material de estudio minería

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INTERCADECONSULTANCY & TRAINING

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TALLERANALISIS Y CONTROL

DE VIBRACIONES EN VOLADURA

Ph.D. Carlos Agreda TurriateConsultor Intercade

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Ph.D. Carlos Agreda Turriate - [email protected] - Consultor Intercade

TALLER APLICATIVO A LA MINERIA

Introducción

Para finalizar estecurso, se resuelven,analizan y discutenlos siguientes caso-estudios aplicados ala minería.

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En una operación minera trabajada con el método deopen pit, los departamentos de geomecánica yperforación y voladura cuentan con la siguienteinformación:

� Tipo de roca: pórfido cuprífero� Resistencia tensional (St): 6.7 Mpa� Velocidad de la onda P (PWV): 3829 m/s� Modulo de Young (E): 32.1 Gpa

Se pide lo siguiente:i. Calcular la velocidad pico de partícula (PPV).ii. Discutir los resultados.

CASO-ESTUDIO 1

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Para solucionar el presente caso-estudio, se debeaplicar el siguiente modelo matemático:

Reemplazando valores en (1), se tiene lo siguiente:

( ) ( )1→=E

PStPPV WV

( )Gpa

smMpaPPV

2.31

/829,37.6=

i. Calcular la velocidad pico de partícula (PPV)

ALGORITMO DE SOLUCION

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Luego haciendo las conversiones necesarias yejecutando las operaciones básicas, se tiene losiguiente:

PPV = 823 mm/s

ii. Discutir los resultadosComo se puede apreciar a través de la solución delpresente caso-estudio, el cálculo de la PPV se efectúaen función de lo que sigue:

� Resistencia tensional del macizo rocoso (St)� Velocidad de la onda P� Modulo de Young (E)

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En una operación minera trabajada con el método deopen pit, los ingenieros que trabajan en eldepartamento de perforación y voladura hanprocedido a monitorear las vibraciones inducidas porla voladura de rocas.

La información de campo es la siguiente:

Dirección Velocidad de la onda (in/sec)

Horizontal (PWV) 1.114Transversal (SWV) 0.127

Vertical (VWV) 0.041

CASO-ESTUDIO 2

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Distancia del área del disparo al punto de monitoreo:

150′.

Se pide lo siguiente:

i. Calcular la velocidad pico de partícula (PPV).

ii. Discutir los resultados, especialmente tomando en

cuenta las normativas internacionales.

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Para calcular la velocidad pico de partícula, en estecaso se usa el siguiente modelo matemático:

( ) ( ) ( ) ( )1222 →++= WVWVWV VSPPPV


sec/13.1

13.1

sec/041.0sec/127.0sec/114.1

inchesPPV

PPV

inininPPV

=∴=

++=


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ii. Discutir los resultados

Analizando el resultado obtenido, se puede afirmar

que el valor de la PPV obtenida es 1.13 inches/sec.

Por tanto, se puede enfatizar que dicho valor cumple

con la normativa internacional de la USBM calculada

por el Dr. Siskind, que es 2 inches/sec.

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Los disparos primarios de una cantera son cargados

con 200 kg de explosivo por retardo.

Por otro lado, los ingenieros que trabajan en el

departamento mina quieren saber si la ubicación de la

chancadora primaria a una distancia de 360 metros

cumpliría con las regulaciones de seguridad

establecidas internacionalmente.

CASO-ESTUDIO 3

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Tomando como base una normativa internacional queestablece lo que sigue:

( )15.27 →=w

d

Reemplazando valores en (1)

4.25200

3602/1

===W

dSD


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Luego se puede apreciar que con los datos de campodisponibles en la mina no se cumpliría con lanormativa correspondiente.

Entonces se preguntaría: ¿Qué peso de cargaexplosiva por retardo podría hacer que la ubicaciónde la chancadora cumpla con la normativainternacional correspondiente?

Para dar solución a la segunda pregunta, se procedede la siguiente manera:

( )12

→

=SD

dW

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Reemplazando valores en (1)

retardokgW

kgW

/171

1715.27

3602

=∴

=

=

Por lo tanto, como se puede apreciar de los cálculoscon un peso de carga explosiva de 171 kg/retardo, secumplirá con la normativa internacionalcorrespondiente.

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En algunos trabajos de investigación geofísicos se ha

demostrado que algunos daños al macizo rocoso ocurren

para valores de deformaciones inducidas (ε) de ε > 0.1

mm/s.

Por lo tanto, al conocer la velocidad de propagación de la

onda P se puede calcular la velocidad de partícula crítica

que se asocia a un cierto nivel de daño potencial.

CASO-ESTUDIO 4

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Se pide lo siguiente:

i. Con ciertos datos y cálculos, mostrar este criterio de

daño

ii. Discutir los resultados, especialmente tomando en

cuenta las normativas internacionales.

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Datos

� PPV = 70 mm/s� PWV = 4500 m/s

Aplicando la siguiente fórmula:

( )1→=WVP

PPVε



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smm

sm

smm

/015.0

/4500

/70

=∴

=

ε

ε

Para ε = 0.03 mm/sec (agrietamientos)

Para ε ≥ 0.1 mm/sec (daño inminente)

Los investigadores han demostrado que con este valorde ε = 0.015 mm/s se producirían grietas imperceptibles.

También se ha demostrado lo siguiente:

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Para = 0.03 (agrietamientos)

Área trituradaTaladro

ε

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Para εεεε ≥ 0.1 mm/sec (daño inminente)

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Tractor de oruga 860Operador

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Tractor de oruga 860 Operadoraccidentado

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Entonces, usando el concepto de daño de ladeformación inducida, se puede determinar loslímites de daños ocasionados al macizo rocosocorrespondiente.

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En una operación minera trabajada con el método deopen pit, usando una distancia escalada y aplicandoalguno de los criterios de daño postulados por losdiferentes investigadores.

Se pide lo siguiente:i. Determinar si la ubicación del taller de

mantenimiento sería segura a 1500′ del área de los

disparos primarios.ii. Discutir los resultados.

CASO-ESTUDIO 5

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De acuerdo al enunciado del problema, se tiene losiguiente:

La ecuación (1) puede ser escrita de la siguientemanera:

Luego

( )1502/1

→=W

D

( )22/1

→= SDW

D

( )( ) ( )32/1 →= WSDD


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Entonces

( )42

→

=SD

DW

• D: distancia del área de disparo hasta la ubicación deltaller de mantenimiento (pies)

• SD: distancia escalada (ft/lb½) = 50

• W: peso de la carga explosiva/retardo

Luego, reemplazando valores en (1), se tiene losiguiente:

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retardolbW

SD

DW

/900

50

150022

=∴

=

=


De acuerdo a los resultados obtenidos, se puede

apreciar que detonando 900 lb/retardo de carga

explosiva/taladro, se estaría cumpliendo con una de

las normas internacionales y, por lo tanto, la distancia

del taller de mantenimiento sería la adecuada.

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900 lb/retardo

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BIBLIOGRAFIA

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