Tacos en Tronadura

7/25/2019 Tacos en Tronadura

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NUEVAS TCNICAS PARA ELCONFINAMIENTO DEL EXPLOSIVO EN

MINAS A TAJO ABIERTO

Autor(es): Yuri Senz, ngel Castaeda,Arturo Cancec

Minera Yanacocha S.R.L. COVIACIConsultores

Resumen

El presente trabajo tiene por finalidaddemostrar la efectividad del uso delmaterial triturado producto de la perforacin(cutting o detritus de perforacin) comoelemento de confinamiento de energa(taco) para el control de una voladura a tajoabierto, siempre y cuando se use unanueva tcnica en el carguo del explosivo.Esto se aplica tanto para taladros secoscomo los que presentan agua en suinterior.

Hasta inicios del ao 2015 en MineraYanacocha se mantena el diseotradicional en una columna explosiva de untaladro de produccin, el cual contemplabala utilizacin de una carga explosiva corridacon detonacin electrnica o pirotcnica.Cabe resaltar que todos los taladros erantapados con material zarandeado tipostemming de 2 pulgadas de dimetro comopromedio. El objetivo de aplicar estatcnica fue reemplazar el uso del materialtipo stemming por el cutting sin aumentar elriesgo de tener flyrock, manteniendo y/omejorando los resultados de fragmentaciny obteniendo importantes resultados deahorro en su aplicacin.

Para lograr el correcto confinamiento deenerga en un taladro utilizando cutting seutiliza el principio de colisin de energadentro del mismo, la cual ademsconsidera la utilizacin de una cmara deaire o de agua intermedia cumpliendo lafuncin de crear un rea de acumulacinde gases que genere micro fracturas ymantenga la energa en la zona central deltaladro para obtener una buenafragmentacin sin tener una columnacompleta de explosivo. Esto ltimo seresume en una disminucin de costo portonelada volada.

INTRODUCCIN

En la actualidad el mercado mundial hadesarrollado una gran cantidad detecnologas en el tema de perforacin yvoladura, con la finalidad de lograr losmejores estndares en fragmentacin de laroca y cumplir con las exigencias de lasreas de planta, al ptimo costo y sinsacrificio de seguridad.

Los diferentes mtodos son innovadores eincluyen: a) tipos de explosivos, b)

sistemas de carguo, c) secuencias deretardos, etc.; y poseen algo en comn: sebusca tener un mayor confinamiento yaprovechamiento de la energa delexplosivo en el taladro y para ello larecomendacin es el uso de gravilla.

El uso de gravilla ms recomendado es deun material anguloso con tamaos quepromedian desde los a casi 2 y paralograr este objetivo se debe encontrar unlugar dentro de la mina con caractersticas

para ser zarandeado (caso Yanacocha), oincluso en otras unidades se tiene unachancadora para lograr estos objetivos.

Esto es un costo que est en el rango deUS$ 20-40 /m3 para material chancado yde US$7-11/m3 para material zarandeado,porque en cada taladro de 10 5/8se puedetener de 1 m3 a 1.5 m3; pero sin contar eluso del cargador o transporte que implicaun aumento de costo del proceso.Adems, hay una prdida importante deeste material al ser manipulado conequipos como el minicargador, ya que nose puede ajustar la cantidad exacta dematerial a dejar para tapar los taladros,caso contrario, se tiene la alternativa deaccesorios para el cucharn especiales ocamiones gravilleros, con el costo asociadode los mismos.

La actividad minera buscapermanentemente la mejora continua, locual actualmente es imperativo con losactuales menores precios de los metales eincremento de costos operativos. Por elloYanacocha busc la oportunidad de

eliminar o reducir el uso de gravilla pero sinafectar la fragmentacin o tener que


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aumentar la distancia de evacuacin parapersonas y equipos.

El presente trabajo trata de este tema ycomo se desarroll para obtener losresultados que se solicitaban. Tambinmuestra los resultados obtenidos desdemediados de febrero 2015, donde seempezaron con las pruebas, hastacomienzos de marzo, donde se realizaronen forma masiva. El actual informe serealiz a comienzos de abril por lo que losresultados que se presentan son hastafines de marzo del 2015.

OBJETIVOS

El presente trabajo tiene como misin laeliminacin del uso del materialzarandeado con la finalidad de conseguir:a) Evitar eyecciones.b) Mantener al menos la mismafragmentacin y,c) Menor consumo de explosivos.

DESARROLLO Y RECOLECCIN DEDATOS

Para el desarrollo del objetivo se busc larealizacin de un cambio en el diseo decarga, basndose en la informacinobtenida de diferentes unidades mineras.Se mantuvo la secuencia de retardo con elfin de mantener los estndares defragmentacin y el control de vibracionespara la estabilidad de paredes.

Para ello se aplic el uso de la colisin deenerga (el uso de dos primas-boosters unoabajo y otro arriba de la columna de

explosivo) con la finalidad de evitar quetodo el empuje de la energa vaya haciaarriba venciendo la resistencia del taco ycausando eyecciones.

Este concepto de colisin de energa hasido muy utilizado en gran cantidad deminas con la finalidad de obtener mejoresresultados en la fragmentacin, pero lametodologa aplicada tiene variacionessignificativas.

Se debe observar que el historial

recomendando de consultoras para irmejorando en la fragmentacin vara desde

la carga tradicional hasta disponer de 3iniciadores con material de gravilla como

taco y el empleo de retenedores de energaque en general permiten lograr unconfinamiento adicional del explosivo en 40centmetros. Estos diferentes diseosdependen de la calidad de la roca y es asque en rocas muy competentes (masivas yde resistencia a la compresin del orden de200 Mpa) y que requieren fragmentacinms fina para el proceso de Mine to Millrequieren todo lo expuesto.

Figura 1: Diagramas de Carguo (ref. 3)

Como observan en la figura 1 cuando eliniciador est en el fondo del pozo laenerga va subiendo hacia arriba y empujael taco (confinamiento) hasta que este esexpedido en forma de eyeccin (flyrock);esto significa que el tiempo que se tiene deconfinamiento es el tiempo en donde laenerga del explosivo est trabajando en eltaladro con mayor potencia. Por ello laimportancia de un buen confinamiento.

En el mtodo propuesto, al usar dosiniciadores se logra que la energa del

iniciador superior empuje la energa deltaladro a la parte inferior y se encuentrecon el empuje de la parte inferior al medio


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del taladro encontrndose en ese sector(logrando mejor traspaso de la energa a la

roca es ese lugar) y despus subiendo,esto demora el tiempo en que la energadespida hacia arriba el confinamiento queproduce el taco y te permite tener un tacode menor calidad: llmese detritus en vezde gravilla.

Se puede observar en la figura 2 que si losiniciadores no son equidistantes y no seconsigue detonacin simultnea se puedeproducir iniciacin por simpata (segn lalongitud de la cmara intermedia) o eldesconfinamiento de la carga detonada

posterior por las microfracturas que segeneraran producto de la detonacin de lacarga previa. Todo ello es de granimportancia para obtener los mejoresresultados de la colisin de energa.

Figura 2: Iniciacin Simultnea (ref. 3)

Hay que tomar en cuenta que si usa estemtodo y adems gravilla, los resultadosson mejores pero los costos aumentan yesto es algo que cada unidad mineradeber evaluar.Considerado este punto inicial debemos

pasar al tema siguiente que es como lograr

que la energa se mantenga ms tiempodentro del taladro.

Para ello se recomienda el uso de lascmaras de aire/agua porque el uso de lascmaras, cumple dos funciones, siendo laprincipal, la de lograr un rea deacumulacin de gases que generemicrofracturas y mantenga la energa en lazona central del pozo para lograr unabuena fragmentacin, sin tener unacolumna completa de explosivo con elconsiguiente ahorro del costo.

Como parte de este planteamiento, se debe

considerar que la cmara de aire debe deser de una longitud tal que no diluyademasiado la presin de los gases delexplosivo dentro taladro.

Figura 3: Variacin de presin delexplosivo por el aumento de la cmarade aire (ref.6).

Variacin presin explosin por aumento cmara de aire

0

10

20

30

40

50

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

Camara aire (m)

Presin

(kBar)

Al aumentar la longitud de la cmara deaire, se observa un brusco descenso en lapresin de los gases, por ello es laaplicacin de las cmaras de aire en laslneas de amortiguamiento, prximas a lasparedes, donde se requiere disminuir lapresin de los gases para no daar la roca.

Logrando ello pasamos al siguiente tipo dediseo de carga, que es el uso de unacmara de aire en el sector donde seencuentran las energas de los dosiniciadores.

Lo expuesto en cmara de aire es vlidotambin con mayor razn en las cmarasde agua, donde la energa del explosivo esmejor conducida, lo cual se nota cuando setiene voladura de contorno o pre-corte enpresencia de taladros con agua, ah se

requiere menos energa de explosivo paraobtener la misma grieta buscada.


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Figura 4: Ejemplo de la colisin deenerga con cmara de aire/agua (ref. 3)

El tamao de la cmara de aire/agua es degran importancia para lograr los resultadosque queremos y que la energa generadano sea amortiguada, diluyndose yafectando la calidad de la fragmentacin.

La figura 4 muestra que al tener unacmara de aire en longitud adecuada: elrea bajo la curva que representa laenerga es mayor en la zona con cmara,

ya que se generan pulsos de energa porcolisin de ondas por mayor tiempo.

Hecho todo ello vemos que nuestro nuevodiseo posee si bien la eliminacin de lagravilla por un lado, el aumento de costospor otra parte, debido a que se requieredos iniciadores: 2 boosters, 2 pirotcnicos,2 detonadores electrnicos (si es que seusan para que se aproveche la colisin deenergas), adems se debe agregar elcosto de la bolsa de aire, taponex, etc.segn sea la aplicacin. Lo cual diluye el

ahorro, pero en el balance total, siempre seconsigue un beneficio.

Lo siguiente fue la bsqueda deoportunidades en la metodologa que parti

con el uso de explosivo gasificable, el cualagrega valor al ahorro considerando loskilogramos de explosivo que se evitautilizar debido al aumento del volumen delmismo como consecuencia de la reaccinqumica. Adems se aplic un sistema paratener que usar slo un pirotcnico y unelectrnico en toda la columna explosiva.Posteriormente se implement la cmarade 0.5 m en el fondo del taladro paraahorrar ms en explosivo.

Con ello se lograron los ahorros mostrados

en la figura 5.

Figura 5: Ahorro de costos con nuevodiseo (ref. 4)

Stemming 3.06$

Carga Explosiva 272.94$

Accesorios 33.56$

Costo de taladro 309.55$

Costo Diseo de carga tradicional

Stemming

Carga Explosiva

Booster

Detonador

Pirotcnico

Detonador

electrnico

Stemming 3.06$

Carga Explosiva 233.95$

Accesorios 37.70$

Costo de taladro 274.71$

Costo Nuevo Diseo de carga

Detritus

Carga Explosiva

Booster

Detonador

electrnico

Carga Explosiva

AIRE

Cordon

Detonante

Booster

Detonador

Pirotcnico

Ahorro Total por

taladro34.84$

Las pruebas realizadas en terreno tuvieronbuenos resultados como se puede observaren las figuras 6 y siguientes. Las pruebasmostradas en su mayora fueron cargadasdurante la noche con mucho controloperacional en terreno. Posterior a ello elpersonal de EXSA encargado del carguorealiz las operaciones con mucha

destreza y habilidad en terreno por lo que


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los resultados logrados fueron en muchascircunstancias mejores a lo esperado.

De todas maneras se requiere de unaprendizaje en la utilizacin del diseo, queal ser innovador implica un cambio en lasprcticas habituales de ejecucin, y,cualquier desvo de este, puede traerproblemas de seguridad y obviamentetambin malos resultados enfragmentacin. Para ello, se requiri de unacapacitacin con todas las cuadrillas detrabajo del nuevo mtodo de carguo deexplosivos.

Esta implementacin requiri la realizacinde 4 pruebas, como se describe acontinuacin:

Diseo de carga tradicional

El diseo para carguo de taladrostradicional comprenda la utilizacin de unacarga corrida en el fondo del mismo,utilizando para ello 01 booster y 01detonador electrnico y pirotcnico,adems del uso de material zarandeadotipo stemming.

Figura 6: Diagrama de cargaconvencional

Prueba N01

Esta prueba consisti en comprobar el usode la colisin de energa en el taladro,mediante el uso de dos detonadoreselectrnicos y pirotcnicos.

Figura 7: Diagrama de carga pruebaN01

Figura 8: Voladura prueba N01

Los resultados de fragmentacin sonmostrados en la figura 6 y siguientes,pudiendo notarse en la parte superior delmaterial roto, buena fragmentacin a pesarque la colisin de energa busca comoefecto primordial mejorar la fragmentacina lo largo del taladro, sin embargo laenerga transmitida a la parte superior de laroca es superior a la normal por lo que

tambin genera buena fragmentacin en laparte superior. Esta tcnica tiene la ventajade incluso poder lograr una gran reduccin


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del taco sin tener una gran eyeccin ylograr de esta forma una mejor distribucin

de la energa dentro del taladro.

Se busc la unin de los iniciadoresmediante un accesorio que permite losmismos resultados, esto con la finalidad debuscar el ahorro de un detonadorelectrnico, a pesar que ya se tiene elahorro de la eliminacin de la gravilla y lamejora en el nivel de finos, ya que existeuna colisin de energa en el centro deltaladro.

Figura 9: Fragmentacin prueba N01

Se tuvo una eyeccin mayor en las zonasde la cara libre y en la parte posterior deldisparo, habiendo sido cargados de formanormal, por lo que la prueba demostr quela gravilla puede ser reemplazada por lacolisin de energa.

Prueba N02

Esta prueba consisti reafirmar el uso de lacolisin de energa en el taladro, esta vezutilizando solo 01 detonador electrnico ypirotcnico, adems de cordn detonante.



Tambin la prueba 2 fue cargada en elturno de noche, debido a la presencia detormentas electricas durante el da, que porseguridad impiden el trabajo con explosivosy a la intemperie.

En este caso se empleo explosivogasificado con el objeto de tener menordensidad del producto y como consiguientedisminucin del factor de carga.


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Se comprob que la colisin de energareemplaza a la gravilla manteniendo elmismo taco. La siguiente prueba fue seguircon este lineamiento pero buscando elahorro de accesorios de voladura.Se tuvieron problemas de reperforacin yde taladros cortos lo cual se presenta enlas lneas de perforacin prximas a lazona volada o cuando hay corte de lasmallas de perforacin para volar. Lostaladros cortos se volaron con una solacarga lo cual provoc mayor eyeccin enesas zonas.Se us de nuevo la bolsa de aire porpresencia de taladros secos y porproblemas de volteo de los Taponex dentrodel taladro.

Prueba N03

Esta prueba consisti utilizar el principio decolisin de energa en el taladro, pero estavez sin la utilizacin de un detonadorpirotcnico como backup.

Figura 13 : Diagrama de carga pruebaN03



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Obsrvese que se obtuvo un altoesponjamiento que se traduce en mayorrendimiento del equipo de carguo.

Se mantuvo el mismo diseo utilizado en laprueba 2 con similares resultados, y seprob una carga controlada para elprocedimiento con detritus en vez degravilla los cuales en el tema de eyeccin uesponjamiento dieron buenos resultados.Se deber comprobar despus con lalimpieza de las paredes y si se logran losresultados normales.

Algunos taladros presentan eyeccin msque otros por lo que se puede deber a unmal carguo o que el Taponex no formbien la cmara intermedia. Se debe mejorarel control operacional.

Los resultados de la fragmentacin fueronmedidos mediante fotografasrepresentativas y calculadas con softwarede fragmentacin por el proveedor deexplosivos, las cuales deben ser

corroboradas en los resultados con la tasade excavacin de las palas.

Prueba N04

Esta prueba estuvo direccionada acorroborar el uso del nuevo diseo decarga en un tipo de roca con mayorresistencia a la compresin (mayor dureza).




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La fragmentacin fue buena a excepcin deun sector de roca compacta, que eravolado con carga puntual.

Se tuvo eyecciones del taladro confinadoque sali antes de la voladura por efectosde no haber replicado el detonadorelectrnico, y otros en el borde propio delos bordes.

La cmara de aire en la parte inferior deltaladro sirvi para ahorrar mas explosivo.

Los resultados indican que este tipo decarga evita la eyeccin a pesar de usar

slo detritus.

DISCUSIN DE RESULTADOS

En general, los resultados fueron muysatisfactorios por lo que se empez su usoa gran escala en los tajos de la mina.

Las pruebas y la masificacin de lasvoladuras con la nueva metodologa sedieron desde mediados de febrero 2015 ydurante todo el mes de marzo 2015 de ahen adelante se realiz la tcnica en zonas

principalmente secas debido a losproblemas con la formacin de cmaras deagua (Los dispositivos actuales tienden avolcarse dentro del taladro y no dar tanbuenos resultados).

An hasta el momento de la confeccin deeste informe, no se tiene un dispositivoconfiable para la aplicacin de la cmarade agua intermedia en el taladro, se estatrabajando en el diseo para lograr lamasificacin en toda la mina y aumentar losahorros que indica la nueva tcnica .

En taladros con agua el dispositivo debevencer el empuje del agua y posicionarsehorizontalmente en taladros que a veces noestn bien formados por el agua y quedande menor dimetro al del taladro y otras demayor dimetro por desbocarse, por ellodebe tambin innovarse en tener undispositivo que haga el mismo efecto delvacio pero ahora en el agua.

Los resultados de fragmentacion semuestra a continuacion:

Figura 19: Fragmentacin antes de laspruebas (Carga Tradicional), (SliceMasiva)


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Figura 20: Fragmentacin despus delas pruebas. (Nueva Tcnica), (SliceMasiva)

El tema de fragmentacin mejora de formaleve, esto es debido a la colisin de laenerga dentro del taladro.

La productividad de la pala se mantuvosimilar lo cual tambin era lo esperado,como se observa en la tabla 1.

Tabla 1: Productividad de la Pala(Tasa de excavacin) (ref. 4)

Tajo Carga tradicional Nueva tecnica Total

YA3912C107/L 5,407.76 5,407.76

YA3912C112/L 5,555.96 5,555.96

YA3932C871/D 5,596.46 5,596.46

YA3942C771/L 5,749.15 5,749.15

Grand Total 5,580.56 5,581.82 5,581.31

Viendo que los resultados defragmentacion y productividad son similaresen ambos casos, lo siguiente sera ver losahorros obtenidos con la nueva tcnica.Esta muestra de fragmentacin fuerealizada en el tipo de roca mas duro que

posee en la actualidad Minera Yanacochaque es Slice Masiva en el mismo sector.

Los dos grficos inferiores muestran losahorros que se obtienen segn el tipo decarga que se usa; hay que decir que lacarga en Yanacocha es el Quantex lo cualde por s es un ahorro importante, ello seve en la siguiente grfica.

Figura 21: Grfica de ahorro que seobtiene segn el explosivo usado(Dimetro 10 5/8)

Figura 22: Grfica de ahorro que seobtiene segn el explosivo usado(Dimetro 9 7/8)

Al ahorro conseguido se debe agregar que

esta nueva tcnica permite lograr mayortransmisin de energa al taladro, pudiendoaumentar la malla de perforacin, estosaumentos se recomiendan que seangraduales y de acuerdo a lo solicitado porel rea de chancado para lograr laoptimizacion del proceso de mina.

Como acotacin se debe comentar que lanueva tcnica implica un alto controloperacional de la operacin, as como unmayor tiempo de carguo debido a las doscargas, esto segn lo registrado llega a ser

un 30% ms que lo obtenido con cargacompleta en la etapa de carguo. En la fasede tapado de los taladros es ms rapido


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realizarse slo con cutting o detritus,llegando a compensar los tiempos perdidos

en el carguio.

Como se mencion al comienzo lostiempos de secuencia no se modificaronpor lo que el proyecto estaba basado enoptimizar el diseo de carga.

La eliminacin del material de zaranda dela mina y su posterior trasporte, significque no se desvi el uso de camiones ni depersonal para el transporte de este tipo dematerial a las zonas de voladura, evitandocongestionar el trfico, con beneficios de

seguridad y ahorro de costos.

CONCLUSIONES:

1) La nueva tcnica empleada en MineraYanacocha ha permitido lograreliminar el material zarandeado comodetritus, mantener al menos la mismafragmentacin original, mantener almenos los mismas distancias deevacuacin de personas y equipos yconseguir ahorros en perforacin yvoladura.

2) Tambin uno de los logros importanteses la mejora en seguridad, ya que aleliminar el material zarandeado debordes angulosos, se elimina laprobabilidad de tener primas de backup y hasta posibles tiros quedados ocortados por el dao en los alambresdel detonador electrnico, nopermitiendo que replique y puedetambin daarse el back up delpirotcnico, ya que al usar detritus dela perforacin por ser este muy fino nohay probabilidad de corte o daar los

tubos de los accesorios.3) Las distancias radiales de evacuacin

se han mantenido, como se aprecia enlas fotografas y en los videos amostrar.

4) La tasa de excavacin del equipo decarguo se mantuvo en alrededor de5581 ton/hora efectiva.

5) El d(80) para el mismo tipo de roca:slice masiva es mejor con la nuevatcnica en 17%. Bajo el d(80) desde11 pulgadas a 9,1 pulgadas.

6) Segn los clculos de Minera

Yanacocha, el ahorro total por taladro

para un taladro de 10 5/5 esaproximadamente 35 dlares.

7) Por sta reciente tcnica an no se hadeterminado los beneficios para laplanta de molienda, peropreliminarmente podemos mencionarque con la colisin de energa de lanueva tcnica, se debe lograr mayorcantidad de finos que favorecen elrendimiento del molino y porconsiguiente se obtendra un mayorahorro.

8) Tambin, en funcin de la resistenciade la roca, es probable aumentar lamalla de perforacin como una mejora

continua, para no exceder enpresencia de finos.

9) La tcnica requiere de un proceso deaprendizaje, ya que cualquierdesviacin de ella, implicararesultados indeseados enfragmentacin y hasta problemas deseguridad, pero una vez aprendida losresultados son exitosos como lo hademostrado Yanacocha desdemediados del mes de febrero enadelante.

REFERENCIAS

1) 10th High-Tech Seminar: State-of-the Art, Blasting TechnologyInstrumentation and ExplosivesApplications. Ao 2001

2) BAI: Blasting AnalysisInternational, Nashville. Ao 2001

3) R. Frank Chiappetta: Explosivedecking. Ao 2001

4) Minera Yanacocha SRL:Reportesinternos.Ao 2015

5) Jess Cruces: Experiencias de

minera Cuajone Ao 20146) Arturo Cancec: Reportes internos

Coviaci: Colisin de energa.Ao2014

7) Arturo Cancec:BAI, Importance ofexplosive confinement. Ao 2002

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