𝑎 𝐶𝑃132 + 𝑃𝑜𝑡𝑒𝑛𝑐𝑖𝑎 𝐵𝑜𝑚𝑏𝑎 𝑊𝐸𝐷𝐴 40 ∗ 𝑁º 𝐵𝑜𝑚𝑏𝑎 𝑊𝐸𝐷𝐴 40 − 𝑃𝑜𝑡𝑒𝑛𝑐𝑖𝑎 𝑡𝑜𝑡𝑎𝑙 (𝑘𝑊) = 83 𝑘𝑊 ∗ 1 + 66 𝑘𝑊 ∗ 1 + 60 𝑘𝑊 ∗ 1 + 2,2 𝑘𝑊 ∗ 2 + 0,55 𝑘𝑊 ∗ 1 + 3,4 𝑘𝑊 ∗ 2 = 220,750 [𝑘𝑊] − 𝑉𝑜𝑙𝑡𝑎𝑗𝑒 𝑇𝑜𝑡𝑎𝑙 (𝑃𝑜𝑤𝑒𝑟 𝐶𝑒𝑛𝑡𝑒𝑟) = 400 [𝑉]

− 𝐼𝑛𝑡𝑒𝑛𝑠𝑖𝑑𝑎𝑑 𝑇𝑜𝑡𝑎𝑙 =

− 𝐼𝑛𝑡𝑒𝑛𝑠𝑖𝑑𝑎𝑑 𝑇𝑜𝑡𝑎𝑙 =

𝑃𝑜𝑡𝑒𝑛𝑐𝑖𝑎 𝑇𝑜𝑡𝑎𝑙 𝑉𝑜𝑙𝑡𝑎𝑗𝑒 𝑇𝑜𝑡𝑎𝑙 ∗ √3 220,750 400 ∗ √3

= 318,625 [𝐴]

− 𝐿𝑎𝑟𝑔𝑜 𝐶𝑎𝑏𝑙𝑒 =

(𝐿𝑎𝑟𝑔𝑜 𝑅𝑎𝑚𝑎𝑝𝑎 + 𝐿𝑎𝑟𝑔𝑜 𝑁𝑖𝑣𝑒𝑙 𝑇𝑟𝑎𝑛𝑠𝑝𝑜𝑟𝑡𝑒) ∗ 4 1000

− 𝐿𝑎𝑟𝑔𝑜 𝐶𝑎𝑏𝑙𝑒 =

(1287,650 + 605,976) ∗ 4 = 7,575 [𝑘𝑚] 1000

− 𝑅𝑒𝑖𝑠𝑡𝑒𝑛𝑐𝑖𝑎 = 𝑅𝑒𝑠𝑖𝑠𝑡𝑒𝑛𝑐𝑖𝑎 𝐸𝑙𝑒𝑐𝑡𝑟𝑖𝑐𝑎 ∗ 𝐿𝑎𝑟𝑔𝑜 𝑑𝑒𝑙 𝐶𝑎𝑏𝑙𝑒

− 𝑅𝑒𝑠𝑖𝑠𝑡𝑒𝑛𝑐𝑖𝑎 = 0,129 [

𝑜ℎ𝑚 ] ∗ 5,575 [𝑘𝑚] = 0,977 [𝑜ℎ𝑚] 𝑘𝑚

− 𝐶𝑎𝑖𝑑𝑎 𝑑𝑒 𝑡𝑒𝑛𝑠𝑖𝑜𝑛 = 𝐼𝑛𝑡𝑒𝑛𝑠𝑖𝑑𝑎𝑑 ∗ 𝑅𝑒𝑠𝑖𝑠𝑡𝑒𝑛𝑐𝑖𝑎 − 𝐶𝑎𝑖𝑑𝑎 𝑑𝑒 𝑡𝑒𝑛𝑠𝑖𝑜𝑛 = 328,625 [𝐴] ∗ 0,977 [𝑜ℎ𝑚] = 311,332 [𝑉𝑜𝑙𝑡𝑠]

Etapa de Produccion − 𝑃𝑜𝑡𝑒𝑛𝑐𝑖𝑎 𝑡𝑜𝑡𝑎𝑙 (𝑘𝑊) = 𝑃𝑜𝑡𝑒𝑛𝑐𝑖𝑎 𝐵𝑜𝑜𝑚𝑒𝑟 ∗ 𝑁º 𝐵𝑜𝑜𝑚𝑒𝑟 + 𝑃𝑜𝑡𝑒𝑛𝑐𝑖𝑎 𝑆𝑖𝑚𝑏𝑎 ∗ 𝑁º 𝑆𝑖𝑚𝑏𝑎 + 𝑃𝑜𝑡𝑒𝑛𝑐𝑖𝑎 𝐵𝑜𝑙𝑡𝑒𝑐 ∗ 𝑁º 𝐵𝑜𝑙𝑡𝑒𝑐 + 𝑃𝑜𝑡𝑒𝑛𝑐𝑖𝑎 𝐶𝑜𝑚𝑝𝑟𝑒𝑠𝑜𝑟 ∗ 𝑁º 𝐶𝑜𝑚𝑝𝑟𝑒𝑠𝑜𝑟 + 𝑃𝑜𝑡𝑒𝑛𝑐𝑖𝑎 𝐵𝑜𝑚𝑐𝑎 𝐶𝑃 200 ∗ 𝑁º 𝐵𝑜𝑚𝑏𝑎 𝐶𝑃 200 + 𝑃𝑜𝑡𝑒𝑛𝑐𝑖𝑎 𝐵𝑜𝑚𝑏𝑎 𝐶𝑃132 ∗ 𝑁º 𝐵𝑜𝑚𝑏𝑎 𝐶𝑃132 + 𝑃𝑜𝑡𝑒𝑛𝑐𝑖𝑎 𝐵𝑜𝑚𝑏𝑎 𝑊𝐸𝐷𝐴 40 ∗ 𝑁º 𝐵𝑜𝑚𝑏𝑎 𝑊𝐸𝐷𝐴 40 − 𝑃𝑜𝑡𝑒𝑛𝑐𝑖𝑎 𝑡𝑜𝑡𝑎𝑙 (𝑘𝑊) = 83 𝑘𝑊 ∗ 1 + 118 𝑘𝑊 ∗ 1 + 66 𝑘𝑊 ∗ 1 + 60 𝑘𝑊 ∗ 1 + 2,2 𝑘𝑊 ∗ 2 + 0,55 𝑘𝑊 ∗ 1 + 3,4 𝑘𝑊 ∗ 2 = 338,750 [𝑘𝑊] − 𝑉𝑜𝑙𝑡𝑎𝑗𝑒 𝑇𝑜𝑡𝑎𝑙 (𝑃𝑜𝑤𝑒𝑟 𝐶𝑒𝑛𝑡𝑒𝑟) = 400 [𝑉]

− 𝐼𝑛𝑡𝑒𝑛𝑠𝑖𝑑𝑎𝑑 𝑇𝑜𝑡𝑎𝑙 =

− 𝐼𝑛𝑡𝑒𝑛𝑠𝑖𝑑𝑎𝑑 𝑇𝑜𝑡𝑎𝑙 =

𝑃𝑜𝑡𝑒𝑛𝑐𝑖𝑎 𝑇𝑜𝑡𝑎𝑙 𝑉𝑜𝑙𝑡𝑎𝑗𝑒 𝑇𝑜𝑡𝑎𝑙 ∗ √3 338,750 400 ∗ √3

= 488,944 [𝐴]

− 𝐿𝑎𝑟𝑔𝑜 𝐶𝑎𝑏𝑙𝑒 =

(𝐿𝑎𝑟𝑔𝑜 𝑅𝑎𝑚𝑎𝑝𝑎 + 𝐿𝑎𝑟𝑔𝑜 𝑁𝑖𝑣𝑒𝑙 𝑇𝑟𝑎𝑛𝑠𝑝𝑜𝑟𝑡𝑒) ∗ 4 1000

− 𝐿𝑎𝑟𝑔𝑜 𝐶𝑎𝑏𝑙𝑒 =

(1287,650 + 605,976) ∗ 4 = 7,575 [𝑘𝑚] 1000

− 𝑅𝑒𝑖𝑠𝑡𝑒𝑛𝑐𝑖𝑎 = 𝑅𝑒𝑠𝑖𝑠𝑡𝑒𝑛𝑐𝑖𝑎 𝐸𝑙𝑒𝑐𝑡𝑟𝑖𝑐𝑎 ∗ 𝐿𝑎𝑟𝑔𝑜 𝑑𝑒𝑙 𝐶𝑎𝑏𝑙𝑒

− 𝑅𝑒𝑠𝑖𝑠𝑡𝑒𝑛𝑐𝑖𝑎 = 0,129 [

𝑜ℎ𝑚 ] ∗ 5,575 [𝑘𝑚] = 0,977 [𝑜ℎ𝑚] 𝑘𝑚

− 𝐶𝑎𝑖𝑑𝑎 𝑑𝑒 𝑡𝑒𝑛𝑠𝑖𝑜𝑛 = 𝐼𝑛𝑡𝑒𝑛𝑠𝑖𝑑𝑎𝑑 ∗ 𝑅𝑒𝑠𝑖𝑠𝑡𝑒𝑛𝑐𝑖𝑎 − 𝐶𝑎𝑖𝑑𝑎 𝑑𝑒 𝑡𝑒𝑛𝑠𝑖𝑜𝑛 = 488,944 [𝐴] ∗ 0,977 [𝑜ℎ𝑚] = 477,752 [𝑉𝑜𝑙𝑡𝑠]

ILUSTRACIONES -

Camión de transporte subterráneo Cat AD-30

Ilustración 7: Camión de transporte subterráneo Cat AD-30; Fuente www.CAT.com

-

Equipo LHD para cargar material modelo CAT R-1600H

Ilustración 8: Equipo LHD para cargar material modelo CAT R-1600H; Fuente www.CAT.com

-

Equipo de perforación Boomer M1Standart COP1838

Ilustración 9: Equipo de perforación Boomer M1Standart COP1838; Fuente www.AtlasCopco.com

-

Equipo acuñador XYQM – 200

Ilustración 10: Equipo acuñador XYQM – 200; Fuente www.JianxiSiton.com

-

Equipo bulonador para fortificacion Boltec serie A- 215

Ilustración 11Equipo bulonador para fortificacion Boltec serie A- 215; Fuente www.AtlasCopco.com

-

Camioneta de transporte de personal Mitsubishi Katana L-200

Ilustración 12; Camioneta de transporte de personal Mitsubishi Katana L-200; Fuente www.Mitsubishi.com

-

Equipo cargador de explosivo Jet – Anol C-150

Ilustración 13Equipo cargador de explosivo Jet – Anol C-150; Fuente www.Elastomero.com

-

Compresor transportable Atlas Copco Xats-160

Ilustración 14: Compresor transportable Atlas Copco Xats-160; Fuente www.AtlasCopco.com

-

Martillo neumático TEX 12 PE/ PER

Ilustración 15Martillo neumático TEX 12 PE/ PER; Fuente www.Tex.com

-

Bomba centrifuga Cp-200 y Cp-132

Ilustración 16; Principales características Bombas centrifuga Cp-200 y Cp-13; fuente; www.PEdrollo.cl

Ilustración 17: Punto de operación Bombas centrifuga Cp-200 y Cp-13; fuente; www.PEdrollo.cl

-

Bombas de Achique WEDA-40

Ilustración 18: Punto de operación Bombas de achique WEDA-40;Fuente www.AtlasCopco.com

Ilustración 19: Principales características Bombas de achique WEDA-40;Fuente www.AtlasCopco.com