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• Miguel Angel

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OPTIMIZACIÓN DE PERFORACIÓN Y VOLADURA TALADROS LARGOS

Optimización en Taladros Largos „

„

„

Diseño de perforación y voladura: “Estándares de Taladros Largos” Primera optimización: “Voladura Controlada” Segunda optimización: “Eliminación de bancos”

Introducción - Compartir las experiencias del departamento de asistencia técnica EXSA S.A. En la “optimización de la perforación y voladura en taladros largos” con los ingenieros de minas del perú. - Evaluar los estándares actuales de perforación y en taladros largos.

voladura

- Mejorar los diseño de perforación y voladura. - Capacitar técnicamente a los supervisores y personal de mina en voladura de taladros largos.

DISEÑO DE PERFORACIÓN Y VOLADURA TALADROS LARGOS

Taladros paralelos (LBH)

Taladros en abanico

Dieño en Taladros Largos „

„

„

Esta en función del diámetro de la broca y usando anfo como explosivo. No es función del factor de carga. Un buen diseño automáticamente resulta en un buen factor de carga.

Malla de perforación Burden: „ Rango: 24 a 30 Ø „ Ajustar en base a la desviación Ejemplo: 24 Ø ROCA DURA

30 Ø ROCA SUAVE

Burden = 6,35 cm X 27 = 1,70 m Para una longitud de 15 m; Desviación = 0,30 m Burden corregido =1,40 m

Espaciamiento: „ Rango de 1,0 a 1,4 X (burden) „ Ajustar en base al ancho del cuerpo

Ejemplo: Si el burden = 1,40 m

Rango Espaciamiento

Dura (m) 1,0 1,40

Semidura Suave (m) (m) 1,4 1,96

Taco de detritus „ Rango: 0,5 a 1,0 x (burden) „ Ajustar en base al radio en influencia. Radio de daños Carga lineal „ Peso especifico del explosivo Potencia del explosivo Tipo de explosivo „

Confinamiento del taladro Burden Espaciamento Secuencia de salida

Acoplamiento „ Con 100%: 6 a 12 (Ø taladro) „ Con 50%, 3 a 6 (Ø taladro) „ Con 25% (voladura del contorno) hasta 3 X (Ø taladro) Discontinuidades „ Reflejan las ondas compresionales. „ Generan una zona en tensión. „ Así se puede ampliar hasta el doble el radio de influencia o de daños. „ Lo mejor es un contacto bien definido entre el mineral y el macizo rocoso, cajas. „ Lo peor es una zona fracturada en una o ambas cajas.

Parámetros del diseño La forma:Evitar sombras o áreas cerradas. Dimensiones: Hacia arriba hasta 15 m, hacia abajo hasta el límite de desviación aceptable; posiblemente hasta 40 m. Longitud de taladros positivos: Por problemas en el carguío 15 m en los taladros verticales y 25 m en los taladros inclinados. También hay que considerar el efecto de desviación.

Diámetro del taladro: Según el tamaño de la sección y las necesidades de control de sobre rotura, pero no mayor 115 mm en taladros positivos debido a problemas de carguio. En vetas angostas diámetros menores.

o

roca

inestable

El diámetro lo ajustamos en base dimensiones y la producción requerida.

usamos a

las

La malla: La iudeal esta en base a la fragmentación deseable y el factor de carga aceptable. Ajustamos la malla y el diámetro poco a poco hasta llegar al rango óptimo Explosivo Para los taladros positivos (a) Fácil confinar (b) Limpio y simple (c) Rápido Para los negativos el problema principal es agua.

La carga debe estar en todas las esquinas

Radio de influencia Sólo existe el espaciamento del diseño entre dos columnas de carga. No existe traslape del radio de influencia entre las columnas de carga. Secuencia de salida Nunca se coloca el cebo más de 3 m del fondo de la carga. La salida de los taladros debe ser tiro por tiro. Dejar un tiempo adecuado para evitar cortes en los taladros continuos.

Estándares de perforación para Taladros Largos „

„

„

Calidad de mineral: > 70 RMR - Burden: 1,40 m - Espaciamiento: 1,75 m Calidad de mineral: de 50 a 70 RMR - Burden: 1,60 m - Espaciamiento: 2,00 m Calidad de mineral: < 50 RMR - Burden: 1,75 m - Espaciamiento: 2,30 m

Para taladros de 2,5” Ø

VOLADURA CONTROLADA PRIMERA MEJORA

Primera experiencia “Voladura Controlada” Taladros Largos: 1.- Características del yacimiento: Calidad del mineral: de 30 a 40 RMR „ Áreas abiertas „ 2.- Resultado de la voladura: Rotura: sobre excavación „ Afecta el relleno cementado „ Corte del panel siguiente „

Problemas de voladura „

Dilución del mineral

„

Desprendimiento del relleno cementado

„

Rotura de panel siguiente

„

Factor de voladura alto

„

Condiciones inseguras

Trabajos de mejora continua El proceso de optimización de la voladura de taladros largos se puede sintetizar en los siguientes pasos: 1.2.3.4.-

Optimización de la malla de perforación Optimización de la perforación Optimización del carguío Mejora de la secuencia salida

Malla de perforación inicial Malla 2:2 „ Zona con un RMR de 40 a 45 Burden: 1,20 m Espaciamiento: 1,50 m „

Zona con un RMR de 30 a 35 Burden: 1,50 m Espaciamiento: 1,50 m

Malla 2 : 1 „ Zona con un RMR de 40 a 45 Burden: 1,80 m Espaciamiento: 1,80 m

Optimización del carguío „

El primer trabajo fue mejorar el carguío de los taladros largos de 10,50 m de longitud.

„

Calidad del mineral: RMR de 25 a 45.

„

El diámetro del taladro debía ser de 2,5” y resultaba siendo mayor a 3”.

„

„

En esta condición no se controlaba el carguío en los taladros; teniendo un factor de potencia de 0,35 kg/t. Se propuso usar bolsas plásticas de 2,5” para cargar los taladros con el explosivo

„

„

El radio de influencia de la voladura de un taladro largo cargado con una bolsa de plástico de 2 ½” fue de 0,90 m; lo cual nos permitió bajar el factor de potencia a 0,25 kg/t, con una malla de perforación de 1,80 m x 1,80 m y cargando todos los taladros. Se determinó la columna de carga óptima obteniendo un taco inferior de 1,00 m y el superior de 1,55 m; lo cual permitió bajar el factor de potencia a 0,20 kg/t, ampliando la malla de perforación a 1,80 m x 2,00 m.

Uso de bolsa de 2,5”

„

Primera carga evaluada: Se introdujo una bolsa de 2½” de diámetro en el taladro para controlar la carga y luego se vació una carga continua de Examon-P dentro del taladro. En esta prueba con carga continua el factor de potencia fue de 0,25 kg/t. Ver detalle 1.

„

Segunda carga evaluada: Al igual que en el caso anterior, se usaron bolsas de 2½” de diámetro y además, se colocaron tacos de detritos, uno intermedio de 0,8 m de longitud y uno en la boca. Esta distribución de energía dio como factor de potencia 0,20 kg/t que se puede considerar como un valor óptimo. En el detalle 2 se puede ver la distribución y los datos de la prueba.

DETALLE 1

DETALLE 2

Optimización de la malla Malla de perforación: 2:2 Burden: 2,20 m Espaciamiento: 2,20 m

Desviación de taladros „

„

„

„

„

Otro aspecto muy importante que no podíamos de dejar de evaluar era el porcentaje de desviación que se tiene en los taladros largos. Se determinó el grado de desviación que tenía la perforación de taladros largos. Malla de perforación de 2,20 m x 2,20 m, para taladros largos de 10 m de altura. Se puede medir una malla de perforación que varia de 1,70 m hasta 2,90 m, teniendo una desviación de 0,70 m, lo cual da una desviación del orden del 7 % que es un valor alto. Las desviaciones aceptables para taladros largos no deben exceder al 3 %, lo aceptable es de 1% a 2 %, es decir, de 10 a 20 cm. Para 10 metros.

Optimización de la malla de perforación „

„

„

„

La malla de perforación es cuadrada con un taladro central (2:1). Zona con un RMR de 35 a 45, que se ha ido ampliando gradualmente. Inicialmente se tenía una malla de 1,50 m x 1,50 m. La primera ampliación fue a 1,80 m x 1,80 m. La segunda ampliación fue a 2,00 m x 2,00 m; aún con esta ampliación se podía observar una fragmentación de mineral muy fina (tipo arenilla). La tercera ampliación de malla fue a 2,20 m x 2,20 m. En esta oportunidad se pintó la malla y se evaluó colocándole un taladro central (malla de 2:1).

„

En el carguío de los taladros largos se cumplieron los dos parámetros de carguío óptimos: Primero: en todos los taladros se usó bolsas de plástico de 2½” de diámetro. Segundo: la longitud de los taladros largos fue de 11,40 m y se cargaron dejando un taco superior de 1,60 m e inferior de 1,20 m.

„

Además de cumplir estos los dos parámetros estandarizados para la voladura, solamente se cargaron los taladros de los lados laterales, dejando sin cargar el taladro central.

„

Con este procedimiento de carguío (ver detalle 3), se obtuvo finalmente un factor de potencia de 0,6 kg/t, siendo un resultado bastante aceptable daos los resultados de la voladura.

• Se observó que la voladura produjo una excelente rotura, dejando bien perfiladas al relleno cementada y paredes del mineral intactas. • Se pudo observar también que la fragmentación de mineral todavía era muy menuda.

DETALLE 3

Control de la malla de perforación „

„

„

Un aspecto muy importante que se debe mencionar es el control correcto de la perforación de la malla. Al medir la malla de perforación en el tajo, se encontró mucha variación desde el emboquillado, a pesar que los perforistas tienen un plano. Se puede encontrar una variación en la malla de 1,80 m a 2,30 m, cuando teóricamente es de 2,20 m x 2,20 m.

Conclusiones „

„

„

El radio de influencia de la voladura taladros largos es de 63,5” de diámetro. emplearon bolsas plásticas de 2½” diámetro y taco de 0,90 m de longitud.

en Se de

Dejando un taco superior de 1,60 m y uno inferior de 1,20 m y manteniendo la columna de carga continua, se logró bajar el factor de potencia. La malla de perforación óptima es de 2,20 m x 2,20 m y la voladura no afecta el relleno cementado de la labor contigua (se perforó la fila de taladros a 1,00 m del relleno).

„

„

„

El factor de potencia final fue de 0,16 kg/t. El rango de desviación en los taladros es de 7%, siendo éste un valor muy alto que afecta la voladura. El uso de bolsas plásticas en los taladros debe ser un estándar en todas los carguíos, ya que con este procedimiento se controla el consumo de explosivo y se mejora la distribución de energía a lo largo del taladro sin afectar las cajas.

MINIMIZAR BANCOS SEGUNDA MEJORA

Segunda experiencia “Minimizar los Bancos” 1.-Características del yacimiento: - Calidad del mineral: RMR de 55 a 70 - Prefracturamiento en blockes - Áreas abiertas 2.- Resultado de la voladura: - Rotura deficiente: presencia de tacos y puentes - Alto porcentaje de bancos - Voladura secundaria muy alta

“Minimizar los bancos”

„

„ „ „ „ „ „ „

Rotura deficiente: presencia de tacos y puentes Alto porcentaje de bancos: de 40 a 50 %. Elevada voladura secundaria Deficiente ciclo de minado Lenta limpieza del mineral Considerable dilución del mineral Factor de potencial de 0,73 kg/t Personal en trabajos de parrillas y voladura secundaria (plasteo)

Acciones tomadas en mina para la eliminación de los bancos 1. Se fue reduciendo gradualmente la malla de perforación hasta llegar a: Burden = 1,20 m Espaciamiento = 1,20 m Resultado: Continúan los problemas de bancos. 2. Se incrementó el factor de potencia. 3. El consumo de explosivos en la voladura secundaria era igual que en la voladura primaria. 4. La eliminación de bancos se realizaba por cachorreo.

Parámetros iniciales de la malla de perforación Se empleaba la siguiente malla de perforación: A. Calidad de mineral: RMR > 60 Burden: 1,20 m Espaciamiento: 1,20 m Factor de potencia: 0,74 Kg/t B. Calidad de mineral: RMR < 50 Burden: 1,30 m Espaciamiento: 1,30 m Factor de potencia: 0,63 Kg/t

Parámetros iniciales de la malla de perforación Para taladros de 2.50” de diámetro: „

„

„

Calidad de Mineral > 70 - Burden = 1,40 m - Espaciamiento = 1,75 m Calidad de Mineral RMR = 50 - 70 - Burden 1,60 m - Espaciamiento 2.00 m Calidad de Mineral < 50 - Burden 1,75 m - Espaciamiento 2,30 m

RECOMENDACIONES PARA EL DISEÑO DE MALLAS DE PERFORACIÓN 1. Diseño y trazado de la malla de perforación por el Departamento de Topografía. 2. Control de la perforación. 3. Levantamiento topográfico de los taladros perforados. 4. Minimización de las desviaciones al 3%. a) Ampliación malla de perforación. (según diámetro de broca). b) Diseño de las mallas rectangulares de perforación.

DISEÑO DE MALLA DE PERFORACIÓN Y TRAZADO

„

„

„

A cargo del Departamento de Ingeniería y Planeamiento. El Departamento de Topografía traza la malla de perforación y los puntos de estación. Se le proporciona un plano con la malla de perforación.

DISEÑO

CONTROL DE PERFORACIÓN

LEVANTAMIENTO DE TALADROS PERFORADOS

MINIMIZACIÓN DE LAS DESVIACIONES DESVIACIONES: „

El enemigo principal

„

Define todo lo que sigue

„

Controlable, pero …

„

Imposible de eliminar

„

La causa principal: “Cumplir con la producción”……

DE LOS RESULTADOS EN …. „

Errores en la embocadura.

„

Mal alineamento de la viga.

„

Exceso de rotación.

„

Exceso de avance.

„

Exceso de energía del martillo.

MAS CAUSAS PRIMARIAS

„

Bushings y pernos desgastados.

„

Guías desgastadas.

„

Perforista.

LAS CAUSAS SECUNDARIAS „

Orientación del taladro.

„

Forma de la broca.

„

Forma de los insertos.

„

Diámetro del barreno.

„

Geología.

¿ QUE HACEMOS ? „

Pensar en toneladas por turno, no en metros por turno.

„

Mantener las perforadoras en buen estado.

„

Usar brocas adecuadas según el tipo de roca.

„

Ajustar la máquina constantemente.

„

Medir y cuantificar las desviaciones.

EL RETO, ENTONCES „

Máximo aceptable : 2%.

„

Mínimo realista

„

„

: 1%.

El perforista debe justificar, por escrito, cualquier cambio entre el diseño y la implementación. El ingeniero del proyecto debe revisar el trabajo y todos los cambios – ¡en cada turno!.

DISTRIBUCIÓN DE CARGA

SECUENCIA DE SALIDA

AMPLIACIÓN DE LA MALLA DE PERFORACIÓN Primera propuesta de ampliación Burden

: 1,50 m

Espaciamiento

: 1,50 m

Eficiencia de rotura

: 3,75 t/m perforados

Factor de potencia

: 0,55 Kg/t

Optimización propuesta : 26 %

Segunda ampliación propuesta Burden

: 1,50 m

Espaciamiento

: 2,00 m

Eficiencia de rotura

: 4,50 t/m perforado

Factor de potencia

: 0,41 Kg/t

Optimización propuesta : 34,42 % Se consideró el segundo diseño de malla de perforación en el tajo, cargado con EXAMON P Y BOOSTER BN.

Tercera ampliación propuesta Burden

: 1,70 m

Espaciamiento

: 2,00 m

Eficiencia de rotura

: 5,25 t/m perforado

Factor de potencia

: 0,34 Kg/t

Optimización propuesta : 57,50 % Se diseño la tercera malla de perforación en el tajo, cargado con EXAMON P y BOOSTER BN.

RESULTADOS Para las filas: De la 26 hasta la 21 de la labor „

„

Buena fragmentación. Carga menuda (95 %, menor a 20 cm de diámetro). Presencia mínima de bancos. Buena voladura. Presencia de cañas en la superficie de la roca. Buena cara libre. El factor de potencia promedio fue de 0,34 Kg/t.

„

Eficiencia de rotura : 5,03 t/m perforado.

„

La optimización lograda en la perforación fue de 25 % (4.00 t/m. Perforados).

„

Factor de potencia: 0,34 Kg/t.

„

Optimización lograda en voladura = 17,64 %

REDUCCIÓN DE COSTOS POR AMPLIACIÓN DE MALLA DE PERFORACIÓN

Reducción de costos en el tajo Malla de perforación evaluada: - Burden : 1,50 m - Espaciamiento : 2,00 m.

RESULTADOS OBTENIDOS: Reducción de costos en voladura: „

Factor de potencia : 0,34 Kg/t.

„

Costo de explosivo y accesorios : 0,27 US$/t.

„

„

Optimización de la voladura : 17,65% (para un factor de potencia de 0,40 Kg/t). Reducción de la voladura secundaria tendiendo a cero. Antes consistía el 38% a 40% del material. Para los análisis prácticos se consideran los estándares normales de 5% como máximo en voladura secundarias

REDUCCIÓN DE COSTOS POR ELIMINACIÓN DE VOLADURA SECUNDARIA Los costos de voladura primaria y secundaria se encuentran en la relación de 1:1, así como seigue: A.- Voladura COSTOS UNITARIOS

primaria: COSTOS: US$ / t

PORCENTAJE: %

Explosivos

0.20

33.00 %

Accesorios

0.07

10.80 %

Tareas

0.04

06.70 %

Perforación

0.31

49.50 %

COSTO TOTAL:

0.62

100.00 %

COSTOS DE VOLADURA SECUNDARIA COSTOS

COSTO:

US$/t

PORCENTAJE: %

Voladura Primaria

0.62

100.00 %

Ahorro por explosivo

0.03

4.80 %

Voladura secundaria (Estándar)

0.18

30.00 %

Sobrecosto voladura secundaria

0.41

65.20 %

REDUCCIÓN DE COSTOS POR MINIMIZACIÓN DE VOLADURA SECUNDARIA

AHORRO UNITARIO

PRODUCCIÓN MENSUAL

AHORRO MENSUAL

AHORRO ANUAL

US$ / t

t/mes de voladura secundaria

US$ / mes

US$ / año

1.0

63,000 * 20%

12,600

151,200

REDUCCIÓN DE COSTOS POR VOLADURA EFICIENTE DE TALADROS LARGOS

AHORRO PRODUCCIÓN UNITARIO MENSUAL

AHORRO MENSUAL

AHORRO ANUAL

US$ / t

t /mes

US$ / mes

US$ / año

1.5

63,000 * 10%

9,450

113,400

REDUCCIÓN DE COSTOS POR AMPLIACIÓN DE MALLA EXPLOSIVOS „ Empleo del explosivo adecuado, mejorando la fragmentación reduciendo el factor de potencia. „

El costo unitario del explosivo por tonelada rota disminuye como consecuencia del mayor rendimiento alcanzado. AHORRO UNITARIO

PRODUCCIÓN MENSUAL

AHORRO MENSUAL

AHORRO ANUAL

US$ / t

t / mes

US$ / mes

US$ / año

0.0405

63,000

2,550

30,620

PERFORACION Los metros perforados por tonelada de roca rota disminuyen al ampliar la malla de perforación obteniendo mayores volúmenes en la rotura. Como consecuencia de emplear un mejor explosivo, diseño eficaz, trabajo de capacitación y buen control.

AHORRO UNITARIO

PRODUCCIÓN MENSUAL

AHORRO MENSUAL

AHORRO ANUAL

US$ / t

t /mes

US$ / mes

US$ / año

0.23

63,000

14,100

169,200

REDUCCIÓN DE COSTOS POR AMPLIACIÓN DE MALLA EXPLOSIVOS „ Empleo de una malla de mayores dimensiones que reduzca aun más el factor de potencia sin perjudicar la fragmentación.

AHORRO UNITARIO

PRODUCCIÓN MENSUAL

AHORRO MENSUAL

AHORRO ANUAL

US$ / t

t / mes

US$ / mes

US$ / año

0.032

63,000

2,040

24,480

Perforación La ampliación de la malla, permitiría reducir aun los metros perforados por tonelada rota. Como consecuencia se o conseguirá un ahorro importante en la perforación.

AHORRO UNITARIO

PRODUCCIÓN MENSUAL

AHORRO MENSUAL

AHORRO ANUAL

US$ / t

t / mes

US$ / mes

US$ / año

0.297

63,000

18,720

224,640

AHORROS TOTALES EN LA VOLADURA CON TALADROS LARGOS OPERACION MEJORADA

AHORRO MENSUAL US$

Reducción de voladura secundaria

AHORRO ANUAL US$

12,600

151,200

Voladura sin pechos, puentes ni anillos

9,450

113,400

Ampliación de malla realizada-explosivos

2,550

30,620

Ampliación de malla realizada-perforación

14,100

169,200

Ampliación de malla propuesta-explosivos

2,040

24,480

Ampliación de malla propuesta-perforación

18,720

224,640

Total de ahorros sin malla propuesta

38,700

464,400

59,460

713,520

Total de propuesta

ahorros

incluyendo

malla

REDUCCIÓN DE COSTOS EN PERFORACIÓN „

Factor de perforación

= 5,03 t/m

„

Costos de perforación

= 0,895 US$/t

„

„

Reducción de costos en perforación = 0,23 US$/t ( 25% en perforación si 4,00 ton/m) Reducción de costo mensual en perforación = 16,100 us$ (considerando 70,000 T/mes)

CONCLUSIONES FINALES 1. Parámetros para la malla de perforación diseñada: „

Burden

: 1,50 m.

„

Espaciamiento

: 2,00 m.

„

Eficiencia de rotura: 5,00 t/m perforado.

„

Factor de potencia : 0,35 Kg/t.

2. Irregularidades en la perforación del tajo: „ „ „

Taladros Taladros Taladros

perforados fuera de diseño. desviados. cortos

3. EXSA S.A. diseño el carguío de los taladros largos en el tajo. „

„

El diseño de la voladura se realizó sección por sección con salida en “V”; en base al levantamiento topográfico de los taladros perforados antes de iniciar la voladura. El factor de potencia del diseño fue de 0,35 Kg/t.

4. Se tuvo muy buenos resultados de las voladuras realizadas con EXAMON P y BOOSTER BN (como cebo), en la sección 26 a la sección 21 del tajo: „

Buena fragmentación. Carga menuda (95 % menor a 20 cm.). Presencia mínima de bancos.

„

Buena voladura. Presencia de cañas en la superficie de la roca. Buena cara libre.

„

Factor de potencia promedio = 0,34 Kg/t.

„

Costo total de explosivos y accesorios = 0,27 US$/t.

„

Factor de perforación = 5,03 t/m.

„

Costo de perforación = 0,895 US$/t.

5. Reducción de costos en la perforación y voladura, usnado el EXAMON P y BOOSTER BN (cebo): „

Excelente fragmentación y la rapidez de la limpieza.

„

Eliminación de la voladura secundaria (Representa del 25% a 50% de los costos de voladura).

„

Ampliación de malla de perforación. La reducción de costos efectiva seria de:

„

Factor de potencia = 0,06 Kg/t representa el 17,65 %

„

Factor de perforación = 0,23 US$/t (optimizando de 4 a 5 t/m.perforados.)

6.Eliminación de la voladura secundaria, que representaba inicialmente entre el 50% y el 100% del costo de la voladura primaria. 7.Los ahorros que se podrían lograr en la unidad minera con la mejora de la operación de perforación y voladura de los taladros largos se encuentran en el orden de los 713,520 US$/año.