Trabajo de Tronaduras Mallas de Perforacion

JAVIER MORALES S

ENRIQUE ALANCAY B

TRABAJO

“MALLAS DE TRONADURA”

ÍNDICE

Introducción………………………………………………………………………….…2 Diseño de tronadura……………………..……………………………………………3 Consideraciones de diseño…………………………………………………………..4 Terminología para diseño de tronadura…………………………………………….5 Diseño de tronadura, planificación mina……………………………………………6 Operaciones mina……………………………………………………………………..7 Empresa a servicios a la tronadura…………………………………..……….…8-10 Geología………………………………………………………………………………11 Espacio de diseño, secuencia de acontecimientos

Iniciación, detonación………………………………………………………………..12 Fractura inicial, infiltración de gases……………………………………………….13 Diseños de perforación……………………………………………………………...14 Daños, daños a campos lejano………………………………………………...…..15 Daños, daños a campos cercano…………………………………………………..16 Impacto del daño en el proceso minero…………………………………………...17

o Proceso esquemático de daño I Y II…………………………..…………..18

o Proceso esquemático de daño III Y IV……………………….…………...19

Proceso esquemático de daño ……………………………………………………20 Vibraciones, proceso típico de detonación…………………………...…………..21 Generación de vibraciones…………………………………………………………22 Medicion de vibraciones…………………………………………………………….23 Instalación y orientación del geófono, registro de vibraciones…………………24 Vibraciones, campo medio y lejano, modelo campo cercano……….………….25 Conclusión, consideraciones……………………..………………………………..26

JAVIER MORALES S TNS OPERACIONES MINAS III Página 1 ENRIQUE ALANCAY B


INTRODUCCIÓN

Bajo suposiciones generales, la complejidad de los registros de tronadura (obtenidos en un sitio lejano al lugar de la explosión) generadas por tronadura se debe a varios aspectos, entre ellos: la fuente (proceso de tronaduras en sí), el camino o trayectoria que las ondas recorren y el tipo de sensor con el que se miden. Aunque la vibraciones producidas por tronaduras no son tan complejas como las producidas por un sismo (en el cual la fuente es desconocida y cuyos registros son obtenidos generalmente a grandes distancias y con trayectorias mucho más complejas), estas vibraciones si tiene algunas variables en el proceso de tronadura –la fuente– que lo hacen no trivial.Para entender los procesos de las tronadura que influyen en la generación de vibraciones, es indispensable el estudio, aunque sea a nivel básico, de los materiales y métodos utilizados.En este anexo se presenta a manera de introducción y de forma muy general, el tema de los explosivos y sus propiedades, las clases de explosivos utilizadas en trabajos de minería superficial y algunos conceptos básicos sobre las técnicas utilizadas en tronadura.

Las voladuras son producidas por explosivos, los cuales detonan para producir el efecto de liberación violenta de energía, donde se descomponen en gases con alta presión y temperatura con liberación de calor.

Estos explosivos, se clasifican de forma cinética y de forma energética dependiendo de la velocidad de propagación y de la cantidad de energía necesaria para su activación respectivamente. La finalidad de las explosiones es fracturar la roca, o lograr un empuje de estas.

Para que una tronadura sea exitosa, tiene que tener una secuencia estudiada, dividida en 4 pasos que son:

Iniciación: Efecto que inicia la detonación de la columna explosiva.

Conexión: Conectar todos los tiros entre sí a fin de transmitir la propagación de energía entre ellos.

Secuencia: Orden de salida que tendrán los tiros en el diseño de tronadura.

Activación: Fuente de energía inicial que activa todo el conjunto de tiros de la tronadura.

Dependiendo del tipo de tronadura que se desea realizar, se modificará algún punto. Además, considera como factor importante, el tipo de roca, la geometría de esta, la dureza para elegir el mejor explosivo a utilizar, considerando además un modelo de tronadura, eligiendo una profundidad a la que estará, la cantidad de aire que se dejara, el burden, y otros parámetros.

Las tronaduras, no necesariamente se utilizan para la extracción de minerales, si no para otras propósitos, utilizando las tronaduras controladas, debido a las nuevas tecnologías. Dividiéndose en las de pre-corte, amortiguadas y de producción.



D ISEÑO DE TRONADURA

A que se refiere el diseño de una Tronadura?

Es la especificación de cada elemento de la tronadura de manera tal que esta se pueda implementar en terreno”

Esto incluye: lugar, tamaño y forma del volumen a tronar Tamaño de pozos, orientación y malla Tipo de explosivos y su distribución Secuencia y tiempo de iniciación de cada pozo

El diseño depende de:

Comenzar con un Diseño básico

Monitorear rendimiento

Saber cómo cambiar Para mejorar resultados

Identificar cuando Cambiar o modificar un Diseño


Objetivos de diseño

DISEÑO Y ANALISIS

IMPLEMENTACION

MEDIR Y COMPARAR


CONSIDERACIONES DE DISEÑO

Propiedades de la roca

Resistencia Dureza Textura

Estructura del macizo rocoso

Macizo Estratificado En bloques Fracturado Homogéneo o variable

Otras consideraciones: Perforadoras

Tipo Largo máximo de pozo Diámetros de pozo Orientación capacidad

Explosivos:

tipos propiedades de detonación propiedades físicas impermeabilidad

Geometría de diseños

tamaño y forma caras libre malla sobre-perforación decking

El diseño del proceso de tronadura debe considerar aspectos fundamentales que permitan una correcta operación cumplimiento de los programas de extracción de corto plazo manera segura, oportuna y eficiente.

Para la minería a gran escala, tanto la operación de carguío de explosivos como la administración de polvorines s realizadas por empresas externas, lo que obliga a contar con canales de comunicación adecuados.



TERMINOLOGIA PARA DISEÑO DE TRONADURA



PLANIFICACION MINA

El proceso de planificación minera debe lidiar con la incertidumbre de muchas de las variables asociadas a la explotación minera como son la ocurrencia de eventos de interferencia y las capacidades reales de la infraestructura productiva minera. La comprensión y control de esta aleatoriedad intrínseca en el proceso de planificación son fundamentales para lograr que las operaciones mineras sean capaces de reproducir el comportamiento productivo propuesto por el plan de producción. Sin embargo, actualmente el proceso de planificación es incapaz de incorporar esta naturaleza aleatoria por lo que el grado de incertidumbre asociado al cumplimiento de un plan de producción dado (que sustenta el valor del negocio) es muy elevado y poco entendido, por lo que se pone en juego el futuro económico de la faena.

Actualmente, los ciclos de planificación se basan en una serie de supuestos que intentan capturar la variabilidad intrínseca de la producción y plasmarla en los planes de producción propuestos, sin embargo estos supuestos son incapaces de adaptarse a las condiciones cambiantes de la explotación minera y reflejarla en sus resultados, por lo que pierden validez. Específicamente, hoy resulta bastante difícil acoplar y comprender como los planes de desarrollo que indican cómo la mina debe construirse en el tiempo, afectan el grado de cumplimiento de un plan de producción. Dar respuestas a preguntas como ¿dónde debo abrir nuevos puntos de extracción para mantener la producción actual? Puede llegar a ser imposible con las herramientas de planificación actuales

OPERACIONES MINA



El Área Operaciones Mina bajo las directrices de la Superintendencia Mina es la encargada de Administrar, dirigir y controlar las operaciones de carguío, transporte, perforación, tronadura y desarrollos mineros, con el objetivo de dar cumplimiento a los planes de producción de acuerdo a los estándares de calidad, cantidad y oportunidad definidos por la Compañía.

Operaciones Básicas : Arranque (Tumbe)Por arranque se entiende el conjunto de operaciones necesarias para separar la roca del macizo rocoso donde se encuentra. En la mayoría de las ocasiones es necesario, además, romper la roca en trozos suficientemente pequeños para facilitar los procesos posteriores (carga y transporte).El arranque se realiza de tres maneras: con herramientas, con máquinas y con explosivos. Los dos primeros métodos sólo son rentables cuando las rocas a explotar son relativamente blandas, tales como el carbón o los fosfatos. Cuando las rocas son duras es necesario acudir al arranque mediante explosivos. En el caso de las rocas ornamentales (mármol, granitos, pizarras...) empleadas en arquitectura y construcción se utilizan herramientas de corte de diamante y voladuras muy cuidadosas con muy poca cantidad de explosivo

Carga (Rezagado ): Por carga se entiende la recogida de la roca arrancada del suelo, y su traslado hasta un medio de transporte. En el arranque mediante maquinaria esta operación se realiza a la vez que el arranque. Así, por ejemplo, una pala excavadora utiliza su caso para arrancar y cargar.

En las primeras minas la carga realizaba a mano, con la ayuda de palas.Las maquinas más usadas para realizar la carga son las palas cargadoras, para el exterior y Scoop Tram o palas de bajo perfil para las subterráneas.

Transporte (Acarreo): El transporte es la operación por la que se traslada el mineral arrancado hasta el exterior de la mina.

El transporte dentro de una mina puede ser continuo, discontinuo o una mezcla de ambos. El transporte continuo utiliza medios de transporte que están continuamente en funcionamiento. Dentro de este tipo de transporte se utilizan cintas transportadoras, transportadores blindados y el transporte por gravedad, en pozos y chimeneas.En el transporte discontinuo los medios de transporte realizan un movimiento alternativo entre el punto de carga y el de descarga. En este grupo se utiliza el ferrocarril y los camiones.

EMPRESA DE SERVICIOS A LA TRONADURA:



Si bien es cierto hoy en día la mayor parte de la minería se realiza a rajo abierto, según los especialistas en un par de décadas esto podría revertirse, pasando Chile a ser un país donde la explotación subterránea de mineral ocuparía un rol protagónico. Esto conlleva que la industria tenga que invertir fuertemente en tecnología que facilite esta tarea, conservando o buscando elevar, según sea el caso, los estándares de seguridad en pos de alcanzar los objetivos productivos sin incrementar los costos, reduciendo el consumo de energía y estando a la altura de las exigencias medioambientales.

Davey Bickford : es una compañía de origen francés, con más de 150 años de experiencia en la fabricación, venta y servicios en sistemas de iniciación de tronaduras. La gama de productos y servicios de la firma incluyen: productos de iniciación de tronaduras, tanto pirotécnicos como electrónicos; soporte postventa con equipos de trabajo en terreno que operan y entrenan en la aplicación óptima y segura del producto; asesoría de ingeniería de tronaduras a través de estudios de beneficios del uso de la tecnología electrónica de iniciación, así como estudios de optimización más específicos enfocados en la disminución de disturbios ambientales

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ENAEX: Enaex es una empresa controlada por el grupo Sigdo Koppers, fundada en 1920, con una dilatada trayectoria en la industria de explosivos y servicios a la minería. Hoy es prestador de servicios integrales de fragmentación de roca con presencia en Chile y Latinoamérica, y a su vez es el tercer mayor productor de nitrato de amonio a nivel mundial.

Enaex ha desarrollado el camión fábrica de explosivos in situ de alta capacidad: Milodón. Este es capaz de cargar hasta 30 toneladas de explosivos en el lugar, lo que le otorga ventajas operativas. Permite aumentar la productividad en un 50% y reducir la dotación de personal en mina en un 33%.



EXPLONUM: La compañía Obras Civiles y Tronaduras Explonun se formó en 1994 para ofrecer servicios de tronaduras convencionales, entregando soluciones en requerimientos especiales como edificios, puentes, silos, hormigón armado y tronaduras de roca en zona urbana y rural.

A partir de 2005 comenzó a trabajar con metodologías no explosivas, Plasma, con el fin de dar solución a fracturas especiales, donde el explosivo convencional está limitado por las exigencias técnicas y de seguridad del medio adyacente a la fractura. Estas técnicas no explosivas son trabajadas en un principio en el área de obras civiles, adquiriendo conocimiento y experiencia para poder desarrollar su aplicación en la minería, con la capacidad técnica y operativa necesaria para dar solución a diferentes procesos mineros.

FAMESA EXPLOSIVOS CHILE, EXPLONOR: Explonor es una empresa perteneciente al grupo Famesa de Perú, que se crea para abastecer el mercado chileno en 1997, incluyendo fabricación propia y comercialización de accesorios y explosivos para la minería y la construcción. La empresa tiene una planta industrial en la comuna de Alto Hospicio, Iquique, con tres procesos de fabricación: detonadores no eléctricos, anfo y emulsión matriz.

GEOBLAST: Geoblast ofrece servicios de geología, geomecánica e ingeniería de perforación y tronaduras para la minería y obras civiles, venta de instrumentos, equipos y aplicaciones computacionales (software) para geofísica, sísmica, geotecnia y tronadura, además de servicios de monitoreo ambiental.



Entre sus servicios se incluye el análisis integrado de geología, geotecnia y tronadura para la evaluación de la fragmentación resultante, que consiste en la obtención, procesamiento y análisis, mediante el uso de softwares especializados, para la obtención de curvas de distribución granulométrica representativas del grado de fragmentación de la roca, para factibilidad de proyectos u operaciones mineras.

ORICA: Es una empresa dedicada a la industria de los explosivos y de servicios basados en voladura. Tiene presencia en más de 50 países de Europa, África, Norteamérica, América Latina, así como en Australia y China. En Latinoamérica, la empresa opera en Chile, Argentina, Perú, Brasil, Bolivia, Venezuela, República Dominicana, Colombia y México.

Orica ha incorporado herramientas de medición on line de KPI´s como vibración y monitoreo de la fragmentación, manejo digital de la información, modelamientos muy reales en la fragmentación, daño, dilución y desplazamiento

GEOLOGIA

La geología es una actividad relevante en todas las fases del ciclo minero, desde las etapas iniciales de exploración y definición de recursos mineros, hasta la explotación y beneficio de ellos.



Para explicar el trabajo geológico, primero es necesario aclarar sus procesos, los cuales comienzan con la definición de un área de interés exploratoria.

Se inicia con la exploración básica, etapa que conlleva el mayor riesgo para la inversión, siendo menor, eso sí, que la inversión que se requiere para las etapas posteriores. En ésta se valida y confirma el interés exploratorio sobre el área, para luego constituir la propiedad minera de acuerdo con el código de minería vigente. Esta etapa culmina con la realización de sondajes que reconocen alguna mineralización de interés que avala la decisión de continuar la exploración o abandonar el área y, por tanto, perder la inversión. Esta etapa puede tomar entre uno y cuatro años en desarrollarse.

Luego viene la exploración intermedia que traza la mineralización interceptada en la etapa anterior, definiendo su continuidad y sus límites, es decir, el tamaño y las características geológicas del cuerpo mineralizado. Aquí se evalúa si continuar desarrollando el proyecto, abandonar o enajenar a otro interesado. Esta etapa puede tomar entre dos y cinco años de desarrollo.

Y por último, está la exploración avanzada, etapa que requiere la mayor inversión y que puede tomar entre dos y cinco años de desarrollo. Aquí se evalúan los recursos, la calidad del macizo rocoso y las características metalúrgicas del mineral. Se estudia el impacto sobre el medioambiente y sobre las comunidades aledañas y se determina si existen variables que hagan inviable un proyecto minero. Si el resultado es positivo, la empresa realizará un estudio de pre-factibilidad para diversas alternativas de proyecto minero.

Esto explica resumidamente el trabajo que tiene un geólogo en terreno, aunque muchas veces los recursos minerales no pueden ser extraídos, incluso mediante los mayores avances tecnológicos, como en el caso del cobre si se encuentra a más de 2 Km. de profundidad de la superficie o los depósitos polimetálicos (cobre, plomo, zinc) situados sobre fondo marino.

La decisión sobre si un depósito puede ponerse en operación depende de la evaluación económica que el interesado efectúe sobre el recurso mineral.

Aunque es importante mencionar que una vez explorado el terreno, los profesionales geólogos no se transforman en entes fiscalizadores. Las entidades fiscalizadoras de la minería en Chile son diversos organismos del Estado, como Sernageomin, Conama, Dirección de Aguas y otros, a través de la legislación vigente.

ESPACIO DE DISEÑO

SECUENCIA DE ACONTECIMIENTOS




INICIACION

DETONACION



FRACTURA INICIAL

INFILTRACIONES DE GASES


DISEÑOS DE PERFORACION

Una distribución Uniforme de explosivosRequiere una distribución uniforme de los pozos

Rectangular o trabado

El amarre es el que define el diseño real



DAÑOS

Daño de la voladura es un cambio físico en la naturaleza de la masa rocosa capaz de afectar la estabilidad y



comportamiento de la misma debido de la detonación de cargas de explosivos en la cercanía.

Daño en Campo Lejano: El daño en campo lejano es definido como aquel que es capaz de generar apertura de fracturas pre-existentes, fuera de la zona donde el fracturamiento puede ser inducido, a distancias de decenas o centenas de metros de la tronadura (McKenzie C. K., 1995). En la generación de este daño intervienen, principalmente, las vibraciones producidas por ondas superficiales generadas en la tronadura, importando en su medición la frecuencia y la aceleración de partículas, y el desplazamiento dinámico de bloques de roca. Los efectos principales de este daño son la creación de fracturamiento en construcciones y obras civiles ubicadas en zonas adyacentes a la tronadura (a las distancias mencionadas antes) (Dowding C., 1984)

DAÑOS EN CAMPOS CERCANOS

Por otra parte, el daño en campo cercano se refiere a aquel que ocurre alrededor del perímetro de la tronadura, y es relevante en el beneficio de la operación minera, en términos de costos generados por dilución, fragmentación inadecuada y estabilidad de taludes. El radio de acción de este daño puede limitarse a la zona donde las ondas de cuerpo ejercen su mayoritaria contribución al fracturamiento del macizo, antes de ejercer su mayor acción las ondas superficiales



IMPACTO DEL DAÑO EN EL PROCESO MINERO

El daño genera inestabilidad en los taludes en open pit, impacto en seguridad.

-El daño genera una disminución en el ángulo de talud en open pit, impacto económico.

El daño produce un rediseño continuo de las tronaduras, impacto económico.

El daño genera un impacto en la ventilación, fortificación, estabilidad, entre otros en minería subterránea, impacto en seguridad y económico.



PROCESO ESQUEMATICO DE DAÑOS

PROCESO ESQUEMATICO DE LA GENERACION DE DAÑO II



PROCESO ESQUEMATICO DE LA GENERACION DE DAÑO III

PROCESO ESQUEMATICO DE LA GENERACION DE DAÑO IV

PROCESO ESQUEMATICO DE LA GENERACION DE DAÑO V JAVIER MORALES S TNS OPERACIONES MINAS III Página 19 ENRIQUE ALANCAY B


VIBRACIONES



Vibraciones Generadas por Voladuras

o Generación de las vibraciones

o Modelos de vibraciones

Campo cercano Campo Lejano

o Medición de vibraciones

o Construcción de un modelo de vibraciones

o Criterios de daño en vibraciones

Proceso Típico De Detonación

La figura da cuenta de la detonación de una columna explosiva cilíndrica la cual se puede homologar a un pozo de tronadura. Cuando comienza la detonación se pueden describir diversos fenómenos dentro del pozo.

Algunas milésimas de segundo después de iniciarse la detonación, se libera la energía química del explosivo y la materia sólida se transforma en gases a una enorme presión, alcanzando valores por sobre los 850 Mpa.



GENERACION DE VIBRACIONES

1) TRITURACION DE LA ROCA: En los primeros instantes de la detonación, la presión del frente de choque alcanza valores que sobrepasan la resistencia dinámica a la compresión de la roca, destruyéndola en un radio que varía desde 2 a 4 veces el diámetro del pozo, llegando a alcanzar valores de hasta 8 veces para el caso de rocas poco competentes. El tamaño del anillo de roca triturada depende de la presión de detonación del explosivo y del acoplamiento del explosivo con la roca.

2) Agrietamiento radial: Más allá de la zona de trituración, la propagación de la onda de choque en la roca circundante genera una compresión radial la cual induce componentes de tracción en los planos tangenciales a dicha onda. Cuando estas tensiones superan la resistencia dinámica a la tracción de la roca se inicia la formación de grietas radiales alrededor de la zona triturada que rodea al pozo

3) Reflexión de la onda de choque: Cuando la onda de choque alcanza una superficie libre se refleja generando dos ondas, una de tracción y otra de cizallamiento. La onda de tracción reflejada produce un fracturamiento del macizo rocoso mediante un fenómeno llamado "descostramiento" (spalling).

MEDICION DE VIBRACIONES



Se puede realizar para Campo cercano (d<30 m?) y Campo Lejano (d>30 m?)Para realizar el monitoreo se utilizan equipos especializados los cuales constan de los siguientes componentes:

TRANSDUCTORES:(geófono) que se instala en forma solidaria a la roca.

SISTEMA DE CABLES: (paralelos) que llevan la señal captada desde el geófono al equipo.

EQUIPO DE MONITOREO: (Blastronics e Instantell), el cual recibe la señal y la almacena.

COMPUTADOR: el cual tiene incorporado el software necesario para el análisis de la información

INSTALACION Y ORIENTACION DEL GEOFONO



REGISTRO DE VIBRACIONES

VIBRACIONES EN CAMPO MEDIO Y LEJANO

En este caso el concepto de vibraciones es idéntico al ya antes mencionado (campo cercano), y sólo cambia la forma del modelo predictivo. Existen varios modelos que pueden representar las vibraciones en un campo medio y/o lejano.

Los modelos que mejor representan el comportamiento de las vibraciones en este caso

Son los siguientes:

a) Modelo general (Según Blair y Duvall 1955)

V = K * Da (mm/s)

Siendo:

V= Velocidad de partículas en mm/s.

D = Coeficiente escalar.

K = factor de velocidad.

a = factor de atenuación

MODELO DE VIBRACIONES EN CAMPO CERCANO



CONCLUSIÓN

La tronadura es sin duda alguna una operación unitaria vital en el desarrollo minero, involucrando una ingeniería y técnica muy detallada y precisa. Con la ayuda de los diversos métodos de voladura se pueden lograr los objetivos requeridos para la faena en particular, siendo la voladura de producción la más importante pues está destinada a obtener el mineral, en consecuencia todo parámetro a utilizar debe ser bien calculado y previsto. Sin lugar a dudas una buena planificación y un buen diseño son fundamentales para obtener resultados óptimos tanto en el tamaño del mineral extraído, como en la seguridad de las personas.

En la tronadura la realización de monitoreos constantes en un frente de explotación durante las voladuras permiten analizar la velocidad de las partículas como ondas las cuales la posibilidad que se esté por encima o por debajo de la umbrales de daños estipulados por las normas

CONSIDERACIONES

El modelo es representativo sólo del tipo de roca donde se realizó el modelo solo predice velocidades de partículas en el rango de distancias donde se realizaron las mediciones de preferencia las tronaduras de donde se obtuvieron los datos del modelo deben ser similares en Fc y secuencia de salida.


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