Aplicación de Cámaras de Aire en Las Voladuras de Mina Pierina

--APLICACIÓN DE CÁMARAS DE AIRE EN LAS VOLADURAS DE MINA PIERINA Expositor: Julio Salas Acevedo – Jefe de Perforación y Voladura Minera Barrick Misquichilca – Unidad Pierina – Noviembre del 2011

RESUMEN EJECUTIVO 

En Mina Pierina se viene realizando voladuras con cámara de aire ubicada en la parte superior de la carga explosiva.

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Con la aplicación de cámara de aire se ha obtenido una disminución del factor de carga el cual se encuentra en el orden del 16.7 %.

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La fragmentación ha sido mejorada disminuyendo el P80 en mineral: de 5.01 pulg. a 3.97 pulg.y en estéril disminuyó de 5.08 a 4.19 pulg.

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Los ahorros por voladura han significado 18.72 US$ por taladro y de 56,157 US$ mensuales. Al año 673,884 US$ anuales.

UBICACIÓN GEOGRAFICA DE LA MINA La mina Pierina está situada en la Cordillera de los Andes en el departamento de Ancash en la parte nor-centro del Perú, aproximadamente a 30 kilómetros de la ciudad de Huaraz, a una altitud aproximada de 4.100 m.s.n.m.

METODO DE EXPLOTACION 

La explotación del yacimiento se realiza a Tajo Abierto con bancos de 10 mts., con un ángulo de trabajo de 65° y un IRA variable de 30° a 32º, las perforaciones son verticales siguiendo un diseño de mallas de perforación triangular equilátera.

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El ritmo de explotación actual es 130.000 t/d con una producción promedio de mineral de 50.000 t/d y la extracción de 80,000 t/d de estéril, correspondiendo a un stripping ratio de 1.6.

--MALLAS DE PERFORACION Los diseños de mallas usados de acuerdo a las Fases de minado y dureza de la roca son: 1. En la fase 5B; 5.5 x 5.62 y 4.75 X 5.5. Dureza 3 ,4 y 5. Zona de Cuarzo Alunita, Vuggy Silica y pre-formados. 2. En la fase 5C; 5.62 x 6.5 (Ore) y 6.1 x 7.0 (Waste) Dureza 1, 2 y 3. Presencia de Argilico Sulfuros, Alunita Arcilla. 3. En la fase 7; 5.62 x 6.5. Dureza entre 3 y 4. Presencia de Cuarzo Alunita , Vuggy Silica y Propilítico. ENFOQUE DEL PROYECTO En un mundo tan competitivo y desafiante como el de la industria minera, las operaciones están siempre esforzándose en minimizar sus costos totales de minado y mejorar sus resultados finales. En el proceso de voladura, los explosivos representan el mayor costos asociados. Asimismo, el costo de los explosivos varía de condiciones de mercado haciéndolo relativamente impredecible estimar presupuestos. La reducción del consumo de explosivos disminuir la estructura de costos y el presupuesto operativo.

porcentaje de acuerdo a las a los fines de es clave para

CONCEPTO DE CAMARA DE AIRE Es un espacio de aire que se genera por medio del “taponamiento” del taladro con un accesorio especial, el cual se ubica convenientemente dentro del taladro de la voladura. Puede ser ubicada en la parte superior, media o inferior de la carga explosiva dependiendo del propósito. Puede ubicarse también 02 cámaras de aire en un solo taladro. Puede ocupar hasta un 40% por volumen del total de la columna explosiva.

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UBICACIÓN DE CAMARAS DE AIRE La posición y el tamaño de las cámaras de aire cambian la fragmentación y el despliegue de la voladura

Tac a co o Col um na Exp losi va

Cámara s de Aire

EFECTO DE LA CÁMARA DE AIRE UBICADA EN EL CENTRO DE LA CARGA VS CARGA CONTINUA

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Pr es ió n

La presión en la cámara de Tiaire tiene e La mayor m presión duración. po Ti con una e carga m continua

Pr es ió n

Ta co Co lu CÁMAm Rápida RA DE na expansió AIREEx n de los gases pl se os encuentr an en iv el a medio de la cámara de aire.

po

EFECTOS DE LAS CAMARAS DE AIRE Los pulsos reducidos pero prolongados originan incremento de fracturas: 

Pulso no tan intenso como la producida por una columna sólida, pero la efectividad de las ondas de choque y tensión, se extienden sobre un mayor volúmen de roca.



Diversos estudios concluyen que las cámaras de aire incrementan la duración de la acción de las ondas de choque sobre el macizo rocoso, de 2 a 5 veces.

PERFIL DE FRACTURAS DE DIFERENTES GEOMETRÍAS DE CARGAS Los pulsos reducidos pero prolongados originan incremento de fracturas: 

Pulso no tan intenso como la producida por una columna sólida, pero la efectividad de las ondas de choque y tensión, se extienden sobre un mayor volumen de roca.

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Diversos estudios concluyen que las cámaras de aire incrementan la duración de la acción de las ondas de choque sobre el macizo rocoso, de 2 a 5 veces.

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Ta co

Co lu m na Ex pl osi va

Fracturación de Intensidad Media Cám ara de Aire

Fracturación de Alta Intensidad PRINCIPIO DE ACCIÓN DE LAS CÁMARAS DE AIRE Las cámaras de aire incrementan la duración de la acción de la onda de choque sobre el medio circundante, ésto debido a una serie de pulsos causados por las reflexiones de las ondas de presión originadas inmediatamente después de la detonación de un taladro. Con Cámaras de Aire, la tensión máxima aplicada sobre la roca que la rodea, es menor que la tensión extrema aplicada por el explosivo en columnas continuas. ACCION DE LA CAMARA DE AIRE Reduciendo la presión inicial aplicada por la carga explosiva, pero incrementando la duración del pulso de presión. Esto, efectivamente reduce la energía utilizada para quebrantar la roca cercana al taladro, al mismo tiempo, incrementa la cantidad de energía transmitiéndola a mayor distancia dentro de la roca.

--En presencia de agua, los resultados del uso de cámaras de aire es óptimo, por cuanto el agua es un excelente conductor de las ondas de choque.

ETAPAS DEL PROCESO EN CAMARA DE AIRE DE FONDO

--Voladura 1era Voladur Voladura con con cámara cámara de de Etap a Ta aire aire Conven a (Equilibrio de (Equilibrio En de la 1 cionalcoFluj1 Presión) Presión)ZD la 0 0 onda o de Ex m m detritus de Zona Frac 1 plola de +deton Zona de Det Alta tura . siv accesori ación Debilida Compresi Hori ona o tapón o 5 d (ZD) ónción se zont al m dirige hacia el fondo del talad ro, crean do una fract ura que se expa nde en form a horiz ontal hacia los talad ros vecin

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2da Voladur Etap 1 a Ta Conven a 0 cionalco m Frac 1 tura . Hori zont 5 al m

Voladura Voladura con con cámara cámara de de aire aire (Equilibrio de de Se 1(Equilibrio Presión) Presión) gen 0 Ex era m detritus Zona plo de + una Alta de Zona siv accesori esp Compresió Debilida o tapón eci dno e de pre cort e que se for ma sim ultá nea me nte con los tala dro s coli nda nte s.

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3era Etapa

Ond as de cho Frac que tura (pHori wav zont e) al son refl eja das al pen etra r en un ca mbi o de me dio, for ma do por el pla no de frac

Voladura Voladura con con cámara cámara de de aire aire (Equilibrio (Equilibrio de de Presión) Presión)

1 0 m

Flujo de la detritus + Detoaccesorio naci tapón ón

tura al fon do de la vol adu ra

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4ta O Eta nd pa as de te Fra ns ctu ra ió Ho n riz re ont fle al ja da s de vu elt as a la fo r m ac ió n ro co sa

Voladura Voladura con con cámara cámara de de Masivas aire aire (Equilibrio (Equilibrio reflexio de nesde son Presión) Presión) propaga das al medio a causa de esta interac ción

On da s de ch oq ue ref lej ad as co n ma yor int en sid ad en for ma de on da s de te nsi ón

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EJEMPLO DE MALLA DE PERFORACION APLICANDO EN ROCA DURA

H= 10.0 m

Ø 7 7/8” 7 7/8” 7 7/8” 5.5 5.5 2 4.5 4.8 4.8 m. m. . 0 0 0 5 m. m. m. m3.5 m 1.5 . Tac 0 o 2.5 m Det m ritu Cá 10 s 5.5 Cá ma 4.0 ma ra kilo 0 ra de m de Air 0 s m Air e e PRO BU 120 . PREC AN HA (Carg FF kilos DUC 30/ 5 ORTE a FO CIÓ ER HA m desac 70 (4. N 30/7 . oplad 0 18 0 a conm) 0 mang Kil as de os 2.5 “)

CAMARA DE AIRE

7 7/8” 5.5 m.

1.5 0 m Cá 5.5 ma ra 0 de Air m PR e HA OD 30/ UC 70 CIÓ N 18 0 Kil os

PRUEBA PARA LA IMPLEMENTACION DE CAMARA DE AIRE EN PIERINA

. 5 m . T a c o

T a c o A i r e

0 6 . m. 5 HA M 30/ t 70 s .

5 m. HA 30/ 70

1

4

. 5 m .

2 3

. 5 m .

---

RESULTADOS OBTENIDOS

Zona

con diseño de carga con cámara de Aire

Mejoro la

fragmentac ión en la parte alta (Zona del Taco)

Zona

con diseño de carga tradici onal

Fragment

ación mas gruesa en la zona del taco

BENEFICIOS DIVERSOS DE LAS CAMARAS DE AIRE SEGÚN APLICACIÓN

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Reducción de la columna explosiva y ahorro en el consumo de explosivos.

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Reducción de vibraciones por menor uso de carga explosiva.

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Eliminación o reducción del la sobre perforación, ahorro en perforación.

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Reducción de la eyección de tacos (fly rock).

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Fragmentación más homogénea (reducción de gruesos en la zona del taco)

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Reducción de finos.

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En algunas aplicaciones evita la contaminación del taco con el explosivo.

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Mejora de pisos.

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Reducción del largo del taco.

CUADRO COMPARATIVO

Al implementar cámara de aire sobre el explosivo, se tuvo un ahorro del 16.7% de factor de carga.

--FRAGMENTACION EN MINERAL

Curva Granulométrica – Con Cámara de Aire

FRAGMENTACIÓN EN DESMONTE

Curva Granulométrica – Diseño Tradicional

Curva Granulométrica – Con Cámara de Aire

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AHORROS POR LA APLICACIÓN DE LA CÁMARA DE AIRE

La aplicación de la Cámara de Aire, ha evidenciado un ahorro por taladro de 18.72 US$ y 56157 US$/mensuales.

El principal ítem del ahorro, son los kilogramo de

explosivo por taladro, con cámara de aire se tiene 32 kg menos.

BENEFICIOS DEL USO DE CÁMARA DE AIRE EN PIERINA 

Disminución del Factor de Carga en 16.7 %.

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Ahorro por taladro de US$ 18.72 , 56,157 US$/mensuales, 663,884 US$/anuales.

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La fragmentación en mineral; se mejoró el P80 de 5.01 pulg. a 3.97 pulg.

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La fragmentación en estéril; se mejoró el P80 de 5.08 pulg. a 4.19 pulg. Los over-bolders se redujeron considerablemente.



La aplicación de la cámara de aire en taladros se aplican en taladros con agua, y los resultados en fragmentación son expectantes.

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El sistema se ha utilizado para rocas desde 15 MPa hasta 80 MPa.

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Se mantiene la misma malla, secuencia de salida y tipos de explosivo.

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La cámara de aire controló mejor las eyecciones.

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Al tener menos Kg. de explosivo por taladro, las vibraciones también evidenciaron reducción.

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Incremento de la productividad de los cargadores y del troughput de chancadora.

ANEXOS 1. SECUENCIA DE APLICACION DE CAMARA DE AIRE PARA VOLADURA - MINA PIERINA (IMAGENES) 2. DEMOSTRACION DE VOLADURAS APLICANDO CÁMARAS DE AIRE. (2 VIDEOS)