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INSTITUTO PROFESIONAL DE CHILE ESCUELA DE MINERÍA SEDE RANCAGUA

PROYECTO PARA OPTAR AL TÍTULO DE INGENIERO EN MINAS

DESARROLLO DE CONEXIÓN CON CHIMENEA DE TRASPASO CON BUZON DE CARGUIO.

Natalia Guajardo Estrada. Alexandra Osores Mella. Richard Quiroz Rojas.

Profesor Guía: Carlos Soto Aros. Jaime Smith Pinto. Rancagua – Chile 2019 DESARROLLO DE CONEXIÓN CON CHIMENEA DE TRASPASO CON BUZÓN DE CARGUÍO

DEDICATORIA

DEDICATORIA

Natalia Guajardo Quiero agradecer primeramente a DIOS por el apoyo incondicional durante todo este proceso de estudio y también a mi familia por estar todo el tiempo apoyándome ya que ellos fueron la principal motivación para estudiar y decidir ser alguien en la vida, También agradecer a los profesores por el apoyo y su paciencia, gracias por creer en mí y darme la posibilidad de dar mi proyecto de título.

Richard Quiroz A mis padres: Que siempre me han guiado en mí camino forjando el hombre que soy hoy, me formaron con reglas y muchas libertades, pero al final, siempre me motivaron para alcanzar mis metas, muchos de mis logros se los debo a ustedes, pero este en especial es para ustedes. A mi novia e hija: Son la mayor motivación de mis logros y quienes me hacen aspirar a las más grandes cosas, y nunca dejarme caer ante la adversidad. A mis profesores: Que a pesar de gran contingencia social que hubo en este proceso académico tuvieron la voluntad, dedicación y profesionalismo de guiarnos para terminar nuestra tesis de la mejor manera.

“Intenta no volverte un hombre de éxito, si no volverte un hombre de valor” A. Einstein.

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DEDICATORIA

Alexandra Osores El presente trabajo está dedicado a mi familia por haber sido mi apoyo a lo largo de toda mi carrera universitaria y a lo largo de mi vida. A todas las personas especiales que me acompañaron en esta etapa, aportando a mi formación tanto profesional y como ser humano. Si bien ha requerido de esfuerzo y mucha dedicación, no hubiese sido posible su finalización sin la cooperación desinteresada de todas y cada una de las personas que me acompañaron en el recorrido laborioso de este trabajo y muchas de las cuales han sido un soporte muy fuerte en momentos de angustia y desesperación, primero y antes que todo, dar gracias a Dios, por estar conmigo en cada paso que doy, por fortalecer mi corazón e iluminar mi mente y por haber puesto en mi camino a aquellas personas que han sido mi soporte y compañía durante todo el periodo de estudio, a mis amigos Adrian García , Fernanda Cid, Máximo Muñoz , Raúl Martínez , Jessica Cerda , Juan Luis Osores, Arturo Gómez, Víctor Donoso, Karim. Dedicatoria para mi Gente: „‟Volver a comenzar batallas diarias que enfrentar luchar, seguir, dejar atrás vivir. Te quiero agradecer hacerme sentir bien. Escucharte reír me devolvió el alma al cuerpo. Fuimos arrojados a un mundo tan extraño y singular sin mapas que nos puedan orientar y a pesar de todo me siento afortunado junto a ti y vuelvo a creer en mi…mira donde fuimos a parar, donde nos vinimos a encontrar si no hubiera sido por tu amor aun seguiría estando enfermo‟‟. Agradecimiento a mis Docentes y Director de Carrera: De igual manera agradecer a mis tutores Carlos Sotos y Jaime Smith por tener la paciencia, ser tan comprensivos hasta el final de este proceso, al Máster de don Rodrigo Flores que con su amplia experiencia y conocimientos me oriento al correcto desarrollo y culminación con éxito este trabajo. DESARROLLO DE CONEXIÓN CON CHIMENEA DE TRASPASO CON BUZÓN DE CARGUÍO

DEDICATORIA Dedicatoria a mis Docentes y Director de Carrera: „‟Mi semblante de estudiante es en esencia ser feliz, siendo el eterno postulante, el eterno aprendiz…‟‟

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NOMENCLATURA

NOMENCLATURA Avance efectivo: avance real logrado por la perforación. Burden: distancia perpendicular de los tiros con respecto a la cara libre. Buzamiento: inclinación de una capa del terreno. Caja: paredes laterales del túnel. Cara libre: espacio al cual se proyectará la roca fragmentada con la tronadura. Capacidad de diseño: capacidad según fabricante. Capacidad nominal: capacidad teórica por diseño. Caudal de aire requerido: cantidad de aire necesaria para el desarrollo actividades al interior de la labor (personas y equipos). Colpas: fragmento de la roca de gran granulometría. CODELCO: Corporación Nacional del Cobre Coronas: techo de la labor. CMET: Complejo Máfico El Teniente Cm: centímetro Cm3: centímetro cúbicos Densidad in-situ: densidad de la roca intacta, antes de tronar. Detritus: roca fragmentada/molida en baja granulometría. Diagrama de perforación: diseño de posicionamiento de tiro en frente de trabajo. Din 60%: equivalencia de Dinamita 60%

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NOMENCLATURA

Disponibilidad del equipo: porcentaje de horas hábiles que el equipo está listo para operar. DTH: (dow the hole) perforación con martillo en el fondo Efecto por simpatía: al no respetar el paralelismo de los tiros, por cercanía un tiro inicia a otro. Eficiencia del equipo: porcentaje de la tasa de producción que se alcanza con el equipo. Empotramiento: cuando la tronadura no fragmenta la totalidad del tiro. EPP: Elemento de Protección Personal Espaciamiento: distancia entre tiro y tiro en la malla de perforación de la frente de trabajo. Factor de esponjamiento: condición de aumento de volumen por los intersticios creados en la fragmentación de la roca. Factor de llenado: ajuste a la capacidad del equipo. Granulometría: tamaño de la roca fragmentada. Gr: gramos. Gr/cc: gramos por centímetro cubico. Gr/m3: gramos por metro cubico, densidad de la masa. Hrs: horas. HP: (Horse Power) caballo de fuerza. IN: (Inch) pulgada. ITH: (Top Hammer Drilling) perforación con martillo en cabeza. Km: kilómetros. DESARROLLO DE CONEXIÓN CON CHIMENEA DE TRASPASO CON BUZÓN DE CARGUÍO

NOMENCLATURA

KPI: (Key Performance Indicators) medida cuantificable que ayudan a optimizar los recursos de una empresa minera. Kw: kilowatt L/s: litro por segundo LHD: Cargar- Transportar- Descargar (Load- Haul- Dump) LP: retardo para explosivos de largo periodo. Material estéril: material sin interés económico. Mts: metros. M2: metros cuadrados. M3: metros cúbicos. Min: minutos. Mm: milímetros. m.s.n.m: metros sobre el nivel del mar. MS: retardo para explosivos milisegundos. NONEL: es un detonador no-eléctrico. Operaciones unitarias: operaciones que se necesitan para el desarrollo de la labor (perforación, tronadura, carguío y transporte). P: perímetro. Panel Caving: Metodología de extracción masivo de mineral donde se socava mediante perforaciones y tronadura la base de un panel producido por la gravedad e hidrofractura y se opera la producción de hundimiento en forma simultánea con el nivel de producción

en donde es cargado y trasportado mediante equipos

mecanizados hasta los puntos de extracción. DESARROLLO DE CONEXIÓN CON CHIMENEA DE TRASPASO CON BUZÓN DE CARGUÍO

NOMENCLATURA

Paralelismo: simetría que se debe llevar con cada perforación de tiro, para evitar simpatía. PSI: libra por pulgada cuadrada. Q: clasificación geomecánica que permite estimar el diseño y sostenimiento para túneles y otras excavaciones subterráneas. RMR: clasificación geomecánica Bieniawski para criterios de excavación. RQD: índice que se utiliza para el parámetro estándar en el registro de testigos de perforación. Split Line: línea divisoria entre las cajas y el arco de la corona. Taladro: perforación hecho en la roca. Tiempo de ciclo: tiempo requerido en cada, plan de trabajo. Tiro escareado: crea una cara libre para la salida del material, que siguen en la secuencia de tiros... Tiro soplado: explosivo sin detonar en la perforación. Ton: toneladas. TIR: tasa interna de retorno. TMAR: tasa máxima de retorno. USD: dólar (E.E.U.U). VAN: valor actual neto. VCR: (Vertical Crater Retreat) técnica de tronadura que se basa en la teoría del cráter y consiste, en producir el arranque del material mediante cargas esféricas. Zapatera: piso o parte inferior de la labor

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RESUMEN EJECUTIVO

RESUMEN EJECUTIVO En líneas generales, el desarrollo y procedimiento de este trabajo da cuenta del empleo de distintos factores en un proyecto minero, tanto en la evaluación de la eficiencia general de los procedimientos comparándolos con los estándares aplicados actualmente en los trabajos de desarrollo horizontal y vertical. Este trabajo se llevará a cabo cercano al nivel de producción en la mina Esmeralda de la División El Teniente perteneciente a Codelco Chile. La gran cantidad de variables que interactúan a lo largo de un proyecto hace que sea necesario adaptar y desarrollar procedimientos que permitan una correcta evaluación y aplicación de los procesos, y a su vez cuantificar y demostrar mediante citas de distintos autores un diseño optimo en el proyecto que se desea realizar. En el ámbito específico, el tema central en el proyecto será identificar las distintas operaciones unitarias a lo largo de un proyecto de desarrollo de conexión con chimenea de traspaso con método VCR.

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ÍNDICE Contenido I.-

CAPITULO: ANTECEDENTES ............................................................................. 1 1.

EVALUACIÓN ................................................................................................. 2

2.

SOLUCIÓN ..................................................................................................... 2

3.

OBJETIVO ESPECIFICO................................................................................ 3

4.

ANTECEDENTES GENERALES .................................................................... 4

4.1 Antecedentes Generales Mina El Teniente ........................................................ 4 4.2

Geología de la Mina Esmeralda ...................................................................... 5

4.3

Condiciones de Aplicación .............................................................................. 5

4.4

Antecedentes de la Empresa Licitante ............................................................ 6

5.

ALCANCES ..................................................................................................... 7

 Fortificación completa de la labor. Describiendo la aplicación física de elementos de fortificación aprendidas en clases. ......................................................... 7  Realizar diseño del diagrama de disparos en la frente de la labor, se realizará en base a la información expuesta en el libro manual práctico de voladuras, manual de voladura y empíricamente (Roger Holmberg). ............................................................. 7 II.-

CAPITULO: MARCO TEORICO ....................................................................... 10

2.1. PERFORACÍON .............................................................................................. 11 2.2 Fundamentos de la perforación roto percutiva ................................................. 11 2.3. Actividades de perforación ............................................................................ 13 2.4. Nomenclatura de perforaciones .................................................................... 14 2.3. Cálculo de número de tiros vacíos ................................................................ 15 

2.6- Formulación de ecuaciones para desarrollo se sección ..................... 17 

Diseño de Malla de Perforación. ................................................................ 19



Distribución y Denominación de Perforaciones....................................... 20



Condiciones de Carga. ............................................................................... 20

2.7 TRONADURA ................................................................................................... 22 

Evaluación de la Tronadura. ...................................................................... 22

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 Propiedades de los Explosivos..................................................................... 24 

Explosivos usados para Tronadura. ......................................................... 25

2.8

VENTILACIÓN .............................................................................................. 32

La ventilación de mina tiene por misión principal el suministro de aire fresco, con el objetivo de lograr condiciones ambientales y termo-ambientales adecuadas para todo el personal que laboreé en faenas mineras subterráneas, como también para atender la operación de diversos equipos e instalaciones subterráneas................ 32 Aire de Mina y sus Contaminantes ..................................................................... 32 Tipos de Ventilación............................................................................................. 35 Cálculos de los caudales requeridos ................................................................. 38 Requerimiento de Aire ...................................................................................... 39 Cálculo de los Caudales Parciales de Aire por cada Operación .................. 40 CALCULO DE CAUDAL SEGÚN NUMERO DE PERSONAS. ............................... 42 CALCULO DE CAUDAL SEGÚN EXPLOSIVOS A DETONAR. ............................... 42 CARGUÍO Y TRANSPORTE.................................................................................. 44 2.3.1. Selección de Equipos. ............................................................................ 45 7.

CÁLCULOS TEÓRICOS CARGUÍO Y TRANSPORTE. ................................ 46

FORTIFICACIÓN ................................................................................................... 47 

Objetivos Básicos. ...................................................................................... 48



Exigencias Técnicas. .................................................................................. 48



Exigencias de Producción. ........................................................................ 49



Exigencias Económicas. ............................................................................ 49

DISEÑO DE FORTIFICACIÓN ........................................................................... 53 

CONSTRUCCIÓN DE CHIMENEAS. ............................................................... 58 Perforación. ....................................................................................................... 58 Tronadura. ......................................................................................................... 60 

Carga de los Tiros. ...................................................................................... 61

Ventilación. ........................................................................................................ 62 III.-

CAPITULO: CONTRUCCIÓN DEL PROYECTO.............................................. 63

Clasificación Geomecánica de RMR ...................................................................... 64 PERFORACION ..................................................................................................... 65 DESARROLLO DE CONEXIÓN CON CHIMENEA DE TRASPASO CON BUZÓN DE CARGUÍO

CICLO DE CONSTRUCCIÓN DE TÚNEL .............................................................. 65 Diseño y Área de la Frente ..................................................................................... 66

IV.-



Diagrama de Disparo. ................................................................................. 69



Equipo de Perforación. ............................................................................... 74 TRONADURA .................................................................................................. 79

Calculo de Explosivos. ........................................................................................... 79 CANTIDAD DE EXPLOSIVO A UTILIZAR................ ¡Error! Marcador no definido. Retardos. ................................................................................................................ 80 Equipos de Tronadura. ........................................................................................... 81 V.-

CARGUIO Y TRANSPORTE ............................................................................ 83 Proceso de Carguío y Transporte. .................................................................. 83

IV.- CAPÍTULO: VENTILACIÓN ................................................................................. 86 Ventilación de Minas .............................................................................................. 87 Aire de Mina y sus Contaminantes ........................... ¡Error! Marcador no definido. Tipos de Ventilación............................................... ¡Error! Marcador no definido. Cálculos de los caudales requeridos ................................................................. 87 Requerimiento de Aire ...................................................................................... 88 CÁLCULO CAUDAL REQUERIDO POR EL AREA DE TRABAJO ........................ 89 CÁLCULO CAUDAL DEL NÚMERO DE PERSONAS ........................................... 89 CALCULO DE CAUDAL REQUERIDO POR EQUIPOS DIÉSEL ........................... 90 CALCULO DE CAUDAL DE EXPLOSIVOS ........................................................... 90 Selección del equipo del Ventilador ........................................................................ 92 V.- CAPITULO: DE FORTIFICACION ........................................................................ 95 FORTIFICACION.................................................................................................. 100 SANEAMIENTO ................................................................................................... 100 ELEMENTOS NECESARIOS PARA LA FORTIFICACIÓN .................................. 101 Malla MFI 3500 ..................................................................................................... 101 Pernos de varilla cementados .............................................................................. 102 EQUIPOS A UTILIZAR EN FORTIFICACION ...................................................... 106 ACUÑADOR SCAMEC 2000 C ............................................................................ 106 EQUIPO A UTILIZAR PARA EL SHOCRETTE .................................................... 107 DESARROLLO DE CONEXIÓN CON CHIMENEA DE TRASPASO CON BUZÓN DE CARGUÍO

MIXER TORNADO SEMMCO S2 ......................................................................... 107 ROBOSHOT SEMMCO ALPHA 30 .......................... ¡Error! Marcador no definido. VI.-

Capítulo: Drenaje ........................................................................................... 108

Drenaje de Minas ................................................................................................ 109 7.1.2- Sistema de bombeo de agua por medio de bomba ........................... 110 Sistema de drenaje a utilizar .......................................................................... 111 VII.-

CONSTRUCCION DE CHIMENEAS VCR .................................................. 112

Descripción general. ............................................................................................. 113 Este método utiliza tiros de gran diámetro perforados desde un nivel superior en toda la longitud de la chimenea, los tiros se cargan y se truenan por secciones, avanzando desde el nivel inferior hasta el nivel superior ..................................... 113 Perforación. .......................................................................................................... 114 Equipo de Perforación .......................................................................................... 117 DATOS TECNICOS SIMBA-DTH e7c ATLAS COPCO....................................... 118 TIEMPO DE PERFORADORA EN CADA CHIMENEA. ....................................... 118 Tronadura. ............................................................................................................ 119 Ciclos y rendimientos. .......................................................................................... 126 Fortificación de Chimenea de Traspaso ............................................................... 126 VIII.-

COSTOS DEL PROYECTO ........................................................................ 130

Instalación de Faena ............................................................................................ 131 Costo del Personal ............................................................................................... 132 Costos de Insumos ............................................................................................... 133 Costos de Equipos ............................................................................................... 134 Costos de EPP ..................................................................................................... 135 Depreciación......................................................................................................... 136 Valor del Proyecto ................................................................................................ 137 Estructura de Costos y KPI................................................................................... 138 Flujo de Caja ........................................................................................................ 139 Análisis Financiero ............................................................................................... 140 IX.-

Bibliografía ..................................................................................................... 141

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ÍNDICE DE ILUSTRACIONES

Ilustración I-1 Ubicación del proyecto .......................................................................... 4 Ilustración 2 Sarta de Perforacion .............................................................................. 12 Ilustración 3 Martillos de Perforacion ......................................................................... 12 Ilustración 4 Secciones de un Diagrama .................................................................... 14 Ilustración 5 Softron ................................................................................................... 25 Ilustración 6 Anfo Premium ........................................................................................ 26 Ilustración 7 Tronex Plus ............................................................................................ 27 Ilustración 8 Cordon Detonante.................................................................................. 28 Ilustración 9 Nonel MS ............................................................................................... 29 Ilustración 10 Nonel LP .............................................................................................. 30 Ilustración 11 Mecha TECDEM .................................................................................. 31 Ilustración 12 Acuñadura ........................................................................................... 50 Ilustración 13 Marcacion Frente ................................................................................. 67 Ilustración 14 Marcacion Topografica ........................................................................ 68 Ilustración 15 Trazados de Linea de Centro y Linea de Gradiente ............................ 69 Ilustración 16 Diagrama segun Roger Holmerg ......................................................... 72 Ilustración 17 Cuadrante R H ..................................................................................... 73 Ilustración 18 Boomer 282 ......................................................................................... 74 Ilustración 19 Cuadrante Modificado .......................................................................... 78 Ilustración 20 Cantidad de Explosivos ....................................................................... 79 Ilustración 21 Secuencia de Salida de Disparo .......................................................... 80 Ilustración 22 Yetanol ................................................................................................. 81 Ilustración 23 Manitou ................................................................................................ 82 Ilustración 24 R1700G ............................................................................................... 83 Ilustración 25 Elementos de Fortificacion................................................................. 100 Ilustración 26 Malla a Ocupar................................................................................... 101 Ilustración 27 Fortificacion del Proyecto ................................................................... 105 Ilustración 28 Acuñador ........................................................................................... 106 Ilustración 29 Bomba de Drenaje ............................................................................. 111 Ilustración 30 Simba E7 ........................................................................................... 117

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ÍNDICE DE TABLA Tabla 1 Diametro Escariado ....................................................................................... 16 Tabla 2 Cuadrantes segun Roger Holmerb ................................................................ 17 Tabla 3 Concentracion de Carga ............................................................................... 18 Tabla 4 Nomenclatura de Tiros .................................................................................. 18 Tabla 5 Cantidad de Explosivo a Utilizar .................................................................... 23 Tabla 6 Gases de la Mina .......................................................................................... 32 Tabla 7 Efectos de la Diferencia de Oxigeno ............................................................. 35 Tabla 8 Ventilacion Natural ........................................................................................ 36 Tabla 9 Tipo de Sistema de Ventilacion ..................................................................... 38 Tabla 10 Aforo............................................................................................................ 41 Tabla 11 Clasificacion RMR ....................................................................................... 55 Tabla 12 Clasificacion RMR ....................................................................................... 56 Tabla 13 Clasificacion RMR ....................................................................................... 64 Tabla 14 Area de la Labor .......................................................................................... 66 Tabla 15 Datos de la Labor ........................................................................................ 67 Tabla 16 Resultados de Cuadrantes .......................................................................... 70 Tabla 17 dato de Perforacion ..................................................................................... 71 Tabla 18 Resultado de Calculos de Perforacion ........................................................ 71 Tabla 19 Equipo de Perforacion ................................................................................. 74 Tabla 20 Resultados de Perforacion .......................................................................... 75 Tabla 21 Cantidad de Tiros ........................................................................................ 76 Tabla 22 Diagrama de Perforacion ............................................................................ 77 Tabla 23 Salida Ms y LP ............................................................................................ 81 Tabla 24 Ciclo LHD .................................................................................................... 84 Tabla 25 Datos de LHD.............................................................................................. 84 Tabla 26 Distancia del pique Mandante ..................................................................... 85 Tabla 27 Caudal del Area de Trabajo ........................................................................ 89 Tabla 28 Resultado de Caudal por Turno .................................................................. 90 Tabla 29 Caudal de Equipos ...................................................................................... 90 Tabla 30 Caudal de Explosivo.................................................................................... 91 Tabla 31 Planilla de Ventilacion ................................................................................. 92 Tabla 32 Ventilacion................................................................................................... 93 Tabla 33 Resultado de RMR ...................................................................................... 97 Tabla 34 Fortificacion Bienesky ................................................................................. 99 Tabla 35 Datos de Fortificacion............................................................................... 103 Tabla 36 Datos de Fortificacion................................................................................ 104 Tabla 37 Espesor Shocrette ..................................................................................... 104 Tabla 38 Chimenea de Traspaso ............................................................................. 115 Tabla 39 Chimenea de Ventilacion .......................................................................... 116 DESARROLLO DE CONEXIÓN CON CHIMENEA DE TRASPASO CON BUZÓN DE CARGUÍO

Tabla 40 Datos tecnicos E7 ..................................................................................... 118 Tabla 41 Tiempo de Perforacion de ChimeneaTraspaso ......................................... 118 Tabla 42 Tronadura VCR ......................................................................................... 119 Tabla 43 Cantidad de Explosivos para VCR ............................................................ 120 Tabla 44 Fortificacion VCR ...................................................................................... 128 Tabla 45 Instalacion de Faena ................................................................................. 131 Tabla 46 Costo de Personal ..................................................................................... 132 Tabla 47 Costo de Insumos ..................................................................................... 133 Tabla 48 Costo de Equipos ...................................................................................... 134 Tabla 49 Costo Epp ................................................................................................. 135 Tabla 50 Depreciacion ............................................................................................. 136 Tabla 51 Valor del Proyecto ..................................................................................... 137 Tabla 52 Estructura de Costo y KPI ......................................................................... 138 Tabla 53 Flujo de Caja ............................................................................................. 139

DESARROLLO DE CONEXIÓN CON CHIMENEA DE TRASPASO CON BUZÓN DE CARGUÍO

INDICE DE ECUACIONES

Ecuación 1 Profundidad de Perforacion ..................................................................... 15 Ecuación 2 Diametro de Tiro Vacio ............................................................................ 15 Ecuación 3 Calculo de kilos de Anfo .......................................................................... 23 Ecuación 4 Cantidad de Anfo segun Metros .............................................................. 23 Ecuación 5 calculo de caudal segun n° de trabajadores ........................................... 42 Ecuación 6 Calculo de Caudal segun Explosivo ........................................................ 42 Ecuación 7 Ecuacion de Caudal de los Equipos ........................................................ 43 Ecuación 8 Calculo de Caudal de los EquiposDonde: ............................................... 43 Ecuación 9 Volumen Insitu ......................................................................................... 46 Ecuación 10 Toneladas.............................................................................................. 46 Ecuación 11 Volumen Esponjado .............................................................................. 46 Ecuación 12 Toneladas a Cargar por Balde .............................................................. 46 Ecuación 13 Baldadas ............................................................................................... 46 Ecuación 14 Total de Paladas.................................................................................... 47 Ecuación 15 Tiempo Total LHD ................................................................................. 47 Ecuación 16 N° de Ciclos por Hora ............................................................................ 47 Ecuación 17 Estabilidad sin Soporte .......................................................................... 56 Ecuación 18 Largo del Pernos ................................................................................... 57 Ecuación 19 VCR ....................................................................................................... 59 Ecuación 20 Caudal del n° de Trabajadores .............................................................. 89

DESARROLLO DE CONEXIÓN CON CHIMENEA DE TRASPASO CON BUZÓN DE CARGUÍO

I.-

CAPITULO: ANTECEDENTES

1 DESARROLLO DE CONEXIÓN CON CHIMENEA DE TRASPASO CON BUZÓN DE CARGUÍO

I.- CAPITULO: ANTECEDENTES

1. EVALUACIÓN

El presente proyecto está dirigido a una galería de tráfico y vaciado de mineral en la minera El Teniente de sección 5 x 5 metros² con una longitud de 250 metros y la elaboración desde este sector de una Chimenea de traspaso desde la mina Esmeralda hasta el sector acarreo en los cuales el arranque se lleva a cabo por método de hundimiento. Específicamente, se dirige a un sistema de extracción vertical de 40 metros de longitud con diámetro de 4 metros que cumplirá la función de desplazar en forma continua las toneladas de marina diarias de mineral .En este sistema de extracción, es alimentando desde el desarrollo principal llevados por LHD desde el sector sub-5 a la chimenea a realizar.

2. SOLUCIÓN Se realizara la construcción de un túnel de 5 x 5 metros² de 250 metros de largo, para satisfacer las necesidades de la empresa mandante, según las normas vigente del “Decreto Nº 132” del reglamento de seguridad minera chilena, esta abarca la construcción, funcionamiento y diseño del proyecto. Para ello se diseñara un modelo de trabajo para la construcción de esta chimenea, en el que se dividirá en dos etapas: La primera fase constara en el quiebre del macizo rocoso que se inicia en el sector sub-5 para construir una calle con fortificación completa de la labor. La segunda fase consiste en la perforación desde el nivel superior con equipo Simba que procede a perforar en toda la longitud de la chimenea a desarrollar por método de perforación VCR. A continuación se procede a la tronadura para posteriormente con cuadrillas de mineros expertos y uso de acuñador manual para evitar el

2 DESARROLLO DE CONEXIÓN CON CHIMENEA DE TRASPASO CON BUZÓN DE CARGUÍO

I.- CAPITULO: ANTECEDENTES desprendimiento de roca suelta, obteniendo como resultado una chimenea de traspaso de las dimensiones dadas por el mandante. Las ventajas que se obtendrá de la realización de este proyecto tiene como objetivo optimizar procesos productivos de la empresa mandante, enfocándose en factores como: -

La disminución de los tiempos de traslado de mineral, desde la zona de producción hasta su destino.

-

Reducción de gastos en el área de carguío y transporte.

3. OBJETIVO GENERAL -

Diseñar la construcción de desarrollo de conexión de una chimenea de traspaso de mineral con método VCR.

-

Mostrar una metodología construcción que asegure la calidad y el tiempo dentro de los márgenes requeridos para asegurar una correcta producción.

4. OBJETIVO ESPECIFICO

-

Cumplir con los estándares requeridos por la empresa mandante.

-

Establecer clasificación geomecánica de la labor.

-

Diseñar diagrama de disparo de frente.

-

Establecer presupuesto de procesos unitarios mineros.

-

Evaluar ciclos y equipos necesarios para los procesos unitarios.

-

Especificar y cuantificar tipos de explosivos.

-

Diseñar un estudio económico con el fin de predecir el costo de este proyecto y el tiempo que se empleara en las operaciones.

-

Justificar rentabilidad del proyecto.

3 DESARROLLO DE CONEXIÓN CON CHIMENEA DE TRASPASO CON BUZÓN DE CARGUÍO

I.- CAPITULO: ANTECEDENTES

5. ANTECEDENTES GENERALES 5.1 Antecedentes Generales Mina El Teniente El yacimiento de cobre El Teniente, pertenece a la CORPORACION NACIONAL DE COBRE DE CHILE (CODELCO-CHILE). Es el yacimiento de cobre subterráneo más grande del mundo. Está ubicado en la región del Libertador Bernardo O‟Higgins provincia de Cachapoal, comuna de Machalí, en plena cordillera de los Andes esta distante a 54 kilómetros al noroeste de la ciudad de Rancagua, capital regional, 72 kilómetros al suroeste de la ciudad de Santiago, capital de Chile. Sus coordenadas geográficas son 70°21´ longitud oeste y 34°14´ latitud sur entre cota 1983 y 3200 m.s.n.m. El acceso principal a la mina es a través del Adit 71. El acceso a los distintos niveles productivos de la mina se lleva a cabo se lleva a cabo por piques o rampas. El acceso por rampas se hace posible el tránsito vehicular motorizado.

Ilustración I-1 Ubicación del proyecto

4 DESARROLLO DE CONEXIÓN CON CHIMENEA DE TRASPASO CON BUZÓN DE CARGUÍO

I.- CAPITULO: ANTECEDENTES

5.2

Geología de la Mina Esmeralda

La mina Esmeralda es el tercer gran panel emplazado totalmente en mineral primero en el sector correspondiente a Complejo Máfico El Teniente y Complejo Brecha Braden. La litología corresponde en su totalidad a roca tipo Andesita de la mina que son rocas subvolcánicas de color oscuro y de grano fino, duras. Además se encuentra con una resistencia en compresión uniaxial del orden de 120 MPa, la calidad del estudio de geomecánica identifico una roca regular (RQD 70%).

5.3

Condiciones de Aplicación

Los métodos de explotación subterráneos Block/Panel Caving poseen componentes de infraestructura de producción tales como puntos de extracción, cruzados de producción chimenea de traspaso y cruzados de transporte. Estos están sujetos a ser interrumpidos debido a diversos tipos de eventos geotécnicos tales como sobretamaños, colgaduras, desplomes, reparación de carpetas de rodado, falla de martillos picadores, entre otros. Existe evidencia que la productividad de la mina y sus componentes de infraestructura dependen del número de eventos a experimentar en un periodo de tiempo. La productividad de la mina depende de la productividad de cada componente, siendo los piques de traspaso fundamentales en definir esta productividad. El objetivo del presente trabajo, es cuantificar el efecto del sistema de traspaso en la confiabilidad de un programa de producción minero, en particular en la productividad de cruzados de producción. El estudio se centra en el análisis de la mina Esmeralda específicamente realizan la operación de extracción ya sea por medio de vehículos dotados de un balde o cuchara que penetra en la pila de mineral, se carga, y lotransporta horizontalmente 5 DESARROLLO DE CONEXIÓN CON CHIMENEA DE TRASPASO CON BUZÓN DE CARGUÍO

I.- CAPITULO: ANTECEDENTES hasta una chimenea de descarga, o si la distribución granulométrica es fina se tiene la opción de emplear el método gravitacional o de parrillas. En la extracción por medio de vehículos con balde o LHD Los puntos de extracción se encuentran ubicados a ambos lados de una galería llamada calle, que es por donde transita el LHD, y su separación está entre 12 y 15 metros. El LHD es un vehículo usualmente con motor diesel, equipado de un balde que puede llegar hasta 21 yardas cúbicas (16 m3) de capacidad. El ciclo tiene tres fases, carga del balde, transporte hasta un pique de traspaso sobre distancias promedio entre 100 y 150metros, y descarga al pique, para volver vacío

5.4

Antecedentes de la Empresa Licitante

La empresa QUIGUAOS S.A es una empresa contratista de ingeniería de desarrollo minero subterráneo, a nivel mundial. Estamos enfocados en la seguridad y comprometidos con nuestro objetivo principal de tener Cero Daño en nuestras operaciones. Comprendemos que las compañías mineras están buscando seguridad en el trabajo, ingeniería con valor agregado, y un contratista que está preparado para trabajar con ellos y juntos enfrentar los desafíos que se presentan para poder cumplir con los términos de presupuesto y el programa del proyecto. Nuestra filosofía es “Dar lo mejor para el proyecto" abarca todos esos conceptos.

6 DESARROLLO DE CONEXIÓN CON CHIMENEA DE TRASPASO CON BUZÓN DE CARGUÍO

I.- CAPITULO: ANTECEDENTES

6. ALCANCES

El lugar en donde se realizará el desarrollo horizontal y el pique de traspaso, cuenta con nula presencia de aguas subterráneas, esto ayudará a un trabajo más seguro y eficiente en el sector.

ETAPA DE DISEÑO DEL TÚNEL: -

Ancho 5 metros, altura 5 metros, largo 250 metros.

-

Características de Fortificación.

-

Realizar diseño del diagrama de disparos en la frente de la labor, se realizará en base a la información expuesta en el libro manual práctico de voladuras, manual de voladura y empíricamente (Roger Holmberg).

-

Analizar técnica y económicamente maquinaria a emplear.

-

Generar un ciclo de carguío y transporte de estéril.

-

Analizar de manera cualitativa y cuantitativa el personal de trabajo requerido, para el desarrollo de la galería haciendo referencia a las operaciones necesarias para llevar a cabo ésta misma.

ETAPA DE DISEÑO DE CHIMENEA DE TRASPASO: -

La elaboración del diagrama de disparo en de la chimenea será verificada mediante método VCR.

-

Se ocupara equipo Simba (Carrusel de perforación 25+1).

-

El montaje de buzones, martillo picador y sistema de cámara vigilancia estará a cargo de la empresa subcontratista AURA.

-

Cuadrillas de mineros expertos en trabajos de desarrollo minero.

7 DESARROLLO DE CONEXIÓN CON CHIMENEA DE TRASPASO CON BUZÓN DE CARGUÍO

I.- CAPITULO: ANTECEDENTES

CONSIDERACIONES: Considerando que tenemos una roca competente en el sector (andesita) se realizara fortificación con malla, pernos helicoidales y Shotcrette en el sector del desarrollo horizontal y en el desarrollo vertical con uso de blindaje. Se elaborará un tiempo estimado de avance en las labores de manera diaria, en donde se tendrá un avance de 3,7 metros por turno considerando todas las operaciones unitarias involucradas mediante turnos de 12 horas en donde se realizarán las distintas actividades. El proyecto tendrá una estimación de costos en donde se especificará cada trabajador y equipo involucrado, indicando sus respectivos precios. De acuerdo con los antecedentes disponibles en el estudio del proyecto, se definieron los siguientes alcances: -

Efectuar una evaluación cuantitativa de las actuales prácticas de perforación y tronadura basadas en los diagramas de disparos en uso.

-

Revisar el actual diseño de las operaciones unitarias en forma completa, con el fin de conocer y entender las prácticas operacionales que se utilizaran.

8 DESARROLLO DE CONEXIÓN CON CHIMENEA DE TRASPASO CON BUZÓN DE CARGUÍO

I.- CAPITULO: ANTECEDENTES

Dentro de otros alcances, la empresa mandante abastecerá: -

Alimentación.

-

Transporte de Personal.

-

Servicios Higiénicos.

-

Refugios móviles.

-

Servicios de agua, aire comprimido, drenaje, caja eléctrica a 15 metros de la labor a trabajar.

-

La empresa mandante habilitara un recinto cercano al sector a realizar la faena para instalación de 2 conteiner, uno para bodega de materiales y herramientas y otro conteiner para oficina técnica de la empresa).

-

Equipo ROBOSHOT SEMMCO ALPHA 30

Además de un sector de acopio de residuos peligrosos, rises, despuntes. -

La empresa mandante por requerimiento, facilitara Sistema de ventilación mecanizada (Ventilador Serpent) y equipo de fortificación Boltec, igualmente del combustible a utilizar en el proyecto.

9 DESARROLLO DE CONEXIÓN CON CHIMENEA DE TRASPASO CON BUZÓN DE CARGUÍO

II.-

CAPITULO: MARCO TEORICO

10 DESARROLLO DE CONEXIÓN CON CHIMENEA DE TRASPASO CON BUZÓN DE CARGUÍO

II.- CAPITULO: MARCO TEÓRICO

2.1. PERFORACÍON

El principio de la perforación se basa en el efecto mecánico de percusión y rotación, cuya acción de golpe y fricción producen el astillamiento y trituración de la roca. Su propósito es abrir en la roca huecos cilíndricos denominados taladros y están destinados a alojar el explosivo y sus accesorios iniciadores. Esta operación es la que da inicio al proceso productivo en una faena minera. En el contexto de explotación minera, en la actualidad, se utilizan principalmente sistemas de perforación que se basan en la aplicación de energía mediante métodos mecánicos. La aplicación de energía mecánica para penetrar la roca se puede efectuar básicamente mediante la acción de roto percusión.

2.2 Fundamentos de la Perforación Roto-Percutiva

-

PERCUSIÓN: los impactos producidos por el golpeo del pistón originan unas ondas de choque que se transmiten a la boca a través del varillaje (en el martillo en cabeza) o directamente sobre ella (martillo en fondo).

-

ROTACIÓN: Con este movimiento se hace girar la boca para que los impactos se produzcan sobre distintas posiciones.

-

EMPUJE: Para mantener contacto el útil de perforación con la roca se ejerce un empuje sobre la sarta de perforación.

-

BARRIDO: El fluido de barrido permite extraer el detrito del fondo del barreno.

11 DESARROLLO DE CONEXIÓN CON CHIMENEA DE TRASPASO CON BUZÓN DE CARGUÍO

II.- CAPITULO: MARCO TEÓRICO

Ilustración 2 Sarta de Perforacion

Los equipos rotopercutivos se clasifican en dos grandes grupos, según donde se encuentre el martillo:

Martillo en el Fondo (DTH): La percusión se realiza directamente sobre la boca de la perforación, mientras que la rotación se efectúa en el exterior del barreno. El accionamiento del pistón se lleva a cabo neumáticamente, mientras que la rotación puede ser neumática o hidráulica.

Martillo en Cabeza (ITH): En estas perforadoras dos de las acciones básicas, rotación y percusión, se producen fuera del barreno, transmitiéndose a través de una espiga y del varillaje hasta la boca de perforación. Los martillos pueden ser accionamientos neumáticos o hidráulicos.

Ilustración 3 Martillos de Perforacion

12 DESARROLLO DE CONEXIÓN CON CHIMENEA DE TRASPASO CON BUZÓN DE CARGUÍO

II.- CAPITULO: MARCO TEÓRICO

2.3. Actividades de perforación

La construcción de los intersticios o tiros de perforación, en los que se insertara el material explosivo para la posterior detonación, supone el siguiente orden de actividades. -

Programación de la ubicación de los tiros a perforar.

-

Selección de herramientas.

-

Preparación de la zona de trabajo (topografía y limpieza).

-

Posicionamiento de equipo.

-

Perforación (de cada tiro).

-

Retiro y muestreo de detritus (agregar a nomenclatura).

-

Verificación y calidad de los tiros perforados.

-

Retiro del equipo del sector.

13 DESARROLLO DE CONEXIÓN CON CHIMENEA DE TRASPASO CON BUZÓN DE CARGUÍO

II.- CAPITULO: MARCO TEÓRICO

2.4. Nomenclatura de perforaciones

Para confeccionar o interpretar un plano de perforación que se utilizará para realizar labores subterráneas de avance de galerías, es necesario conocer la distribución de las perforaciones Para este diseño de Perforación y Tronadura de túneles, Holmberg ha dividido la frente en 5 secciones, cada una de las cuales requiere un cálculo especial:

Ilustración 4 Secciones de un Diagrama

14 DESARROLLO DE CONEXIÓN CON CHIMENEA DE TRASPASO CON BUZÓN DE CARGUÍO

II.- CAPITULO: MARCO TEÓRICO

2.3. Cálculo de número de tiros vacíos

Para establecer la cantidad de tiros huecos según el largo de perforación, se determinará según fórmulas de ROGER HOLMBERG. Se utilizara una barra de 4.0 𝑚

H = 0.15 + 34.1 ∗ Ø − 39.4 ∗ ز Ecuación 1 Profundidad de Perforacion

H: Profundidad de perforación en metros Ø: Diámetro del tiro vacío en metros Ø=d n Ecuación 2 Diametro de Tiro Vacio

Ø: Diámetro Equivalente del barreno vacío en metros 𝑑: Diámetro de Tiro Vacíos en metros 𝑛: Número de tiros vacíos

15 DESARROLLO DE CONEXIÓN CON CHIMENEA DE TRASPASO CON BUZÓN DE CARGUÍO

II.- CAPITULO: MARCO TEÓRICO De acuerdo a las postulaciones por ROGER HOLMBERG y las características de la barra perforadora, se utilizaran 2 tiros vacíos de 89 mm.

Tiros Vacíos

Diámetro Escariador (mm)

N°

Máximo Perforación (m)

1

2

3

76

2.51

89

2.87

102

3.22

76

3.36

89

3.82

102

3.25

76

3.96

89

4.47

102

4.94

Tabla 1 Diametro Escariado

16 DESARROLLO DE CONEXIÓN CON CHIMENEA DE TRASPASO CON BUZÓN DE CARGUÍO

II.- CAPITULO: MARCO TEÓRICO

2.6 Formulación de ecuaciones para desarrollo se sección

Para la creación de los tiros cargados se utilizara unos bits de perforación de 45 𝑚𝑚.

CUADRANTES

BURDEN

ESPACIAMIENTO

Primero

𝐵1 = 1.5 ∗ D₂ ∗ 𝑛

𝐸1 = 𝐵1 ∗ 2

Segundo

𝐵2 = 𝐵1 ∗ 2

𝐸2 = 1.5 ∗ 𝐵2 ∗ 2

Tercero

𝐵3 = 1.5 ∗ 𝐵2 ∗ 2

𝐸3 = 1.5 ∗ 𝐵3 ∗ 2

Cuarto

𝐵4 = 1.5 ∗ 𝐵3 ∗ 2

𝐸4 = 1.5 ∗ 𝐵4 ∗ 2

Tabla 2 Cuadrantes segun Roger Holmerb

17 DESARROLLO DE CONEXIÓN CON CHIMENEA DE TRASPASO CON BUZÓN DE CARGUÍO

II.- CAPITULO: MARCO TEÓRICO

Concentración de carga La concentración de carga está en función del diámetro del tiro vacío (𝑑₂), el diámetro de los tiros cargados (𝑑₁) y la constante de la roca. El explosivo que se utilizara es ANFO. Concentración Nomenclatura

Burden

Espaciamiento

Tiros

m

m

Longitud de Carga de Fondo m

Zapateras

1,0 x B

1,1 X B

Cajas Coronas Descarga Superior Descarga Inferior

0,9 X B 0,9 X B

de Carga

Fondo

Columna

Taco

Kg/m

Kg/m

m

1/3 X L

Cc

1,0 x Cc

0,2 x B

1,1 X B 1,1 X B

1/6 X L 1/6 X L

Cc Cc

0,4 x Cc 0,3 x Cc

0,5 x B 0,5 x B

1,0 X B

1,1 X B

1/3 X L

Cc

0,5 x Cc

0,5 x B

1,0 X B

1,2 X B

1/3 X L

Cc

0,5 x Cc

0,5 x B

Tabla 3 Concentracion de Carga

En base a las fórmulas de espaciamiento y burden de la tabla anterior se ocupará las siguientes fórmulas para obtener un cálculo real de los espacios en el diagrama de disparo.

Nomenclatura

Longitud

Tiros

m

Zapateras Cajas Coronas

L L L

N° Espacios L/E L/E L/E

N° Espacios Redondeados

Espaciamient o Real

Burden Real

m

m

L/N°E L/N°E L/N°E

(E REAL)/(E/B) (0,9*E.REAL)/(E/B) (0,9*E REAL)/(E/B)

N°E REDONDEADO N°E REDONDEADO N°E REDONDEADO

N° Tiros

Tabla 4 Nomenclatura de Tiros

18 DESARROLLO DE CONEXIÓN CON CHIMENEA DE TRASPASO CON BUZÓN DE CARGUÍO

N°E + 1 N°E + 1 N°E + 1

II.- CAPITULO: MARCO TEÓRICO En base a las fórmulas de espaciamiento y burden de la tabla anterior se ocuparán las siguientes fórmulas para obtener un cálculo real de los espacios en el diagrama de disparo. Donde: (L) es el espacio o distancia que tiene cada nomenclatura. (E) Es el espaciamiento. (B) Es el burden. (N°E) Es el número de espacios. (E REAL) Es el espaciamiento real. Estas fórmulas permitirán crear una malla en la cual se podrá posicionar la rainura en donde este la mejor la calidad de roca y además poder posicionar los tiros auxiliares de corona caja y rainura, así obteniendo una buena geometría del diseño de la malla de perforación. Diseño de Malla de Perforación. Es un conjunto de taladros que se perforan en una frente y que su diseño debe tener una geometría, simetría, ubicación, dirección, inclinación y profundidad determinada. El diseño se realiza con el objetivo de: - Reducir gastos de perforación y cantidad de explosivos. - Obtener buen avance. - Determinar el orden y la salida de los tiros (evitar empotramiento). - Mantener la sección de la labor. La forma en que se distribuyen los tiros en la malla obedece básicamente, a la relación Burden y Espaciamiento, descritos anteriormente.

19 DESARROLLO DE CONEXIÓN CON CHIMENEA DE TRASPASO CON BUZÓN DE CARGUÍO

II.- CAPITULO: MARCO TEÓRICO En minería subterránea se debe crear una cara libre, la cual debe ser la primera en perforar. Si no se crea el alivio apropiado, el resto de la tronadura provocará muy poca fragmentación y se soplará. Distribución y Denominación de Perforaciones. -

Perforación de Arranque (tiro escariado). Crea una cara libre para la salida de los taladros que siguen a la secuencia. La perforación se repasa con un escariador para aumentar su diámetro.

-

Perforaciones de Esquema de Volantín. Son los que rodean al arranque o tiro escariado y forman la salida hacia la cavidad inicial (cara libre).

-

Perforación de Caja. Son taladros lateralesque forman los flancosdel túnel.

-

Perforación de Corona o Techo. Son los que forman la bóveda del túnel, se detonan junto a los taladros de las cajas para dar la forma a la sección.

-

Perforación Zapatera o Piso. Se detonan al final de toda tanda de tiros.

Condiciones de Carga. -

Diámetro de la Carga o diámetro de la Perforación. Influye directamente sobre el rendimiento del explosivo y la amplitud de la malla de perforación. Todo explosivo tiene un diámetro crítico; por debajo o sobre ese diámetro no cumplirá con su objetivo.

-

Geometría de la Carga. Se relaciona con el largo de la carga, con su diámetro y el punto donde es iniciada. Se refleja en el proceso de rompimiento.

-

Grado de Acoplamiento. Radio del diámetro de carga al diámetro de la perforación, el acoplamiento entre carga explosiva y Roca permite la transferencia de ondas de choque entre ellas, teniendo un carácter muy significativo sobre el rompimiento. El desacoplamiento es recomendado sólo para tronadura controlada o amortizada.

20 DESARROLLO DE CONEXIÓN CON CHIMENEA DE TRASPASO CON BUZÓN DE CARGUÍO

II.- CAPITULO: MARCO TEÓRICO -

Grado de Confinamiento. Uso de taco inerte para sellar la perforación. Un confinamiento demasiado suelto determina un pobre resultado de la tronadura. Por otro lado, un alto grado de confinamiento (excesivo atacado del explosivo) puede incrementar su densidad que lo puede hacer insensible a la trasmisión de la onda de detonación y fallar.

-

Distribución de Carga en la Perforación. La carga explosiva debe ser de un sólo tipo en el taladro (carga única) o tener primer explosivo denso y potente (carga de fondo) y luego explosivo menos denso (carga de columna). Los tiros deben ser disparados manteniendo una secuencia ordenada y correcta para crear las caras libres adecuadas para la salida de cada taladro, lo que se logra con los retardos adecuados.

21 DESARROLLO DE CONEXIÓN CON CHIMENEA DE TRASPASO CON BUZÓN DE CARGUÍO

II.- CAPITULO: MARCO TEÓRICO

2.7 TRONADURA TRONADURA Según con el criterio de la mecánica de rotura, la voladura es un proceso tridimensional, en el cual las presiones generadas por los explosivos confinados dentro del taladro de perforación en la roca, originan una zona de alta concentración de energía que produce dos efectos dinámicos, fragmentación y desplazamientos. En la ingeniería de las la excavaciones subterráneas, las voladuras son igual de importantes que la elección de la forma correcta de la excavación que tendrá una adaptación a la zonas in situ de los esfuerzo y del diseño del sistema correcto de la voladura. Dos de los factores más importantes se deben considerar cuando se realizan estas en tronadura subterránea, son: 1. La voladura tendrá que romper la roca de una manera eficiente y económica. 2. El macizo rocoso debe dañarse lo menos posible para producir la caída de roca. Evaluación de la Tronadura. Para calificarla se consideran los siguientes aspectos: -

Volumen material fragmentado. Deberá ser igual o cercano al volumen teórico calculado previamente, considerando el factor de esponjamiento.

-

Avance del disparo. Debe acercarse lo más posible al largo de la barra usada en la perforación.

-

Fragmentación del material roto. Tiene relación directa con la facilidad de acarreo con LHD (pala), con sus costos. Lograr una adecuada fragmentación para evitar tronadura secundaria o cachorreo (ahorro costos).

22 DESARROLLO DE CONEXIÓN CON CHIMENEA DE TRASPASO CON BUZÓN DE CARGUÍO

II.- CAPITULO: MARCO TEÓRICO

Metodología para Perforaciones con Explosivos a Granel y Encartuchados.

Secciones

Long. Perforación (mt)

Carga de

Carga de Columna de

Columna

Explosivo

Rainura

Long. Perforación (mt) x 2/3

Cantidad de Anfo por Tiro

Auxiliares

Long. Perforación (mt) x 2/3

Cantidad de Anfo por Tiro

Zapateras

(Long. Perforación mt x Medida del explosivo)x 2/3

Cantidad de Tronex por Tiro

Corona

(Long. Perforación mt x Medida del explosivo) x 3/3

Cantidad de Softron por Tiro

Tabla 5 Cantidad de Explosivo a Utilizar

CÁLCULO KILO DE ANFO POR METRO

Anfo (Kg/mt) = Densidad del Anfo * Diámetro Perforado * 0,507 Ecuación 3 Calculo de kilos de Anfo

CANTIDAD DE ANFO SEGÚN METROS DE PERFORACIÓN.

Anfo Total por Avance = Cantidad de kilogramos en metro avanzado x Cantidad de tiros Ecuación 4 Cantidad de Anfo segun Metros

23 DESARROLLO DE CONEXIÓN CON CHIMENEA DE TRASPASO CON BUZÓN DE CARGUÍO

II.- CAPITULO: MARCO TEÓRICO

Propiedades de los Explosivos

En términos generales, un alto explosivo reúne tres características básicas: -

Es un compuesto mezcla química que se inicia por calor, choque, impacto, fricción, o una combinación de estas acciones.

-

Cuando se inicia mediante un detonador, se descompone rápidamente generando una detonación.

-

Con la detonación, se produce una liberación rápida de calor y grandes cantidades de gases de alta presión, los que expanden rápidamente con la potencia para vencer las fuerzas de confinamiento, como, por ejemplo, la fuerza de confinamiento ejercida por la masa rocosa que rodea al explosivo. En las operaciones de voladura comercial, la energía liberada por la detonación de los explosivos produce cuatro efectos básicos: -

Fragmentación de la roca

-

Desplazamiento de la roca

-

Vibración del terreno

-

Sobre presión del aire

Además de cierta cantidad de humos tóxicos y no tóxicos que son parte de los gases producto de la reacción, son así mismo lanzados a la atmosfera.

24 DESARROLLO DE CONEXIÓN CON CHIMENEA DE TRASPASO CON BUZÓN DE CARGUÍO

II.- CAPITULO: MARCO TEÓRICO Explosivos usados para Tronadura. Un explosivo es un compuesto químico o mezcla de componentes que, cuando es calentado, impactado, sometido a fricción o a choque, produce una rápida reacción exotérmica, liberando una gran cantidad de gas y produciendo altas temperaturas y presiones en un breve instante de tiempo. Tipos de explosivos para cada sección de la frente: -

Softron: (1 ¼” * 20): Explosivo de bajo poder rompedor, especialmente diseñado para trabajos de voladura controlada en tonelería, donde es necesario obtener un perímetro parejo con un mínimo de sobre excavación. Permite minimizar el fracturamiento de la roca, más allá de la línea de contorno.

Ilustración 5 Softron

25 DESARROLLO DE CONEXIÓN CON CHIMENEA DE TRASPASO CON BUZÓN DE CARGUÍO

II.- CAPITULO: MARCO TEÓRICO

- ANFO Premium: Agente de voladura de alta calidad, fabricado con nitrato de amonio grado explosivos de baja densidad y alta absorción de petróleo. Se mezcla y cargan in-situ mediante camiones (cargador de Anfo) especialmente diseñado.

Ilustración 6 Anfo Premium

26 DESARROLLO DE CONEXIÓN CON CHIMENEA DE TRASPASO CON BUZÓN DE CARGUÍO

II.- CAPITULO: MARCO TEÓRICO

-

TRONEX PLUS (1¼” * 8): Tipo semi-gelatina, especialmente diseñada para trabajos de faenas subterráneas (excepto minas de carbón), en roca sin agua. Esta semigelatina posee una alta velocidad de detonación, incluso en condiciones de confinamiento deficiente, por lo que tiene especial aplicación como carga principal en túneles y desarrollo de galerías y como cebo de tiros cargado y explosivos en tiros de zapateras.

Ilustración 7 Tronex Plus

27 DESARROLLO DE CONEXIÓN CON CHIMENEA DE TRASPASO CON BUZÓN DE CARGUÍO

II.- CAPITULO: MARCO TEÓRICO - Cordón Detonante: El cordón detonante es un accesorio de voladura formado por un núcleo central de explosivo (PETN) recubierto por una serie de fibras sintéticas y una cubierta exterior de plástico coloreado, que conforman en conjunto un cordón flexible, resistente a la tracción e impermeable. De acuerdo a sus características físicas.

Los cordones detonantes PRIMACORD son explosivos lineales flexibles con un núcleo explosivo de PETN encapsulado en una cubierta textil flexible. El cordón detonante PRIMACORD detona a lo largo de su longitud total a una velocidad de aproximadamente 7,000 M/s (23,000 ft/sec). Los cordones detonantes PRIMACORD están diseñados para usarse como líneas troncales y/o líneas de descenso en varias aplicaciones de minería, canteras y de construcción.

Ilustración 8 Cordon Detonante

28 DESARROLLO DE CONEXIÓN CON CHIMENEA DE TRASPASO CON BUZÓN DE CARGUÍO

II.- CAPITULO: MARCO TEÓRICO

-

NONEL (MS) :

Conector es una unidad bi-direccional no-eléctrica de retardo, la cual está conformada por un tubo de choque de color naranja de 46 cm de longitud.

Ilustración 9 Nonel MS

29 DESARROLLO DE CONEXIÓN CON CHIMENEA DE TRASPASO CON BUZÓN DE CARGUÍO

II.- CAPITULO: MARCO TEÓRICO -

NONEL (LP):

Es un detonador no-eléctrico de retardo tipo Largo Período, el cual está conformado por un tubo de choque de color amarillo, que en uno de sus extremos posee un detonador de alta potencia y el otro extremo se encuentra sellado. Cerca del sello se encuentra un conector plástico de color azul tipo J-Hook, con el período de retardo impreso, este conector proporciona una fácil conexión a un cordón detonante, además NONEL LP posee una etiqueta que indica el tiempo de retardo, fácil de leer, codificada con colores, que exhibe el período y el tiempo nominal de retardo en forma destacada. NONEL LP está diseñado para proveertiempos de retardo más largos para mejorar el alivio y la fragmentación (tal como túneles, labores verticales y labores de producción). NONEL LP es usado típicamente con cordón detonante y puede ser usado también con detonadores NONEL EZTL™ para proveer mayor flexibilidad de tiempos.

Ilustración 10 Nonel LP

30 DESARROLLO DE CONEXIÓN CON CHIMENEA DE TRASPASO CON BUZÓN DE CARGUÍO

II.- CAPITULO: MARCO TEÓRICO -

Mecha de seguridad TEC DEM C:

La mecha de seguridad es el medio a través del cual se transmite una reacción de combustión a una velocidad relativamente uniforme hacia el área de encendido del fulminante. Este es del tipo plástico para ambientes secos siendo este un detonador a fuego y con un conector de ignición.

Ilustración 11 Mecha TECDEM

31 DESARROLLO DE CONEXIÓN CON CHIMENEA DE TRASPASO CON BUZÓN DE CARGUÍO

II.- CAPITULO: MARCO TEÓRICO

2.8

VENTILACIÓN

La ventilación de mina tiene por misión principal 1 el suministro de aire fresco, con el objetivo de lograr condiciones ambientales y termo-ambientales adecuadas para todo el personal que laboreé en faenas mineras subterráneas, como también para atender la operación de diversos equipos e instalaciones subterráneas

Aire de Mina y sus Contaminantes -

El aire

El aire al pasar por una mina se altera, su composición cambia; se define como una mezcla mecánica de gases que, en su estado puro y seco tiene la siguiente composición:

Gas

% en volumen

%en peso

Nitrógeno. - N₂

78,09

75,53

Oxigeno -O₂

20,95

23,14

Anh. Carbónico - CO₂

0,03

0,046

Argón y otros

0,93

1,284

Tabla 6 Gases de la Mina

Teniendo en cuenta que el aire seco no existe en atmosferas normales. El aire normal es aire húmedo, con contenido de vapor de agua que varían de 0,1 a 3% en volumen. (En las minas generalmente excede el 1 %).

32 DESARROLLO DE CONEXIÓN CON CHIMENEA DE TRASPASO CON BUZÓN DE CARGUÍO

II.- CAPITULO: MARCO TEÓRICO -

Aire de minas Como ya mencionamos el aire sufre cambios en el interior de una mina; por lo cual la cantidad de oxigeno disminuye, el anhídrido carbónico aumenta, como también la cantidad de nitrógeno de vapor de agua. Agregándose también al aire diversos tipos de gases y polvos. Se considera que el aire de mina se compone de:

a) Aire atmosférico b) Gases activos (gases explosivos o nocivos que se forman en el interior de la mina) y c) Aire muerto (mezcla de anhídrido carbónico 5 al 15% y nitrógeno 95 a 85%) que puede estar presente en el aire de las minas en una décima hasta algunas unidades de por ciento llamando “soroche”.

-

Velocidad del aire

El rendimiento aumenta con la velocidad del aire, ya que un trabajador puede eliminar de mejor forma el calor al medio externo. La velocidad máxima de aire es de 150 m/min= 2,5 m/s.

-

Respiración humana

Es la razón primordial para proveer aire limpio y con adecuado contenido de oxígeno ya que es la sustentación de la vida humana. Como sabemos el sistema respiratorio permite proporcionar oxígeno a la sangre y eliminar anhídrido carbónico. Este constituye una impureza que debe ser controlada y que, si bien es cierto que no es toxica, sobre ciertas condiciones produce graves trastornos en la vida humana.

33 DESARROLLO DE CONEXIÓN CON CHIMENEA DE TRASPASO CON BUZÓN DE CARGUÍO

II.- CAPITULO: MARCO TEÓRICO - Cantidad de aire requerido

El reglamento interno de seguridad minera establece que se requiere de 3 m³ por minuto por hombre (3000 Lt/min), considerando un factor de seguridad adecuado al tratarse de ventilación de minas, donde es posible que mucho aire se pierda.

-

Deficiencia de oxigeno

El control de calidad de los gases de mina se relaciona también con el problema de la deficiencia de oxígeno. Estas causadas por: a) Introducción de un gas diluyente. b) Desplazamiento del oxígeno. c) Una combinación de ambos procesos. La causa más grave de deficiencia de oxigeno es la dilución, esta ocurre cuando un gas ajeno se introduce en la atmosfera de la mina, reduciendo así él % del oxígeno en el aire y crea de por si un riesgo. Estos gases ajenos provienen de los estratos del depósito o de las formaciones adyacentes. El hombre respira mejor y trabaja más fácilmente cuando el aire contiene alrededor de 21% de oxígeno, que es la cantidad normal que contiene la atmosfera al nivel del mar.

34 DESARROLLO DE CONEXIÓN CON CHIMENEA DE TRASPASO CON BUZÓN DE CARGUÍO

II.- CAPITULO: MARCO TEÓRICO En la siguiente tabla se verán los efectos de la disminución del oxígeno en el ambiente produce en los individuos

Efectos de la Diferencia de Oxígeno Contenido Oxígeno

Efectos

17%

Respiración rápida y profunda, equivale a 2500 m.s.n.m

15%

Vértigo, Vahído, Zumbidos oídos, aceleración latidos

13%

Pérdida de conocimiento en exposición prolongada

9%

Desmayo e Inconsciencia

7%

Peligro de muerte, equivale a 8000 m.s.n.m

6%

Movimientos convulsivos, muerte Tabla 7 Efectos de la Diferencia de Oxigeno

Tipos de Ventilación

El sistema escogido para el proyecto será por medio de ventilación impelente, el cual será descrito a continuación. -

Ventilación natural:

Considerada la energía más barata y abundante en la naturaleza es el aire natural, que se utiliza en la ventilación para minería subterránea. Este aire se introduce por la bocamina principal de ingreso, recorriendo el flujo del aire por la totalidad del circuito de ventilación, hasta la salida de aire por la otra bocamina. Para que funcione dicha ventilación tiene que existir una diferencia de alturas entre las bocaminas de entradas y salida. Pero lo más importante es el intercambio 35 DESARROLLO DE CONEXIÓN CON CHIMENEA DE TRASPASO CON BUZÓN DE CARGUÍO

II.- CAPITULO: MARCO TEÓRICO termodinámico que se produce entre la superficie y el interior. La energía térmica agregada al sistema se transforma a energía de presión, susceptible de producir un flujo de aire (el aire caliente desplaza al aire frio produciendo circulación). Esta ventilación es muy cambiante, depende de la época del año, incluso, en algunos casos, de la noche y día.

Tabla 8 Ventilacion Natural

Dado que la ventilación natural es un fenómeno de naturaleza inestable y fluctuante, en ninguna faena subterránea moderna debe utilizarse como un medio único y confiable para ventilar sus operaciones.

-

Ventilación Auxiliar:

Son aquellos sistemas que, haciendo usos de ductos y ventiladores auxiliares, ventilan áreas restringidas de las minas subterráneas, empleando para ellos circuitos de alimentación de aire fresco y de evacuación del aire viciado que les proporciona el sistema de ventilación general.

Los sistemas de ventilación auxiliar que pueden emplearse en el desarrollo de galerías horizontales, utilizando ductos y ventiladores auxiliares son:

36 DESARROLLO DE CONEXIÓN CON CHIMENEA DE TRASPASO CON BUZÓN DE CARGUÍO

II.- CAPITULO: MARCO TEÓRICO a. Sistema impelente: el aire es impulsado dentro del ducto y sale por la galería en desarrollo ya viciado. Su uso es para galerías horizontales de poca longitud y sección (menores a 400 𝑚.), lo conveniente es usar un sistema impelente de mediana o baja capacidad dependiendo del equipo a utilizar en el desarrollo y de la localización de la alimentación y evacuación de aire del circuito general de ventilación de la zona. b. Sistema aspirante: el aire fresco ingresa a la frente por la galería y el contaminado es extraído por la ductería. Su uso es para ventilar desarrollos de túneles desde la superficie, es el sistema aspirante el preferido para su ventilación, aun cuando se requieren elementos auxiliares para remover el aire de la zona muerta, comprendida entre la frente y el extremo de la ductería de aspiración. c. Sistema combinado, aspirante-impelente: que emplea dos tendidos de ductería, una para extraer aire y el segundo para impulsar aire limpio a la frente en avance. Este sistema reúne las ventajas de los dos tipos básicos, en cuanto a mantener la galería y la frente en desarrollo con una renovación constante de aire limpio y en la velocidad de la extracción de los gases de disparos, con la gran desventaja que es su alto costo de instalación y manutención. Se usa para galerías de mayor sección (mayor a 12m²), y con una longitud sobre los 400 m, este sistema es más recomendable para mantener las galerías limpias y con buena visibilidad para el tráfico de vehículos, sobre todo si es equipo Diesel. Aun así, hoy en día la ventilación impelente es la que más se usa, ya que el ducto es una manga totalmente flexible, fácil de trasladar, colocar y sacar. En este caso, el ventilador al soplar infla la manga y mueve el aire. Pero en la ventilación aspirante estas mangas deben tener un anillado en espiral rígido lo que lo hace muy caro. 37 DESARROLLO DE CONEXIÓN CON CHIMENEA DE TRASPASO CON BUZÓN DE CARGUÍO

II.- CAPITULO: MARCO TEÓRICO -

Aire comprimido: este sistema se empleó ya que los sistemas anteriormente mencionados funcionan de la siguiente manera: se hace un tendido de las mangas dentro de las galerías o piques, y con los mismos trabajos de desarrollo de la mina tal como los disparos de tiros, por ejemplo, hacen que los ductos se destruyan o caigan debido a la caída de las rocas.

En su remplazo se utiliza el aire comprimido, el cual, por su alto costo, en relación con la ventilación mecanizada, el uso del aire comprimido para atender la aireación de desarrollo debe limitarse exclusivamente a aquellas aplicaciones donde no es posible por razones prácticas el utilizar sistemas auxiliares de ventilación como es el caso particular del desarrollo manuela de chimeneas o piques inclinados.

Tabla 9 Tipo de Sistema de Ventilacion

Cálculos del Caudal Requerido

Determinar la cantidad y calidad del aire que debe circular dentro de nuestro proyecto de mina, es el objetivo principal de un estudio de ventilación de minas.

38 DESARROLLO DE CONEXIÓN CON CHIMENEA DE TRASPASO CON BUZÓN DE CARGUÍO

II.- CAPITULO: MARCO TEÓRICO Muchos de los factores que influyen en la determinación de este caudal, dependen de las condiciones propias de cada operación y del método de explotación utilizado. El caudal necesario, para satisfacer las necesidades tanto del personal como de los equipos que en conjunto laboran al interior de la mina, se establecen de acuerdo con los requerimientos legales, normas de confort y eficiencias de trabajo. Dicho caudal debe garantizar la dilución de los gases generados tanto por los equipos y maquinarias de combustión interna (Diesel), como también, los gases provenientes de la tronadura y los polvos asociados a las distintas operaciones. La normativa que cumplir en chile, son el Reglamento de seguridad mineraD.S N° 72, del ministerio de minería, artículos desde el N° 132 al N° 151 y el artículo N°66 del D.S. N° 594, reglamento sobre condiciones ambientales básicas en lugares de trabajo, del Ministerio de Salud. Como ya mencionamos en los capítulos anteriores el aire al pasar por una mina sufre cambios en su composición, principalmente de disminución de oxígeno esto presenta más problemas cuando tiene profundidades mayores a 1.000 metros., esto es un problema que debe ser atendido, ya que la acción de temperaturas elevadas sobre el personal puede incluso provocar la muerte

Requerimiento de Aire Las necesidades de aire al interior de la mina, debe ser determinada en base al personal y el número de equipos que trabajan al interior de la labore en los niveles que componen la mina, además de conocer el método de explotación. El cálculo de las necesidades permitirá ventilar las labores mineras en forma eficiente, mediante un control de flujo tanto de inyección de aire fresco, como de

39 DESARROLLO DE CONEXIÓN CON CHIMENEA DE TRASPASO CON BUZÓN DE CARGUÍO

II.- CAPITULO: MARCO TEÓRICO extracción de aire viciado. Esto permite diluir y extraer el polvo en suspensión, gases producto de la tronadura o de la combustión de los vehículos. Para determinar el requerimiento de aire total se utilizan los siguientes parámetros operacionales: -

Caudal requerido por el número de personas.

-

Caudal requerido por desprendimiento de gases según Norma Chilena.

-

Caudal requerido por temperatura.

-

Caudal requerido por el polvo en suspensión.

-

Caudal requerido por la producción.

-

Caudal requerido por consumo de explosivo

-

Caudal requerido por equipo Diesel.

Cálculos de los Caudales Parciales de Aire por cada Operación.

-

Perforación Mecanizada. (Jumbo).

-

Carguío de explosivos, acuñaduras y trabajos varios interior mina.

-

Tronadura de avance (tiempo de dilución de 30 minutos).

-

Caudal requerido por la producción.

-

Caudal requerido por carguío y transporte.

El caudal parcial para cada operación se deberá calcular, de acuerdo con normativa de suministrar 2.83 m³/min. Por cada HP motor de todo equipo Diesel en operación (equivalente a 100 pie3/min. Por cada HP motor) (Art.132, D.S N° 72). Al caudal de aire obtenido, según flota Diesel operativa, se le debe agregar el caudal requerido por la totalidad de personas trabajando al interior de la mina. (Art. 132 y 138, D.S N°72).

40 DESARROLLO DE CONEXIÓN CON CHIMENEA DE TRASPASO CON BUZÓN DE CARGUÍO

II.- CAPITULO: MARCO TEÓRICO Ya calculados los caudales, según los distintos aspectos considerados, se debe efectuar un análisis para determinar cuál caudal se debe considerar y cuál suma de ellos. Luego a la cantidad determinada es aconsejable considerar un porcentaje de aumento a causa de pérdidas y filtraciones.

AFOROS DE VENTILACIÓN El aforo de ventilación consiste en realizar mediciones de ventilación mediante un anemómetro en las diferentes áreas de la sección con el fin de medir y /o controlar la velocidad del aire requerida.

Tabla 10 Aforo

41 DESARROLLO DE CONEXIÓN CON CHIMENEA DE TRASPASO CON BUZÓN DE CARGUÍO

II.- CAPITULO: MARCO TEÓRICO

CALCULO DE CAUDAL SEGÚN NUMERO DE PERSONAS. Q = N * 3 M³/MIN Ecuación 5 calculo de caudal segun n° de trabajadores

Donde: F = Volumen de aire necesario por persona. En Chile f = 3 mts3/min. N = Número de personas trabajando

CALCULO DE CAUDAL SEGÚN EXPLOSIVOS A DETONAR.

Q (M³/MIN) =

G∗E T∗F

Ecuación 6 Calculo de Caudal segun Explosivo

Donde: G = formación de gases m³. E = cantidad de explosivos a detonar kg Din 60%. T = tiempo de dilución en minutos. F = porcentaje de dilución de los gases en la atmósfera.

42 DESARROLLO DE CONEXIÓN CON CHIMENEA DE TRASPASO CON BUZÓN DE CARGUÍO

II.- CAPITULO: MARCO TEÓRICO

CALCULO DEL CAUDAL SEGÚN EL EQUIPO DIESEL:

Se puede determinar, con suficiente aproximación, la cantidad necesaria de aire normal para diluir un componente cualquiera del gas de escape diesel a la concentración permisible. Según el Reglamento de Seguridad Minera; el caudal que se debe considerar por cada equipo diesel es el que el fabricante de la máquina establece y si no se conoce este requerimiento, se debe usar 2,83 mt3/min por cada caballo de fuerza, como mínimo y a este resultado se le debe agregar la cantidad de aire necesario para controlar el resto del contaminante a partir de la siguiente fórmula:

Q = 2,83 * Hp Ecuación 7 Ecuacion de Caudal de los Equipos

Q= 2,83*Hp*1+2,83*hp*0,75+2,83*hp*0,5+2,83*hp*0,25+…+2,83*hp*0,25 Ecuación 8 Calculo de Caudal de los EquiposDonde:

Q= Caudal requerido. Hp= Caballos de fuerza de los motores de equipos presente en la frente, desde mayor a Menor hp. Al ser más de un equipo, los que estén siendo utilizados a la vez, se tome en cuenta la segunda fórmula colocando los Hp de los equipos en forma descendientes.

43 DESARROLLO DE CONEXIÓN CON CHIMENEA DE TRASPASO CON BUZÓN DE CARGUÍO

II.- CAPITULO: MARCO TEÓRICO

3. CARGUÍO Y TRANSPORTE El desplazamiento y acumulación del material tronado, debe ser adecuado para facilitar las operaciones de Carguío y Transporte. La forma de acumulación se proyecta de acuerdo al tipo de equipo que se va a emplear en la limpieza del disparo, en este caso un LHD. La forma aproximada de los montículos de detritus se consigue con el trazo de perforación y con el diagrama del tendido de iniciación, distribución de los retardos y de la disposición de las caras libres. La gestión en el manejo de minerales o de materiales en general, busca optimizar los recursos para lograr un objetivo, que es el traslado de material desde un punto a otro, cumpliendo con ciertas exigencias de calidad y cantidad en un período de tiempo definido y al mínimo costo. La selección de equipos se basa en criterios cualitativos y cuantitativos. Se deben considerar los siguientes aspectos en relación a la faena: Producción: volumen a ser manejado en una operación especifica. -

Estéril (en unidad de peso).

-

Mineral (en unidad de peso).

-

Las unidades son generalmente por año.

Tasa de Producción: producción en unidad de tiempo. -

Horas

-

Turno

-

Días Productividad: producción real por unidad de tiempo, cuando todas las eficiencias y factores de gestión se han considerado (ton/hombre-turno).

44 DESARROLLO DE CONEXIÓN CON CHIMENEA DE TRASPASO CON BUZÓN DE CARGUÍO

II.- CAPITULO: MARCO TEÓRICO

En relación al equipo. -

Eficiencia: % de la tasa de producción que se alcanza con el equipo. -

Disponibilidad: % de horas hábiles que el equipo está listo para operar.

-

Utilización: es la porción de tiempo que el equipo está cumpliendo labores para la cual fue diseñado.

-

Seleccionar equipo de acuerdo a requerimientos: -

Capacidad: volumen de material que el equipo puede manejar en cualquier instante de tiempo.

-

Capacidad de diseño: capacidad según fabricante.

Para tener en consideración en el cálculo de las capacidades: -

Factor de esponjamiento: consideración de aumento de volumen por los intersticios creados en la fragmentación de la roca.

-

Factor de llenado: es un ajuste a la capacidad del equipo. Se debe a correcciones por: Ángulo de reposo del material (depende del tipo de material a manejar).

-

Habilidad del operador.

3.1. Selección de Equipos. -

Elegir tipo de equipo: según la operación a realizar.

-

Tamaño del Equipo: es de vital importancia que éste se adecúe a las dimensiones del lugar que se desempeñará y los volúmenes a remover.

-

Cantidad de unidades según requerimientos.

En esta selección, existen requerimientos a considerar: Requerimiento técnico: - granulometría. 45 DESARROLLO DE CONEXIÓN CON CHIMENEA DE TRASPASO CON BUZÓN DE CARGUÍO

II.- CAPITULO: MARCO TEÓRICO - condiciones ambientales. - infraestructura.

Requerimientos económicos: - Inversión. - Costo de operación. El equipo importantes en esta operación para el proyecto, es una pala hidráulica (que realizará el carguío del material fragmentado)

3.2. CÁLCULOS TEÓRICOS CARGUÍO Y TRANSPORTE. 𝑉𝑂𝐿𝑈𝑀𝐸𝑁 𝐼𝑁𝑆𝐼𝑇𝑈 = 𝐿𝑂𝑁𝐺𝐼𝑇𝑈𝐷 𝐸𝐹𝐸𝐶𝑇𝐼𝑉𝐴 𝑋 𝐴𝑅𝐸𝐴. Ecuación 9 Volumen Insitu

𝑇𝑂𝑁𝐸𝐿𝐴𝐷𝐴𝑆 = 𝑉𝑂𝐿𝑈𝑀𝐸𝑁 𝐼𝑁𝑆𝐼𝑇𝑈 𝑋 𝐷𝐸𝑁𝑆𝐼𝐷𝐴𝐷 𝐼𝑁𝑆𝐼𝑇𝑈. Ecuación 10 Toneladas

𝑉𝑂𝐿𝑈𝑀𝐸𝑁 𝐸𝑆𝑃𝑂𝑁𝐽𝐴𝐷𝑂 = 𝑇𝑂𝑁𝐸𝐿𝐴𝐷𝐴𝑆 / 𝐷𝐸𝑁𝑆𝐼𝐷𝐴𝐷 𝐸𝑆𝑃𝑂𝑁𝐽𝐴𝐷𝐴. Ecuación 11 Volumen Esponjado

𝑇𝑂𝑁𝐸𝐿𝐴𝐷𝐴𝑆 𝐴 𝐶𝐴𝑅𝐺𝐴𝑅 𝑃𝑂𝑅 𝐵𝐴𝐿𝐷𝐸 = 𝐶𝐴𝑃𝐴𝐶𝐼𝐷𝐴𝐷 𝐵𝐴𝐿𝐷𝐸 𝐿𝐻𝐷 𝑥 𝐷𝐸𝑁𝑆𝐼𝐷𝐴𝐷 𝐸𝑆𝑃𝑂𝑁𝐽𝐴𝐷𝐴. Ecuación 12 Toneladas a Cargar por Balde

𝐵𝐴𝐿𝐷𝐴𝐷𝐴𝑆 = 𝑇𝑂𝑁𝐸𝐿𝐴𝐷𝐴𝑆 / 𝐶𝐴𝑃𝐴𝐶𝐼𝐷𝐴𝐷 𝐵𝐴𝐿𝐷𝐸 𝐿𝐻𝐷. Ecuación 13 Baldadas

46 DESARROLLO DE CONEXIÓN CON CHIMENEA DE TRASPASO CON BUZÓN DE CARGUÍO

II.- CAPITULO: MARCO TEÓRICO

𝑇𝑂𝑇𝐴𝐿 𝐷𝐸 𝑃𝐴𝐿𝐴𝐷𝐴𝑆 𝑃𝐴𝑅𝐴 𝑆𝐴𝐶𝐴𝑅 𝑀𝐴𝑅𝐼𝑁𝐴 = 𝑇𝑂𝑁𝐸𝐿𝐴𝐷𝐴𝑆 / ( 𝐶𝐴𝑃𝐴𝐶𝐼𝐷𝐴𝐷 𝐵𝐴𝐿𝐷𝐸 𝐿𝐻𝐷 𝑥 𝐷𝐸𝑁𝑆𝐼𝐷𝐴𝐷 𝐸𝑆𝑃𝑂𝑁𝐽𝐴𝐷𝐴 𝑥 𝐹𝐴𝐶𝑇𝑂𝑅 𝐷𝐸 𝐿𝐿𝐸𝑁𝐴𝐷𝑂). Ecuación 14 Total de Paladas

𝑇𝐼𝐸𝑀𝑃𝑂 𝑇𝑂𝑇𝐴𝐿 𝐿𝐻𝐷 = 𝑇𝐼𝐸𝑀𝑃𝑂 𝐷𝐸 𝐶𝐴𝑅𝐺𝐴 + 𝑇𝐼𝐸𝑀𝑃𝑂 𝐷𝐸 𝑉𝐼𝐴𝐽𝐸 𝐶𝑂𝑁 𝐸𝐿 𝐵𝐴𝐿𝐷𝐸 𝐿𝐿𝐸𝑁𝑂 + 𝑇𝐼𝐸𝑀𝑃𝑂 𝐷𝐸 𝐷𝐸𝑆𝐶𝐴𝑅𝐺𝐴 + 𝑇𝐼𝐸𝑀𝑃𝑂 𝐷𝐸 𝑉𝐼𝐴𝐽𝐸 𝐶𝑂𝑁 𝐸𝐿 𝐵𝐴𝐿𝐷𝐸 𝑉𝐴𝐶𝐼𝑂 Ecuación 15 Tiempo Total LHD

𝑁𝑈𝑀𝐸𝑅𝑂 𝐷𝐸 𝐶𝐼𝐶𝐿𝑂𝑆 𝑃𝑂𝑅 𝐻𝑂𝑅𝐴. =

𝑁° 𝑃𝑎𝑙𝑎𝑑𝑎𝑠 𝑥 𝑇𝑖𝑒𝑚𝑝𝑜 𝑑𝑒 𝐶𝑎𝑟𝑔𝑎 + 𝐵𝑎𝑙𝑑𝑒 𝐿𝑙𝑒𝑛𝑜 + 𝐵𝑎𝑙𝑑𝑒 𝑉𝑎𝑐𝑖𝑜 + 𝑁° 𝐷𝑒𝑠𝑐𝑎𝑟𝑔𝑎 𝑥 𝑇𝑖𝑒𝑚𝑝𝑜 𝑣𝑎𝑐𝑖𝑜 𝐶𝑖𝑐𝑙𝑜𝑠 ( ) ℎ𝑜𝑟𝑎 60 Ecuación 16 N° de Ciclos por Hora

4.1

FORTIFICACIÓN

La fortificación en minería subterráneas brinda seguridad al proceso, más aún, cuando la labor es permanente y su uso es constante. Artículo157. Los trabajos subterráneos deben ser provistos, sin retardo, del sostenimiento más adecuado a la naturaleza de terreno y solamente podrán quedar sin fortificación los sectores en los cuales las mediciones, los ensayos, su análisis y la experiencia en sectores de comportamiento conocido, hayan demostrado su condición de auto 47 DESARROLLO DE CONEXIÓN CON CHIMENEA DE TRASPASO CON BUZÓN DE CARGUÍO

II.- CAPITULO: MARCO TEÓRICO soporte consecuente con la presencia de presiones que se mantienen por debajo de los límites críticos que la roca natural es capaz de soportar.

Artículo 158

Toda galería que no esté fortificada, debe ser inspeccionada periódicamente a objeto de evaluar sus condiciones de estabilidad y requerimientos de “acuñadura”, debiendo realizarse de inmediato las medidas correctivas ante cualquier anormalidad detectada. En aquellas galerías fortificadas, deberá inspeccionarse el estado de la fortificación con el fin de tomar las medidas adecuadas cuando se encuentren anomalías en dicha fortificación. Condiciones geológicas y estudios geomecánicos, previos, nos entregan resultados del comportamiento de la roca, los cuales serán interpretados para luego, ser ajustados a las siguientes tablas, las que nos entregarán posibles sostenimientos para los esfuerzos que se presenten durante el avance del proyecto.

Objetivos Básicos. -

Proteger a los trabajadores.

-

Proteger equipos, herramientas y materiales.

-

Evitar derrumbes

-

Evitar deformaciones en las labores subterráneas.

Exigencias Técnicas. -

Debe ser Resistente: la fortificación debe estar capacitada para asimilar (soportar) cargas que sobre ella va a actuar.

48 DESARROLLO DE CONEXIÓN CON CHIMENEA DE TRASPASO CON BUZÓN DE CARGUÍO

II.- CAPITULO: MARCO TEÓRICO -

Debe ser Estable: la fortificación debe conservar la forma que se le proyecte aún bajo la acción de las cargas.

-

Debe ser Duradera: S su vida de servicio debe estar acorde con la vida de servicios de la excavación.

Exigencias de Producción. -

Debe ofrecer la menor resistencia posible al paso del aire.

-

Debe ocupar en la excavación el menor espacio posible.

-

Debe ser segura ante el peligro de incendio.

-

No debe entorpecer los procesos productivos.

-

Debe estar constituida por elementos que se puedan preparar en la superficie y que se puedan instalar por medios fáciles o mecanizados.

Exigencias Económicas. -

El costo inicial que se hace es grande.

-

Los gastos de mantención durante el periodo de explotación deben ser mínimos.

Cabe señalar, que antes de llevar a cabo el sostenimiento con materiales para la resistencia del macizo rocoso (Fortificación), se realiza la acuñadura, proceso que solamente será mencionado, ya que no requiere de especificaciones teóricas, se enmarca principalmente a la experiencia del trabajador en el rubro.

49 DESARROLLO DE CONEXIÓN CON CHIMENEA DE TRASPASO CON BUZÓN DE CARGUÍO

II.- CAPITULO: MARCO TEÓRICO

Artículo 161 Se prohíbe trabajar o acceder a cualquier lugar de la mina que no esté debidamente fortificada, sin previamente acuñar.

Ilustración 12 Acuñadura

Artículo 162 La operación de acuñadura tendrá carácter permanente en toda mina y cada vez que se ingrese a una galería o cámara de producción, después de una tronada, además, de la ventilación, se deberá chequear minuciosamente el estado de la fortificación y acuñadura. La Administración deberá elaborar el procedimiento respectivo, el que consigne a lo menos: a) Obligatoriedad que tiene toda persona al ingresar al lugar de trabajo, de controlar “techo y cajas de galerías y frentes de trabajo”, al inicio y durante cada jornada 50 DESARROLLO DE CONEXIÓN CON CHIMENEA DE TRASPASO CON BUZÓN DE CARGUÍO

II.- CAPITULO: MARCO TEÓRICO laboral y proceder, siempre y cuando esté capacitado para ello, a la inmediata acuñadura cuando se precise o en su defecto informar a la supervisión ante problemas mayores. b) Obligatoriedad de la Administración de proporcionar los medios y recursos para ejecutar la tarea. Ello incluye “Acuñadores” apropiados, andamios, plataformas o equipos mecanizados si las condiciones y requerimientos lo hacen necesario. c) Capacitación sobre técnicas y uso de implementos para llevar a efecto esta tarea. Artículo 165 Los sistemas de fortificación que se empleen, deben fundarse en decisiones de carácter técnico, donde se consideren a lo menos, los siguientes aspectos de relevancia: a) Análisis de parámetros geológicos y geotécnicos de la roca y solicitaciones a la que estará expuesta a raíz de los trabajos mineros. b) Influencia de factores externos y comportamiento de la roca en el avance de la explotación. c) Sistema de explotación a implementar y diseño de la red de galerías y excavaciones proyectadas. d) Uso y duración de las labores mineras. e) Otros, según se observe. Cualquiera sea el sistema que se aplique, éste debe estar claramente reglamentado, aplicado y controlado por la Administración de la faena minera, informando de ello al Servicio. Artículo 166 Para el caso de apernado y malla, se deberán cumplir a lo menos los siguientes requisitos mínimos: a) Uso de materiales (malla y perno) de calidad probada y certificada. 51 DESARROLLO DE CONEXIÓN CON CHIMENEA DE TRASPASO CON BUZÓN DE CARGUÍO

II.- CAPITULO: MARCO TEÓRICO b) Colocación de pernos de manera uniforme, cuyas longitudes y espaciamientos hayan sido calculados con criterio técnico. c) Uso de golillas “planchuelas” o similar con una dimensión mínima de 20 cm. de diámetro o 20 cm. de lado si es un cuadrado. d) En la colocación de pernos con cabeza de expansión, el apriete de la tuerca debe ser tan firme como para verificar que el anclaje trabaje, absorba la primera deformación y genere en la roca una fatiga de compresión vertical que impida su ruptura. e) El elemento ligante aplicado en la colocación de pernos de anclaje repartido, debe emplearse encapsulado o inyectado cuidando que este elemento ligante se encuentre en buenas condiciones de uso. f) Cuando se usen pernos en que la sujeción dependa de la fricción generada por la deformación radial del perno (split-set o swellex) el diámetro de la perforación debe ser el adecuado. g) En los pernos que se coloquen usando como elemento ligante cartuchos de resina, todo el largo del perno debe quedar ligado a la perforación.

52 DESARROLLO DE CONEXIÓN CON CHIMENEA DE TRASPASO CON BUZÓN DE CARGUÍO

II.- CAPITULO: MARCO TEÓRICO DISEÑO DE FORTIFICACIÓN

Clasificación del macizo rocoso según la clasificación geomecánica RMR

Las clasificaciones geomecánicas de rocas son un elemento fundamental en la caracterización de macizos rocosos ya sea mediante toma de datos de afloramientos o mediante sondeos con recuperación de testigo.

Son fundamentales en estudios de túneles y taludes y permiten una clasificación rápida del macizo rocoso.

La clasificación geomecánica RMR (Rock Mass Rating) o también llamada de Bieniawski se desarrollada por el profesor Z. T. Bieniawski en 1973 y actualizada en 1979 y 1989. La clasificación geomecánica RMR permite obtener un índice de calidad del macizo rocoso a partir de resistencia de la roca intacta, grado de fracturación y diaclasado de las discontinuidades del macizo, presencia de agua y la orientación de las discontinuidades respecto al elemento de estudio: túnel, talud o cimentación.

El índice RMR va desde 15 hasta 100 puntos a partir de los cuales el macizo rocoso puede clasificarse en 5 categorías.

Los parámetros geomecánicos que influyen en el índice RMR son: 53 DESARROLLO DE CONEXIÓN CON CHIMENEA DE TRASPASO CON BUZÓN DE CARGUÍO

II.- CAPITULO: MARCO TEÓRICO



Resistencia de la roca matriz

Se mide a partir del ensayo de rotura a compresión simple de testigos de rocas o a partir del ensayo de carga puntual. La puntuación va desde 0 hasta 15 puntos dependiendo de la resistencia de la roca. 

RQD

Valora el grado de fracturación del macizo según el universalmente conocido RQD desde 3 puntos para un valor de RQD inferior al 25% hasta 20 puntos para un valor de RQD superior al 90%. 

Separación entre diaclasas

Como bien dice el enunciado puntúa el espaciamiento entre discontinuidades. La puntuación alcanza valores de 20 puntos para diaclasas separadas más de 2 m y un valor mínimo de 5 para diaclasas espaciadas menos de 6 cm. 

Estado de las diaclasas

Permite puntuar el estado de las diaclasas a través de persistencia o longitud de las discontinuidades, abertura, rugosidad, presencia de relleno y alteración de las juntas. El valor máximo es de 20 puntos mientras que el mínimo es de 0 puntos. 

Presencia de agua freática

Mide las filtraciones de agua en el macizo, el flujo de agua y la humedad presente en las discontinuidades. La puntuación alcanza un valor de 15 para un macizo rocoso seco y un valor de 0 para cuando el agua está fluyendo entre las juntas con un caudal superior a 125 l/min o la relación presión de agua/tensión principal mayor es superior a 0,5. 

Corrección por la orientación de las discontinuidades

54 DESARROLLO DE CONEXIÓN CON CHIMENEA DE TRASPASO CON BUZÓN DE CARGUÍO

II.- CAPITULO: MARCO TEÓRICO Permite corregir el índice RMR mediante la orientación de las principales discontinuidades en el macizo respecto a la orientación de la excavación. La valoración de este parámetro se desplaza desde orientaciones “muy favorables” hasta orientaciones “muy desfavorables” y cuyas puntuaciones dependen de si se trata de un túnel con valores comprendidos entre 0 y -12, un talud con valores comprendidos entre 0 y -60 y una cimentación con valores comprendidos entre 0 y 25.

Tabla 11 Clasificacion RMR

55 DESARROLLO DE CONEXIÓN CON CHIMENEA DE TRASPASO CON BUZÓN DE CARGUÍO

II.- CAPITULO: MARCO TEÓRICO

Tabla 12 Clasificacion RMR

BARTON (1974). Para asegurar la estabilidad en un desarrollo subterráneo, definió el parámetro De; 𝐃𝐞 =

𝐝𝐢á𝐦𝐞𝐭𝐫𝐨 𝐝𝐞 𝐥𝐚 𝐞𝐱𝐜𝐚𝐯𝐚𝐜𝐢ó𝐧 (𝐦𝐭𝐬) 𝑬𝑺𝑹 Ecuación 17 Estabilidad sin Soporte

Donde: De = Estabilidad. ESR= Razón del soporte. Categorías de Soporte basadas en el Índice de Calidad Tunelera Q (después de Grimstad y Barton, 1993) Barton entrega además información adicional referida a recomendaciones de largo de pernos, máxima extensión del tramo sin fortificar y la presión de soporte al techo.

56 DESARROLLO DE CONEXIÓN CON CHIMENEA DE TRASPASO CON BUZÓN DE CARGUÍO

II.- CAPITULO: MARCO TEÓRICO

Barton, también mencionó que el largo de los pernos se podría calcular con la fórmula:

𝐋=

𝟐 + 𝟎, 𝟏𝟓 ∗ 𝑩 𝑬𝑺𝑹

Ecuación 18 Largo del Pernos

57 DESARROLLO DE CONEXIÓN CON CHIMENEA DE TRASPASO CON BUZÓN DE CARGUÍO

II.- CAPITULO: MARCO TEÓRICO

CONSTRUCCIÓN DE CHIMENEAS. El desarrollo horizontal debe ser acompañada de otras labores, chimenea de traspaso es una labor vertical entre dos galerías excavadas que permite que el mineral escurra por gravedad y una chimenea de ventilación, que aportara con el flujo de aire necesario para mantener una buena calidad de aire, acorde a lo que la ley indica, Permitiendo el correcto funcionamiento de los equipos, la presencia de personas al interior de la rampa para que desarrollen sus trabajos, la dilución de gases post- tronadura, entre otros.

Perforación. La perforación de las chimeneas se realizará con el sistema de V.C.R., por su fácil implementación en comparación a otros métodos de perforación, bajos costos, rápido avance en la perforación y posterior tronadura. El “VERTICAL CRATER RETREAT” (VCR) es un método de desarrollo que se basa en la teoría de los cráteres, que consiste en producir el arranque del material mediante cargas esféricas. Estas cargas deben ubicarse en perforaciones verticales o inclinadas a una distancia adecuada de la cara libre. Este método utiliza taladros de gran diámetro, perforados desde un nivel superior en toda la longitud de la chimenea, los taladros se cargan y se detonan por secciones, avanzando desde el nivel inferior hacia el nivel superior.

58 DESARROLLO DE CONEXIÓN CON CHIMENEA DE TRASPASO CON BUZÓN DE CARGUÍO

II.- CAPITULO: MARCO TEÓRICO

Ecuación 19 VCR

Las mallas de perforación utilizan comúnmente diámetros de perforación entre 4” y 6 ½”. Para ejecutar estas perforaciones largas se necesita un equipo de perforación potente que utilice un sistema Down The Hole (DTH), para obtener una adecuada utilización se le agrega un compresor de alta presión (Booster), que eleva la presión de la red de 90 psi. A 240 psi.

59 DESARROLLO DE CONEXIÓN CON CHIMENEA DE TRASPASO CON BUZÓN DE CARGUÍO

II.- CAPITULO: MARCO TEÓRICO

Tronadura. La tronadura comprende la siguiente secuencia de carga: - Medida inicial de los taladros: En esta etapa inicial se procede a introducir en la perforación un cordel, una huincha métrica y cuñas de madera que llegan al fondo del taladro y con esto se mide la profundidad, y se estima la distancia a la que deben ser colocadas las cargas para su óptimo rendimiento. - Tapar / sellar el fondo de los taladros: En esta etapa se comienzan los preparativos para la carga de los explosivos dentro de la perforación, las cuñas o coligues a través del cordel previamente introducido tapan la salida de la perforación para proceder a crear un taco inferior que puede ser realizado con distintos materiales como arena, detritus, aserrín, o materiales de los que se disponga en la labor para este concepto. - Cebado y carguío de los taladros: En esta etapa como el nombre lo indica se procede a cargar el barreno con el agente explosivo que se prefiera ANFO y/o Emulsiones; siendo estos los más comunes, además de esto se introduce un cebo el cual debe estar direccionado hacia abajo para dirigir la detonación de la carga el cebo se activara a través de un cordón detónate que va desde la superficie hasta la carga de los explosivos. - Medida de altura de la carga: En esta etapa se procede a medir nuevamente la profundidad del barreno y la altura de la carga para asegurarse de que el factor de carga es el apropiado y no se produzca una sobre excavación de la chimenea, o un daño excesivo de las paredes de esta. - Sellado superior: Una vez comprobada la altitud de las cargas, se procede a confinarlas a través de un taco superior que también se puede hacer de detritus u otros materiales dispuesto para esta labor, además está la variante de agregar agua para dar mayor grado de confinamiento a la carga. 60 DESARROLLO DE CONEXIÓN CON CHIMENEA DE TRASPASO CON BUZÓN DE CARGUÍO

II.- CAPITULO: MARCO TEÓRICO - Conexión al tren de encendido en el nivel superior: Finalmente se procede a conectar los cordones detonantes para su posterior detonación.

Carga de los Tiros. La carga de tiros, es un proceso en el cual se deben tener en cuenta las medidas de las cargas, para asegurar un rendimiento óptimo del proceso de tronadura. A continuación, se presentan las ilustraciones de como cargar los tiros, en seco y añadiendo agua.

Ilustración Carga de explosivo en el barreno. Fuente, Facultad de Ingeniería Geológica, Minera y Metalúrgica, Universidad de Ingeniería de España.

Ilustración Carga de explosivo con confinamiento de agua. Fuente, Facultad de Ingeniería Geológica, Minera y Metalúrgica, Universidad de Ingeniería de España.

61 DESARROLLO DE CONEXIÓN CON CHIMENEA DE TRASPASO CON BUZÓN DE CARGUÍO

II.- CAPITULO: MARCO TEÓRICO

Ventilación. El tiempo de ventilación que se necesitará para la dilución de los gases post tronadura, resultante de éste proceso se estima en 60 minutos al igual que el tiempo que se empleará en las post tronaduras de las paradas hechas en la rampa ya que esto permitirá a la larga un ahorro en el costo de los ventiladores requeridos para satisfacer la necesidad de aire en la labor.

62 DESARROLLO DE CONEXIÓN CON CHIMENEA DE TRASPASO CON BUZÓN DE CARGUÍO

III.- CAPITULO: CONSTRUCCIÓN DEL PROYECTO

III.-

CAPITULO: CONTRUCCIÓN DEL PROYECTO

63 DESARROLLO DE CONEXIÓN CON CHIMENEA DE TRASPASO CON BUZÓN DE CARGUÍO

III.- CAPITULO: CONSTRUCCIÓN DEL PROYECTO

Para comenzar el proyecto previamente se deben revisar y analizar los datos entregados por la empresa mandante acerca del tipo de roca en la que se va a trabajar. Una vez realizado esto se puede determinar.

Clasificación Geomecánica de RMR La labor será excavada en Andesita, ligeramente meteorizada con un sistema de fracturas dominantes, buzamiento 60° contra la dirección de avance.Con ensayo de carga puntual resultaron en 8 Mpa y un RQD promedio 70% datos proporcionados por la empresa mandante .Las fracturas son ligeramente rugosas, con relleno duro >5 mm y ligeramente meteorizadas con una separación