1. Perforación y Tronadura en
labores mineras subterráneas
Ronald Guzmán V.
Profesor IMM 2500 – Perforación y Tronadura
Centro de Minería – UC
Email: rguzman@ing.puc.cl
2. Lo primero
Un rayado de cancha
¿Qué es la Perforación y
Tronadura
¿Porqué se realiza P&T?
Por “cultura general minera”, deben saber qué es la P&T
Como estudiantes se preocuparan de estudiarla y mejorarla!!!
En su vida profesional, les tocará vivirla
22-04-2009
3. Qué es la Perforación y Tronadura?
En el ámbito Técnico:
La transformación del recurso (roca/mineral)
(se Fragmenta)
En el ámbito Productivo:
La primera operación en el ciclo productivo de
una mina
Como Proceso la
Perforación:
Cavidad donde serán alojadas las cargas
explosivas y accesorios de iniciación
Como Proceso la Tronadura
La liberación de energía mediante una
reacción química (explosivos) que permite
fragmentar la roca y desplazarla
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4. ¿Porqué se hace la P&T?
Necesidad de hacer la
primera separación del
mineral
Separar la paja del trigo
Necesidad de Cargarlo y
Transportarlo:
A buen entendedor….pocas palabras!
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5. Teoría General de la
Perforación
En general podemos considerar la perforación de rocas como una
combinación de las siguientes acciones:
Percusión: Impactos producidos por los golpes del pistón
originan ondas de choque que se transmiten a la
broca a través del varillaje.
Rotación: Con este movimiento se hace girar la broca
para que los impactos se produzcan sobre la roca en
distintas posiciones.
Empuje: Para mantener en contacto la broca con la roca.
Barrido: Fluido de barrido que permite extraer el detrito
del fondo de la perforación
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7. Porqué Importa la Perforación??
Por ser la primera
operación dentro del
ciclo de operación
mina.
Ciclo de operación mina básico (Cielo
Abierto)
Perforación Tronadura Carguío
Transporte
Cavidad donde serán
alojadas las cargas
explosivas y
accesorios de
iniciación
¿¿Cómo es el ciclo de operación en un Mina Subterránea???
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8. Componentes principales de un
sistema de perforación
Perforadora, fuente
de energía mecánica.
Varillaje, medio de
transmisión de dicha
energía.
Broca o bit, útil que
ejerce sobre la roca la
energía.
Barrido, efectúa la
limpieza y evacuación
del detrito producido.
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9. Diferentes Clasificaciones
(Según Maquinaria)
Perforación manual: Equipos ligeros operados
por perforistas. Utilizados en trabajos de
pequeña envergadura donde principalmente
por dimensiones no es posible utilizar otras
máquinas o no está justificado
económicamente su empleo.
Perforación mecanizada: Los equipos de
perforación van montados sobre unas
estructuras (orugas), donde el operador
controla en forma cómoda todos los
parámetros de perforación.
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10. Diferentes Clasificaciones
(Según el tipo de trabajo )
Perforación de banqueo: Perforaciones
verticales o inclinadas utilizadas
preferentemente en proyectos a cielo abierto
y minería subterránea (L.B.H.).
Perforación de avance de galerías y
túneles: Perforaciones preferentemente
horizontales llevadas a cabo en forma manual
o en forma mecanizada (jumbos).
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11. Diferentes Clasificaciones
(Según el tipo de trabajo )
Perforación de producción: Término utilizado en
las explotaciones mineras a trabajos de
extracción de mineral (estéril). Los equipos y
métodos varían según el sistema de
explotación.
Perforación de chimeneas: Labores verticales
muy utilizadas en minería subterránea y obras
civiles. Se utilizan métodos de perforación
especiales, entre los cuales destacan el
método Raise Boring y la jaula trepadora
Alimak.
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12. Diferentes Clasificaciones
(Según el tipo de trabajo )
Perforación con recubrimiento:
Utilizado en materiales poco
consolidados, en perforación de pozos
de captación de aguas y perforaciones
submarinas.
Sostenimiento de rocas: Utilizado
para la colocación de pernos de anclaje
en labores subterráneas principalmente.
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13. Diferentes Clasificaciones
(Según el método mecánico de
perforación)
Rotopercutivos: Muy utilizados en labores
subterráneas y trabajos menores en
minería a cielo abierto (precorte), tanto si el
martillo se sitúa en cabeza como en el
fondo del barreno.
Rotativos: Se subdividen en dos grupos,
según la penetración se realice por
trituración (triconos) o por corte (brocas
especiales). El primer sistema se aplica en
rocas de dureza media a alta y el segundo
en rocas blandas.
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15. En síntesis….
Porqué se perfora?
Confinamiento al explosivo
Salida (botada) a la energía del
explosivo
Una vez que se perfora, se coloca el
explosivo(s) y se hace la tronadura a
través de una secuencia.
16. La definición:
“La Tronadura tiene como propósito fundamental maximizar la
energía liberada por el explosivo para fragmentar lo
mejor posible una parte del macizo rocoso, mientras que por el
lado contrario, el deseo es a su vez minimizar la energía del
mismo hacia la otra parte del macizo rocoso (remanente) para
así producir el menor daño posible”.
17. Palabras claves para entender la operación
Explosivos: Combustible +
oxidante
Energía: Gases y onda de
choque (vibraciones) que
generan trabajo
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18. Palabras claves para entender la operación
Fragmentación: tamaño y distribución
Daño: Minimizar la alteración en
su entorno
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19. Conociendo un poco lo que es
perforación, explosivos y tronadura….
Podemos entrar en lo que se llama
“tuneleria” a través de perforación y
tronadura.
20. Métodos para la construcción de túneles
Minería Tunelería
Para los mineros las metas de Hacer el frente de avance del túnel tan
producción productiva son medidas rápido como sea posible.
en Toneladas o m3.
Extraer las toneladas a un costo más Consideraciones detalladas de
bajo como sea posible. requerimientos en el diseño.
Minimizar la dilución del mineral. Tiempo y costos están fuertemente
relacionados.
Asegurar una alta utilización de los La utilización de los equipos es una
equipos. prioridad secundaria.
Cumplir con las regulaciones de Cumplir con las regulaciones de
seguridad y medio ambiente. seguridad y medio ambiente.
29. Primero: Distinguir las zonas en un túnel
para perforar y cargar los tiros
Zona 0: Rainura
Zona 1: Zapateras
Zona 2: Cajas o
3 3 contorno
5 5
Zona 3: Coronas o
contorno
Zona 4: Auxiliares
4 0 4 2 Zona 5: Auxiliares
2
1 1
Así se conoce en Chile en el mundo minero
30. Segundo: Perforar los tiros de acuerdo a
un diseño de disparo (RAINURA)
Esa línea tiene un nombre….GRADIENTE
GRADIENTE
31. Tercero: Preocuparse de la rainura
Rainura (cuele): Conjunto de tiros cargados y
huecos (maricón), que permiten en su
profundidad, crear la cara libre necesaria
para que el resto de los tiros puedan ir
saliendo (secuencia de disparo)
3 3
5
5
2 0 2
4 4
1 1
Si la rainura sale bien…..tiene la mitad de la pega bien hecha!
32. Identificando la rainura
Tiros huecos: Maricon (pueden ser 1 o
más)
Se diseñan tiros con carga de acuerdo a
cuadrantes (IMM 2500)
La rainura se puede perforar ya sea con
tiros “paralelos” o en “V” (depende de
cómo se quiera quede la botada o
marina.. (términos mineros)
36. Una vez diseñada la rainura, se procede a
determinar el resto del disparo
Importante: Esto es una propuesta inicial. Ud debe ir viendo como se comporta su
tronadura, en las condiciones de “cerro” (geomecánicas, agua, turnos, etc).
37. Usted debe y puede (ojala quiera)
considerar lo siguiente..como ejemplo
38. Segunda parte: Una vez perforado….hay que
colocar los explosivos y definir una secuencia de
encendido
39. Factores que influyen en la selección del
explosivos
Variables controlables
Diámetro de perforación Altura de perforación
Pasadura Inclinación de la perforación
Altura del taco Material del taco
Burden
Espaciamiento
Tamaño de la tronadura Dirección de la tronadura
Sistema de iniciación Número de caras libres El mensaje
Tipo de explosivo Método de carguío es……
Agua Otros.
Variables No controlables
Geología Propiedades geomecánicas
Frecuencia de fracturas Orientación de estructuras
Condiciones de Agua Otros.
40. De acuerdo a las condiciones del “cerro” y
variables de operación…..decido
Tipo de explosivo que funciona en forma segura,
ambientalmente factible y económicamente
conveniente
DINAMITAS ANFO
EMULSIONES
CORDON
DETONADOR DETONANTE
41. Una vez seleccionado, se realiza el
siguiente procedimiento
Se lleva a la “frente” los explosivos y accesorios.
Se realiza la carga de explosivos de acuerdo al diseño, considerando
Cebo
Carga de columna
Taco
Amarre y secuencia de encendido
43. Se debe “lorear” la mina antes, durante y
después del disparo o quemada
Loro Vivo: Toda persona con
LOROS: conocimientos de las
operaciones de la Mina y que
por orden directa del
encargado de la operación con
explosivos, tiene la
responsabilidad de impedir el
ingreso de personas o equipos
a un sector amagado.
Loro Metálico: Es todo letrero
de prohibición combinado con
sÍmbolo NO PASAR, mediante
la leyenda “PELIGRO NO
PASAR DISPARO” u otra
NO PASAR relativa al peligro que
DISPARO resguarda, impide el paso a un
sector amagado.
44. Se realiza la tronadura de acuerdo a un
procedimiento
50. PROYECTO MINERO LOS PELAMBRES
Túnel N° 1 : 5.815 m con pendiente de 9,2%
Túnel N°2 : 5.090 m con pendiente de 10,8%
Túnel N°3 : 545 m con pendiente de 11,0%
3 Ventanas : 913 m con pendiente variable
• Mayor longitud excavada: 3.670 m con pendiente de + 9,2%
51. PROYECTO MINERO LOS PELAMBRES
ANTECEDENTES
• Explotación de yacimiento mediante un rajo abierto
• Extracción y beneficio de mineral con capacidad de 85.000 TPD.
• Provisiones de espacio para llegar a futuro a 120.000 TPD.
Túnel para traspaso de mineral desde mina a planta
52. PROYECTO MINERO LOS PELAMBRES
DIAGRAMAS DE PERFORACIÓN
Diám. de Perforación : 45 mm
Barrenos Huecos : 102 mm
Salida Espiral, Avance > 95%
Barrenos : 4,0 m Barrenos : 2,0 m a 2,6 m
Roca Tipo I a II Roca Tipo IV a V (*)
(*) Clasificación según Barton
53. EQUIPOS PRINCIPALES
Frente 3.677 m
• Perforación (1) : Boomer 282-38 con 1 x BMHT 1312
• Cargadora (1) : Shaeff - ITC 312 (*)
• Transporte (5) : Wagner MT -426
• Ventiladores(3) : Tipo Axial 2 x 90 KW
(*) ST 6C en túneles cortos
COMBINACION DE TRANSPORTE PARA MANTENER CICLO DE MARINA
• Nichos de maniobra cada500 mts
• Tramo : 0,0 a 1.500 mts : 2 x MT-426
• Tramo : 1.500 a 2000 mts : 3 x MT-426
• Tramo : 2.000 a 2.860 mts : 4 x MT-426
• Tramo : 2.860 a 3.670 mts : 5 x MT-426
54. CICLO Y AVANCE PROMEDIO
• Perforación, traslado y marcado de frente : 122 min
• Carguío de explosivos y tronadura : 40 min
• Ventilación : 45 min
• Extracción de marina : 130 min
• Fortificación : 115 min
• DURACION TOTAL DEL CICLO : 452 min (7,53 horas)
• Días útiles por mes, promedio : 26
• Horas útiles por día : 20
• Ciclos por día, promedio : 2,65
• Avance por día, promedio : 9,42 m
• AVANCE PROMEDIO : 245 m/mes
• TIEMPO DE EXCAVACION : 15 meses
•
55. RESULTADOS DE FRENTE MAS LARGA (3.670 m)
• Avance promedio : 245,0 m por mes
• Tiempo de excavación : 15,0 meses
- Roca Tipo I : 6%
- Roca Tipo II : 19%
- Roca Tipo III : 29%
- Roca Tipo IV : 18%
- Roca Tipo V : 28%
56. Nuevas tendencias para la construcción de
túneles en minería y la minería en si.
Pasado:
• Roca Secundaria • Baja mecanización
- Granulometría Fina • Intensivo en mano de obra
- Baja Dureza
• Ley relativamente alta
Presente:
• Inicio de la explotación de • Mecanización
la roca Primaria • Automatización
- Problemas de Estabilidad • Creciente tamaño equipos
- Mineral más Grueso
• Disminución de la Ley
Futuro:
• Roca Primaria
- Alta Dureza Nuevos Conceptos de
- Granulometría Gruesa Explotación
• Baja Ley
• Minas Profundas
• Duplicación y triplicación
Producción
60. Se debe ir mas rápido, en roca más
competente (túnel de 9 x 9 m @ 10 km)
61. La regla del dedo gordo.
Tunnel length [m]
> 1,5
Tunnel dia [m] X (Strength [Pa])^ 1/3
If the equation is satisfied
TBM will be an option for the excavation
Length 8,000 m, Dia 4 m, UCS strength Length 2,000 m, Dia 8 m, UCS strength
150 MPa 120 MPa
8000/(4x(150,000,000)^1/3)=3,5 2,000/(8x(120,000,000)^1/3)=0,5
62. TENDENCIAS EN MINERÍA SUBTERRÁNEA
Pasado:
• Roca Secundaria • Baja mecanización
- Granulometría Fina
• Intensivo en mano de obra
- Baja Dureza
• Ley relativamente alta
Presente:
• Inicio de la explotación de
• Mecanización
la roca Primaria
- Problemas de Estabilidad • Automatización
- Mineral más Grueso • Creciente tamaño equipos
• Disminución de la Ley
Futuro:
• Roca Primaria
- Alta Dureza
- Granulometría Gruesa Nuevos Conceptos de
• Baja Ley Explotación
• Minas Profundas
• Duplicación y triplicación
Producción
63. Minería continua….algo así:
Preacondicionamiento Macizo Rocoso Manejo de Materiales Continuo y
Automático
Mineral Preacondicionado
Alimentadores Transportador
Explosivos Continuos en cada
Industriales Punto de Extracción Sin-fin
Fracturamiento
y/o
y Detonación
Hidráulico
Precisa
65. Comentarios
Si bien hoy esta ampliamente usado los métodos de
P&T para avances y producción. La intención de no
usar explosivos está.
En la minería se instalo el concepto de Minería
profunda, desarrollo rápido y minería continua.
Si no se imponen estas tendencias, no será posible
realizar minería subterránea a gran escala (cobre),
de manera rentable.
66. En resumen: Todo lo que vimos no sirve de nada,
ya que la minería que viene será otra
Gracias!