FACULTAD DE INGENIERIA ESCUELA ACADÉMICO PROFESIONAL DE INGENIERIA DE MINAS TESINA Diseño de malla de perforación con
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FACULTAD DE INGENIERIA ESCUELA ACADÉMICO PROFESIONAL DE INGENIERIA DE MINAS
TESINA
Diseño de malla de perforación con modelo matemático para incrementar la producción en la Cantera de Caliza, Zaña
AUTOR: Gonzales Arenas Flor Noelia
ASESORA: Rosa Eliana Salazar Cabrejos
LÍNEA DE INVESTIGACIÓN: Perforación de Voladura
Chiclayo - Perú 2017
RESUMEN PALABRAS CLAVES
ABSTRAC KEYSWORD
INDICE INTRODUCCIÓN ...................................................................................................................... 4
I. 1.1
FORMULACION DEL PROBLEMA ................................................................................... 7
1.2 ANTECEDENTES ...................................................................................................................... 7 1.3
JUSTIFICACION................................................................................................................. 11
1.4
OBJETIVOS ........................................................................................................................ 12
1.4.5. Objetivo General .............................................................................................................. 12 1.4.6. Objetivos específicos ...................................................................................................... 12 1.5
MARCO TEORICO ............................................................................................................. 13
1.6 MARCO METODOLOGICO .................................................................................................. 19 1.6.1. TIPO DE ESTUDIO ......................................................................................................... 19 1.6.4. VARIABLES ..................................................................................................................... 19 1.6.7 VALIDACIÓN Y CONFIABILIDAD DEL INSTRUMENTO .......................................... 24 1.6.8 DATOS ............................................................................................................................... 25 1.6.9 ANALISIS DEL MÉTODO ............................................................................................... 28 DESARROLLO ....................................................................................................................... 37
II.
2.1 RESULTADOS ..................................................................................................................... 38 2.2 DISCUSIONES..................................................................................................................... 42 CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES ............................................................................. 43 REFERNCIAS BIBLIOGRAFICAS ............................................................................................... 44 ANEXOS .......................................................................................................................................... 45
I.
INTRODUCCIÓN
La minería es la actividad económica que más dividendos trae al país, por eso el Perú es considerado un país netamente minero. El diseño de voladura a tajo abierto con explosivos es muy empleado para la extracción de materiales rocosos en diferentes canteras, en el departamento de Lambayeque no es un tanto común emplear técnicas y sistemas de explotación empleando diseños de mallas de perforación, ya que no se cuenta con un punto de vista geotécnico. El diseño de voladura a cielo abierto con uso de explosivos para canteras es aplicado actualmente mediante metodologías de diseño de voladura como el modelo matemático de López Jimeno, Ash, Konya los cuales calculan las variables de diseño para mallas de voladura desde el punto de vista de producción. López Jimeno se basa principalmente en el diseño de voladura en banco de pequeño diámetro, se emplea principalmente para canteras. El modelo matemático de Konya del año 1998 se basa principalmente en el cálculo de la malla de perforación a partir de la formulación planteada por Calvin J. Konya. Y por último el modelo matemático de Ash el cual es aplicado para el diseño de malla voladura utilizando cinco parámetros dados en formula. Se considera que la voladura es la primera operación del ciclo minero y además que es la primera etapa del proceso de conminución, esencialmente en la voladura se pretende como objetivo, obtener una máxima fragmentación de la roca minimizando el daño del macizo, tener bajos niveles de vibraciones y una mínima proyección de los fly rocks o rocas volantes. Es por ello que es indispensable tener en cuenta el modelo matemático a emplear para el diseño de malla de voladura y lograr obtener buenos resultados. Las canteras son explotaciones mineras a tajo abierto en la que las principales rocas que se pueden encontrar y obtener son las calizas, mármoles, granitos, pizarras, etc. A diferencia de otras explotaciones mineras es que las canteras no necesitan ir al proceso de concentrado. Estas rocas cumplen un papel muy importante para el desarrollo de actividades y proyectos en el ámbito ingenieril. Es así que para que se realice una extracción adecuada en dicha cantera, se necesita de un sistema de explotación por el cual se propone el método de bancos
mediante el diseño de una malla de perforación para la extracción de la roca caliza. En Zaña la caliza ha sido explotada desde la era de la colonia en el siglo xvii hasta la actualidad. La cantera de caliza está ubicada en Collique bajo a 6 kilómetros de la ciudad de Cayalti, el cual pertenece al centro poblado Saltur en el distrito de Zaña. El problema principalmente se genera y se da por la falta de elaboración del diseño de una malla de perforación y voladura para la explotación de la cantera, esto genera impactos negativos dentro de la producción de la empresa y además de generar más mano de obra y mayores costos. En esta cantera se realiza la explotación artesanalmente, la caliza es triturada y picada a golpe limpio, por medio de combas y barretas, tiene una extensión de 100 hectáreas de las cuales solo 70 hectáreas son de pura piedra caliza, y solo han extraído 3/4 de una hectárea ; mensualmente explotan un aproximado de 4 toneladas de caliza, es decir realizan una producción de manera empírica y no lo están haciendo de manera técnica científica, cuentan con un horno industrial en la misma cantera en la cual están realizando un consumo excesivo para el quemado en los hornos ,ya que la granulometría es incorrecta, porque la extracción de la roca lo hacen manualmente y al fragmentar la roca lo hacen sin medir el tamaño es por eso que extraen el material de una granulometría grande y al momento de llevarlo al proceso del quemado en hornos tienen que fragmentar de nuevo manualmente la caliza, hasta obtener la granulometría necesaria para que entre en dicho horno, la voladura se aplicaría después de realizar el diseño de una malla de perforación y voladura. Teniendo en cuenta que para tener
una óptima
voladura primeramente tendríamos que comprender los mecanismos de fragmentación de la roca y esto principalmente va a depender tanto de la voladura de cada explotación. La explotación que realizan la cantera de caliza, Zaña se efectúa de manera empírica obteniendo como resultado grandes pérdidas económicas, tiempos
excesivos y además que requiere de mano de obra innecesaria, generando como consecuencias una mala producción debido a la mala realización de unos sistemas de explotación adecuado. Si generamos una buena voladura maximizamos productividad, disminuimos el costo por tonelada, maximizamos el tamaño de voladura. Es por ello que se aplicara el modelo matemático ideal para el diseño de malla de voladura con el fin de obtener resultados con credibilidad.
1.1 FORMULACION DEL PROBLEMA
¿En qué medida el diseño de malla de perforación incrementará aplicando el modelo matemático en la cantera de caliza Zaña -2017?
1.2 ANTECEDENTES
Internacional MURCIA CARO, Lina Patricia (2016) en su tesis Procedimiento para el diseño de mallas de voladura en explotación de canteras a cielo abierto con base en la estabilidad temporal y final de los bancos de producción se plantea como objetivo “proponer un método de diseño de voladura que tome en cuenta las condiciones de estabilidad del banco” (p.2) en el que concluye: Con las voladuras prueba realizadas, donde se compara los tres métodos de diseño de voladura, se identificó que el método que presento un mejor comportamiento fue Rodgers, ya que mostro un menor número de bloques desprendidos, en un menor volumen y a una distancia más lejana a la zona de la voladura (p.119). Rodgers es un método que consiste en el cálculo del diseño de malla de voladura a partir del burden el cual se calcula con el diámetro del explosivo, la densidad del explosivo y de la roca el cual dio como resultado que este método es eficiente ya que se obtuvo menos números de bloques desprendido y con un volumen menor. Es indispensable el diseño de voladura y el método a utilizar y considerar. Nacional CCONISLLA HUAMANI, Edwin y VILLAGOMES ARENAS, Wesli (2012) en su tesis Diseño de malla de perforación y voladura en el by pass 976 - E, aplicando el modelo matemático: "áreas de influencia". En la unidad minera San Genaro Castrovirreyna compañía minera s.a. 2012 en la que se propone “identificar las características del Diseño de Malla de Perforación y Voladura en el By Pass 976 E, Aplicando en la Unidad Minera San Genaro – Castrovirreyna Compañía Minera S.A. 2012” (p.13) en el que concluye: Se ha determinado que el diseño de malla de perforación resulto optimo en los avances lineales de los frentes (p.51).
En conclusión a partir del diseño de una malla de perforación y el conocimiento de sus características se puede llegar a tener óptimos resultados dependiendo del modelo matemático a utilizar y aplicar. BARRIGA
REYNOSO,
Augusto
Hernán
(2015)
en
su
tesis
diseño
e
implementación de malla de perforación para optimizar la voladura en la mina San Genaro de la Cía. Minera Castrovirreyna se propone “Evaluar la eficiencia de un nuevo diseño de malla de perforación en frentes para optimizar la voladura” (p.3), con lo que concluye: Con estos resultados se capacitó al personal en la unidad en operación mina y/o trabajadores en interior mina de la importancia del diseño de la malla de perforación haciéndoles ver la realidad de los resultados comparándolo con los resultados anteriores y actuales. Para que tengan una clara idea y resultado de cuanto importantes es el diseño de malla de perforación para mejorar la eficiencia de avances y de esta manera mejorar con los avances en los frentes de exploración, desarrollo y preparación (p.123). El optimizar o implementar una malla de perforación y voladura trae ventajas para el desarrollo de la labor en la que se está aplicando, ya que es importante para optimizar la producción, el tiempo y los costos .Es por eso que una buena voladura eficiente mejora los avances dentro del ciclo de minado , el autor logro con su expectativa propuesta y obtuvo buenos resultados con respecto a su diseño de malla de perforación en los frentes para concluir optimizando la voladura de la minera Castrovirreyna.
GAONA GONZALES, Aderling Jesus (2015)
en su tesis
optimización de la
voladura, mina la virgen - de la compañía minera San Simón s.a. - Huamachuco Trujillo se propone “Optimizar la perforación y voladura” y “mejorar la producción” (p.12), con lo que concluye : Mejorará notablemente la calidad de la granulometría ya que no requiere de voladura secundaria. Se elevará la producción de 13 000 a 26 000 Tn/día aumentando la altura de los bancos de 6 a 12 metros (p.124). la optimización de la perforación y voladura dependerá mucho del diseño de una malla de perforación adecuado para obtener una fragmentación ideal, a partir de una adecuada explotación elevaríamos la producción.
GARRIDO LLOSA , Juan José (2015) en su tesis mejora y control de estándares en perforación y voladura para la reducción del costo en mina animon se propone como objetivo “exponer la factibilidad de la reducción de los costos del ciclo de minado, aplicando para ello estándares mejorados de trabajo y control en las principales operaciones unitarias de minado que son la Perforación y Voladura”(p.16) en lo que concluye: A través de la mejora de los estándares de las operaciones unitarias de Perforación y voladura, se logró una reducción del Costo unitario total de Mina en 4.19 US$/TMS es decir un reducción del 18.50% en comparación con lo que se venía obteniendo. Representando esto una reducción en costos operativos de Mina de 3’771,000.00 US$ al año (p.154). Mejorando las operaciones unitarias de perforación y voladura se puede incrementar considerablemente la produccion y reducir los costos , esto es ventajoso tanto para la vida del proyecto como para el crecimiento y los ingresos para la empresa.
1.3 JUSTIFICACION
JUSTIFICACION SOCIAL Y ECÓNOMICA La riqueza que existe en la cantera de caliza de la ciudad de Zaña es impresionante, tiene una extensión muy grande que sin embargo no es explotada como debería ser producto de la falta de conocimiento y la realización de una producción empírica es necesario el diseño de una malla de perforación mediante un sistema de explotación utilizando un modelo matemático para incrementar la producción ya que esta teniendo deficiencia al momento de la explotación. En primer lugar dicho diseño ayudaría con el problema in situ que tienen, en la realización de una buena extracción del material. A partir de un diseño de una malla de perforación se optimizaría la producción y a partir de aquello obtendríamos una granulometría apropiada para el quemado de dicha piedra además de reducir tiempo y los costos de las operaciones unitarias existentes. Además que generaría logros positivos para la empresa como optimizar la producción a grandes rasgos, se obtendría ganancias económicas, y reduciríamos costos. JUSTIFICACION AMBIENTAL La explotación de la cantera de caliza no genera ningún impacto negativo con las poblaciones aledañas ya que se encuentra en una zona lejanda del centro poblado, estamos hablando aproximadamente a unos 6 kilometros de la población. Además no existe ningún tipo de flora y fauna cerca de la zona de explotación que pueda salir afectada.
1.4 OBJETIVOS
1.4.5. Objetivo General Diseñar una malla de perforación con modelo matemático para incrementar la producción en la cantera de Caliza Zaña. 1.4.6. Objetivos específicos
Diagnosticar la situación actual que se encuentra la cantera de caliza
Emplear el modelo matemático adecuado para el diseño de una malla de perforación y voladura para la cantera de caliza.
Incremento de producción en la cantera de caliza – Zaña
1.5 MARCO TEORICO
CANTERA Canteras es el término genérico que se utiliza para referirse a las explotaciones de rocas industriales, ornamentales y de materiales de construcción, constituye, con mucho, el sector más importante en cuanto a número, ya que desde muy antiguo se han venido explotando para la extracción de abastecimientos de materias primas con uso final en la construcción y en obras de infraestructura. (HERRERA, Juan, 2006, p.8) Las canteras son explotaciones mineras a cielo abierto en donde se obtienen rocas tanto industriales, ornamentales, áridos, etc. esta tienen diferentes fines dentro del campo de la construcción. CALIZA Las calizas son rocas sedimentarias de origen fundamentalmente químico u organógeno, formadas al menos por un 50% de carbonato cálcico. Las de origen bioquímico se forman por la acción de los seres vivos. Estos fijan el calcio disueltos en el agua y lo utilizan para construir sus esqueletos en forma de calcita o aragonito, cuando estos mueren, sus esqueletos darán unas calizas formadas por calcita, siempre el aragonito es inestable y se transforma en calcita, también se depositan calizas en los fondos marinos como consecuencia indirecta del metabolismo de los seres vivos (GUERRERO, Cirilo, 2001, p.1). Como nos mencióna el autor las rocas calizas se han formado producto de sedimentos el cual es de origen quimico, formadas principalmente por carbonato de calcio generalemnte calcita , estas tienen diferentes fines en el campo de la industria , ya sea en agricultura, ganadería, alimentos, en el campo de la metalurgia, etc.
PERFORACION Y VOLADURA La perforación y voladura es una técnica aplicable a la extracción de roca en terrenos competentes, donde los medios mecánicos no son aplicables de una manera rentable. este método es aplicable a cualquier método de explotación, bien en minería, bien en obra civil, donde sea necesario un movimiento de tierras. La técnica de perforación y voladura se basa en la ejecución de perforaciones en la roca, donde posteriormente se colocarán explosivos que, mediante su detonación, transmiten la energía necesaria para la fragmentación del macizo rocoso a explotar. (BERNAOLA José, CASTILLA Jorge, HERRERA Juan, 2013, p.5) La perforación y la voladura se emplean para la explotación en diferentes fines en el campo de la minería para la extracción de material , es un método aplicado en diferentes campos el cual ayuda a generar una buena producción y a obtener granulometrías adecuadas siempre y cuando se haya diseñado una buena malla de perforación, luego de perforar se procede a colocar los explosivos y detonar , el cual fragmentara el macizo rocoso. ALTURA DE BANCOS La altura de banco se establece generalmente a partir de las dimensiones de los equipos de excavación y carga, las características del macizo rocoso y de las exigencias de la selectividad de la explotación (HERRERA, Juan, 2007, p.19) Para tener una noción de la altura de banco a desarrollar en la labor dependerá de las dimensiones de la maquinaria a usar, además de las características de la roca y el método de secuencia de explotación. DENSIDAD DEL EXPLOSIVO Karlinsku et al. (2008) citado por DÍAZ Juan; GUARÍN Melissa; JIMÉNEZ Jovani (2012) define que la densidad del explosivo es el peso específico g/cm3 (a mayor densidad, mayor potencia), varía entre 0,7 a 1,6 g/cm 3. Todo explosivo tiene una densidad critica encima de la cual ya no detona.
El autor nos define teóricamente que la densidad del explosivo es nada mas que el peso específico y que al tener mayor densidad tendrá mayor potencia entre un rango variado de 0,7 a 1,6 g/cm3 y cuando un explosivo encuentra una densidad critica no detona en la roca. DIMENSIONES DE LA VOLADURA
Centro Tecnológico de Voladura EXSA S. A (2009) citado por DÍAZ Juan; GUARÍN Melissa; JIMÉNEZ Jovani (2012) define que las
dimensiones de voladura
comprende el área superficial delimitada por el largo del frente y el ancho o profundidad del avance proyectado (m2) por la altura de bando o de corte (H), en m3 . Exsa nos dice que las dimensiones de voladura será comprendida por el largo , el ancho y la profundidad del avance por la altura de banco dado todo en metros cuadrados.
MODELO MATEMATICO LOPEZ JIMENO Modifico la fórmula de Ash incorporando la velocidad sísmica del macizo rocoso, por lo que resulta: B = 0,76 x D x F Dónde: B= piedra (m) D= diámetro del barreno (pulg) F= factor de corrección en función de la clase de roca y tipo de explosivo F= 𝐹𝑟 𝑥 𝐹𝑒 2,7 𝑥 3500 0,33 ] 𝑝𝑟 𝑥 𝑉𝐶
𝑓𝑟 [
𝑝𝑒 𝑥𝑉𝐷2 0,33 ] 1,3 𝑥 36602
𝑓𝑒 [
Siendo: 𝑝𝑟 = densidad de la roca (g/𝑐𝑚3 ) VC= velocidad sísmica de propagación del macizo rocoso (m/s) 𝑝𝑒 = densidad de la carga de explosivo (g/𝑐𝑚3 ) VD = velocidad de detonación del explosivo (m/s) La fórmula indicada es válida para diámetros superiores a 65 mm. Para barrenos más pequeños el valor de la piedra se afectara de un coeficiente reductor de 0,9. (PERNIA José, ORTIZ Fernando, LOPEZ Carlos, LOPEZ Emilio, 2003, p.233) El modelo matemático de lopez Jimeno se basa principalmente en el diseño de voladura en banco de pequeño diámetro, se le denomina bancos de pequeños diámetros a aquellos bancos que se encuentran 65mm a 165mm de diámetro de perforación. Este modelo matemático consiste y se emplea principalmente para canteras, minería a cielo abierto en pequeña escala o pequeña minería, minería artesanal. La metodología de diseño de voladura de López Jimeno que permite determinar el burden .El cual lo desarrollo con el método de Ash, pero incorporando la velocidad sísmica del macizo rocoso. MODELO MATEMATICO KONYA Y WALTER B=[
2Pe + 1.5] 𝑥 𝑑 Pr
Dónde: B= piedra (pies). D= diámetro de la carga (pulgadas). 𝑃𝑒 = densidad del explosivo. 𝑃𝑟 = densidad de la roca. El espaciamiento se determina a partir de las siguientes expresiones Barrenos de una fila instantáneos.
H+2B
H ˂ 4B
S=
H ˃ 4B
S= 2B
3
BARRENOS DE UNA FILA SECUENCIADOS. H+7B
H ˂ 4B
S=
H ˃ 4B
S= 1,4 B
8
RETACADO Roca masiva
T= 0.7 B
SOBREPERFORACION
J = 0.3 B
El modelo matemático de Walter y Konya del año 1985 se basa principalmente en el cálculo de la malla de perforación y a partir del cálculo del burden empezando por tomar los parámetros de la densidad de la roca y del explosivo y el diámetro de perforación, además que se debe tomar en cuenta el estado del macizo rocoso.
MODELO MATEMATICO ASH 𝐵=
𝐾𝐵 𝑥 𝐷 12
Donde 𝐾𝐵 depende de la clase de roca y tipo de explosivo empleado. TIPO DE EXPLOSIVO Baja densidad (0,8 a 0,9 g/𝑐𝑚3 ) y baja
CLASE DE ROCA BLANDA
MEDIA
DURA
30
25
20
35
30
25
40
35
30
potencia densidad media (1,0 a 1,2 g/𝑐𝑚3 ) y potencia media Alta densidad (1,3 a 1,6 g/𝑐𝑚3 ) y alta potencia
Profundidad de barreno
L = 𝐾𝐿 𝑥 𝐵 (𝐾𝐿 𝑒𝑛𝑡𝑟𝑒 1,5 𝑦 4 )
Sobre perforación
J = 𝐾𝐽 𝑥 𝐵 (𝐾𝐽 𝑒𝑛𝑡𝑟𝑒 0,2 𝑦 0,4 )
Retacado
T = 𝐾𝑡 𝑥 𝐵 (𝐾𝑡 𝑒𝑛𝑡𝑟𝑒 0,7 𝑦 1 )
Espaciamiento
S = 𝐾𝑠 𝑥 𝐵2
𝐾𝑠 = 2.0 para iniciación simultanea 𝐾𝑠 = 1.0 para barrenos secuenciados con mucho retardo 𝐾𝑠 = entre 1.2 y 1.8 para barrenos secuenciados con pequeño retardo Aplicado para el diseño de voladura en banco utilizando cinco relaciones a partir de su fórmula dada anteriormente.
1.6 MARCO METODOLOGICO
1.6.1. TIPO DE ESTUDIO
Exploratorio Descriptivo
1.6.2. DISEÑO DE INVESTIGACION El diseño de la investigación es no experimental transversal porque la información obtenida es sistematizada y empírica.
1.6.3. HIPOTESIS Si se hace un diseño de malla de voladura entonces se tendrá un incremento de producción de la cantera de caliza.
1.6.4. VARIABLES
DISEÑO DE MALLA DE PERFORACION CON MODELO MATEMATICO (Independiente, Cualitativo)
INCREMENTO DE PRODUCCIÓN (Dependiente, Cualitativa)
1.6.5. OPERACIONALIZACION DE VARIABLES Identificación de Variables
Definición Conceptual:
Variable Problema:
Se entiende por productividad a la relación entre la cantidad de caliza obtenida por un sistema productivo de explotación y los recursos utilizados para obtener dicha producción.
Variable Solución:
El diseño de malla de perforación es indispensable para un sistema de explotación adecuado y obtener una voladura con resultados óptimos generalmente su principal objetivo es la optimización de producción y es indispensable para lograr obtener granulometrías adecuadas y así poder incrementar producción.
1.6.6. POBLACION Y MUESTRA
Población: La roca sedimentaria que en este caso es la caliza que esta presente en el área de estudio.
Muestra: Muestra de la roca sedimentaria que es la caliza ( carbonato de calcio) (calcita) que se pudo extraer en la zona de estudio in situ en los diferentes viajes de campo que se realizó a lo largo del desarrollo de esta investigación.
VARIABLE INDEPENDIENTE
ESCALA DIMENSION
INDICADOR
INDICE
DE MEDICIÓN
Diámetro del taladro Inclinación del MODELO
taladro
pulg
grados
RECOLECCIÓN DE INFORMACIÓN
Análisis
Kg/cm3
Resistencia de GEOMECANICA
la roca Permeabilidad
m2 g/𝑐m3 k (cm/s)
RECOLECCION
intervalo
documental Sección (Área)
DE
Escala de
MALLA DE PERFORACION
INSTRUMENTO
ordinal
MATEMATICO Explosivo
TÉCNICA DE
Escala de razon
Ficha descriptiva
Descripción de GEOLOGÍA
Observación
la geología de
Ficha de Observación
la zona
VARIABLE DEPENDIENTE
ESCALA DIMENSION
INDICADOR
ÍNDICE
DE MEDICIÓN
Ingresos
TÉCNICA DE RECOLECCIÓN DE INFORMACIÓN
INSTRUMENTO DE RECOLECCION
$ Escala de
FLUJO DE CAJA
Ficha descriptiva
razón Egresos
$
de registro de datos.
Maquinaria de Perforación INCREMENTO DE
SELECCIÓN DE
PRODUCCION
EQUIPOS
Camión Volquete
pulg
ordinal
documental
m3
Escala de razon
Cargador Frontal
Análisis
m3
RESERVAS
PERSONAL
Tonelaje
N° de Trabajadores
ton
Nominal
Observación
Guía de Observación
1.6.7 VALIDACIÓN Y CONFIABILIDAD DEL INSTRUMENTO
1.6.8 DATOS
UBICACIÓN Y ACCESO La cantera de caliza está ubicada en Collique bajo a 5 kilómetros de la ciudad de Cayalti, el cual pertenece al centro poblado Saltur en el distrito de Zaña. a una altitud comprendida entre los 60 msnm
El acceso al área del proyecto es posible desde la ciudad de Chiclayo hasta llegar al pueblo de Mocupe nuevo (cruce Zaña, carretera panamericana norte Km. 750), luego se continua hacia el oeste siguiendo la Carretera asfaltada de Oyotún hasta llegar al centro poblado de Cayalti, para luego seguir por la carretera Collique bajo, donde encontraremos una tranquera en la que tenemos que seguir por una trocha a la cantera de caliza, de acuerdo al cuadro siguiente:
RECORRIDO
TIPO DE VÍA
DISTANCIA
Chiclayo – Cayalti
Carretera Asfaltada
51.5 Km.
Cayalti - cantera
Trocha
5 km.
Distancia total desde la ciudad de Chiclayo: 56.5 Km
PROPIEDAD MINERA La cantera de caliza de zaña de 100 Has. A más. Se encuentra en la actualidad debidamente titulada y está ubicada entre las coordenadas UTM Y coordenada WSG84 siguientes:
COORDENADAS UTM DE LOS VÉRTICES DEL PETITORIO MINERO VÉRTICE
Norte
Este
1
9 236 000.00
651 000.00
2
9 236 000.00
652 000.00
3
9 237 000.00
652 000.00
4
9 237 000.00
651 000.00
COORDENADAS WGS84 DE LOS VÉRTICES DEL PETITORIO MINERO VÉRTICE
Norte
Este
1
9 235 635.78
650 745.42
2
9 235 635.80
651 745.41
3
9 236 635.79
651 745.41
4
9 236 635.78
650 745.43
Adecuada de ingemmet.
DESCRIPCION ESTRATIGRAFICA
FISIOGRAFÍA
La zona de estudio se encuentra constituida por el emplazamiento de la Cordillera Occidental de los Andes Peruanos, su relieve es casi plano por encontrarse en la planicie desértica, con una altitud de 60 msnm (metros sobre el
nivel del mar) en los márgenes del rio Zaña existe una planicie donde se desarrolla actividades agrícolas tales como la siembra de caña, de arroz, etc.
CLIMA
Tiene un clima semitropical , en la estación de verano llega a una temperatura de 33º C , y en la estación del invierno disminuye a 22º C. El promedio de precipitación anualmente es de 36 m.m. Las lluvias casi siempre se presentan en Febrero y Marzo, este último muy caluroso. Tiene una humedad que flutua entre 41.3% que es la humedad minina y su humedad máxima de 46.3%.
TOPOGRAFÍA
Los yacimientos de caliza en dicha zona de estudio tiene un relieve topográfico en la que se encuentran emplazados en la planicie del flanco occidental de la cordillera de los andes peruanos, en el cual no se puede observar accidentes geográficos de gran importancia, por el hecho de encontrarse esta planicie desértica costera.
Las estructuras orogénicas que rodean el yacimiento no son tan elevadas por encontrarse en el comienzo de las estribaciones de la Cordillera occidental de los Andes Peruanos.
HIDROGRAFIA El principal rio en la zona es de Zaña, del cual aprovecha la Provincia de Cayalti, Collique, Zaña. Para regar extensas Plantaciones de caña de azúcar y algodón. Hoy en día el rio Zaña sus aguas nace en el macizo de Hualgayoc ubicado en el departamento de Cajamarca, en la cordillera occidental de los andes y sus aguas drenan a la vertiente del pacifico el cual el reducido volumen del agua durante el
nivel más bajo del cauce del rio afecta al área de la agricultura para los sembríos de azúcar, y algodón
MAQUINARIA A UTILIZAR SELECCIÓN DE EQUIPOS Maquinaria de Perforación
TIPO Rock drill atlas copco
Camión Volquete
CAPACIDAD 15 m3
Cargador Frontal
1.6.9 ANALISIS DEL MÉTODO
FICHA DESCRIPTIVA PROPIEDAD DE LOS EXPLOSIVO Potencia
Mide el contenido de energía que puede tener el explosivo y el
Relativa
trabajo que realiza este.
Impedancia O Poder Rompedor
Este proporciona un efecto rompedor del explosivo sobre la roca para iniciar un fractura miento, este está asociado con la densidad y la velocidad de detonación. Es determinada por el peso sobre la unidad de volumen. A
Densidad
partir de ello determinaremos la sensibilidad , velocidad de detonación y diámetro critico
Velocidad de
Es la velocidad con la que la onda de detonación del explosivo
Detonación
viaja a través de la roca y se efectúa una liberación de energía.
Sensitividad
Es la facilidad para que un explosivo pueda reaccionar químicamente. Es para medir si es explosivo es inestable o estable
Estabilidad
dependiendo a como es la descomposición al momento de la detonación.
Simpatía
Vibración Y Onda Expansiva
Se da cuando un barreno cargado tiene la capacidad de inducir a una detonación al barreno vecino. Se da en forma de ondas de vibración en la cual se da por la detonación del explosivo y esto genera presión y calor intenso en la que la onda expansiva se desplaza por la roca generando la fractura miento.
FICHA DESCRIPTIVA VARIABLES PARA EL DISEÑO DE VOLADURAS Es uno de los primeros parámetros conEs el primer parámetro Diámetro de controlable el cual se puede asumir dependiendo del tipo de Perforación
voladura a realizar. La selección del diámetro adecuado del
(D)
barreno para cualquier trabajo de voladura, requiere una evaluación de dos partes: También denominada piedra, bordo o distancia de menor resistencia a la cara libre. Es la distancia desde el pie o eje del taladro a la cara libre perpendicular más cercana. También la distancia entre filas de taladros en una voladura.
Burden (B)
Se considera el parámetro más determinante de la voladura. Depende básicamente del diámetro de perforación, de las propiedades de la roca, altura de banco y las especificaciones del explosivo a emplear. Si B es excesiva, se aumenta la intensidad de las vibraciones, si B es reducida, provoca grandes proyecciones La rigidez del paralelepípedo de roca situado delante de los
Índice de
barrenos tiene una gran influencia sobre los resultados de las
Rigidez (Ir)
voladuras. Cuando la relación H/B es grande, el desplazamiento y deformación de la roca es fácil, particularmente en el centro del
banco. Ash (1977) señala que la relación óptima es H/B ≥ 3 Si H/B = 1, se obtendrá una fragmentación gruesa con problemas de sobreexcavación y repiés. Con "H/B = 2” se aminoran estos efectos, eliminándose en su totalidad con H/B ≥ 3. Distancia vertical comprendida desde la superficie horizontal Altura de Banco (H)
superior (cresta) a la inferior (piso). La altura está en función del equipo de excavación y carga, del diámetro de perforación, la resistencia de la roca, la estructura geológica, la estabilidad del talud y los aspectos de seguridad. Es la distancia entre taladros de una misma fila que se disparan con un mismo tiempo de retardo o con retardos diferentes y mayores en la misma fila. (Manual práctico de voladuras.
Espaciamie nto (S)
Al igual que el burden, los espaciamientos muy pequeños producen exceso de trituración, lomos al pie de la cara libre y bloques de gran tamaño en el tramo del burden. Por otro lado, espaciamientos excesivos producen fracturación inadecuada, lomos al pie del banco y una nueva cara libre frontal irregular. Normalmente el taladro no se llena hasta la parte superior con explosivo; un porcentaje aproximado del 30% se rellena con material inerte el cual tiene la función de retener los gases generados durante la detonación a lo cual se denomina retacado. La principal función de este parámetro es evitar la fuga de gases
Retacado (T)
por la boca del taladro, de esta forma los gases concentrados trabajan en función de la fragmentación. Si el taco es insuficiente, además de la fuga parcial de gases se puede presentar proyección de fragmentos y fuerte ruido por onda aérea. Si el taco es excesivo, la energía se concentrará al fondo del taladro, dejando gran cantidad de bloques en la parte superior del barreno, dando como resultado una fragmentación irregular
por el fisuramiento natural de la roca La sobre-perforación, sub-barrenación o sobre-excavación se utiliza para definir la profundidad a la cual se debe perforar el barreno por debajo del nivel de piso propuesto, este parámetro mejora la superficie pos-voladura y da como resultado un Sobre Perforación
rompimiento del piso a nivel. Es importante para que para mantener la rasante del piso.
(J) Si este parámetro es insuficiente, normalmente obtendrá una superficie con lomos, pero si es excesiva la superficie posvoladura puede presentar socavaciones, incremento de las vibraciones, que su vez aumentará los costos de perforación. Es el ángulo de inclinación que se da a los barrenos durante la perforación, es un parámetro de diseño común en canteras de roca blanda y alturas de bancos altos aproximadamente entre 15 y 20mt. La perforación inclinada, paralela a la cara libre del banco, Angulo de
buscando siempre mantener uniforme el burden en toda la
Inclinación
longitud del barreno, proporciona mejor fragmentación, menor
del Barreno
consumo específico de explosivos y dejan taludes post-voladura con cara libre más estables . Con la inclinación de los barrenos la longitud de barreno aumenta, a su vez la sobreperforación disminuye; este ángulo se mide con respecto a la vertical en grados, con valores hasta de 20º según el equipo de perforación La longitud de perforación o taladro tiene marcada influencia en el
Longitud de Barreno (L)
diseño total de la voladura, principalmente para el cálculo de diámetro, burden y espaciado. Es la suma de altura de banco más la sobre-perforación necesaria
por debajo del nivel o rasante del piso. Un buen cálculo de la longitud del barreno garantiza buena rotura final, evitar que queden lomos o resaltos, a su vez evita la rotura secundaria por sobre tamaños. Es la parte activa del taladro de voladura, también denominada “longitud de carga” donde se produce la reacción explosiva y la Longitud del presión inicial de los gases contra las paredes del taladro. Es Explosivo
importante la distribución de explosivo a lo largo del taladro,
(L)
según las circunstancias o condiciones de la roca. Usualmente comprende de 1/2 a 2/3 de la longitud total y puede ser continua o segmentada.
Densidad de la Carga Kg/M
Define la medida de llenado de un barreno con explosivo, en proporción a la longitud total. Es la medida que permite identificar la cantidad de kilogramos de explosivo por cada metro de perforación.
LISTA DE COTEJO
ASPECTOS OBSRVABLES
INDICADORES SI
CUENTAN CON UN SISTEMA DE EXPLOTACION SE HA REALIZADO PERFORACION Y VOLADURA REALIZAN UNA EXTRACCION EMPIRICA SE HAN RALIZADO PERFORACIONES DIAMANTINAS UTILIZAN MAQUINARIA PESADA Y EQUIPOS PARA LA EXTRACCION CUENTAN CON UN PLAN DE MINADO CUENTAN CON TODOS LOS REGLAMENTOS DE SSO CUENTAN CON HORNOS INDUSTRIALES PARA EL QUEMADO DE LA CALIZA CUENTAN CON HORNOS ARTESANALES PARA EL QUEMADO DE LA CALIZA CUENTAN CON CHANCADORAS LA ZONA ESTA AISLADA DE LA POBLACION GENERAN IMPACTOS NEGATIVOS EN EL AMBIENTE
NO
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FICHA DE OSERVACION DIRECTA TEMA: PRODUCCIÓN
NOMBRE DEL INVESTIGADOR: GONZALES ARENAS FLOR NOELIA
LUGAR: ZAÑA – CERRO COLLIQUE (COLIQUE BAJO – FECHA DE OBSERVACION: 08/10/2017 SALTUR) La cantera de caliza se encuentra ubicado en la zona de Collique bajo saltur este yacimiento de caliza se emplaza y se distribuye en una regular extensión , encontrándose evidencias en el cerro Collique en la cual se pudo observar la extensión que ha desarrollado la formación de la calcita el cual tiene una pureza de 70%. En la zona de interés se pudo encontrar con una producción empírica no lo realizan de manera técnica científica ,no cuentan con un sistema de explotación , todo lo realizan a puño limpio con comba. cuentan con un horno industrial dentro de la cantera en la cual lo usan para el quemado de la caliza, para obtener la cal . es por ello que la granulometría que extraen artesanalmente es demasiada y existe un consumo excesivo de insumos para el quemado en los hornos. cuentan con una extensión de 100 has de las cuales 70 has son de pura piedra caliza y solo se han explotado ¾ de una hectárea.
FICHA DESCRIPTIVA DE MINERAL Las rocas rocas calizas son rocas sedimentarias de origen químico, formadas por un 50% de carbonato cálcico. Las de origen bioquímico se forman por la acción de los seres vivos. Los cuales fijan el calcio disuelto en agua Estos fijan el calcio disueltos en el agua y lo utilizan para construir sus esqueletos en forma de calcita o aragonito, cuando estos mueren, sus esqueletos darán unas calizas formadas por calcita, siempre el aragonito es inestable y se transforma en calcita, también se depositan calizas en los fondos marinos como consecuencia indirecta del metabolismo de los seres vivos. Así las algas al realizar la fotosíntesis consumen bióxido de carbono (CO2); este consumo de bióxido de carbono varía las características del medio con la consiguiente precipitación del carbonato cálcico. La caliza tiene gran interés económico ya que constituye la materia prima del cemento; se utiliza parte en la construcción y CALIZA
como fundente en la industria siderúrgica. Las rocas calizas a pesar de que frecuentemente están recristalizadas o han sufrido reemplazo en grado variable, son designadas con nombres basados siempre en las texturas tanto de superficie frescas como en superficies ligeramente atacadas por intemperismo . La caliza es una roca compuesta por lo menos del 50% de carbonato de calcio (CaCO3 ), con porcentajes variables de impurezas, en su interpretación más amplia, el término incluye cualquier material calcáreo que contenga carbonato de calcio. Cada uno de los cuales poseen propiedades físicas distintas, sin embargo, generalmente se considera que la caliza es una roca calcárea estratificada compuesta principalmente de mineral calcita, que por calcinación da la cal viva. Los yacimientos de materiales calcáreos que se encuentran en la Región Lambayeque, son rocas calizas de diversos grados de pureza.
II.
DESARROLLO
2.1 RESULTADOS
PARAMETROS DE SELECCIÓN PARA EL DISEÑO DE MALLA DE PERFORACIÓN Altura de banco
3 m – 9.84 pies
densidad de la roca
2.8 𝒈/𝒄𝒎𝟑
velocidad sísmica de propagación del macizo rocoso (m/s)
5000 m/s
densidad de la carga de explosivo (g/cm3)
0.77 g/cc
velocidad de detonación del explosivo ( m/s)
4000 m/s
diámetro del taladro (rock drill atlas copco)
2.5 pulg
angulo de reposo de la caliza
30°
MODELO MATEMATICA DE LOPEZ JIMENO B= 0.76 X D X F B= 0.76 X 2.5 x 0.7834 B= 1.49 m FACTOR DE CORRECCION EN FUNCION DE LA CLASE DE ROCA TIPO DE EXPLOSIVO 2.7 𝑥3500 0,33 ] 𝑃𝑟 𝑥 VC
𝑓𝑟 = [
2.7 𝑥3500 0,33 ] 2.8 𝑥 5000
𝑓𝑟 = [
𝑓𝑟 = 0.8783 𝑃𝑒 𝑥𝑉𝐷2 0,33 𝑓𝑒 = [ ] 1.3 𝑥 36602 0.77 𝑥40002 0,33 ] 1.3 𝑥 36602
𝑓𝑒 = [
𝑓𝑒 = 0.08920
F= 𝑓𝑟 x 𝑓𝑒 F= 0.8783 𝑥 0.08920
F= 0.7834
MODELO MATEMATICO DE KONYA Y WALTER
B=[
2Pe + 1.5] 𝑥 𝑑 Pr
B=[
2(0.77) + 1.5] 𝑥 2.15 2.8
B= 4.4075 pies
ESPACIAMIENTO: S=
H + 2B 3
S=
9.84 + 2(4.4075) 3
S = 6.218 pies
RETACADO: T= 0.78 B T= 0.78 x 4.4075 T= 3.085 pies
SOBREPERFORACION: J= 0.3 x B J= 0.3 x 4.4075 pies J = 1.32
MODELO MATEMATICO DE ASH 𝐵=
KB x D 12
𝐵=
25 𝑥 2.15 12
B= 4.479 Profundidad de barreno (𝐾𝐿 𝑒𝑛𝑡𝑟𝑒 1,5 𝑦 4 ) L = KL x B L= 2 x 4.479 L= 8.958 Sobre perforación (𝐾𝐽 𝑒𝑛𝑡𝑟𝑒 0,2 𝑦 0,4 ) J = KJ x B J= 0.3x 4.479 J= 1.3437 Retacado (𝐾𝑡 𝑒𝑛𝑡𝑟𝑒 0,7 𝑦 1 ) T = Kt x B T= 0.8 x 4.479 T= 3.832 Espaciamiento (𝐾𝑠 = 2.0 para iniciación simultanea) S = 𝐾𝑠 𝑥 𝐵2 S= 2.0 x 4.479 S= 8.958
PARAMETRO
LOPEZ JIMENO
WALTER Y KONYA
ASH
Burden (B)
1.1438 m
4.4075 pies
4.479 pies
3.054
11.16 pies
4.52 pies
Sobre perforación (J)
0.594
1.32 pies
0.678 pies
Retacado (T)
1.835
3.085 pies
1.808 pies
espaciamiento (s)
2.538
6.218 pies
4.52 pies
Profundidad de barreno (L)
2.2 DISCUSIONES
CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES
REFERNCIAS BIBLIOGRAFICAS
ANEXOS ACCESO A CANTERA
Hornos de quemado para obtenr la cal
Extensión de caliza
CAL