• Author / Uploaded
• Jhoseph Berrocal Rondinel

Citation preview

“AÑO DEL DIALOGO Y LA RECONCILIACION NACIONAL”

INGENIERIA DE MINAS

UC

UNIVERSIDAD CONTINENTAL “MINADO POR CAMARAS Y PILARES, MINADO POR SUBNIVELES, MINADO POR CHIMENEAS Y MINADO POR CRATERES VERTICALES EN RETROCESO” CURSO: METODO DE EXPLOTACIÓN SUBTERRÁNIA

HUANCAYOPERU 2018-2

INTEGRANTES: BERROCAL RONDINEL YOSI INGENIERO: ANIBAL NEMESIO MALLQUI TAPIA

CAMARAS Y PILARES (ROOM AND PILLAR) El método se conoce en castellano como Caserones y Pilares, aunque casi siempre se utiliza su nombre en inglés. Mediante este método se explotaban 60% de las minas subterráneas de minerales distintos al carbón en Estados Unidos en los años 80 y el 90% de las minas de carbón.

METODO DE EXPLOTACIÓN SUBTERRÁNIA INDUSTRIALES Este método de explotación es el único aplicable en el caso de yacimientos tabulares horizontales o sub-horizontales, con inclinaciones de hasta 30º. Se trata, por lo general, de depósitos estratificados de origen sedimentario. Principio Consiste en lo esencial en excavar lo más posible el cuerpo mineralizado dejando pilares de mineral que permiten sostener el techo de material estéril. Las dimensiones de los caserones y de los pilares depende de la mayor o menor competencia de la roca sobrepuesta (estabilidad del techo) y también de la roca mineralizada (estabilidad de los pilares), como asimismo del espesor del manto y de las presiones existentes. Por lo general los pilares se distribuyen en una disposición o arreglo lo más regular posible, y pueden tener una sección circular, cuadrada o rectangular semejando un muro. Los caserones abiertos tienen forma rectangular o cuadrada. Al término de la explotación de un área determinada es posible recuperar, al menos parcialmente, un cierto porcentaje de los pilares, dependiendo del valor del mineral que se está extrayendo. El control de leyes es primordial (más importante que diseño minero y ventilación): resulta en un diseño ad-hoc, irregular, con pilares de baja ley no recuperable Se puede trabajar a frente completa (full face slicing) o por tajadas (multiple slicing) • Frente completa: hasta 8-10m de espesor • Tajadas: más de 10 m de espesor En la explotación por tajadas se saca primero la parte superior y luego se banquea y saca la parte inferior, lo que permite la explotación simultánea de ambas frentes. Desarrollos En los cuerpos mineralizados de inclinación cercana a la horizontal, se requieren mínimos desarrollos previos a la explotación propiamente tal. Casi siempre es posible utilizar como vías de acceso y transporte del mineral los mismos caserones ya explotados. En el caso de cuerpos de mayor inclinación, donde las pendientes no permiten la circulación de los equipos de carguío y transporte sobre neumáticos, es necesario desarrollar con anterioridad niveles horizontales, espaciados regularmente según la vertical y orientados según el rumbo del manto. Tales niveles se pueden comunicar entre sí mediante rampas, o también se pueden habilitar piques de traspaso cortos que conducen el mineral a un nivel de transporte principal horizontal emplazado bajo el manto. Arranque La perforación y tronadura de producción se realiza según las prácticas habituales que se aplican en el avance de túneles y/o galerías. Dependiendo del espesor del manto, vale decir, del espacio disponible, el nivel de mecanización que es posible utilizar incluye desde perforación manual hasta jumbos de gran tamaño. En presencia de mantos de gran potencia (espesor) la operación de arranque se realiza en dos etapas: 1. Se extrae la parte superior del manto según la modalidad antes indicada 2. Luego se recupera la tajada inferior mediante una operación de banqueo como en una mina a cielo abierto.

2

METODO DE EXPLOTACIÓN SUBTERRÁNIA Dependiendo de la INDUSTRIALES inclinación del manto, se utilizan equipos montados sobre neumáticos o sobre orugas. Carguío y transporte El mineral tronado se carga directamente en los frentes de trabajo, de preferencia con equipos cargadores diesel montados sobre neumáticos. Ventilación La gran extensión horizontal que pueden alcanzar los laboreos y el uso intensivo de equipo diesel, hacen necesario implantar un sistema de ventilación que puede llegar a ser bastante complejo. CARACYERISTICAS • En resumen, las características del método son: • Método barato, productivo, fácil de mecanizar y simple de diseñar. • Se usa en depósitos horizontales o sub-horizontales (hasta 30º) en roca razonablemente competente y espesores de 2 a 6 m en carbón, sal, potasio, calizas. • En algunos casos pueden considerarse mantos de mayor potencia. • Consideraciones de diseño: o Estabilidad del techo o Resistencia de los pilares o Espesor del depósito o Profundidad de la mina • Objetivo: extraer la cantidad máxima de mineral compatible con condiciones seguras • de explotación. • Pilares pueden recuperarse: o Relleno (backfill) en minas no de carbón o Retroceso (retreat mining) en minas de carbón, permitiendo subsidencia Diseño de Pilares La metodología más simple de diseño de pilares asume que el esfuerzo en el pilar está distribuido uniformemente y que es igual al esfuerzo geoestático vertical original, dividido por la razón entre el área del pilar y el área original (tributaria). El fallamiento ocurre cuando este esfuerzo excede la resistencia a la compresión del pilar de roca. Esta aproximación no considera: • Extensión y profundidad del área explotada • Componente del esfuerzo paralelo al estrato • Propiedades de deformación del pilar, techo y suelo • Posición de pilares en el área explotada La resistencia del pilar se calcula a partir de las características geométricas (ancho y alto) y de tesis de laboratorio o estudios estadísticos empíricos. Normalmente en la explotación, se separan zonas dejando muros entre ellas

3

METODO DE EXPLOTACIÓN SUBTERRÁNIA INDUSTRIALES

4

METODO DE EXPLOTACIÓN SUBTERRÁNIA INDUSTRIALES

5

METODO DE EXPLOTACIÓN SUBTERRÁNIA INDUSTRIALES MÉTODOS DE EXPLOTACIÓN – SUBLEVEL STOPING Este método se aplica preferentemente en yacimientos de forma tabular verticales o subverticales de gran espesor, por lo general superior a 10 m. Es deseable que los bordes o contactos del cuerpo mineralizados sean regulares. También es posible aplicarlo en yacimientos masivos o mantos de gran potencia, subdividiendo el macizo mineralizado en caserones separados por pilares, que posteriormente se pueden recuperar. Tanto la roca mineralizada como la roca circundante deben presentar buenas condiciones de estabilidad; vale decir, deben ser suficientemente competentes o autosoportante. Principios El sublevel stoping es un método en el cual se excava el mineral por tajadas verticales dejando el caserón vacío, por lo general de grandes dimensiones, particularmente en el sentido vertical. El mineral arrancado se recolecta en embudos o zanjas emplazadas en la base del caserón, desde donde se extrae según diferentes modalidades. La expresión “sublevel” hace referencia a las galerías o subniveles a partir de los cuales se realiza la operación de arranque del mineral. Desarrollos Un nivel base o nivel de producción, consiste en una galería de transporte y estocadas de carguío que permiten habilitar los puntos de extracción. Embudos o zanjas recolectoras de mineral. Cuando se trata de una zanja continua a lo largo de la base del caserón – modalidad preferida en la actualidad – se requiere el desarrollo previo de una galería a partir de la cual se excava la zanja. Galerías o subniveles de perforación, dispuestos en altura según diversas configuraciones conforme a la geometría del cuerpo mineralizado. Una chimenea o una rampa de acceso a los subniveles de perforación, emplazada en el límite posterior del caserón. Una chimenea a partir de la cual se excava el corte inicial o cámara de compensación (slot) que sirve de cara libre para las primeras tronaduras de producción. Arranque En la versión convencional se perforan tiros radiales (abanicos) a partir de los subniveles dispuestos para esos fines. Se trata de tiros largos (hasta unos 30 m) de 2 a 3 pulgadas de diámetro, perforados de preferencia con jumbos radiales electro-hidráulicos y barras de extensión. Las operaciones de perforación y tronadura se pueden manejar en este caso en forma continua e independiente. Se puede barrenar con anticipación un gran número de abanicos, los que posteriormente se van quemando según los requerimientos del programa de producción. Manejo del mineral

6

METODO DE EXPLOTACIÓN SUBTERRÁNIA INDUSTRIALES En su modalidad más antigua el mineral arrancado se cargaba directamente a carros a través de buzones dispuestos en la base del caserón. La presencia de bolones – frecuente en este método – es un problema complicado, dado que no es posible reducir de tamaño en los buzones. Era necesario instalar estaciones de control (parrillas) antes de los buzones. Hoy en día se utilizan preferentemente equipos LHD para la extracción, carguío y transporte del mineral hacia estaciones de traspaso, donde es cargado a carros o camiones para su transporte final a superficie. Ventilación La utilización generalizada hoy en día de equipos cargadores diesel (LHD) para el manejo del mineral, exige disponer de una adecuada ventilación del Nivel de Producción. Para tal propósito, se utilizan las galerías de acceso o de cabecera ubicadas en los límites del caserón: el aire es inyectado por una de estas galerías y luego de recorrer el nivel es extraído por la otra. Fortificación Como fuera señalado anteriormente, la aplicación de este método exige buenas condiciones de estabilidad tanto de la roca mineralizada como de la roca circundante. No requiere, por lo tanto, de la utilización intensiva o sistemática de elementos de refuerzo. Las galerías de producción en la base de los caserones se fortifican por lo general – según requerimiento – mediante pernos cementados o pernos y malla de acero (incluso shotcrete), atendiendo a las condiciones locales de la roca. Características • •  • • • • •

Alta producción Aplicable a cuerpos largos, muy inclinados (idealmente verticales), regulares y con roca mineral y de caja competente Productividad: 15-40 ton / hombre turno Cada caserón puede producir más de 25.000 ton / mes Intensivo en desarrollos, pero todos son hechos en mineral Método no es selectivo _ cuerpos tienen que ser regulares Uno de los métodos subterráneos de más bajo costo

Tipo de cuerpo mineralizado • • • • • • • • • •

Regular Grande Resistente y competente Muros deben autosoportarse Desde 6 m de ancho Cuerpos parejos y bien definidos Dilución Sin inclusiones de estéril Sin fracturas Se truena muchas veces 􀃆 inestabilidad

7

METODO DE EXPLOTACIÓN SUBTERRÁNIA INDUSTRIALES • Caserones permanecen abiertos por largo tiempo Desarrollo • • • • •

Acceso por pique en footwall Galerías de transporte cada 45 – 120 m Subniveles cada 10 – 55 m Slot para cara libre Pilares se dejan para separar caserones y pueden recuperarse

Extracción •  •  • • • •

Embudos que cargan directamente a tren (con nivel de reducción) Tronadura secundaria Embudos que cargan a tren (sin nivel de reducción) Requiere material de granulometría fina Slusher Parrillas para carguío de tren LHD a puntos de traspaso Pala autocargadora a tren

Perforación de producción • Factores que influyen: o Dureza o Tamaño requerido para traspaso o Diámetro de tiros o Largo de tiros o Orientación o Espaciamiento • Estos factores contribuyen a elegir el equipo de perforación • Perforación en abanico o tiros paralelos • LBH: o Diámetro: 170 mm o Distancia entre subniveles: 45 – 55 m o Espaciamiento y burden: 6 x 6 m Tronadura de producción • Factores: o Fragmentación requerida o Diámetro de perforación o Espaciamiento y burden o Condición de tiros o Agua o Tamaño permitido de la tronadura (vibraciones) o Dureza del mineral • ANFO, hidrogeles, emulsiones y ANFOS pesados a granel o empaquetados • Tronadura secundaria o Perforación y tronadura o Carga cónica

8

METODO DE EXPLOTACIÓN SUBTERRÁNIA INDUSTRIALES Relleno de caserones • Razones medioambientales o de seguridad • Se puede realizar con: o Roca no cementada o Arena o Roca cementada o Colas cementadas o Etc. • Permite recuperar pilares Aspectos económicos • Alta productividad • Bajo costo • Mecanización Ventajas • Muy favorable para mecanización • Altamente eficiente o Hasta 110 ton / hombre turno • Tasa de producción moderada a alta (25.000 ton / mes) • Método seguro y fácil de ventilar • Recuperación sobre 90% • Dilución baja: < 20% • Perforación puede adelantarse • En operaciones grandes, tronaduras semanales son frecuentes 􀃆 turnos entrenados y eficientes • Mineral está disponible de inmediato al iniciarse la tronadura de producción Desventajas • Intensivo en capital bastantes desarrollos antes de iniciar la producción • No selectivo • Ineficiente a bajas incli naciones • Tronadura secundaria puede generar gases que vuelven al caserón SUB LEVEL STOPING VARIANTE LONG-BLAST-HOLE (LBH) PRINCIPIOS DEL METODO

9

METODO DE EXPLOTACIÓN SUBTERRÁNIA INDUSTRIALES SUB-LEVEL- STOPING CONVENCIONAL ARRANQUE Y CARGUIO DEL MINERAL

10

METODO DE EXPLOTACIÓN SUBTERRÁNIA INDUSTRIALES

11

METODO DE EXPLOTACIÓN SUBTERRÁNIA INDUSTRIALES

MINADO POR CHIMENEAS

1. MINADO POR CHIMENEAS 1.1. DESCRIPCIÓN DEL MÉTODO Este método se denomina con el término “raise mining” utilizado tanto en cuerpos mineralizados verticales como inclinados. Este método de explotación por chimeneas con perforación de taladros largos horizontales desde plataformas ubicadas en chimeneas, se viene usando en minerías desde hace muchas décadas; para la explotación de vetas angostas y bajo ciertas circunstancias en vetas anchas, con cajas regulares de mediana a dura competencia. El principio consiste en la ejecución de chimeneas dentro del yacimiento mineralizado, y a partir de estas chimeneas se realizan la explotación de los recursos minerales previa planificación de la misma. 1.2. EJECUCIÓN DE CHIMENEAS Y POZOS La excavación de chimeneas y pozos verticales o inclinados, realizada para el acceso a las labores subterráneas, se desarrolla por medio de dos métodos: mecanizado y convencional. A. METODOS MECANIZADOS Las principales ventajas que presentan estos métodos, sobre los convencionales o manuales son: 



 

Mayor seguridad para el personal, ya que en algunos métodos no se precisa que los trabajadores se encuentren dentro de la excavación durante la realización de la chimenea o pozo, y en lo que es necesario éstos disponen de mayor protección que en los métodos convencionales. Mejor estabilidad del terreno, al no ser necesario el uso de voladura, la roca no se deteriora y te obtiene superficies lisas, con lo que esto supone menor necesidad de sostenimiento y menor resistencia al paso del aire. Mejores rendimientos de perforación, debido al menor tiempo de ejecución. Menores costos como consecuencia del aumento de productividad, aunque sea mayor la partida de amortización, ésta se ve compensada por el ahorro en mano de obra y materiales.

Frecuente en la actividad minera y civil. Para la construcción mecanizada de chimeneas y pozos, existen fundamentalmente tres tipos de máquinas, con ligeras diferencias entre ellas según la empresa fabricante. Los tres grupos de máquinas son: “Shaft drilling”, “Shaft boring” y “raise boring”.

a) “SHAFT DRILLING” Este sistema se utiliza para la perforación de pozos de gran diámetro siendo una extensión de las técnicas convencionales de perforación rotativa usadas habitualmente en la extracción de petróleo. El amplio desarrollo de esta técnica fue iniciado por la Atomic Energy Commission (AEC), durante los años 60, como parte del programa de pruebas nucleares en la zona de Nevada.

12

METODO DE EXPLOTACIÓN SUBTERRÁNIA INDUSTRIALES El “Shaft drilling” consiste en excavar pozos en sentido descendente utilizando una plataforma de perforación de gran diámetro la que se encuentra situada en superficie. La excavación del pozo puede realizarse en una sola etapa o en sucesivas etapas de ensanche. La evacuación de los detritus se consigue normalmente mediante la circulación inversa del lodo de perforación. Manteniendo el pozo lleno de lodo de perforación. Manteniendo el pozo lleno de lodo de perforación se consigue la estabilidad de éste y se impide el flujo de agua mientras se realiza la instalación de revestimiento. El “Shaft drilling” compite generalmente generalmente con los métodos tradicionales en rocas débiles o medias, pudiéndose adaptar a las condiciones hidrogeológicas más difíciles. Las mayores torres de perforación llegan a perforar formaciones con resistencia a la compresión superiores a los 300 Mpa. El diseño en las operaciones de perforación requiere la ejecución de los siguientes pasos: 1.

Elegir el método de perforación con relación a las condiciones hidrogeológicas y a los parámetros geotécnicos de la roca a lo largo del pozo. A continuación se deberá seleccionar la torre en función del diámetro y de la profundidad del pozo, de las etapas de perforación, y si acaso de las propiedades del lodo de perforación.

2.

Diseño del sistema de sellado frente al agua.

3.

Organización del lugar de perforación y ubicación de los tanques para el lodo de perforación, para almacenamiento del revestimiento y otros materiales. b) “SHAFT BORING” El “Shaft boring” es la tecnología más nueva y probablemente la más avanzada en construcción de pozos, aunque esta tecnología sea de los años 60. El equipo se denomina máquina de profundización de pozos o “Shaft boring machine” con personal abordo realizándose el transporte del lodo y el servicio desde la superficie. El principal problema que se encuentra en este tipo de perforaciones es la evacuación de los detritus; para solucionar este problema se han desarrollado diferentes técnicas correspondientes a las empresas que fabrican este tipo de máquinas. c)RAISE BORING También llamado “raise drilling” es el sistema de ejecución de un pozo o chimenea por medios mecánicos entre dos o más niveles. Todos los niveles pueden ser subterráneos o el nivel superior estar en la superficie. Este método se desarrolló en Estados Unidos durante los años 50. Para ello se diseñó un método en el que primero se efectuaba un sondeo piloto siguiendo después con el ensanche de la chimenea en el sentido ascendente. Utilizando un tamaño mayor de cabeza de corte se ensancha la perforación en una o varias etapas logrando al final el diámetro requerido, como se puede observar en la figura adjunta.

13

METODO DE EXPLOTACIÓN SUBTERRÁNIA INDUSTRIALES

Figura1: Procedimiento a seguir para la perforación mediante “raise boring” La primera vez que se utilizó una maquina de este tipo fue en 1962 en la mina Horner Wanseca de Michigan USA. Se trataba de un taladro piloto de 250 mm. De diámetro, llegando finalmente a un diámetro de 1016 mm. Desde entonces se añadieron diversas innovaciones al método “raise boring” con el fin de solucionar la necesidad de conectar perpendicularmente galerías horizontales. Con el avance tecnológico creció el número de países que emplean este sistema: aparte de emplearse en las chimeneas se usan hoy en día para otros campos, como para perforaciones piloto previas para la construcción de pozos de grandes diámetros, pozos de ventilación, centrales hidráulicas y para depósitos subterráneos.

14

METODO DE EXPLOTACIÓN SUBTERRÁNIA INDUSTRIALES El empleo principal del “raise boring” suele desarrollarse para una gama de diámetro entre 2000 y 3000 mm y a unas profundidades de 100 a 200 m; pero de todas formas se

encuentran máquinas que responden a otras exigencias más altas. Uno de los pozos más grandes realizados hasta ahora por el método “raise boring” es el pozo de ventilación de Rustenberg plate Mine en Sudáfrica con un diámetro de 6022 mm y una profundidad de 1099 m. En el Perú se han empleado en muchas minas como San Vicente, Raura, etc. d) PAUTAS PARA LA SELECCIÓN DEL METODO La selección de un método apropiado de construcción de pozos puede hacerse basándose en los costos y tiempo de ejecución. Sin embargo, la decisión final podría hacerse en base a la experiencia personal en el campo de aplicación de cada técnica. La aplicación del “shaft drilling” se prefiere en condiciones donde:  La congelación puede ser necesaria en el control de infiltraciones de agua durante la excavación convencional de pozos.  Los requerimientos en el revestimiento de pozos precisan el uso de un revestimiento de acero/ hormigón hidrostático  El acceso rápido prevalece sobre su mayor costo  La alteración de la roca es un criterio primordial en la utilización de esta técnica  No hay acceso disponible para la eliminación del lodo bajo la superficie.

15

METODO DE EXPLOTACIÓN SUBTERRÁNIA INDUSTRIALES El uso de “Shaft boring” se aconseja cuando:  El impacto adverso de infiltraciones superfciales de agua puede ser económicamente mitigado antes de la construcción, por ejemplo a través de lechadas.  La caída de la roca permite tiempos de ejecución compatibles con los ciclos en las operaciones mineras.  El acceso rápido prevalece sobre los costos añadidos  Las alteraciones en la roca son factor principal que hay que tener en cuenta en la elección de este método  El acceso está disponible para la organización del trabajo y eliminación del lodo bajo tierra.  La geología permite la perforación del taladro piloto con las tolerancias requeridas para el diseño del pozo  Es necesario el acceso inmediato al estrato perforado para un examen geológico, instalación de los instrumentos y pruebas necesarias.  No existe otras aperturas cercanas. La perforación con “raise boring” se recomienda en casos donde:  Las condiciones del lugar deben ser estables por ejemplo la calidad de la roca y la ausencia de grandes corrientes internas de agua  El acceso esté disponible para la organización del trabajo y eliminación de lodo bajo tierra  La estructura geológica debe permitir la perforación piloto con las tolerancias requeridas por el diseño del pozo  Las necesidades de diseño (diámetro, profundidad, etc.) deben ser compatibles con las exigencias del equipamiento. B. METODOS CONVENCIONALES Para la excavación de pozos de gran longitud y sección, se utilizan estructuras metálicas o equipos de accionamiento neumático o hidráulico que van equipados con 3 o 4 brazos e igual número de deslizaderas y perforadoras; de los ya conocidos de sistema de avance con puntales. Durante el trabajo estos conjuntos se apoyan en el fondo del pozo y se anclan a los hastiales con unos cilindros hidráulicos horizontales. La columna soporte central puede girar 360°, y los brazos, que son semejantes a los de los jumbos de túneles, pueden variar su inclinación con respecto a la vertical y alargarse si son telescópicos. Una vez perforado y cargado cada disparo el conjunto se pliega y eleva hasta una posición segura, pasando a continuación a la operación de desescombro con cucharas bivalvas o retrohidráulicas y cubas. Dentro de las principales tenemos:

16

METODO DE EXPLOTACIÓN SUBTERRÁNIA INDUSTRIALES

a) JAULA JORA: Esta máquina fabricada por Atlas Copco, se aplica generalmente en la excavación de chimeneas, tanto vertical como inclinada. La diferencia básica con el Alimak es que se precisa la realización de un barreno piloto de un diámetro entre 75 a 100 mm por donde penetra el cable de elevación. Los principales componentes son: la plataforma de trabajo, la jaula de transporte, el mecanismo de elevación y en chimeneas inclinadas el carril de guía, como se indica en la figura.

Ventajas  Este método resulta muy efectivo para el desarrollo de chimeneas ya que su metodología de trabajo hace que se puedan obtener beneficios "extras", ya que cable que sostiene la jaula pasa a través de un sondaje y este sondaje sirve como ventilación extra para los operarios que utilizan la jaula y también sirven como cara libre al momento de tronar las perforaciones  Las ventaja de utilizar esta técnica radica casi en un cien por ciento en las ventajas de la utilización de martillos ligeros.  Se entiende que las condiciones y dimensiones de una chimenea pueden llegar a la unidad en la escala métrica, esto hace necesario la utilización de herramientas con características de maniobrabilidad elevada. Es por eso que la utilización de martillos con ayuda neumática (JackLeg), para este método, favorece en un aumento del tiempo de utilización práctica de la herramienta.

Desventajas:

17

METODO DE EXPLOTACIÓN SUBTERRÁNIA INDUSTRIALES  Su desventaja esencial es que se debe desmontar todo el aparato, incluido los cables para que estos no sufran daños con la tronadura.  Las desventajas se pueden apreciar de mejor forma si se comparan con otros métodos utilizados y mejores herramientas, presentado como principal factor en contra el tiempo de avance, esto resultado del gran avance que han tenido las perforadoras hidráulicas (jumbos) y maquinarias especialmente diseñadas para las chimeneas tales como los Jack Hammer y Stoper.  La desventaja de este método, frente al Alimak, es la perforación del barreno piloto, pues el control de su desviación dependerá de la longitud de la chimenea.

b) PLATAFORMA TREPADORA ALIMAK Este método de excavación se utiliza para chimeneas y piques, debido a su flexibilidad, económica y velocidad, y se han convertido en uno de los más UNIVERSIDAD NACIONAL DE CAJAMARCA E.A.P.I.G. Métodos Explotación Minera Página 14 usados del mundo, sobre todo en aquellos casos donde no existe ningún nivel de acceso superior. Estos equipos están constituidos por una jaula, plataforma de trabajo, motores de accionamiento el carril guía y los elementos auxiliares. La elevación de la plataforma se realiza a través de un carril guía curvado empleando motores de aire comprimido, eléctricos o diesel. La fijación del carril a la roca se lleva a cabo con bulones de anclaje, y tanto las tuberías de aire como de agua necesarias para la perforación y ventilación se sitúan en el lado interno del carril guía para su protección. Durante el trabajo los perforistas se encuentran sobre una plataforma segura, ya que disponen de una cubierta y una barandilla de protección y para el transporte del personal y materiales se utiliza la jaula que se encuentra debajo de la plataforma. En un relevo dos perforistas pueden avanzar de 2.2 a 3 m . Los accionamientos de aire comprimido son adecuados para longitudes inferiores a los 200m,los eléctricos hasta 800m y a partir de esas distancias se recomiendan los motores diesel .

LAS FASES EN LA CONSTRUCCIÓN DE LA CHIMENEA SON LAS SIGUIENTES:  Perforación y carga de los barrenos (operación realizada con martillo perforador)  Descenso de la plataforma y voladura (cada vez que hay una voladura, hay que retirar la plataforma)  Ventilación y riego  Elevación de la plataforma y saneo del techo.

18

METODO DE EXPLOTACIÓN SUBTERRÁNIA INDUSTRIALES

LAS PRINCIPALES VENTAJAS SON:

19

METODO DE EXPLOTACIÓN SUBTERRÁNIA INDUSTRIALES  Pueden usarse para chimeneas de pequeña o gran longitud y con cualquier inclinación          

Las diferentes secciones y geometrías de las chimeneas se pueden conseguir cambiando las plataformas, siendo imposible excavar secciones desde 3m2 A 30m 2. Es posible en una misma obra cambiar la dirección e inclinación de las chimeneas mediante el uso de carriles curvos. La longitud de las excavaciones pude ser prácticamente ilimitada. La chimenea más larga efectuada hasta la actualidad tiene 1040m y una inclinación de 45 ° En el ensanchamiento de chimeneas piloto para la excavación de pozos de gran sección puede complementarse con unidades de perforación horizontal. En terrenos malos las plataformas pueden utilizarse para realizar el sostenimiento mediante bulonaje, inyección, etc. La inversión es menor que con el sistema “raise boring” No requiere mano de obra demasiado especializada. La preparación inicial del área de trabajo es muy reducida. El ambiente de trabajo es de escasa calidad. La rugosidad de las paredes resultantes es grande y el estado del macizo remanente es peor que el conseguido con el sistema “raise boring”.

MINADO POR “VERTICAL CRATER RETREAT” (VCR) OBJETIVOS

20

METODO DE EXPLOTACIÓN SUBTERRÁNIA INDUSTRIALES 1. OBJETIVO GENERAL: 

Definir la importancia del minado por cráteres verticales en retroceso.

2. OBJETIVOS ESPECÍFICOS:     

Conocer en qué casos se puede utilizar el método de cráteres verticales en retroceso. Conocer las fórmulas más utilizadas para el cálculo de diseño en el método de cráteres verticales. Dar un alcance de las ventajas así como de las desventajas que proporciona dicho método con respecto a otros. Dar a conocer la teoría de Livingston. Conocer las principales minas que utilizan dicho método de explotación en el Perú.

1. ANTECEDENTES DEL MÉTODO "VCR" Este método fue desarrollado en Canadá, conjuntamente entre INCO y la CIL, compañías productoras de mineral y explosivos por los años 1977 a 1978 gracias a los progresos de los equipos de perforación y las técnicas de voladura. El VCR fue estudiado por INCO como consecuencia de los altos costos y baja productividad en el minado de bloques de mineral y recuperación de pilares, con el método de explotación corte y relleno ascendente y descendente en las minas de Ontario - Canadá; para cambiar esta tendencia, se diseña el método que combina las ventajas de los métodos masivos con las ventajas del control del terreno de los métodos con relleno. INCO tiene un departamento de investigaciones mineras donde se realizan investigaciones sobre el control del terreno, mejoras en los métodos de explotación y en desarrollo de equipos, allí mismo posee una mina Nopper Cliff-North Mine, enteramente dedicada a estas investigaciones, la que fue reabierta en 1983, después de haberla cerrado en 1977 por su alto costo y baja productividad; parte de la mina está en operación como modelo de trabajo donde se realizan pruebas a escala de producción para proyectos de investigación. En esta mina se realiza pruebas del método VCR obteniéndose una producción de 3 000 t/día en tres tajeos. Usando este método en el que no se dejan pilares. Este sistema de explotación ha tenido un tremendo impacto en las operaciones de minado incrementando su aplicación como método de minado masivo, necesitándose aún continuar con las investigaciones para su optimización. Desde el año 1980 la aplicación de este método se extendió por las principales minas de Canadá, USA, Australia etc., en el Perú el VCR se aplicó en la mina Monterrosas en los años 1982 a 1985. Para el minado de las vetas de cobre; actualmente algunas compañías mineras de nuestro medio están estudiando la posibilidad de aplicarlo, ya que tienen cuerpos con las condiciones apropiadas que son minados por shrinkage, subniveles, corte y relleno, etc. El concepto y desarrollo de las voladuras en cráteres dio origen al método VCR. El cual fue desarrollado por C. W. Livingston (1956). Permitió hace unos años iniciar una nueva línea de estudios para el mejor entendimiento del fenómeno de las voladuras y la caracterización de los explosivos.

21

METODO DE EXPLOTACIÓN SUBTERRÁNIA INDUSTRIALES Posteriormente Bauer (196l), Grant (1964) y Lang (1976) entre otros, ampliaron el campo de aplicación de esta teoría convirtiéndola en una herramienta básica de estudio, tanto en voladura a cielo abierto como en interior mina. La voladura en cráteres se realiza con cargas concentradas, esféricas o cubicas y con muy buena aproximación a cargas cilíndricas. Cabe mencionar que la suma de las cargas esféricas da una cilíndrica que por lo general se emplea en minería subterránea, pero a igualdad de carga explosiva, las cargas esféricas tienen mayor volumen de material roto que las cargas cilíndricas. La configuración geométrica de la carga explosiva, está en la relación longitud/diámetro de 6/1 que determina el tamaño y peso de la carga. Para entender mejor una voladura en cráteres se puede mencionar; que una voladura de cráter es un disparo cuando la carga esférica es colocada y detonada debajo de la superficie, y que las ondas de choque se extienden en todas direcciones alrededor de dicha carga, donde el material circundante será afectado formando un cráter; este mismo efecto, se va a producir si la carga esférica e coloca dentro del techo del tajeo obteniéndose de este modo cráteres invertidos. En este tipo de voladura se ha encontrado que hay una relación definida entre la energía del explosivo y el volumen del material removido o roto, y esta relación es afectada significativamente por la profundidad donde se ubica la carga, el interrogante es encontrar la profundidad óptima donde se coloca el explosivo para obtener el mayor volumen de roca con una buena fragmentación. A una menor profundidad la energía se pierde en el aire, y mayores profundidades solo producirá menor volumen. En la figura 1 se ilustra la influencia de la energía transmitida a la roca, según la profundidad de la carga y el volumen del material roto o removido por la voladura. a) Cuando la carga es muy superficial: En este caso la mayor parte de la energía se transmite a la atmósfera en forma de onda aérea. b) Cuando la carga está a una profundidad excesiva: Donde toda la energía se aplica sobre la roca fragmentándola y produciendo una alta intensidad de vibración. c) A profundidad intermedia: En este caso el cráter consigue el mayor volumen de roca removida.

1.2 PARTES DE CRÁTER PRODUCIDO POR VOLADURA

22

METODO DE EXPLOTACIÓN SUBTERRÁNIA En las voladuras conINDUSTRIALES cráteres invertidos, las dimensiones de los cráteres invertidos, las dimensiones de los cráteres aumentan debido a la influencia de la gravedad y las características estructurales de las rocas formándose cavidades alargadas de forma elípticaque corresponde a las zonas de rotura extrema o tensional. En los huecos creados se distinguen tres zonas concéntricas distintas: el cráter aparente, el cráter verdadero y la zona de rotura. Fig. La zona de rotura se subdivide a su vez en la de rotura completa y la de rotura extrema o tensional. En las voladuras con frentes invertidos, las dimensiones de los cráteres se ven influenciadas por el efecto de la gravedad y las características estructurales de las rocas, formándose cavidades alargadas de forma elíptica que corresponden a las zonas de rotura extrema o " tensional. En las aberturas creadas se distinguen tres zonas concéntricas distintas:  Cráter aparente  Cráter verdadero  Cráter de rotura o  Zona de rotura completa. o  Zona de rotura extrema o tensional.

23

METODO DE EXPLOTACIÓN SUBTERRÁNIA INDUSTRIALES

1.3 TEORIA DE LOS CRATERES Livingston inició una investigación destinada a establecer el efecto que produce una determinada carga esférica a profundidades crecientes en una determinada formación, observando que a medida que se aumentaba la profundidad se incrementaba el volumen del cráter de roca fracturada hasta alcanzar un máximo denominada “Profundidad óptima” (Do), para luego comenzar a disminuir hasta que a una profundidad mínima que llamo “Profundidad critica” (N), no se produce fracturamiento en la superficie. A la relación entre estos dos parámetros los denominó “Coeficiente de profundidad Optima”. Dónde:

AO=DO/N Ao = Coeficiente de profundidad óptima. Do = Profundidad óptima (en pies). N = Profundidad crítica (en pies).

También estableció que el volumen de roca fracturado es proporcional a la energía entregada por el explosivo, y que esta relación es profundamente afectada por la ubicación de la carga respecto a la superficie. Todo lo observado lo resumió en las siguientes formulas: Dónde:

N=E*W1/3

N = Profundidad critica o distancia a la que el explosivo apenas puede fracturar la roca de la cara libre (en pies). E = Factor energía, adimensional, según el tipo de explosivo o tipo de Roca.

24

METODO DE EXPLOTACIÓN SUBTERRÁNIA W= Peso de la cargaINDUSTRIALES (en libras). Dónde:

A=DC/N

A = Relación de profundidad. Dc = Distancia desde la cara libre hasta el centro de gravedad de la Carga (en pies). N = Profundidad critica (en pies). Luego si se despeja Dc en la ecuación 3 y se reemplaza el valor de N de la ecuación 2 se llega a: DC=A*E*W1/3 La profundidad óptima de la carga, en que maximiza el volumen del cráter, se obtiene encontrando Ao a partir de la ecuación 1. Otra relación importante, es la ecuación que sirve para describir la acción del explosivo para fracturar la roca. Esta se expresa a continuación: V/W=E3*A*B*G

Dónde: V = Volumen del cráter formado por una carga W ubicada a una determinada profundidad A = Utilización de la energía del explosivo. El valor de A se obtiene de la siguiente formula:

Dónde:

A=V/VO

Vo = Volumen del cráter formado por una carga W ubicada a la profundidad óptima Do; Dc = Do. El máximo de A será 1 cuando Dc =Do y V = Vo. Es una medida de la parte del explosivo utilizado en fragmentar. C = Efecto de la forma de la carga. El valor de C es la razón adimensional del nivel de energía expresado como un volumen del cráter bajo cualquier condición al nivel de energía del cráter de un disparo bajo condiciones de prototipo (L : D menor o igual a 6 : 1). B = Índice del comportamiento del material. B se puede obtener despejando W de la ecuación 3.2 y reemplazándolo en la ecuación 3.5, de ahí se tiene: V/(N3/E3) =A*B*C*E3 B=(V/N3) /(A*C) V/N3=A*B*C

Ahora cuando una carga esférica se coloca en Do, V = Vo y A = C = 1 se tiene:

25

METODO DE EXPLOTACIÓN SUBTERRÁNIA INDUSTRIALES B=V/N3 ECUACIÓN3.8 El índice del comportamiento del material de acuerdo a Livingston, es una medida de la parte de la energía del explosivo que se utiliza en el proceso de fracturar, compactar y deformación plástica que precede a la fragmentación.

PRUEBA DE LOS CRÁTERS Antes de introducir en extenso el método V.C.R. es necesario realizar pruebas de un disparo piloto para recopilar información sobre el comportamiento de los explosivos en el o los tipos de roca del yacimiento. Debido a que el factor “E” es una constante adimensional que depende de las propiedades del explosivo y del tipo de roca, es conveniente analizar el explosivo a utilizar. En la figura se muestra una curva ideal para el fracturamiento producido por la onda de choque en función de la profundidad de la carga. Se construye una curva de V / W (nivel energético) versus Dc / N (razón de profundidad), a partir de pruebas piloto, esto permite identificar el comportamiento de la fragmentación de la roca. DESCRIPCION DE LAS PRUEBAS DE LOS CRATERS A continuación, se detallan los pasos a seguir para realizar pruebas de cráter y la utilización de los datos obtenidos para realizar el cálculo y diseño de la malla de perforación V.C.R.

GRAFICO (V / W) VERSUS (Dc / N) V = VOLUMEN DEL CRATER W = PESO DE LA CARGA EXPLOSIVA Dc = PROFUNDIDAD DE LA CARGA N = PROFUNDIDAD CRITICA Ao = COEFICIENTE DE PROFUNDIDAD OPTIMA

Para determinar la profundidad óptima y la distancia óptima de las cargas, con respecto a la superficie, se realiza ensayos en los que se debe seguir las siguientes recomendaciones: 

  

 

Las pruebas se harán sobre el mismo material, con el mismo explosivo a emplearse en la producción, es decir el explosivo, el peso del explosivo y la

roca tendrán que ser constantes, sólo tendrá que variar la distancia “db” a la que se ubica el explosivo. Las pruebas se harán sobre el mismo material, con el mismo explosivo a emplearse en la producción es decir el explosivo, el peso del explosivo y la roca tendrán que ser constantes, sólo tendrá que variar la distancia “db” a la que se ubica el explosivo. El diámetro de los taladros deberá ser en lo posible mayor o igual a 4 pulgadas. Los taladros deben ser perpendiculares a la cara libre en lo posible.

26

METODO DE EXPLOTACIÓN SUBTERRÁNIA INDUSTRIALES  La serie de longitudes de los taladros será lo más grande posible para disponer de  

amplio rango de profundidad de carga. Las cargas explosivas tendrán una relación Longitud/Diámetro de 6/1. La distancia crítica (N) se obtiene por observación: los cráteres son excavados ymedidos sus volúmenes, con los datos obtenidos de la relación de profundidad (Δ=db/N) y el nivel de energía (V/W) se gráfica la curva.

Esta curva idealizada, nos muestra la transición de la zona de pérdida de energía hacia el aire, rango de rotura de volúmenes de roca, hasta la región de la disminución del volumen del cráter. Establecida la curva, tornando los datos apropiados de ella, se diseña la voladura a escala de producción satisfaciendo cualquier demanda, obteniendo también la distancia óptima (do) que da el mayor volumen y fragmentación requeridos. 1.4 CONDICIONES DE APLICACIÓN DEL MÉTODO Para la aplicación del método VCR, fundamentalmente, es necesario tener en consideración las características operacionales del equipo "down the hole" o de similares características, por lo que el yacimiento debe ser de gran buzamiento y potencia. Las condiciones específicas que debe tener el yacimiento para la aplicación del método VCR son: El yacimiento debe ser de regular potencia, de tal modo que el equipo "down the hole", pueda perforar por lo menos dos hileras de taladros por sección y guardar cierta distancia de los contactos, con la roca encajonante, a fin de evitar la dilución al realizar la voladura.   Por ejemplo, dependiendo del tipo de terreno (en cuanto se refiere, a la dureza y condiciones estructurales), diámetro de perforación y tipo de explosivo a usarse; tenemos que para taladros de 6" de diámetro, considerando una malla de perforación de 3,0 x 3,0 metros y una distancia de 1,5 metros, de los contactos, la potencia optima sería a partir de los 6,0 ni, puesto que potencias menores darían lugar a la dilución del mineral.

27

METODO DE EXPLOTACIÓN SUBTERRÁNIA INDUSTRIALES   De forma similar, para taladros de 4" de diámetro, considerando tina malla de perforación de 1,5 x 1,5 m y a una distancia de 1,0 m de los contactos, la potencia óptima sería a partir de los 3,5 metros.   La condición de que el yacimiento debe tener un gran buzamiento», obedece a que en yacimientos verticales se tendrán óptimos resultados al requerirse menor número de niveles de desarrollo. Puesto que, la altura de los tajeos estaría limitada al alcance de la profundidad de perforación del equipo "down the hole", siempre que lo permita estabilidad o competencia de la roca encajonante. Esta condición, permite que se puedan perforar taladros verticales, ya que es sabido que la desviación de perforación es mínima. A medida que el buzamiento disminuye, se presenta una mayor desviación de los taladros de perforación. Además, la disminución del buzamiento, hace que los tajeos sean más cortos, requiriéndose consecuentemente un mayor desarrollo de niveles de perforación.

28

METODO DE EXPLOTACIÓN SUBTERRÁNIA INDUSTRIALES

1.5 DESCRIPCIÓN DEL MÉTODO El “VERTICAL CRATER RETREAT” (VCR) Es un método de minado que se basa en la teoría de los cráters y consiste, en producir el arranque del material mediante cargas esféricas. Estas cargas deben ubicarse en taladros verticales o inclinados a una distancia adecuada de la cara libre. Explotación de gradas de retroceso vertical, Vertical Cráter Retreat (VCR), es un método de explotación que se usa desde hace pocos años. El principio se basa en una singular técnica de voladura, voladura de cráter. Dicho método está patentado en Canadá y es similar al de Cámaras Almacén. Consiste en el arranque del mineral por rebanadas ascendentes mediante el empleo de voladuras en cráter. El mineral fragmentado puede permanecer dentro del hueco creado, al igual que en el método de cámaras almacén, de forma que se evite el hundimiento de los hastíales. Se extrae también desde el fondo de la galería de base a través de un sistema de tolvas. 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. (Figura N° 3). El mineral se excava en subniveles horizontales y las labores de arranque comienzan desde abajo y avanzan en sentido ascendente. Los barrenos que llegan a la excavación, tienen un diámetro de 170 mm. , son paralelos entre sí y se cargan desde la sobreexcavación con cargas concentradas especiales, situadas a una distancia fija por encima del frente horizontal inferior de la galería. La voladura fragmenta el mineral a un tamaño tal, que el mismo puede ser manipulado por cargadores LHD. La Explotación por gradas en retroceso vertical depende en técnicas de carga y voladura que otros métodos de explotación. Es importante que esta fase de la operación sea desarrollada y refinada en la mina para que funcione con seguridad. Una voladura que no rompa la franja completa de mineral puede significar que esa parte del mineral debe ser sacrificado. PRINCIPALES VENTAJAS DEL MÉTODO   

Elimina la preparación de la chimenea y la roza frontal. Mejora la fragmentación. o Reduce la dilución del mineral Puede aplicarse en criaderos que no aguantan el banqueo. Buena recuperación, dilución moderada, buena seguridad, costes unitarios bajos, moderada flexibilidad, buena ventilación y grado de mecanización.

DESVENTAJAS MÁS IMPORTANTES Coste de las labores de preparación, dilución cuando los hastíales son poco competentes y posibles atascos en conos tolva por sobre tamaños. Los yacimientos deben tener una potencia mínima 3m, una inclinación superior a los 50º y contactos claros entre el estéril y el mineral.

29

METODO DE EXPLOTACIÓN SUBTERRÁNIA El método tiene unaINDUSTRIALES semejanza al método “shrinkage” ya que en el minado se realiza con cortes horizontales que empiezan de abajo y avanzan hacia arriba, el mineral roto se acumula en los tajeos para soportarlos y luego se recupera el mineral desde el nivel inferior a través de un sistema de cruceros. Es importante mencionar además algunos aspectos tales como:   

Se utiliza en cuerpos mineralizados que presenten de baja a mediana competencia y en rocas de mediana competencia. Se utiliza la técnica de cargas controladas en que el largo de la carga explosiva es menor a 6 veces el diámetro de perforación. Carga esférica. Este sistema de explotación requiere la construcción de estocadas y puntos de extracción.

La secuencia de construcción es la siguiente:         

Nivel de transporte Arreglo de galerías de producción Corte basal Nivel de perforación Perforación de tiros largos menor a 40 m en caso VCR Los disparos generan cortes de hasta 3m. Costo aproximado de 15 - 45 $/tonelada dependiendo si se rellena o no. Dilución 10%. Recuperación menor a 80%.

PROCEDIMIENTO DE PREPARACIÓN Y MINADO Se desarrolla un nivel superior e inferior a lo largo y ancho de la estructura mineralizada. El nivel superior que posteriormente servirá de nivel de perforación con equipos "down the hole" u otro similar tendrá una altura adecuada para acomodar el equipo. El mineral producto del desarrollo, es cargado en el mismo frente por equipos LHD. El nivel inferior, se perfora también a todo lo largo y ancho del mineral para preparar una cámara inferior de recepción y extracción del mineral disparado. Paralelamente al nivel inferior en la caja piso se desarrolla sobre estéril, una galería lateral de carga y transporte, con dimensiones apropiadas según el equipo a usarse conservando una separación recomendable de 10 a 20 m. Terminada la galería lateral se comunica esta con la cámara de recepción, a través de cruceros para la extracción del mineral, la distancia recomendable entre cruceros es de 15 a 20 m. El trabajo posterior a las labores indicadas, viene a ser la perforación de taladros de nivel a nivel con la máquina "down the hole" con diámetros grandes, La malla de perforación está relacionada con el diámetro de taladro y la potencia de la estructura mineralizada: se procede con la voladura en forma de rebanadas horizontales o "slides” durante el minado.

30

METODO DE EXPLOTACIÓN SUBTERRÁNIA INDUSTRIALES

31

METODO DE EXPLOTACIÓN SUBTERRÁNIA INDUSTRIALES 1.5.4 PROCEDIMIENTO DE TRABAJO Una vez que se determina el rumbo e inclinación de los taladros, se procede a perforar en toda la longitud de la chimenea a desarrollar, esto se repite hasta completar la malla de perforación utilizada. Luego se procede a la voladura. Perforación: Las mallas de perforación utilizan comúnmente diámetros de perforación entre 4” y 6 ½”. Para ejecutar estos taladros largos 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 p.s.i. a 240 p.s.i. Voladura: Comprende la siguiente secuencia de carguío. (Figuras N° 4 y 5).  Medida inicial de los taladros.  Tapar / sellar el fondo de los taladros.  Cebado y carguío de los taladros.  Medida de altura de la carga.  Sellado superior.  Conexión al tren de encendido en el nivel superior.

32

METODO DE EXPLOTACIÓN SUBTERRÁNIA INDUSTRIALES

33

METODO DE EXPLOTACIÓN SUBTERRÁNIA INDUSTRIALES

34

METODO DE EXPLOTACIÓN SUBTERRÁNIA 1.5.4 ANÁLISIS DEINDUSTRIALES LAS VARIABLES DEL MÉTODO VCR Seguridad del método V.C.R. El personal trabaja en todo momento fuera de la chimenea, con las ventajas que ello involucra. No se trabaja en ambiente tóxico, por acumulación de gases producto de la voladura. Longitud del desarrollo con el método V.C.R. La longitud máxima que se puede alcanzar esta dentro de los limites más o menos de 50 metros a 70 metros. Esta longitud estará limitada por la desviación de los taladros, que deben estar en un rango no superior a 1 % de longitud. Sección del desarrollo. Las secciones más utilizadas van desde 2 x 2 metros hasta un diámetro máximo de 5 metros, aunque este límite puede ser mayor. Flexibilidad en cuanto a cambio de rumbo e inclinación. Poca flexibilidad, debido a que solo es posible variar la sección inicial mediante desquinche con taladros largos, pero no el rumbo ni inclinación. INFRAESTRUCTURA: Requiere de una cámara de perforación en el nivel superior, con dimensiones de acuerdo al quipo a utilizar y un nivel de llegada para los taladros. Por otra parte requiere de obreros especializados para el manejo del equipo perforador y operación de voladura. SOSTENIMIENTO CUANDO SE USA EL MÉTODO V.C.R. Se utilizará sostenimiento con este método dependiendo del uso que se le destine a la chimenea. Se deberá sostener, si la chimenea será utilizada para el traslado de personal, debido a que las altas cargas específicas utilizadas dejan las cajas en mal estado con tendencia al planchoneo.

1.5.5 ASPECTOS TEÓRICOS DEL MÉTODO VCR o ANTECEDENTES GENERALES El concepto y desarrollo de las voladuras llamadas pruebas de los craters atribuido a C.W.Livingston (1956), permitió hace unos años iniciar una nueva línea de estudio para el mejor entendimiento del fenómeno de las voladuras y la caracterización de los explosivos. Posteriormente, Bauer (1961), Grant (1964) y Lang (1976) entre otros, ampliaron el campo de aplicación de esta teoría convirtiéndola en una herramienta básica de estudio. Lo que ha permitido el desarrollo de nuevos métodos de explotación de caserones, recuperación de pilares y construcción de chimeneas. El método V.C.R. es la aplicación de los principios de la voladura esférica al arranque de mineral en minería subterránea.

35

METODO DE EXPLOTACIÓN SUBTERRÁNIA INDUSTRIALES El arranque se consigue detonando la parte inferior de los taladros, aprovechando las características de fracturamiento de cargas esféricas y avanzando hacia arriba en etapas sucesivas.

o VOLADURA TIPO CRÁTER Básicamente consiste en una carga esférica detonada en un taladro perforado en un sector donde no existía una segunda cara libre, a una distancia mayor que su radio de influencia. o GEOMETRÍA DE LA CARGA La geometría y el proceso de fracturamiento en una carga esférica son diferentes al de una carga cilíndrica. En una carga esférica, la energía producida por los gases, se transmiten radialmente hacia fuera del centro de la carga en todas direcciones y se mueven de acuerdo a un movimiento uniforme y divergente. Como en la práctica se tiene que utilizar perforaciones cilíndricas, y por lo tanto cargas alargadas, se investigó cual era el efecto de una carga cilíndrica, con respecto al conseguido por otra de igual peso pero esférica, estableciéndose que mientras la relación largo diámetro (L: D) sea menor o igual a 6, el mecanismo de fracturamiento y los resultados son prácticamente los mismos.

Las cargas esféricas han sido utilizadas tradicionalmente en una dirección vertical o inclinada hacia arriba, para formar un cráter hacia una cara libre.

ϕ = DIAMETRO DE PERFORACION L = 6ϕ = LARGO DE LA CARGA V = VOLUMEN DEL CRATER W = PESO DE LA CARGA R = RADIO DEL CRATER

36