Detonadores Electrónicos en Cerro Verde

5/24/2018 Detonadores Electrnicos en Cerro Verde

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Innovacin en Voladura Detonadores ElectrnicosSociedad Minera Cerro Verde

Tema Vinculado: Operacin Minera

Autor: Gualberto Salas TorrellySupervisor Perforacin y Voladura,Operaciones Mina

Empresa: Sociedad Minera Cerro Verde S.A.A.

Direccin: Avda. Alfonso Ugarte 304Telefono: (54) 283363-2261Fax: (54) 283386E-mail: [email protected]


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Indice

Pag.

Introduccin 4

1. Sistema de Iniciacin Electrnica 4

1.1 Detonador Electrnico 4

1.2 Logger (Programador de Retardo) 5

1.3 Blaster (Sistema de Iniciacin de Alta Seguridad) 5

2. Pruebas Realizadas en Cerro Verde 5

3. Actual Proceso de Voladura 9

3.1 Diseo de Mallas de Perforacin y Carguo 9

3.2 Primado y Carguo de Taladros 10

3.3 Tapado de Taladros 11

3.4 Amarre de Disparo 11

4. Logros Obtenidos en Cerro Verde 13

5. Conclusiones 14

6. Recomendaciones 14

Sumario Grfico y Tablas 15


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Introduccin

El avance tecnolgico en los sistemas de iniciacin en voladura, nos permite

trasladarnos desde el sistema convencional (Mecha de Seguridad y Fulminantes),

hasta el moderno y preciso sistema de iniciacin electrnica, mediante el cual,podemos controlar la energa liberada en un disparo, optimizando la fragmentacin y

disminuyendo el dao a las paredes del pit, mediante un control de vibraciones.

El sistema de iniciacin con detonadores electrnicos, fija con claridad los conceptos

de precisin, flexibilidad y principalmente seguridad.

En Sociedad Minera Cerro Verde, entre diciembre del 2003 y febrero del 2004, se

realizaron pruebas utilizando detonadores electrnicos, con la finalidad de evaluar

resultados en: Seguridad, Precisin, Fragmentacin, Vibraciones, y Control de dao a

las paredes de la mina

Para realizar la evaluacin se mantuvieron los mismos parmetros de diseo que se

venan utilizando (burden y espaciamiento), la misma cantidad de explosivo por taladro

y los mismos tiempos en el diseo de salida del disparo.

Los resultados obtenidos de estas pruebas, fueron favorables; ya que se realizaron

mediciones de la fragmentacin del material disparado mediante el programa Split,

dando como resultado que al mejorar la fragmentacin, mejor el proceso de carguo,

y el flujo en chancado primario se incremento.

Con estos resultados, procedimos ampliar la malla de perforacin hasta en un 10 % en

el espaciamiento; reduciendo de esta forma nuestro costo en perforacin y voladura,

obteniendo ahorros hasta de 0.03 $/TM disparada, sin perjudicar el tamao del

fragmento disparado.

Gran parte de la resistencia a los detonadores electrnicos se presenta por su

incremento en el costo del detonador; pero es conveniente relacionarlo con el valor

que entregan; Tan solo con un pequeo incremento de la malla de perforacin, el

incremento queda cubierto.


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1. Sistema de Iniciacin Electrnica

El sistema consiste en:

Grfico 1: Componentes del Sistema Electrnico

1.1. Detonador Electrnico:

Grfico 2: Detonador Electrnico

Este detonador puede ser programable entre 0

a 15,000 milisegundos, con un incremento de 1

milisegundo, dando oportunidad a un amplio

manejo de tiempos de amarre; contando con

una exactitud del retardo programado de +/-

0.1% ms. Esto garantiza no tener Overlap, que

tiene la directa relacin con la probabilidad de

acoplamiento de las ondas de choque

producidas por cargas detonadas

simultneamente.

El detonador electrnico cuenta con un

nmero de identificacin nico de fbrica el

cual permite tener registrado a cada detonador.

Se realiza la comunicacin Bi-direccional entre

el control del equipo y el detonador.


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1.2. Logger (Programador de Retardos):

Grafico 3: Logger

Este dispositivo verifica el estado del

detonador. Lee y describe el ID del detonador en la

memoria.

Asigna tiempos de detonacin.

Chequea automticamente el detonador y el

cable, mediante un tes de continuidad de lnea

Cada Logger tiene una capacidad de registrar

200 detonadores.

Es inherentemente seguro, tiene 5 voltios de

salida.

1.3. Blaster (Sistema de Iniciacin de Alta Seguridad)

Grafico 4: Blaster 1600

Este equipo realiza un Auto

chequeo completo y automtico de

la funcionalidad del sistema yprogramacin del detonador.

Cuenta con una capacidad de

1600 detonadores (control de 8

logger con 200 detonadores por

logger).

nico con una llave de activacin

digital.

nico con cdigos de armado yfuego.

Trabaja con un voltaje de salida de

24 voltios.

2. Pruebas Realizadas en Cerro Verde

Para evaluar a los detonadores electrnicos, se realizaron algunas pruebas entre

Diciembre del 2003 y Enero del 2004, con disparos tanto en mineral como en

desmonte de acuerdo al plan de minado, considerando un total de ocho disparos


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utilizando mil detonadores electrnicos, entre los cuales cuatro disparos fueron de

control y cuatro de produccin.

Los objetivos estuvieron orientados a verificar y evaluar los resultados en:

Seguridad, Fragmentacin, Vibracin y control de dao a las paredes de la mina ytodo esto con el fin de lograr beneficios econmicos a corto plazo.

En el grfico 5, se pueden observar todos los disparos de prueba que se

realizaron. Para realizar la evaluacin se mantuvieron los mismos parmetros de

diseo que se venan utilizando (burden y espaciamiento), la misma cantidad de

explosivo por taladro y los mismos tiempos en el diseo de salida de disparo.

Grafico 5: Disparos de Prueba

2618-172

2618-174

2573-27

2723-166

2618-175

2603-150

2618-169

2603-147

El primer disparo realizado con detonadores electrnicos fue el disparo 169 del

nivel 2618, el cual se disparo con los mismos parmetros de diseo del disparo

150 que tubo las mismas caractersticas geolgicas: Tipo de Roca, estructura,

dureza y mineralizacin, para posteriormente realizar su comparacin.

Los resultados comparativos entre ambos disparos se pueden observa en los

siguientes grficos:


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Grfico 6: Variacin de Fragmentacin Det. no Elctricos- Det. Electrnicos

Variacin en Fragmentacin

0.8

3.7

12.6

31.2

0.7

3.1

7.9

21.4

0.0

5.0

10.0

15.0

20.0

25.0

30.0

35.0

P20 P50 P80 Top Size

Pulgadas

Pry. sin Det. Elect. Pry. con Det. Elect.

Grfico 7: Variacin de Flujo de Chancado Det. No Elctricos Det. Electrnicos

Grfico 8: Variacin de Cotas de Palas Det. No Elctricos Det. Electrnicos

Del anlisis de los resultados se concluye que:

En los resultados de fragmentacin indicamos que el factor P80, tuvo una

disminucin del orden de 30% aproximadamente, logrndose un ligero

incremento del Flujo de Chancado, y el piso de Pala se mantuvo en su nivel.

Como los resultados fueron alentadores en las primeras pruebas se decidieron

ampliar las mallas de perforacin como se muestran en el cuadro 2:


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Tabla 1: Ampliacin de Mallas de Perforacin

Nro de Proyecto Diseo Tradicional Diseo con Electrnicos Aumento

CV2603-150 7 Triangular 7.5 Triangular 7 %

CV2573-27 8 Triangular 8.8 Triangular 10 %

CV2723-166 8.5 Triangular 9.5 Triangular 12 %

Los resultados de los proyectos fueron comparados con proyectos disparados

con diseos tradicionales de la misma zona, cuyos resultados se muestran en

los grficos:

Grfico 9: Variacin de Fragmentacin en Mallas Ampliadas con Det.

Electrnico, zona mineral

Variacin en Fragmentacin en Disparo 2573 - 27

1.064

3.536

9.005

27.56

0.866

3.438

7.232

22.29

0

5

10

15

20

25

30


Pulgadas

Sin Det. Electrnicos Con Det. Electrnicos

Grfico 10: Variacin de Fragmentacin en Mallas Ampliadas con Det.

Electrnico

Variacin en Fragmentacin en Disparo 2603 - 150

0.8

3.7

12.6

31.2

0.63.0

10.9

38.5

0

5

10

15

20

25

30

35

40

45


P

ulgadas

Sin Det. Electrnicos Con Det. Electrnicos

De acuerdo a los resultados obtenidos en las pruebas es que se recomienda

utilizar los detonadores electrnicos como detonador principal en los disparos

primarios en Cerro Verde.


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3. Actual Proceso de Voladura

Actualmente se viene utilizando los detonadores electrnicos como accesorio de

detonacin principal, siempre acompaado de un Back up o detonador no

electrnico, el cual es utilizado si el detonador electrnico registra algn problema.El proceso de carguo de explosivos en los taladros se detalla a continuacin:

3.1. Diseo de Mallas de Perforacin y Carguo

Debido a los beneficios que brindan los detonadores electrnicos, se ampliaron

las mallas de perforacin de la siguiente manera:

Tabla 2: Mallas actuales de Perforacin

Tipo de Material Malla Anterior Malla Actual

Zona de Mineral 6.5 Triangular 7 Triangular

Zona de Desmonte 8.5 Triangular 9.5 Triangular

Zona de Mineral Baja Ley 8 Triangular 8.5 Triangular

Para generar los diseos de malla de perforacin se viene utilizando el

software MineSight 3D, el cual nos ayuda a determinar por medio del modelo a

corto plazo las zonas de mineral y desmonte, dureza de roca, litologa y

alteraciones presentes en la zona a perforar.

Mediante la velocidad de penetracin obtenida por la perforadoras se logra

clasificar el material en zona dura, media y suave lo cual nos ayuda a

determinar el tipo de explosivo que debemos utilizar.

Los diseos de carguo que se mantienen son los siguientes:

Grfico 11: Diseos de Carguo Actuales

Zona Suave Zona Dura Zona Media

6 m. Taco

2 m. Aire

8.5 m. Anfo

7.5 y 6.5 m.

Taco

11 y 11.5 m.H-Anfo 37

5 m. Taco

2 m. Aire

5.5 m. Anfo

4 m.H-Anfo 37


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De acuerdo al tipo de material se ajusta el diseo de carguo, considerando

clculos basados en predicciones consideradas por el software QED, luego los

diagramas se entregan al personal de campo.

3.2. Primado y Carguo de Taladros

Grfico 12: Primado de Taladros

Antes de realizar el carguo de taladros se

procede a medir los taladros para igualar o

soplar la altura de taladro requerida para

proceder al carguo.

Para el primado de taladros se utiliza dos

lneas descendentes, el detonador

electrnico y su respectivo back up

conformado por un detonador no

electrnico (NONEL Nro. 15).

De cebo actualmente se viene utilizando un

Booster de 1 libra.

Para el primado de taladros con

detonadores electrnicos se recomend

sujetar el detonador electrnico con el

booster de 1 libra (cebo), mediante cinta

aislante, la cual permite asegurar de mejor

forma al detonador.

Grfico 13: Accesorio de Primado

El carguo de explosivos se realiza

mediante camiones fbrica, para

cumplir con el proceso de voladura laPlanta de Cerro Verde con camiones

fabrica.

El proceso de carguo se realiza con

una persona que controla los metros

cargados del explosivo, que luego es

correlacionado con los kilogramos

reportados por el camin. Estos datos luego son considerados en el reporte de

consumo de explosivos


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3.3. Tapado de Taladros

Grfico 14: Tapado de Taladros

Tapado de taladros se realiza con el ripio

obtenido durante la perforacin. Este procesose realiza de forma manual.

Este proceso debe ser realizado con mucho

cuidado, para evitar que la accin de este,

dae las lneas descendentes de los

detonadores y se obtenga de esta forma un tiro

quedado, lo cual perjudicara los procesos

siguientes.

Para evitar estos problemas se utiliza un

accesorio en el collar del taladro, el cual no

permite el pase de piedras

sobredimensionadas dentro del taladro,

evitando daar las lneas descendentes.

Grfico 15: Accesorio de Proteccin

La altura del Taco, ayuda al confinamiento

del explosivo, el cual favorece la

fragmentacin del material en la zona del

taco.

Tambin es utilizado en algunos taladros de

la zona media del disparo el taponex, como

accesorio que ayuda a generar cmaras de

aire en la parte superior del taladro, entre la

zona del explosivo y el taco

3.4. Amarre del Disparo

Este proceso se disea a partir del software ShotPlus:

Trabaja directamente con los detonadores electrnicos, el cual permite dar

simulaciones de salida, considerando parmetros de tipo de material.

Los amarres diseados son descargados directamente al logger

Permite analizar los tiempos de amarre


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Grfico 16: Transferencia de Diseo

Luego de conseguir los datos del computador se lleva esta informacin al

terreno y se procede a conectar cada detonador al Logger el cual, le indica al

detonador el tiempo de salida de acuerdo al diseo previamente indicado y a

su ves reconoce el estado de este, indicando si la lnea descendente tiene

problemas o existe alguna fuga de corriente (comunicacin bi-direccional).

Luego de haber conectado todos los taladros al Logger y estos debidamente

chequeados se conecta cada Logger al Blaster el cual realiza la programacindel proyecto a disparar.

Grfico 17: Conexin Detonador, Logger y Blaster


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4. Logros Obtenidos en Cerro Verde

Durante el ao 2004 se realizaron los siguientes disparos con detonadores

electrnicos con los siguientes resultados:

Por el incremento de mallas de perforacin se logro un ahorro de $ 180,791cmo se muestra en tabla siguiente:

Tabla 3: Ahorro por Detonadores Electrnicos

Mes # Disparo Detonador es

Incrementoen Malla

Ahorros Back up

Enero 5 693 21.4% $ 17,758Febrero 0 0 $ -Marzo 9 681 11.0% $ 2,105Abril 21 1,670 19.9% $ 30,748

Mayo15 1,784 17.2% $ 20,398 5

Junio 24 2,156 15.7% $ 21,840Julio 15 2,179 10.7% $ (751) 3Agosto 28 2,599 11.3% $ 10,802 1Setiembre 35 3,078 11.4% $ 20,510 2Octubre 25 2,191 12.8% $ 26,189 1Noviembre 28 2,228 11.7% $ 15,480 1Diciembre 27 2,048 11.1% $ 15,713 1Total 232 21,307 13.3% $ 180,791 14

Se mantiene un tamao de Fragmento de P80 de 8.00 pulgadas en promedio

del ao 2004, en mineral el cual no afecta a los procesos siguientes de lavoladura.

Grfico 18: Fragmentacin en Mineral 2004


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Variacin Granulomtrica (P80) en Mineral - 2004

8.47

8.559.05

6.61

7.63

6.61

8.17

9.21

8.17

7.33

8.93

7.31

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

12

ENERO FEBRERO M ARZO ABRIL M AYO JUNIO JULIO AGOSTO SETIEM BRE OCTUBRE NOVIEM BRE DICIEM BRE

Meses

Size

in.

P80

Gracias a las mejoras continuas dadas se pudo mantener el costo en voladura

durante los ltimos aos sin verse afecto a la alza en los precios de Nitrato y

Emulsin en el mercado mundial

5. Conclusiones

Siendo la voladura la primera etapa del procesote conmicin de la roca, suobjetivo primordial es lograr una buena fragmentacin; pero no, buscando el

costo por tonelada mas barato, sino el mas econmico; es decir que cumpla

con mejorar el proceso global: Facilidad de carguo, mejoramiento en el flujo de

chancado y en el cumplimiento de produccin planeado.

Siendo los tiempos de detonacin precisos y cortos, esto nos conduce a que la

colisin de las ondas den por resuelto una mejor fragmentacin, y para utilizar

la energa eficientemente, pudimos incrementar las mallas de perforacin, sin

afectar el costo unitario de la voladura.


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Se tiene flexibilidad ilimitada de tiempos para disear complejas voladuras, as

podemos utilizar tiempos cortos entre taladros y tiempos largos entre filas,

logrando tambin evitar dao a las paredes.

El detonador electrnico nos entrega una informacin bi-direccional dentro deltaladro, una vez terminado el proceso de carguo y tapado; lo cual nos permite

conocer si hay un detonador que presente algn inconveniente y que no pueda

detonar, teniendo la oportunidad de utilizar un back up u lograr que no se

presente ningn tiro quedado. El logger es incapaz de iniciar los detonadores.

Los detonadores puedes ser iniciados solamente por un cdigo digital nico

enviado por el blaster. Esta es la comunicacin di-direccional, para confirmar

directamente la programacin del detonador y la funcionalidad del sistema.

6. Recomendaciones

Por los resultados obtenidos, se recomienda continuar utilizando los

detonadores electrnicos.

Es conveniente que los taladros de cresta, o en parte superior al disparo, se

tenga un mayor cuidado en el tapado de los taladros, por que son susceptibles

de desprendimiento de rocas que pueden causar daos al detonador

electrnico.


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Sumario Grfico y Tablas

Grfico Titulo del Grfico Pag.

Grfico 1 Componentes del Sistema Electrnico 4

Grfico 2 Detonador Electrnico 4

Grfico 3 Logger 5

Grfico 4 Blaster 5

Grfico 5 Disparos de Prueba 5

Grfico 6 Variacin de Fragmentacin Det. No Elctrico Det.Electrnico

7

Grfico 7 Variacin de Flujo de Chancado Det. No Elctrico Det.Electrnico

7

Grfico 8 Variacin de Cotas de Pala Det. No Elctrico Det.Electrnico

7

Grfico 9 Variacin de Fragmentacin en Mallas Ampliadas con Det. Electrnico, zona de Mineral

8

Grfico 10 Variacin de Fragmentacin en Mallas Ampliadas con Det. Electrnico

8

Grfico 11 Diseo de Carguos Actuales 9

Grfico 12 Primado de Taladros 10

Grfico 13 Accesorios de Primado 10

Grfico 14 Tapado de Taladros 11

Grfico 15 Accesorio de Proteccin 11

Grfico 16 Transferencia de Diseo 12

Grfico 17 Conexin Detonadores, Logger y Blaster 12

Grfico 18 Fragmentacin Mineral 2004 13

Tabla 1 Ampliacin de Mallas de Perforacin 8

Tabla 2 Mallas Actuales de Perforacin 9

Tabla 3 Ahorro por Detonadores Electrnicos 13

Detonadores Electrónicos en Cerro Verde

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