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UNIVERSIDAD CONTINENTAL FACULTAD DE INGENIERIA ESCUELA ACADEMICA PROFESIONAL DE INGENIERIA DE MINAS

PROYECTO DE INVESTIGACION Optimización de Costos de una Voladura en la Cantera de Sílice de “Llocllapampa” utilizando el método de explotación por bancos

PARA OBTENER EL TITULO PROFESIONAL DE INGENIERO DE MINAS PRESENTADO POR HAROL JUNIOR COCHACHI BORJA HUANCAYO – PERU 2016

INDICE DEL PROYECTO CAPITULO I PLANTEAMIENTO DEL ESTUDIO 1.1. Planteamiento del Problema…………………………………………………..... 1.2. Formulación del Problema…………………………………………………..... 1.2.1. Problema General…………………………………………………..... 1.2.2. Problema Especifico………………………………………………….. 1.3. Objetivos …………………………………………………..... 1.3.1. Objetivo General…………………………………………………..... 1.3.2. Objetivo Especifico…………………………………………………..... 1.4. Justificación e Importancia…………………………………………………..... CAPITULO II MARCO TEORICO 2.1. Antecedentes del Problema …………………………………………………..... 2.1.1 Antecedentes Nacionales………………………………………… 2.1.2. Antecedentes Internacionales……………………………………… 2.2. Bases Teóricas…………………………………………………..... 2.3. Definición de Términos Básicos……………………………………………… CAPITULO III HIPOTESIS Y VARIABLES 3.1. Hipótesis y Descripción de las Variables…………………………………… 3.1.1. Hipótesis General…………………………………………………..... 3.1.2. Hipótesis Especifica…………………………………………………..... 3.2. Variables…………………………………………………..... 3.3. Operacionalización ………………………………………………….....

CAPITULO I PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA 1.1. Planteamiento del Problema La voladura en canteras consiste en poder realizar un desprendimiento del macizo rocoso y posteriormente realizar el carguío del material, la cantera está ubicada en la ciudad de Jauja, Llocllapampa en el periodo 2016, el problema principal son los costos que va requerir el proyecto, accesibilidad a la zona, como una referencia congruente al tema de investigación “DISEÑO DE EXPLOTACIÓN DE CALIZA A CIELO ABIERTO EN LA CONCESIÓN MINERA “AMAZONAS”. Pretendo poder realizar una voladura eficiente y con una extracción de mineral muy buena, menorando los costos en todo el proceso del proyecto y que sirva como una iniciación para mecanizar la cantera. 1.2. Formulación del Problema 1.2.1. Problema General ¿Cómo consigo una voladura eficaz en la cantera de Llocllapampa menorando costos y obteniendo un gran resultado en la voladura de la cantera de sílice de Llocllapampa en el año 2016? 1.2.2. Problema Específico ¿Cómo consigo una voladura eficaz en la cantera de Llocllapampa menorando costos y obteniendo una gran capacidad de mineral en la voladura de la cantera de sílice de Llocllapampa en el año 2016? ¿Cómo consigo una voladura eficaz en la cantera de Llocllapampa menorando costos y obteniendo un buen beneficio en la voladura de la cantera de sílice de Llocllapampa en el año 2016? 1.3. Objetivos 1.3.1. Objetivo General Proponer un sistema de voladura más eficaz del que se está aplicando actualmente en la cantera, teniendo en cuenta los costos de operación y poder menorarlos y la cantidad de mineral que se va extraer para un futuro poder mecanizar la mina y generar más beneficio. 1.3.2. Objetivo Específico Determinar la cantidad de mineral extraído en la cantera por la voladura convencional y comparar con la voladura que se pretende realizar.

Sugerir el cambio de operación en la cantera, con esto se pretende mecanizar a la cantera para poder tener una mayor producción y un mayor beneficio en lo económico. 1.4. Justificación e Importancia El proyecto tiene un propósito de optimizar los costos de voladura en la cantera, la voladura por bancos nos resulta una mayor producción que una voladura tradicional(calambucos) que se aplica actualmente en la cantera y nos resultaría un gran aumento de producción en TON/día, una vez logrado se tendrá una mayor cantidad de beneficio en cuanto a lo económico. Y tener la gran posibilidad de mecanizar la cantera.

CAPITULO II MARCO TEORICO 2.1. Antecedentes del Problema 2.1.1. Antecedentes Nacionales Omar Cueva Arauzo, 2012, Lima, Técnicas Modernas en Voladuras Controladas en Minería a Cielo Abierto con un objetivo de Aplicar y difundir las técnicas modernas de voladuras controladas para garantizar la continuidad, y maximizar la vida útil de las operaciones mineras, es una investigación empírica que contiene 5 hojas, para validar esta investigación se utilizaron 3 referencias. La conclusión de la investigación es; La aplicación de voladuras controladas a corto, mediano y largo plazo, es la opción más rentable y sostenible en el tiempo para una empresa minera. La aplicación de voladuras controladas permite desarrollar los trabajos de profundización con factores de seguridad elevados. Atilio Niki Zegarra Moreno, 2015, Lima, Perú, “ESTUDIO DE FACTIBILIDAD DE UN PROYECTO DE EXPLOTACION Y TRANSFORMACION DE MARMOL” con un objetivo; La investigación tiene por objetivo principal analizar la viabilidad técnica – económica de explotar, transformar y comercializar mármol en un yacimiento minero no metálico, ubicado en la sierra central del Perú, con la finalidad de generar rentabilidad a mediano y largo plazo para la empresa. Es una investigación empírica, contiene 119 hojas, Se utilizaron referencias sobre explotación de mármol y minerales no metálicos, 11 archivos. La conclusión del tema es; El proyecto en estudio cuenta con un gran volumen de recursos, definidos por las perforaciones diamantinas, esto conllevó a un análisis del mineral no metálico y posteriormente a un planeamiento de minado, es aquí donde el presente estudio combinará el método de explotación convencional con el mecanizado. Finalmente se plantea que dicha materia prima (bloques de mármol) pase al proceso de transformación en la planta de corte o procesamiento, donde obtendremos el producto terminado en baldosas o planchas, para su exportación al mercado norteamericano principalmente. Luis Alfredo Chávez León, 2014, Lima, Perú, Optimización de la fragmentación en los proyectos de voladura primaria en la zona norte del tajo San Pedro Sur, Minera La Zanja, con un objetivo de Optimizar la fragmentación en los Proyectos de voladura primaria en la Zona Norte del tajo San Pedro Sur, a través de la modificación gradual de los parámetros de diseño de Perforación y Voladura e incorporación de accesorios. Es una investigación empírica, con 117 hojas, para validar esta investigación se utilizaron 31 referencias, aplicado a la voladura. La conclusion de

esta investigación es; El presente estudio trata acerca de la solución a una problemática suscitada en Minera la Zanja, la cual consistía en un alto porcentaje de resultados deficientes a nivel de fragmentación producto de la voladura de los proyectos Primarios en el Tajo San Pedro Sur. Las actividades de perforación y voladura fueron estudiadas para lograr obtener una fragmentación óptima. Víctor Alejandro Ames Lara, 2008, Lima, Perú, Diseño de las Mallas de Perforación y Voladura utilizando la Energía producida por las Mezclas Explosivas, con un objetivo de Analizar y aplicar la energía de una mezcla explosiva para el diseño de una malla de perforación y voladura correctamente, es una investigación empírica con 64 hojas, Para validar esta investigación se utilizaron referencias sobre perforación y voladura de rocas. La conclusión de la investigación es; La tendencia a utilizar explosivos de gran energía hace que también sea una necesidad la aplicación de nuevas técnicas para el diseño de mallas de perforación y voladura, por lo que en este trabajo se da a conocer la utilización de la potencia relativa por volumen (RBS). Benjamín Cebrián, 2015, Lima, Perú, “Optimización de perforación y voladura en mina a gran altitud”. El objetivo es informar sobre el proceso de optimización de un año, que involucró mejoras en fragmentación, control de las vibraciones en campo lejano y cercano, reducción de costes y adaptabilidad de los diseños para minimizar los inconvenientes al operario debidos a las condiciones difíciles de carga del explosivo. Es una investigación científica con 2 hojas. La conclusión de la investigación es; La optimización de la voladura implica un diagnóstico de las condiciones iniciales de cada pit y las restricciones de las diferentes áreas del mismo. Se debe establecer una evaluación del diseño, así como unos controles de campo exhaustivos. Debido a las condiciones de gran altitud y bajas temperaturas se eligió un único tipo de explosivo para simplificar las áreas de carga y minimizar los esfuerzos y los posibles errores. Los esfuerzos realizados por CMM demostraron sus resultados, ya que las mejoras del 12% sobre la puntuación inicial produjeron un ahorro de alrededor de 1MUSD/año (de 0,37 USD/ton a 0,32 USD/ton) que se alcanzó junto con una mejora en la fragmentación. 2.1.2. Antecedentes Internacionales Sánchez Villarreal Yadira Vanessa, 2012, Quito, Optimizar los procesos de perforación y voladura en el avance de la rampa en la Mina Bethzabeth, es una investigación empírica, contiene 247 hojas, Se utilizaron referencias de investigaciones y libros virtuales para esta investigación. La conclusion de la investigación es; La minería, como toda actividad económicoproductiva, demanda de una permanente y constante revisión de sus procesos, para ajustarlos a los avances técnico-científicos y operativos que se desarrollan para mejorar la eficiencia y rentabilidad de los proyectos.

LABORATORIO DE TECNOLOGÍAS MINERAS, 2013, Madrid, “PERFORACIÓN Y VOLADURA DE ROCAS EN MINERÍA”, su objetivo es Tener un conocimiento general sobre cada método a utilizar en una perforación y voladura en canteras, es una investigación empírica que contiene 264 hojas. La conclusión de la investigación es; La técnica de perforación y voladura se basa en la ejecución de perforaciones en la roca, donde posteriormente se colocarán explosivos que, mediante su detonación, transmiten la energía necesaria para la fragmentación del macizo rocoso a explotar. Antonio Nuñez Jiménez, 2006, Cuba, “ANÁLISIS DEL DISEÑO DE VOLADURAS CON CARGAS COMPACTAS EN LA CANTERA DE ÁRIDOS EL CACAO”, con un objetivo de realizar un plan de minado eficaz, del modo que en el campo tenga resultados positivos, es una investigación empírica con 16 hojas, Se utilizaron referencias, estadísticas sobre el lugar donde se va realizar el plan minado. La conclusión de la investigación es; Durante las voladuras primarias en la cantera de áridos El Cacao se obtiene un alto porcentaje de pedazos con dimensiones superiores a los admitidos por los eslabones siguientes de la cadena tecnológica, lo que provoca la necesidad de la fragmentación secundaria, trayendo esto aparejado numerosos inconvenientes, el encarecimiento de las labores y el incremento del costo de producción. Para un diseño racional de las voladuras se requiere conocer las propiedades físicas de las rocas, así como la acción de la explosión en el medio. En el presente trabajo se determinan esas propiedades y se ofrecen los resultados del estudio de la acción de la explosión en el medio provocado por la detonación de una carga compacta de sustancia explosiva. José Luís De Abreu, 2006, Caracas, Venezuela, “PLAN DE EXPLOTACIÓN MINERO DE LA CANTERA “C.A. CANTERA YARACUY”, MUNICIPIO LA TRINIDAD, SECTOR LAS CASITAS, ESTADO YARACUY”, con un objetivo de; Diseñar un plan de explotación minero en “C.A. CANTERA YARACUY” para la extracción de calizas marmóreas, la cual estará destinada a producir piedra picada como agregado para la construcción, obtención de piedra para obras de gaviones, balasto para el ferrocarril y obras civiles en general, en función de las características del terreno y del yacimiento; cónsono con un desarrollo sustentable del sector Las Casitas, municipio La trinidad, estado Yaracuy. Es una investigación empírica con 105 hojas, Se utilizaron referencias, pasadas sobre estudios del lugar en explotación. La conclusión de la investigación es; Se propone un método de explotación a cielo abierto por el sistema de cantera, con bancos de 10 m de altura, geomecánicamente estable con un factor de seguridad promedio de 1,21. La explotación comienza en el nivel 290 y será realizada por bancos descendentes hasta las cotas inferiores. sobre el nivel del mar. Fausto Enrique Salazar Jaramillo, 2016, Quito, Ecuador, DISEÑO DEL SISTEMA DE EXPLOTACION DE CALIZAS EN EL

PROYECTO MINERO “SHOBOL NORTE 1” UBICADO EN EL AREA MINERA “CALERITA SHOBOL” OPERADO POR “CEMENTO CHIMBORAZO (UCEM), con un objetivo de Diseñar un sistema de explotación a Cielo Abierto, que será aplicado en la en el Área Minera “SHOBOL NORTE 1” para la extracción de Caliza. Es una investigación empírica con 110 hojas, para realizar esta investigación se tomaron bibliografías referentes al tema de investigación. La conclusión de la investigación es; El presente trabajo tiene como objetivo implementar un diseño de explotación óptimo que permita solucionar problemas técnicos, ambientales, sociales y de producción. Analizando parámetros geológicos, geotécnicos y geométricos de la roca para calcular un coeficiente de seguridad adecuado que garantice la estabilidad de los bancos durante la vida útil de la Mina, así también se estudiará las características técnicas de la maquinaria y la sustancia explosiva elegida para el desarrollo de las operaciones mineras. Para determinar la rentabilidad del proyecto se calculará el costo por tonelada de mineral extraída y además se identificará los impactos que este proyecto causará durante y después de su ejecución. 2.2. Bases Teóricas 2.2.1. Costos 2.2.1.1. Definición: Es la cantidad de dinero necesario para mantener el proyecto en operación, también es el capital que se utiliza para la operación, se desarrolla de acuerdo a las operaciones realizadas en la voladura y también se mide de acuerdo al método aplicado en el proyecto. La reducción de los costos de las operaciones unitarias del ciclo de minado se logra mediante la optimización los estándares de las operaciones unitarias de perforación y voladura, lo que acarrea que el rendimiento e indicadores de productividad se incrementen en cada una de las operaciones unitarias, realizándose para ello mejores procedimientos de trabajo. Las mejoras se concretan con el control e implementación de los factores de éxito (con sus correspondientes estándares de trabajo, los mismos que son consecuencias de la aplicación de estas mejores prácticas de trabajo) en las operaciones unitarias de minado. Estos factores de éxito son esencialmente referidos a la perforación y voladura, y se les puede dividir en dos importantes grupos directamente relacionados y complementados, refiriéndose el primer grupo al seguimiento y control operativo; y el segundo grupo al factor humano mediante la capacitación y creación de conciencia. Los costos de voladura influyen mucho sobre el planeamiento ya que, al tratar de cumplir con los parámetros e índices establecidos en el planeamiento, vamos a disminuir estos costos afectando la calidad del material en cuanto a la fragmentación, salida del disparo

y desestabilización del macizo rocoso, lo que podría generar luego sobrecostos. La voladura en tajos está relacionada a la perforación en la estructura mineralizada y a la cantidad óptima de explosivo a emplearse. Reducir costos no significa necesariamente quitar o eliminar gastos dentro del proceso productivo, si no también aumentar gastos dentro del proceso, lo que al final se debe evaluar es el margen que se obtiene al final del proceso. 2.1.1.2. Seguimiento y control operativo Cumplimiento del diseño que se va realizar para la aplicación de la voladura. Perforación eficiente y según la demarcación de la malla de perforación en campo. Adecuada secuencia de los retardos de cada taladro en la malla de voladura, y adecuado carguío de los taladros. Adecuada distribución de la carga explosiva en Mina. 2.1.1.3. Capacitación y creación de conciencia La capacitación y creación de conciencia en los trabajadores de la empresa consiste en invertir en activos intangibles, es decir en aquellos que constituyen la principal fuente de diferenciación o de creación de ventajas competitivas sostenibles para la empresa. Esta capacitación se materializa en charlas y cursos sobre las operaciones de minado, ahorro en costos, reducción de tiempos muertos y buenos procedimientos de trabajo. 2.1.1.4. Factores de costos en la voladura         

Medición y relleno de las alturas de los taladros. Soplado y sobreperforación de los taladros. Cantidad de explosivo a utilizar en una voladura. Inspección del carguío: Correcta identificación de los taladros Asignación correcta de accesorios por taladro. Alturas correctas por carga. Calidad de mezcla (toma de muestras). Llenado correcto de alturas de tacos intermedios, cargas intermedias.

En opinión de Oscar Alberto Jáuregui Aquino (2009) “Reducción de costos operativos en mina, tiene como objetivo exponer la factibilidad de la reducción de los costos operativos en una empresa minera, aplicando para ello estándares óptimos de trabajo en las

principales operaciones unitarias de minado que son la perforación y voladura, asegurando de esta manera el éxito de todo el ciclo de minado. Éxito que se logra con un sistema de control y medición exhaustiva de las operaciones y que se sintetizan en la supervisión y capacitación continua en lo concerniente a la aplicación de estándares óptimos de trabajo en la operación”. 2.2.2. Rendimiento 2.2.2.1. Definición La voladura en la explotación en una cantera de cielo abierto se la utiliza para ablandar la roca, fracturar el macizo rocoso en el cual el material obtenido va a ser removido, transportado, estoqueado por maquinaria pesada. En la explotación de canteras de cielo abierto se utilizan las voladuras de pequeño diámetro las cuales están en un rango de 65 mm a 165 mm de diámetro de perforación. Las cargas de los explosivos son cilíndricas alargadas, con una relación longitud sobre diámetro mayor a 100, y se realizan generalmente con dos tipos de explosivos, uno para la carga de fondo y otro para la carga de columna. Es el desempeño de operaciones mineras para poder aplicar el método, se basa en función de la producción del mineral y en los equipos utilizados en la operación, se desarrolla de acuerdo del material utilizado en los taladros para volar una cantidad esperada de mineral, se mide a partir del desempeño realizado en las operaciones y en la producción que se obtiene a partir de esta. 2.2.2.2. Factores en el rendimiento de una Voladura El Diseño de Voladuras es una técnica que se basa en la aplicación de técnicas de cálculo en un medio heterogéneo, en el cual los resultados obtenidos pueden influir en gran medida en el desarrollo del método de explotación. Así, es importante destacar que para saber si los resultados de una voladura son buenos o no, es necesario saber qué es lo que iba buscando cuándo se diseñó la misma. Se puede decir que una voladura ha sido realizada con éxito si los resultados obtenidos coinciden con el objetivo buscado. El objetivo de una voladura, de acuerdo a la definición establecida al principio del capítulo es aquella en la que se buscan unos resultados en fragmentación y desplazamiento, además, de no afectar a elementos ajenos a la voladura. Para lograr este objetivo, y evaluar el correcto rendimiento de una voladura se deben tener en cuenta tres factores fundamentales que son clave en un correcto diseño y control, que son:

2.2.2.2.1. Una correcta cantidad de energía. Para lograr los resultados deseados hace falta la cantidad de explosivo adecuada en cada caso. 2.2.2.2.2. Una correcta distribución de energía. El explosivo es un producto que implica la transformación de energía química en energía mecánica, de modo que una mala distribución nos puede dar lugar a una fragmentación no deseada o bien, a concentraciones de energía tales que afecten a elementos ajenos a la misma. 2.2.2.2.3. Un correcto confinamiento de energía. Para que el explosivo trabaje correctamente es necesario que los gases generados estén confinados en el barreno, de modo que la pérdida de energía por este hecho sea mínima. 2.2.2.3. Capacitación para mejorar el rendimiento       

Para aumentar el rendimiento de los equipos Para incrementar la productividad Para mejorar la operación de los equipos Para prolongar la vida de las máquinas Para reducir los costos de mantenimiento Para mejorar la seguridad Para mejorar la calidad del recurso humano

LA CAPACITACION NO ES SUFICIENTE Se requiere, además: Adecuada selección del personal (capacidad intelectual, calidad motivacional, actitudes). Capacidad de retención y baja rotación del personal (atractividad de la empresa).

2.2.3. Voladura 2.2.3.1. Definición Se entiende por voladura la disposición de un grupo de barrenos, en los que se ha colocado una cierta carga de explosivo y se inicia con una secuencia tal que se consiguen los resultados de fragmentación y

desplazamiento deseados, sin afectar a elementos ajenos a la misma. Para una buena voladura no basta seleccionar correctamente el explosivo, ya que es necesario conocer también el método de aplicación indicado para cada clase de trabajo, obteniéndose con ello una máxima eficiencia, la cual se traduce en menor costo de obra. Generalmente los resultados óptimos en voladuras se adquieren a través de la experiencia. Los objetivos de una voladura se deben tener en cuenta desde su diseño. Los principales objetivos son: 

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La roca debe tener la granulometría deseada: Esto se refiere a los tamaños de los fragmentos de roca, muchas veces están limitados por ciertos factores tales como la clase y tamaño del equipo de excavación y acarreo, la abertura o boca de la trituradora primaria o simplemente por el uso al que se va a destinar el material. Consumo mínimo de explosivos para fracturar la roca: El tipo de explosivo a usar deberá ser aquel que tenga un menor costo por m3 de roca volada. Ya elegido el explosivo, se procurará usar el mínimo de explosivos en la carga de los barrenos que produzca los resultados requeridos, esto redundará en el aspecto económico de la voladura. Mínima barrenación posible: Se debe perseguir hacer una distribución adecuada de los barrenos procurando tener una longitud de barrenación mínima, lo que conducirá a ahorrar tiempo y recursos influyendo también en la economía de la voladura. Mínimas proyecciones de la roca: Se entiende como proyección al lanzamiento de fragmentos de roca al aire, procedentes de la voladura. Es conveniente que las proyecciones de roca sean mínimas, pues son producto de un uso inútil de la energía del explosivo y además pueden ocasionar daños. Fracturación mínima de la roca no volada: Debe evitarse lo más posible las fracturaciones de roca atrás de la línea de corte o proyecto.

2.2.3.2. Ejecución del Cargado El cargado del explosivo requiere la cuidadosa ejecución de algunas simples operaciones que ahora son examinadas. En lo que se relaciona con las pequeñas cargas de encender por mecha ordinaria, se tiene:

a) Limpieza del hueco hecha con su accesorio específico o con aire comprimiendo, esto sirve para evitar el encajonamiento de los cartuchos y utilizar completamente el volumen del hueco mismo. b) Introducción en el hueco de uno o más cartuchos “armados”, mediante un pisador, y amontonamiento de los mismos. Es indispensable garantizar un contacto perfecto entre los cartuchos; esto se consigue bien si el hueco está limpio y liso, en caso contrario puede ocurrir que los cartuchos no estén a contacto uno con otro y puede ocurrir también una explosión incompleta de la carga. c) Preparación del cartucho “armado” que requiere el corte de la mecha en la longitud deseada, la aplicación del fulminante, la perforación del cartucho, el insertamiento del fulminante en el cartucho mismo, la ligadura de la mecha al cartucho “armado”. d) Introducción con cautela del cartucho armado y su ligera compresión arriba de otros cartuchos. Si el hueco es dirigido hacia abajo, se pone después una piedra sobre la extremidad sobresaliente de la mecha para evitar que se baje espontáneamente en el hueco durante su taponamiento. A veces se introduce primero el cartucho armado, para que la detonación suba del fondo del hueco: esto para mejorar la eficacia de la explosión; pero existen mayores riesgos de lesionar la mecha en la introducción, por consiguiente, se elige una solución de compromiso localizado el cartucho armado a mitad de la carga. e) Introducción en el hueco de una primera cantidad de taco de pisar suavemente. f) Después de completar la introducción de los cartuchos, se completa con un taco muy compactado. Como regla general se puede decir que conviene usar la mecha ordinaria solo para cargas singulares y armar el último o el penúltimo cartucho introducido, conviene usar mecha rápida o fulminantes eléctricos en el caso de grupos de cargas (voladuras). Para el cargamento de pequeñas cargas explosivas de encender eléctricamente se procede como ya se ha indicado, salvo que en la preparación del cartucho armado: los hilos eléctricos, siendo más delgados de la mecha ordinaria, se pueden fijar al cartucho envolviéndolos alrededor de él. Si los hilos son bastante largos el cartucho armado será el segundo a ser introducido.

Si el encendido se hace con mecha detonante, es suficiente ligar la mecha a un cartucho (comúnmente el primero introducido). La carga puede ser aplastada sin ningún peligro; la aplicación del fulminante al extremo libre de la mecha rápida se hace cuando se ha completado el cargamento. Para el encendido de cargas constituidas por pólvora, se debe tener en cuenta que la ejecución del taco debe ser muy cuidadosa (a veces se hace un taco con argamasa de yeso) y el taco debe tener una longitud siquiera igual a la “línea de menor resistencia”. Para el cargamento de grandes cargas cilíndricas, dirigidas hacia abajo, los cartuchos son bajados al hueco con una cuerda a la cual se cuelgan mediante un gancho que se libera cuando los cartuchos llegan al fondo. Es mejor no dejar caer los cartuchos porque, si el hueco no está bien liso, ellos podrían encajarse a mitad del recorrido. El cartucho armado debe, en todo caso, ser tratado con delicadeza y bajado con una cuerda. Introducidas las cargas se sigue con el aplastamiento mediante un pisador constituido por un cilindro de madera pesado pendiente de una cuerda. No se debe aplastar directamente el cartucho armado sino poner sobre el uno o dos cartuchos antes de aplastar. El taco se realiza con arena suelta vertida en el hueco y aplastada eficazmente. El cargamento de grandes cargas “a cámara” se ejecutan transportando a mano el explosivo en las cámaras y arreglándolo para que ocupe de mejor manera el espacio disponible. El sistema de encendido debe siempre ser doble (en doble línea de mecha rápida o con una línea eléctrica y una de mecha rápida. El taco debe ser hecho de manera perfecta: cerca de la carga se construye un pequeño muro y se rellenan los túneles con arena o detrito de roca.

2.2.3.3. Diseño de la Voladura 2.2.3.3.1. Altura de los Bancos La altura del banco es un factor importante en la operación de voladura y depende del volumen de material requerido para las siguientes etapas del producto final. Si la altura del banco es excesiva la pila del material tiende a ser muy alta y dificulta el trabajo de desalojo y en muchos casos se vuelve peligrosa la operación de la cargadora. En una voladura se tienen los siguientes efectos:

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La altura del banco y el largo tienen una fuerte influencia en limitar el burden y espaciamiento entre los taladros iniciados simultáneamente. Por la práctica se conoce que, para una distancia de burden dada, el espaciamiento máximo no puede lograrse hasta que el largo de la carga no sea dos veces la distancia del burden. El perforar taladros de diámetro 310380 mm en frentes relativamente bajos (1.5 m) impide una distribución eficiente de la carga y puede reducir el espacio mínimo necesario para el taco. Cuando se perforan taladros verticales en bancos con frente inclinado el burden inferior puede resultar excesivo. Los bancos altos tienen el problema de la desviación de los taladros, especialmente en taladros de diámetro más pequeño. Es importante tomar en cuenta que la desviación de los taladros limita el máximo de altura de los taladros. En el caso de explotación de las canteras en Guayaquil, no se utilizan bancos superiores a 12 metros de altura, entonces el problema de la desviación es mínimo.

2.2.3.3.2. Diámetro de la Perforación El diámetro de los taladros depende de las propiedades de la roca, del grado de fragmentación requerido y de los costos relativos de perforación/tonelada para cada tamaño de broca. Las rocas tienen diferente dureza y cuando el terreno e difícil de romper, los taladros de menor diámetro tienen la ventaja de tener una mejor distribución de la energía del explosivo a través de la masa de roca a romper. Cuando se incrementa el diámetro de los taladros y el factor de energía permanece constante, el proceso de voladura da una fragmentación más gruesa. En las rocas sedimentarias ó en rocas masivas con discontinuidades discretas la distribución adecuada de los taladros divide la masa rocosa en bloques grandes. En rocas que tienen una densa red de fisuras la fragmentación tiende a ser controlada estructuralmente; por esta razón, el

incremento del diámetro de los taladros causa reducciones relativamente pequeñas en la fragmentación. 2.2.3.3.3. Inclinación de los barrenos En voladura a cielo abierto la inclinación de los barrenos presenta ventajas y desventajas. Es práctica común perforar barrenos inclinados cuando se perfora con equipos rotopercutivos, sin embargo, en minas grandes la perforación más eficiente es la vertical donde se utilizan perforadoras rotativas. En las canteras de Guayaquil, la perforación se realiza con equipos rotopercutivos y los barrenos son generalmente inclinados. En la cantera VERDÚ ubicada en los cerros cercanos a la penitenciaría del litoral, la explotación del material rocoso se realiza utilizando perforadoras rotopercutivas y los barrenos son inclinados. Las ventajas que se obtiene al utilizar este procedimiento son: Mejor fragmentación de la masa rocosa a explotar, mayor desplazamiento y esponjamiento del material que forma la pila luego de la voladura, se forman taludes más sanos y seguros en la cara libre de los nuevos bancos, mayor rendimiento de las palas cargadoras lo que representa una economía para el propietario y menor impacto al ambiente. 2.2.3.3.4. Sobre perforación La sobreperforación es la longitud perforada en el barreno por debajo del nivel de piso que se necesita para romper la masa rocosa a la altura del banco con la fragmentación adecuada, desplazamiento mínimo requerido para que el equipo de carga pueda realizar su tarea sin dificultad. Los estudios experimentales han determinado que la rotura en el fondo del barreno se produce formando conos invertidos. El valor de la sobreperforación para que se produzca la intersección de las superficies cónicas al nivel del banco ha sido estimado como el equivalente a J = 0,3 B donde J es la sobreperforación y B es la distancia mínima desde el eje de un barreno al frente libre.

2.2.3.3.5. Retacado Se describe como retacado a la longitud del barreno que se rellena con material inerte y tiene como objetivo confinar y retener los gases producidos durante la explosión del explosivo y que permite como complemento el desarrollo de la fuerza necesaria para fragmentar la masa rocosa. En al retacado se debe tener en cuenta:  

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Tipo y tamaño del material utilizado. Normalmente se utiliza los detritos de perforación ya que se encuentran cerca de la boca del barreno, sin embargo, se puede utilizar material machacado con un tamaño recomendable cuya relación sea 1/17 D y 1/25 D. Longitud de la columna del barreno donde se realiza el retacado.

Las longitudes óptimas de retacado son en el valor de 25 D valor que permite reducir problemas de la onda aérea, proyecciones de material rocoso, cortes y sobre excavaciones. 2.2.3.3.6. Los Explosivos a Utilizar La elección del explosivo para realizar el proceso de voladura requiere una cuidadosa atención donde se debe tomar en cuenta las propiedades petrológicas, mineralógicas, físicas, mecánicas de las rocas, así como también las condiciones ambientales tanta del yacimiento como de la zona de influencia. Cuando los yacimientos corresponden a rocas masivas y duras, los explosivos adecuados son los de mayor potencia y velocidad de detonación, características que producen altas presiones en los barrenos situación que favorece la fragmentación del producto final. En rocas sedimentarias ó fragmentadas por las discontinuidades donde la superficie total de las discontinuidades es mayor que la que se crea en la voladura, el uso de explosivos de baja densidad y velocidad de detonación son los de mayor eficiencia.

Cuando se quema un explosivo dentro de los barrenos se desarrollan dos tipos de energía: energía de tensión ET y energía de los gases EB. Los factores condicionantes para el desarrollo de las energías mencionadas dependen del diámetro del barreno y por ende del diámetro de las cargas, densidad y sistema de iniciación que se utilice. Las emulsiones y los hidrogeles poseen una energía de tensión alta y son utilizados en voladuras aplicadas a yacimientos de rocas duras y en voladuras donde no se requiere mayor desplazamiento del producto fragmentado. En rocas sedimentarias muy fragmentadas se pueden utilizar explosivos de baja densidad como el ANFO y las mezclas de éste con sustancias inertes. La mejor recomendación dada por los prácticos de voladura responsables de la explotación de canteras en los cerros de Guayaquil, es que previamente a definir el diseño definitivo de voladura, se realice una voladura de prueba para cada modelo y de allí se seleccione el más apropiado. 2.2.3.3.7. Distribución de los explosivos en los Barrenos En voladuras a cielo abierto la energía dentro del barreno que se necesita para producir la fragmentación de la masa rocosa no se distribuye de manera constante a lo largo de la longitud perforada. La energía que se utiliza debe superar la resistencia a la tracción de la roca y la resistencia a la cizalladura. Por experiencia obtenida en los ensayos de laboratorio se conoce que la resistencia a la cizalladura es mayor a la resistencia a la tracción, por lo que se distribuye la carga de manera selectiva dentro del barreno de tal forma que la energía específica en el fondo del barreno sea 2 a 2,5 veces la energía de la columna. Para cumplir con este objetivo se necesita utilizar explosivos de gran densidad y potencia en las cargas de fondo, tales como la dinamita, hidrogeles y emulsiones. En la columna del barreno se coloca explosivos de baja densidad y potencia media como el ANFO o hidrogeles y emulsiones de baja densidad. La carga del fondo deberá tener

una longitud de 0.6 B para que su trabajo sea óptimo. 2.2.3.3.8. Consumo Específico del Explosivo La práctica continua en el uso de explosivos para voladura a cielo abierto recomienda que para fragmentar 1 metro cúbico de roca se necesita una cierta cantidad de un tipo de explosivo, esta cantidad es lo que se conoce como consumo específico. Cabe mencionar que el CE no es una receta médica y que éste parámetro varía según el diámetro del barreno, resistencia de la roca, grado de fragmentación deseado, desplazamiento y esponjamiento requerido. Se ha establecido una valoración de la cantidad de explosivo a utilizar de acuerdo con el tipo de roca a ser removida, es así como para efecto del presente curso se incluye los siguientes valores: En rocas masivas y resistentes se utiliza de 0,6 a 1,5 kg/ mc En rocas de resistencia media se utiliza de 0,30 a 0,60 kg/ mc En rocas muy fracturadas, alteradas o blandas se utiliza de 0,10 a 0,30 kg/mc 2.2.3.3.9. Tipos de Explosivos Los explosivos se dividen en base a la velocidad de detonación y básicamente son rápidos aquellos con velocidades entre 2000 y 7000 m/s y lentos con menos de 2000 m/s. Los explosivos de uso civil se dividen en Agentes explosivos y explosivos convencionales. Entre los principales agentes explosivos se tiene: ANFO, ALANFO, HIDROGELES, EMULSIONES Y ANFO PESADO. Entre los explosivos convencionales se puede mencionar: GELATINOSOS, PULVERULENTOS, DE SEGURIDAD. 2.2.3.3.10. Selección del Explosivo En barrenos secos, los operadores deben optimizar el uso del ANFO y otros explosivos. El ANFO es el explosivo de más bajo costo por tonelada y proporciona gran cantidad de energía y los especialistas recomiendan su

uso en todo tipo de roca, excepto en rocas masivas duras. Sólo en los siguientes casos no se recomienda utilizar ANFO como explosivo: a) Barrenos ubicados en la primera fila, en los que la piedra inferior es excesivo, conforme se indica en la figura ... En éstos casos se debe utilizar un aguagel rompedor de alta energía que se debe ubicar en la base del barreno. b) Donde un estrato de roca dura se localiza entre estratos de roca blanda ó débiles, entonces las cargas booster de aguageles rompedoras de alta energía se pueden usar sobre y bajo un cebo localizado al centro del estrato duro. c) En terrenos donde se puede incrementar los diseños de voladura al utilizar explosivos de mayor potencia y mayor costo, pero que representa menor costo si se utiliza ANFO. 2.2.3.3.11. Tiempo de Retardo Al realizar tareas de voladura se utiliza retardo del tiempo en el encendido de los explosivos y esto no representa efectos en los costos de la actividad, pero tiene una gran influencia en el costo total de la voladura. La importancia que tiene el uso de intervalos de retardo adecuados se observa mejor en los disparos de la primera fila. El grado de fragmentación y el desplazamiento están muy influenciados por la disponibilidad de caras libres efectivas. El retardo entre filas y dentro de las filas debe ser tal que cada vez que ocurra la explosión de la fila posterior la fila anterior ya desarrollo la cara libre. Si el número de filas es muy grande los barrenos pueden dar una fragmentación bastante inaceptable y pueden ser completamente insuficiente para desplazar la roca hacia delante. El intervalo adecuado permite una buena fragmentación y desplazamiento de la masa rocosa intervenida. Como es de esperarse, la estabilidad de los taludes se incrementa con el uso del retardo entre filas. 2.2.3.3.12. Efectos del retardo en la Fragmentación

La selección del tiempo adecuado de iniciación es tan importante como la selección del banco espaciamiento. Por experiencia los barrenos de la primera fila se disparan simultáneamente. La iniciación simultánea de una fila exige un espaciamiento más grande, por lo que el costo de producción por tonelada fragmentada se reduce. La desventaja de este tipo de iniciación es que se presentarán problemas de vibraciones. Con la iniciación retardada se reduce las vibraciones del suelo, pero se produce una fragmentación más fina a un costo mayor. 2.2.4. Método de explotación por bancos 2.2.4.1. Secuencia de desarrollo El minado a cielo abierto por su naturaleza implica el acarreo hacia fuera del tajo de cantidades moderadas a grandes de ganga y mineral con distancias relativamente largas e inclinaciones muy empinadas. Los principales pasos en el desarrollo, son los siguientes: Después del denuncio y cambio de uso de suelo, se ubica y construye la planta de superficie. Algo particularmente importante en el desarrollo de una mina a cielo abierto, es la ubicación de los terrenos, el aprovechamiento de la superficie y pilas de lixiviación. Las instalaciones de almacenaje, procesamiento y transporte se ubican en las proximidades del diseño propuesto del tajo final, pero con razonable acceso hacia el exterior. Se selecciona el equipo y se adquiere a medida que sea necesario. Entonces comienza el avance del descapote en la capa superior para iniciar la explotación y proceder con el programa, así el descapote y minado continúan de manera conjunta, manteniendo los planes de minado a corto y largo plazo. A pesar del alto grado de mecanización y movilidad requerida, el diseño y mantenimiento de los caminos de acarreo es particularmente importante en los tajos, proporcionando acceso a bancos de producción, instalaciones de manejo de mineral, terrenos y áreas de servicio. El establecimiento del primer banco y cada banco subsecuente de mineral es una operación crítica. La entrada inicial se conoce como la apertura de banco. Se

trata de un prisma de roca en forma de cuña, que debe ser removido para establecer una nueva cara de banco. Los barrenos son ubicados en filas paralelas, en orden descendente de profundidad, así cuando son detonados se puede formar una rampa con inclinación adecuada, del banco mayor al menor. El consumo de explosivos es mayor que el normal, ya que solo existe una cara libre; el manejo de materiales es obstruido por la inclinación y limitada maniobrabilidad. 2.2.4.2. Descapote Se aplica para remover la capa superior estéril del depósito mineral y remover ganga dentro de los límites del tajo. La naturaleza del capote o estéril, determinan el ciclo de operación: si es material no consolidado (suelo ó roca quebrada) el rompimiento no es requerido; si es consolidado (roca in situ), se requiere rompimiento. El ciclo de operaciones de descapote y el equipo comúnmente utilizado consiste en lo siguiente: • Barrenación: perforadora (roca débil), sistema rotativo (roca promedio), sistema percusivo (roca muy dura). • Voladura: anfo o emulsión (alternativa: rasgadoripeado, si es suelo o roca débil), cargado con máquina (cierto volumen) y a mano (bolsas); encendido eléctrico o cordón detonante. • Excavación: pala mecánica, cargador frontal, dozer, escrepa (suelo), draga, cucharón (suelo). • Acarreo: camión, banda transportadora, dozer, escrepa (suelo). 2.2.4.3. Operaciones Unitarias • Perforación: sistema rotativo (roca promedio), sistema percusivo (roca dura), jet piercing (roca dura silicosa). • Voladura: anfo o emulsión (alternativa: ripeado; si es carbón o roca débil); el cargado y encendido son similares al descapote. • Excavación: pala, cargador frontal, draga, escrepa (arcilla). • Acarreo: camión, banda transportadora, riel. • Extracción (tajos muy inclinados): banda transportadora de alta inclinación, extracción por botes de manteo, transportador hidráulico. 2.2.4.4. Operaciones auxiliares Las operaciones aquí son muy similares, sea el descapote del manto o el minado del mineral; durante la etapa de explotación usualmente consisten en lo siguiente:

1. Seguridad y salud: control de polvo (bancos de producción, caminos de acarreo, vaciaderos), disminución de ruidos, prevención de combustión espontánea (sí es carbón sub-bituminoso o lignito). 2. Control ambiental: protección del aire y agua, manejo de desperdicios sólidos. 3. Control del suelo: estabilidad del talud (suelo o roca), control de la erosión (suelo). 4. Abastecimiento y distribución de energía: subestación eléctrica. 5. Control de agua e inundación: bombeo y drenaje. 6. Disposición de desechos: almacenaje y vaciado. 7. Abastecimiento de material: almacenaje, entrega de abastos. 8. Mantenimiento y reparación: surtido de herramientas. 9. Iluminación: reflectores portátiles (para operación nocturna). 10. Comunicación: radio, teléfono (asistido por computadora). 11. Construcción: caminos de acarreo. 12. Transporte de personal: camiones, autobuses. 2.2.4.5. Condiciones Las condiciones geológicas, geométricas y naturales asociadas con el minado a cielo abierto, son las siguientes: 1. Resistencia del mineral: cualquiera. 2. Resistencia de la roca: cualquiera. 3. Forma del depósito: cualquiera, preferible lenticular o tabular. 4. Echado del depósito: cualquiera, preferible horizontal o echado bajo. 5. Tamaño del depósito: grande, profundo. 6. Ley del mineral: puede ser muy baja. 7. Uniformidad del mineral: uniforme o variable hacia el horizonte. 8. Profundidad: poco profundo a intermedio (límite tecnológico del equipo, límite económico de la relación de descapote). 2.2.4.6. Ventajas 1. Alta productividad, característico de los métodos masivos, que son altamente mecanizados (como promedio en el minado de cobre y fierro se tienen de 100 a 400 tc ó 90 a 360 tc por empleado por tumo incluyendo mineral y tepetate, Hartman, 1987). 2. Bajos costos (junto con el minado por capas) dentro de los métodos más usados, que reflejan alta productividad (costo relativo del 10%). 3. Alta relación de producción (esencialmente ilimitado, aunque también es posible para minas superficiales pequeñas).

4. Producción rápida, el desarrollo puede ser programado para permitir el arranque inicial de producción. 5. Bajos requerimientos de trabajo; puede ser personal con poca experiencia, excepto los operadores clave (perforadora, pala o cargador). 6. Relativamente flexible, puede variar la producción, sí cambia la demanda. 7. Confiable para equipo grande; permite alta productividad. 8. Costos muy bajos de rompimiento de roca, en comparación con el minado subterráneo, donde las caras del banco tienen menos facilidad de mantenimiento. 9. Desarrollo y accesos sencillo, aberturas mínimas requeridas, aunque el avance del descapote sea considerable. 10. Se requiere poco soporte de bancos, si acaso alguno lo requiere. El diseño conveniente y mantenimiento de los bancos pueden proveer estabilidad. 11. Buena recuperación (aproximadamente 100%, excepto en los límites del tajo); dilución de moderada a baja. 12. Seguridad y buena salud; sin riesgos y peligros que ofrece el minado subterráneo. 2.2.4.7. Desventajas 1. Método limitado por profundidad (