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• Damian Silva Morales

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UNIVERSIDAD TECNICA FEDERICO SANTA MARIA SEDE VIÑA DEL MAR – JOSÉ MIGUEL CARRERA

PROPONER TECNOLOGIA DE PLASMA PARA TRONADURA EN FRACTURAMIENTO DE ROCA, COMPAÑÍA MINERA CERRO NEGRO.

Trabajo de Título para optar al Titulo de Técnico Universitario en MINERÍA Y METALUGIA

Alumno: Valentina López Alfaro Dominique Valdés Cabrera

Profesor Guía: Marcelo Rojas Vidal

2019

RESUMEN

Plasma es unas mezclas de sales metálicas de expansión rápida, capaz de iniciar una reacción termoquímica al suministrarle una chispa de alto voltaje en un espacio confinado. De este modo, cuando el espacio donde se está efectuando la expansión se abre (fractura), la energía expansiva se reduce abruptamente y finaliza su trabajo. Dentro de las especificaciones que se requieren mencionar es la capacidad del Plasma es capaz generar presiones altamente elevadas, con una presión máxima inicial mayor que 20.000 atm. Esta presión desciende rápidamente al alcanzar su objetivo propuesto lo que determina que la generación de vibraciones, proyecciones de roca y ruido pueden minimizarse. Además, los equipos que se utilizan son portátiles y tienen una alta capacidad de iniciación de número de hoyos para Plasma a granel o cápsulas para Plasma encartuchado, con capacidad de programar retardos. En relación con lo anterior, algunas de las ventajas de este producto son: Primero, es un producto no explosivo y no requiere de transporte y almacenamiento especial; Segundo, sus mínimos niveles de vibraciones a alta frecuencia con muy rápida atenuación; Tercero, bajos niveles de ruidos, por lo cual es muy apropiada esta técnica para zonas habitadas; Cuarto, mínimo nivel de gases, entre otros. Debido a que esta tecnología es nueva se presentan algunos casos con el objetivo de explicar su procedimiento, entendiendo que puede servir para que otras empresas, principalmente en la compañía minera cerro negro, así pudiendo utilizar esta innovadora tecnología o adquirir un conocimiento que le permita seleccionar la forma de realizar sus labores de tronadura, permitiendo dar un mejor desarrollo de los procesos mineros.

OBJETIVOS OBJETIVO GENERAL 

Caracterizar la tecnología de plasma y su aplicación en el sistema de tronadura para fracturamiento de roca en la compañía minera cerro negro.

OBJETIVOS ESPECIFICOS 

Describir el proceso de tronadura tradicional en compañía minera cerro negro.



Estudiar la nueva tecnología plasma implementada en minera los bronces.



Proponer tronadura de plasma en minera cerro negro.

INTRODUCCION El escenario minero actual se caracteriza por presentar elevados costos de energía y un alto grado de inversión en nuevas tecnologías que mejoren rendimientos y productividad. Además de ser más amigable con el medio ambiente, es por esto que deseamos proponer e implementar la nueva tecnología de fragmentación de roca a través del plasma, según los parámetros anteriores este cumpliría casi todos ya que posee una biodegradación que el explosivo tradicional no tiene. Compañía cerró negro cumple con operaciones de perforación y tronadura siendo este último la más importante, ya que marca en gran parte, el inicio de un bueno proceso de conminucion, que es tener una granulometría adecuada para generar un importante ahorro en los siguientes procesos, es aquí el primer problema ya que la minera presenta altos costos por el simple hecho de tener un sobre tamaño producto de la tronadura no controlada, además de accidente e incidentes provocados por flyrock puesto que las proyecciones alcanzan el radio o la distancia de seguridad, afectando tanto a trabajadores como instalaciones y maquinarias. El segundo problema y uno de los más importantes es como afecta un explosivo al medio ambiente y su ecosistema. Con respecto a lo anterior la utilización de plasma en tronaduras se hace necesaria frente a los requerimientos de seguridad y relación con el entorno, dado que es un producto que no provoca proyección de material particulado, genera poca vibración, tiene bajos niveles de ruido ambiente y posee excelente manejo de los aspectos de seguridad.

1. TRONADURA TRADICIONAL EN COMPAÑÍA MINERA CERRO NEGRO.

1.1.- COMPAÑÍA MINERA CERRO NEGRO. La Compañía se localiza aproximadamente a 210 kilómetros al noreste de Santiago, en el sector de Pitipeumo de la comuna de Cabildo, Provincia de Petorca, V Región de Chile.

La Compañía Minera Cerro Negro posee registro de exploraciones y excavaciones que datan desde 1920; desde ese entonces la propiedad ha sido adquirida por distintas sociedades y entidades que se han visto beneficiadas con el metal presente en la zona. En 1996 el Grupo Luksic decide cerrar el yacimiento ya que la producción deja de cumplir con sus expectativas. Frente a este panorama, la administración de ese entonces plantea la compra de la compañía, siendo ellos quienes hasta el día de hoy han continuado con la explotación del sector. CMCN cuenta con una dotación de personal de 516 personas, de las cuales 347 son de empresas contratistas y 169 son funcionarios de planta. El método de explotación utilizado actualmente es el de cielo abierto. El Rajo, conocido como Rajo Media Luna, posee 980 metros de largo, 640 metros de ancho y 160 metros de profundidad. La zona de explotación está dividida en 4 sectores actualmente operativos: Pared Norte, Manto Superior, Unión y Chiringo. A su vez el sector de Unión se subdivide en Unión Norte y en Unión Sur, mientras que Chiringo se subdivide en Chiringo Norte, Chiringo Centro y Chiringo Sur. El acceso al Rajo se puede realizar por dos sectores, el primero de ellos es por Unión Sur, a un costado del botadero , y el otro se encuentra en Pared Norte junto a las oficinas de AGROMINS. Las zonas anteriormente descritas se muestran en la Ilustración 2.

Como se mencionó anteriormente, las explotaciones datan desde 1920. Durante el mayor tiempo de vida de la faena, y al ser un yacimiento dispuesto en forma de mantos sub-horizontales, esta fue explotada mediante métodos subterráneos. Los principales métodos de explotación utilizados fueron Room & Pillar y algunos sectores con mayor potencia mediante Sublevel Stoping. Este largo periodo de explotación dejó un área bastante extensa de caserones y pilares, quedando un gran tonelaje de material remanente con altas leyes correspondiente a techos, pilares y pisos. Debido a esto último, y tras el análisis económico correspondiente, es que se decidió utilizar minería a cielo abierto para su recuperación. La presencia de excavaciones subterráneas hace más difícil la explotación ya que a menudo es necesario realizar hundimientos con el propósito de rellenar las cavidades y poder avanzar con los bancos para las expansiones del Rajo. De esta manera, es necesario conocer de manera detallada las labores previas al desarrollo del Rajo, tal que la operación no se vea entorpecida por el afloramiento de cavidades.

1.2.- TRONADURA EN COMPAÑÍA MINERA CERRO NEGRO

Según contrato CMCN delega la responsabilidad de administrar polvorines, transportar explosivos, cargar los explosivos e iniciar los disparos, a la empresa contratista AGROMINS. El personal a cargo de estas tareas está totalmente calificado y respeta las regulaciones legales vigentes. Los operarios a cargo de estas tareas están compuestos por un supervisor y tres ayudantes. El horario de tronadura es habitualmente entre las 13:00 pm y las 14:00 pm cuando todo el personal del Rajo se encuentra en horario de colación. El procedimiento se inicia con el personal de tronadura midiendo largo de pozos para tener un estimativo de cantidad de explosivos a utilizar. Luego se prepara el amplificador

colocando dentro de él un detonador Exel MS (Detonador no eléctrico de retardo). El conjunto (cebo) se introduce en el pozo de acuerdo al orden de salida que el supervisor diseñe para el disparo. Posterior a esto, se procede a cargar la columna explosiva. El ANFO utilizado es cargado de manera manual directamente desde los sacos y, utilizando una vara de coligue marcada cada metro, se determina la longitud de carga explosiva para luego rellenar con el material para el taco. Luego que los pozos están listos se procede al amarre de las filas, momento en el cual el personal procede a delimitar la distancia de seguridad requerida por la tronadura. Finalmente se enciende la mecha de seguridad, lo cual da 8 minutos de tiempo para salir hacia la zona de seguridad. Después que el explosivo detona, el personal de tronadura concurre al lugar para verificar que no haya tiros quedados y proceder a la entrega del sector. El explosivo utilizado para las tronaduras es el ANFO Premium de ENAEX. Su velocidad de detonación es de 3.800 m/s aproximadamente, y posee una densidad de 0,75 g/cm3 . El amplificador utilizado es un cartucho de emulsión llamada EMULTEX CN de 1” x 8”. Su velocidad de detonación es de 4.600 m/s aproximadamente y posee una densidad de 1,15 g/cm3 .

1.3.- ¿QUE ES LA TRONADURA? Tronadura es liberación de energía producto de una reacción química con explosivos, con el fin de fragmentar el macizo rocoso para la posterior extracción, traslado y procesamiento del mineral en una faena. 1.3.1.-TRONADURA EN MINERIA RAJO ABIERTO

1.3.2.-TRONADURA EN MINERIA SUBTERRANEA

1.2.- ¿QUE ES UN EXPLOSIVO? Los explosivos son sustancias químicas que en condiciones normales de temperatura y presión son inocuas, pero que por medio de un iniciador pasan violentamente al estado gaseoso, produciendo un gran aumento de volumen, alta temperatura y presión. 1.2.1.- CLASIFICACION DE EXPLOSIVOS 1.2.1.1- EXPLOSIVOS PULVERULENTOS Los explosivos

pulverulentos están

compuestos

por

nitrato

amónico,

impermeabilizantes, estabilizantes y sustancias combustibles y oxidantes. Estos tienen una consistencia pulverulenta, presentando mala resistencia al agua. Su potencia, densidad y velocidad de detonación es inferior a la de los explosivos gelatinosos, produciendo muy pocos gases tóxicos. Los explosivos pulverulentos son poco sensibles a los golpes y a la fricción. 1.2.1.2- HIDROGELES

Están constituidos por una mezcla de disolución oxidante y nitrato de monometilamina. También se les añade sustancias combustibles y gelificantes. Los hidrogeles no llevan sustancias explosivas, reaccionan de forma explosiva cuando se les inicia con un detonador, cordón detonante o multiplicador. Los hidrogeles no producen exudación (por no llevar nitroglicerina) y presentan gran velocidad de detonación. Elevado poder rompedor, densidad y gran resistencia al agua, resistiendo eficazmente las variaciones de temperatura. 1.2.1.3- ANFOS Están compuestos por sustancias combustibles y oxidantes, pudiendo llevar otros aditivos, como polvo de aluminio, y presentan aspecto granular. Son un explosivo fluido que rellena los huecos del barreno, optimizando la transmisión de energía a la roca. Su velocidad de detonación baja, al igual que su potencia y densidad. Su resistencia al agua es nula. Los ANFOS producen gases tóxicos y son muy insensibles a los golpes, lo que proporciona una manipulación muy segura. Para su sensibilización, requiere un explosivo o un sistema de iniciación de alta energía. 1.2.1.4- EMULSIONES Las emulsiones están compuestas por dos fases. En la primera está la parte oxidante y en la segunda los combustibles. Éstas no producen exudación y presentan una gran velocidad de detonación y alta energía y densidad. Excelente resistencia al agua y manipulación segura, resistiendo eficazmente las variaciones de temperaturas. No les afecta el choque, el roce o el calor. 1.2.1.5- POLVORA DE MINA Está formada por una mezcla de azufre, carbón vegetal y nitrato potásico, y presenta una textura granular. La pólvora de mina tiene nula resistencia al agua y es sensible a la llama. Su energía, velocidad de detonación potencial y densidad es baja. Agrieta las rocas. 1.2.1.6- EXPLOSIVOS GELATINOSOS Los

explosivos

gelatinosos

están

compuestos

por

nitroglicerina

o

nitroglicol,

nitrocelulosa, estabilizantes y sustancias combustibles y oxidantes, son los del llamado tipo gomas y presentan consistencia plástica. Presentan gran velocidad de detonación, elevado poder rompedor y gran resistencia al agua. Su alta densidad hace que desalojen agua de los barrenos. Este tipo de explosivo es muy sensible a los golpes.

Los explosivos gelatinosos producen muy pocos gases tóxicos, resistiendo de forma eficaz las variaciones de temperaturas. Si se almacenan correctamente, tienen lento envejecimiento. 1.2.1.7- DETONADORES Los detonadores son sistemas de iniciación utilizados para explosionar diferentes materiales explosivos y entre ellos podemos encontrar los siguientes tipos Detonadores no eléctricos 

Detonadores que se inician por onda de choque.



Tubo iniciador con alta resistencia a la tracción y a la abrasión.



Bajo nivel de ruido con la técnica de cebado de fondo.



No pueden ser iniciados por corrientes erráticas, inducidas o radiofrecuencia.



Se destruyen por explosión.



Pueden ser utilizados en todo tipo de voladuras según la gama.



Detonadores eléctricos.



Clasificados en función de su sensibilidad eléctrica.



En áreas con riesgo de corrientes erráticas su uso debe ser restringido.



Son detonadores de alta precisión.



Gran gama de metrajes, tiempos de retardo y sensibilidad.



Se aplican en voladuras a cielo abierto y como iniciación de otros sistemas.



Se destruyen por explosión.



Su nombre comercial es RIODET.

Mecha lenta y detonador de mecha 

La mecha lenta es un accesorio que es utilizado para la iniciación de los detonadores de mecha.



Su uso es sencillo.



Es un sistema de iniciación no eléctrico.



Utilizado en la iniciación de barrenos o de cargas individuales, así como en el taqueo y en la iniciación de sistemas en voladura de riesgo eléctrico.



Se destruyen por combustión.

1.2.1.8- CORDON DETONANTE Un cordón detonante es un cordón flexible e impermeable que contiene en su interior un explosivo denominado pentrita y se emplea fundamentalmente para transmitir a los explosivos colocados en los barrenos la detonación iniciada por un detonador. Los cordones detonantes tienen dos tipos de aplicaciones: servir para la iniciación de explosivos dentro de una voladura (la más habitual) y/o servir como explosivo para la ejecución de la propia voladura.

1.3.2 PRINCIPALES PROBLEMATICAS DE LA TRONDURA EN MINA CERRO NEGRO 1. La falta de un protocolo detallado implica poca información y comunicación entre las áreas. 2. Los encargados de la tronadura no cuentan con un plano que individualice cada pozo perforado con su largo y cantidad de explosivo. 3. El taco utilizado es de 2 [m] para todas las mallas. 4. Existe un alto porcentaje de sobre tamaño como resultado de las tronaduras. 5. Hay un alto nivel de vibraciones debido a detonación simultánea de pozos. 6. Los altos índices de vibraciones generan hundimientos no programados en zona de cavidades y daños al macizo rocoso. 7. Existen problemas de dilución de mineral debido a la detonación de mallas amplias en sectores de pilares y techo